Как найти полосу пропускания по ачх

Основы радиолокации

Полосой пропускания радиолокационного приемника называют полосу частот, в пределах которой его амплитудно-частотная характеристика достаточно равномерна и не приводит к искажению принимаемого сигнала. Полоса пропускания характеризуется верхней и нижней частотой, а также шириной, которая определяется как разница между ними. Для обозначения ширины полосы пропускания используют символы B , BW , Δf или П . В случае видеосигнала ширина полосы пропускания равна верхней частоте полосы пропускания. В радиолокационном приемнике ширина полосы пропускания определяется, главным образом, фильтрами промежуточной частоты. Основополагающим здесь является требование, чтобы приемник мог обрабатывать весь спектр частот отраженных от целей сигналов.

Ширина полосы пропускания оказывает существенное влияние на отношение «сигнал-шум» и, значит, на чувствительность приемника. Поскольку шум присутствует на всех частотах, то чем шире полоса пропускания приемника, тем выше будет уровень шума, прошедшего через нее.

При проектировании ширина полосы пропускания приемника приближенно определяется шириной информативной части спектра принимаемого сигнала. Под информативной частью спектра сигнала подразумевают ту его часть, при сохранении которой искажения сигнала не превышают допустимого уровня. Так, для обнаружения прямоугольного импульса при помощи быстрого преобразования Фурье (БПФ) ширина полосы пропускания приемника должна быть равна наивысшей гармонике его спектра. Чем шире полоса пропускания приемника, тем круче будут фронты импульсов на его выходе.

В общем случае, необходимая ширина полосы пропускания B приемника для сигнала в виде полупериода синусоиды длительностью τ определяется по формуле:

B =	1	(1)
	τ

Под влиянием эффекта Допплера длительность отраженного сигнала и ширина его спектра могут изменяться. Следовательно, для получения информации о допплеровской частоте, ширина полосы пропускания радиолокационного приемника должна быть несколько шире, чем спектр излучаемого зондирующего сигнала.

В радиолокаторе, использующем зондирующие сигналы с внутриимпульсной модуляцией, необходимая ширина полосы пропускания приемника будет намного выше величины, определяемой при помощи формулы (1). В этом случае ширина полосы пропускания зависит от вида и параметров модуляции зондирующего сигнала, длительности сжатого импульса и параметров весовой функции, применяемой для достижения заданного уровня боковых лепестков импульса после сжатия.

Максимальная практически достижимая ширина полосы частот при использовании современных технологий составляет 200 МГц. Высококачественные приемники могут иметь настраиваемую полосу пропускания.

Соотношение длительности сигнала и ширины полосы пропускания

Одним из распространенных показателей, используемых для оценивания устройств сжатия импульсов, является произведение длительности импульса и ширины полосы пропускания: τ·B (измеряется в [мкс·МГц]). В некоторых радиолокационных системах это произведение может достигать значений от 5 до 1000. При невысоких значениях произведения (например, от 5 до 15) применяют дополнительные меры по ослаблению боковых лепестков сжатия, достигая уровня около 35 дБ. При более высоких значениях произведенияя (от 15 до 500) обеспечивается ослабление боковых лепестков сжатия на уровне 45 дБ.

Значение произведения длительности импульса и ширины полосы пропускания около 1000 говорит о высоком разрешении по дальности, обеспечивающем, например, реализацию метода измерения высоты цели по разнице между временем запаздывания прямого эхо-сигнала и переотраженного от подстилающей поверхности (Многолучевой метод определения высоты).

Издатель: Кристиан Вольф, Автор: Андрій Музиченко
Текст доступен на условиях лицензий: GNU Free Documentation License
а также Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported License,
могут применяться дополнительные условия.
(Онлайн с ноября 1998 года)

3.2.5. Полоса пропускания

Амплитудно-частотная характеристика последовательного контура характеризуется тем, что на резонансной частоте она имеет максимальное значение. На частотах, отстоящих значительно от резонансной частоты, значения амплитудно-частотной характеристики близки к нулю. Если к контуру прикладывать сигналы одинаковой амплитуды, но с разными частотами, то сигналы с частотой, равной резонансной частоте, будут создавать большой ток в контуре и большие напряжения на реактивных элементах. В этом случае говорят, что контур пропускает этот сигнал. Если частота сигнала значительно отличается от ₀, то в контуре практически отсутствуют электрические колебания. В этом случае говорят, что контур такой сигнал подавляет. Для оценки этих свойств контура вводится понятие его полосы пропускания. Полосой пропускания называется интервал частот, включающий резонансную частоту контура, на границах которого значение тока контура меньше значения тока на резонансной частоте в заданное число раз. Как правило, за исключением особой аппаратуры, требуется, чтобы на границе полосы пропускания ток контура был меньше тока на резонансной частоте враз. На рис.3.10 показано определение полосы пропускания с помощью АЧХ. В соответствии с заданным уровнем подавления на границе полосы пропускания должно выполняться условие: . (3.31) Значит на границах полосы пропускания АЧХ должна иметь значение: . (3.32) Исходя из этого, на рис.3.10 найдена полоса пропускания, границы которой обозначаются частотами ₁ и ₂. Полоса пропускания обозначается как  и измеряется в единицах измерения частоты. Тогда полоса пропускания будет равна: . (3.33) В зоне полосы пропускания АЧХ практически симметрична относительно резонансной частоты. Поэтому интервалы между резонансной частотой и границами полосы пропускания обозначим как ∆. , . С учетом этого выражение для полосы пропускания (3.33) принимает вид: . (3.34) Рассмотренный способ определения полосы пропускания возможен только при наличии графика АЧХ. Это не всегда удобно. Найдем аналитическое выражение для определения полосы пропускания. Для этого воспользуемся формулой (3.29) определения АЧХ. . (3.35) Найдем, какой имеет вид (3.35) для границ полосы пропускания. Для этого предварительно найдем выражение в круглых скобках формулы (3.35) для ₁ и ₂. Для =₁ получаем: В контурах радиоаппаратуры полоса пропускания узкая и составляет единицы килогерц, а резонансная частота высокая и составляет сотни килогерц. Это позволяет пренебречь величиной ∆ в числителе и знаменателе. Тогда рассматриваемое соотношение принимает вид: Для =₂, с учетом сказанного получаем: Из приведенного анализа видно, что рассматриваемая часть формулы (3.35) на граничных частотах ₁ и ₂ имеет одинаковые выражения, отличающиеся только знаком. Но так как рассмотренное соотношение в формуле (3.35) находится в квадрате, то эта формула для обеих границ полосы пропускания имеет один и тот же вид: (3.36) При решении задачи о полосе пропускания в общем виде вводится понятие коэффициента неравномерности . Он показывает, какую часть от резонансного тока принимает ток контура на границах полосы пропускания и имеет разные значения в зависимости от вида аппаратуры (0.707; 0.1; 0.01 и т. д.) Тогда, в соответствии с понятием полосы пропускания, приравняем (3.36) к коэффициенту неравномерности: Решаем это уравнение относительно 2∆ и с учетом (3.34) находим: . При коэффициенте неравномерности полоса пропускания одиночного последовательного контура определяется формулой: (3.37) На границах полосы пропускания последовательный одиночный колебательный контур обладает рядом свойств, которые полезно знать при расчете схем с его применением. 1. Мощность, потребляемая контуром на границах полосы пропускания, в 2 раза меньше мощности, потребляемой контуром на резонансной частоте. Действительно, на резонансной частоте мощность, потребляемая контуром, выражается через действующее значение тока контура известным соотношением: Обозначим действующее значение тока на границе полосы пропускания через I. Тогда, с учетом (3.31), мощность, потребляемая контуром на каждой из границ полосы пропускания, равна: 2. На границах полосы пропускания сопротивление резистора контура R равно модулю суммы его реактивных элементов: На резонансной частоте ток в контуре равен: На границах полосы пропускания ток контура в общем виде (для =₁ и =₂) определяется формулой: С учетом (3.31) приравняем эти токи: После несложных преобразований находим: (3.38) 3. На границах полосы пропускания фаза тока контура относительно входного сигнала равна 45. Комплексное значение тока контура равно: . Фаза тока равна: . (3.39) Исходя из (3.38), модуль аргумента (3.39) на границах полосы пропускания равен 1. Исходя из свойств ФЧХ, на частотах 0 контур имеет емкостные свойства (Х<0) и, следовательно: . На частотах >₀ контур имеет индуктивные свойства (Х > 0), следовательно: 4. На границах полосы пропускания обобщенная расстройка . Из (3.36) видно, что обобщенная расстройка, с учетом ранее выполненного анализа для ₁ и ₂ имеет вид: , где «плюс» имеет место для ₂, а «минус» — для ₁. Тогда, учитывая (3.34) и (3.37), получаем: . 5. На границе полосы пропускания модуль полного сопротивления контура равен: . Это легко проверить, учитывая второе из рассмотренных свойств (3.38). Из выражения модуля полного сопротивления контура находим: .

1. Параллельный контур без диссипаций в реактивных ветвях – полное сопротивление, резонанс в контуре, напряжение на контуре и токи в ветвях, векторная диаграмма.

Параллельные колебательные контура Параллельные одиночные колебательные контура характеризуются тем, что основные элементы их — конденсатор и индуктивность соединены между собой параллельно. Резисторы могут быть включены как параллельно с реактивными элементами, так и последовательно. В первом случае диссипация энергии в параллельных ветвях, содержащих реактивные элементы, отсутствует. Во втором случае в этих ветвях имеют место диссипативные процессы. Рассмотрим каждый из названных видов параллельных контуров. 3.3.1. Параллельный колебательный контур без диссипации в реактивных ветвях Общие соотношения. В параллельном колебательном контуре без диссипации в реактивных ветвях резистор включен параллельно с конденсатором и индуктивностью, которые здесь считаются идеальными (рис.3.18). Их диссипации могут быть учтены в резисторе по параллельной схеме замещения (рис.1.4). Сопротивление контура. Для рассмотрения свойств контура определим его полное сопротивление _K (рис.3.18,в). Представим контур в виде параллельно соединенных реактивных и резистивного сопротивлений (рис.3.18,б). Воспользуемся проводимостями этих элементов: ; ; ; . Как известно, эквивалентная проводимость параллельно соединенных элементов равна сумме проводимостей этих элементов. Тогда эквивалентная проводимость контура имеет вид: . Отсюда находим величину эквивалентного сопротивления контура, выделяя в нем вещественную и мнимую составляющие: (3.50) Представим сопротивление контура в показательной форме: , (3.51) где ;. Напряжение на контуре. В отличие от последовательного контура, в параллельном контуре входным параметром является ток контура i_К(t), а выходным — напряжение на контуре u_К(t). Это связано с особенностью функционирования параллельных контуров в радиотехнических устройствах, таких как резонансные усилители, резонансные фильтры и др. В связи с этим задаем ток с определенной амплитудой и нулевой фазой, который в гармонической форме записи и в комплексной форме имеет виды: ; . Напряжение на контуре определяется в соответствии с законом Ома: , (3.52) где , . Токи в контуре. Определим токи во всех ветвях контура. Напряжение на контуре, а, значит, напряжение, приложенное к каждой из ветвей, имеет вид: . (3.53) Токи в ветвях определяются по закону Ома: ,где. , где (3.54) ,где Резонанс в контуре. Условие резонанса и резонансная частота. Как отмечалось, признаком резонанса являются максимальные значения тока и напряжения в схеме при определенной частоте сигнала. При этом в полном сопротивлении цепи мнимая составляющая равна нулю. Это мы видели в последовательном одиночном колебательном контуре. Воспользуемся этим условием. Тогда из выражения (3.50) видно, что условием резонанса в контуре является выполнение следующего равенства: . (3.55) Это значит, что при резонансе сопротивления конденсатора и катушки индуктивности равны: . Решая (3.55) относительно частоты, находим выражение для резонансной частоты контура: . (3.56) Определим сопротивление контура, напряжение на контуре и токи в ветвях на резонансной частоте. Сопротивление контура на резонансной частоте можно определить из (3.51). С учётом условия резонанса (3.55) видно, что на резонансной частоте модуль и фаза сопротивления контура принимают значения: , . Напряжение на контуре при резонансе определяется из (3.53) с учётом равенства нулю фазы сопротивления контура на резонансной частоте где , (3.57) . Токи в ветвях контура при резонансе определяются из (3.54) с учётом (3.55) и (3.57): , где ; , где ; (3.58) , где. В силу равенства видно, что токи в ветвях с индуктивностью и конденсатором равны по величине, а по фазе отличаются друг от друга на 180. Это хорошо видно на векторной диаграмме (рис.3.19). Совершенно очевидно, что в соответствии с первым законом Кирхгофа контурный ток равен сумме токов ветвей контура: . Однако, как видно из векторной диаграммы, токи и при суммировании уничтожают друг друга и контурный ток определяется током, протекающим через резистор: . (3.59) В силу рассмотренных свойств параллельного контура, резонанс в параллельном контуре еще называют резонансом токов. Мощности в контуре. Мгновенная мощность контура определяется как произведение мгновенного тока контура на мгновенное напряжение: На резонансной частоте , тогда . Средняя мощность, потребляемая контуром, равна: . С учетом (3.58) выражение для средней мощности контура принимает вид: . В полученном выражении мгновенной мощности контура на резонансной частоте отсутствует реактивная составляющая мощности. Однако под действием контурного напряжения через конденсатор и индуктивность протекают токи. Определим мгновенные мощности на этих элементах так, как это делали при анализе идеальных емкостного и индуктивного двухполюсников. Для емкостной ветви и индуктивной ветви получим: , . (3.60) При резонансе . Из (3.60) следует, что мгновенные мощности на конденсаторе и индуктивности равны по величине и противоположны по фазе. Добротность контура. Добротность контура, как и прежде, найдем из отношения амплитуды реактивной мощности контура к средней мощности. Для этого воспользуемся амплитудными значениями мощностей на конденсаторе и индуктивности (3.60). После очевидных преобразований имеем: . (3.61) Из (3.61) видно, что добротность контура без диссипации в параллельных ветвях (рис.3.18) тем выше, чем больше величина R, и тем меньше затухают колебания в контуре. С учетом полученного выражения для добротности полное сопротивление контура (3.50) примет вид: (3.62) Последнее выражение для сопротивления контура позволяет рассмотреть зависимость от частоты его модуля и фазы: ,. (3.63) На рис.3.20 представлены эти зависимости. Модуль сопротивления контура имеет наибольшее значение на резонансной частоте. Если R имеет конечное значение (присутствует в контуре), то Z_К0=R (график 1). Если R стремится к бесконечности (резистор отсутствует), то Z_К0 также стремится к бесконечности (график 2). Фазовая характеристика сопротивления контура позволяет установить его свойства на различных частотах. Если воспользоваться треугольником сопротивления, то видно, что на низких частотах (слева от резонансной частоты) контур должен иметь свойства реального индуктивного двухполюсника, а на высоких частотах (справа от резонансной частоты) контур должен иметь свойства реального емкостного двухполюсника. Сравним амплитуды токов I_L и I_C с амплитудой тока I_R. Используя соотношения (3.58), находим: ; . Амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) параллельного контура называется зависимость от частоты модуля напряжения на контуре. Как и для последовательного контура, удобно АЧХ для параллельного контура рассматривать в приведенном виде. Для этого необходимо найти модуль отношения напряжения на контуре в комплексной форме при произвольной частоте к напряжению на контуре при резонансной частоте. Напряжение на контуре при произвольной частот и на резонансной частоте находятся по закону Ома: ; . Для удобства рассмотрения АЧХ здесь напряжение на контуре и сопротивление контура на резонансной частоте обозначены, соответственно как и. Берем отношение этих напряжений и, с учетом (3.58) и что, получаем: . (3.64) Модуль полученного выражения (3.60) является амплитудно-частотной характеристикой параллельного контура. . (3.65) На рис.3.21 представлены графики АЧХ параллельного контура для двух значений добротности. Увеличение добротности делает график АЧХ более крутым. Фазо-частотной характеристикой параллельного контура называется зависимость от частоты фазы напряжения на контуре. Как видно из (3.52), фаза напряжения на контуре равна фазе комплексного сопротивления контура. Учитывая (3.63), фазо-частотная характеристика параллельного контура принимает вид: . (3.66) На рис.3.22 представлен график ФЧХ параллельного контура. Так как фаза контурного тока равна нулю, то ФЧХ контура показывает, в каком фазовом соотношении (опережает, совпадает, отстает) находится напряжение по отношению к току. Эта информация позволяет судить о свойствах контура. Так, на резонансной частоте фаза контурного напряжения равна нулю. Значит на резонансной частоте напряжение контура и ток совпадают по фазе. Исходя из теории двухполюсников, этим свойством обладает резистивный двухполюсник. Следовательно, на резонансной частоте контур может быть заменен резистором. Об этом свойстве контура уже говорилось. На низких частотах (слева от резонансной частоты) фаза контурного напряжения положительная. Значит, в этом интервале частот напряжение опережает ток контура. Из теории двухполюсников известно, что этим свойством обладает реальный индуктивный двухполюсник. Следовательно, на низких частотах параллельный контур может быть заменен последовательно соединенными резистором и индуктивностью. На высоких частотах (справа от резонансной частоты) фаза контурного напряжения отрицательная. Значит, в этом интервале частот контурное напряжение отстает от контурного тока. Следовательно, на этом интервале частот контур обладает свойствами реального емкостного двухполюсника, и может быть заменен последовательно соединенными резистором и конденсатором. Необходимо отметить, что величины индуктивности и емкости в схемах замещения контура индуктивным и емкостным двухполюсниками не равны значениям индуктивности и ёмкости контура и на различных частотах будут иметь различные значения. Полоса пропускания. Физический смысл полосы пропускания резонансных контуров рассматривался для последовательного одиночного колебательного контура. Для параллельного контура физический смысл полосы пропускания совершенно аналогичен. Отличительная особенность параллельного контура состоит в том, что выходным сигналом является контурное напряжение, и АЧХ отображает его зависимость от частоты. Полосой пропускания параллельного одиночного колебательного контура называется интервал частот, включающий резонансную частоту контура, на границах которого значение напряжения контура меньше значения напряжения на резонансной частоте в раз. Это требование для значения напряжения на границе полосы пропускания можно выразить так: ; . Последнее соотношение позволяет определить границы полосы пропускания и ее величину по АЧХ контура (рис.3.23): . Пользуясь полученными соотношениями для последовательного колебательного контура, АЧХ для параллельного контура на границах полосы пропускания примет вид, аналогичный (3.36): . (3.67) Приравнивая (3.67) к коэффициенту неравномерности  и решая полученное уравнение относительно 2∆ω, находим: ; . Как отмечалось, для широкого круга приемно-передающих устройств коэффициент неравномерности берется равным: . С учетом этого находим выражение для полосы пропускания одиночного параллельного резонансного контура: . (3.68)

08.03.2015 573.95 Кб 7 ST2.doc

08.03.2015 700.93 Кб 7 ST3.doc

08.03.2015 1.43 Mб 6 ST4.doc

08.03.2015 1.2 Mб 36 ST5.doc

08.03.2015 338.94 Кб 10 ST6.doc

08.03.2015 1.75 Mб 62 stanevko.docx

14.04.2019 2.48 Mб 1 Teploperedacha_VSYea.docx

26.09.2019 373.54 Кб 3 Teployomkost.docx

08.03.2015 880.13 Кб 4 TR_Ryady (1).doc

08.03.2015 468.48 Кб 71 Tsenoobrazovanie_33.doc

08.03.2015 96.54 Кб 65 tusov.docx

Ограничение

Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:

Полоса пропускания осциллографа

Спасибо. Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics. Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто. Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!

А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок.

15 thoughts on “Полоса пропускания осциллографа”

nathos :

Взял и устроил персональный ад для перфекционистов, обрекая их на втаривание гигагерцовыми монстрами. 😉

да я вообще в ахуе. это 100-мегагерцового мало, чтобы ногодрыг стм32 нормально разглядеть, теперь в бандиты идти

Только частота осцила дается по уровню -3 dB, т.е. на 100 МГц осциле синусоида 5 В/100 МГц будет показана как 3,54 В.

Только нужно учитывать, что даже в пределах полосы пропускания, АЧХ может быть весьма нелинейной.
ньюфаг :

Не понял, зачем для такой темы видео.
Неужели аудитория сайта настолько отупела, что неспособна воспринимать текст?

DI HALT :

Расширение площадок. Аудитория есть еще и на ютубе и в соцсетях. Текст сделать гораздо проще и быстрей, чем все это отснять и смонтировать. Но кто его будет читать, если основная масса аудитории ищет сразу на ютубе?

Дааа, процесс оглупления масс в самом разгаре. Опустились уже до комиксов и мультиков. Скоро будем наскальными рисунками и сигнальными кострами инфу передавать….

DI HALT :

Это просто другой формат передачи. Только и всего. Или лектор в универе тоже может кинуть студентам методичку и сказать читайте сами, а сам уйти пить чай. Вместо того, чтобы стоять у доски?

Alex Brown :

Чёрт его знает. Лично я, например, ролики принципиально не смотрю — жаль времени, да и разобраться в кино труднее, чем вниикнуть в текст. Полагаю, таких немало.

А еще на работе колонок у компа нет.
DI HALT :
Да, не мультимедийный компьютер это печаль.
PhantomArt :

Позвольте, но я не понял. Возможно я неправильно понимаю принцип работы осциллографа (у меня его пока нет, вот как раз озадачился выбором). Если из фурье восстановить меандр, то безусловно получается картинка как на вашем видео. Но ведь осциллограф на вход не математические данные частот получает по провода. Я так понимаю, что он получает дискретные значения с некоторой частотой. Вот допустим, сделаю я на микроконтроллере логирование данных АЦП с чётким интервалом по таймеру — вот и получился упрощённый осциллограф, разве нет? Но в таком случае я вижу меандр, а не волнистое олицетворение меандра. Где у меня пробел в знаниях?

DI HALT :

Вы все понимаете верно. Просто сами подумайте, если вы не нагребете достаточное количество точек, то вы не сможете восстановить точную форму сигнала. Ведь какие то искажения и выплески могут попасть между замерами и вы их не увидите и даже не сможете предположить их наличие. А Фурье анализ просто дает вам понять на что именно вы сможете рассчитывать в лучшем случае, для конкретной частоты выборок.

PhantomArt :

То есть пример, показанный на видео, отражает теоретическую часть, чтобы понять в какой степени можно доверять данным, которые отображает осциллограф? Но в реальности меандр будет выглядеть на экране как меандр, а не как волнистое нечто, я правильно понимаю? Видимо, я слишком буквально интерпретировал видео.

DI HALT :

Именно так. Он может быть и волнистым нечтом, если полоса пропускания жестко порежет все, но на практике это не случается, т.к. фильтр не может быть резким, там плавные затухания усиления с ростом частоты.

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Рубрики

• ARM. Учебный курс
• AVR. Учебный курс
• MegaHard Lab
• MSP430. Учебный курс
• Автоэлектроника
• Готовые устройства
• Диагностика и ремонт
• Инструмент
• Книги
• Начинающим
• Новости
• Радиолюбительские Технологии
• Робототехника
• Софт

Карта людей сообщества

Простой метод проверки полосы пропускания пробника

Полосой пропускания осциллографов и осциллографических пробников называется выраженный в герцах диапазон рабочих частот. Обычно полоса пропускания определяется по частоте, на которой сигнал ослабляется до 70,7 % от исходного значения входного сигнала, что соответствует снижению уровня на 3 дБ. Большинство производителей осциллографов стараются сделать амплитудно-частотную характеристику осциллографа/пробника в указанном частотном диапазоне как можно равномернее, и большинство потребителей просто полагаются на указанную полосу пропускания осциллографа или пробника, не задумываясь над тем, действительно ли они получают указанную полосу для всего измерительного тракта, начиная с наконечника пробника. Теперь вы можете воспользоваться приведенными ниже несложными пошаговыми инструкциями для проверки полосы пропускания своего пробника с осциллографом, которым вы пользуетесь.

Рис. 1 Пример гауссовой амплитудно-частотной характеристики осциллографа.

• Подключите вспомогательный выход осциллографа ко входу осциллографа с помощью измерительной оснастки, такой как Keysight E2655C, и 50-омного кабеля с разъёмом BNC. Осциллограф Infiniium имеет вспомогательный выходной порт Aux, обеспечивающий прямоугольный сигнал с крутыми фронтами (~340 пс, 10-90 % для серии Infiniium 9000), который предназначен для калибровки пробника. Важно отметить, что длительность фронта сигнала источника должна быть короче фронта пробника, и АЧХ источника должна быть достаточно равномерной в исследуемой полосе частот.

Рис. 2. Измерение источника сигнала сопротивлением 25 Ом с помощью измерительной оснастки Keysight E2655C

• Подключите пробник к измерительной оснастке для измерения одного фронта источника. Провод заземления пробника должен быть как можно короче для снижения влияния на исследуемую цепь.

Ch 1 ( жёлтый ) = источник (выход Aux), нагруженный пробником
Ch 2 ( зелёный ) = измеренный выход пробника

Рис. 3. Развертка крутого фронта

• Расположите фронты сигналов по центру экрана, настройте запуск по выходу пробника (ch2) и используйте усреднение или захват с высоким разрешением для снижения шума сигнала.
• Используйте встроенную математическую функцию осциллографа для дифференцирования реакции на перепад. Вы получите импульсную характеристику канала 2, к которому подключен пробник. Привяжите дифференцированный выход реакции на перепад к функции F1 осциллографа.

Рис. 4. Использование встроенной математической функции осциллографа для дифференцирования реакции на перепад

• Примените к импульсной характеристике (F1) измеренного прямоугольного сигнала встроенную функцию FFT Magnitude. Измените масштаб БПФ на 100 МГц/дел (центральная частота на 500 МГц при полной полосе экрана 1 ГГц) и 3 дБ/дел по вертикали.

Рис. 5. Примените к импульсной характеристике встроенную функцию FFT Magnitude

• Теперь вы получите график амплитудно-частотной характеристики. Поскольку вертикальный масштаб БПФ установлен на 3 дБ/дел, а горизонтальный масштаб – на 100 МГц/дел, можно увидеть, что пробник имеет полосу пропускания ~530 МГц.

Рис. 6. Теперь вы получили график АЧХ

Но есть одна хитрость. В некоторых осциллографах функция дифференцирования производит наилучшее приближение наклона по трём соседним точкам, а затем присваивает этот наклон центральной точке. Это может исказить результаты измерения, если плотность выборок на спаде характеристики окажется недостаточно большой, поэтому поэкспериментируйте с плотностью выборок и убедитесь, что она не влияет на полосу пропускания.

Заключение

Применение встроенных математических функций современных цифровых осциллографов позволяет измерить частотную характеристику или полосу пропускания пробника по его реакции на прямоугольный сигнал с крутыми фронтами. По сравнению с некоторыми другими методами измерения этот подход является самым простым и не требует применения дорогостоящих измерительных приборов.

Didn’t find what you’re looking for?