Контрольно-измерительные приборы

Панель контрольно-измерительных приборов используемых в программе EWB расположена в поле Instruments – контрольно – измерительные приборы и показаны на рис.7.

Рис. 7. Панель контрольно-измерительных приборов

1. Цифровой мультиметр (Multimeter)

2. Функциональный генератор (Function Generator)

3. Осциллограф двухканальный (Oscilloscope)

4. Измеритель измеритель амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик АЧХ и ФЧХ (Bode Plotter)

5. Генератор слова (Word Generator)

6. Логический анализатор - 8-канальный (Logic Analyzer)

7. Логический преобразователь (Logic Converter)

Общий порядок работы с приборами такой: ярлык прибора курсором переносится на рабочее поле и подключается проводниками к исследуемой схеме. Для приведения прибора в рабочее (развернутое) состояние необходимо дважды щелкнуть курсором по его ярлыку.

Рассмотрим некоторые из приборов подробнее.

4.1. Мультиметр (Multimeter)

Мультиметр предназначен для измерения напряжения и тока в цепях постоянного и переменного тока, а также сопротивления элементов электрических цепей.

На лицевой панели мультиметра (рис.8) расположен дисплей для отображения Рис.8. Лицевая панель мультиметра

результатов измерения, клеммы для подключения к схеме и кнопки управления:

— выбор режима измерения тока, напряжения, сопротивления и ослабления (затухания);

— выбор режима измерения переменного или постоянного тока;

— режим установки параметров мультиметра. После нажатия на эту кнопку открывается диалоговое окно, на котором обозначено:

Ammeter resistance — внутреннее сопротивление амперметра;

Voltmeter resistance — входное сопротивление вольтметра;

Ohmmeter current — ток через контролируемый объект;

Decibel standard — установка эталонного напряжения U_I при измерении ослабления или усиления в децибелах (по умолчанию U₁=1 В). При этом для коэффициента передачи используется формула: К[дБ]=20log(U₂/U₁), где U₂ — напряжение в контролируемой точке.

Приведем пример использования мультиметра в режиме dB. Предположим, что необходимо измерить коэффициент передачи аудиоусилителя на частоте 20 кГц. Для этого к его входу подключим источник переменного синусоидального напряжения частотой 20 кГц и напряжением U₁=1 В, а к выходу — мультиметр. Предположим далее, что в режиме измерения напряжения получена величина выходного напряжения U₂=100 В. Следовательно, коэффициент передачи усилителя K=U₂/U₁=100. Переведем мультиметр в режим dB, тогда получим значение коэффициента усиления в децибелах K[дБ]=201og(l00)=40дБ. Предположим, что частота входного сигнала увеличена до 100 кГц и получено напряжение на выходе усилителя U₂=0,1 В, т.е. коэффициент передачи в данном случае составляет К=0,1/1=0,1. В режиме dB мультиметр измерит K[дБ]=201og 0,1=-20 дБ.

Отметим, что мультиметр в цепях переменного тока измеряет эффективное (действующее) значение переменного напряжения или тока.

 

4.2. Функциональный генератор (Function Generator)

Генератор это прибор, который предназначен для создания электрических сигналов, которые используются для исследования электрических цепей и электронных устройств.

Лицевая панель генератора показана на рис.9. Управление генератором осуществляется следующими органами управления:

Рис.9. Лицевая панель функционального генератора

 

— выбор формы выходного сигнала: синусоидальной (выбирается по умолчанию) треугольной и прямоугольной;

— -установка частоты выходного сигнала;

— установка коэффициента заполнения в %: для импульсных сигналов это отношение длительности импульса к периоду повторения — величина, обратная скважности, для треугольных сигналов — соотношение между длительностями переднего и заднего фронта;

— установка амплитуды выходного сигнала;

— установка смещения (постоянной составляющей) выходного сигнала. Она может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Это позволяет получить, например, последовательность однополярных импульсов;

выходные зажимы; при заземлении клеммы СОМ (общий) на клеммах "-" и "+" получаем парафазный сигнал.

4.3. Осциллограф (Oscilloscope)

Осциллограф – это прибор, который предназначен для визуального контроля за формой электрических сигналов и измерения их параметров по изображению наблюдаемому на экране электронно-лучевой трубке. При этом возможно измерение амплитудных и временных параметров сигналов. Осциллограф измеряет электрический сигнал в виде временной диаграммы напряжения между точками к которым подключены выводы его двухпроводного кабеля.

Лицевая панель осциллографа показана на рис.10. Осциллограф имеет два канала (CHANNEL) А и В с раздельной регулировкой чувствительности в диапазоне от 10 мкВ/дел (mV/Div) до 5 кВ/дел (kV/Div) и регулировкой смещения по вертикали (Y POS).

Рис.10. Лицевая панель осциллографа.

Выбор режима по входу осуществляется нажатием кнопок, Режим АС предназначен для наблюдения только сигналов переменного тока (его еще называют режимом "закрытого входа", поскольку в этом режиме на входе усилителя включается разделительный конденсатор, не пропускающий постоянную составляющую). В режиме 0 входной зажим замыкается на землю. В режиме DC (включен по умолчанию) можно проводить осциллографические измерения как постоянного, так и переменного тока. Этот режим еще называют режимом "открытого входа", поскольку входной сигнал поступает на вход вертикального усилителя непосредственно. С правой стороны от кнопки DC расположен входной зажим.

Режим развертки выбирается кнопками.В режиме Y/T (обычный режим, включен по умолчанию) реализуются следующие режимы развертки: по вертикали — напряжение сигнала, по горизонтали — время; в режиме В/А: по вертикали — сигнал канала В, по горизонтали — сигнал канала А; в режиме А/В: по вертикали — сигнал канала А, по горизонтали — сигнал канала В.

В режиме развертки Y/T длительность развертки (TIME BASE) может быть задана в диапазоне от 0,1 нс/дел (ns/div) до 1 с/дел (s/div) с возможностью установки смещения в тех же единицах по горизонтали, т.е. по оси Х (X POS).

В режиме Y/T предусмотрен также ждущий режим (TRIGGER) с запуском развертки (EDGE) по переднему или заднему фронту запускающего сигнала (выбирается нажатием соответствующих кнопок) при регулируемом уровне (LEVEL) запуска, а также в режиме AUTO (от канала А или В), от канала А, от канала В или от внешнего источника (ЕХТ), подключаемого к зажиму в блоке управления TRIGGER. Названные режимы запуска развертки выбираются кнопками

 

Заземление осциллографа осуществляется с помощью клеммы GROUND в правом верхнем углу прибора.

При нажатии на кнопку ZOOM лицевая панель осциллографа существенно меняется (см. рис.11.) — увеличивается размер экрана, появляется возможность прокрутки изображения по горизонтали и его сканирования с помощью вертикальных визирных линий (синего и красного цвета), которые за треугольные ушки (они обозначены также цифрами 1 и 2) могут быть курсором установлены

в любое место экрана.

Рис.11. Лицевая (увеличенная) панель осциллографа.

При этом в индикаторных окошках под экраном приводятся результаты измерения напряжения, временных интервалов и их приращений (между визирными линиями). Изображение можно инвертировать нажатием кнопки REVERSE и записать данные в файл нажатием кнопки SAVE. Возврат к исходному состоянию осциллографа — нажатием кнопки REDUCE.

4.4 Измеритель АЧХ и ФЧХ (Bode Plotter)

Измеритель диаграмм Боде (или плоттер Боде) предназначен для измерения АЧХ и ФЧХ электрических цепей.

Лицевая панель измерителя АЧХ-ФЧХ показана рис.12. Измеритель позволяет Рис.12. Лицевая панель измерителя АЧХ-ФЧХ (измерителя диаграмм Боде).

проводить анализ амплитудно-частотных (при нажатой кнопке MAGNITUDE, включена по умолчанию) и фазочастотных (при нажатой кнопке PHASE) характеристик при логарифмической (кнопка LOG включена по умолчанию) или линейной (кнопка LIN) шкале по осям Y(VERTICAL) и Х (HORIZONTAL). Настройка измерителя заключается в выборе пределов измерения коэффициента передачи и вариации частоты с помощью кнопок в окошках F- максимальное и I- минимальное значение. Значение частоты и соответствующее ей значение коэффициента передачи или фазы индицируется в окошках в правом нижнем углу измерителя.

Подключение прибора к исследуемой схеме осуществляется с помощью зажимов IN (вход) и OUT (выход). Левые клеммы зажимов подключаются соответственно к входу и выходу исследуемого устройства, а правые — к общей шине. К входу устройства необходимо подключить функциональный генератор или другой источник переменного напряжения, при этом каких-либо настроек в этих устройствах не требуется.