1997/98	LABORATORIUM Z MIERNICTWA
nr ćw. 5	Temat : Pomiary częstotliwości, okresu i fazy metodami cyfrowymi.
ELEKTRONIKA gr 3.f	Grzegorz Dys Mirosław Kurlandt
Data wykonania:	DATA			OCENA	PODPIS
22.04.98	T
	S

1. Wiadomości teoretyczne.

Częstotliwość, okres i fazę przebiegu można mierzyć metodami analogowymi (np. przy pomocy oscyloskopu dwukanałowego) lub cyfrowymi. Zaletą mierników cyfrowych jest łatwość podłączenia ich do urządzeń obróbki wyników pomiarów - komputerów.

Mierniki częstotliwości i czasu są budowane najczęściej jako układ liczników - na przerzutnikach, które współpracują z układem bramkującym.

Działanie tego układu jest następujące. Sygnał wejściowy jest doprowadzany do układu kształtującego (wzmacniacz i przerzutnik Schmitta), który przekształca go na ciąg identycznych impulsów. Sygnał z układu kształtującego jest kierowany następnie na bramkę główną sterowaną licznikami podstawy czasu do zespołu liczników dekadowych. Liczba zsumowanych przez zespół liczników dekadowych w wybranym interwale czasu impulsów reprezentuje częstotliwość sygnału wejściowego. Obliczona częstotliwość jest wyświetlana w postaci cyfrowej z umieszczonym na właściwym miejscu przecinkiem dziesiętnym. Wynik jest zapamiętywany i wyświetlany aż do momentu przeprowadzenia następnego próbkowania. Przełącznik dekad dziesiętnych podstawy czasu wybiera czas bramkowania. Istnieje podstawowe ograniczenie dokładności wykonywanych pomiarów, ponieważ znajdująca się w układzie bramka główna może być otwarta dla dowolnego kąta elektrycznego mierzonego sygnału i zamknięta dla jakiegoś innego kąta. Układ powyższy służy do pomiaru częstotliwości. Aby mierzyć czas należy go zmodyfikować podłączając generator wzorcowy do wejścia bramki (przez dzielniki częstotliwośći), a do sterowania bramkąnależy użyć sygnał wejściowy przetworzony do postaci prostokątnej w przerzutniku Schmitta.

2. Pomiary.

1. Ustalenie progu wyzwalania częstotliwościomierza cyfrowego PFL 28A.

Pomiaru dokonaliśmy dla przebiegu sinusoidalnego 1kHz. Próg wyzwalania wynosił 40 mV.

b) Pomiary częstotliwości z generatora ( porównanie wskazań miernika PFL-28A ze skalą generatora HUNG CHANG 9205).

Generator	[Hz]	1	10	50	100	150	400
F mierz.	[Hz]	1	11	53	98	151	417
T mierz.	[ms]	1004.1566	11.1566	18.5407	9.9586	6.8725	2.237

800	2 k	5 k	10 k	40 k	160 k	700 k	1 M	2 M
793	1.951 k	5.093 k	9.793 k	41.231 k	165.645 k	767.898 k	1.086 M	2.039 M
1.21	0.506	0.184	98.8 us	22.2 us	6.2 us	1.3 us	0.9 us	0.5 us

Z danych zawartych w tabeli wynika, że przy pomocy miernika PFL 28A można wykonać dosyć dokładne pomiary częstotliwości z dokładnością poniżej 1% zależnie od wybranej ilości pozycji znaczących wyniku (na błąd duży wpływ ma niepewność 1 ostatniej cyfry znaczącej Z tabeli wynika również to, że używany generator cechował się mało precyzyjnym wyskalowaniem podziałki, co szczególnie objawiało się w zakresie częstotliwości górnych (MHz) i powodowało duże rozbieżności w otrzymywanych wynikach. Dodatnią cechą badanego częstotliwościomierza jest dość szerokie pasmo przenoszenia i istnieje możliwość pomiaru częstotliwości z zakresu 106 Hz jak i ułamków Hertza.

c) Pomiary okresu ,czasu trwania i czasu przerwy niesymertycznego impulsu prostokątnego.

Czasy te łatwo można mierzyć przy użyciu PFL 28A, bez konieczności jakichkolwiek skalowań i przeliczeń. Używa się do tego celu 2 z szeregu 5 klawiszy, umieszczonych w prawej części płyty czołowej miernika.

Pomiar okresu realizuje się przy 1-wciśniętym i 3-wyciśniętym lub odwrotnie, pomiar czasu przerwy przy 1 i 3 wciśniętym, a pomiar czasu trwania przy 1 i 3 wyciśniętym.

Na wejście PFL 28A podany został przebieg prostokątny o częstotliwości 8kHz i wypełnieniu „na oko” 0,36.

okres przebiegu: 200 us;

czas trwania „jedynki”: 57 us;

d) Pomiar przesunięcia fazowego układu różniczkującego RC.

Ten punkt ćwiczenia nie został ukończony ze względu na problemy techniczne (najprawdopodobniej uszkodzona dekada pojemnościowa). Zagadnienie przesuwania fazy opracowaliśmy teoretycznie.

Układ różniczkujący przyspiesza fazę napięcia wyjściowego względem wejściowego. Oznacza to, że wskaz napięcia wejściowego jest opóźniony o jakiś kąt względem wskazu napięcia wyjściowego.

Pomiar próbowaliśmy wykonać za pomocą oscyloskopu podając na jeden kanał sygnał wejściowy a na drugi sygnał wyjściowy czwórnika.

Pomiar kąta przesunięcia fazowego można też było przeprowadzić za pomocą PFL 28A podając na wejście B przebieg z wyjścia układu, a na wejście C przebieg na wejściu układu. Klawisz 1 powinien być wyciśnięty, a klawisz 3 wciśnięty. Ponieważ przebieg na B jest przyspieszony względem przebiegu na C miernik mierzy czas pomiędzy przejściami przez zero sygnałów na wejściach B i C i dokonuje tego w fazie narastania obu przebiegów.

---