41. Цифровые осциллографы

Цифровой осциллограф позволяет одновременно наблюдать на экране исследуемый сигнал и получать численные значения его параметров с большей точностью, чем это возможно путем считывания количественных величин непосредственно с экрана ЭЛТ обычного осциллографа. Это возможно потому, что параметры сигнала измеряются непосредственно на входе цифрового осциллографа, тогда как сигнал, прошедший через канал вертикального отклонения в большей или меньшей степени всегда исказится и как следствие его параметры будут измерены с существенными ошибками. Эти ошибки могут достигать до 10%.

Основные параметры, измеряемые современными цифровыми осциллографами – амплитуда сигнала, его частота или длительность. Однако сопряжение цифровых осциллографов с микропроцессорами значительно расширяет их возможности и позволяет определить, в частности, действующее значение напряжения сигнала и даже вычислять и отображать на экране преобразования Фурье для любого вида сигнала.

В устройствах цифровых осциллографах осуществляется полная цифровая обработка сигнала, поэтому в них, как правило, для визуального отображения сигнала используются новейшие индикаторные панели, но могут быть и ЭЛТ.

Отображение результата измерения в цифровых осциллографах производится тремя способами:

1. Одновременно с наблюдением изображения сигнала на экране его численные параметры высвечиваются на световом табло.

2. Оператор подводит к изображению сигнала на экране световые метки так, чтобы отметить измеряемый параметр, и по цифре на соответствующей регулировке определяет величину измеряемого напряжения.

3. Используются специальные матричные индикаторные панели и растровый метод формирования изображения исследуемых сигналов и цифровой информации.

В большинстве современных цифровых осциллографов производится автоматическая установка оптимальных размеров изображения сигнала на экране.

Упрощенная структурная схема современного автоматизированного цифрового осциллографа имеет следующий вид:

В общем случае, цифровой осциллограф содержит: аттенюатор входного сигнала; усилители вертикального и горизонтального отклонения; измерители амплитуды и временных интервалов; интерфейсы сигнала и измерений; микропроцессорный контроллер; генератор развертки; схему синхронизации и ЭЛТ.

Амплитудные и временные параметры исследуемого сигнала в цифровых осциллографах определяются с помощью встроенных в прибор измерителей. На основании данных измерений микропроцессорный контроллер производит вычисление требуемых коэффициентов отклонения и развертки и через интерфейс устанавливает эти коэффициенты в аппаратной части каналов вертикального и горизонтального отклонения. Это обеспечивает неизменные размеры изображения по вертикали и горизонтали, а также автоматическую синхронизацию сигнала.

Микропроцессорный контроллер также опрашивает положения органов управления на передней панели, и данные опроса после кодирования снова поступают в контроллер, который через интерфейс включает соответствующий режим автоматического измерения. Результаты измерений индицируются на отдельном световом табло (оно может быть встроено в экран трубки), при этом амплитудные и временные параметры сигнала отображаются одновременно.

Современный цифровой осциллограф обладает следующими функциональными возможностями: автоматическая установка размеров изображения; автоматическая синхронизация; разностные измерения между двумя метками; автоматическое измерение размаха, максимума и минимума сигналов, периода, длительности, паузы, фронта и спада импульсов; вход в канал общего пользования.

Типовой цифровой осциллограф имеет следующие основные технические характеристики:

• полоса пропускания 0-50 МГц;

• коэффициент отклонения = (0,002-10) В/дел.;

• коэффициент развертки =(20 нс/дел – 20 мкс/дел);

• погрешность и (2 – 4)%;

• погрешность цифровых измерений (2 – 3)%.