2. Измерение осциллографом среднего значения коэффициента амплитудной модуляции.

АМ сигнал при модулирующей функции в виде произвольного периодического напряжения может быть представлен как

, (6.27)

где  - частота первой гармоники модулирующего колебания,

- амплитуда колебаний несущей частоты ₀.

Графически АМ сигнал можно представить следующим образом (рисунок 6.23):

Рисунок 6.23 – Графическое изображение АМ сигнала

Выражение (6.27) и графическая интерпретация АМ сигнала (рисунок 6.23) показывают, что параметром, количественно характеризующим глубину АМ, может являться коэффициент амплитудной модуляции (КАМ), численно равный

, (6.28)

где – амплитуда n-й гармоники модулирующего колебания.

Величину принято называть парциальным КАМ, причем в практических случаях наибольший интерес представляет значение КАМ по первой гармонике . Помимо , регламентируются следующие значения КАМ:

Среднее значение КАМ, численно равное (рисунок 6.23)

, (6.29)

пиковые значения КАМ, определяемые как (рисунок 6.23)

; (6.30)

и измеряемые раздельно «вверх» (+) и «вниз» (-).

Можно показать, что в общем случае эти значения связаны между собой соотношением:

При синусоидальной АМ

Значение наиболее просто и достаточно точно может быть измерено с помощью осциллографа. Техника осциллографических измерений позволяет предложить две конкретные методики измерения :

• подача на вход Y в режиме автоколебательной развертки и непосредственное измерение и ;

• измерение по методу трапеции, когда на вход Y подается , а на вход Х – модулирующее напряжение (или продетектированный АМ сигнал). В этом случае на экране ЭЛТ наблюдается интерференционная фигура в виде трапеции (рисунок 6.24), причем наклон сторон определяется значением . Измеряя, как и в первом случае, значения и , определяем далее . Эта методика предпочтительнее первой, так как и измеряются более точно.

Рисунок 6.24 – Осциллограмма АМ сигнала при измерении КАМ по методу трапеции

3. Неинтегрирующий цифровой вольтметр постоянного тока, реализующий время-импульсный метод преобразования.

В ЦВ, реализующих этот метод преобразования, измеряемое напряжение преобразуется в пропорциональный ему интервал времени путем сравнения со значением известной величины, изменяющейся по определенному закону. Затем полученный интервал времени преобразуется в цифровой код. Таким образом, ЦВ, реализующие этот метод, относятся к ЦИП прямого преобразования. Кроме того, они могут быть как мгновенного значения (неинтегрирующие ЦВ), так и с аналоговым интегрированием и усреднением результатов измерений (интегрирующие ЦВ).

Неинтегрирующий ЦВ

Типовую структурную неинтегрирующего ЦВ с время-импульсным преобразованием можно представить в следующем виде (рисунок 2.20):

Рисунок 2.20 – Структурная схема неинтегрирующего ЦВ с время-импульсным преобразованием

Синхронная работа всех узлов ЦВ обеспечивается с помощью управляющего устройства (УУ). При этом управление может быть как ручным так и автоматическим. В первом случае измерения будут однократными, а во втором — периодически повторяющимися с определенным тактом. Тактовый импульс УУ, как видно из рисунка 2.20, сбрасывает на нуль показание счетчика, полученное во время предыдущего такта, и запускает генератор линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН). Напряжение этого генератора сравнивается с при преобразовании его во временной интервал. Это сравнение производится в сравнивающих устройствах (компараторах) и . Компаратор имеет уровень срабатывания , а – ( + ). Зарисуем временные диаграммы, поясняющие принцип работы вольтметра (рисунок 2.21):

При = срабатывает и образуется старт-импульс, который открывает селектор. Счетчик начинает считать импульсы, поступающих через открытый селектор от генератора счетных импульсов (ГСИ). Эти импульсы следуют с периодом , определяющим шаг квантования в данной схеме ЦВ. В момент равенства = ( + ) срабатывает и образуется стоп-импульс, который закрывает селектор. Подсчет импульсов прекращается. Счетчик фиксирует некоторое число импульсов N, которое по команде УУ подается в отсчетное устройство (ОУ) и на его табло воспроизводится результат измерения в цифровой форме.

Рисунок 2.21 – Временные диаграммы, поясняющие принцип работы вольтметра.

Как видно из эпюр, измеряемое напряжение преобразовалось в интервал времени . При этом = , где . В свою очередь . В результате . При и показание счетчика прямо пропорционально , т.е. мы получаем прямоотсчетный ЦВ.

Из рисунков 2.20 и 2.21 хорошо видны основные источники погрешностей этих вольтметров.

• погрешность дискретности. Она составляет ±1 единицу младшего разряда счета;

• погрешность меры ( ), в качестве которой в современных типах ЦВ применяют кварцевые ГСИ;

• погрешность преобразования в , определяемая нелинейностью ( ) и погрешностью компараторов (временное положение старт и стоп импульса). Применение двух компараторов позволяет исключить с помощью U₀ начальный нелинейный участок и значительно компенсировать нестабильность характеристик самих компараторов;

• погрешность за счет наложения на гармонической помехи с амплитудой . В неблагоприятном случае эта погрешность может оказаться равной / . Поэтому в этих ЦВ должны предусматриваться меры повышения помехозащищенности.

Эти меры реализуются в интегрирующих ЦВ с аналоговым интегрированием и усреднением результатов измерений.