Цифровой генератор гармонических колебаний.

Временные диаграммы

Go -генератор опорных колебаний, стабилизируемый кварцем, что обеспечивает высокую стабильность по частоте. (У кристалла есть такая частота, на которой он входит в резонанс; генератор возбуждается на резонансной частоте).

Точность определяется То –опорным периодом и соответственно Fo.

Делителем осуществляется цифровое управление.

Меняя n мы можем получить любую частоту с точностью до 1 Гц.

Счетчик может работать в контролируемом интервале. Из него выходит информация в двоичной системе.

ФЦАП –функциональный цифро-аналоговый преобразователь – превращает каждое число на входе в напряжение, пропорциональное значению синуса – получается ступенчатая синусоида.

Чтобы убрать ступенчатость синусоиды ставится фильтр низкой частоты.

Если представить сигнал S(t) в виде последовательности импульсов с периодом То, то его спектральная плотность будет следующая:

Первая спектральная составляющая появляется на частоте f=1/n*To

Синтезатор прямого преобразования с использованием нелинейного элемента.

Нелинейным называется элемент с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Генераторы импульсных сигналов. (ГИС).

Последовательности импульсов вырабатываемые ГИС:

Г енератор последовательных импульсов.

ГЛИФ – генератор линейно изменяющихся функций.

Генератор кодовых посылок.

Структура импульсного генератора.

Авто –автоколебательный режим работы ЗГ(ключ S1 либо замкнут, либо разомкнут).

Обратная связь либо есть S1(1) замкнут, либо нет S1(2) замкнут.

УЗ –устройство задержки.

ЛУ –линейный усилитель.

Временные диаграммы:

Как следует из временных диаграмм, основные импульсы позиции 2 будут появляться на входе исследуемой системы, но система может быть не готова, так как в ней могут не завершиться переходные процессы или не выполниться какие-либо операции. Поэтому иногда систему надо «предупреждать» заранее о приходе стимулирующего импульса. Для этой цели необходимо искусственно задерживать основные импульсы, а перед ними подавать на систему вспомогательные импульсы – импульсы синхронизации; поскольку каждая система требует индивидуальную необходимую задержку (разделяющую, основную и синхроимпульс), эта задержка должна быть регулируемой. Для этой цели в изображенную структуру вводят элемент задержки, предназначенный для различения поступающих на вход и выход импульсов во времени (форма входного и выходного сигналов не важна).

Данная система может работать в двух режимах: автоколебательном (рассмотренный выше) и ждущем. В ждущем режиме генератор не работает в автоколебательном режиме, а ждет команды от внешнего устройства.

Для внешней синхронизации используется формирователь.

Частота импульсов на выходе определяется внешним устройством.

Приборы для исследования формы сигнала.

Основным прибором для исследования формы сигнала является осциллоскоп (осциллограф).

Изображение можно получить на электроннолучевой трубке, на плазменной панели, на жк-мониторе. Но последние уступают первому по ширине полосы пропускания.

Главным элементом осциллоскопа является устройство отображения – электронно-лучевая трубка. Существуют электростатическая и электромагнитная системы отклонения. Они отклоняют поток электронов, в результате чего возникает изображение.

Условие синхронизации - целое число периодов сигнала укладывается в период развёртки: . Только при выполнении этого условия картинка на экране будет неподвижной. Иначе будет наблюдаться фазовый набег.

Основные характеристики осциллоскопов.

1. Полоса пропускания

2. Динамический диапазон:

3. Входное сопротивление (чтобы прибор минимально влиял на объект, входное сопротивление должно быть очень большим)

4. Минимальная входная емкость.

Обобщенная структурная схема осциллоскопа.

Входное устройство выполняет функцию согласования. НЧ осциллограф имеет сопротивление в 10-ки Мом (чтобы не потреблять энергии). Во входном устройстве есть делитель. Аттенюатор – при больших входных напряжениях осуществляет понижение температуры, иначе микросхемы сгорят; при малых входных напряжениях не вносит никаких изменений.

ET1 – линия задержки.

Пластины Y находятся снизу, так как входной сигнал ** может быть слабым. Чувствительность характеризуется отклонением электронного луча при изменении напряжения на пластинах на 1В.

Развертка должна работать в двух режимах:

а) сам сигнал помогает развертке достичь синхронизма – автоколебательный режим.

Устройство синхронизации и запуска формирует запускающие импульсы. Режимы работы канала Х – автоколебательный режим развертки и ждущий режим развертки.

В автоколебательном режиме формируются оси наблюдаемых нами сигналов, которые воздействуют на генератор G1.

G1 – привязывает свой период к сигналу (но не обязательно на каждый период).

б) Ждущий режим работы. Генератор вырабатывает 1 пилообразный импульс, и затем ждет, следующего внешнего или внутреннего сигнала.

Ж дущий режим применяется когда период сигнала много больше длительности сигнала.

Иногда возможна внешняя синхронизация – переключатель S(1) в 1(при очень малых сигналах).

Н ам нужно задержать сигнал, чтобы увидеть его полностью (линия задержки 0.1..0.3мкс)

Линия задержки не искажает сигнал.

Канал Z –управляет яркостью. Канал Z используется, чтобы бороться с обратным ходом луча. С усилителя поступает импульс, который закрывает электронную трубку, при этом обратный ход луча гасится.

Блокирующий электрод смещает луч за пределы экрана, при этом мы не увидим обратного хода луча. Поэтому мы можем использовать канал Z для своих целей.

В течении времени приборы могут терять точность и цена деления на них может изменяться. Для восстановления правильности показаний используется калибратор.

Калибратор – служит для проверки канала Y и канала X, отвечают ли они по точности паспортным показателям.

Парофазный усилитель – создает напряжения противоположные по фазе. На обкладки управляющих пластин подается напряжение от П.Ф.У. для поддержания постоянного потенциала между пластинами (среднего потенциала).Этим мы обеспечиваем постоянную скорость потока электронов, что в свою очередь обеспечивает стабильность картинки.

При подаче на вход двух гармонических сигналов – наблюдаем на экране фигуру Лиссажу.

При подаче на у и z гармонических сигналов с разностью в частоте можно изменять яркость картинки (получается штриховой контур, по ширине штрихов которого можно определить частоту сигналов).

Многоканальные осциллоскопы.

Осциллоскопы, которые позволяют одновременно наблюдать несколько картинок, называются многоканальными.

Многолучевой осциллоскоп позволяет наблюдать 2 или более сигналов, так как у него 2 или более электронных пучков. Чаще всего используются двулучевые электронные трубки.

Многоканальные осциллографы с электронными коммутаторами.

Трубка однолучевая, а наблюдать можно несколько сигналов. Существуют 8 канальные осциллографы.

1 ).Если обозначить через ** -период развертки и обозначить ** -период сигналов, то если ** ,то это будет 1 путь для реализации картинки для всех n каналов.

К огда большой период, то картинки будут моргать.

Существует другой способ.

Процесс стробирования (вырезание сначала куска картинки с одного канала, а затем с другого).