Система вертикального отклонения цифрового осциллографа подготавливает измеряемый сигнал таким образом, чтобы последующий аналого-цифровой преобразователь (АЦП) мог выполнить преобразование измеренного напряжения в цифровые данные.
Дискретизация и обработка данных
АЦП оцифровывает измеряемый непрерывный сигнал в заданных временных точках и формирует цифровые значения, так называемые отсчеты АЦП. Частота, на которой работает преобразователь, - частота дискретизации АЦП - это постоянное значение, обычно выражаемое в ГГц: /дцл = 1 / 7).
Цифровые отсчеты АЦП обрабатываются в соответствии с параметрами сбора данных. Результатом является сигнальная запись, которая содержит отсчеты сигнала и хранится в сигнальной памяти. Отсчеты сигнала отображаются на экране, формируя осциллограмму (изображение сигнала).
Количество отсчетов сигнала в одной сигнальной записи называется длиной записи, а частота регистрации отсчетов сигнала, т.е. количество отсчетов сигнала в секунду, - частотой дискретизации. Чем выше частота дискретизации, тем лучше разрешающая способность, а значит, в сигнале можно будет наблюдать больше деталей.
Для правильного восстановления сигнала необходима достаточная разрешающая способность. Если сигнал оцифрован с недостаточным шагом дискретизации, возникают искажения, т.е. на экране сигнал отображается с ошибкой. Для устранения искажений и точного восстановления сигнала (согласно теореме Котельникова-Найквиста) необходимо, чтобы частота дискретизации была, по крайней мере, в два раза выше, чем наивысшая частотная составляющая сигнала. Однако в теореме исходят из идеальных условий, в то время как обычно частоты Найквиста недостаточно для восстановления сигнала.
Это означает, что частота дискретизации должна быть в 3...5 раз выше, чем наивысшая частотная составляющая сигнала. Повышение частоты дискретизации увеличивает точность воспроизведения сигнала, увеличивает вероятность захвата паразитных выбросов (глитчей) и других аномалий сигнала, а также улучшает возможности масштабирования.
21) Структурная схема универсального электронного осциллографа, параметры, виды развертки
Осциллографом называется прибор для визуального наблюдения и регистрации электрических сигналов, а также для измерения их параметров.
Основная функция осциллографа заключается в воспроизведении и графическом виде различных электрических колебаний (осциллограмм), гак как это принято в радиотехнике. Чаще всего с помощью осциллографа наблюдается зависимость напряжения от времени. Ось х является осью времени, а по оси у откладывается напряжение сигнала. При помощи осциллографа можно измерять различные параметрысигнала: амплитуду, длительность, частоту, глубину модуляции и т. п.
Для получения осциллограмм, отображающих быстрые процессы, используются электроннолучевые осциллографы, в которых под воздействием электрического сигнала электронный пучок, вызывающий свечение люминесцирующего экрана, отклоняется практически мгновенно.
Главным элементом электронного осциллографа является электроннолучевая трубка (ЭЛТ) с электростатическим управлением лучом. Она предназначена для отображения формы исследуемого сигнала. Для удобного расположения осциллограммы на экране электроннолучевой трубки в электронных осциллографах предусмотрена возможность ее смещения вверх и вниз по оси Y, а также вправо и влево но оси X масштабной сетки. Смещение осуществляется специальными потенциометрами, ручки управления которых, выведены на переднюю панель электронного осциллографа.
Канал вертикального отклонения электронного осциллографа предназначен для преобразования мгновенного напряжения измеряемого сигнала в соответствующее отклонение электронного пятна по оси Yэкрана трубки. Он состоит из входного устройства, усилителя и вертикально отклоняющих пластин трубки.
Внешние развертки электронных осциллографов создаются сторонними источниками напряжений, подключаемыми па вход X осциллографа, который работает в режиме внешней развертки, т.е. при выключенном внутреннем генераторе развертки. Напряжение внешней развертки в общем случае может иметь любой вид, а при исследовании параметров непериодических процессов быть также непериодическим.
В ряде случаев внешняя развертка создастся путем подачи напряжения развертки не только на горизонтальные, но и на вертикальные отклоняющие пластины трубки. При этом исследуемый сигнал подается или на вертикально отклоняющие пластины, т.е. параллельно напряжению развертки, или на капал Z электронного осциллографа. В последнем случае информация об исследуемых параметрах сигнала представляется в виде модуляции яркости луча.
