ПОЯСНЕНИЕ К РАБОТЕ. Для решения задач, возникающих в цифровой и импульсной технике, большое значение имеет исследование однократных и редко повторяющихся процессов

Для решения задач, возникающих в цифровой и импульсной технике, большое значение имеет исследование однократных и редко повторяющихся процессов. В частности, нередко возникает необходимость исследования формы сигналов, осуществляющих передачу некоторых кодовых посылок. Во многих случаях применяется последовательная передача информационных разрядов. Примером этого могут служить требования к передаче информации, предъявляемые ГОСТ Р 52070–2003, ГОСТ 18977–79 и др.

В качестве примера рассмотрим виды и уровни электрических сигналов, применяемых для передачи информации с использованием последовательного кода (ГОСТ 18977–79). Форма и временные соотношения сигналов показаны на рис. 19. Для передачи последовательного кода используются прямоугольные импульсы. Частота следования импульсов f=1/T₀ принимает одно из фиксированных значений, которые составляют 12, 48, 100 и 250 кГц. Амплитуда импульсов U₀ имеет значения +5(+10) В или –5(–10) В. Максимальная длина передаваемой кодовой комбинации равна 32 двоичным разрядам. Кодовые комбинации должны быть разделены между собой паузами длительностью не менее 4T₀.

Для эффективной работы устройств, выполняющих обмен информацией с использованием сигналов последовательного кода, требуется контролировать правильность передачи и приема тестовых последовательностей битов. При этом во многих случаях также требуется контролировать значения длительности фронтов импульсов и амплитуду внешних помех. В этих условиях наиболее удобным является применение цифровых и виртуальных измерительных осциллографов, позволяющих регистрировать различные разовые события и с высокой точностью измерять параметры сигналов.

Рис. 19

Виртуальный осциллограф состоит из современного быстродействующего персонального компьютера и одной (или нескольких) плат сбора данных (ПСД). Наличие персонального компьютера является необходимым условием высококачественных и точных измерений. ПСД устанавливается в компьютер (обычно в слот ISA или PCI) или во внешнее дополнительное устройство, подключаемое через LPT или USB-порт. В комплексе с ПСД поставляется соответствующее программное обеспечение.

Важную роль в создании виртуальных осциллографов играет разработка ПСД с необходимыми метрологическими характеристиками для данной измерительной задачи, такими, как разрядность, быстродействие и динамические погрешности аналого-цифрового преобразователя (АЦП). При этом необходимо использование быстрых и эффективных алгоритмов обработки измеряемой информации. Программное обеспечение должно иметь возможность отображения данных под наиболее распространенные операционные системы Windows, Linux и др.

Рассмотрим технические характеристики и возможности виртуального осциллографа PCS 500. Данный прибор является двухканальным цифровым запоминающим осциллографом и предназначен для изучения сигналов от внешних устройств, их отображения на мониторе компьютера, измерения параметров сигналов и математической обработки с помощью программного обеспечения.

Технические характеристики виртуального осциллографа PCS 500 представлены в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Количество каналов
Частота дискретизации	1,25 кГц…50 МГц
Максимальная частота стробирования	1 ГГц
Число разрядов АЦП
Тип интерфейса ПЭВМ	LPT
Диапазон значений коэффициента отклонения	от 5 мВ/дел. до 15 В/дел.
Диапазон значений коэффициента развертки	от 10 нс/дел. до 100 мс/дел.
Пределы допускаемой основной относительной погрешности	± 2,5 %
Входной импеданс	1 МОм, 30 пФ
Напряжение питания	9-10 В

Прибор обеспечивает:

- наблюдение формы сигналов по двум независимым каналам в режиме реального времени с частотой дискретизации до 50 МГц (в стробоскопическом режиме с эквивалентной частотой дискретизации до 1 ГГц);

- измерение амплитудных и временных характеристик сигналов с помощью курсоров;

- автоматическую настройку на параметры сигнала;

- спектральный анализ выделенного участка сигнала с помощью прямого и обратного преобразования Фурье;

- запись в файлы, чтение данных из файлов;

- возможность сохранения и считывания настроек прибора.

Действие цифровых генераторов (в том числе и виртуальных) основано на принципе формирования числового кода с последующим преобразованием его в аналоговый сигнал. Помимо генерации сигналов стандартной (синусоидальной, прямоугольной, треугольной, пилообразной и т. д.) формы многие цифровые генераторы обеспечивают возможность вырабатывать сигналы произвольной формы, а также битовые последовательности цифровых сигналов. Пользователь имеет возможность задавать форму сигналов вручную (в графическом, математическом виде или по шаблону, считываемому из файла)

Основные параметры виртуального генератора PCG 10/8016 приведены в табл. 7.2.

Таблица 7.2

Диапазон частот	0,01 Гц - 1 МГц
Максимальная частота дискретизации	32 МГц
Число разрядов ЦАП
Тип интерфейса ПЭВМ	LPT
Диапазон размаха сигнала	от 100 мВ до 10 В при нагрузке 600 Ом
Коэффициент гармоник	менее 0,08 %
Выходной импеданс	50 Ом
Источник питания	адаптер 12 В/800 мА