Студопедия
Новини освіти і науки:
МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах


РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання


ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ"


ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ


Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків


Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні


Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах


Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами


ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ


ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів



Контакти
 


Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция






Будова осцилографа

Призначення осцилографа

Тема 3.2 Електронні осцилографи

План

1. Призначення осцилографа.

2. Будова осцилографа.

3. Параметри осцилографа.

 

Електронно-променеві (електронні) осцилографи призначені для візуального спостереження, вимірювання та реєстрації електричних сигналів. Осцилограми сигналів мають велику інформативність і дають можливість під час аналізу сигналів виявляти складні закономірності, розпі­знавати природу досліджуваних явищ, вимірювати пара­метри неперервних, імпульсних, періодичних і неперіо­дичних сигналів у широкому діапазоні частот.

Сучасні осцилографи, оснащені пристроями для керу­вання й автоматизації процесу вимірювання (контроле­рами) на базі мікропроцесорів, аналого-цифровими й цифро-аналоговими перетворювачами, являють собою багатофункціональні вимірювальні комплекси, здатні вимірювати характеристики і параметри складних електрорадіотехнічних пристроїв.

Для візуалізації, аналізу, вимірювання й порівняння характеристик і параметрів одночасно кількох сигналів призначені багатопроменеві (здебільшого двопроменеві) осцилографи.

Останнім часом у деяких сучасних осцилографах перед­бачено, крім традиційних функцій зображення сигналів, функції вимірювання частоти, струму, напруги, опору (осцилограф - мультиметр).

 

Принцип дії осцилографа полягає у перетво­ренні досліджуваних електричних сигналів у видиме зоб­раження (осцилограму) на екрані електронно-променевої трубки.

Рис. 1

Основними структурами осцилографа (рис. 1) є:

електронно-променева трубка(ЕПТ) зі схема­ми фокусування променя, керування променем та високо­вольтного живлення;

канал вертикального відхилення (канал У);

канал горизонтального відхилення (ка­нал X);

канал керування яскравістю променя (ка­нал Z).

До складу осцилографа входять також калібратор амплітуди і тривалості та синхронізатор.

Електронно-променева трубка. Скляний балон еле­ктронно-променевої трубки виготовляється у формі колби, у якій утворено високий вакуум.

Екран електронно-променевої трубки покритий спеці­альною сумішшю (люмінофором), яка світиться під дією ударів електронів (тобто коли сфокусований промінь потрапляє у певну точку екрана, ця точка починає світитися).

Для виготовлення люмінофорів використовують ок­сиди цинку, берилійового цинку, суміш сульфату цинку із сульфатом кадмію тощо. Ці матеріали мають післясвітіння — вони продовжують світитися певний час після при­пинення дії електронного променя.


Частина енергії електронного променя перетворюється у світлову у вигляді світної плями діаметром менше за 1 мм. Решта енергії передається електронам екрана, зумовлюючи вторинну емісію. Вторинні електрони вловлюються провідним графітним шаром (аквадагом), який частково по­криває внутрішню циліндричну й конічну частини колби і з'єднаний з другим анодом.

До основних характеристик електронно-променевих трубок належать чутливість, смуга пропускання, тривалість післясвітіння, робоча площа екрана та інші характеристики.

Канал вертикального відхилення (канал Y). Канал вертикального відхилення складається з вхідного подільника напруги, вхідного підсилювача, лінії затрим­ки, вихідного підсилювача.

Вхідний подільник напруги забезпечує високий вхідний опір осцилографа в широкому діапазоні частот і служить для узгодження вихідного опору джерела вимірюваного сигналу і вхідного опору підсилювача.

Вхідну напругу підводять до осцилографа за допомогою коаксіального кабелю, ємність якого залежно від довжини становить 50...150 пФ і додається до вхідної ємності осци­лографа. Це призводить до збільшення спотворень сигна­лу і до зменшення смуги пропускання осцилографа. Щоб зменшити негативний вплив ємності кабелю, застосовують додатковий подільник напруги (атенюатор), розміще­ний у виносному пробнику, який через зонд довжиною кілька сантиметрів вмикається безпосередньо у потрібну точку електричного кола (рис. 2).

Рис. 2


Основне підсилення досліджуваного сигналу здійсню­ється попереднім підсилювачем каналу вертикального від­хилення. Крім основної функції — підсилення, підсилювач виконує ще деякі допоміжні функції: плавну зміну коефіцієнта підсилення, балансу­вання постійної складової, перетворення сигналу із неси­метричного відносно землі у симетричний.

Лінія затримки забезпечує затримку досліджуваного сигналу відносно початку розгортки, що дає змогу спо­стерігати передній фронт імпульсу.

Вихідний підсилювач каналу забезпечує підсилення сигналу до значення, необхідного для відхилення променя в межах екрана.

Канал горизонтального відхилення (канал X). До складу каналу входить генератор розгортки, вихідний під­силювач, пристрій синхронізації і запускання розгортки.

Генератор розгортки призначений для формування пилкоподібних імпульсів, необхідних для відхилення електронного променя по горизонталі, пропорційно ча­су. Генератор розгортки має три режими роботи: авто­коливальний, очікувальний і одноразової розгортки.

Автоколивальний режим призначений для відображен­ня періодичних імпульсних і синусоїдних сигналів. Сигна­ли зовнішньої або внутрішньої синхронізації надходять на генератор і забезпечують кратність частоти розгортки ча­стоті сигналу.

Очікувальний режим використовується для відображен­ня короткотривалих імпульсів низької частоти. Генератор у цьому режимі знаходиться у стані готовності до робочо­го ходу розгортки. Як тільки імпульс запуску є на вході, починається робочий хід розгортки. Після закінчення ро­бочого ходу генератор знову переходить на режим очіку­вання нового робочого ходу. Яскравість зображення ім­пульсу на екрані пропорційна частоті імпульсів.

Режим одноразової розгортки призначений для за­пам'ятовування чи фотографування окремих поодиноких імпульсів. Генератор розгортки знаходиться у стані готов­ності до запуску. Натискуванням кнопки «Пуск» генера­тор запускається черговим імпульсом.

Щоб отримати зображення більшого масштабу, у бага­тьох осцилографах передбачений режим «розтягування» у часі. Це досягається збільшенням коефіцієнта підсилення вихідного підсилювача каналу Х у певну кількість разів. Яскравість зображення у такому разі зменшується.

Часто необхідно спостерігати частину імпульсу, яка з'являється значно пізніше за початок розгортки. Для цього використовують дві розгортки: повільну, яка дає змогу спостерігати весь імпульс і вибирати на ньому за допомогою спеціальної позначки потрібну ділянку сигна­лу, і швидку, яка запускається дещо раніше вибраної ділянки і тим самим забезпечує зображення більшого масштабу.

У більшості осцилографів поряд з режимом розгортки у часі використовується режим відхилення (режим X-Y) досліджуваного сигналу по горизонталі, аналогічно тому, як це виконується у каналі У. Цей режим використо­вується для дослідження залежності одного сигналу від іншого, наприклад для дослідження вольт-амперних ха­рактеристик пристроїв.

Вихідний підсилювач каналу Х за призначенням і будо­вою аналогічний вихідному підсилювачу каналу У.

Пристрій синхронізації і запускання розгортки при­значений для забезпечення стійкого зображення на екрані осцилографа.

Для цього початок робочого ходу має точно збігатися з однією і тією самою характерною течкою досліджуваного сигналу. У автоколивальному режимові цей процес прив'язування початку розгортки до початку сигналу називаєтьсясинхронізацією, а при очікувальному та разовому запуску —запуском розгортки. Для забезпе­чення синхронізації і запуску розгортки пристрій син­хронізації генерує імпульс з крутим фронтом в момент ча­су, коли вхідний сигнал досягає заданого рівня. Цим імпульсом коригується тривалість зворотного ходу роз­гортки або її запуск.


Канал керування яскравістю променя (канал Z), або керування струмом електронного променя, служить для встановлення яскравості зображення на екрані трубки.

Ре­гулювання виконується як вручну (змінюючи напругу на модуляторі), так і за допомогою підсилювача, на вхід яко­го подають зовнішній або внутрішній сигнали і підсвічу­ють важливі їх ділянки. Основне призначення каналу Z полягає у підсвічуванні робочого ходу розгортки, для чого під час робочого ходу на вхід підсилювача подається пря­мокутний імпульс підсвічування, що створюється генера­тором розгортки і після підсилення подається на модуля­тор трубки.

Калібратор амплітуди і тривалості це спе­ціальний генератор, як правило, прямокутних коливань у формі меандру, амплітуда і тривалість яких відомі із заданою точністю. Маючи на екрані зображення такого еталонного сигналу, можна за допомогою регулюваль­них пристроїв встановлювати необхідні параметри осци­лографа.

Синхронізатор.Щоб отримати на екрані зображення сигналу, розгорнутого за часом, на горизонтальні пластини електронно променевої трубки потрібно подавати напругу, яка лінійно зростає з плином часу. Така пилкоподібна напруга формується генератором розгортки, підсилюється підсилювачем каналу Х і подається на горизонтальні пластини.

Зображення періодичного сигналу на екрані осцилографа буде стійким у тому разі, коли тривалість розгортки кратна періоду сигналу. Для досягнення цієї кратності служить синхронізатор, за допомогою якого можна змінювати тривалість розгортки.

3. Параметри осцилографа

Коефіцієнт відхилення (ти) — це відношення напруги вхідного сигналу Ux до відхилення променя lх, спричине­не цією напругою, тобто: mu=Ux/lx. У найбільш пошире­них осцилографах коефіцієнт відхилення знаходиться у діапазоні 50 мкВ/поділку... 10 В/поділку.

Смуга пропускання — це діапазон частот, в межах якого коефіцієнт відхилення зменшується не більше, ніж 3 дБ (у 0,707 рази) порівняно з коефіцієнтом відхилення на деякій середній (опорній) частоті. Для низькочастотних осцилографів смуга пропускання знаходиться в межах від нуля до 5 МГц; для універсальних осцилографів верхня частота діапазону досягає десятків мегагерц, для високо­частотних — сотень мегагерц.

Час наростання перехідної характеристики (t) — час, упродовж якого промінь проходить від 0,1 до 0,9 усталеного значення, якщо на вхід осцилографа діє стри­бок напруги.

Коефіцієнт розгортки (mt) — відношення інтервалу часу Dt до відхилення променя І під дією напруги розгор­тки за цей час: mt=Dt/lx. Сучасні осцилографи мають ши­рокий діапазон коефіцієнтів розгортки від сотих часток мікросекунд на поділку до одиниць секунд на поділку.

Вхідний опір осцилографа визначається опором вхідно­го подільника напруги. Для зменшення похибки взаємодії вхідний опір має бути якомога більший.

Вхідний опір і вхідна ємність осцилографа характеризу­ють ступінь впливу осцилографа на режим роботи дослід­жуваного електричного кола і визначають похибку взаємо­дії. Щоб зменшити цю похибку, необхідно збільшувати вхідний опір і зменшувати вхідну ємність.

Підсилювачі каналу У вносять амплітудну і фазову динамічні похибки, зумовлені обмеженістю смуги пропу­скання підсилювачів. Нелінійність амплітудних характе­ристик підсилювачів також спотворює форму сигналу.

Візуальний відлік параметрів сигналів за осцилограма­ми призводить до похибок, зумовлених паралаксом, кінце­вою шириною променя і дискретністю відліку за шкалою. Паралакс може виникнути у процесі відліку за шкалою, розміщеною на деякій відстані від екрана трубки. У су­часних осцилографах застосовуються безпаралаксні екра­ни зі шкалою, нанесеною на внутрішній поверхні екрана трубки. Похибка зумовлена шириною променя оцінюється половиною його ширини, а похибка дискретності — половиною ціни поділки шкали.


Контрольні запитання:

1. Яке призначення осцилографа?

2. З яких основних вузлів складається електронний осцилограф?

3. Яке призначення і будова каналу вертикального відхилення (канал Y)?

4. Яке призначення і будова каналу горизонтального відхилення (канал Х)?

5. Яке призначення і будова каналу синхронізації (каналS)?

6. Яке призначення каналу керування яскравістю променя (канал Z)?

7. Якими основними параметрами характеризується робота осцилографа?

 



Читайте також:

  1. II. Будова доменної печі (ДП) і її робота
  2. Анатомічна будова кісток вільної нижньої кінцівки
  3. Анатомо-фізіологічна перебудова організму підлітка
  4. Анатомо-фізіологічна перебудова організму підлітка та її вплив на його психологічні особливості й поведінку.
  5. Антигенна будова HDV
  6. АСОЦІАЦІЯ. ПОБУДОВА АСОЦІАТИВНОГО КУЩА
  7. Атмосфера. ЇЇ хімічний склад та будова
  8. Атомно-молекулярна будова речовини.
  9. Базис і надбудова.
  10. Біоелектричні явища в тканинах: будова мембран клітини, транспорт речовин через мембрану, потенціал дії та його розповсюдження.
  11. Будова автономної нервової системи
  12. Будова активного центру ферментів




Переглядів: 11855

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
Універсальні генератори | Принцип роботи

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.008 сек.