Выбор и применение осциллографов

Цифровые частотомеры

Цифровой (дискретного счета) метод измерения частоты реализован в цифровых частотомерах. Принцип действия цифрового частотомера основан на измерении частоты в соответствии с ее определением, т. е. на счете числа импульсов за интервал времени. Данные приборы удобны в эксплуатации, имеют широкий диапазон измеряемых частот (от нескольких герц до сотен мегагерц) и позволяют получить результат измерения с высокой точностью (относительная погрешность измерения частоты 10-6...10-9).

 

Поскольку цифровые частотомеры являются многофункциональными измерительными приборами, то в зависимости от режима их работы можно проводить измерение не только частоты и отношения двух частот, но и интервалов времени (периода следования периодических сигналов и интервала, заданного временным положением двух импульсов).

 

 

 

 

Исследуемый гармонический сигнал частоты fx подается на входное устройство (ВУ), усиливающее или ослабляющее его до значения, требуемого для работы последующего устройства частотомера.Снимаемый с выхода ВУ гармонический сигнал u1 поступает на формирователь импульсов (ФИ), преобразующий его в последовательность коротких однополярных импульсов и2, следующих с периодом Тх = 1/fx и называемых счётными.

Счётные импульсы и2 поступают на один из входов временного селектора (ВС), на второй вход которого от устройства формирования и управления (УФУ) подается строб-импульс u3 прямоугольной формы и калиброванной длительности T0 > Tx. Интервал времени T0 называют временем счета.

 

Временной селектор открывается строб-импульсом u3,и в течение его длительности пропускает группу (пакет) из Nx импульсов и2 на вход счетчика (СЧ). В результате с временного селектора на счетчик поступает пакет из Nx импульсов и4.

 

Число импульсов в пакете Nx = T0 / Tx = T0fx и, следовательно, измеряемая частота пропорциональна числу счетных импульсов, поступающих на счетчик:

 

fx= Nx / T0 (10.5)

 

Для формирования строб-импульса на устройство УФУ поступают короткие импульсы с периодом T0 от схемы, включающей кварцевый генератор (КГ) образцовой частоты fкв и декадный делитель частоты (ДДЧ) следования импульсов с коэффициентом деления Кд (каждая декада уменьшает частоту fкв в десять раз). Период импульсов на выходе декадного делителя частоты и длительность строб-импульса равны периоду сигнала на выходе делителя частоты, т.е. T0 = Кд / fкв. Поэтому выражение (10.5) удобнее представить в виде

 

fx = Nx fкв / Кд (10.6)

 

 

Счетчик подсчитывает число импульсов Nx и выдает соответствующий код в цифровое отсчетное устройство (ЦОУ). Отношение fкв/Кд выбирается равным 10n Гц, где п — целое число. При этом ЦОУ отображает число Nx, соответствующее измеряемой частоте fx в выбранных единицах. Например, ес­ли за счет изменения Кд выбран коэффициент п = 6, то число Nx, отображаемое на ЦОУ, соответствует частоте fx, выраженной в МГц. Перед началом измерений УФУ сбрасывает показания счетчика в нуль.

 

Измерение частоты осциллографом

Измерение временных интервалов

Измерение сдвига по фазе осциллографом

Измерение фазового сдвига с помощью осциллографа

Фазовый сдвиг можно измерить непосредственно по осциллограммам

Исследуемых напряжений, наблюдая их одновременно на экране осциллогра-

фа

Очевидно, что где a – расстояние в делениях меж-

Ду пересечениями осциллограммами нулевой линии; b – длительность перио-

Да, выраженная в делениях шкалы. Для этих измерений используют осцилло-

Граф с двухлучевой электронной трубкой или со встроенным электронным

Коммутатором.

При измерении фазового сдвига способом эллипса одно из исследуемых

Напряжений подают на вход Y, а другое – на вход Х осциллографа. Осцилло-

Граф работает в ХY-режиме (генератор линейной развертки отключен). При

этом луч на экране описывает эллипс (рис. 3.2). Фазовый сдвиг определяют

По формуле

Где l, h – отрезки, отсекаемые эллипсом по осям Х и Y; L, H – максимальные

Отклонения по осям Х и Y.