WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Цифрові аналізатори спектра випадкових сигналів - Курсова робота

Цифрові аналізатори спектра випадкових сигналів - Курсова робота

Рис. 3. Узагальнена структурна схема цифрового осциллографа.

Таймер може входити до складу процесора. Він являє собою пристрій, призначений для задання каліброваних міток часу, які використовуються для формування часових інтервалів, забезпечення синхронізації роботи вузлів осцилографа, задання циклічного рівномірно зростаючого в часі коду, що керує розгорткою блока відображення інформації. Таймер виконується на основі генератора імпульсів, при необхідності з кварцовою стабілізацією.

Коди миттєвих значень uq вхідного сигналу u(t) при його відтворенні і результати вимірювань у число-літерному вигляді виводяться на блок відображення інформації (дисплей), який виконується на основі або ЕПТ, або матричної індикаторної панелі. При використанні ЕПТ для одержання відтвореного сигналу коди його миттєвих значень попередньо перетворюються за допомогою першого ЦАП у пропорційну напругу, яка подається на пластини Y вертикального відхилення променя ЕПТ, а коди часової розгортки, завдяки другому ЦАП, перетворюються в напругу горизонтального відхилення променя ЕПТ.

Подання інформації в цифровому вигляді дозволило перейти до нового типу індикаторів - плоского екрана на матричних індикаторних панелях (МІП), що має низку переваг над ЕПТ. У самому загальному вигляді МІП являє собою матрицю точкових елементів індикації, конструктивно розміщених у вертикальних стовпцях та горизонтальних рядках і електрично ввімкнутих до керуючих шин вертикального та горизонтального відхилення, потенціали на які подаються від відповідних дешифраторів (рис.7.41).

Рис. 4. Відображення сигналу на матричній індикаторній панелі цифрового осцилографу.

Коди вертикального і горизонтального відхилення перетворюються в позиційну форму за допомогою дешифраторів. Тим самим на шину одного з рядків і на шину одного із стовпців МІП надходять потенціали, які викликають світіння точкового елемента матриці, що знаходиться на перехресті цих шин. Безперервна зміна кодів дешифраторів X, Y обумовлює зміщення точок світіння вздовж осей часу і рівня, а отже, на екрані МІП створюється "точкове" зображення кривої відтвореного сигналу. Відображення осцилограм на МІП у порівнянні з ЕПТ забезпечує такі важливі переваги: усунення геометричного викривлення електронного променя на кінцях трубки і зв'язаної з цим похибки, однакову яскравість осцилограми незалежно від параметрів сигналу і можливості накопичення та зберігання цифрової інформації при введенні в МІП внутрішньої пам'яті, що дозволяє ввести в зображення осцилограм третю просторову координату, наприклад номер каналу або об'єкта контролю. Ця координата на плоскому екрані виділяється модуляцією яскравості її світіння.

Якщо перші зразки цифрових осцилографів поступалися перед аналоговими за смугою пропускання (сотні кілогерц) і мали приблизно таку саму точність (похибки до десяти відсотків), то їх сучасні моделі мають смугу пропускання до сотень мегагерц і значно менші похибки, особливо при вимірюванні частотно-часових параметрів, для яких відносна похибка складає соті частки відсотка і менше.

Цифрові осцилографи є яскравим прикладом сучасних мультиметрів, для яких характерні гнучка структура, що може змінюватися, і, як наслідок, об'єднання функціональних можливостей декількох традиційних вимірювальних приладів. При наявності добре розробленої математичної забезпеченості, відповідних АЦП, процесорів і запам'ятовуючих пристроїв цифрові осцилографи здатні виконувати функції реєстратора перехідних процесів, цифрового мультиметра, аналізатора логічних положень, сигнатурного аналізатора, аналізатора спектра та інших вимірювальних засобів.

Наявність цифрової пам'яті в цифрових осцилографах дозволяє зберігати і відображати досліджуваний сигнал протягом будь-якого заданого проміжку часу без погіршення якості у порівнянні з аналоговими запам'ятовуючими осцилографами, застосовувати математичні моделі для лінеаризації характеристик і корекції похибок окремих вузлів вимірювального тракту приладу, проводити корекцію нуля цих вузлів, зберігати і виводити на екран інструкцію користування приладом, тестову або символьну інформацію про будь-яке порушення процесу вимірювань або несправність осцилографа. Суттєво і те, що в цифровому осцилографі можна одержати кілька незалежних розгорток для кожного каналу, що дозволяє порівнювати і аналізувати сигнали з різним масштабом часу.

Особливу практичну цінність має застосування цифрових осцилографів для дослідження низько - та інфранизькочастотних процесів. При тривалій розгортці (до десятків хвилин) цифровий осцилограф дозволяє записувати й аналізувати такі сигнали, які не можуть вимірювати аналогові осцилографи, при цьому відображення інформації може проводитись не в реальному часі, а в масштабі часу, зменшеному в будь-яке число разів. На відміну від аналогових для цифрових осцилографів не є характерним мигання зображення на низьких та інфранизьких частотах, що значно підвищує зручність їх експлуатації. Вони мають інтерфейсний блок для сполучення через КЗК з іншими системними приладами.

Цифрові генератори

Роль генераторів сигналів у системах контролю різних об'єктів і при метрологічному обслуговуванні вимірювальних засобів безперервно зростає. Разом з тим і вимоги до їх характеристик стають все більш жорсткими. Серед них, насамперед, слід назвати: наближення форми реального сигналу до заданої; підвищення точності і стабільності параметрів вихідного сигналу; зменшення часу перехідних процесів; автоматизацію керування його режимами; забезпечення інформаційного сполучення із засобами обчислювальної техніки та з системними приладами. Аналогові генератори мають певні резерви для подальшого вдосконалення в указаних напрямах, але ці вдосконалення пов'язані з серйозними технічними труднощами і мають досить обмежені можливості. Природним виходом з цього стану стали цифрові генератори, які ґрунтуються на принципах цифроаналогового перетворення, тобто на заданні кодів миттєвих значень сигналів у визначені, дискретні моменти часу і їхнє перетворювання в аналоговий сигнал за допомогою цифроаналогового перетворювача. Тим самим потрібний сигнал апроксимується з певною точністю сигналами іншої форми , наприклад кусково-східчастої або лінійно-східчастої, технічна реалізація яких більш проста. За методичною похибкою апроксимації, яка характеризує ступінь наближення cформованого сигналу до потрібного, кусково-східчаста апроксимація поступається перед іншими видами апроксимації (при однаковому числі ділянок апроксимації), але через більш просту апаратурну реалізацію і значно меншу інструментальну похибку вона в цілому виявляється найбільш ефективною і тому одержала переважне застосування в цифрових генераторах.

У теперішній час серійно випускаються цифрові генератори синусоїдних і спеціальних сигналів, а також цифрові генератори імпульсів.

Цифрові генератори синусоїдних сигналів

Формування синусоїдних сигналів у цифрових генераторах ґрунтується на кусково-східчастій апроксимації. Залежно від того, рівномірно чи нерівномірно розташовані вузли апроксимації в часі і за рівнем, можливі три варіанти формування кусково-східчастого синусоїдного сигналу (на рис. 5 показаний півперіод сигналу): з рівномірним розташуванням вузлів апроксимації в часі (, а ), з рівномірним розташуванням вузлів апроксимації за рівнем (, а ), з оптимальним (нерівномірним) розташуванням вузлів апроксимації і в часі, і за рівнем (, ). В останньому випадку забезпечується мінімальне значення коефіцієнта гармонік і найкраще наближення сформованого сигналу до синусоїди при заданому числі рівнів апроксимації.

Ефективність варіантів методу кусково-східчастої апроксимації визначається двома основними показниками: ступенем наближення кривої сформованого сигналу до синусоїди і складністю апаратурної реалізації.

Ступінь наближення форми сигналу до синусоїди задається його спектральним складом або коефіцієнтом гармонік. Для визначення спектрального складу використовують розклад сигналу в ряд Фур'є, який показує, що кусково-східчастий сигнал містить, крім основної, вищі гармоніки порядку , де p - число ділянок апроксимації (сходинок) за період сигналу; . Наприклад, при числі сходинок в сигналі будуть присутніми 99, 101, 199, 201, 299, 301 і т.д. вищі гармоніки, причому їхні амплітуди різко убувають із зростанням номера гармоніки (приблизно обернено пропорційно номеру гармоніки). Таким чином, збільшення числа ділянок апроксимації обумовлює зменшення амплітуд і збільшення номерів вищих гармонік в кусково-східчастому сигналі. При необхідності вищі гармоніки можуть бути відфільтровані і тим самим покращена якість сигналу.

Loading...

 
 

Цікаве