Билеты к экз / 12. Характеристики и функциональные возможности цифровых осциллографов
..docx-
Характеристики и функциональные возможности цифровых осциллографов.
Частота дискретизации сигналов для цифровых осциллографов. Качество изображения зависит от частоты дискретизации. Частота дискретизации характеризует число отсчетов сигнала, которое берется за 1 секунду. Для ЦО максимальная частота выборки значений сигнала достигает 100Мв/с (мега выборок в сек) на однократной развертке и 25 Гв/с (гигавыборок в сек-25 миллиардов выборок в сек). Это означает, что отсчеты сигнала берутся с шагом дискретизации 0.04 нс. Столь высокая частота недостижима простыми аппаратными средствами и является в какой-то мере виртуальной величиной. Сверхвысокая частота дискретизации обеспечивается только для периодических сигналов путем накопления числа отсчетов.
Для отображения одного периода синусоиды, как отмечалось выше, достаточно 20 точек. На рис 3 для примера представлено отображение сигнала частотой 30 МГц при частоте дискретизации 100 Мв/c. При этом на один период синусоиды приходится 3 выборки, в результате отчетливо видны существенные искажения сигнала. На рис 4 сигнал частотой 5 МГц, на период приходится 20 выборок и искажения отсутствуют. Частоту дискретизации можно изменять в широких пределах, что соответствует изменению масштаба по горизонтали и аналогично изменению скорости развёртки в аналоговых осциллографах.
Рис. 3 |
Рис. 4 |
Коэффициент
развертки
Кр.
Диапазон
изменения Кр
характеризует возможности ЦО по
отображению сигналов различной
длительности и равен отношению
длительности сигнала, отображаемого
на экране, к длине экрана по горизонтали
в делениях. При частоте дискретизации
Fд
= 1/
То,
(Tо
– шаг дискретизации сигнала) Кр
=(MТо)/Lx
= M/(LxFд),
где M
– объем памяти ОЗУ для хранения массива
выборок сигнала равный числу точек по
ширине экрана (обычно256); Lx
– ширина экрана делений.
Чем выше Fд, тем короче временные интервалы сигнала, отображаемые на экране, т.е. более быстроменяющиеся сигналы можно отображать на экране ЦО. Обычно M = 28. За счет изменения Fд можно изменять Кр в широких пределах, обычно для ЦО Кр меняется от 1нс/дел до 50с/дел.
Коэффициент отклонения Ко. Диапазон изменения Ко характеризует возможности отображения сигналов различной амплитуды. Коэффициента отклонения Ко равен отношению полного размаха амплитуды сигнала, отображаемого на экране, к длине экрана по вертикали в делениях. Величина Ко зависит от коэффициента усиления или деления масштабирующего устройства МУ (см. рис.2) и лежит в диапазоне 0.1мВ/дел до 10 В/дел.
Длина памяти. Чем больше внутренняя память ЦО, тем более "длинную" часть входного сигнала она позволяет записать и соответственно исследовать ее без потери полезной информации. При записи отсчетов сигнала во внутреннюю память его можно как бы растянуть в тысячи раз и после исследовать его участки просто перемещая по оси времени. ЦО используют длину памяти от 2.5К до 125К. Наличие большого объема внутренней памяти и применение передовых принципов обработки сигнала позволяет получить эквивалентную частоту дискретизации периодических сигналов до 25 Гв/c.
Функциональные возможности цифровых осциллографов
Запись двух осциллограмм во внутреннюю память. Эта возможность является в настоящий момент стандартной для всех ЦО и позволяет записывать в память до двух осциллограмм и впоследствии выводить их на экран.
Математические функции с входными сигналами. Помимо стандартных для двухканального осциллографа режимов сложения и вычитания сигналов, ЦО могут производить усреднение входного сигнала за количество периодов 2,4,8…256, что позволяет исследовать сигналы искаженные шумом.
Автоматические и маркерные измерения. Одна из наиболее используемых функций ЦО - это автоматические измерения (вид экрана ЦО показан на рис. 5), что позволяет одним ЦО заменить вольтметр, частотомер, измеритель временных интервалов и измерить до 15 параметров сигнала. Это:
-
Временные параметры -частоту (F), период (Т), время нарастания, время спада, скважность импульсов, длительность импульса.
-
Амплитудные параметры - максимальное и минимальное значение; размах от пика до пика; средневыпрямленное, среднеквадратичное, амплитудное значения. Одновременно возможно выводить до 5 измеряемых параметров по обоим каналам, т. е. одновременно выводятся 10 результатов измерений.
Маркерные (курсорные) измерения. Эти измерения проводятся с помощью специального режима, позволяющего проводить измерения с помощью наведения курсоров на определенные места изображения сигнала на экране. Маркерные измерения (вид экрана ЦО показан на рис. 6) позволяют проводить Δ-измерения (измерение разности значений), измерение пиковых значений, определять экстремумы, проводить точные амплитудные и частотные измерения.
Быстрое преобразование Фурье (БПФ). Применение встроенного микропроцессора с высоким быстродействием позволяет реализовать БПФ ( рис.7) и позволяет оперативно отобразить спектр сигнала присутствующего в настоящий момент на экране осциллографа, измерить параметры всех его гармоник.
Рис.5 |
Рис.6 |
Рис.7 |