Структурная схема универсального электронного осциллографа, параметры, виды развертки

Осциллографом называется прибор для визуального наблюдения и регистрации электрических сигналов, а также для измерения их параметров.

Основная функция осциллографа заключается в воспроизведении и графическом виде различных электрических колебаний (осциллограмм), гак как это принято в радиотехнике. Чаще всего с помощью осциллографа наблюдается зависимость напряжения от времени. Ось х является осью времени, а по оси у откладывается напряжение сигнала. При помощи осциллографа можно измерять различные параметры сигнала: амплитуду, длительность, частоту, глубину модуляции и т. п.

Для получения осциллограмм, отображающих быстрые процессы, используются электроннолучевые осциллографы, в которых под воздействием электрического сигнала электронный пучок, вызывающий свечение люминесцирующего экрана, отклоняется практически мгновенно.

Главным элементом электронного осциллографа является электроннолучевая трубка (ЭЛТ) с электростатическим управлением лучом. Она предназначена для отображения формы исследуемого сигнала. Для удобного расположения осциллограммы на экране электроннолучевой трубки в электронных осциллографах предусмотрена возможность ее смещения вверх и вниз по оси Y, а также вправо и влево но оси X масштабной сетки. Смещение осуществляется специальными потенциометрами, ручки управления которых, выведены на переднюю панель электронного осциллографа.

Канал вертикального отклонения электронного осциллографа предназначен для преобразования мгновенного напряжения измеряемого сигнала в соответствующее отклонение электронного пятна по оси Y экрана трубки. Он состоит из входного устройства, усилителя и вертикально отклоняющих пластин трубки.

Внешние развертки электронных осциллографов создаются сторонними источниками напряжений, подключаемыми па вход X осциллографа, который работает в режиме внешней развертки, т.е. при выключенном внутреннем генераторе развертки. Напряжение внешней развертки в общем случае может иметь любой вид, а при исследовании параметров непериодических процессов быть также непериодическим.

В ряде случаев внешняя развертка создастся путем подачи напряжения развертки не только на горизонтальные, но и на вертикальные отклоняющие пластины трубки. При этом исследуемый сигнал подается или на вертикально отклоняющие пластины, т.е. параллельно напряжению развертки, или на капал Z электронного осциллографа. В последнем случае информация об исследуемых параметрах сигнала представляется в виде модуляции яркости луча.

Рисунок 2.19 – Структурная схема осциллографа

26

В технике связи применяются следующие виды разверток: линейно-непрерывная, синусоидальная, эллиптическая или круговая, спиральная, ждущая.

При линейной развертке в качестве образцовой частоты используется частота генератора развертки данного осциллографа. Напряжение неизвестной частоты подают на вход канала вертикального отклонения осциллографа, а частоту генератора развертки (при выведенной ручке напряжения синхронизации) изменяют до тех пор, пока на экране не получится изображение одного периода. При этом измеряемая частота равна установленной частоте развертки. На экране осциллографа можно получить изображение нескольких периодов, при этом измеряемая частота больше частоты развертки в п раз, где п -число периодов.

При синусоидальной развертке напряжение неизвестной частоты подается на вход вертикального отклонения, а напряжение образцовой частоты на вход горизонтального отклонения. Генератор развертки осциллографа выключается. Изменяя образцовую частоту, добиваются неподвижной или медленно движущейся фигуры Лиссажу.

Полученную фигуру нужно мысленно пересечь вертикальной и горизонтальной линиями и сосчитать число пересечений или ветвей фигуры по вертикали nв и по горизонтали nг (см. рисунок 2.20). Отношение этих чисел равно отношению образцовой и измеряемой частот

nв/nг = fобр/fх

Откуда

fх = fобр nг/ nв

          Рисунок 2.20 - Определение неизвестной частоты по фигуре Лиссажу.

При круговой развертке напряжение образцовой частоты через фазосдвитающую цепочку RC подают на оба входа осциллографа (см. рисунок 2.21).

На экране осциллографа появляется линия развертки в виде окружности, которая вращается с частотой сигнала образцового генератора, т. е. время одного оборота равно длительности периода. Напряжение неизвестной частоты подают па модулятор электронно-лучевой трубки, и оно изменяет яркость линии развертки 1 раз в течение периода измеряемой частоты.

27

Если частоты fx и foбр равны друг другу, то половина окружности будет светлой, а половина - темной. Если же fx больше foGP, то окружность становится состоящей из штрихов, число которых равно п -отношению неизвестной и образцовой частот.

Рисунок 2.21 - Получение круговой развертки при помощи фазосдвигающей цепочки RC.

п = fx / foбр,

откуда fx = n*foбр

Круговая развертка позволяет измерять частоты с кратностью большей, чем при синусоидальной развертке, так как штрихи считать удобнее, чем пересечения.

При спиральной развертке исследуемое напряжение подается на амплитудный модулятор. Несущей в данном случае является синусоида, а модулирующим сигналом - напряжение пилообразной формы. На рисунке 2.22 приведена спиральная развертка.

Рисунок 2.22 – Спиральная развертка

Период спиральной развертки определяется периодом модулирующего напряжения.

Ждущая развертка применяется для исследования различных импульсных процессов. Сущность ее состоит в том, что напряжение развертки подается только в то время, когда импульс поступает па вход электронного осциллографа.