Измерение частоты методом заряда и разряда конденсатора.

Осциллографические методы измерения частоты.

Измерение частоты сигнала

Измерение частоты сигнала с помощью осциллографа производит­ся методом сравнения с известной частотой сигнала, воспроизводимого мерой. При этом измерительную информацию получают с экрана ЭЛТ по изображению интерференционных фигур (фигур Лиссажу) или по числу изображений измеряемого сигнала на развертке.

Измерение частоты по интерференционным фигурам возможно для сигналов синусоидальной формы. Измерения проводят следующим образом. Измеряемый сигнал f_x подают на вход КВО, а сигнал меры из­вестной частоты /о — на вход КГО для образования из него развертки. Медленным изменением частоты меры (образцового генератора) полу­чают на экране ЭЛТ простейшую фигуру Лиссажу. При этом отношение частот сравниваемых сигналов определяют путем подсчета числа пересе­чений фигуры, мысленно проведенных горизонтальной и вертикальной линий, не проходящих через узлы фигуры.

Для неподвижного изображения фигуры справедливо соотношение

N_r fo = N_Bf_x,

где N_r w N_B — количество пересечений фигуры с горизонтальной и вертикальной линиями соответственно.

Из проведенного равенства определяется частота измеряемого сиг­нала f_x = (Nr/N_B) fo.

При измерениях рекомендуется стремиться к получению простей­шей интерференционной фигуры — эллипса, для которой f_x = fо. Примеры фигур Лиссажу приведены в табл. 8.1.

Измерение частоты повторений импульсных сигналов по числу изо­бражений на линейной развертке производят при подаче измеряемого сигнала в КВО. Сигнал образцового генератора при этом подается на вход КГО для образования развертки. Медленным изменением часто­ты /о добиваются получения на экране ЭЛТ одного или п изображений сигналов. При этом частоту повторения импульсов сигналов f_x вычи­сляют по формуле f_x = nf₀.

Измерение частоты методом заряда и разряда конденсатора.

Использование метода заряда и разряда конденсатора позволяет создавать простые в эксплуатации и недорогие частотомеры, работающие в диапазоне 0,02... 1 Мгц, но имеющие сравнительно невысокую точность. Их относи­тельная приведенная погрешность может достигать 5 %. Принцип действия конденсаторного частотомера может быть пояснен с помощью схемы на рис. 8.6, а. Входной периодический сигнал любой формы неизвестной частоты u(f_x) преобразуется с помощью преобразователя в импульсный управляющий сигнал u_упр типа меандр, имеющий ту же частоту.

На рис. 8.6, б показан простейший принцип преобразования входного си­нусоидального колебания в колебание типа меандр u_упр и сопутствующие сигналы. Сигнал и_упр управляет ключом К: при положительной полярности ключ замкнут, при отрицательной — разомкнут.

При замкнутом положении ключа емкость С заряжается от источника на­пряжения Е током i_э, протекающим через сопротивление R₁| и диод D₁. При разомкнутом ключе данная емкость разряжается током i_p, протекающим че­рез диод D₂, измерительный прибор тА и сопротивление R. Чтобы заряд кон­денсатора происходил медленнее, чем разряд, требуется, чтобы R₁\ > R.

Непременным условием работы подобного частотомера является требо­вание того, чтобы емкость в течение зарядного времени успела полностью зарядиться до некоторого постоянного значения Е, а при разряде — напряже­ние на емкости практически становилось нулевым. Тогда максимальное зна­чение разрядного тока i_p будет оставаться неизменным и равно I_max, время разряда т = RC постоянным. При этом среднее значение тока, протекающего через измерительный прибор, определится формулой:

Итак, показания измерительного прибора пропорциональны частоте f_x= 1/ Т_Х:

3 Резонансный метод измерения частоты

Принцип действия резонансного метода основан на сравнении измеряемой частоты f_x; с собственной резонансной частотой f_p градуированного колебательно-о контура или резонатора. Обычно данный метод применяется в диапазонах вы-оких частот и СВЧ, но может использоваться и в более низком диапазоне. Изме-ительные приборы, работающие на основе этого метода, называются резонансными частотомерами