Osciloscop digital cu analizor de spectru MDO3052. Osciloscop digital MDO3012 cu analizor de spectru EMC, mediu și siguranță

Model în miniatură al unui osciloscop cu stocare digitală USB cu 2 canale. Realizat sub forma unui prefix la PC. Se conectează prin portul USB. Designul original și caracteristicile tehnice excelente atrag invariabil atenția specialiștilor.

• 2 canale independente cu latime de banda de pana la 100 MHz
• tampon de scriere de până la 128 KB pe canal (definit de utilizator)
• lungimea pre-înregistrare/post-înregistrare care poate fi selectată în mod arbitrar
• sensibilitate ridicată (de la 10 mV/div)
• reglaj automat la semnalele de intrare
• moduri avansate de sincronizare
• selecție mare de cursor și măsurători automate
• măsurători statistice și histograme
• analizor de spectru (FFT)
• fosfor digital
• alarma
• Conexiune la PC prin USB 2.0
• în afară sincronizare externă (compatibil - TTL)

Specificații osciloscopului USB

• rata de eșantionare 10 GHz (mod stroboscopic)
• rata de eșantionare 100 MHz (în timp real)
• coeficient de deformare verticală 10 mV/div...10 V/div în trepte de 1-2-5
• rezoluție 8 biți
• -3 dB interval de frecvență: 0 Hz...100 MHz (DC), 1,2 Hz...100 MHz (AC)
• impedanța de intrare 1 MΩ sau 50 Ω
• tensiune maximă de intrare: ±50 V la Rin=1 MΩ, ±2,25 V la Rin=50 Ω
• perioada minimă de repetare a ceasului 20 ns
• lățimea minimă a impulsului de ceas 10 ns
• parametrii semnalului de intrare pentru asigurarea sincronizării extinse pe intrările „CH1”, „CH2” (în raport cu un impuls dreptunghiular): amplitudine - nu mai puțin de
  20 mV, durată - nu mai puțin de 50 ns, perioadă de repetare - nu mai puțin de 50 ns
• intervalul factorului de baleiaj 10 ns/div....0,1 s/div
• calibrator 1 kHz, 3 V pk-pk
• Alimentare +5 V
• greutate 0,19 kg
• dimensiuni totale 150x85x32 mm

Software-ul AKTAKOM Oscilloscope Pro (furnizat cu instrumentul):

SCOP:

Aplicația este concepută pentru controlul complet funcțional al osciloscoapelor USB ACK-3106, ACK-3116, ASK-3002, ASK-3102 și ASK-3202, achiziționarea datelor de măsurare de pe două canale, procesarea, afișarea și salvarea acestora pe computer.

OPORTUNITATI:

Aplicația oferă detectarea și compilarea unei liste de instrumente virtuale disponibile pentru funcționare, conectate la un computer local (prin interfață USB) sau printr-o rețea Ethernet/Internet; inițializați și testați instanța selectată a osciloscopului USB.

Aplicația oferă controlul tuturor parametrilor disponibili pentru configurarea acestui tip de echipament (vezi descrierea instrumentelor suportate) și citirea datelor într-un mod cadru cu cadru (mod osciloscop) sau continuu (mod înregistrare grafică). Oscilogramele colectate sunt afișate pe graficele principale și de ansamblu, graficele pot fi scalate de utilizator în mod arbitrar, stilul de desen al graficului este personalizabil (puncte, segmente, spline), modurile de persistență și fosfor digital sunt disponibile pentru afișare. Două cursoare și zece etichete personalizate sunt disponibile pentru măsurători manuale într-un program, pozițiile și intervalele pentru cursoare și etichete sunt afișate numeric într-o fereastră de program separată.

Sunt acceptate atât modul osciloscop digital cu achiziție secvențială a formelor de undă limitate, cât și modul înregistrator cu achiziție continuă și afișare a datelor pe termen nelimitat.

Aplicația vă permite să scrieți date de formă de undă în fișiere sub formă de date numerice (format universal de biți AKTAKOM USB Lab). Fișierele de date numerice pot fi apoi reîncărcate în aplicație pentru vizualizare și analiză.

Folosind utilitarul, puteți converti fișierul de date pentru a fi citit de alte aplicații AKTAKOM USB Lab în același format AKTAKOM USB Lab sau puteți converti datele în format text CSV, care poate fi apoi deschis de orice editor de text sau procesor de foi de calcul. Este posibil să salvați o imagine gata făcută a semnalelor primite pe grafic într-un fișier în format BMP sau în formate vectoriale WMF sau EMF.

Este acceptată și imprimarea datelor de măsurare, imprimarea poate fi trimisă la o imprimantă sau la un fișier grafic.
Pentru procesare și măsurători automate, în aplicație este integrat un modul de analiză.

CARACTERISTICILE STANDARD ALE MODULULUI DE ANALIZĂ A OSCILOSCOPULUI USB INCLUDE:

• filtrare digitală (filtre polinomiale, cumulate și spectrale);
• conversii de semnal digital (amplificare/atenuare a amplitudinii, compresie/extindere la scară de timp, reflexie verticală, inversare orizontală, adăugare de zgomot);
• diverse funcții matematice din semnale pe canale (suma, diferență, produs, raport, rădăcină pătrată medie a canalelor, derivată, integrală de canal, integrală de produs de canal, corelație de canal);
• alarma, care monitorizeaza iesirea semnalului dincolo de limitele de amplitudine setate (disponibila atat in modul inregistrator cat si in modul osciloscop);
• funcțiile unui voltmetru, frecvențămetru, contor de defazare și integrator;
• măsurarea automată a parametrilor pulsului (amplitudine, vârf la vârf, vârfuri, mediană, medie, abatere standard, frecvență, perioadă, durata pulsului, ciclu de lucru, timp de creștere, timp de cădere);
• Analiza spectrală (secțiunea selectabilă a oscilogramei, determinarea SOI, parametrii armonici fundamentali, măsurătorile cursorului pe spectrogramă, sunt suportate ferestre: dreptunghiulară, triunghiulară, Hann, Heming, Blackman, Blackman-Harris, Gauss, cosinus conic, plat, exponențial) si sinteza semnalului;
• prelucrarea statistică a rezultatelor măsurătorilor (pentru parametrul selectat, se determină media, minim, maxim, abaterea standard, se construiește o histogramă a distribuției de probabilitate, se determină asimetria și curtoza distribuției, măsurătorile cursorului pe histogramă);
• calculator de formule;
• editor de emulare a semnalului.

Aplicația permite utilizatorului să ajusteze manual culorile elementelor graficului și grosimea liniilor formei de undă sau să încarce aceste setări din fișierele cu scheme de culori salvate anterior. Mărimea, poziția și transparența tuturor ferestrelor aplicației pot fi, de asemenea, configurate de către utilizator. Toate setările programului pot fi scrise într-un fișier de configurare și apoi încărcate.

Moduri avansate de sincronizare

	Lansare frontală	Trecerea unui nivel de tensiune dat într-o direcție dată
	declanșator de tranziție	Timp de ridicare sau coborâre
	Declanșează după durată	După durata pulsului
	Întrerupeți începutul	Fără puls în timpul specificat
	Declanșare glitch	Pentru un impuls cu o durată mai mică decât perioada de prelevare
	Lansare prin dezordine	După amplitudinea pulsului
	Rulate prin fereastră	Prin ieșirea/intrarea semnalului în fereastra de prag
	Declanșare model boolean	Funcția logică a canalului
	Declanșează starea logică	Funcția logică a canalelor legate de impulsuri de sincronizare
	Lansare secvenţială	Evenimentul B după evenimentul A (prin întârziere dată și/sau numărul de evenimente)

• Valoarea minimă a duratei intervalului măsurat: cel puțin cinci perioade de eșantionare cu un interval de repetiție, de asemenea, cel puțin cinci perioade de eșantionare.
• Valoarea maximă a duratei intervalului măsurat: nu mai mult de 65535 perioade de eșantionare.
• Cu tipurile de declanșare seriale, sursele de evenimente A și B pot fi canalele A, B, intrare externă. Condițiile de declanșare pentru tipurile secvențiale sunt marginile semnalelor de evenimente A, B. Număr de repetiții ale evenimentelor A, B: de la 1 la 255.

Oportunități

• Opțiunea modurilor avansate de sincronizare a declanșării permite instrumentului să fie utilizat ca dispozitiv de declanșare „inteligent”. La ieșirea conectorului X1, conform condițiilor specificate, puteți primi un semnal de declanșare la nivel TTL pentru orice alt dispozitiv printr-un semnal sau semnale externe (prin intrările „CH 1” și/sau „CH 2”).

Echipament standard

• osciloscop USB
• manual
• Software
  • AOP Aktakom Oscilloscope Pro Software pentru osciloscop virtual
  • Driver AUNLibUSB 1.2.6.0 pentru instrumente virtuale USB Lab

Software-ul din livrarea standard nu are suport fizic și poate fi descărcat de pe site în secțiunea „ ” după achiziționarea și înregistrarea dispozitivului, indicând numărul de serie al acestuia.

Pentru a descărca software-ul, faceți clic pe butonul „Descărcare” sau accesați „

Osciloscopul combinat din seria MDO3000 este un instrument care poate fi foarte util în proiectarea și depanarea sistemelor electronice complexe moderne. Acest osciloscop combină 6 instrumente: un analizor de spectru, o formă de undă arbitrară și un generator de funcții standard, un analizor logic, un analizor de protocol și un contor digital de volți/frecvență. Osciloscopul din seria MDO3000 poate fi personalizat și modernizat. Puteți adăuga funcții și selecta funcții de care aveți nevoie acum sau poate aveți nevoie mai târziu.
Osciloscoapele din seria MDO3000 au un ecran lat de 9 inchi (229 mm) cu rezoluție înaltă (800 × 480 WVGA) pentru examinarea detaliată a semnalelor complexe.

Principalele caracteristici tehnice
Osciloscop
Modele cu 2 si 4 canale analogice
Modele cu lățime de bandă de 1 GHz, 500 MHz, 350 MHz, 200 MHz și 100 MHz
Lățimea de bandă poate fi extinsă (până la 1 GHz)
Frecvența de eșantionare de până la 5 GS/s
Lungimea înregistrării 10 M puncte pe toate canalele
Rata maximă de captare a formei de undă >280.000 wfm/s
Sonde de tensiune pasive standard cu capacitate de intrare de 3,9 pF și lățime de bandă analogică de 1 GHz, 500 MHz sau 250 MHz

Analizor de spectru
Gama de frecvente
Standard: 9 kHz până la lățimea de bandă superioară a osciloscopului
Opțiune: 9 kHz până la 3 GHz
Lățime de bandă de achiziție ultra-largă de până la 3 GHz

Formă de undă arbitrară și generare de funcții standard (opțional)
13 forme de undă predefinite
Generare semnal de 50 MHz
Lungime record 128.000 de puncte
Frecvența de eșantionare a generatorului de forme de undă arbitrară 250 MSa/s

Analizor logic (opțional)
16 canale digitale
Lungimea înregistrării de 10 milioane de puncte pe toate canalele
Rezoluție de timp 121,2 ps

Analizor de protocol (opțional)
Standarde de magistrală serială acceptate: I2C, SPI, RS-232/422/485/UART, USB 2.0, CAN, LIN, FlexRay, MIL-STD-1553 și magistrale audio

Voltmetru digital (gratuit cu înregistrarea dispozitivului)
măsurători RMS AC și postați. tensiune, RMS AC Tensiune DC cu rezoluție de 4 cifre
Măsurători de frecvență cu rezoluție de 5 cifre

Caracteristici și Beneficii
Achiziția de mare viteză a semnalelor în modul FastAcq™ vă permite să găsiți rapid anomalii subtile de semnal
Panoul de control Wave Inspector® facilitează navigarea și automatizarea căutării datelor de formă de undă
33 de măsurători automate și histograme de semnal pentru o analiză simplificată a semnalului
Interfața sondei TekVPI® acceptă sonde active, diferențiale și de curent cu selecție automată a intervalului și a unității
Ecran color cu ecran lat de 9" (229 mm).
Dimensiuni și greutate mici - doar 147 mm adâncime și cântărește 4,2 kg

Analiza spectrului
Comenzi dedicate de pe panoul frontal pentru cele mai comune sarcini
Markeri automati de vârf pentru a determina frecvența și amplitudinea vârfurilor spectrului
Marcatori manuali pentru măsurarea parametrilor semnalului în afara vârfului
Tipuri de urme utilizate: normal, mediu, hold maxim, hold minim
Modul de afișare spectrogramă facilitează controlul vizual și analiza evenimentelor care se schimbă lent
Măsurători automate: măsurarea puterii semnalului în canal, factorul de izolare al canalelor adiacente în ceea ce privește puterea și lățimea de bandă ocupată

Generarea de forme de undă arbitrare și funcții standard
Generarea semnalului presetat pentru simularea rapidă a dispozitivului în dezvoltarea sistemului
Capturați semnale de la intrările analogice sau digitale, transferați semnalele capturate în memorie pentru editare și scoateți semnale editate
Adăugarea de zgomot la orice semnal pentru testare în condiții nefavorabile

Dezvoltarea și testarea sistemelor de semnal mixt
Declanșarea automată, decodificarea și căutarea semnalelor magistralei paralele
Declanșare multicanal la configurare și timp de menținere
Modul de captură de mare viteză MagniVu™ oferă o rezoluție de timp de 121,2 ps pentru canalele digitale

Analiza protocolului
Declanșați, decodificați și căutați automat conținutul celor mai comune standarde de magistrală serială pentru dezvoltarea sistemelor încorporate.
Exportul tabelelor de decodare a protocolului utilizate în documentarea rezultatelor

Voltmetru digital și contor de frecvență
Verificare vizuală rapidă a valorilor măsurate de tensiune și frecvență
Reprezentarea grafică a informațiilor privind stabilitatea măsurării

Posibilitate de reinnoire completa
Adăugați funcționalitate, măriți lățimea de bandă a osciloscopului sau lățimea de bandă a analizorului de spectru pentru a se potrivi cerințelor sau bugetului dumneavoastră.

Software suplimentar
Analiza sursei de alimentare
Monitorizare limită și testare a măștilor

SoundCard Osziloscope - un program care transformă un computer într-un osciloscop cu două canale, un generator de frecvență joasă cu două canale și un analizor de spectru

O zi buna dragi radioamatori!
Fiecare radioamator știe că pentru a crea aparate radio amator mai mult sau mai puțin complexe este necesar să ai la dispoziție nu doar un multimetru. Astăzi, în magazinele noastre puteți cumpăra aproape orice dispozitiv, dar - există un „dar” - costul unei calități decente a oricărui dispozitiv nu este mai mic de câteva zeci de mii de ruble noastre și nu este un secret că pentru majoritatea rușilor acest lucru este o mulțime de bani și, prin urmare, aceste dispozitive nu sunt disponibile deloc, sau un radioamator cumpără dispozitive care au fost utilizate de mult timp.
Azi pe site , vom încerca să dotăm laboratorul de radioamatori cu dispozitive virtuale gratuite -osciloscop digital cu două canale, generator de frecvență audio cu două canale, analizor de spectru. Singurul dezavantaj al acestor dispozitive este că toate funcționează numai în banda de frecvență de la 1 Hz la 20.000 Hz. Site-ul a oferit deja o descriere a unui program similar de radio amator:“ “ - un program care transformă un computer de acasă într-un osciloscop.
Astăzi vreau să vă aduc în atenție un alt program - „Osciloscop placa de sunet„. Acest program m-a atras cu caracteristici bune, design atent, ușurință de studiu și lucru în el. Acest program este în limba engleză, nu există traducere în limba rusă. Dar nu văd asta ca pe un dezavantaj. În primul rând, este foarte ușor să-ți dai seama cum să lucrezi în program, îl vei vedea singur și, în al doilea rând, într-o zi vei obține dispozitive bune (și au toate simbolurile în engleză, deși ele însele sunt chineze) și imediat și te obisnuiesti usor cu ele.

Programul este dezvoltat de C. Zeitnitz și este gratuit, dar numai pentru uz privat. O licență pentru program costă aproximativ 1.500 de ruble și există, de asemenea, așa-numita „licență privată” care costă aproximativ 400 de ruble, dar aceasta este mai mult ca o donație către autor pentru îmbunătățirea în continuare a programului. Desigur, vom folosi versiunea gratuită a programului, care diferă doar prin faptul că de fiecare dată când este lansat, apare o fereastră cu o ofertă de cumpărare a licenței.

Descărcați programul (cea mai recentă versiune din decembrie 2012):

(28,1 MiB, 52.914 accesări)

Mai întâi, să înțelegem „conceptele”:
Osciloscop- un dispozitiv conceput pentru cercetare, observare, măsurare a amplitudinii și a intervalelor de timp.
Osciloscoapele sunt clasificate:
♦ în funcție de scopul și metoda de obținere a informațiilor:
- osciloscoape cu măturare periodică pentru observarea semnalelor pe ecran (în Occident se numesc osciloscop)
- osciloscoape cu măturare continuă pentru înregistrarea unei curbe de semnal pe o bandă fotografică (numită oscilograf în Occident)
♦ conform metodei de procesare a semnalului de intrare:
– analogic
– digitală

Programul funcționează într-un mediu nu mai mic de W2000 și include:
- un osciloscop cu două canale cu o lățime de bandă (în funcție de placa de sunet) de cel puțin 20 până la 20.000 Hz;
– generator de semnal cu două canale (cu o frecvență generată similară);
- analizor de spectru
– și este, de asemenea, posibil să înregistrați un semnal audio pentru studiu ulterior

Fiecare dintre aceste programe are caracteristici suplimentare pe care le vom analiza pe măsură ce le explorăm.

Vom începe cu generatorul de semnal:

Generatorul de semnal, așa cum am spus, este cu două canale - Canalul 1 și Canalul 2.
Luați în considerare scopul comutatoarelor și ferestrelor sale principale:
1 – butoane pentru pornirea generatoarelor;
2 – Fereastra de setare a formei de undă de ieșire:
sinus– sinusoidal
triunghi- triunghiular
pătrat- dreptunghiular
dinți de ferăstrău- dinți de ferăstrău
zgomot alb- Zgomot alb
3 – regulatoare de amplitudine a semnalului de ieșire (maxim - 1 volt);
4 – butoane de setare a frecvenței (frecvența dorită poate fi setată manual în casetele de sub butoane). Deși frecvența maximă pe regulatoare este de 10 kHz, orice frecvență admisă poate fi introdusă în ferestrele inferioare (în funcție de placa de sunet);
5 – ferestre pentru setarea manuală a frecvenței;
6 – pornirea modului „Sweep-generator”. În acest mod, frecvența de ieșire a generatorului se schimbă periodic de la valoarea minimă setată în casetele „5” la valoarea maximă setată în casetele „Fend” în timpul stabilit în casetele „Timp”. Acest mod poate fi activat fie pentru un canal, fie pentru două canale simultan;
7 – ferestre pentru setarea frecvenței de final și a timpului modului Sweep;
8 – conexiune software a ieșirii canalului generatorului la primul sau al doilea canal de intrare al osciloscopului;
9 - stabilirea diferenței de fază între semnalele de la primul și al doilea canal al generatorului.
10 -la stabilirea ciclului de lucru al semnalului (valabil doar pentru un semnal dreptunghiular).

Acum să aruncăm o privire la osciloscopul în sine:

1 – Amplitudine - reglarea sensibilității canalului vertical
2 – Sincronizare– permite (prin bifare sau debifare) efectuarea ajustării separate sau simultane a două canale în ceea ce privește amplitudinea semnalului
3, 4 – vă permite să răspândiți semnalele de-a lungul înălțimii ecranului pentru observarea lor individuală
5 – setarea timpului de baleiaj (de la 1 milisecundă la 10 secunde, în timp ce 1 secundă este de 1000 de milisecunde)
6 – start Stop operarea osciloscopului. Când este oprit, starea curentă a semnalelor este salvată pe ecran, iar butonul Salvare ( 16 ) care vă permite să salvați starea curentă pe computer sub formă de 3 fișiere (date text ale semnalului studiat, o imagine alb-negru și o imagine color a imaginii de pe ecranul osciloscopului în momentul opririi)
7 – declanșatorul- un dispozitiv software care întârzie începerea unei mături până când sunt îndeplinite anumite condiții și servește la obținerea unei imagini stabile pe ecranul osciloscopului. Există 4 moduri:
– pornit/oprit. Când declanșatorul este dezactivat, imaginea de pe ecran va părea „curgând” sau chiar „untată”.
– mod auto. Programul însuși selectează modul (normal sau simplu).
– Mod normal. În acest mod, se efectuează o baleiere continuă a semnalului studiat.
– mod unic. În acest mod, se efectuează o măturare unică a semnalului (cu un interval de timp setat de controlul Timp).
8 – selectarea canalului activ
9 – margine– tip de declanșare a semnalului:
- în creștere– de-a lungul frontului semnalului studiat
– cădere– prin declinul semnalului studiat
10 – Setare automată– setarea automată a timpului de baleiaj, a sensibilității canalului de deviație verticală Amplitudinea, precum și imaginea este împinsă în centrul ecranului.
11 -Modul canal– determină modul în care vor fi afișate semnalele pe ecranul osciloscopului:
– singur– ieșire separată a două semnale pe ecran
- CH1 + CH2– ieșirea sumei a două semnale
– CH1 - CH2– ieșirea diferenței a două semnale
– CH1 * CH2– ieșirea produsului a două semnale
12 și 13 – alegerea de afișare a canalelor pe ecran (sau oricare dintre cele două, sau două deodată, valoarea este afișată lângă Amplitudine)
14 – canalul 1 de ieșire a formei de undă
15 – ieșire cu formă de undă canal 2
16 – deja trecut - înregistrarea unui semnal către un computer în modul de oprire al osciloscopului
17 – scară de timp (avem un regulator Timp este de 10 milisecunde, deci scala este afișată de la 0 la 10 milisecunde)
18 – stare– arată starea curentă a declanșatorului și, de asemenea, vă permite să afișați următoarele date pe ecran:
- HZ și Volți– afișarea frecvenței tensiunii curente a semnalului studiat
– cursor– includerea cursoarelor verticale și orizontale pentru măsurarea parametrilor semnalului studiat
– log pentru a umple– înregistrarea secundă cu secundă a parametrilor semnalului studiat.

Efectuarea de măsurători pe un osciloscop

Mai întâi, să setăm generatorul de semnal:

1. Porniți canalul 1 și canalul 2 (triunghiurile verzi se aprind)
2. Setați semnalele de ieșire - sinusoidale și dreptunghiulare
3. Setați amplitudinea semnalelor de ieșire la 0,5 (generatorul generează semnale cu o amplitudine maximă de 1 volți, iar 0,5 va însemna o amplitudine a semnalului de 0,5 volți)
4. Setați frecvențele la 50 Herți
5. Comutați în modul osciloscop

Măsurarea amplitudinii semnalului:

1. Buton de sub inscripție măsura alege modul HZ și Volți, bifați etichetele frecventa si tensiunea. În același timp, deasupra noastră apar frecvențele curente pentru fiecare dintre cele două semnale (aproape 50 de herți), amplitudinea semnalului total. vp-pși tensiunea efectivă a semnalului Veff.
2. Buton de sub inscripție măsura alege modul Cursoreși bifați căsuța Voltaj. În acest caz, avem două linii orizontale, iar în partea de jos a inscripției, care arată amplitudinea componentelor pozitive și negative ale semnalului ( DAR), precum și domeniul total al amplitudinii semnalului ( dA).
3. Setăm liniile orizontale în poziția de care avem nevoie față de semnal, pe ecran vom primi date despre amplitudinea lor:

Măsurarea intervalelor de timp:

Efectuăm aceleași operații ca și pentru măsurarea amplitudinii semnalelor, cu excepția - în modul Cursore bifați eticheta Timp. Ca urmare, în loc de cele orizontale, vom obține două linii verticale, iar sub intervalul de timp dintre cele două linii verticale și frecvența semnalului curent în acest interval de timp va fi afișat:

Determinarea frecvenței și amplitudinii semnalului

În cazul nostru, nu este nevoie să se calculeze în mod specific frecvența și amplitudinea semnalului - totul este afișat pe ecranul osciloscopului. Dar dacă trebuie să utilizați un osciloscop analogic pentru prima dată în viață și nu știți cum să determinați frecvența și amplitudinea semnalului, vom lua în considerare această problemă și în scopuri educaționale.

Lăsăm setările generatorului așa cum au fost, cu excepția setării amplitudinii semnalului la 1.0 și a setărilor osciloscopului ca în imagine:

Setăm controlul amplitudinii semnalului la 100 milivolți, controlul timpului de baleiaj la 50 milisecunde și obținem o imagine pe ecran ca de sus.

Principiul determinării amplitudinii semnalului:
Regulator Amplitudine suntem în poziție 100 milivolți, ceea ce înseamnă că diviziunea verticală a grilei pe ecranul osciloscopului este de 100 milivolți. Numărăm numărul de diviziuni din partea de jos a semnalului până în sus (obținem 10 divizii) și înmulțim cu prețul unei diviziuni - 10*100= 1000 milivolți= 1 volți, ceea ce înseamnă că amplitudinea semnalului pe care îl avem de sus în jos este de 1 volt. În același mod, puteți măsura amplitudinea semnalului în orice parte a formei de undă.

Determinarea caracteristicilor temporale ale semnalului:
Regulator Timp suntem în poziție 50 de milisecunde. Numărul de diviziuni ale scării osciloscopului pe orizontală este 10 (în acest caz, avem 10 diviziuni pe ecran), împărțim 50 la 10 și obținem 5, ceea ce înseamnă că prețul unei diviziuni va fi egal cu 5 milisecunde. Selectăm secțiunea formei de undă a semnalului de care avem nevoie și luăm în considerare câte diviziuni se potrivește (în cazul nostru, 4 divizii). Înmulțiți prețul unei diviziuni cu numărul de diviziuni 5*4=20 şi determinaţi că perioada semnalului în zona studiată este 20 de milisecunde.

Determinarea frecvenței semnalului.
Frecvența semnalului studiat este determinată de formula uzuală. Știm că o perioadă a semnalului nostru este 20 de milisecunde, rămâne să aflăm câte perioade vor fi într-o secundă - 1 secundă/20 milisecunde= 1000/20= 50 Herți.

Analizor de spectru

Analizor de spectru– un dispozitiv pentru observarea și măsurarea distribuției relative a energiei oscilațiilor electrice (electromagnetice) în banda de frecvență.
Analizor de spectru de frecvență joasă(ca și în cazul nostru) este conceput pentru a funcționa în domeniul de frecvență audio și este utilizat, de exemplu, pentru a determina răspunsul în frecvență al diferitelor dispozitive, în studiul caracteristicilor zgomotului și pentru reglarea diferitelor echipamente radio. Mai exact, putem determina răspunsul în frecvență al amplificatorului de frecvență audio asamblat, putem regla diferite filtre etc.
Nu este nimic complicat în lucrul cu un analizor de spectru, mai jos voi da scopul setărilor sale principale, iar tu însuți, prin experiență, îți vei da seama cu ușurință cum să lucrezi cu el.

Iată cum arată analizorul de spectru în programul nostru:

Ce este aici - ce:

1. Vedere verticală a ecranului scalei analizorului
2. Alegerea canalelor afișate din generatorul de frecvență și tipul de afișare
3. Partea de lucru a analizorului
4. Buton pentru a înregistra starea curentă a formei de undă când este oprită
5. Modul de mărire a câmpului de lucru
6. Comutarea scării orizontale (scara de frecvență) de la liniară la logaritmică
7. Frecvența semnalului curent când generatorul este în modul de baleiaj
8. Frecvența curentă la poziția cursorului
9. Indicator armonici semnal
10. Setarea filtrului pentru semnale în funcție de frecvență

Vedeți figurile Lissajous

figurile Lissajous- traiectorii închise trasate de un punct care execută simultan două oscilații armonice în două direcții reciproc perpendiculare. Forma figurilor depinde de relația dintre perioadele (frecvențele), fazele și amplitudinile ambelor oscilații.

Dacă se aplică intrărilor " X" Și " Y» semnalele osciloscopului de frecvențe apropiate, apoi puteți vedea figurile Lissajous pe ecran. Această metodă este utilizată pe scară largă pentru a compara frecvențele a două surse de semnal și pentru a regla o sursă la frecvența alteia. Când frecvențele sunt apropiate, dar nu sunt egale între ele, cifra de pe ecran se rotește, iar perioada de rotație a ciclului este inversul diferenței de frecvență, de exemplu, perioada de rotație este de 2 s - diferența de frecvențe de semnalele este de 0,5 Hz. Dacă frecvențele sunt egale, figura îngheață nemișcată, în orice fază, totuși, în practică, din cauza instabilităților semnalului pe termen scurt, figura de pe ecranul osciloscopului tremură de obicei puțin. Puteți utiliza pentru comparație nu numai aceleași frecvențe, ci și pe cele care sunt într-un raport multiplu, de exemplu, dacă sursa exemplară poate produce o frecvență de numai 5 MHz, iar sursa reglabilă - 2,5 MHz.

Nu sunt sigur că această funcție a programului vă va fi utilă, dar dacă aveți nevoie brusc de ea, atunci cred că vă puteți da seama cu ușurință de această funcție pe cont propriu.

Funcția de înregistrare a semnalului audio

Am spus deja că programul vă permite să înregistrați orice semnal sonor pe un computer în scopul studiului suplimentar. Funcția de înregistrare a semnalului nu este dificilă și vă puteți da seama cu ușurință cum să o faceți:

Programul „Computer-osciloscop”

Osciloscoapele digitale sunt folosite pentru a analiza semnale în domeniul timpului, în timp ce analizoarele de spectru o fac în domeniul frecvenței. Cu toate acestea, în practica cercetării și testării circuitelor, dispozitivelor și componentelor radio, apar adesea probleme speciale, pentru care anumite dispozitive pot fi utilizate împreună cu generatoare digitale de diferite semnale. Articolul compară capacitățile acestor dispozitive în construirea caracteristicilor de amplitudine-frecvență (AFC) ale componentelor și oferă exemple de lucru cu acestea. Este prezentată posibilitatea de a construi răspunsul în frecvență într-o gamă largă de frecvență (de la subsonic la microunde) cu o gamă dinamică mare din punct de vedere al nivelului.

Schema principală pentru eliminarea răspunsului în frecvență

Răspunsul în frecvență este o caracteristică importantă a multor 4 poli și componente (filtre, rezonatoare, amplificatoare etc.). Reprezintă modulul câștigului DUT în funcție de frecvență. În prezent, o nouă clasă de dispozitive a primit o dezvoltare intensivă - analizoare vectoriale de rețea, care vă permit să măsurați răspunsul în frecvență într-o formă complexă sau ca un modul al coeficientului de transfer și al defazajului de la frecvență. Cu toate acestea, acestea sunt dispozitive foarte scumpe și rare.

Orez. unu. Diagrama funcțională a unui generator de răspuns în frecvență bazat pe un GKCH și un indicator de osciloscop

În multe cazuri, este destul de suficient să folosiți generatori de răspuns în frecvență scalar, de exemplu, bazați pe un generator de frecvență măturată (GFS), un detector și un indicator de osciloscop (Fig. 1). Generatorul de frecvență măturată furnizează un semnal de testare sinusoidal a cărui frecvență este proporțională cu nivelul tensiunii de modulare sau cu logaritmul acesteia. Semnalul dinți de ferăstrău modulator este, de asemenea, alimentat la intrarea canalului orizontal, iar semnalul de la ieșirea dispozitivului testat (4 poli) este alimentat prin detector la intrarea canalului vertical al dispozitivului indicator (osciloscop). . Ca rezultat, dispozitivul testat este testat secvenţial cu un semnal sinusoidal cu o frecvenţă care variază uşor, iar pe ecranul său este reprezentat un grafic al răspunsului în frecvenţă al dispozitivului testat. Până de curând, contoarele de răspuns în frecvență care funcționau într-o gamă largă de frecvențe erau dispozitive complexe, voluminoase, grele și costisitoare. De exemplu, contoarele sovietice de răspuns în frecvență Kh1-40, Kh1-46, Kh1-56 cu un interval de frecvență de la 20 Hz la 1, 0,2 și, respectiv, 0,2 MHz, aveau o greutate de 35, 42 și 44 kg, iar Kh1 -43 de metri cu o gamă de frecvențe de la 0,5 MHz la 1,25 GHz cântărea chiar și 47 kg. Stabilitatea lor în frecvență a fost scăzută, uneori foarte scăzută.

Un parametru important al contoarelor de răspuns în frecvență este intervalul dinamic al nivelului - diferența dintre nivelul maxim de citire a răspunsului în frecvență și nivelul mediu al pistei de zgomot. Cu o scară liniară din punct de vedere al nivelului (vertical) pentru dispozitivele menționate, se află în intervalul 14–24 dB, adică nu este mare, și doar cu o scară logaritmică ajunge la 40 dB și mai sus. Obținerea unui interval dinamic ridicat la eliminarea răspunsului în frecvență este unul dintre obiectivele acestui articol.

Tranziția la o bază de elemente microelectronice și utilizarea sintezei directe a frecvenței digitale au făcut posibilă crearea unei noi generații de generatoare cu cea mai mare stabilitate a frecvenței și reglarea acesteia de la miimi de herți la câțiva gigaherți (și uneori zeci de gigaherți). De regulă, acestea sunt dispozitive de dimensiuni mici, cu greutate moderată, având multe în comun în interfața cu utilizatorul și în setările principale (de exemplu, frecvența și nivelul).

Îndepărtarea răspunsului în frecvență cu un osciloscop fără a utiliza un detector

Unul dintre obstacolele în obținerea unor răspunsuri precise în frecvență ale diferitelor componente și a unui interval dinamic mare este utilizarea unui detector. Din păcate, diodele semiconductoare, pe baza cărora sunt construite detectoarele, au o caracteristică curent-tensiune puternic neliniară, cu un prag la un nivel de tensiune de fracțiuni de volt. Ca urmare, există o zonă moartă a detectorilor în zona tensiunilor joase și a distorsiunilor semnificative la un nivel mediu al semnalului de câțiva volți. Acest lucru duce la o scădere semnificativă a intervalului dinamic al generatorilor de răspuns în frecvență. În unele cazuri, de exemplu, la frecvențe de peste zeci de megaherți, viteza diodelor este, de asemenea, insuficientă.

Aceste deficiențe sunt eliminate în mod fundamental prin îndepărtarea detectorului și trasarea răspunsului în frecvență sub forma unei dependențe a nivelului oscilogramei unui semnal RF sinusoidal de frecvența acestuia. În acest caz, osciloscopul trebuie să aibă o frecvență suficient de mare pentru a vizualiza direct semnalul de la ieșirea dispozitivului testat. La frecvența maximă investigată a osciloscopului, scăderea răspunsului său în frecvență este de obicei normalizată la -3 dB (sau 0,7 din nivelul la frecvențe joase). O astfel de scădere a răspunsului în frecvență (uneori este posibilă și creșterea acestuia) creează o eroare inacceptabil de mare. Pentru ca acesta să fie nesemnificativ (la nivelul de 0,5-1 dB), frecvența superioară de tăiere a osciloscopului ar trebui să fie de câteva ori mai mare decât lățimea de bandă a dispozitivului testat. Este determinată în primul rând de frecvența maximă a generatorului de baleiaj. A existat o tendință de a folosi, ca acesta din urmă, generatoare digitale foarte stabile cu sinteză directă a frecvenței, în special generatoare de funcții și forme de undă arbitrare. Utilizarea lor vă permite să extindeți numărul de tipuri de semnale utilizate pentru testare.

Pe fig. Figura 2 prezintă fereastra de configurare pentru generatorul de funcții arbitrare Tektronix AFG3101 utilizat în modul generator de baleiaj cu acoperire de frecvență de la 1 kHz la 100 MHz (aceasta este frecvența maximă pentru acest generator). Se stabilește oscilația unui semnal sinusoidal conform unei legi liniare. Pentru a face acest lucru, se folosește un semnal modulator crescător liniar cu o durată liniară a părții de 10 ms și timp de revenire zero.

Orez. 2. Exemplu de setări AFG3101 pentru trecerea de la 1 kHz la 100 MHz

Modelele mai vechi de generatoare din clasa AFG3000 au frecvențe maxime de semnal sinusoidal de până la 240 MHz. Dar multe generatoare digitale de forme de undă sinusoidale cu sinteză de frecvență directă, cum ar fi SM300 de la Rohde & Schwarz, au o frecvență maximă de până la 3 GHz și mai mare. De regulă, toate permit modul de măsurare a frecvenței de la valoarea minimă (adesea mult mai mică de 100 kHz) la valoarea maximă (3 GHz și mai sus). Aceasta, precum și cea mai mare stabilitate a frecvenței (de ordinul 10-6), se compară favorabil cu MFC-urile analogice utilizate anterior bazate pe oscilatoare LC cu o frecvență controlată de un varicap sau polarizare a miezului de ferită al inductorului.

Pentru a vizualiza lățimea de bandă completă, trebuie să conectați intrarea de declanșare externă a osciloscopului la ieșirea de declanșare a generatorului, adică să vă asigurați că osciloscopul este declanșat în modul de așteptare de la generator. În plus, este necesar să se asigure egalitatea duratelor ferăstrăului a tensiunii de control a GKCh și a măturarii osciloscopului. Pentru a face acest lucru, trebuie să setați factorul de baleiaj la 1 ms/div, deoarece reticulul său orizontal are 10 diviziuni și aceasta oferă o durată de baleiaj de 10 ms. Sistemul generator - osciloscop obținut prin osciloscopul cu răspuns în frecvență este prezentat în fig. 3. Folosiți butonul de schimbare orizontal pentru a centra graficul răspunsului în frecvență pe ecran.

Orez. 3. Răspunsul în frecvență al osciloscopului DPO4101 în banda de frecvență de la 1 kHz la 100 MHz cu un număr de puncte de formă de undă de 10 milioane

Această oscilogramă a fost obținută atunci când generatorul cu o impedanță de ieșire de 50 ohmi a fost coordonat cu un osciloscop, în care impedanța de intrare era tot de 50 ohmi. În acest caz, forma răspunsului în frecvență este aproape perfectă: există doar o atenuare a semnalului abia vizibilă la frecvențe înalte. Dacă comutați impedanța de intrare a osciloscopului la 1 MΩ (fără a lungi firele de conectare), atunci răspunsul în frecvență se va înrăutăți ușor, iar nivelul semnalului se va dubla.

Rolul memoriei formei de undă

Merită remarcat imediat un dezavantaj specific al osciloscoapelor digitale - numărul punctelor lor limitat de cantitatea de memorie a oscilogramei, care se datorează eșantionării semnalului. Acest dezavantaj este fundamental absent în osciloscoapele analogice, dar producția lor a fost redusă drastic în vremea noastră (costul osciloscoapelor analogice cu bandă largă depășește cu mult costul osciloscoapelor digitale). Următoarele exemple sunt date utilizând un osciloscop digital Tektronix DPO4101 cu o frecvență maximă de 1 GHz și până la 10 MB de memorie de formă de undă pentru fiecare canal. Acesta este cel mai bun osciloscop cu arhitectură închisă de la Tektronix. Deoarece dispozitivele folosesc codificarea fiecărui punct cu 1 octet, numărul de puncte de formă de undă este aproape egal cu cantitatea de memorie utilizată.

Să aflăm influența memoriei formei de undă asupra afișajului răspunsului în frecvență. Pe fig. 3 prezintă răspunsul în frecvență într-o formă idealizată - în absența unui dispozitiv testat. Mai precis, este o bucată de cablu care conectează ieșirea generatorului la intrarea selectată a osciloscopului. Semnalul este reprodus ca o bandă largă, a cărei lățime este egală cu dublul amplitudinii semnalului generatorului. Luminozitatea benzii crește pe măsură ce frecvența oscilatorului crește. Desigur, frecvența trebuie determinată nu de luminozitate, ci de timpul scalei orizontale proporționale cu frecvența.

Pe fig. 4 reproduce acest caz cu o memorie de formă de undă de 1 MB. Reproducerea benzii de semnal este acum clar nesatisfăcătoare și dă impresia falsă a unei schimbări bruște a frecvenței în centrul ecranului.

Orez. 4. Răspunsul în frecvență al osciloscopului DPO4101 în banda de frecvență de la 1 kHz la 100 MHz cu numărul de puncte de formă de undă egal cu 1 milion

Dacă numărul de puncte este redus la 100.000 (Fig. 5), atunci reproducerea semnalului devine complet nesatisfăcătoare (cu 10.000 de puncte, situația este și mai gravă). Astfel, această metodă nu este aplicabilă tuturor osciloscoapelor digitale: necesită utilizarea unor instrumente cu o capacitate mare de memorie (și număr de puncte) de oscilograme.

Orez. cinci. Răspunsul în frecvență al osciloscopului DPO4101 în banda de frecvență de la 1 kHz la 100 MHz cu un număr de puncte de formă de undă de 100.000

Scară logaritmică pe axa frecvenței

Orez. 6. Răspunsul în frecvență al osciloscopului DPO4101 în banda de frecvență de la 1 kHz la 100 MHz cu o lungime a memoriei de 10 Mbit și o scară de frecvență logaritmică

Multe generatoare oferă o frecvență logaritmică. Pe fig. 6 arată eliminarea răspunsului în frecvență al osciloscopului pentru acest caz. Deoarece partea inițială a răspunsului în frecvență în acest caz este întinsă, natura sinusoidală a semnalului care își schimbă frecvența a devenit vizibilă în partea stângă. O ușoară neuniformitate a răspunsului în frecvență este clar vizibilă în partea dreaptă a oscilogramei. Din păcate, scara de timp a osciloscopului în sine rămâne liniară, ceea ce face foarte dificilă măsurarea frecvențelor la vârfurile și văile răspunsului în frecvență direct pe grila de scară. De fapt, aici este nevoie de o grilă de scară schimbabilă cu o scară logaritmică (Fig. 7).

Orez. 7. Răspunsul în frecvență al osciloscopului DPO4101 cu filtru de 20 MHz pe scară de frecvență logaritmică

Răspunsul în frecvență al unui osciloscop cu filtru trece-jos

Acum să arătăm cât de mult se schimbă răspunsul în frecvență atunci când există un filtru trece-jos cu o frecvență de tăiere de aproximativ 20 MHz în amplificatorul osciloscopului: răspunsul în frecvență surprinde clar declinul la această frecvență. Cu o scară de frecvență logaritmică setată, arată destul de clar. Intervalul dinamic la o scară liniară este de cel puțin zeci de ori.

Răspunsul în frecvență al sondelor osciloscopului

Din exemplele date reiese clar că această metodă este aplicabilă până la o frecvență maximă a oscilatorului de 100 MHz pe AFG3101 (și până la 240 MHz pe modelele mai vechi din această clasă). Astfel, acopera o gama foarte larga de frecvente – de la infrasunete, sunet, unde lungi, medii si scurte pana la VHF. Acest lucru vă permite să examinați nu numai componente de bandă îngustă, ci și componente de bandă largă - de exemplu, sonde de osciloscop pentru osciloscoape cu viteză moderată, amplificatoare video și alte dispozitive.

Orez. 8. Răspunsul în frecvență al sondei osciloscopului 1:100

Pe fig. Figura 8 arată răspunsul în frecvență al unei sonde compensate HP cu diviziuni 100. Se poate observa clar că sonda transmite toate frecvențele, dar are o ondulație vizibilă în răspunsul în frecvență. Motivul său principal este nepotrivirea ieșirii de 50 ohmi a generatorului cu impedanța de intrare mare (10 MΩ, în paralel cu o capacitate de aproximativ 10 pF) a sondei. Răspunsul în frecvență oferă o idee clară a gradului de distorsiune a frecvenței sondei și explică procesele oscilatorii observate pe fronturile pulsului scurt.

Orez. nouă. Răspunsul în frecvență al sondei la osciloscopul Tektronix TDS2024B cu comutatorul în poziția 1:1

Unele sonde la un câștig de 1:1 dau o scădere puternică a răspunsului în frecvență (Fig. 9). Apropo, iată o tehnică de utilizare a cursorelor pentru a determina frecvența la care scăderea răspunsului în frecvență este de -3 dB sau până la 0,707 din nivelul maxim. Pentru mulți, acest comportament al sondei pare neașteptat. Este asociată cu o creștere semnificativă a capacității de intrare a osciloscopului cu valoarea capacității necompensate în acest caz a unui cablu coaxial cu o lungime de aproximativ un metru. Această capacitate poate ajunge la 50-100 pF și mai mult. Cu conductori insuficient de scurti (de exemplu, conductori de împământare) care au o inductanță vizibilă (zeci de nanohenries), acest lucru duce la un răspuns neuniform în frecvență și la fluctuații ale răspunsului tranzitoriu al sondei. Prin urmare, se recomandă utilizarea unei sonde fără atenuare numai atunci când se observă semnale de joasă frecvență (nu mai mare de zece megaherți).

Construirea răspunsului în frecvență al unei sonde diferențiale active

Una dintre principalele aplicații ale contoarelor de răspuns în frecvență este construcția răspunsului în frecvență al rețelelor cu patru terminale, care includ tot felul de amplificatoare, circuite rezonante, filtre și alte dispozitive. Unele dintre ele sunt proiectate pentru a potrivi intrarea și ieșirea cu rezistențe de 50 sau 75 ohmi. În acest caz, construcția răspunsului în frecvență prin metoda descrisă nu provoacă dificultăți deosebite și necesită pur și simplu conectarea dispozitivului testat cu generatorul și osciloscopul folosind cabluri coaxiale standard de 50 sau 75 ohmi.

Cu toate acestea, multe dispozitive (în special amplificatoare pentru benzile de unde LW, MW și HF) au o impedanță de intrare mare - de la câțiva kΩ la 1 MΩ și mai mare. În acest caz, sarcina de a construi dispozitive de potrivire este acută, de exemplu, adepți de emițător pe tranzistoare bipolare sau adepți de sursă pe tranzistoare cu efect de câmp. În sine, dezvoltarea unor astfel de dispozitive de potrivire necesită măsurarea răspunsului lor în frecvență într-un interval larg de frecvență.

Recent, printre accesoriile pentru osciloscoape au apărut sonde diferențiale bazate pe amplificatoare operaționale integrate în bandă largă. Pe lângă funcțiile de conversie a impedanței, aceste sonde oferă forme de undă de tensiune între două puncte arbitrare. Majoritatea acestor sonde cu bandă ultra-largă sunt foarte scumpe și concepute pentru aplicații de joasă tensiune. Cu toate acestea, există excepții plăcute. Pintek, de exemplu, produce o serie de sonde diferențiale de înaltă tensiune DP-25/50/100/150/200 ca atașamente pentru osciloscoape. Numărul indică frecvența de tăiere superioară a sondelor (cea de jos este 0). De exemplu, sonda DP-150pro (Figura 10) are o frecvență de tăiere superioară de 150 MHz la limitele de atenuare de 30x, 100x, 300x și 1000x și 100 MHz la limita de atenuare de 10x. Sonda vă permite să examinați semnale cu un nivel de până la 10 kV, ceea ce extinde foarte mult capacitățile osciloscoapelor.

Orez. 10. Aspectul sondei diferențiale active de înaltă tensiune Pintek DP-150pro

Trebuie remarcat faptul că benzile de frecvență de peste 20–30 MHz sunt implementate de astfel de sonde numai cu o optimizare atentă a circuitelor de conectare. Firele standard de înaltă tensiune cu o lungime de aproximativ 60 cm și urechile pentru acestea nu pot fi folosite la frecvențe de peste 20 MHz. Sondele au impedanță de intrare foarte mare și capacitate de intrare scăzută. De exemplu, sonda DP-150pro are o rezistență de intrare diferențială de 100 MΩ în paralel cu o capacitate de 1 pF, ceea ce face posibilă încărcarea ușoară a majorității componentelor testate chiar și cu o intrare de înaltă rezistență. Acest lucru slăbește, dar nu elimină complet, influența firelor care transportă semnalul. Astfel de sonde pot fi utilizate ca dispozitive de potrivire pentru măsurarea răspunsului în frecvență a 4 poli cu impedanță de intrare mare.

Orez. unsprezece. Răspunsul în frecvență al sondei diferențiale DP-150pro cu scară de frecvență liniară

Pe fig. Figura 11 arată răspunsul în frecvență al sondei DP-150pro până la 100 MHz. O ondulație vizibilă în răspunsul în frecvență se datorează firelor lungi de conectare și lipsei de potrivire la ieșirea generatorului. Acest răspuns în frecvență reflectă realitățile de lucru cu o sondă de acest tip, descrisă mai sus. Tipul de răspuns în frecvență depinde foarte mult de proiectarea conexiunii sale.

Răspunsul în frecvență al circuitului de intrare al unui osciloscop cu rezonanțe

Orez. 12. Răspunsul în frecvență al circuitului RLCR rezonant în banda de frecvență de până la 1 MHz la impedanța de intrare a osciloscopului 50 Ohm

Pe fig. 12 prezintă răspunsul în frecvență al circuitului rezonant RLCR, care se formează prin conectarea între ieșirea generatorului și intrarea osciloscopului (au 50 ohmi fiecare) o inductanță de 36 μH și o capacitate de 2200 pF. Circuitul oferă un vârf de rezonanță clar vizibil la aproximativ 0,6 MHz. Factorul de calitate al circuitului este scăzut deoarece rezistența sa totală de 110 ohmi este mare (10 ohmi adaugă rezistență la inductor).

Cu toate acestea, dacă comutați impedanța de intrare a osciloscopului la 1 MΩ, atunci această rezonanță în serie dispare. Dar o nouă rezonanță paralelă apare la o frecvență de aproximativ 3,4 MHz. De data aceasta se datorează inductanței L, capacitatea de intrare a osciloscopului și a cablului C 0 . Rezonanța este reprezentată de un vârf destul de ascuțit, ceea ce indică un factor de calitate suficient de ridicat al circuitului care a provocat-o.

Frecventa de rezonanta:

puteți determina capacitatea de intrare a osciloscopului, care este de aproximativ 57 pF. Astfel, studiul osciloscopului prin răspunsul în frecvență relevă în mod clar posibilitatea existenței a două rezonanțe ale circuitului de intrare în prezența inductanței L între ieșirea generatorului și intrarea osciloscopului și manifestarea lor în diferite condiții.

Instalații pentru preluarea răspunsului în frecvență într-o bandă de frecvență îngustă folosind un GKCH și un analizor de spectru

Ar părea firesc să folosim analizoare de spectru standard ca un contor de răspuns în frecvență. Acum industria le produce, poate chiar mai mult decât osciloscoapele. Analizoarele de spectru au setări simple pentru intervalul de frecvență dorit - prin setarea frecvențelor de început și de sfârșit ale analizei sau a frecvenței centrale centrale și a lățimii de bandă de baleiaj SPAN. În plus, spre deosebire de un osciloscop, axa orizontală a imaginii de pe ecranul analizorului de spectru este calibrată în frecvență, iar axa verticală este calibrată în funcție de logaritmul nivelului. Markerii analizorului sunt concentrați pe lucrul cu frecvențe și cu o scară de nivel liniară sau logaritmică. Sensibilitatea ridicată a analizorului de spectru, nivelul scăzut de zgomot și disponibilitatea unui număr de detectoare de înaltă calitate (adesea digitale) promit să obțină răspuns în frecvență într-un interval larg de nivel dinamic. Și prezența unui detector de înaltă calitate (adesea digital) permite, spre deosebire de generatorul de răspuns în frecvență bazat pe un osciloscop fără detector, să construim răspunsul în frecvență în forma obișnuită „unipolară”.

Cu toate acestea, analizoarele de spectru nu sunt proiectate direct pentru a măsura răspunsul în frecvență. Acestea servesc la izolarea multor armonici de la un semnal complex și le prezintă pe ecranul indicator ca vârfuri ascuțite. De fapt, analizoarele de spectru sunt receptoare radio superheterodine de bandă îngustă echipate cu filtre pentru izolarea armonicilor. Lățimea de bandă a filtrelor este adesea mult mai îngustă decât lățimea de bandă a componentelor al căror răspuns în frecvență este investigat. Cu toate acestea, atunci când se utilizează tehnici speciale de măsurare și setări ale instrumentelor, analizoarele de spectru pot fi utilizate cu succes pentru a construi (împreună cu GKCH) grafice de răspuns în frecvență de înaltă calitate.

Luăm în considerare mai întâi o astfel de aplicație pentru testarea dispozitivelor cu bandă relativ îngustă. De exemplu, să folosim generatorul AFG3101 pentru a crea un semnal a cărui frecvență se schimbă liniar de la 49 la 51 MHz în 10 ms. Pentru a face acest lucru, în fereastra generatorului (Fig. 2), este suficient să înlocuiți frecvențele Start și End cu 49, respectiv 51 MHz.

Orez. 13. Răspunsul în frecvență al circuitului RLCR la comutarea rezistenței de intrare a osciloscopului la 1 MΩ

Acum să analizăm cum să implementăm setările analizorului de spectru de masă AKTAKOM AKS-1301 pentru a controla răspunsul în frecvență în acest interval de frecvență îngust. Dacă pur și simplu conectați ieșirea generatorului la intrarea analizorului de spectru, atunci ecranul va afișa un set ordonat (cu funcționarea sincronă a măturarii generatorului și analizorului) sau un set aleatoriu de vârfuri de spectru prezentate în Fig. 14. Puteți vedea că vârfurile sunt în intervalul de frecvență dat al oscilatorului. Cu toate acestea, ele oferă citiri separate și aleatorii ale răspunsului în frecvență și nu graficul complet în sine.

Orez. paisprezece. Spectrul tipic al semnalului de la ieșirea GKCH în absența sincronizării între acesta și analizorul de spectru

Dacă există un număr suficient de eșantioane și răspunsurile în frecvență ale filtrelor se intersectează, atunci folosind detectorul de vârf al analizorului, este posibil să se obțină un răspuns de frecvență aproape continuu în banda de frecvență dorită, mult mai larg decât RBW al filtrului selectat. Acest truc util este prezentat în Fig. 15. Principalul lucru în acest caz este să alegeți timpul de analiză a spectrului Sweep semnificativ mai lung decât timpul de baleiaj al frecvenței GKCh. În exemplul nostru, timpul de analiză este selectat manual egal cu 50 s, iar răspunsul în frecvență al sistemului generator-analizator cu un raft în intervalul de frecvență de la 49 la 51 MHz este clar vizibil pe ecran (Fig. 15). Detectorul de vârf este de obicei implicit.

Orez. 15. Fereastra analizorului de spectru AKS-1301 cu setări pentru vizualizarea răspunsului în frecvență în intervalul de la 49 la 51 MHz

Prin reducerea benzilor de frecvență RBW și VBW ale analizorului și creșterea timpului de analiză la 100 de secunde, este posibil să se obțină un răspuns în frecvență și mai bun (neted) al sistemului generator-analizator prezentat în Fig. 16. Secțiunea de lucru a răspunsului în frecvență arată aici aproape ca o linie dreaptă orizontală ideală.

Platoul larg orizontal din Fig. 15 și fig. 16 - acesta este intervalul de frecvență care poate fi utilizat parțial sau complet atunci când se utilizează analizorul de spectru ca generator de răspuns în frecvență. Se poate observa că limitele platoului se modifică în conformitate cu modificarea limitelor oscilației de frecvență (Fig. 13). Desigur, folosind un analizor de spectru, puteți selecta un interval de frecvență de operare mai restrâns în această zonă.

Orez. 16. Fereastra analizorului de spectru AKS-1301 cu setări pentru vizualizarea răspunsului în frecvență în intervalul de la 49 la 51 MHz după optimizarea setărilor analizorului

Pentru a determina intervalul dinamic al unui astfel de generator de răspuns în frecvență, trebuie să faceți încă un experiment - pentru a construi o linie spectrală cu generatorul oprit. Acest lucru este prezentat în fig. 17. Linia de spectru obținută în partea de jos este pista de zgomot a analizorului, care caracterizează nivelul minim de semnale pe care analizorul este capabil să le distingă. Pe baza fig. 15 și fig. 16, care arată linia de afișare setată în mijlocul pistei de zgomot, se poate concluziona că domeniul dinamic (diferența dintre înălțimea platoului și linia de afișare) este de cel puțin 55 dB. Acesta este un indicator foarte bun, deși nu este un indicator maxim posibil.

Orez. 17. Fereastra analizorului de spectru AKS-1301 cu setări fig. 14 fără semnal (bara de zgomot și linia de afișare vizibile)

Prin reducerea lățimilor de bandă RBW și VBW la cele mai mici valori posibile de 300 Hz, este posibilă reducerea semnificativă a zgomotului analizorului și obținerea răspunsului în frecvență prezentat în Fig. 18. Intervalul dinamic al sistemului generator-analizator atinge în acest caz valori mai mari de 70 dB. Aceasta este o cifră foarte mare pentru contoarele de răspuns în frecvență. Pentru a reduce timpul de trasare a răspunsului în frecvență, puteți reduce manual parametrul Sweep (timpul de reglare a frecvenței analizorului). Dacă acest lucru încalcă setările naturale ale analizorului, atunci pe ecran apare mesajul Fastsweep (too fast sweep). Acest lucru este de obicei perfect acceptabil.

Orez. optsprezece. Fereastra analizorului de spectru AKS-1301 cu setări pentru vizualizarea răspunsului în frecvență în intervalul de la 49 la 51 MHz, minimizând în același timp benzile de filtrare

Eliminarea răspunsului în frecvență al sondelor osciloscopului folosind GKCh și un analizor de spectru

În mod similar, puteți configura analizorul de spectru pentru a vizualiza răspunsul în frecvență pe o gamă largă de frecvențe. Pe fig. 19 prezintă răspunsul în frecvență al sistemului generator-analizator în banda de frecvență de la 1 kHz la 100 MHz. După cum puteți vedea, în acest caz, în banda de frecvență de funcționare, răspunsul în frecvență este practic orizontal, iar intervalul dinamic este de aproximativ 60 dB. Este mai mic decât cu o bandă îngustă, iar acest lucru este destul de natural: după cum știți, nivelul de zgomot crește odată cu creșterea lățimii de bandă a frecvențelor afișate de analizor. Amintiți-vă că acesta este cazul ideal: ieșirea de 50 ohmi a generatorului este conectată la intrarea de 50 ohmi a analizorului de spectru printr-un cablu coaxial de 50 ohmi.

Orez. 19. Fereastra analizorului de spectru AKS-1301 cu setări pentru vizualizarea răspunsului în frecvență în intervalul de la 0 la 100 MHz

Ca exemplu, luați în considerare răspunsul în frecvență al sondei diferențiale de înaltă tensiune Pintek DP-150pro. Este prezentat în fig. 20 pentru a seta divizorul la ×10. După cum era de așteptat, în regiunea de joasă frecvență, curba răspunsului în frecvență a scăzut cu aproximativ 20 dB (aceasta corespunde unei slăbiri de 10 ori a divizorului). Deși răspunsul în frecvență nu este perfect, în banda de frecvență de până la 70 MHz, neuniformitatea acestuia nu depășește ±3 dB și are două decăderi mai profunde, începând de la frecvențele de 70 și 95 MHz. În acest caz, răspunsul în frecvență este similar cu cel din Fig. 11 folosind un generator și un osciloscop.

Orez. douăzeci. Răspunsul în frecvență al sondei diferențiale Pintek DP-150pro obținut cu analizorul de spectru AKS-1301 și generatorul AFG3101 (divizor × 10)

Apoi, luați în considerare răspunsul în frecvență al sondei cu divizorul setat la ×30 (Fig. 21). Acum, în regiunea de joasă frecvență, răspunsul în frecvență a scăzut din cauza scăderii coeficientului de transfer al divizorului. În general, neuniformitatea răspunsului în frecvență a scăzut, ceea ce corespunde descrierii sondei.

Orez. 21. Răspunsul în frecvență al sondei diferențiale Pintek DP-150pro, obținut cu ajutorul analizorului de spectru AKS-1301 și al generatorului AFG3101 (divizor ×30)

Orez. 22. Răspunsul în frecvență al sondei diferențiale Pintek DP-150pro (divizor la poziția ×1000)

Eliminarea răspunsului în frecvență folosind un analizor de spectru cu un generator de urmărire

Multe analizoare de spectru unificate moderne au opțiunea unui generator digital de urmărire încorporat care produce un semnal aproape sinusoidal a cărui frecvență variază în același interval ca și frecvența de baleiaj a analizorului de spectru. Desigur, un oscilator digital modern de măsurare are mai multe caracteristici decât un oscilator de urmărire: setare și măturare independentă a frecvenței, fără distorsiuni la frecvențe joase, un semnal mai curat, o gamă largă de ajustări de nivel etc. Cu toate acestea, un oscilator de urmărire este un instrument puternic extinderea capabilităților analizorului de spectru, transformându-l într-un generator de răspuns în frecvență.

Frecvența de limitare inferioară pentru generatoarele de urmărire a diferitelor analizoare de spectru variază de la zeci de herți la zeci de megaherți. De exemplu, pentru generatorul de urmărire al analizorului de spectru AKS-1301, acesta este de 150 kHz la un nivel de semnal de la 0 la -50 dB, iar pentru cele mai recente analizoare de spectru chineze DSA 1020/1030 de la RIGOL, este de 10 MHz la un nivel de semnal de la 0 la -20 db.

De obicei, un analizor de spectru cu un generator de urmărire are o funcție importantă - calibrarea generatorului de urmărire - calea analizorului. În timpul calibrării, ieșirea generatorului este conectată la intrarea analizorului cu o bucată de cablu coaxial. După începerea calibrării, răspunsul în frecvență în mod normal neuniform al sistemului devine aproape perfect uniform și orizontal. Astfel, există o neutralizare aproape perfectă a neuniformității răspunsului în frecvență a traseului generator de urmărire - analizor de spectru.

La finalizarea calibrării (și se repetă la modificarea setărilor principale ale analizorului de spectru în ceea ce privește frecvența și nivelul), trebuie să deconectați cablul de ieșire al generatorului și să-l conectați la dispozitivul testat. Și ieșirea acestuia din urmă trebuie conectată la intrarea analizorului. Pe fig. 23 prezintă un exemplu de construire a răspunsului în frecvență al unui filtru trece-bandă de microunde cu o bandă de frecvență de aproximativ 1,6 până la 2,4 GHz. Intervalul dinamic la măsurarea răspunsului în frecvență este de aproximativ 40 dB, ceea ce este foarte bun pentru o bandă atât de largă.

Orez. 23. Un exemplu de construire a răspunsului în frecvență al filtrului trece-bandă de microunde

Unele analizoare de spectru, cum ar fi AKS-1301, sunt capabile să măsoare pierderea de retur cu 4 terminale și coeficienții de reflexie. Pentru a măsura cu precizie acești parametri, analizoarele au opțiunea unei punți cu pierderi de retur. Această opțiune calibrează și apoi măsoară acești parametri.

După cum se poate observa din exemplele de mai sus, utilizarea unui generator de urmărire este deosebit de eficientă în studiul componentelor de microunde și este posibilă în întreaga bandă de frecvență a analizorului de spectru (până la 3 GHz pentru dispozitivul utilizat). În același timp, spre deosebire de măsurătorile cu frecvență mai joasă, timpul pentru trasarea răspunsului în frecvență cu setarea automată a parametrilor dispozitivului se dovedește a fi destul de mic - 944 ms.

Utilizarea spectrelor semnalelor pulsate

Pentru a construi răspunsul în frecvență, este adesea posibil să se utilizeze spectrele semnalelor pulsate. Astfel de semnale nu necesită o schimbare de frecvență în timpul reglajului analizorului de spectru și efectuează teste nu secvențiale, ci paralele ale dispozitivelor studiate. La intrarea dispozitivului nu este alimentat un semnal sinusoidal cu o frecvență variabilă, ci multe semnale (spectru) cu frecvențe armonice constante simultan.

Desigur, în primul rând, este logic să folosim semnale care oferă un spectru uniform într-un anumit interval de frecvență. Unic este semnalul formei sin( t/τ)/( t/τ), asigurând teoretic o constantă strictă a nivelului armonic al spectrului până la frecvență f max = 1/τ. Generatoarele moderne de forme de undă arbitrare digitale sunt de obicei capabile să genereze un astfel de semnal (Figura 24).

Orez. 24. Setări AFG3101 pentru semnalul sin(t/τ)/(t/τ).

Orez. 25. Spectrul de semnal sin (t/τ)/(t/τ) la o rată de repetiție de 1 MHz și o amplitudine de 1 V

Să estimăm spectrul acestuia creat de generatorul AFG3101 (Fig. 25). Semnalul la această frecvență dă 31 de armonici cu un nivel de 10,1 mV fiecare. În acest caz, analizorul este setat să măsoare nivelul armonicilor în unități de tensiune, nu de putere. Spectrul de semnal este aproape perfect uniform până la o frecvență puțin peste 30 MHz. Un astfel de spectru poate fi folosit cu succes pentru testare în întreaga gamă de unde lungi, medii și scurte.

Orez. 26. Spectrul pulsului trapezoidal

Schemele pentru crearea unui astfel de semnal sunt puțin cunoscute și nu sunt comune. Este mult mai ușor să obțineți semnale sub formă de impulsuri aproape dreptunghiulare cu un ciclu de lucru mare. De exemplu, în fig. 26 prezintă spectrul unui impuls trapezoidal cu un raft de 10 ns și creșteri de 4 ns. Spectrul este construit pentru gama de frecvențe de la 0 la 100 MHz. Dacă presupunem că armonicile scad la –3 dB, atunci banda de frecvență a unui spectru aproape uniform se află în intervalul de până la 40 MHz.

Prin creșterea lățimii de bandă a filtrului RBW la 1 MHz, se poate construi anvelopa spectrului. Acest caz este prezentat în Fig. 27.

Orez. 27. Un exemplu de construcție a anvelopei (AFC) a spectrului unui impuls trapezoidal în domeniul de frecvență de până la 100 MHz

În fig. 28. În acest caz, scăderile periodice repetate ale anvelopei spectrului sunt clar vizibile, care sunt caracteristice impulsurilor aproape dreptunghiulare.

Orez. 28. Un exemplu de construcție a anvelopei (AFC) a spectrului unui impuls trapezoidal în domeniul de frecvență de până la 500 MHz

Semnalele pulsate pot fi folosite pentru a testa dispozitive liniare, cum ar fi filtre componente L, C și R, rezonatoare etc. Cu toate acestea, utilizarea lor pentru testarea dispozitivelor pe componente active nu este întotdeauna rezonabilă din cauza posibilității de supraîncărcare a unor astfel de dispozitive cu impulsuri a căror amplitudine este de multe ori depășește amplitudinea armonicilor pe care le creează. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că o astfel de testare este aproape de condițiile reale de funcționare ale multor dispozitive, când multe semnale acționează simultan la intrarea lor.

Utilizarea spectrului de zgomot

O altă metodă de testare a diferitelor dispozitive este testarea acestora cu un semnal de zgomot în bandă largă. Setarile generatorului AFG3101 pentru a obtine un astfel de zgomot sunt prezentate in fig. 29. Iată imaginea semnalului de zgomot cu un interval de timp. Singurul parametru al zgomotului este amplitudinea acestuia.

Orez. 29. Setările generatorului AFG3101 pentru generarea de zgomot

Spectrul unui astfel de zgomot este continuu, nu discret. Prin urmare, cu ajutorul zgomotului, în principiu, este posibil să se dezvăluie caracteristici subtile ale răspunsului în frecvență care sunt invizibile cu natura discretă a spectrului. Pe fig. 30 prezintă construcția anvelopei spectrului semnalului de zgomot de la generatorul AFG3101 în domeniul de frecvență de la 0 la 500 MHz. Cu un nivel de reducere a anvelopei de –3 dB, se realizează o gamă de frecvență a spectrului plat de până la aproximativ 200 MHz. Aceasta este de două ori mai mare decât frecvența maximă a acestui generator în modul GKCh.

Orez. treizeci. Noise Spectrum Envelope

Pe fig. Figura 31 arată răspunsul în frecvență al sondei diferențiale de înaltă tensiune DP-150pro luat cu un semnal de zgomot peste banda de frecvență de la 0 la 500 MHz.

Orez. 31. Răspunsul în frecvență al sondei diferențiale de înaltă tensiune DP-150pro luat cu un semnal de zgomot în intervalul de frecvență de la 0 la 500 MHz

Răspunsul în frecvență la o frecvență de aproximativ 100 MHz conține un vârf scurt suspect. Pentru a-i clarifica natura, a fost luată o pistă de zgomot când amplitudinea semnalului a scăzut la 0. Este prezentat în Fig. 32. În intervalul de frecvență de la 0 la 150 MHz, vârfurile de interferență electromagnetică sunt clar vizibile, cu un vârf deosebit de mare la o frecvență de aproximativ 100 MHz. Este cauzată de funcționarea stației locale de emisie VHF.

Orez. 32. Spectrul semnalului de la ieșirea sondei în absența unui semnal de intrare

Modelarea componentelor în MATLAB cu reprezentarea grafică a răspunsului lor în frecvență

În toate etapele de proiectare a componentelor, un rol important revine modelării lor matematice. Acest lucru este valabil mai ales pentru etapa inițială de proiectare, când mâinile dezvoltatorului nu au ajuns la crearea de imagini prototip ale componentelor. Compararea rezultatelor simulării cu testarea la scară completă a componentelor descrise mai sus poate dezvălui multe subtilități ale muncii, ținând cont de ceea ce poate îmbunătăți calitatea produselor proiectate și poate asigura funcționalitatea corespunzătoare a acestora.

În ceea ce privește circuitele de radiofrecvență, o vizibilitate ridicată a modelării matematice este oferită de pachetul de extensie RF Blockset al sistemului matricial MATLAB cu pachetul de modelare matematică bloc orientat vizual Simulink. În acest sistem, puteți depana toate metodele descrise mai sus pentru studierea componentelor RF. Ne limităm la exemplul de construire a răspunsului în frecvență a două filtre trece-bandă (Fig. 33) folosind generatorul de zgomot Random Noice și analizoarele de spectru bazate pe transformarea Fourier rapidă FFT pentru aceasta.

Orez. 33. Un exemplu de construire a răspunsului în frecvență a două filtre trece-bandă în sistemul MATLAB + Simulink folosind un generator de zgomot și analizoare de spectru la ieșirea filtrelor

Concluzie

După cum s-a arătat mai sus, construirea răspunsului în frecvență al diferitelor dispozitive testate este posibilă prin diferite metode, dintre care unele nu sunt utilizate pe scară largă din cauza cunoștințelor puține și a dificultăților aparente de implementare. Cu toate acestea, apariția instrumentelor digitale moderne (generatoare de semnal, osciloscoape și analizoare de spectru) permite o nouă privire asupra implementării unor astfel de metode speciale. Într-un număr de cazuri, implementarea lor se dovedește a fi mai simplă și mai ieftină decât măsurarea obișnuită a răspunsului în frecvență folosind un GCF, un detector și un osciloscop. În același timp, intervalul de frecvență al testării și intervalul dinamic în ceea ce privește nivelul sunt extinse semnificativ. Cea mai promițătoare este construcția răspunsului în frecvență prin utilizarea anvelopei spectrului, care poate fi construită de analizoarele digitale moderne de spectru folosind atât GCF, cât și impulsuri cu o rată de repetiție fixă ​​și generatoare de urmărire încorporate în analizoarele de spectru. Aceste metode de testare sunt ușor de modelat matematic folosind sisteme matematice computerizate precum MATLAB+Simulink și formează un set de instrumente pentru cercetarea și testarea diferitelor componente și dispozitive.

Literatură

1. Kuznetsov V. A., Dolgov V. A., Konevskikh V. N. și colab. Măsurătorile în electronică: un manual / Editat de V. A. Kuznetsov. Moscova: Energoatomizdat, 1987.
2. Dyakonov VP Generare și generatoare de semnal. M.: DMK-Press, 2009.
3. Dyakonov V. P. Dezvoltarea seriei Tektronix AFG3000 de generatoare de funcții arbitrare și aplicarea acestora // Componente și tehnologii. 2009. Nr. 11.
4. Afonsky A. A., Dyakonov V. P. Dispozitive de măsură și măsurători electronice de masă. M.: SOLON-Press, 2007.
5. Dyakonov V.P. Osciloscoapele companiei Tektronix de arhitectură închisă // Componente și tehnologii. 2009. Nr. 12.
6. Afonsky A. A., Dyakonov V. P. Analizoare digitale de spectru, semnal și logice. M.: SOLON-Press, 2009.
7. Afonsky AA Noi analizoare de spectru AKTACOM // Instrumente și sisteme de control și măsură. 2008. Nr. 2.
8. Dyakonov V.P., Penkov A.A. MATLAB și Simulink în industria energiei electrice / Manual. M.: Hotline - Telecom, 2009.