 |
Тема 1.1. Измерение электрического тока и напряжения на низких и высоких частотах (ВЧ)
|
|
|
|
Электромеханические измерители токов и напряжений, их классификация, устройство и принципы работы. Детекторные преобразователи средневыпрямленных значений.
Термоэлектрические преобразователи и приборы (амперметры на ВЧ). Электронные ВЧ вольтметры среднеквадратических (действующих) и средневыпрямленных значений, амплитудные (ВЧ и СВЧ) вольтметры с пиковыми детекторами на входах. Селективные (избирательные) вольтметры. Универсальные вольтметры. Цифровые вольтметры с разными АЦП.
Методические указания
Все вопросы этой темы достаточно подробно изложены в литературе. Следует обратить внимание на то, что особенности измерителей токов и напряжений на ВЧ связаны с использованием преобразователей переменного тока в постоянный (термоэлектрических в ВЧ-амперметрах и детекторных в вольтметрах) и с необходимостью учитывать на ВЧ влияние паразитных реактивностей элементов преобразователей, которые могут заметно исказить результаты измерений. В электронных вольтметрах для умеренно высоких частот (до 100 МГц) для повышения чувствительности используется широкополосные измерительные усилители, включенные до детектора (при этом детекторы могут быть как среднеквадратическими, так и более простыми средневыпрямленными). В ВЧ и СВЧ-вольтметрах (работающих на частотах до 1 ГГц и выше) с пиковыми (амплитудными) детекторами на входах для повышения чувствительности используют сложные (автокомпенсационные) схемы с цепью обратной связи по постоянному току, охватывающей и сам пиковый детектор. Используя вольтметры с разными видами детекторов для измерения переменных напряжений различной формы (синусоидальной и несинусоидальной) необходимо учитывать особенности градуировки различных вольтметров и уметь использовать коэффициенты амплитуды и формы для разных форм напряжения.
|
|
|
При изучении селективных (избирательных) вольтметров следует учесть их сходство с радиоприемниками двух видов: прямого усиления и супергетеродинных и особенности, связанные с обеспечением селективности.
Литература: [1, п.3.5], [2, гл. 4], [3, п.2.7, 2.8], [4, гл. 9].
Вопросы для самопроверки
1. Как связаны между собой параметры переменного напряжения (тока): пиковое, амплитудное, среднеквадратическое (действующее) и средневыпрямленное значения для разных форм напряжения (тока): гармонической, треугольной, пилообразной, прямоугольной (импульсной)?
2. Как определяются коэффициенты амплитуды и формы и каковы их численные значения для переменного напряжения (тока) различной формы?
3. Какие существуют разновидности схем электронных аналоговых вольтметров для измерения переменных напряжений различной формы в широком диапазоне частот?
4. Какие типы преобразователей переменного напряжения (тока) в постоянное используются в высокочастотных амперметрах и электронных вольтметрах?
5. Каковы источники дополнительных погрешностей измерения высокочастотных амперметров и электронных вольтметров на высоких частотах и для различных величин измеряемых напряжений (токов)?
6. Какие требования предъявляются к входным цепям высокочастотных амперметров и вольтметров?
7. Каковы особенности схем построения высокочувствительных и широкополосных электронных вольтметров?
8. Каковы особенности схем построения селективных (избирательных) вольтметров, как обеспечивается их селективность?
9. Каковы возможности реализации универсальных вольтметров (приборов аналоговых и цифровых), в чем особенности их схем построения?
Тема 1.2. Наблюдение формы высокочастотных сигналов электронными осциллографами
|
|
|
Скоростные электронные осциллографы с отклоняющими системами бегущей волны. Стробоскопические осциллографы. Запоминающие осциллографы на специальных ЗЭЛТ. Цифровые электронные осциллографы.
Методические указания
Так как осциллографы являются в настоящее время одними из наиболее распространенных и удобных измерительных приборов, подробному изучению из устройства и возможности применения на высоких частотах необходимо уделить большое внимание. Исходя из задачи получения на экране осциллографа неискаженного и неподвижного изображения, нужно четко уяснить необходимость линейной развертки и синхронизации её исследуемым сигналам, а также необходимость ждущей развертки для наблюдения импульсных сигналов. По имеющейся литературе нужно ознакомиться со всеми разновидностями осциллографов (скоростных, стробоскопических, запоминающих) и особенностями их применения, обратить внимание на новое поколение цифровых осциллографов, в которых используются узлы, типичные для вычислительных устройств, и имеются дополнительные широкие возможности для обработки сигналов.
Литература: [1, гл. 4], [2, гл.6], [4, гл.6 ].
Вопросы для самопроверки
1. Чем определяется высокочастотный предел применимости электронно-лучевой трубки?
2. Каким образом расширяется полоса частот в скоростных осциллографах, как устроены отклоняющие системы бегущей волны?
3. В чем заключается метод стробоскопического осциллографирования?
4. Какими способами можно измерить амплитуду напряжения при помощи осциллографа? Какова погрешность измерения при этом?
5. В каких случаях надо применять ждущую развертку?
6. В каких случаях используется внешняя синхронизация?
7. Какие методы применяют при одновременном наблюдении нескольких сигналов?
8. В чем особенности запоминающих осциллографов?
9. Каковы особенности схем построения и работы цифровых осциллографов? Каковы их возможности?
Тема 1.3. Измерительные генераторы
Генераторы гармонических колебаний низких частот (RC) и генераторы колебаний сложной формы. Генераторы гармонических колебаний высоких частот (LC) с модуляцией (АМ и ЧМ). Генераторы с диапазонно-кварцевой стабилизацией частоты (синтезаторы частот). Измерительные генераторы импульсных колебаний. Генераторы шумовых (случайных) сигналов. Физические источники шума.
|
|
|
Выходные цепи измерительных генераторов (аттенюаторы).
Методические указания
Следует отметить, что при определенном сходстве структурных схем и наличии общих элементов у измерительных генераторов различных типов (например, выходных аттенюаторов и т.д.) в них используются существенно различные принципы и схемы формирования исходных колебаний, усиления и модуляции в зависимости от заданной формы (синусоидальные, импульсные или шумовые), диапазона частот и других факторов. Необходимо уяснить особенности схем построения синтезаторов частот.
Литература: [1, п.6.2], [2, гл.5], [3, п.7.7.6 ], [4, гл.5].
Вопросы для самопроверки
1. Какова общая структурная схема измерительного генератора и его основные характеристики?
2. Какие схемы используются для построения задающих генераторов низких и инфранизких частот?
3. В чём состоят особенности построения генераторов сигналов и генераторов стандартных сигналов синусоидальной формы?
4. Каковы особенности построения измерительных генераторов ВЧ и СВЧ диапазонов?
5. Как осуществляется амплитудная и частотная модуляция колебаний генератора?
6. Какие существуют структурные схемы построения синтезаторов частот? В чем их достоинство?
7. В чём состоят специфические особенности импульсных измерительных генераторов?
8. Какие физические источники шума используются в генераторах шумовых сигналов, каковы их основные характеристики?
|
|
|
