Електронний осцилограф

Рисунок 38 Спрощена структурна схема осцилографа

Електронний осцилограф є основним і широко поширеним приладом для спостереження електричних сигналів і вимірювання їх параметрів. Осцилограф дозволяє "бачити" досліджуваний сигнал у вигляді функції часу. Спрощена структурна схема осцилографа наведена на рисунку 38. Вона містить електронно – променеву трубку (ЕПТ), канал вертикального відхилення, канал горизонтального відхилення, калібратор.

Принцип отримання зображення досліджуваної напруги на екрані осцилографа полягає в наступному. Досліджувана напруга, яка є функцією часу, відображається в прямокутних координатах Х, У графіком. Дві пари пластин ЕПТ, розташовані по відношенню один до одного під кутом 90^о, відхиляють електронний промінь у двох взаємно перпендикулярних напрямках. Для спостереження на екрані досліджуваної напруги необхідно відхиляти промінь по горизонтальній осі пропорційно часу, а по вертикальній осі – пропорційно величині досліджуваної напруги. З цією метою до горизонтально відхиляючої пластини подається лінійно змінюючи напруга, під дією якої електронний промінь переміщається по горизонталі з постійною швидкістю зліва праворуч. У вихідне положення промінь повертається з набагато більшою швидкістю.

Напруга горизонтального розгорнення, що має пилкоподібну форму, створюється внутрішнім генератором напруги що розгортається. Величина переміщення променя по горизонтальній осі є лінійною функцією часу. Досліджувана напруга надходить на вхід каналу вертикального відхилення і далі на вертикально відхиляючи пластини. Отже, в кожний момент часу положення електронного променя відповідає величині досліджуваної напруги. За час прямого ходу промінь прокреслює криву досліджуваного сигналу. Зображення кривої на екрані називають осцилограмою. Якщо напруга, що розгортається, і напруга досліджуваного сигналу синхронно і періодично повторюється, то на екрані осцилографа спостерігається нерухоме зображення сигналу.

Функціонування основних вузлів осцилографа.

Канал вертикального відхилення променя (канал У) призначений для передачі напруги досліджуваного сигналу на вертикально відхиляючі електронно – променевої трубки (ЕПТ). Вхідний блок каналу має калібрований перемикач посилення, за допомогою якого встановлюється масштаб ВОЛЬТ/ПОДІЛ на екрані осцилографа концентрично з перемикачем коефіцієнта посилення розташована ручка ЗМІННОГО посилення, за допомогою якої масштаб зображення змінюється плавно, в певних межах. Слід пам'ятати, що при вимірюванні напруг ручка змінного підсилення повинна бути повернена за годинниковою стрілкою до кінця.

Досліджуваний сигнал може подаватися на вхідний блок або безпосередньо (вхід У відкритий), або через розділовий конденсатор (вхід У закритий). У першому випадку вхід має зв'язок по постійному струму, що забезпечує можливість вимірювання сигналу постійного струму. Однак у випадках, коли інтерес представляє змінний сигнал малої величини, що має напругу зміщення у вигляді напруги постійного струму, використовується закритий вхід. При цьому послідовно з входом підключається конденсатор, який пропускає змінний сигнал і блокуючу напругу зсуву постійного струму. Перемикання входів осцилографа здійснюється за допомогою перемикача, положення якого визначає вид входу (на передній панелі є відповідне позначення).

Як правило, входи осцилографа володіють високим імпедансом, який представляє собою паралельне з'єднання опору 1 МОм і ємності близько 20 пФ.

У підсилювачі вертикального відхилення є лінія затримки, завдяки якій забезпечується подача досліджуваного імпульсного сигналу з затримкою щодо пилоподібної напруги, що надходить на горизонтально відхиляючи пластини, що дозволяє спостерігати передній фронт імпульсного сигналу. Підсилювач вертикального відхилення посилює досліджуваний сигнал до величини, необхідної для отримання достатньої для спостереження розміру досліджуваного сигналу на екрані ЕПТ.

Канал горизонтального відхилення променя або канал Х виробляє напругу, яка переміщує промінь у горизонтальному напрямку пропорційно часу. Він містить: генератор напруги що розгортається, який переміщує промінь по горизонталі з певною швидкістю; підсилювач, що забезпечує необхідну величину напруги розгортки; схему синхронізації, призначену для посилення, перетворення і зміни полярності синхронізуючого сигналу з метою одержання стійкої неспотвореної осцилограми.

На передній панелі осцилографа мається калібрований перемикач ЧАС/ПОДІЛ і концентрична з ним ручка змінного посилення, яка при вимірюванні тривалості сигналу повинна бути обов'язково повернена за годинниковою стрілкою до відмови.

Для отримання на екрані стійкої осцилограми служить схема синхронізації і запуску розгортки, яка керує генератором розгортки і забезпечує кратність періодів досліджуваного сигналу і напруги, що розгортається. Для спостереження зображення нерухомим, початок розгортки має бути пов'язаний з однією і тією ж точкою сигналу. Цю прив'язку до певних точок сигналу здійснює схема синхронізації, за допомогою якої встановлюється певний рівень і нахил ("+" або "-"), що визначає момент початку розгортки. Схема синхронізації виробляє короткий імпульс, що надходить на генератор розгортки і запускає його за допомогою перемикача, розташованого на передній панелі, можливо вибрати один з трьох режимів синхронізації – внутрішній, зовнішній і від мережі.

При внутрішній синхронізації імпульси, що запускають схему, виробляються з вхідного сигналу, який надходить з каналу вертикального відхилення до лінії затримки.

У режимі зовнішньої синхронізації сигнал, що запускається подається на схему синхронізації від зовнішнього джерела через спеціальний вхід на передній панелі. При цьому здійснюється режим очікування роботи генератора розгортки, який забезпечує дослідження імпульсних сигналів, в тому числі з великою скваженістю і навіть неперіодичних.

У режимі очікування напруга розгортки надходить на горизонтально відхиляючі пластини трубки синхронно з моментом появи сигналу, що запускається. При надходженні імпульсу, що запускає електронний промінь робить один прямий і один зворотний хід. Після цього генератор розгортки буде знаходиться в загальмованому стані і "чекати" приходу наступного імпульсу, що запускається.

У стандартних імпульсних генераторах є спеціальний вихід для синхронізуючих імпульсів. Щодо цих імпульсів вихідний сигнал затримується. Як правило, час затримки регулюється. Це дозволяє переміщати досліджуваний імпульс на екрані осцилографа.

У положенні перемикача "Мережа" синхронізація генератора розгортки здійснюється від напруги мережі живлення. При перемиканні цього перемикача в положення "вхід Х", вхід підсилювача горизонтального відхилення підключається до гнізда "вхід Х". При цьому генератор пилоподібної напруги відключений і розгортка здійснюється зовнішньою напругою .

Генератором розгортки так само виробляються спеціальний прямокутний імпульс підсвітки, тривалість якого дорівнює тривалості прямого входу розгортаємої напруги. Сформований в підсилювачі Z імпульс надходить на модулятор ЕПТ і підсвічує прямий хід розгортки. Як правило, в осцилографах передбачається можливість модуляції зображення досліджуваного сигналу по яскравості зовнішнього сигналу. Для цієї мети служить вхід Z, а так само схема, що дозволяє змінювати полярність напруги, що модулюється.

Для точної установки коефіцієнта посилення сигналу по входу У і коефіцієнта розгортки в осцилографі передбачається вбудований генератор сигналів з точно відомими амплітудою і частотою.

На передній панелі передбачені спеціальні ручки, що дозволяють управляти яскравістю, фокусуванням променя, а так само становищем променя на екрані ЕПТ.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Вольтметри постійної напруги	\|	Вимірювальні генератори сигналів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.