Испытание с помощью сигналов прямоугольной формы. Это испытание проводится аля оценки способности устройства пропускать широкую полосу частот. Прямоугольный импульс состоит из бесконечного множества синусоидальных гармонических составляющих, в том числе основной гармоники (синусоидальной составляющей с частотой, равной частоте повторения прямоугольных импульсов). Если устройство плохо

воспроизводит низкие и (или) высокие частоты, форма сигнала на выходе буает отличаться от прямоугольной. На рис 1.15 приведены типичные формы искаженных прямоугольных импульсов для случая плохого воспроизведения низких (а и б) и высоких [в и г) частот; в обоих случаях частота сигнала прямоугольной формы одна и та же. Точно связать степень искажений импульсов со способностью устройства воспроизводить низкие и высокие частоты трудно. Приведенные примеры относятся к неравномерности частотной характеристики 20 лВ на декаду. При подаче прямоугольного импульса на вход резонансного усилителя на выходе возникают апериодические колебания.

Частотомер - цифровой прибор, предназначенный для измерения и отображения частоты сигнала, подаваемого на его вход. Многие час тотомеры позволяют измерять временные интервалы (например, периоды) входных сигналов; такие приборы называются универсальными.

Каждый частотомер имеет генератор временных интервалов - обычно кварцевый генератор, служащий базой времени для частотных и временных измерений. На рис. 1.16 показана упрощенная структурная схема типового универсального частотомера. Входной сигнал проходит через усилитель и аттенюатор. Затем он подается на триггер Шмитта, формирующий острые импульсы синхронно с нарастанием и спадом

Рис. 1.15. Низкочастотные и высокочастотные искажения сигнала прямоугольной формы в испытываемой схеме (/ - частота входного сигнала). Неудовлетворительное воспроизведение частотз а - ниже 0,1 f; б- ниже Ov5 f;

1.3. ЧАСТОТОМЕРЫ

1.3.1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

входного напряжения. Часто пользователь имеет возможность управлять уровнем запуска триггера Шмнтта. Входной делитель частоты осуществляет деление частоты входного сигнала в заданное число раз: 1, 10, 100 и т. д. Для частотных измерений этот делитель обычно не используется, и при установке переключателя рода работы «Частота - Период» в положение «Частота» входные импульсы с позиции делителя

""1 сигнала

УооВгхъ сраСатыВашя триггера

Генератор базы времени

Вхсднпй двлитет частоты

/it-иод Щастр счета \

Частота

qWq QirfCDO---

Делитель \ Вам бремени \

/оператор сшвебирцкшдх <г~ импульсов

УпраВляющая логика

Схема М

Рис. 1.16. Структурная схема универсального частотомера

«Разделить на 1» непосредственно поступают на вход схемы И («затвора»). Частота генератора базы времени делится декадными ступенями. Соответствующие сигналы используются для запуска стробирующего устройства, формирующего «временные ворота» - интервал времени, в течение которого отсчитывается число импульсов с делителя, установленного на выходе триггера Шмитта. Счетчик считает число импульсов; результат счета отображается на дисплее.

Для иллюстрации описанного метода определения частоты примем, что частота входного сигнала 1 МГц, а частота генератора базы времени 10 МГц; если она разделена на 1000, соответствующий временной интервал (по отношению к периоду частоты 10 МГц) составляет

ЮЗ-!-=0,01 с.

10-10-в

За 0,01 с через схему И пройдет 104 импульсов. Частота-это число импульсов, подсчитанное за полное время счета, т. е. 104/0,01=> = 10е Гц. В большинстве счетчиков изменения коэффициента деления частоты базы времени автоматически связаны с положением запятой при отсчете измеряемого значения на дисплее прибора (Гц, кГц или МГц). При измерении периодов переключатель «Частота - период»

устанавливается в положение «Период»; при этом меняются местами роли входного сигнала и базы времени. В этом случае входной сигнал определяет время, в течение которого через схему И проходят импульсы генератора базы времени, число которых подсчитывается счетчиком. Частота посылок последних известна, и полное число сосчитанных импульсов определяет соответствующий период времени, например: частота входного сигнала 1 кГц, а частота генератора базы времени 10 МГц (период 10~7 с). Затвор открыт в течение одного периода входного сигнала, т. е. 1/103 = 10"3 с. Число сосчитанных импульсов составит 10~3 с-Ю-7 нмп/с=104 имп, что соответствует временному интервалу 104 имп-Ю-7 с/имп=10 3 с, т. е. периоду частоты 1 кГц. В некоторых- частотомерах предусмотрена возможность усреднения периода; при этом выбирается время, в течение которого схема И будет пропускать импульсы генератора базы времени (не обязательно один период входного сигнала). Полное число сосчитанных импульсов, деленное на сумму временных интервалов, в течение которых производился счет, даст длительность усредненного периода. Для этой цели используется делитель частоты входного сигнала (рис 1.16).

Многие частотомеры позволяют измерять интервалы времени между двумя событиями. Для этой цели генератор базы времени включается и выключается внешними старт-стопными импульсами; они же формируют пробирующий импульс, в течение которого производится счет импульсов (на рис. 1.16 соответствующая часть схемы не показана). В принципе частотомер позволяет подсчитать число импульсов за любой отрезок времени. Это удобно, например, при подсчете числа случайных импульсов, числа оборотов мотора и т. д.

Некоторые частотомеры позволяют измерять отношение частот. При этом используются два внешних сигнала. Сигнал более низкой частоты управляет затвором, через который проходят подсчитываемые счетчиком импульсы более высокой частоты - этот сигнал выполняет функции генератора базы времени( последний не включается).

1.3.2. ИСТОЧНИКИ ОШИБОК И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРИ ИЗМЕРЕНИЯХ

Ошибка±1 импульс. В большинстве частотомеров сигнал, управляющий схемой И, не синхронизирован с сигналом, частота которого измеряется. Отсутствие синхронизации может привести к тому, что ±1 импульс может выпасть из результата счета. На рис. 1.17 показано, как получаются два различных результата счета в зависимости от временных соотношений.

При измерении частоты ошибка на ±1 импульс обратно пропорциональна измеряемой частоте. Это обстоятельство может оказаться весьма существенным при измерении низких частот. Для примера предпо-