Как измерить частоту осциллографом: Измерение частоты с помощью осциллографа

Содержание

Измерение частоты с помощью осциллографа

1-й способ. Способ не требует дополнительных измерительных приборов, но пользоваться им целесообразно, когда в осциллографе имеется встроенный калибратор длительности горизонтальной развертки.В соответствии с инструкцией по эксплуатации осциллографа производят калибровку длительности развертки и подают исследуемый сигнал на «Вход Y». Переключением частоты развертки и регулировкой уровня синхронизации добиваются устойчивого изображения сигнала на экране. Измеряют целое число периодов сигнала (в делениях), укладывающихся на линии горизонтальнои развертки, и определяют частоту исследуемого сигнала (в герцах) по формуле:

где п — число периодов исследуемого сигнала; l — длина линии развертки (в делениях масштабной сетки), на которой укладывается возможно большее целое число периодов исследуемого сигнала; Тр — коэффициент развертки в исследуемом диапазоне, с/дел.Измерение частоты этим способом не требует, как отмечено выше, других измерительных приборов, но не обладает высокой точностью.

2-й способ. Здесь для выполнения измерений дополнительно требуется генератор сигналов. Измерения производят методом фигур Лиссажу.


Фигура Лиссажу при соотношении частот исследуемого и эталонного сигналов 5:2

Сигнал известной частоты от генератора сигналов подают на «Вход X» осциллографа, исследуемый сигнал — на «Вход Y». Генератор горизонтальной развертки выключают. Органами управления устанавливают приблизительно одинаковые размахи отклонения луча по горизонтали и вертикали. Изменяя частоты генератора сигналов, стараются получить на экране фигуру Лиссажу первого порядка — эллипс или круг. При этом частоты исследуемого сигнала и генератора оказываются равными. Значение измеренной частоты считывают со шкалы генератора.

Если максимальное значение частоты имеющегося генератора ниже частоты исследуемого сигнала, можно воспользоваться более сложными фигурами Лиссажу, получаемыми на экране осциллографа при кратном соотношении частот.

Расшифровывают подобные осциллограммы следующим образом. Регулировками положения луча по вертикали и горизонтали перемещают фигуру Лиссажу так, чтобы горизонтальная и вертикальная линии масштабной сетки экрана оказались касательными к боковой и нижней (верхней) сторонам фигуры. Подсчитывают число точек касания фигуры с линиями сетки. Отношение числа этих точек показывает отношение частот генератора f

г и исследуемого f сигналов. Например, для фигуры, изображенной на рисунке, соотношение частот f и fг равно 5 : 2. Поэтому частоту исследуемого сигнала находят по формуле:

 

«Практические советы мастеру-любителю», 1991. О.Г. Верховцев, К.П. Лютов

Измерения в цифровых осциллографах и обработка результатов измерения

Современные цифровые запоминающие осциллографы (ЦЗО), построенные на базе открытой платформы дают возможность пользователю визуально наблюдать исследуемый сигнал, зачастую достаточно сложной формы.

Использование длинной памяти, расширенных режимов синхронизации и сегментированной развертки позволяют инженеру фиксировать различные артефакты во входном сигнале или  же наоборот «отлавливать» полезные сигналы, имеющие определенные параметры. Эти возможности в том или ином виде присутствуют практически в любом современном цифровом осциллографе.

Но исключительная полезность цифрового осциллографа определяется не только его способностью визуально отображать форму входного сигнала, но и производить различного рода измерения, что, в общем, и классифицирует осциллограф как «средство измерения».

Большинство ЦЗО способно производить измерения достаточно большого типа параметров, так например, осциллографы серии WaveRunner производства компании LeCroy способен производить измерения до 40 параметров сигнала, с одновременной индикацией 8 результатов измерений в штатном режиме, а при инсталляции дополнительных опций осциллографы LeCroy старших серий способны приводить измерения до 170 различных параметров. Это широкий набор различных амплитудно-временных измерений вполне достаточных для удовлетворения потребностей широкого круга пользователей. Список измерений доступных для осциллографов LeCroy приведен в Приложении 1.

В основе всех видов измерений современного осциллографа лежат два вида измерений – это амплитудные и временные. Так же цифровые осциллографы способны осуществлять безразмерные виды измерений, например подсчет числа целых периодов сигнала, числа точек дискретизации, числа пиков гистограммы и пр.    Амплитудные измерения предназначены для измерений параметров амплитуды входного сигнала (или же результатов математической обработки) – это такие как, непосредственно, амплитуда, нижнее значение, верхнее значение, пиков значение, выбросы, среднеквадратическое значение и многие другие. Временные измерения предназначены для измерений параметров сигнала нормированных по времени – это частота, период, длительность, фазовые сдвиги, время нарастания и спада, параметры джиттера и многие другие.

Так же современные ЦЗО имеют некоторые производные виды измерений от  амплитуды и времени, например измерение площади сигнала, что применительно к импульсному сигналу определяет его энергию, измерение числа периодов сигнала на заданном участке или измерение числа точек дискретизации образующих форму сигнала на всем экране или на заданном участке. В ЦЗО так же присутствуют специализированные виды измерений, предназначенные для измерения параметров специфических устройств или режимов, например измерение параметров мощности электрического сигнала, измерение параметров систем последовательной передачи данных, измерение параметров дисковых или оптических приводов, измерения джиттера и многие другие. Но и даже эти  специализированные виды измерений базируются на основных результатах измерения амплитудно-временных параметров сигнала.

Погрешность измерения амплитудных параметров определяется тем, что в большинстве современных ЦЗО используются 8-и битные АЦП, что дает теоретическую относительную погрешность измерения


с учетом нелинейности входных усилителей, нелинейности АЦП, температурного дрейфа, погрешности коэффициента усиления входных усилителей и т.

д., погрешность измерения постоянного напряжения составляет порядка 3 % , а погрешность дифференциальных измерений напряжения (читай как амплитуды), составляет порядка 1,5%. Это достаточно большое значение погрешности измерения, учитывая тот факт, что средний вольтметр обеспечивает погрешность измерения постоянного напряжения около 0,025%. Но принимая во внимание, что осциллограф, первично, это визуальный прибор и то, что линейность АЧХ большинства современных осциллографов составляет порядка 0,7 от значения  полосы пропускания, а полоса пропускания современного ЦЗО может достигать 18 ГГц (LeCroy SDA 18000), то очевидно, что даже на частотах около 1000 МГц, ЦЗО составляет конкуренцию вольтметрам переменного тока или измерителями мощности имеющим погрешность порядка 3%. А принимая во внимание тот факт, что осциллограф способен производить измерения среднеквадратического значения напряжения сигнала любой формы, а ВЧ вольтметры переменного тока только сигнала синусоидальной формы, то преимущества осциллографа при измерении амплитудных параметров сигнала становятся очевидными.

Так на рисунке 1 приведена осциллограмма синусоидального сигнала частотой 350 МГц и уровнем 1 Вольт полученная с экрана осциллографа LeCroy WaveRunner WR-6051A с полосой пропускания 500 МГц. Измерения СКО (окно измерения Р1) индицирует значение 970 мВ. Погрешность измерения амплитуды в данном случае  составляет 3%.

Для того, что бы пользователь не воспринимал осциллограф,  в режиме измерения как вещь саму в себе или же наоборот четко представлял какие параметры и какой алгоритм измерения используется в данный момент, компания LeCroy в своих осциллографах при включении измерений сопровождает осциллограмму, на которой производятся измерения, автоматическими маркерами помощи. Так на рисунке 1 при измерении циклического СКЗ, виды маркеры, выделяющие полный цикл (полное число периодов) измеряемого сигнала. Но сигнал представленный на рисунке 1 достаточно простой. На рисунке 2 приведена осциллограмма одиночного радиоимпульса в режиме измерения циклического СКЗ, видны области измерения СКЗ и результат измерения  – 355 мВ.

Если же для данного сигнал применить алгоритм полного измерения СКЗ, то результат измерения будет абсолютно другой. Так на рисунке 3 изображена осциллограмма измерения полного СКЗ,  результат измерения составляет 182 мВ.  

Напомним,  что среднеквадратическое значение сигнала переменного тока эквивалентно значению постоянного напряжения, способного выделять такое же значение тепла на нагрузке, как и исходный сигнал переменного тока. Очевидно, что для режима измерения циклического СКЗ, расчет значения напряжения производится только на полезной части сигнал, обладающей энергией и  способной производить работу (в том числе выделять тепло). Для полного СКЗ в расчет принимаются и участки сигнала, имеющие нулевое значение амплитуды, и не способные совершать работу, что уменьшает значение СКЗ с 355 мВ до 182 мВ. Это становится наиболее очевидным и наглядным именно при использовании осциллографов способных дать инженеру подсказку в виде маркеров, которые кроме всего прочего индицируют в виде горизонтальной зоны значение СКЗ, именно  в виде эквивалентного постоянного напряжения.

Ранее уже отмечалось, что любой средний вольтметр способен производить измерения амплитуды гораздо более точно, чем цифровой осциллограф. Но это справедливо только для измерения постоянного напряжения или НЧ напряжения переменного тока синусоидальной формы. При измерении СКЗ сигналов сложной формы погрешность измерения вольтметра увеличивается исходя их коэффициента формы сигнала. Для стандартных сигналов, коэффициент формы можно учесть при определении дополнительной погрешности измерения напряжения и погрешность может возрастать в десятки раз, так, например, для вольтметра Agilent Technologies 34401 при измерении импульсных сигналов погрешность измерения напряжения может составлять 46%.  Для сигналов непредсказуемой формы коэффициент формы учесть невозможно, поэтому и погрешность измерения напряжения становится неопределенной. Цифровой осциллограф производит математическое вычисление среднеквадратического значения формы сигнала из массива данных, полученных в процессе сбора информации, по формуле:


где X1 ;X2 ; X3 …. . Xn  отсчеты амплитуды полученные в результате дискретизации входного сигнала, а n –  число отсчетов,  и такой алгоритм измерения СКЗ не требует никаких дополнительных поправочных коэффициентов. Для однократных и редких сигналов цифровой осциллограф остается единственным средством измерения СКЗ, да и других амплитудных параметров сигнала тоже. А принимая во внимание тот факт, что осциллограф при измерении СКЗ производит «полное» измерение сигнала, имея ввиду одновременное измерение как постоянной составляющей DC, так и переменной составляющей AC, а большинство вольтметров производит измерения отдельно DC  и AC, и лишь за редким исключением некоторые типы вольтметров способны производить измерения  DC +AC, то становится очевидным, что возможности амплитудных измерений ЦЗО дают пользователю значительные преимущества по отношению к универсальным вольтметрам.

Как ни странно, но даже среди опытных инженеров существует мнение, что цифровой осциллограф производит измерение напряжения по одному периоду периодического сигнала, но как видно из выкладок выше, это не соответствует действительности. Для определения различных амплитудных параметров сигнала, измерения производятся по всему массиву данных составляющих форму сигнала, но в силу особенности измерения амплитудных параметров, осциллограф действительно может выдать только один результат измерения за один проход развертки, поскольку именно это и является циклом измерения. Так на рисунке 4 приведен пример измерения пикового значения напряжения. Пиковое значение — это разность межу минимальным и максимальным значениями формы сигнала на одной развертке. Очевидно, что вычисления этого параметра прежде всего необходимо определить как минимальное так и максимальное значение на всей форме сигнала, а для этого опять же необходим анализ всего массива данных точек образующих форму сигнала.

Очевидно, что для обеспечения достоверных и быстрых измерения при большом массиве данных, осциллограф должен обладать достаточным быстродействием для обеспечения необходимых вычислений. И в этой ситуации не все осциллографы ведут себя одинаково. Так, например, осциллограф LeCroy, осциллограммы которого приведены выше, при длине памяти 10 М при отсутствии измерений обеспечивает время сбора осциллограмм 210 мс, при включении одного измерения время сбора осциллограммы увеличивается до 340 мс, а при включении четырех одновременных измерений увеличивается до 430 мс. То есть при включении четырех измерений время сбора осциллограмм увеличивается в 2,04 раза. Если же аналогичные режимы измерений произвести используя осциллограф Tektronix DPO-4034, то результата получаются следующие – при отсутствии измерений время сбора осциллограмм составляет 170 мс, при включении одного измерения время сбора осциллограммы увеличивается до 16 секунд, а при включении одновременно четырех измерений — увеличивается до 40 секунд. То есть при включении четырех измерений время сбора осциллограмм у осциллографа Tektronix DPO-4034  увеличивается в 235  раз…         
Современные профессиональные осциллографы, например LeCroy, в штатной комплектации (т.е. без дополнительных опций) могут обеспечить возможность измерения 11 амплитудных параметров, подробный перечень параметров приведен в [2].

Важной особенность обеспечения измерений является возможность проведения измерения в выделенной области. В этом случае измерения параметров производятся не по всему массиву данных осциллограммы, а только в пределах указанной области. Большинство же пользователей привыкло, что измерения с использованием ЦЗО нужно производить для простого периодического сигнала по всей осциллограмме, что присутствует на экране ЦЗО и только в этом случае результат измерения будет достоверным. На рисунке 5 проведен наглядный пример сложного сигнала, представляющего собой прямоугольный сигнал с модулированными базой и верхом. На первый взгляд автоматические измерения амплитудных параметров такого сигнала должно вызвать сложности у пользователя, но только не у пользователей осциллографов LeCroy.

Для измерения некоторых  амплитудных параметров модулирующего сигнал задействуем измерения Р1, Р2 и Р3.   Для измерения СКЗ модулирующего сигнала базы (измерения Р1) выделяется только часть модулирующего  сигнал базы. Результат составляет 147 мВ. Для измерения СКЗ модулирующего сигнала верха (измерения Р2) выделяется только часть модулирующего  сигнал верха. Результат составляет 1,01 В. Для измерения пикового значения модулирующего сигнала верха (измерения Р3) выделяется только часть модулирующего  сигнал верха. Результат составляет 482 мВ. Измерения Р4 и Р5 обеспечивают измерения амплитудных параметров основного прямоугольного сигнала  — уровня верха и уровня базы и эти измерения производятся без выделения области.

Таким образом, обеспечивая возможность одновременного измерения до 8 параметров сигнала, осциллографы LeCroy так же обеспечивают возможность измерения в 8 различных областях этого сигнала. Справедливости ради отметим, что и другие осциллографы, например Tektronix DPO-7000 или DPO-4000, так же дают возможность измерения параметров в выделенной области, но для всех измерения (DPO-7000 это 8 измерения, а для DPO-4000 это 4 измерения) существует всего одна выделенная область, что существенного ограничивает возможности измерения сложных сигналов.

Измерения временных параметров – это набор наиболее расширенных и точных видов измерений цифрового осциллографа. Так уже сложилось, что при анализе сигнала по временной оси существует наибольший набор параметров, в штатной комплектации осциллографы  LeCroy способны обеспечить до 69 видов измерения, а при инсталляции дополнительных опций общее число всех видов измерений может достигать 180. Основными отличиями цифровых осциллографов по отношению к традиционным аналоговым осциллографам при измерении временных интервалов являются:

Погрешность измерения временных параметров (ΔT) цифрового осциллографа определяется погрешностью опорного генератора, частотой дискретизации и собственным джиттером, что может быть выражено формулой:

Tоп – погрешность установки частоты опорного генератора;
Fд – частота дискретизации;
Tдж – собственный джиттер осциллографа.

Современные технологии электронных элементов дают возможность применения в осциллографах опорных генераторов с погрешностью установки до 10-6 в год (или 1 ppm), частота дискретизации для наиболее массовых моделей ЦЗО составляет 5 ГГц  или 10 ГГц, собственный джиттер современного осциллографа удается снизить до значений 3 пс (хотя есть «уникальные» модели ЦЗО, например DPO-4000 серии, имеющие джиттер 400 пс). Из этих выкладок следует, что наиболее существенным при определении погрешности измерения временных интервалов как раз и является погрешность установки частоты опорного генератора.

Но на этом и заканчивается идентичность подходов при измерения  временных интервалов различных производителей цифровых осциллографов. Разные производители при измерении временных интервалов накладывают дополнительные требования для достижения декларируемой погрешности измерения. Так, например, компания  Tektronix для своих осциллографов серии TDS-5000B для обеспечения погрешности указанной в формуле (1), дополнительно требует:

Но и это еще не все, различные производители ЦЗО использую различные алгоритмы измерения временных интервалов. Большинство производителей, например Tektronix или Agilent Technologies, используют алгоритм измерения частоты по одному периоду сигнала, находящегося сразу после точки запуска развертки или по первому целому периоду сигнала в левой части экрана. При таком алгоритме измерения, первое, что приносится в жертву время измерения – оно бесспорно увеличивается. Так, практические измерения показывают, что для упомянутого выше осциллографа Tektronix серии TDS-5000B (при длине памяти 2000 точек для минимизации временных затрат на вычислительный процесс), измерение частоты 10 МГц, полученной от рубидиевого стандарта частоты с погрешностью воспроизведения 10-10, время измерения, при выполнении всех требований производителя, составляет 1 минута 23 секунды. Компания LeCroy в своих осциллографах использует алгоритм измерения временного интервала не по одному периоду, а по всем периодам сигнала присутствующим в массиве данных.

Кроме того, компания LeCroy для обеспечения погрешности указанной в формуле (1), дополнительно требует выполнения двух условий:

 Очевидно, что такой алгоритм измерения обеспечивает следующие преимущества:

Практическое измерение, показывает, что для накопления статистики и получения достоверного результата при измерении частоты 10 МГц, при частоте дискретизации 5 ГГц, необходимо время 100 мс, что в 930 раз меньше, чем требовалось осциллографу Tektronix. Тем более, что за время измерения 1,23 минуты осциллограф Tektronix обеспечил погрешность измерения 27,64 ppm (при допустимой погрешности измерения 15 ppm) смотри рисунок 6 

А осциллограф LeCroy WR-6051А, за время измерения 100 мс обеспечил погрешность измерения 1 ppm (при допустимой погрешности измерения 10 ppm) смотри рисунок 7.

Практическая ценность измерения временных интервалов по всему числу периодов существующих во входном сигнале, обусловлена не только увеличением скорости измерений, но и увеличением достоверности измерения – очевидно, что если сигнал имеет вандер (медленная флуктуация во времени), то при достаточно большом времени измерения и тем более при использовании функции усреднения, достоверность измерения будет уменьшаться.

Так же совместно совмещение особенности измерения временных интервалов по всей осциллограмме и  режима измерения в выделенной области, дает новые возможности в измерениях сигналов. Так например, на рисунке 8 праведен пример частотно-модулированного сигнала (осциллограмма С1) и модулирующего сигнала (осциллограмма С2). Очевидно, что поскольку модулирующий сигнал имеет вид «ступенька», то и частоты в модулируемом сигнале так же изменяются дискретно.  

Включив режим измерения частоты осциллограммы С1 для всех восьми измерений Р1…Р8, с той лишь разницей, что для каждого измерения Р1…Р8 измерения частоты производятся в пределах выделенного окна равного времени одной ступеньки, возможно измерить частоту модулируемого сигнала, соответствующей каждому уровню модулирующего сигнала.

В заключение обзора «простых» режимов измерения хочется особо отметить, что для получения результатов измерения сложных сигналов, иногда не достаточно просто включить тот или иной режим измерения. Комбинирование различных режимов работы цифрового осциллографа, включая математическое операции над сигналом, может оказать существенную пользу при измерении параметров сигнала. Так, например, существует задача измерения временных параметров радиоимпульса – частоты заполнения и периода повторения и длительности импульсов. Если для измерения частоты заполнения, можно использовать методы, описанные выше, то автоматическое измерение периода повторения и длительности радиоимпульсов может вызвать затруднение. Для решения этой задачи необходимо выделить огибающую радиоимпульса и измерить период повторения и длительность. Огибающую радиоимпульса можно выделить используя математическую функцию «прореживание».

Так на рисунке 9 приведен пример радиоимпульса представляющего собой пакет синусоидальных колебаний частотой 1 МГц и периодом повторения 1,543 мс, каждый пакте содержит 428 колебаний частоты 1 МГц.

Из исходной осциллограммы С1 можно получить следующие результаты:

Из осциллограммы растяжки Z1 можно визуально оценить форму сигнала заполнения и так же измерить частоту сигнала заполнения (но более точно), результат представлен в окне Р2  — 1,0000004 МГц.

Из осциллограммы математики F1 можно получить следующие результаты:

В отличие от цифровых осциллографов других производителей, осциллографы LeCroy способны хранить результаты измерения всего массива данных, а это в зависимости от установленных, опций до 6 миллионов результатов измерений. Это массив данных можно представлять в графическом виде, обрабатывать методами математической статистики и выводить результаты статистической обработки, сохранять в виде файлов данных для экспорта в другие программные приложения операционной среды Windows. Все это дает пользователю осциллографов LeCroy широкие дополнительные возможности по анализу сигнала.

График слежения.  Например, существует широтно-импульсно модулированный сигнал (ШИМ), в котором по некоторому закону изменяется длительность импульса и необходимо оценить партеры этого сигнала. Несколько периодов исходного сигнала захвачены осциллографом о отображаются на осциллограмме С1 на рисунке 10.

Очевидно, что «широта» импульса в ШИМ сигнале это длительность импульса, измерение Р1, как раз, и обеспечивает измерение длительности импульса сигнала С1. Для наглядности возможностей режима измерения осциллограмма получена в режиме однократного пуска. Из статистического окна измерения Р1 видно, что на всем сигнале произведено 249 измерений длительностей импульса, а поскольку сигнал является динамическим (его параметр «длительность импульса» изменяется во времени), то окошко измерения Р1 дает только общие представления о длительности импульса, как последнее измерение, минимальное значение, максимальное значение и т.д., но не отражает динамики изменения самого параметра «длительность импульса». Осциллографы LeCroy имеют возможность формирования из массива данных измерения так называемого «графика слежения». Этот график представляет собой функцию в которой горизонтальная ось (ось X) представляет собой временную ось, полностью совпадающую с временною осью развертки, а по оси Y (вертикальной оси) располагаются значения результата измерения заданного параметра. В результате чего получается временной график измерений выбранного параметра в пределах одной развертки осциллографа. Из рисунка 10 четко видно, что ШИМ сигнал модулируется по закону близкому к логарифмическому. Используя режим курсорных измерений, достаточно просто подвести курсор к нужному значению длительности на графике слежения (само значение будет отображаться в дескрипторе графика слежения, в данном случае это F4, а положение курсора по временной оси индицируется во временном поле курсора)  и на осциллограмме входного сигнала этим же маркером будет отмечена точка сигнала соответствующая выбранной длительности. Используя растяжку сигнала можно получить изображение сигнала в удобном для визуального наблюдения масштабе – курсор также будет присутствовать на сигнале растяжки.

Для режима измерений возможно задать регистрацию только значений находящихся в пределах указанного допуска. Так, если для сигнала приведенного на рисунке 10 ограничить значения измеренной длительности пределом 440..505 нс, то осциллограф регистрирует только значения длительности находящиеся в этом пределе и тренд F4 приобретает вид, отличный от рисунка 10.

Такой вид графика слежения позволяет более наглядно обнаружить на исходном сигнале С1 участки соответствующие заданным пределам длительности.

Если же вернуться к частотно модулированному сигналу, приведенному на рисунке 8, и применить график слежения к результатам измерения частоты в пределах всей осциллограммы (см. рисунок 12), то полученный график даст более наглядный результат изменения частоты в модулированном сигнале, с учетом динамики изменения сигнала в пределах одной модулирующей ступеньки.  

На осциллограмме графика слежения так же представляется возможным произвести различные автоматические измерения, характеризующие изменение выбранного параметра. Например, на рисунке 13 осциллограмма С1 представляет собой частотно-модулированный сигнал с несущей 1 МГц, девиацией 200 кГц и частотой модулирующего синусоидального сигнала 1,234 кГц.

Осциллограмма F4 представляет собой график слежения изменения частоты в сигнале С1, форма осциллограммы F1 отображает форму модулирующего сигнала. Используя автоматические измерения для данного графика можно определить – минимальное значение частоты (Р4=800 кГц), максимальное значение частоты (Р3= 1,1999 МГц)и частоту модулирующего сигнала (Р2=1,233 кГц). Что совпадает с заданными параметрами ЧМ сигнала.

График слежения образуется из массива измерения амплитудных или временных измерений, он позволяет визуально отследить изменения выбранного параметра в пределах одной развертки, он позволяет, используя курсоры, получить результаты измерения выбранного параметра в точке нахождения курсора, но все же он не является реальным массивом результатов измерения. Так же учитывая алгоритм амплитудных измерений (одни полученный результат из одного прохода развертки осциллографа), график слежения обеспечивает наглядное отображение только временных измерений, при индикации амплитудных измерений график слежения сводится в одну точку, как раз и являющуюся результатом измерений.  Реальный массив измерений в графическом виде  в осциллографах LeCroy может быть представлен так называемым «трендом».

Тренд.  Этот график представляет собой функцию, в которой горизонтальная ось (ось X) представляет ось номера измерения – 1,2,3,4,…n, (эта ось не связана с временною осью развертки осциллографа), а по оси Y (вертикальной оси) располагаются значения результата измерения выбранного параметра. В результате получается график.

Отличиями тренда от графика слежения являются:

Так, например, при построении тренда и графика слежения для измеренных значений длительности импульса в нерегулярной последовательности в пределах одной развертки, тренд и график слежения практически совпадают по форме — см. рисунок 14. Разница состоит в том, что график слежения отображает изменение длительности импульсов во времени и имеет более сглаженный вид, а тренд отображает измеренное значение длительности импульса и имеет более «остроконечный» вид).

Практическая ценность тренда заключается в возможности не только в кратковременной, но и длительной регистрации и индикации результатов измерений выбранного параметра. В этом случае тренд будет выглядеть как регистрация данных на бумажном самописце, но без меток реального времени. При необходимости, изменение интервала регистрации производится изменением настроек схемы синхронизации, например установкой задержки синхронизации по числу событий. Это позволяет регистрировать, отображать и анализировать медленные измерения тех или иных параметров входного сигнала. Так, на рисунке 15 осциллограмма F1 представляет тренд изменения частоты входного сигнала С1, полученный из массива измерения частоты Р1.

На рисунке 16 осциллограмма F1 представляет тренд изменения амплитуды входного сигнала С1, полученный из массива измерения среднеквадратического значения Р1.

Способом аналогичным для графика слежения, на осциллограмме тренда так же можно осуществить различные автоматические измерения, далее строить тренды 2-го уровня для этих измерений, 3-го уровня  и так далее.

Осциллографы LeCroy обеспечивают построение тренда в трех режимах:

На рисунке 17, для сигнала С1 частотой 1 МГц, имеющего медленный дрейф, порядка 10 мГц, одновременно представлены все три типа трендов. F2 — полный, F1 — с усреднением полный, F3 — по одной осциллограмме.

Сочетание различных функциональных особенностей осциллографов LeCroy дает самые широкие возможности при исследовании различных сигналов, процессов и  устройств.

Так, например, режим построения тренда возможно использовать для измерения амплитудно-частотной характеристики устройств. Для этого достаточно синхронизировать процесс изменения частоты на генераторе тестового сигнала с разверткой осциллографа, произвести измерения амплитуды и частоты на выходе  устройства. И по полученным результатам построить тренд изменения амплитуды, что и будет являться АЧХ устройства. Синхронный тренд изменения частоты предназначен для формирования частотных меток АЧХ. Так на рисунке 18 осциллограмма F1 представляет собой АЧХ устройства в диапазоне частот от 100 кГц до 100 МГц. Осциллограмма F2, являющаяся трендом частоты идентифицирует частотный диапазон АЧХ. Используя курсорные измерения, возможно считать с АЧХ устройства информацию об амплитуде и частоте.      

Гистограммы.  Возможности построения, анализа и измерения гистограмм цифровыми осциллографами LeCroy являются одной из его отличительных особенностей, по отношению к производителям других ЦЗО, и превращающей просто цифровой осциллограф в мощный аналитический инструмент. Построение гистограмм осциллографом LeCroy является элементом математической статистики, специально адаптированного для анализа форм и параметров электрических сигналов. Гистограмма в http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0 title=Математическая статистика>математической статистике — это http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D1%83%D0%BD%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F title=Функция>функция http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C_%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%BE%D1%8F%D1%82%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8 title=Плотность вероятности>плотности вероятности некоторого распределения, построенная на основе выборки из него. Или, говоря другими словами, гистограмма – это  график отображающий степень повторяемости данных в больших массивах. Гистограмма позволяет сжать гигантский размер данных в компактный график, удобный для анализа, измерений ли просто визуальной оценки.. В случае цифрового осциллографа массивом данных выступает массив данных измерения выбранного параметра. Так на рисунке 19 приведена гистограмма измерения сигнала частотой 10 МГц (сам исходный сигнал на картинке не присутствует). Массив данных из которого строится данная гистограмма, собран при измерении частоты Р1 и представляет собой массив размером более 6 миллиона значений измерений частоты.

Поскольку сигнал является стабильным и изменения частоты не происходит, то разброс значений частоты вызван естественными причинами хаотического рода. Такая гистограмма является классической и называется нормальной или Гауссовой. Непрерывная случайная величина X имеет нормальный закон распределения с параметрами α (среднее значение) и σ (сигма или стандартное отклонение), если её плотность вероятности f(x) имеет вид:


Основными параметрами гистограммы являются:

Поскольку гистограмма строится из массива измерения, то основные параметры гистограммы связанны со статистическими данными результатов измерений, так:

Измерение таких параметров как верхнее значение и нижнее значение гистограммы дает значение нижней и верхней частоты в ЧМ сигнале (измерения Р4 и Р5).А амплитудное значении гистограммы деленное на два дает значение девиации ЧМ сигнала – измерение Р6 и  значение 198 кГц. Так же возможно для этой гистограммы использовать курсорные измерения для определения других параметров гистограммы, как диапазон гистограммы, нижнее и верхнее значения. А применение режимов измерения вспомогательных параметров гистограммы, как число пиков гистограммы даёт информацию о количестве стабильных состояний сигнала. Так  возвращаясь к рисунку 10, гистограмма F3, индицирует, что частота сигнала входного сигнала имеет 9 стабильных состояний, а измерение параметров гистограммы даст информацию о распределении частоты во входном сигнале.

Итак, как видно, гистограмма способна преобразовать большой объем информации в очень компактный формат, который может быть легко измерен и проанализирован методами математической статистики.

Список измеряемых параметров в базовой комплектации и при инсталляции основных опций в осциллографах LeCroy.

Автор:  Дедюхин А.А.
Дата публикации:  22.11.2006

Параметр Описание Определение Примечания
Amplitude (Амплитуда) Измеряет разность между верхним и нижним уровнем напряжения в двухуровневых сигналах. Отличается от pkpk (размах) тем, что шум, выбросы, провалы и «звон» не влияют на результат измерения. topbase На сигналах, у которых нет двух основных уровней (например, треугольное или пилообразное напряжение), дает то же значение, что и pkpk.
Стандартный параметр.
Ampl asym (Асимметрия амплитуды) Асимметрия амплитуды между taa+ и taa 1 — |(taa+ — taa-)|/(taa+ — taa-) Аргумент гистерезиса, использующийся для того, чтобы отличать уровни напряжения от шума.
Доступен с опцией DDM2.
ACSN Автокорреляционное отношение сигнал/шум — отношение сигнал/шум для периодических сигналов.   Доступен с опцией DDM2.
Area (Площадь) Интеграл данных: вычисляет площадь под осциллограммой между курсорами относительно нулевого уровня. Значения, большие нуля, дают положительный вклад в площадь, меньшие нуля — отрицательный. Сумма значений сигнала от первой до последней точки, умноженная на интервал времени между крайними двумя точками Стандартный параметр
Base (Основание) Нижнее из двух наиболее вероятных состояний (верхнее состояние — top). Измеряет нижний уровень в двухуровневых сигналах. Отличается от min (минимум) тем, что шум, выбросы, провалы и «звон» не влияют на результат измерения. Значение наиболее вероятного нижнего состояния. На сигналах, у которых нет двух основных уровней (например, треугольное или пилообразное напряжение), дает то же значение, что и min.
Стандартный параметр.
Cycles (Количество периодов) Определяет количество периодов периодического сигнала между курсорами. Первый период начинается с первого перепада, следующего за левым курсором. Перепад может быть положительным или отрицательным. Количество периодов периодического сигнала Стандартный параметр.
Сyclic Mean (Циклическое среднее) Вычисляет среднее от значений сигнала. В отличие от обычного среднего, cmean рассчитывается за целое число периодов, что устраняет смещение, вызванное учетом долей периодов. Среднее значение точек осциллограммы кривой за целое число периодов. Чтобы выбрать этот параметр, выберите Mean из таблицы параметров, затем коснитесь флажка Cyclic.
Стандартный параметр.
Cyclic Median (Циклическая медиана) Среднее от значений основания и вершины. В отличие от median, рассчитывается за целое число периодов, что устраняет смещение, вызванное учетом долей периодов. Такое значение, что 50% полученных точек находятся выше его, а другие 50% — ниже. Чтобы выбрать этот параметр, выберите Median из таблицы параметров, затем коснитесь флажка Cyclic.
Стандартный параметр.
Cyclic RMS (Циклическое действующее значение) Вычисляет квадратный корень из суммы квадратов значений сигнала, деленной на количество точек.  В отличие от rms, рассчитывается за целое число периодов, что устраняет смещение, вызванное учетом долей периодов. vi — измеренные значения сигнала
N — количество точек сигнала за учитываемые периоды.
Чтобы выбрать этот параметр, выберите RMS из таблицы параметров, затем коснитесь флажка Cyclic.
Стандартный параметр.
Cyclic Std Dev (Циклическое среднеквадратичное отклонение) Среднеквадратичное отклонение значений сигнала от среднего значения. В отличие от sdev, рассчитывается за целое число периодов, что устраняет смещение, вызванное учетом долей периодов. vi — измеренные значения сигнала
N — количество точек сигнала за учитываемые периоды.
Чтобы выбрать этот параметр, выберите Std dev из таблицы параметров, затем коснитесь флажка Cyclic.
Стандартный параметр.
Delay (Задержка) Время от запуска до первого перепада: измеряет промежуток времени между запуском и первым пересечением уровня 50%, которое следует за левым курсором. С помощью этого параметра можно измерять задержку распространения сигнала, осуществляя запуск от одного сигнала и измеряя задержку на другом Интервал времени между запуском и первым пересечением уровня 50% за левым курсором. Стандартный параметр
Delta delay (Разность задержек) Вычисляет интервал между моментами, когда сигналы от двух источников пересекут уровень 50%. Интервал между прохождением средней точки двумя сигналами. Стандартный параметр.
[email protected] (Разность периодов на заданном уровне) Отклонение длительности каждого периода сигнала от соседних (межпериодное дрожание).   Можно устанавливать значения порогов и полярность фронта, а также ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опциями JTA2 и XMAP.
[email protected] (Разница времен на заданном уровне) Вычисляет время между пересечением заданных уровней Интервал времени между пересечением заданных уровней на двух источниках сигнала или от запуска до пересечения заданного уровня на одном источнике. Можно устанавливать значения порогов и полярность фронта, а также ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Стандартный параметр.
Duration (Длительность) Для сигналов, зарегистрированных в однократном режиме, duration = 0. Для  последовательного режима оцифровки это интервал времени между запусками первого и последнего сегмента. Для отдельных сегментов — интервал времени от запуска предыдущего сегмента до запуска текущего сегмента. Для осциллограмм из памяти — время от первого до последнего запуска сохраненной осциллограммы. Интервал времени между первым и последним зарегистрированным массивом данных: для усреднения, гистограмм или осциллограмм, зарегистрированных в последовательном режиме. Стандартный параметр.
[email protected] Часть периода, в течение которой значения сигнала оказываются выше или ниже заданного уровня.   Можно устанавливать значения порогов и полярность фронта, а также ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опциями JTA2 и XMAP.
Duty cycle (Скважность) Длительность в процентах от величины периода. width / period Стандартный параметр.
[email protected] (Разность длительностей на заданном уровне) Разность длительностей в соседних периодах, измеряемых по заданному уровню.   Можно устанавливать значения порогов и полярность фронта, а также ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опциями JTA2 и XMAP.
[email protected] Количество фронтов в осциллограмме.   Можно устанавливать значения порогов и полярность фронта, а также ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опциями JTA2 и XMAP.
Excel Выполняет измерения в Excel путем передачи в программу одной или двух осциллограмм и чтения результирующего значения параметра.   Доступен с опцией XMAP.
В приборе должна быть установлена программа Excel.
Fall time (Время спада) Измеряет интервал времени между моментами, когда отрицательный фронт сигнала пересекает два заданных уровня. Окончательный результат получается путем усреднения значений, полученных для каждого фронта.
Порог Дист. Ниж.
предел
Верх.
предел
По
умолч.
Ниж. Низк. 1% 45% 10%
Верх. Выс. 65% 99% 90%
Пороги определяют два значения на каждом фронте, по которым рассчитывается время спада. Эти координаты рассчитываются по следующим формулам:
Ниж. = нижний порог ? усиление / 100 + base
Верх. = верхний порог ? усиление / 100 + base
Разность времен пересечения нижнего и верхнего порогов, усредненная по всем отрицательным фронтам. На сигналах, у которых нет двух основных уровней (например, треугольное или пилообразное напряжение), вместо top и base по умолчанию может быть соответственно max и min, что, однако, дает менее предсказуемые результаты.
Стандартный параметр.
Fall 80-20% (Время спада 80-20%) Длительность участка отрицательного фронта импульса от 80% до 20%, усредненная по всем отрицательным фронтам между курсорами Средняя длительность участка отрицательного фронта импульса от 80% до 20% На сигналах, у которых нет двух основных уровней (например, треугольное или пилообразное напряжение), вместо top и base по умолчанию может быть соответственно max и min, что, однако, дает менее предсказуемые результаты.
Стандартный параметр.
[email protected] (Время спада на заданном уровне) Длительность участка отрицательного фронта импульса между двумя заданными пользователем уровнями. См. также [email protected]. Длительность участка отрицательного фронта импульса между двумя уровнями. На сигналах, у которых нет двух основных уровней (например, треугольное или пилообразное напряжение), вместо top и base по умолчанию может быть соответственно max и min, что, однако, дает менее предсказуемые результаты.
Стандартный параметр.
First (Первая точка) Показывает горизонтальную координату левого курсора. Горизонтальная координата левого курсора. Показывает положение левого курсора. Курсоры являются взаимозаменяемыми: например, левый курсор можно переместить правее правого курсора, после чего параметр first будет показывать положение того курсора, который ранее был справа, а теперь находится слева.
Стандартный параметр.
Frequency (Частота) Период периодического сигнала, измеренный как интервал между взятыми через один моментами пересечения сигналом уровня 50%. Начиная с первого пересечения, следующего за левым курсором, период измеряется для каждой пары пересечений. Полученные значения усредняются, а обратное значение от их среднего дает частоту. 1 / period Стандартный параметр.
[email protected] (Частота на уровне) Частота, измеряемая на заданном уровне и по фронту заданной полярности в каждом периоде сигнала.   Можно устанавливать значения порогов и полярность фронта, а также ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опциями JTA2 и XMAP.
FWHM (Ширина на половине высоты) Измеряет ширину пика гистограммы, имеющего наибольшую площадь, по половине высоты (наполнения) самого высокого пика   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Стандартный параметр в DDA-5005.
FWxx (Ширина на уровне xx) Измеряет ширину пика гистограммы, имеющего наибольшую площадь, на уровне xx% от высоты (наполнения) самого высокого пика   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Half period (Полупериод) Половина периода сигнала.   Можно устанавливать значения порогов и полярность фронта, а также ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опциями JTA2 и XMAP.
Hist ampl (Амплитуда гистограммы) Разница значений двух пиков гистограммы с наибольшим наполнением.   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Hist base (Основание гистограммы) Значение левого из двух пиков гистограммы с наибольшим наполнением.   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Hist maximum (Максимум гистограммы) Значение максимального (крайнего правого) интервала гистограммы с ненулевым наполнением.   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Hist mean (Среднее значение гистограммы) Среднее значение данных гистограммы.   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Hist median (Медиана гистограммы) Значение на горизонтальной оси гистограммы, делящее ее на две области с равным наполнением.   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Hist minimum (Минимум гистограммы) Значение минимального (крайнего левого) интервала гистограммы с ненулевым наполнением.   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Hist rms (Средний квадрат гистограммы) Средний квадрат значений гистограммы.   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Hist sdev (Ср.-кв. отклонение гистограммы) Среднеквадратичное отклонение значений гистограммы.   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Hist top (Вершина гистограммы) Значение правого из двух пиков гистограммы с наибольшим наполнением.   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Hold time (Время задержки) Интервал времени от фронта тактового импульса до фронта импульса данных. Порог, полярность фронта и гистерезис для тактовых импульсов и данных устанавливаются независимо. См. также параметр Setup.   Можно устанавливать значения порогов и полярность фронта, а также ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опциями JTA2 и XMAP.
Last (Последняя точка) Интервал времени от момента запуска до последнего (правого) курсора. Интервал времени от момента запуска до последнего курсора. Показывает положение правого курсора. Курсоры являются взаимозаменяемыми: например, правый курсор можно переместить левее левого курсора, после чего параметр last будет показывать положение того курсора, который ранее был слева, а теперь находится справа.
Стандартный параметр.
[email protected] (Уровень в точке X) Дает значение сигнала в заданной точке x. Если x находится между двумя точками, выдается интерполированное значение. Если установлен флажок Nearest, этот параметр дает значение сигнала в ближайшей точке.   Стандартный параметр
Local base (Локальная базовая линия) Уровень базовой линии для локальной особенности сигнала.   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
Local bsep (Локальное разделение базовой линии) Локальное разделение базовой линии между положительным и отрицательным фронтами.   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
Local max (Локальный максимум) Максимальное значение локальной особенности сигнала.   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
Local min (Локальный минимум) Минимальное значение локальной особенности сигнала.   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
Local number (Число локальных особенностей) Количество локальных особенностей (пар пик/впадина)   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
Local pkpk (Локальный размах) Разность значений пика и впадины локальной особенности (lmaxlmin)   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
Local tbe (Интервал между локальными событиями) Интервал времени между событиями  (от локального пика до следующей впадины или от локальной впадины до следующего пика).   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
Local tbp (Интервал между локальными пиками) Интервал времени от локального пика до следующего локального пика   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
Local tbt (Интервал между локальными впадинами) Интервал времени от локальной впадины до следующей локальной впадины   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
Local tmax (Время локального максимума) Временная координата максимума локальной особенности.   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
Local tmin (Время локального минимума) Временная координата минимума локальной особенности.   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
Local tot (Время выше заданного локального уровня) Количество времени, в течение которого локальная особенность находится выше заданного уровня в процентах от амплитуды (вертикального расстояния от пика до впадины)   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
Local tpt (Время от локального пика до впадины) Интервал времени от локального пика до впадины.   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
Local ttp (Время от локальной впадины до пика) Интервал времени от локальной впадины до следующего локального пика   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
Local tut (Время ниже заданного локального уровня) Количество времени, в течение которого локальная особенность находится ниже заданного уровня в процентах от амплитуды (вертикального расстояния от пика до впадины)   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
Mathcad Возвращает значение параметра, используя заданную пользователем функцию Mathcad.   Доступен с опцией XMAP.
В приборе должна быть установлена программа Mathcad версии 2001i и выше.
MATLAB Возвращает значение параметра, используя заданную пользователем функцию MATLAB.   Доступен с опцией XMAP.
В приборе должна быть установлена программа MATLAB.
Maximum (Максимум) Дает значение самой высокой точки осциллограммы. В отличие от top, не предполагает наличия двух уровней. Наибольшее значение осциллограммы  между курсорами. Дает сходные результаты при применении к осциллограмме во временной области или гистограмме данных той же кривой. Однако в случае гистограмм результат может содержать в себе вклад от нескольких зарегистрированных порций данных. Дает горизонтальную координату крайнего правого интервала гистограммы с ненулевым наполнением — не путать с maxp.
Max populate (Максимальное наполнение) Пик гистограммы с наибольшим наполнением.   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Mean Среднее значение точек кривой во временной области. Вычисляется как центроида распределения гистограммы.   Дает сходные результаты при применении к кривой во временной области или гистограмме данных той же кривой. Однако в случае гистограмм результат может содержать в себе вклад от нескольких зарегистрированных порций данных.
Стандартный параметр.
Median (Медиана) Среднее от значений основания и вершины. Среднее от base и top. Стандартный параметр.
Minimum (Минимум) Дает значение самой низкой точки осциллограммы. В отличие от base, не предполагает наличия двух уровней. Наименьшее значение осциллограммы между курсорами. Дает сходные результаты при применении к осциллограмме во временной области или гистограмме данных той же осциллограмме. Однако в случае гистограмм результат может содержать в себе вклад от нескольких зарегистрированных массивов данных.
Стандартный параметр.
Mode (Мода) Положение самого высокого пика гистограммы.   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Nb Phase (Узкополосная фаза) Измеряет фазу на заданной частоте сигнала (в узкой полосе).   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Nb Power (Узкополосная мощность) Измеряет мощность на заданной частоте сигнала (в узкой полосе).   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
NLTS (Нелинейный переходный сдвиг) Измеряет нелинейный переходный сдвиг prml-сигнала   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Npts (Число точек) Число точек осциллограммы между курсорами.   Стандартный параметр
Overshoot- (Выброс-) Величина выброса, следующего за отрицательным фронтом, в процентах от амплитуды. (basemin) / ampl ? 100 Осциллограмма должна иметь по меньшей мере один отрицательный фронт. На сигналах, у которых нет двух основных уровней (например, треугольное или пилообразное напряжение), результаты могут быть непредсказуемыми.
Overshoot+ (Выброс+) Величина выброса, следующего за положительным фронтом, в процентах от амплитуды. (maxtop) / ampl ? 100 Осциллограмма должна иметь по меньшей мере один положительный фронт. На сигналах, у которых нет двух основных уровней (например, треугольное или пилообразное напряжение), результаты могут быть непредсказуемыми.
Overwrite (Перезапись) Отношение остаточной и исходной мощности низкочастотной осциллограммы, на место которой записывается более высокочастотный сигнал.   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Param Script Сценарий на языке VBScript или JavaScript, принимающий на входе одну или две осциллограммы и выдающий на выходе результат измерения.   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Peaks (Число пиков) Количество пиков на гистограмме   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Peak to Peak (Размах) Разность между значениями самой высокой и самой низкой точек осциллограммы. В отличие от ampl, не предполагает наличия двух уровней. maximumminimum Дает сходные результаты при применении к осциллограмме во временной области или гистограмме осциллограммы той же кривой. Однако в случае гистограмм результат может содержать в себе вклад от нескольких зарегистрированных массивов данных.
Стандартный параметр.
Percentile (Процентиль) Значение на горизонтальной оси гистограммы, делящее ее на две области, левая из которых имеет наполнение xx% от совокупного.   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Period (Период) Период периодического сигнала, измеренный как интервал между взятыми через один моментами пересечения сигналом уровня 50%. Начиная с первого пересечения, следующего за левым курсором, период измеряется для каждой пары пересечений. Окончательный результат получается путем усреднения всех полученных значений. Здесь Mr — количество положительных фронтов, Mf — количество отрицательных фронтов, Trix — момент времени, в который положительный фронт пересекает уровень x%, а Tfix — момент времени, в который отрицательный фронт пересекает уровень x%.
Стандартный параметр
[email protected] (Период на заданном уровне) Период, измеряемый на заданном уровне и по фронту заданной полярности в каждом периоде сигнала.   Можно устанавливать значения порогов и полярность фронта, а также ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опциями JTA2 и XMAP.
Phase (Фаза) Разность фаз между анализируемым сигналом и другим сигналом, используемым в качестве опорного. По вашему выбору отображение может осуществляться в процентах, градуса или радианах. Настроив опорный сигнал, дотроньтесь до вкладки More, чтобы задать нужные параметры сигнала. Разность фаз между анализируемым и опорным сигналом Стандартный параметр.
[email protected] (Наполнение в точке X) Наполнение интервала, имеющего заданную горизонтальную координату. Курсор можно поместить на любой интервал и задать его форму — абсолютную (Absolute), относительную (Reference) или дифференциальную (Difference).   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
PW50 (Длительность импульса на 50%) Средняя длительность импульса в точке посередине между локальной базовой линией и локальным пиком или впадиной.   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
PW50- (Длительность отр. импульса на 50%) Средняя длительность импульса в точке посередине между локальной базовой линией и локальной впадиной.   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
PW50+ (Длительность полож. импульса на 50%) Средняя длительность импульса в точке посередине между локальной базовой линией и локальным пиком.   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Range (Диапазон) Вычисляет диапазон гистограммы (maxmin)   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
Resolution (Разрешение) Отношение значений taa для высокочастотной и низкочастотной осциллограммы taa (HF) / mean taa (LF) * 100 Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Стандартный параметр.
Rise (Время нарастания) Измеряет интервал времени между моментами, когда положительный фронт сигнала пересекает два заданных уровня. Окончательный результат получается путем усреднения значений, полученных для каждого фронта.
Порог Дист. Ниж.
предел
Верх.
предел
По
умолч.
Ниж. Низк. 1% 45% 10%
Верх. Выс. 55% 99% 90%
Пороги определяют два значения на каждом фронте, по которым рассчитывается время спада. Эти координаты рассчитываются по следующим формулам:
Ниж. = нижний порог ? усиление / 100 + base
Верх. = верхний порог ? усиление / 100 + base
Разность времен пересечения нижнего и верхнего порогов, усредненная по всем отрицательным фронтам. На сигналах, у которых нет двух основных уровней (например, треугольное или пилообразное напряжение), вместо top и base по умолчанию может быть соответственно max и min, что, однако, дает менее предсказуемые результаты.
Стандартный параметр.
Rise 20-80% (Время нарастания 20-80%) Длительность участка положительного фронта импульса от 20% до 80%, усредненная по всем положительным фронтам между курсорами Средняя длительность участка положительного фронта импульса от 20% до 80% На сигналах, у которых нет двух основных уровней (например, треугольное или пилообразное напряжение), вместо top и base по умолчанию может быть соответственно max и min, что, однако, дает менее предсказуемые результаты.
Стандартный параметр.
[email protected] (Время нарастания на заданном уровне) Длительность участка положительного фронта импульса между двумя заданными пользователем уровнями. Длительность участка положительного фронта импульса между двумя уровнями. На сигналах, у которых нет двух основных уровней (например, треугольное или пилообразное напряжение), вместо top и base по умолчанию может быть соответственно max и min, что, однако, дает менее предсказуемые результаты.
Стандартный параметр.
RMS (Действующее значение) Среднеквадратичное значение данных между курсорами — примерно то же, что и sdev, для осциллограммы с нулевым средним значением. Дает сходные результаты при применении к кривой во временной области или гистограмме данных той же кривой. Однако в случае гистограмм результат может содержать в себе вклад от нескольких зарегистрированных порций данных.
vi — измеренные значения сигнала
N — количество точек сигнала за найденное количество периодов (до 100).
Стандартный параметр.
Setup (Задержка предустановки) Интервал времени от фронта импульса данных до фронта тактового импульса.   Можно устанавливать значения порогов и полярность фронта, а также ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опциями JTA2 и XMAP.
Skew (Рассогласование) Разность времен между ближайшими фронтами двух сигналов тактовой частоты.   Можно устанавливать значения порогов и полярность фронта, а также ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опциями JTA2 и XMAP.
Std dev (Ср.-кв. отклонение) Среднеквадратичное отклонение данных между курсорами — примерно то же, что и rms для сигналов с нулевым средним значением. Дает сходные результаты при применении к кривой во временной области или гистограмме данных той же кривой. Однако в случае гистограмм результат может содержать в себе вклад от нескольких зарегистрированных порций данных.
vi — измеренные значения сигнала
N — количество точек сигнала за найденное количество периодов (до 100).
Стандартный параметр.
TAA Средний размах (разность между значениями пика и впадины) всех локальных особенностей   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
TAA- Средняя отрицательная амплитуда (разность между значениями базовой линии и впадины) всех локальных особенностей   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
TAA+ Средняя положительная амплитуда (разность между значениями пика и базовой линии) всех локальных особенностей   Можно задавать ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опцией DDM2.
[email protected] (Ошибка временного интервала на заданном уровне) Разность между фактическим временем пересечения заданного фронта на заданном уровне и ожидаемым идеальным временем. Фронт может быть положительный, отрицательный или оба. В качестве единиц измерения результата можно выбрать время или единичный интервал (UI), который соответствует одному периоду сигнала тактовой частоты.
В диалоге Virtual Clock setup можно выбрать стандартный сигнал тактовой частоты (1,544 МГц) или нестандартные сигналы. Можно также использовать математическую систему фазовой автоподстройки частоты Golden FLL, позволяющую отфильтровать низкочастотное дрожание. Частота среза выбирается пользователем.
Частота среза =
= (1 / 1,667·10-3) ? тактовая частота
Можно устанавливать значения порогов и полярность фронта, а также ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Доступен с опциями JTA2 и XMAP.
[email protected] (Время на заданном уровне) Интервал времени от запуска до момента пересечения сигналом заданного уровня. Интервал времени от запуска до момента пересечения сигналом заданного уровня. Можно устанавливать значения порогов и полярность фронта, а также ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума.
Стандартный параметр.
Top (Вершина) Верхнее из двух наиболее вероятных состояний (нижнее состояние — base). Является характеристикой прямоугольных сигналов и определяется из статистического распределения значений сигнала. Значение верхнего наиболее вероятного состояния. Дает сходные результаты при применении к осциллограмме во временной области или гистограмме данных той же кривой. Однако в случае гистограмм результат может содержать в себе вклад от нескольких зарегистрированных массивов данных.
Стандартный параметр.
Total Pop (Совокупное наполнение) Совокупное наполнение гистограммы   Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.Стандартный параметр в DDA-5005.
Width (Длительность импульса) Длительность периодического сигнала, определяемая по пересечению уровня 50%. Если первое пересечение, следующее за левым курсором, дает положительный фронт, то прибор считает, что сигнал состоит из импульсов положительной полярности, и длительность импульса измеряется как интервал времени между соседними положительным и отрицательным фронтами. И наоборот, если это отрицательный фронт, импульс считаются отрицательными, а за длительность импульса принимается расстояние между соседними отрицательным и положительным фронтом. В обоих случаях окончательный результат получается путем усреднения длительностей всех зарегистрированных импульсов. Длительность первого положительного или отрицательного импульса, усредненная по всем похожим импульсам Аналогичен fwhm, однако тот, в отличие от width, применяется только к гистограммам.
Стандартный параметр.
[email protected] (Длительность импульса на заданном уровне) Длительность импульса, измеренная на заданном уровне.   Можно устанавливать значения порогов и полярность фронта, а также ширину диапазона гистерезиса, который используется для различения полезных данных и шума. Доступен с опциями DDM2, JTA2 и XMAP.
X at max (X в максимуме) Горизонтальная координата максимального значения между курсорами.   Только для осциллограмм во временной и частотной области.
X at min (X в максимуме) Горизонтальная координата минимального значения между курсорами.   Только для осциллограмм во временной и частотной области.
X at peak (X в пике) Значение n-го по высоте пика гистограммы.   Только для гистограмм.
Доступен с опциями JTA2 и XMAP.

когда нет частотомера / Хабр

В радиолюбительской практике, в силу ограниченности бюджета, часто возникает ситуация, когда тот или иной нужный для работы прибор недоступен. В такой ситуации приходится вычислять нужный параметр по результатам косвенных измерений, т.е. «сверлить пилой и пилить буравчиком».

В процессе отладки разрабатываемого мной устройства возникла необходимость провести калибровку цифрового синтезатора частоты в составе этого устройства. Задача является тривиальной при наличии частотомера электронно-счётного (ЭСЧ). Проблема же заключалась в том, что «взять взаймы» частотомер мне не удалось.

Если описать работу применённого в устройстве синтезатора частоты совсем просто, он образует на выходе сигнал с частотой Fs путём обработки входного сигнала от опорного генератора с частотой Fxo:

В качестве частотозадающего элемента опорного генератора был использован недорогой кварцевый резонатор с маркировкой на корпусе «

TXC 25.0F6QF

». Точное значение частоты сигнала опорного генератора известно не было. В настройках синтезатора опорная частота была указана константой

25000000 Hz

. Сам синтезатор частоты был запрограммирован на вывод сигнала частотой

9996 kHz

.

Для проверки работоспособности синтезатора был использован цифровой осциллограф Rigol DS1102E. В настройках канала было включено измерение частоты.

Осциллограф на выводах кварцевого резонатора показал измеренное значение 25.00 MHz, а на выходе синтезатора – 10.00 MHz. В принципе, это уже было неплохо: схема работала.

Аналогом калибровки частотозадающих цепей

методом биений

является методика настройки музыкальных инструментов по камертону. Звук, извлекаемый из инструмента, накладывается на звук камертона. Если тоны не совпадают, возникают хорошо заметные на слух «биения» частоты. Подстройка тона музыкального инструмента производится до появления «нулевых биений», т.е. состояния, когда частоты совпадают.

Проще всего калибровку синтезатора частоты методом биений было провести с использованием радиоприёмника с панорамным индикатором и сигнала радиостанции RWM в качестве контрольного сигнала.

В качестве контрольного приёмника использовался SoftRock RX Ensemble II с программой HDSDR. Шкала приёмника была ранее откалибрована по сигналам радиостанции RWM на всех трёх частотах: 4996000, 9996000 и 14996000 Hz. В качестве контрольного сигнала использовался сигнал радиостанции RWM на частоте 9996000 Hz.

На скриншоте виден приём секундных меток RWM на частоте 9996000 Hz и приём выходного сигнала синтезатора на частоте, примерно, 9997970 Hz. При задании частоты синтезатора использовалась константа 25000000 Hz (номинальная частота кварцевого резонатора). При проведении калибровки эта константа была умножена на отношение частот 9997970 Hz и 9996000 Hz. В результате было получено значение реальной частоты запуска кварцевого резонатора 25004927 Hz. Это значение было занесено константой в прошивку устройства. На скриншоте показан результат проведения калибровки:

Частота выходного сигнала синтезатора 9996 kHz точно соответствует частоте приёма секундных меток RWM на частоте 9996000 Hz.

После проведения калибровки осциллограф показал на выводах кварцевого резонатора – 25.00 MHz, а на выходе синтезатора – 10.00 MHz, т.е. те же самые значения, что и до калибровки.

В Перми в светлое время суток стабильно принимается сигнал RWM на частоте 9996 kHz, а в тёмное время суток – на частоте 4996 kHz. Если прохождение радиоволн нестабильно, и сигналы RWM не принимаются, на

сайте hfcc.org

можно найти частоты и расписание работы вещательных радиостанций.

Несущие сигналы вещательных станций тоже можно, при необходимости, использовать в качестве контрольных, т.к. они обычно имеют отклонение частоты не более 10 Hz от частоты вещания.

Краткие выводы

Наиболее простой и точный способ измерения частоты сигнала в радиодиапазоне — измерение частоты электронно-счётным частотомером.

Получить приблизительное значение частоты сигнала можно, приняв его на контрольный приёмник с калиброванной шкалой.

Получить при использовании контрольного приёмника точное значение частоты сигнала можно по «нулевым биениям» измеряемого сигнала с контрольным сигналом, полученным от эталонного источника.

Необходимые дополнения:

Калибровку синтезатора можно было бы провести:

  1. Конечно же, с помощью ЭСЧ.
  2. Методом биений с помощью профессионального приёмника без панорамного индикатора, например, Р-326, Р-326М, Р-250М2 и т.п. и сигналов RWM «на слух». Это было бы не так наглядно, как с панорамным индикатором, и заняло бы больше времени.
  3. С помощью калиброванного генератора и осциллографа по фигурам Лиссажу. Выглядит очень эффектно, но требует дополнительного недешёвого оборудования.

И ещё, область применения радиолюбителями радиоприёмников, упомянутых выше, очень широка. Они применяются для наблюдения за эфиром, для контроля прохождения радиоволн, для контрольного прослушивания сигналов при настройке радиостанций и т.п.

Метрология стандартизация и управление качеством

6.1. Аналоговые методы измерения частоты

6.1.1. На экране осциллографа наблюдают осциллограмму (см. рисунок). Определить частоту измеряемого сигнала, если частота гармонического сигнала образцового генератора, подключенного к входу канала горизонтального отклонения равна 100 кГц.


6.1.2. Определить частоту гармонического сигнала на входе Y осциллографа, если на вход X подан гармонический сигнал, частота которого равна 250 кГц, а полученная на экране фигура Лиссажу выглядит следующим образом:

6.1.3. Методом круговой развертки получено изображение на экране электронного осциллографа:

Определить частоту исследуемого генератора, если частота образцового генератора, подключенного к входу канала управления яркостью равна 120 кГц.

6.1.4. Определить по фигуре Лиссажу, имеющий вид горизонтально расположенной восьмерки, частоту исследуемого генератора гармонического сигнала, напряжение которого подведено к входу X, если на вход Y подано напряжение образцового генератора гармонического сигнала с частотой равной 100 Гц.

6.1.5. По изображению 2-х фигур Лиссажу определить частоты гармонических сигналов на входе канала вертикального отклонения осциллографа, если частота гармонического сигнала, поданного на вход канала горизонтального отклонения равна 150 кГц.


6.1.6. Определить частоту гармонического сигнала, поданного через RC цепочку на входы X и Y осциллографа для получения круговой развертки, если на экране осциллографа получено 8 неподвижных меток. На входе Z подан сигнал с частотой равной 600 кГц ± 0,01%. Оценить абсолютную погрешность измерения частоты.

6.1.7. Вычислить время, в течение которого световое пятно описывает на экране осциллограф фигуру Лиссажу в виде горизонтально-расположенной восьмерки, если гармонический сигнал, поданный на пластины Х электронно-лучевой трубки, имеет частоту, равную 200 Гц.

6.1.8. Определить значение измеряемой частоты, если на экране осциллографа наблюдают неподвижное изображение, показанное на рисунке.


Значение частоты образцового гармонического сигнала на входе канала горизонтального отклонения равно 820Гц. Изобразить структурную схему получения этой осциллограммы.

6.1.9. Оценить погрешность измерения частоты и записать результат в соответствии с МИ 1317-86, если при нормальных условиях на экране осциллографа наблюдают неподвижный эллипс при подаче на вход Х сигнала неизвестной частоты, а на вход Y-образцового сигнала частотой 800 Гц. Относительная погрешность образцового генератора составляет 1%.

6.1.10. Определить значение частоты измеряемого сигнала, если на экране осциллографа наблюдают неподвижное изображение, показанное на рисунке. Напряжение образцового гармонического сигнала частотой равной 600 Гц, подано на вход Y осциллографа. Изобразить структурную схему измерения для описываемого случая.


6.1.11. Определить значение частоты измеряемого сигнала, если на экране осциллографа наблюдают неподвижное изображение, показанное на рисунке. Напряжение сигнала образцовой частоты 9кГц подано на вход Z осциллографа. Для этого случая изобразить структурную схему измерения.

6.1.12. На вход канала вертикального отклонения осциллографа подан гармонический сигнал с частотой равной 25 кГц. Определите форму и частоту сигнала, поданного на вход канала горизонтального отклонения, если осциллограмма на экране соответствуют рисунку:

6.1.13. Измерение частоты проводили с помощью осциллографа методом линейной развертки. Напряжение измеряемого сигнала подавали на вход канала вертикального отклонения, а на вход канала управления яркостью подавали сигнал с частотой равной 15кГц от генератора ГЗ-33. На экране осциллографа наблюдали изображение двух периодов исследуемого сигнала, в которых умещалось пять неподвижных меток (светлых и темных). Определить частоту исследуемого сигнала. Оценить погрешность и записать результат измерения. Изобразить ожидаемую осциллограмму для вышеописанного случая, если на экране установлено изображение одного периода исследуемого изображения.

6.1.14. При измерении частоты исследуемого сигнала на экране осциллографа наблюдали эллипс. Определить частоту сигнала, поданного на вход канала вертикального отклонения, если эллипс совершал полный оборот за одну секунду, а на вход канала горизонтального отклонения был подан сигнал с частотой, равной 800 Гц.

6.1.15. Частоту исследуемого сигнала измеряли с помощью осциллографа методом синусоидальной развертки. Какова частота сигнала, поданного на вход канала горизонтального отклонения, если на экране наблюдали изображение, похожее на цифру восемь? На вход канала вертикального отклонения был подан сигнал от генератора ГЗ-33 с частотой, равной 37 кГц. Фигура на экране совершала на один полный оборот за три секунды.

6.1.16. При измерении частоты с помощью осциллографа методом фигур Лиссажу на экране осциллографа наблюдали эллипс, совершающий полный оборот за четыре секунды. Определить частоту сигнала, поданного на вход Y, оценить погрешность и записать результат измерения, если в качестве образцового генератора был использован генератор ГЗ-33 с частотой, равной 1200 Гц. Известно, что при уменьшении частоты образцового генератора эллипс становился неподвижным.

6.1.17. Определить период измеряемого сигнала, если на экране осциллографа наблюдали изображение фигуры Лиссажу, напоминающее цифру восемь, повернутую на девяносто градусов. Исследуемый сигнал подан на вход канала вертикального отклонения. При измерении использован образцовый генератор с частотой, равной 600 ± 10 Гц. Оценить относительную погрешность измерения периода исследуемого сигнала.

6.1.18. На экране осциллографа получена круговая развертка с частотой около 500 Гц. На модулятор электронно-лучевой трубки подан сигнал с частотой, равной 2,00 кГц ± 2%. Изобразить предполагаемую осциллограмму. Оценить погрешность установки частоты круговой развертки.

6.1.19. При измерении частоты с помощью осциллографа методом линейной развертки на экране осциллографа наблюдают осциллограмму исследуемого сигнала, один период которого равен десять делений. Определить измеряемую частоту, оценить погрешность и записать результат измерения частоты, если коэффициент развертки равен 0,200 мс/дел. ± 6%.

6.1.20. С помощью сигнала с периодом, равным 5,00 ± 0,02 мс, на экране осциллографа получена круговая развертка. На вход канала управления яркостью подан сигнал от кварцевого генератора с частотой, равной 1800,0000 ± 0,0001 Гц. Определить число меток на круговой развертке.

6.1.21. На вход канала управления яркостью осциллографа подан сигнал, период которого, измеренный цифровым периодомером, равен 574,7 мкс. Какое изображение получат на экране осциллографа, если осуществлена круговая развертка от образцового генератора с частотой, равной 435 Гц?

6.1.22.. Определить частоту синусоидального сигнала, подаваемого через RC цепочку на входы X и Y осциллографа для получения круговой развертки, если при подаче на вход Z сигнала с частотой 600 кГц на экране осциллографа было получено 8 неподвижных меток.

6.1.23. Определить по фигуре Лиссажу, имеющий вид вертикальной восьмерки, частоту исследуемого сигнала синусоидальной формы, подведенного к входу Х, если на вход Y подан от образцового генератора гармонический сигнал частотой 100 Гц.

6.1.24. Определить частоту синусоидального сигнала, поданного на вход Z осциллографа, если при круговой развертке, полученной от генератора частотой 1 кГц, на экране ЭЛТ наблюдают 15 неподвижных меток.

6.2. Цифровые методы измерения частоты и временных интервалов

6.2.1. Оценить погрешность дискретности и записать результат измерения частоты в соответствии с МИ 1317-86, если при измерении частоты цифровой частотомер в нормальных условиях показал значение 30001 Гц.

6.2.2. Оценить относительную погрешность дискретности, если показание цифрового частотомера равно 0025009,1 Гц, а время измерения равно 10 секунд.

6.2.3. Определить число импульсов, поступивших на вход электронного счетчика в процессе измерения периода сигнала частотой, равной 100 Гц, если коэффициент деления делителя частоты в периодомере равен 100, а частота следования импульсов опорного генератора равна 10МГц.

6.2.4. Оценить погрешность дискретности и число импульсов, накопленных в электронном счетчике цифрового периодомера, если измеряемая частота равна 500 Гц, частота опорного генератора равна 100 МГц, а частота исследуемого сигнала уменьшена делителем в 10 раз.

6.8, частота опорного генератора равна 10 МГц.

6.2.10. Показание цифрового частотомера имеет вид 0045,861 кГц. Определите абсолютную и относительную погрешности дискретности измерения частоты сигнала.

6.2.11. Показание цифрового частотомера равно 00056,81 кГц. Определите время, в течение которого был открыт электронный ключ в процессе измерения.

6.2.12. Показание цифрового периодомера равно 0546,822 мкс. Определите абсолютную и относительную погрешности дискретности измерения периода сигнала.

6.2.13. Оценить абсолютную и относительную погрешности измерения частоты цифровым частотомером, если измеряемая частота составила 4,01573 кГц, время измерения 100 с, относительная погрешность кварцевого генератора равна 0,000002. Записать результат измерения частоты в соответствии с МИ 1317-86.

6.2.14. Цифровой частотомер ЧЗ-32 в режиме измерения периода показал 37,548 мс. Определить значение измеряемой частоты и оценить абсолютную и относительную погрешности измерения частоты. Записать результат измерения частоты в соответствии с МИ 1317-86.

6.2.15. Определить число импульсов, которое зафиксировал счетчик цифрового периодомера, если измеряемая частота равна 500 Гц, частота счетных импульсов равна 1 Мгц с относительной погрешностью, равной 0,000001. Оценить погрешность измерения периода и записать результат измерения в соответствии с МИ 1317-86.

6.2.16. Определить коэффициент деления делителя частоты исследуемого сигнала в цифровом периодомере, если показание его равно 25,7002 мс, а частота следования счетных (тактовых) импульсов равна 100 кГц.

6.2.17. Показание цифрового периодомера Ч3-34 равно: 56,8720мс. Определить: а) погрешность дискретности; б) частоту следования счетных (тактовых) импульсов, если измерение выполнено за один период.

6.2.18. Показание цифрового периодомера равно: 56,8720 мкс. Определить: а) погрешность дискретности; б) частоту следования счетных (тактовых) импульсов, если коэффициент деления делителя частоты исследуемого сигнала равен 1000.

6.2.19. Определить коэффициент умножения умножителя частоты цифрового периодомера, если его показание равно 25,70022 мс, а частота кварцевого опорного генератора равна 10000 кГц.

6.2.20. Частотомером Ч3-36 необходимо измерять частоту сигнала в диапазоне 20-50 Гц. Выбрать режим измерения прибора, обеспечивающий измерение с относительной погрешностью меньше 0,01%, обосновать выбор оценкой погрешности измерения.

6.2.21. Частотомером Ч3-32 необходимо измерить период сигнала в диапазоне от 1 до 10 мкс. Выбрать режим работы прибора, обеспечивающей измерение периода с относительной погрешностью меньше 0,01%, обосновать выбор вычислением оценок погрешности измерения.

Измерение с помощью осциллографа частоты сигнала, напряжения и разности фаз

2.12.  Измерение с помощью осциллографа частоты сигнала, напряжения

 и сдвига фаз между двумя напряжениями

Перед началом измерений необходимо проверить исправность коаксиального кабеля и определить его сигнальный провод. Проверить исправность коаксиального кабеля проще всего с помощью омметра. Сначала измеряют сопротивление между двумя концами центрального проводника и между двумя концами проводящей оболочки. Эти сопротивления должны быть малыми (сотые доли ома). Затем проверяют отсутствие замыкания между центральным проводником и оплеткой кабеля. Иногда при ремонте коаксиального кабеля проводящая оболочка соединяется с проводником не черного цвета. В этом случае возникает задача определения сигнального проводника кабеля. Она может быть решена двумя способами. В первом случае один провод омметра подключают к центральному проводнику коаксиального разъема, а второй провод омметра поочередно подключают к каждому из двух проводников кабеля. Проводник, для которого сопротивление оказывается близким к нулю, и будет сигнальным. При другом способе определения сигнального провода необходимо, чтобы измерительный прибор (электронный осциллограф, электронный вольтметр) уже был включен в сеть и к нему подключен коаксиальный кабель. Затем касаются поочередно рукой каждого из двух проводников кабеля. Сигнальным будет проводник, при касании которого прибор регистрирует напряжение частотой 50 Гц (наблюдается отклонение луча осциллографа или стрелки вольтметра). Человек выступает в этом случае в роли антенны, принимающей электромагнитные волны, излучаемые питающей сетью.

Осциллограф ОМЛ-ЗМ комплектуется коаксиальным кабелем с литым разъемом, который отремонтировать достаточно сложно. В этом случае в осциллографе устанавливается дополнительное гнездо «земля», а коаксиальный кабель с обоих концов имеет по два внешне одинаковых проводника. Обычно проводники-выводы оплетки делают черного цвета, а сигнального провода – любого другого цвета. Если по внешнему виду измерительного кабеля нельзя опередить сигнальный провод, то можно воспользоваться следующим приемом. Выбрав предположительно сигнальный провод, подключают его ко входу «У» осциллографа, а второй проводник – к корпусу. Устанавливают достаточно высокую чувствительность осциллографа. Затем касаются рукой изоляции провода в средней его части (не касаясь при этом самих проводов!). Если на экране наблюдается сигнал наводки, то сигнальный провод выбран неверно. Если на экране нет изменений сигнала, то провод выбран верно.

Для демонстрации необходимости использования коаксиального кабеля для электронного вольтметра и осциллографа необходимо подать на эти приборы сигнал по обычным проводам и коснуться рукой их изоляции. При этом прибор фиксирует наводки.

Для измерения параметров электрических сигналов ручками смещения сигнала совместите сигнал с делениями шкалы так, чтобы было удобно проводить измерения. Выбирают положения переключателей “В/дел” такими, чтобы размер исследуемого сигнала по вертикали получался от 2 до 6 делений.

Рассмотрим определение частоты исследуемого сигнала.  Пусть период исследуемого сигнала занимает два деления, а длительность развертки установлена 10 мс/дел. Тогда период исследуемого сигнала будет равен:  2 дел × 10 мс/дел = 20 мс. Затем из формулы связи периода и частоты исследуемого сигнала ( f = 1/ T ) определим его частоту: f = 1/ 20 мс = 50 Гц

Рассмотрим теперь, как определяется амплитуда напряжения исследуемого сигнала. Пусть исследуемый сигнал имеет синусоидальную форму. Амплитуда синусоидального сигнала равна половине размаха изображения по вертикали. Для ее нахождения определим сначала, сколько делений занимает изображение сигнала по вертикали. Умножив число делений, соответствующее амплитуде, на коэффициент отклонения в вольтах на деление, получим амплитуду сигнала в вольтах. Например, изображение синусоидального сигнала по вертикали занимает 4 деления. Следовательно, амплитуда  исследуемого сигнала на  экране осциллографа будет составлять два деления. Если коэффициент отклонения равен 5 В/дел, то амплитуда сигнала будет равна 10 В.

Для измерения разности фаз между двумя напряжениями существует несколько способов. Остановимся кратко на двух из них: метод эллипса и с помощью двухлучевого осциллографа. При измерении методом эллипса одно напряжение подается на вход Y осциллографа, а другое – на вход X. Синус угла сдвига фаз равен отношению отрезка а к отрезку b (рис. 2.20 а) при условии, что в отсутствии сигнала электронный луч попадет в центр экрана осциллографа. Очень просто измеряется сдвиг фаз между двумя напряжениями с помощью двухлучевого осциллографа (рис. 2.20 б). Для этого отрезок АB делят на отрезок АС и умножают на 2p.

Осциллографические методы измерения частоты

10.2.1. Измерение частоты методом линейной калиброванной развертки

Схема подключения источника сигнала к осциллографу приведена на рис. 10.1, а.

                                                                        (10.1)

Рисунок 10.1, а

Измеряемый сигнал uc(t) подается на вход Y осциллографа. На пластины X ЭЛТ поступает сигнал ГР uГР(t). Порядок функционирования блоков осциллографа определяется структурной схемой на рис. 10.1, б. На экране наблюдается осциллограмма, которая для синусоидального сигнала будет иметь вид, приведенный на рис. 10.2.

Рисунок 10.1, б

    

Рисунок 10.2

Определяем геометрический размер  [дел], соответствующий целому числу периодов сигнала. Период и частота исследуемого сигнала определяются из соотношений

                                                             (10.2)

                                                   (10.3)

где n – целое число периодов сигнала

   — коэффициент отклонения по горизонтали (цена деления по оси X) []. Его численное значение определяется положением дискретного переключателя скорости развертки (калиброванная величина).

  Погрешность измерения периода по аналогии с разделом 8.3 определяется из соотношений:

–      систематическая абсолютная составляющая

                                      (10.4)

–      СКО случайной составляющей

                              (10.5)

Где- абсолютная погрешность измерения геометрического размера  [дел];

        — абсолютная погрешность задания коэффициента  

       — СКО погрешность измерения величины  [дел]

        — СКО погрешности задания коэффициента .

10.2.2. Измерение частоты методом линейной развертки с внешним генератором образцовой частоты

                                                           Рисунок 10.3    5.9

 

                                                            

Рисунок 10.4   

                                                              Рисунок 10.5   

           

                                                                        (10.6)

Измеряемый сигнал uc(t) подается на вход Y осциллографа. На пластины X ЭЛТ поступает сигнал ГР uГР(t). Источник образцовой частоты подключается к входу Z осциллографа (рис.10.3). Порядок функционирования блоков осциллографа определяет структурная схема, представленная на рис.10.4. На осциллограмме возникают яркостные метки. Подсчитывается их число “n” в одном периоде сигнала рис. 10.5. Измеряемая частота определяется из соотношения , при условии, что .

10.2.3. Измерение частоты методом синусоидальной развертки — производится во втором основном режиме работы осциллографа (П1 в положении 2). Гармонические сигналы подаются на входы Y и X  осциллографа.

Схема подключения источников сигнала приведена на рис. 10.6.

Порядок функционирования блоков осциллогафа определяет структурная схема, представленная на рис. 10.7. На экране наблюдаем фигуру Лиссажу, вид которой зависит от частотных и фазовых соотношений поданных сигналов. Полученная фигура мысленно пересекается двумя взаимно перпендикулярными осями. (Оси не должны проходить через узлы фигуры). Подсчитывается количество точек пересечения с осью X —  и осью Y —  (рис. 10.8).  В этом случае выполняется соотношение

                                                               Рисунок 10.6   

                                                                Рисунок 10.7   

                                                           Рисунок 10.8   

                                            

Откуда неизвестная частота определится как

                                                                    (10.7)

Где  — известная частота [Гц].

10.2.4. Измерение частоты методом круговой развертки производится во втором режиме работы осциллографа (переключатель П1 переводится в положение 2).

Рисунок 10.9. Схема подключения источников сигналов    

 

Рисунок 10.10    

Рисунок 10.11    

                                                            (10.8)

На входы Y и X подаются гармонические сигналы неизвестной частоты. Фазовращатель обеспечивает сдвиг фазы между ними . На вход Z поступает образцовая частота от дополнительного источника. Порядок функционирования блоков осциллографа определяет структурная схема, представленная на рис. 10.10. Подсчитывается число “n” яркостных меток на круговой развертке (рис.10.11). Измеряемая частота  определяется из соотношения , при условии, что

Похожие материалы:

Выбор частоты дискретизации для анализа сигналов последовательных шин

Осциллографы компании Teledyne LeCroy имеют уникальный тип программных опций — TDME, которые объединяют измерения, синхронизацию, декодирование, графический анализ и построения глазковых диаграмм для более чем 20 стандартов последовательных шин, и этот список постоянно пополняется. В данной статье будут рассмотрены практические советы по успешному использованию программной опции TDME и продемонстрированы некоторые примеры применения возможностей TDME для решения реальных проблем.

Учитывая широкий спектр поддерживаемых протоколов, пользователю будет полезно знать, как выбрать оптимальную частоту дискретизации осциллографа для данного конкретного стандарта при получении сигналов последовательных данных. Оптимальное значение частоты дискретизации определяется тремя основными факторами:

  1. Ширина полосы сигнала, оцифровываемого аналого-цифровым преобразователем (АЦП) осциллографа.
  2. Желаемое время захвата.
  3. Дальнейшие действия с захваченным сигналом.

Обычно третий пункт не затрагивается при обсуждении частоты дискретизации, но на самом деле он может быть важным фактором при выборе оптимального значения частоты дискретизации.

Ширина полосы сигнала определяет наивысшую частоту, которая должна быть оцифрована АЦП. Критерии Найквиста требуют, чтобы частота дискретизации была, как минимум, вдвое больше максимального значения частоты сигнала. Полоса пропускания цифрового сигнала, например, при анализе последовательных данных, может быть оценена, исходя из знания времени нарастания фронта сигнала с помощью уравнения:

BW = k/Trise, где

  • Ширина полосы (BW) в герцах — это отношение коэффициента k к времени нарастания сигнала (Trise) в секундах.
  • Значение коэффициента k зависит от полосы пропускания осциллографа. Для осциллографа с полосой пропускания 1 ГГц, k = 0,35. Для осциллографов с полосой пропускания свыше 1 ГГц, k = 0,45.

Например, рассмотрим сигнал CAN, работающий со скоростью 125 кб/с (килобит в секунду) со временем нарастания приблизительно 21 нс. Согласно приведенной выше формуле, полоса пропускания осциллографа, для обработки данного сигнала, должна быть не менее 16,7 МГц. Частота Найквиста — 33,4 МГц. Это минимальная частота дискретизации, необходимая для оцифровки сигнала с полосой пропускания 16,7 МГц. Для обеспечения наиболее точных и достоверных измерений на физическом уровне, рекомендуется увеличить частоту дискретизации осциллографа три или четыре раза по сравнению с частотой Найквиста.

Однако декодирование шины не требует такой высокой частоты дискретизации, как выполнение точных измерений на физическом уровне. Фактически, для более низкоскоростных протоколов частота дискретизации может быть уменьшена до четырех точек дискретизации на бит, при этом будет сохраняться возможность точного декодирования содержимого пакетных данных. Если все, что вам нужно сделать, это выполнить базовые измерения синхронизации пакетов, проверить правильность переходов, найти ошибки протокола или другие задачи, которые могут быть выполнены путем визуальной оценки трафика шины, вы можете выиграть драгоценное время сбора данных, значительно снизив частоту дискретизации.

На рисунке 1 показан сигнал, захваченный по шине CAN с тактовой частотой 125 кб/с, частота дискретизации осциллографа превышает тактовую частоту сигнала в четыре раза и составляет 500 квыб/с. Увеличенное изображение в середине рисунка ясно показывает четыре точки выборки в каждый тактовый период. Данное значение частоты дискретизации достаточно для декодирования данных, характеристики логических уровней и предварительной визуальной оценке передачи данных.

Рис. 1. Сигнал, захваченный по шине CAN. Корректное выполнение декодирования сигнала и увеличенная длительность сбора данных при частота дискретизации всего четыре точки выборки на тактовый период.

Следующий важный элемент при анализе последовательных данных, это длительность захвата. Длительность зависит от объема памяти осциллографа и выражается следующим уравнением:

T = M/SR, где

  • T — продолжительность сбора данных в секундах,
  • M — длина памяти осциллографа (выборки)
  • SR — частота дискретизации в выборках в секунду (выб/с).

Более длительное время сбора данных может потребоваться для оценки таких характеристик, как уровень загрузки канала шины, процент времени, в течение которого шина активна. В осциллографе, с объемом памяти 250 Мвыб при частоте дискретизации 500 квыб/с, продолжительность сбора данных, согласно приведенной выше формуле, составит 500 секунд или 8,3 минуты. На рисунке 2 показано получение 190 552 пакетов сообщений по CAN шине при данной частоте дискретизации. Это весьма большой объём информации.

Рис. 2. Захват 190 552 пакетов сообщений по шине CAN. Сигнал CAN с тактовой частотой 125 кбит/с, захваченный осциллографом со скоростью выборки 500 квыб/с при длине памяти 250 Мвыб, длительность захвата 500 секунд, 190 552 пакетов сообщений

С другой стороны, более высокая частота дискретизации обеспечивает более точные измерения сигнала на физическом уровне. Если пользователю необходимо измерить электрические характеристики сигнала, то необходимо выполнить сбор данных с максимальной частотой дискретизации, достаточной для длительного захвата, достаточного для достоверных измерений. Стоить помнить, что большинство автоматических измерений в осциллографе выполняется только в видимом окне сбора данных, поэтому необходимо убедится, что на экране прибора отображена вся необходимая для анализа информация.

Как показано на рисунке 3, при соотношении частоты дискретизации к тактовой частоте как 800 к 1 погрешность при измерении времени нарастания может достигать 5% от реального значения. Ниже этой частоты края дискретизируются недостаточно для правильного измерения.

Частота дискретизации 10 ГВыб/с
Дискретизация/Тактовая частота = 80000:1
Измеренное время нарастания = 21,19 нс Частота дискретизации 1 ГВыб/с
Дискретизация/Тактовая частота = 8000:1
Измеренное время нарастания = 21,12 нс Частота дискретизации 100 МВыб/с
Дискретизация/Тактовая частота = 800:1
Измеренное время нарастания = 22,32 нс
Погрешность измерения 5% Частота дискретизации 10 МВыб/с
Дискретизация/Тактовая частота = 80:1
Измеренное время нарастания Погрешность измерения 277% Рис. 3. Влияние частоты дискретизации на измерение времени нарастания сигнала, сигнал CAN с тактовой частотой 125 кбит/с.

В заключении необходимо обобщить основные правила для выбора оптимального значения частоты дискретизации (SR) осциллографа для конкретной задачи при анализе сигналов последовательных шин.

  • Декодирование: SR как минимум в четыре раза превышает тактовую частоту сигнала.
  • Глазковые диаграммы: SR как минимум в 100 раз превышает тактовую частоту сигнала.
  • Измерения сигнала на физическом уровне: SR как минимум в 1000 раз превышает тактовую частоту сигнала.

Как осциллограф измеряет частоту?

Осциллографы

измеряют напряжение электрического сигнала, которое затем графически отображается в виде сигналов. Однако осциллограф можно использовать для измерения в различных приложениях, одним из которых является частота. Но как именно осциллограф измеряет частоту? Что ж, есть простой ответ, а есть более сложный.

В большинстве, если не во всех, современных цифровых осциллографах вычисления выполняются за вас, поэтому вы сможете получать показания частоты во время измерения напряжения.Просто нажмите пару кнопок, чтобы увидеть частоту сигнала, который вы пытаетесь проверить, а также другие статистические данные, такие как стандартное отклонение и средняя частота. Однако есть способы определить частоту без помощи технологий.

Как рассчитать частоту

Вы можете легко измерить время и частоту, используя горизонтальную шкалу осциллографа. Если вы хотите обеспечить точность при измерении частоты, это поможет увеличить область сигнала на дисплее осциллографа — сделав ее больше, чтобы вам было легче преобразовать форму сигнала.

Во-первых, вам необходимо измерить время, используя горизонтальную шкалу на вашем осциллографе, а также подсчитать количество горизонтальных делений от одного конца волны до другого, где она пересекает центральную горизонтальную линию координатной сетки. Затем вы можете умножить количество горизонтальных делений на время / деление, чтобы найти период сигнала. Получив это, вы можете выполнить расчет частоты: деление единицы на период. Математически это может быть представлено как частота = 1 / период .

Автоматические измерения на цифровом осциллографе

Как упоминалось ранее, большинство высококачественных цифровых осциллографов выполняют измерения автоматически, а это означает, что вам не нужно выполнять вычисления. На осциллографах Tektronix измерения времени можно найти под значком «измерения» на дисплее. Это даст вам точное, живое значение частоты, которая будет меняться в зависимости от передаваемого сигнала.

Вы также можете получить доступ ко всем статистическим данным.Таким образом, вы можете увидеть стандартное отклонение, среднее значение, максимум и минимум частоты, что позволит лучше понять реакцию сигнала.

Как осциллограф измеряет частоту?

Осциллографы

измеряют напряжение электрического сигнала, которое затем графически отображается в виде сигналов. Однако осциллограф можно использовать для измерения в различных приложениях, одним из которых является частота.Но как именно осциллограф измеряет частоту? Что ж, есть простой ответ, а есть более сложный.

В большинстве, если не во всех, современных цифровых осциллографах вычисления выполняются за вас, поэтому вы сможете получать показания частоты во время измерения напряжения. Просто нажмите пару кнопок, чтобы увидеть частоту сигнала, который вы пытаетесь проверить, а также другие статистические данные, такие как стандартное отклонение и средняя частота. Однако есть способы определить частоту без помощи технологий.

Как рассчитать частоту

Вы можете легко измерить время и частоту, используя горизонтальную шкалу осциллографа. Если вы хотите обеспечить точность при измерении частоты, это поможет увеличить область сигнала на дисплее осциллографа — сделав ее больше, чтобы вам было легче преобразовать форму сигнала.

Во-первых, вам необходимо измерить время, используя горизонтальную шкалу на вашем осциллографе, а также подсчитать количество горизонтальных делений от одного конца волны до другого, где она пересекает центральную горизонтальную линию координатной сетки.Затем вы можете умножить количество горизонтальных делений на время / деление, чтобы найти период сигнала. Получив это, вы можете выполнить расчет частоты: деление единицы на период. Математически это может быть представлено как частота = 1 / период .

Автоматические измерения на цифровом осциллографе

Как упоминалось ранее, большинство высококачественных цифровых осциллографов выполняют измерения автоматически, а это означает, что вам не нужно выполнять вычисления. На осциллографах Tektronix измерения времени можно найти под значком «измерения» на дисплее.Это даст вам точное, живое значение частоты, которая будет меняться в зависимости от передаваемого сигнала.

Вы также можете получить доступ ко всем статистическим данным. Таким образом, вы можете увидеть стандартное отклонение, среднее значение, максимум и минимум частоты, что позволит лучше понять реакцию сигнала.

Как осциллограф измеряет частоту?

Осциллографы

измеряют напряжение электрического сигнала, которое затем графически отображается в виде сигналов.Однако осциллограф можно использовать для измерения в различных приложениях, одним из которых является частота. Но как именно осциллограф измеряет частоту? Что ж, есть простой ответ, а есть более сложный.

В большинстве, если не во всех, современных цифровых осциллографах вычисления выполняются за вас, поэтому вы сможете получать показания частоты во время измерения напряжения. Просто нажмите пару кнопок, чтобы увидеть частоту сигнала, который вы пытаетесь проверить, а также другие статистические данные, такие как стандартное отклонение и средняя частота.Однако есть способы определить частоту без помощи технологий.

Как рассчитать частоту

Вы можете легко измерить время и частоту, используя горизонтальную шкалу осциллографа. Если вы хотите обеспечить точность при измерении частоты, это поможет увеличить область сигнала на дисплее осциллографа — сделав ее больше, чтобы вам было легче преобразовать форму сигнала.

Во-первых, вам необходимо измерить время, используя горизонтальную шкалу на вашем осциллографе, а также подсчитать количество горизонтальных делений от одного конца волны до другого, где она пересекает центральную горизонтальную линию координатной сетки.Затем вы можете умножить количество горизонтальных делений на время / деление, чтобы найти период сигнала. Получив это, вы можете выполнить расчет частоты: деление единицы на период. Математически это может быть представлено как частота = 1 / период .

Автоматические измерения на цифровом осциллографе

Как упоминалось ранее, большинство высококачественных цифровых осциллографов выполняют измерения автоматически, а это означает, что вам не нужно выполнять вычисления. На осциллографах Tektronix измерения времени можно найти под значком «измерения» на дисплее.Это даст вам точное, живое значение частоты, которая будет меняться в зависимости от передаваемого сигнала.

Вы также можете получить доступ ко всем статистическим данным. Таким образом, вы можете увидеть стандартное отклонение, среднее значение, максимум и минимум частоты, что позволит лучше понять реакцию сигнала.

Как осциллограф измеряет частоту?

Осциллографы

измеряют напряжение электрического сигнала, которое затем графически отображается в виде сигналов.Однако осциллограф можно использовать для измерения в различных приложениях, одним из которых является частота. Но как именно осциллограф измеряет частоту? Что ж, есть простой ответ, а есть более сложный.

В большинстве, если не во всех, современных цифровых осциллографах вычисления выполняются за вас, поэтому вы сможете получать показания частоты во время измерения напряжения. Просто нажмите пару кнопок, чтобы увидеть частоту сигнала, который вы пытаетесь проверить, а также другие статистические данные, такие как стандартное отклонение и средняя частота.Однако есть способы определить частоту без помощи технологий.

Как рассчитать частоту

Вы можете легко измерить время и частоту, используя горизонтальную шкалу осциллографа. Если вы хотите обеспечить точность при измерении частоты, это поможет увеличить область сигнала на дисплее осциллографа — сделав ее больше, чтобы вам было легче преобразовать форму сигнала.

Во-первых, вам необходимо измерить время, используя горизонтальную шкалу на вашем осциллографе, а также подсчитать количество горизонтальных делений от одного конца волны до другого, где она пересекает центральную горизонтальную линию координатной сетки.Затем вы можете умножить количество горизонтальных делений на время / деление, чтобы найти период сигнала. Получив это, вы можете выполнить расчет частоты: деление единицы на период. Математически это может быть представлено как частота = 1 / период .

Автоматические измерения на цифровом осциллографе

Как упоминалось ранее, большинство высококачественных цифровых осциллографов выполняют измерения автоматически, а это означает, что вам не нужно выполнять вычисления. На осциллографах Tektronix измерения времени можно найти под значком «измерения» на дисплее.Это даст вам точное, живое значение частоты, которая будет меняться в зависимости от передаваемого сигнала.

Вы также можете получить доступ ко всем статистическим данным. Таким образом, вы можете увидеть стандартное отклонение, среднее значение, максимум и минимум частоты, что позволит лучше понять реакцию сигнала.

Как осциллограф измеряет частоту?

Осциллографы

измеряют напряжение электрического сигнала, которое затем графически отображается в виде сигналов.Однако осциллограф можно использовать для измерения в различных приложениях, одним из которых является частота. Но как именно осциллограф измеряет частоту? Что ж, есть простой ответ, а есть более сложный.

В большинстве, если не во всех, современных цифровых осциллографах вычисления выполняются за вас, поэтому вы сможете получать показания частоты во время измерения напряжения. Просто нажмите пару кнопок, чтобы увидеть частоту сигнала, который вы пытаетесь проверить, а также другие статистические данные, такие как стандартное отклонение и средняя частота.Однако есть способы определить частоту без помощи технологий.

Как рассчитать частоту

Вы можете легко измерить время и частоту, используя горизонтальную шкалу осциллографа. Если вы хотите обеспечить точность при измерении частоты, это поможет увеличить область сигнала на дисплее осциллографа — сделав ее больше, чтобы вам было легче преобразовать форму сигнала.

Во-первых, вам необходимо измерить время, используя горизонтальную шкалу на вашем осциллографе, а также подсчитать количество горизонтальных делений от одного конца волны до другого, где она пересекает центральную горизонтальную линию координатной сетки.Затем вы можете умножить количество горизонтальных делений на время / деление, чтобы найти период сигнала. Получив это, вы можете выполнить расчет частоты: деление единицы на период. Математически это может быть представлено как частота = 1 / период .

Автоматические измерения на цифровом осциллографе

Как упоминалось ранее, большинство высококачественных цифровых осциллографов выполняют измерения автоматически, а это означает, что вам не нужно выполнять вычисления. На осциллографах Tektronix измерения времени можно найти под значком «измерения» на дисплее.Это даст вам точное, живое значение частоты, которая будет меняться в зависимости от передаваемого сигнала.

Вы также можете получить доступ ко всем статистическим данным. Таким образом, вы можете увидеть стандартное отклонение, среднее значение, максимум и минимум частоты, что позволит лучше понять реакцию сигнала.

Выполнение измерений с помощью осциллографа

Техник, выполняющий измерения с помощью осциллографа для ремонтных работ.Кроме того, автомобильный инженер использует осциллограф для сопоставления аналоговых данных от датчиков с последовательными данными от блока управления двигателем. Компьютерные инженеры используют осциллографы для измерения потребления микрочипов.

Что такое осциллограф?

Цифровой запоминающий осциллограф — это электронное устройство, используемое для просмотра электрических сигналов. Он состоит из экрана дисплея, входов и нескольких элементов управления, которые в основном используются для проведения измерений.

Базовая операция

Для проведения измерений с помощью осциллографа вы сначала подключаете электрический сигнал, который хотите просматривать, к одному из входов осциллографа, которых обычно два, с маркировкой A и B.

Примечание: при первом включении осциллографа сигнал не будет виден, пока вы не отрегулируете два параметра: вольт / деление и время / деление (или развертку).

1. Для измерения вертикальной шкалы вольты на деление определяют количество вольт для каждого вертикального деления.

2. Время / деление контролирует горизонтальную шкалу. Время, в течение которого отображается каждое горизонтальное деление, соразмерно изменяется при настройке времени / деления.

Отрегулируйте эти две настройки до тех пор, пока сигнал не будет четко отображаться на экране осциллографа.Подробнее о том, как работать с осциллографом, вы можете прочитать в этой статье Университета Небраски.

Амплитуда переменного тока

Для выполнения измерений с помощью осциллографа амплитуды переменного тока (AC) вы начинаете с подачи сигнала переменного тока на один из входов осциллографа перед его оптимизацией. Сигнал переменного тока будет колебаться и напоминать синусоидальную волну. Вы измеряете амплитуду сигнала, подсчитывая количество делений по вертикали между самой высокой и самой низкой точками сигнала (т.е. его вершина и впадина). Вы можете получить амплитуду в вольтах, умножив количество делений по вертикали на ваши настройки вольт / деление.

Частота переменного тока

Если вы хотите измерить частоту переменного тока, вам следует подключить сигнал переменного тока к одному из входов цифрового осциллографа и оптимизировать сигнал. Подсчитайте количество горизонтальных делений от одной верхней точки до следующей (т. Е. От пика до пика) вашего колебательного сигнала. Затем вы умножите количество горизонтальных делений на время / деление, чтобы найти период сигнала.Вы можете рассчитать частоту сигнала с помощью следующего уравнения: частота = 1 / период.

Напряжение сигнала постоянного тока

Чтобы выполнить измерения с помощью осциллографа для напряжения сигнала постоянного тока (DC), вы сначала включаете осциллограф, не подключая входной сигнал. (Обратите внимание, что сигнал постоянного тока будет ровным на экране вашего осциллографа.) Поместите линию осциллографа над нулевым уровнем напряжения с настройкой вертикального положения. Затем подключите тракт сигнала постоянного тока к одному из входов осциллографа.После подключения сигнала вы заметите сдвиг линии осциллографа по вертикальной оси. Вы подсчитаете количество делений по вертикали, на которое смещается линия осциллографа, и умножьте деления по вертикали на вольт / деление, чтобы найти напряжение сигнала постоянного тока.

Узнайте больше и приобретите осциллографы с цифровой памятью у специалистов по схемам здесь.

Страница не найдена | SiTime

  • Описание:

    Средство очистки джиттера MEMS с 10 выходами, низкий уровень джиттера

  • Описание:

    Низкий джиттер, 8-выводной сетевой синхронизатор MEMS

  • Описание:

    Низкий джиттер, сетевой синхронизатор MEMS с 11 выходами

  • Описание:

    Генератор тактовых сигналов МЭМС с низким уровнем джиттера, 10 выходов

  • Описание:

    Стандартная частота ± 10 до ± 50 ppm Дифференциальный XO

  • Описание:

    От 1 до 220 МГц, от ± 10 до ± 50 ppm Дифференциальный XO

  • Описание:

    От 220 до 625 МГц, от ± 10 до ± 50 ppm Дифференциальный XO

  • Описание:

    Дифференциал со сверхнизким джиттером стандартной частоты XO

  • Описание:

    От 1 до 220 МГц, дифференциальный XO со сверхнизким джиттером

  • Описание:

    От 220 до 725 МГц, сверхнизкий дифференциал джиттера XO

  • Описание:

    Дифференциальный XO со сверхнизким джиттером для стандартных сетевых частот

  • Описание:

    Дифференциальный XO с низким джиттером для стандартных сетевых частот

  • Описание:

    3.От 57 до 77,76 МГц, маломощный генератор

  • Описание:

    от 1 до 110 МГц, генератор SOT23

  • Описание:

    от 115 до 137 МГц, генератор SOT23

  • Описание:

    От 1 до 110 МГц, маломощный генератор

  • Описание:

    от 115 до 137 МГц, маломощный генератор

  • Описание:

    Осциллятор от 1 до 80 МГц, от ± 10 до ± 50 ppm

  • Описание:

    Осциллятор от 80 до 220 МГц, от ± 10 до ± 50 ppm

  • Описание:

    Высокотемпературный генератор стандартной частоты

  • Описание:

    От 1 до 110 МГц, высокая температура (от -40 до + 125 ° C) Генератор SOT23

  • Описание:

    от 115 до 137 МГц, высокотемпературный (от -40 до + 125 ° C) Генератор SOT23

  • Описание:

    От 1 до 110 МГц, широкий диапазон температур (от -55 до + 125 ° C) Генератор SOT23

  • Описание:

    от 119 до 137 МГц, широкий диапазон температур (от -55 до + 125 ° C) Генератор SOT23

  • Описание:

    1–110 МГц, осциллятор SOT23 AEC-Q100 с широким диапазоном температур

  • Описание:

    От 115 до 137 МГц, осциллятор SOT23 AEC-Q100 с широким диапазоном температур

  • Описание:

    От 1 до 110 МГц, высокотемпературный осциллятор (от -40 до + 125 ° C)

  • Описание:

    От 115 до 137 МГц, высокотемпературный осциллятор (от -40 до + 125 ° C)

  • Описание:

    От 1 до 110 МГц, широкий температурный осциллятор (от -55 до + 125 ° C)

  • Описание:

    от 119 до 137 МГц, широкий температурный осциллятор (от -55 до + 125 ° C)

  • Описание:

    1–110 МГц, широкотемпературный осциллятор AEC-Q100 (от -55 до + 125 ° C)

  • Описание:

    115–137 МГц, широкотемпературный осциллятор AEC-Q100 (от -55 до + 125 ° C)

  • Описание:

    От 1 до 220 МГц, AEC-Q100 Дифференциальный XO со сверхнизким джиттером

  • Описание:

    От 220 до 725 МГц, AEC-Q100 Дифференциальный XO со сверхнизким джиттером

  • Описание:

    от 1 до 150 МГц, генератор с расширенным спектром AEC-Q100

  • Описание:

    От 1 до 220 МГц, дифференциальный генератор с расширенным спектром

  • Описание:

    От 1 до 110 МГц, маломощный генератор с расширенным спектром

  • Описание:

    от 1 до 141 МГц, осциллятор с расширенным спектром

  • Описание:

    Дифференциал со сверхнизким джиттером от 1 до 220 МГц VCXO

  • Описание:

    Дифференциал со сверхнизким джиттером, от 220 до 725 МГц, VCXO

  • Описание:

    Стандартная частота VCXO

  • Описание:

    от 1 до 80 МГц, от ± 10 до ± 50 ppm VCXO

  • Описание:

    от 80 до 220 МГц, от ± 10 до ± 50 ppm VCXO

  • Описание:

    Программируемый осциллятор I2C / SPI от 1 до 340 МГц

  • Описание:

    Программируемый осциллятор I2C / SPI от 340 до 725 МГц

  • Описание:

    от 1 до 220 МГц, от ± 10 до ± 50 ppm XO

    с цифровым управлением
  • Описание:

    От 1 до 220 МГц, дифференциальный XO с цифровым управлением

  • Описание:

    От 220 до 625 МГц, дифференциальный XO с цифровым управлением

  • Описание:

    От 1 до 26 МГц, сверхмалый µPower DCXO

  • Описание:

    от 1 до 60 МГц, Stratum 3E OCXO

  • Описание:

    от 1 до 60 МГц, Stratum 3E DCOCXO

  • Описание:

    ± 0.5 страниц в минуту Super-TCXO для GNSS / GPS

  • Описание:

    от 1 до 60 МГц, от ± 0,5 до ± 2,5 ppm Super-TCXO

  • Описание:

    от 60 до 220 МГц, ± 0.От 5 до ± 2,5 частей на миллион Super-TCXO

  • Описание:

    от 1 до 60 МГц, Stratum 3 Super-TCXO

  • Описание:

    от 60 до 220 МГц, Stratum 3 Super-TCXO

  • Описание:

    от 60 до 220 МГц, ± 50 частей на миллиард Super-TCXO

  • Описание:

    от 1 до 60 МГц, ± 50 частей на миллиард Super-TCXO

  • Описание:

    от 1 до 60 МГц, ± 0.От 5 до ± 2,5 частей на миллион AEC-Q100 Super-TCXO

  • Описание:

    от 60 до 220 МГц, от ± 0,5 до ± 2,5 ppm AEC-Q100 Super-TCXO

  • Описание:

    от 1 до 60 МГц, ± 0.От 1 до ± 2,5 частей на миллион AEC-Q100 Super-TCXO

  • Описание:

    от 60 до 220 МГц, от ± 0,1 до ± 2,5 ppm AEC-Q100 Super-TCXO

  • Описание:

    Стандартная частота ± 5 ppm (VC) TCXO

  • Описание:

    от 1 до 80 МГц, ± 5 ppm (VC) TCXO

  • Описание:

    От 1 до 220 МГц, ± 5 ppm Дифференциальный (VC) TCXO

  • Описание:

    От 220 до 625 МГц, ± 5 ppm Дифференциальный (VC) TCXO

  • Описание:

    от ± 2 до ± 10 ppm TCXO малой мощности, от 10 до 60 МГц

  • Описание:

    от 1 до 60 МГц, ± 0.От 5 до ± 2,5 частей на миллион Super-TCXO

  • Описание:

    от 60 до 220 МГц, от ± 0,5 до ± 2,5 ppm Super-TCXO

  • Описание:

    от 1 до 60 МГц, ± 0.Точность от 1 до ± 0,25 ppm Super-TCXO

  • Описание:

    От 1 до 60 МГц, точность ± 50 частей на миллиард Super-TCXO

  • Описание:

    от 60 до 220 МГц, точность ± 50 частей на миллиард Super-TCXO

  • Описание:

    от 60 до 220 МГц, ± 0.Точность от 1 до ± 0,25 ppm Super-TCXO

  • Описание:

    от 115 до 137 МГц, расширенный диапазон температур (от -55 до 125 ° C) Генератор SOT-23

  • Описание:

    от 1 до 110 МГц, расширенный диапазон температур (от -55 ° C до 125 ° C) Генератор SOT-23

  • Описание:

    от 115 до 137 МГц, расширенный температурный (от -55 до 125 ° C) осциллятор

  • Описание:

    от 1 до 110 МГц, расширенный температурный (от -55 ° C до 125 ° C) осциллятор

  • Описание:

    от 1 до 150 МГц, расширенный спектр, расширенная температура (от -55 ° C до 125 ° C)

  • Описание:

    От 1 до 220 МГц, сверхнизкий джиттер, от ± 10 до ± 50 ppm Дифференциальный осциллятор

  • Описание:

    От 220 до 725 МГц, сверхнизкий джиттер, от ± 10 до ± 50 ppm, дифференциальный осциллятор

  • Описание:

    от 1 до 340 МГц, сверхнизкий джиттер, от ± 20 до ± 50 ppm, программируемый генератор I2C

  • Описание:

    От 340 до 725 МГц, сверхнизкий джиттер, от ± 20 до ± 50 ppm, программируемый генератор I2C

  • Описание:

    от 220 до 725 МГц, сверхнизкий джиттер, от ± 15 до ± 50 ppm VCXO

  • Описание:

    от 1 до 220 МГц, сверхнизкий джиттер, от ± 15 до ± 50 ppm VCXO

  • Описание:

    Сверхкомпактный, маломощный, низкий уровень джиттера, ± 5 ppm, 32.768 кГц TCXO

  • Описание:

    Сверхкомпактный, маломощный генератор с низким уровнем джиттера, от 1 Гц до 2,5 МГц

  • Описание:

    Ультра-маленький µPower, 32.768 кГц Quartz XTAL Замена

  • Описание:

    µPower, 32,768 кГц Quartz XTAL Замена

  • Описание:

    Сверхмалый с низким уровнем джиттера, 32.768 кГц ± 50 ppm Генератор

  • Описание:

    Сверхнизкое энергопотребление, сверхмалый генератор 32,768 кГц или 16,384 кГц

  • Описание:

    Сверхмалый с низким уровнем джиттера, 32.Генератор 768 кГц ± 100 ppm

  • Описание:

    Сверхмалый µPower, от ± 5 до ± 20 ppm, 32,768 кГц TCXO

  • Описание:

    Сверхкомпактный, маломощный, с низким уровнем джиттера, от ± 3 до ± 5 ppm, 32.768 кГц TCXO

  • Описание:

    Сверхмалое энергопотребление, ± 5 ppm, 32,768 кГц TCXO с внутрисистемной автокалибровкой

  • Описание:

    Сверхмалый микропитание, от 1 Гц до 32.Генератор 768 кГц

  • Описание:

    Сверхмалое энергопотребление, от 1 Гц до 462,5 кГц, осциллятор ± 50 ppm

  • Описание:

    Сверхмалое энергопотребление, низкий уровень джиттера, от 1 Гц до 2.5 МГц TCXO

  • Описание:

    Сверхкомпактный, маломощный генератор с низким уровнем джиттера, от 1 Гц до 2,5 МГц

  • Описание:

    От 1 до 26 МГц, сверхмалый микроконтроллер

  • Описание:

    Резонаторы ApexMEMS МГц, 0.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.