17. Особенности измерения напряжения на высоких частотах.

Измерение напряжения на повышенной и высокой частотах осуществляется вольтметрами, работающими в указанном диапазоне частот, а также электронными осциллографами. Это объясняется влиянием прибора на электрический режим исследуемой цепи за счет реактивной составляющей входного сопротивления вольтметра, подключаемой параллельно исследуемому объекту. В большинстве случаев при измерении напряжения высокой частоты входное реактивное сопротивление носит емкостный характер. Для уменьшения влияния вольтметра на результат измерения необходимо, чтобы входное активное сопротивление прибора было как можно больше, а входная емкость как можно меньше.

Осциллографы – приборы, чувствительные к напряжению, поэтому все измерения, выполняемые ими, сводятся к измерению отклонения электронного луча под действием приложенного напряжения.

18. Типовая структурная схема вольтметра с высокой чувствительностью.

Входное устройство (ВУ), диодные детекторы (Д), усилитель переменного тока (УПрТ), диодные детекторы (Д), ИМ (измерительный механизм)

Высокая чувствительность, УПрТ имеют значительно больший коэффициент усиления, чем УПТ, нижний предел измерений ограничивается собственными шумами УПрТ. Полоса частот по сравнению со схемой 1 уже, ограничивается полосой пропускания УПрТ (не более 50 МГц)

19. Типовая структурная схема вольтметра с широким диапазоном.

Входное устройство (ВУ), диодные детекторы (Д), усилитель постоянного тока (УПТ), ИМ (измерительный механизм)

Широкий диапазон частот (20 – 500 МГц, в некоторых случаях до ГГц). Чувствительность низкая – несколько дел / мВ

20. Типовая структурная схема селективного вольтметра.

Такие вольтметры предназначены для измерения действующего значения напряжения в некоторой полосе частот или действующего значения отдельных гармонических составляющих измеряемого сигнала.

Принцип действия селективного вольтметра заключается в выделении отдельных гармонических составляющих сигнала или сигнала узкой полосы частот с помощью перестраиваемого полосового фильтра и измерении действующего значения выделенных сигналов.

Физически реализуемый полосовой фильтр не обладает строго прямоугольной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ). Это может привести к тому, что через такой фильтр пройдут соседние гармонические составляющие с некоторым коэффициентом передачи. В этом случае селективный вольтметр измеряет действующее значение суммы гармонических составляющих, прошедших через фильтр, с учетом реальных коэффициентов передачи для каждой составляющей.

Рис. 5.6. Структурная схема селективного вольтметра

Входное устройство (ВУ) – Смеситель (См) – Усилитель промежуточной частоты (УПЧ) – Генератор (Г) – Вольтметр действующих значений (ВДЗ)

21. Типовая структурная схема аналогового осциллографа

Осциллограф – прибор предназначенный для наблюдения формы и параметров электрических сигналов, в первую очередь мгновенных значений напряжения и интервалов времени.

Разделяют: аналоговые(ЭЛО), цифровые(ЦО).

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) с электростатическим отклонением луча имеет две пары отклоняющихся пластин:

Вертикально отклоняющие пластины У, расположены горизонтально и горизонтально отклоняющие пластины Х, которые расположены вертикальна.

Принцип формирования изображения на экране ЭЛТ:

Регулируя напряжение, можно изменять положение(координаты) точки на экране:

Х=Кх*Ux; У=Ку*Uу. Где Кх и Ку – масштабные коэффициенты соответствующих каналов осциллографа

Канал вертикального отклонения(У)

Назначение канала У – обеспечить неискаженное усиление исследуемого сигнала и подачу его на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ.

Канал горизонтального отклонения(Х)

Назначение канала Х – формирование сигнала пилообразной развертки, синхронного и синфазного с исследуемым сигналом, поступающим на вход У.

На входе Х может быть подан сигнал внешней синхронизации развертки, однако этот сигнал должен быть уже синхронен с исследуемым вне схемы осциллографа.

Требования к напряжению пилообразной развертки:

1. В непрерывном режиме период сигнала генератора развертки должен быть равен целому числу периодов исследуемого сигнала Тгр =nTc.

В ждущем режиме, который можно использовать для наблюдения непериодических сигналов, начало прямого хода генератора развертки должно соответствовать началу исследуемого сигнала.

2. Длительного прямого хода генератора развертки tвх должна соответсвовать длительности исследуемого сигнала, т.е. должна быть регулируемой.

3. Длительность обратного хода генератора развертки tох должна быть минималньой.

4. Размах напряжения генератора разветки должен быть стабилизирован (Um= cjnst)

5. Необходимо обеспечить малую нелинейность сигнала генератора развертки на интервале времени прямого хода tпх