Виды разверток в осциллографе

Одним из узлов осциллографа является электронно-лучевая трубка, основными элементами которой служат две пары пластин. Пластины с помощью специальной развертки отклоняют луч в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Развертка имеет вид линии, которую чертит луч на экране при отсутствии исследуемого сигнала в результате действия только одного развертывающего напряжения. Если развертывающее напряжение приложено к одной паре отклоняющих пластин (обычно к пластинам Х), то развертку называют по форме развертывающего напряжения (например, линейной или синусоидальной). Если развертывающие напряжения приложены к отклоняющим пластинам Х и Y трубки осциллографа одновременно, то название развертки дается по её форме (например, круговая или эллиптическая).

Наиболее широко используется линейная развертка, создаваемая пилообразным напряжением U

р генератора развертки. Для обеспечения различных режимов работы осциллографа существуют несколько видов разверток:

автоколебательная развертка представляет собой развертку, при которой генератор развертки периодически запускается при отсутствии сигнала запуска на его входе 4

ждущей разверткой называется развертка, при которой генератор развертки запускается только с помощью сигнала запуска;

однократная развертка – это развертка, с помощью которой генератор развертки запускается только один раз с последующей блокировкой.

При подаче на горизонтально отклоняющие пластины напряжения U

х пилообразной формы (рис. 2.2) сфокусированный электронный луч под воздействием этого напряжения перемещается слева направо в интервале Т_пр (0 — 1- 2 – длительность прямого хода луча) и справа налево в интервале Т_обр (2 – 3 – длительность обратного хода луча). При этом скорость движения луча в обратном направлении много больше (обычно луч при этом гасится), чем в прямом.

Рис. 2.2 Диаграмма, поясняющая создание временного масштаба по горизонтальной оси экрана:

0 – 3 – точки, показывающие длительность прямого и обратного хода луча

С помощью напряжения развертки, подаваемого на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ (пластины Х) осциллографа, на экране можно наблюдать исследуемый сигнал, поступающий на пластины Y и изменяющийся во времени, т.е. развернутый во времени.

Автоколебательная развертка применяется для исследования периодических сигналов с небольшой скважностью

,

где Т_с— период сигнала, t_и— длительность импульса.

Она также используется при внутренней синхронизации. В схеме на рис. 2.3,а показаны исследуемый сигнал U

с и развертывающее синхронное напряжение U_р, а в схеме на рис. 2.3, б – осциллограмма, наблюдаемая на экране.

Рис. 2.3 Пример применения автоколебательной развертки:

а – схема; б – наблюдаемая осциллограмма на экране;

1 – начало развертки; 2 – конец развертки

Автоколебательная развертка не обеспечивает визуализацию непериодических сигналов и практически бесполезна при наблюдении периодических импульсных сигналов с большой скважностью Q (это связано с тем, что передний и задний фронты импульса почти сливаются). В этих случаях необходимо использовать ждущую развертку.

Схема принципа действия ждущей развертки и наблюдаемая осциллограмма на экране представлены на рис. 2.4.

Рис. 2.4 Принцип действия ждущей развертки:

а – схема; б – наблюдаемая осциллограмма на экране;

1 – начало развертки; 2 – конец развертки

Здесь генератор развертки запускается при поступлении импульсов U_с. Если длительность развертки, равная t

2 – t₁, соизмерима с длительностью исследуемого импульса, то его изображение на экране отображается в полной мере. Для улучшения полноты отображения сигналов в осциллографах начало ждущей развертки несколько задерживается относительно фронта (переднего скачка) импульса U_с. Это особенно важно, если фронт импульса очень короткий. В этом случае он может не отобразиться на осциллограмме. Для наблюдения короткого фронта сигнала U_с его задерживают по времени в канале Y с помощью линии задержки (на рис. 2.4,а она изображена в виде штриховых импульсов U_с). Осциллограмма такой развертки также изображена штриховой линией на экране (рис. 2.4, б).

Однократная развертка применяется при фотографировании с экрана осциллографа неповторяющихся сигналов. В этом режиме генератор развертки запускается исследуемым сигналом только один раз.

Рассмотрим получение на экране ЭЛТ круговой развертки. Для этого на пластины Y надо подать синусоидальный сигнал

U_Y = U sin (wt) = U sin (2πt / T),

А на пластины Х – аналогичный по форме сигнал, но задержанный по времени на четверть периода (по фазе на φ = 90⁰), т.е. сигнал

.

Схема осциллограммы круговой развертки представлена на

рис. 2.5, а, а вид круговой развертки на экране осциллографа на рис.2.5, б

рис. 2.5 Осциллограмма круговой развертки:

а – схема; б – вид на экране; 0 – 4 точки на оси текущего времени

Под действием напряжений развертки U_Y и U_X луч формирует на экране осциллографа окружность за время, равное периоду Т. Положение луча на экране в момент времени t=0 отмечено точкой 0, а момент t₁ – точкой 1 и т.д. Если амплитуды сигналов U

Y и U_X не равны, то получается эллиптическая развертка, т.е. на экране будет сформирован эллипс. Например, при U_Y< U_X большая ось эллипса располагается по горизонтали, а малая – по вертикали.

17. Электронно-лучевой осциллограф: виды разверток и синхронизации.

Электроннолучевой осциллограф является универсальным измерительным прибором широкого назначения.

При его помощи можно визуально наблюдать и документально фиксировать непрерывные и импульсные электрические процессы, непериодические, случайные и

мгновенные одиночные явления. В зависимости от формы напряжения, приложенного на отклоняющие пластины, развертка бывает линейная и синусоидальная. Если развертывающее напряжение подается на обе пары пластин, то названия разверток соответствуют форме получающейся при этом фигуры: круговая, эллиптическая, спиральная. Наибольшее применение в измерительной технике находят линейная, синусоидальная и круговая развертка, реже используется спиральная. Все развертки могут быть непрерывными и ждущими. Для изучения непрерывных периодических процессов развертывающее напряжение также может быть непрерывным, при наблюдении непериодических или периодических импульсных процессов с большой скважностью применяется так называемая ждущая развертка. Она отличается от непрерывной тем, что развертывающее напряжение подается на пластины трубки только тогда, когда на вход осциллографа поступает синхронизирующий сигнал (импульс). При отсутствии последнего развертка не работает.

Линейная развертка – наиболее распространенный вид. Напряжение этой развертки имеет форму пилообразного импульса, т.е. возрастает пропорционально времени, и поэтому луч с равномерной скоростью движется по экрану осциллографа. Увеличение напряжения прекращается в момент достижения лучом края экрана. В этот момент оно мгновенно уменьшается до нуля, и луч также мгновенно перебрасывается к противоположному краю экрана трубки. Далее процесс повторяется, и луч чертит на экране трубки прямую – линию развертки.

Напряжение развертки, как правило, подается на пластины Х, и поэтому линия развертки получается горизонтальной. В зависимости от того, нарастает или спадает пилообразное напряжение, луч устанавливается у левого или у правого края экрана и разворачивается слева направо или наоборот. Развертка будет линейной, если в пределах ее длительности пилообразное напряжение изменяется пропорционально времени.

где А_пл – высота пилообразного напряжения, τ_пл – его длительность

Если на пластины Y подается напряжение исследуемого сигнала U

Y, то луч получает дополнительные отклонения по вертикали в функции времени: U_Y= f(t). Осциллограмма неподвижна только в том случае, если длительность развертки равна или кратна периоду Т сигнала.

Рассмотренная линейная непрерывная развертка пригодна для наблюдения периодических непрерывных сигналов и последовательностей импульсов с малой скважностью, т.е. с большим коэффициентом заполнения.

Осциллографирование импульсов большой скважности, а также непериодических и однократных процессов осуществляют, применяя линейную ждущую развертку. При ждущей развертке исследуемый сигнал и напряжение развертки в виде одиночного и пилообразного импульса синхронно поступают на пластины Х и У соответственно. Длительность и скорость развертки должны соответствовать аналогичным параметрам сигнала.

Для того чтобы на экране осциллографа воспроизводился передний фронт исследуемого сигнала, нужно импульс развертки подать на пластины Х несколько раньше, чем исследуемый сигнал на пластины У.

Синусоидальная развертка. При синусоидальной развертке на пластины Х подается гармоническое напряжение. Если на пластинах У напряжения нет, на экране трубки получается горизонтальная линия – линия развертки. Каждый полупериод напряжения развертки вызывает перемещение луча вправо и влево со скоростью, изменяющейся по синусоидальному закону. Следовательно, синусоидальная развертка является нелинейной.

Фигуры на экране осциллографа неподвижны только в том случае, если периоды (и частоты) приложенных напряжений относятся друг к другу, как целые числа: Т_х/Т_у = n/m. Это объясняется тем, что за промежуток времени Т = mT_x= mT_yпериоды обоих напряжений повторяются целое число раз и луч возвращается в исходное положение. Устойчивость осциллограммы тем лучше, чем меньше n и m, а полная ее неподвижность получается только при равенстве или кратности частот. При нецелочисленном отношении частот изображение перемещается по экрану. Если отношение частот близко к целому числу, перемещение происходит медленно и можно наблюдать осциллограмму, принимающую разные очертания. В случае сильного различия частот фигура перемещается так быстро, что на экране видны лишь ее следы, сливающиеся в сплошной светящийся прямоугольник, стороны которого пропорциональны амплитудам отклоняющих напряжений.

Круговая (эллиптическая) и спиральная развертки.

Для получения круговой развертки гармоническое напряжение

u=Usinωt подводится к фазорасщепляющей (на 90⁰)цепи RC, с которой подаются на обе пары пластин напряжения u_х=U_хsinωt и u_y=U_ysin(ωt+π/2).

Эти напряжения создают на экране трубки фигуру Лиссажу в виде эллипса или окружности. По виду этой фигуры развертку называют эллиптической или круговой

Круговая развертка получается при одинаковых максимальных отклонениях луча по горизонтали и по вертикали. Чтобы облегчить выполнение этого условия, элементы фазорасщепляющей цепи должны удовлетворять равенству R=1/ωC. Точная установка линии развертки в виде окружности достигается регулировкой сопротивления резистора R. При круговой развертке луч совершает один оборот за время, равное периоду развертывающего напряжения, а количество оборотов в секунду численно равно частоте развертывающего напряжения в герцах. Исследуемое напряжение подается по каналу Z на модулятор трубки или на второй анод. В первом случае осциллограмма имеет вид штриховой окружности, во втором – зубчатой. Применение круговой развертки обеспечивает относительное увеличение времени наблюдения и уменьшение погрешности отсчетов. Еще большее увеличение времени наблюдения получается при спиральной развертке. Спиральную развертку можно осуществить одновременным воздействием на амплитуды напряжения круговой развертки периодическим пилообразным напряжением; амплитуды будут изменяться во времени по линейному закону от 0 до Ux и Uy, а луч будет описывать архимедову спираль. Длительность пилообразного напряжения должна быть кратна периоду гармонического напряжения круговой развертки, в противном случае неподвижную осциллограмму получить невозможно. Спиральная развертка часто осуществляется в ждущем режиме.

Виды синхронизации: Синхронизирующее устройство предназначено для принудительной установки периода (или длительности) развертки, равного или кратного периоду (или длительности) исследуемого сигнала. В режиме ждущей развертки синхронизация осуществляется коротким запускающим импульсом, который формируется из исследуемого сигнала или напряжения внешнего источника. Для этого предусматривается усилитель синхронизирующего напряжения и триггер, формирующий запускающие импульсы; при такой схеме запуск генератора развертки не зависит от формы запускающих сигналов. Иногда триггер в цепи синхронизации отсутствует, тогда на выходе усилителя предусматривается дифференцирующая цепочка для получения коротких запускающих импульсов. На выходе усилителя обеспечивается необходимая величина и полярность этих импульсов независимо от величины и полярность их на входе. В большинстве современных осциллографов генератор развертки имеет в своем составе триггер управления, воздействуя на который можно осуществить синхронизацию и в режиме непрерывной развертки. В некоторых осциллографах генераторы развертки работают в автоколебательном режиме, и для их синхронизации в схему вводится напряжение U_син синхронизирующей частоты. Синхронизация тем лучше, чем частота генератора развертки ближе к частоте напряжения синхронизации. Синхронизация достигается и при кратности частоты синхронизации, т.е. когда последняя в целое число раз больше частоты генератора развертки. Такая синхронизация называется синхронизацией на субгармониках. Устойчивость синхронизации зависит от значения синхронизирующего напряжения: нужно устанавливать минимальное, при котором осциллограмма неподвижна. Синхронизация периодической развертки осуществляется исследуемым сигналом, напряжение внешнего источника или напряжением питающей сети. Переход от одного вида синхронизации к другому осуществляют переключением входа синхронизации на одно из трех положений: «Внутренняя», «внешняя» или «от сети».

Наиболее употребительной является внутренняя синхронизация, напряжение для которой снимается с усилителя канала вертикального отклонения. При этом создаются наиболее благоприятные условия наблюдения, так как сигнал даже при нестабильности его частоты «ведет» за собой частоту развертки и осциллограмма остается неподвижной. Синхронизация от сети используется для исследования процессов, частота которых равна или кратна 50 Гц.

17. Электронно-лучевой осциллограф: виды разверток и синхронизации.

Электроннолучевой осциллограф является универсальным измерительным прибором широкого назначения.

При его помощи можно визуально наблюдать и документально фиксировать непрерывные и импульсные электрические процессы, непериодические, случайные имгновенные одиночные явления. В зависимости от формы напряжения, приложенного на отклоняющие пластины, развертка бывает линейная и синусоидальная. Если развертывающее напряжение подается на обе пары пластин, то названия разверток соответствуют форме получающейся при этом фигуры: круговая, эллиптическая, спиральная. Наибольшее применение в измерительной технике находят линейная, синусоидальная и круговая развертка, реже используется спиральная. Все развертки могут быть непрерывными и ждущими. Для изучения непрерывных периодических процессов развертывающее напряжение также может быть непрерывным, при наблюдении непериодических или периодических импульсных процессов с большой скважностью применяется так называемая ждущая развертка. Она отличается от непрерывной тем, что развертывающее напряжение подается на пластины трубки только тогда, когда на вход осциллографа поступает синхронизирующий сигнал (импульс). При отсутствии последнего развертка не работает.

Линейная развертка – наиболее распространенный вид. Напряжение этой развертки имеет форму пилообразного импульса, т.е. возрастает пропорционально времени, и поэтому луч с равномерной скоростью движется по экрану осциллографа. Увеличение напряжения прекращается в момент достижения лучом края экрана. В этот момент оно мгновенно уменьшается до нуля, и луч также мгновенно перебрасывается к противоположному краю экрана трубки. Далее процесс повторяется, и луч чертит на экране трубки прямую – линию развертки.

Напряжение развертки, как правило, подается на пластины Х, и поэтому линия развертки получается горизонтальной. В зависимости от того, нарастает или спадает пилообразное напряжение, луч устанавливается у левого или у правого края экрана и разворачивается слева направо или наоборот. Развертка будет линейной, если в пределах ее длительности пилообразное напряжение изменяется пропорционально времени.

где А_пл – высота пилообразного напряжения, τ_пл – его длительность

Если на пластины Y подается напряжение исследуемого сигнала U_Y, то луч получает дополнительные отклонения по вертикали в функции времени: U_Y= f(t). Осциллограмма неподвижна только в том случае, если длительность развертки равна или кратна периоду Т сигнала.

Рассмотренная линейная непрерывная развертка пригодна для наблюдения периодических непрерывных сигналов и последовательностей импульсов с малой скважностью, т.е. с большим коэффициентом заполнения.

Осциллографирование импульсов большой скважности, а также непериодических и однократных процессов осуществляют, применяя линейную ждущую развертку. При ждущей развертке исследуемый сигнал и напряжение развертки в виде одиночного и пилообразного импульса синхронно поступают на пластины Х и У соответственно. Длительность и скорость развертки должны соответствовать аналогичным параметрам сигнала.

Для того чтобы на экране осциллографа воспроизводился передний фронт исследуемого сигнала, нужно импульс развертки подать на пластины Х несколько раньше, чем исследуемый сигнал на пластины У.

Синусоидальная развертка. При синусоидальной развертке на пластины Х подается гармоническое напряжение. Если на пластинах У напряжения нет, на экране трубки получается горизонтальная линия – линия развертки. Каждый полупериод напряжения развертки вызывает перемещение луча вправо и влево со скоростью, изменяющейся по синусоидальному закону. Следовательно, синусоидальная развертка является нелинейной.

Фигуры на экране осциллографа неподвижны только в том случае, если периоды (и частоты) приложенных напряжений относятся друг к другу, как целые числа: Т_х/Т_у = n/m. Это объясняется тем, что за промежуток времени Т = mT_x= mT_yпериоды обоих напряжений повторяются целое число раз и луч возвращается в исходное положение. Устойчивость осциллограммы тем лучше, чем меньше n и m, а полная ее неподвижность получается только при равенстве или кратности частот. При нецелочисленном отношении частот изображение перемещается по экрану. Если отношение частот близко к целому числу, перемещение происходит медленно и можно наблюдать осциллограмму, принимающую разные очертания. В случае сильного различия частот фигура перемещается так быстро, что на экране видны лишь ее следы, сливающиеся в сплошной светящийся прямоугольник, стороны которого пропорциональны амплитудам отклоняющих напряжений.

Круговая (эллиптическая) и спиральная развертки.

Для получения круговой развертки гармоническое напряжение

u=Usinωt подводится к фазорасщепляющей (на 90⁰)цепи RC, с которой подаются на обе пары пластин напряжения u_х=U_хsinωt и u_y=U_ysin(ωt+π/2).

Эти напряжения создают на экране трубки фигуру Лиссажу в виде эллипса или окружности. По виду этой фигуры развертку называют эллиптической или круговой

Круговая развертка получается при одинаковых максимальных отклонениях луча по горизонтали и по вертикали. Чтобы облегчить выполнение этого условия, элементы фазорасщепляющей цепи должны удовлетворять равенству R=1/ωC. Точная установка линии развертки в виде окружности достигается регулировкой сопротивления резистора R. При круговой развертке луч совершает один оборот за время, равное периоду развертывающего напряжения, а количество оборотов в секунду численно равно частоте развертывающего напряжения в герцах. Исследуемое напряжение подается по каналу Z на модулятор трубки или на второй анод. В первом случае осциллограмма имеет вид штриховой окружности, во втором – зубчатой. Применение круговой развертки обеспечивает относительное увеличение времени наблюдения и уменьшение погрешности отсчетов. Еще большее увеличение времени наблюдения получается при спиральной развертке. Спиральную развертку можно осуществить одновременным воздействием на амплитуды напряжения круговой развертки периодическим пилообразным напряжением; амплитуды будут изменяться во времени по линейному закону от 0 до Ux и Uy, а луч будет описывать архимедову спираль. Длительность пилообразного напряжения должна быть кратна периоду гармонического напряжения круговой развертки, в противном случае неподвижную осциллограмму получить невозможно. Спиральная развертка часто осуществляется в ждущем режиме.

Виды синхронизации: Синхронизирующее устройство предназначено для принудительной установки периода (или длительности) развертки, равного или кратного периоду (или длительности) исследуемого сигнала. В режиме ждущей развертки синхронизация осуществляется коротким запускающим импульсом, который формируется из исследуемого сигнала или напряжения внешнего источника. Для этого предусматривается усилитель синхронизирующего напряжения и триггер, формирующий запускающие импульсы; при такой схеме запуск генератора развертки не зависит от формы запускающих сигналов. Иногда триггер в цепи синхронизации отсутствует, тогда на выходе усилителя предусматривается дифференцирующая цепочка для получения коротких запускающих импульсов. На выходе усилителя обеспечивается необходимая величина и полярность этих импульсов независимо от величины и полярность их на входе. В большинстве современных осциллографов генератор развертки имеет в своем составе триггер управления, воздействуя на который можно осуществить синхронизацию и в режиме непрерывной развертки. В некоторых осциллографах генераторы развертки работают в автоколебательном режиме, и для их синхронизации в схему вводится напряжение U_син синхронизирующей частоты. Синхронизация тем лучше, чем частота генератора развертки ближе к частоте напряжения синхронизации. Синхронизация достигается и при кратности частоты синхронизации, т.е. когда последняя в целое число раз больше частоты генератора развертки. Такая синхронизация называется синхронизацией на субгармониках. Устойчивость синхронизации зависит от значения синхронизирующего напряжения: нужно устанавливать минимальное, при котором осциллограмма неподвижна. Синхронизация периодической развертки осуществляется исследуемым сигналом, напряжение внешнего источника или напряжением питающей сети. Переход от одного вида синхронизации к другому осуществляют переключением входа синхронизации на одно из трех положений: «Внутренняя», «внешняя» или «от сети».

Наиболее употребительной является внутренняя синхронизация, напряжение для которой снимается с усилителя канала вертикального отклонения. При этом создаются наиболее благоприятные условия наблюдения, так как сигнал даже при нестабильности его частоты «ведет» за собой частоту развертки и осциллограмма остается неподвижной. Синхронизация от сети используется для исследования процессов, частота которых равна или кратна 50 Гц.

21. Виды разверток. Режимы работы генератора развертки осциллографа и их назначение. Синхронизация и запуск осциллографа.

1) Однократная развертка

Генератор развертки вырабатывает один ход пилообразного напряжения, а потом сбрасывается до нуля. Ход разв подается один раз. Такое изображение быстро исчезает.

Такой режим применяется для фотографирования или фиксации сигнала. Фотографирование делается с помощью герметичного тубуса с фотоаппаратом

2) Режим непрерывной развертки

Осциллограф работает в автоколебательном режиме и генератор вырабатывает напряжение периодически. Кажд ход разв созд свою осцилогр, свой кадр изобр и они не совпад.

Условие неподвижности осциллограммы( чтобы осциллограммы от разных разверток совпадали):

Сигнал повторяется периодически и период развертки должен быть кратен периоду сигнала.

С помощью такой развертки можно наблюдать только периодические сигналы

3) Ждущая развертка

Обозначается: Z

Мы наблюдаем сигналы с малой длительностью и большой амплит( т.е. с большой скважностью)

Хотелось бы использовать меньшие коэфф. Развертки, но уменьшать некуда

– условие кратности изображения.

Когда мы хотим удобно наблюдать сигналы с большой скважностью, то мы рисуем кадр развертки только когда есть сигнал на входе. Не будет яркой нулевой линии. Сигнал м.б. непериодический в этом случае, т.к. когда нет сигнала, кадр не рисуется. Это ждущий режим, он используется для сигналов с большой скважностью и непериодичностью

4) Круговая развертка

На пластины Х и У подаются одновременно синусоид. Сигналы. Сигнал подается на модулятор трубки. Момент наличия сигнала фикс. темной точкой.

X = sin (wt,) Y = cos (wt) — фазовый сдвиг 90

Режимы работы генератора: в автоматическом — генерирует пилообразное напряжений заданной длительности в ждущем режиме — “ожидает” прихода входного сигнала, и с его появлением запускается. Этот режим бывает необходим при исследовании сигналов появляющихся случайно, либо при исследовании параметров импульса, когда его передний фронт должен быть в начале развертки. В автоматическом режиме работы случайный сигнал может появиться в любом месте развертки, что усложняет его наблюдение. Удобства ждущего режима вы сможете оценить во время импульсных измерений.

Переключатель (9) спаренный (рис. 4). Во всех положениях верхней (по чертежу) секции переключателя, кроме крайнего левого, генератор вырабатывает пилообразное напряжение различной длительности. В крайнем же левом положении генератор разверток отключается, а нижняя секция переключателя (9) подключает оконечный усилитель канала горизонтального отклонения к гнездам “Вход X”- обеспеч.режим растяжки изобр. Яркость при растяжке уменьш в 10раз. Искажения, связ с нелинейностью разв, увелич при растяжке.

Теперь горизонтальная линия развертки будет получаться только при подаче сигнала на указанные гнезда. Причем чувствительность этого канала меньше, чем канала вертикального отклонения. Длину линии развертки можно устанавливать регулятором (12).

Такой режим работы осциллографа бывает нужен, например, при исследовании частотных и фазовых соотношений гармонических колебаний так называемым методом фигур Лиссажу, когда одни колебания подают на вход Y осциллографа, а другие — на вход X.

Однократный реж— когда на вход генер подается один импульс.

Синхронизация.

нужно “засинхронизировать” генератор т.е. обеспечить такой режим работы, при котором начало развертки будет совпадать с началом появления периодического сигнала (скажем синусоидального). Причем синхронизировать генератор можно как от внутреннего сигнала (он берется с усилителя вертикального отклонения), так и от внешнего, подаваемого на гнезда «ВXОД СИНXР»

Обеспеч неподвижн изображ и запуск развертки.

Из сигнала произв формы делаем одиночный импульс. Сигнал подается на компоратор и сравнивается с пост напряж.

У устр-ва синхр запуска есть разн режимы запуска при разн сигналах.

1. полож и отриц синх-полярность синхр

2. внутр синхр – от самого сигнала

Импульс будет вначале развертки. В автоколеб реж импульс поступ на генератор пилообр напряж и подстраив его частоту. Тр=n*Тс, коэф разв в пр-се синхрониз не меняется, меняется время блокир. В ждущ реж отключ автогенерация. Вырабат один пилообр импульс при приходе одного импульса запуска.

Плавно регулируется синхронизация регулятором (5). Когда ручка (5) находится в крайнем левом положении (-), генератор развертки синхронизируется отрицательным фронтом синусоидального напряжения), в крайнем правом (+) — положительным. В среднем положении ручки синхронизация выключается. В некоторых конструкциях осциллографов переключение синхронизации от (+) или от (-) осуществляется отдельным переключателем. В этом случае ручка (5) меняет амплитуду синхронизации, что способствует получению более устойчивого изображения на экране.

24. Принцип получения изображения на экране электронного осциллографа. Определение развертки.

Осциллограф-это измерительный прибор, предназначенный для наблюдения формы электрических сигналов и измерения их параметров( частоты, амплитуду, период, длительность импульса), временной зависимости.

Требования, предъявляемые к ЭО:

1. Чёткость изображения

2. Яркость изображения

3. Устойчивость осциллографа.

ЭО состоит из: электролучевой трубки, трёхэлектрических каналов(x,y,z), блока питания, а так же измерительных токов(калибратор амплитуды и видимости).

Принцип получения изображения на экране ЭО:

Основным элементом ЭО является ЭЛТ с электростатическим управлением луча, управляемым электрическим постоянным полем, которое предназначено для отображения формы исследуемого сигнала и представляет собой вакуумную стеклянную колбу, внутри которой размещается электронная пушка.

Отклоняющие пластины X и Y и алюмосцентный экран, покрытый люминофором, который обладает способностью крепится под воздействием ударяющихся в него электронов .

Электронная пушка: состоит из катода, модулятора яркости светового сигнала

А1- факусирующий, а2-ускоряющий, а3-основной.

Эл пушка предназначена для формирования узкого электронного луча.

При поподании которого на экран возникает светящиеся пятно.

Яркость свечения люминофора ЭЛТ регулируется путём изменения напряжения на модуляторе. Напряжение на аноде А1 фокусирует поток электронов в узкий луч.

На А2 подаётся напряжение до 2 кВ, для того чтобы сообщить электронам скорость необходимую для свечения люминофора.

На А3 подаётся напряжение до 10-15 кВ, что используется для дополнительного ускорения электронов.

Электронный луч проходит между двумя парами взаимно перпендикулярных металлических откланяющих пластин X и Y . Если напряжение приложено к пластинам Y , то м/у ними будет существовать электрическое поле, которое вызывает отклонение электронного луча по оси Y.

Если напряжение приложено к пластинам X, то луч будет отклоняться по горизонтали.

Если фокусировать электронный луч таким образом, чтобы световое пятно расположилось в центре экрана ЭЛТ, к пластинам Y необходимо приложить исследуемый сигнал,а к пластинам X- напряжение развёртки, то под действием этих напряжений луч вычертит на экране ЭЛТ осциллограмму, отображающую зависимость исследуемого напряжения от времени.

Развёртка- это линия,которую вычерчивает луч на экране ЭЛТ при отсутствии исследуемого сигнала.

25. Назначение канала «y» электронного осциллографа. Состав и назначение блоков канала «y».

Канал вертикального отклонения луча служит для передачи на пластины Y исследуемого сигнала, а также для преобразования мгновенного напряжения измеряемого сигнала в соответствующее отклонение светового пятна по оси Y экрана ЭЛТ. Он состоит из входного устройства (ВУ), усилителя (Ус. ВО) и вертикально отклоняющих пластин ЭЛТ (Y).  

 Входное устройство (ВУ) обеспечивает необходимое входное сопротивление (порядка 1 МОм), подключение входного сигнала и расширение динамического диапазона измеряемых напряжений в область больших значений.

В состав входного устройства входит делитель напряжения (аттенюатор), который позволяет ослабить исследуемый сигнал в определенное число раз.

 Усилитель канала вертикального отклонения (Ус. ВО) служит для предварительного усиления малых по величине сигналов для удобства их наблюдения. Усилитель должен обеспечивать требуемый коэффициент усиления при заданной полосе частот, минимальные амплитудные и фазовые искажения и симметричное выходное напряжение.

 Вертикально отклоняющие пластины (Y) предназначены для отклонения электронного луча в вертикальном направлении.

Осциллограф

Электронно-лучевой осциллограф — один из наиболее универсальных измерительных приборов для визуального наблюдения электрических сигналов и измерения их параметров. Разработаны и используются раз­личные типы электронно-лучевых осциллографов: универсальные, скоростные, стробоскопические, запоминающие и специальные. Возможность наблюдения формы исследуемого сигнала и одновременное измерение его параметров выдвигают электронно-лучевой осциллограф в разряд универсальных приборов.

На основе совершенствования первоначальной схемы универсального осциллографа (его обозначение С1—…) создан целый ряд специализированных приборов:

С7—… скоростные ;

С8—…запоминающие;

С9—…специальные, в том числе цифровые.

Иногда эти разновидности бывают объединены в одном приборе. Выбор маркировки зависит от разработчика.

Самые распространенные универсальные осциллографы позволяют исследовать разнообразные электрические сигналы с длительностью от единиц наносекунд до нескольких секунд в диапазоне от долей милливольт до сотен вольт. Полоса пропускания лучших универсальных осциллографов составляет 300…400 МГц.

Универсальным осциллографомназывается измерительный прибор, в котором исследуемый электрический сигнал подается через канал верти­кального отклонения на вертикально отклоняющую систему электронно­лучевой трубки (ЭЛТ), а горизонтальное отклонение электронного луча трубки осуществляется напряжением горизонтальной развертки).

Упрощенная структурная схема универсального осциллографа изображена на рис.1. В осциллографе кроме ЭЛТ и каналов вертикального и горизонтального отклонений можно выделить следующие функциональные блоки: устройство синхронизации и запуска развертки, канал модуляции луча, вспомогательные, устройства, источник питания. В стеклянном баллоне ЭЛТ расположены подогревный катод К, модуля тор (сетка)М, фокусирующий анодА1ускоряющий анодА2и две пары, взаимно перпендикулярных отклоняющих пластин:X— горизонтальные,Y—вертикальные.

Канал вертикального отклонения луча. На рис.1 показан канал вертикального отклонения луча, состоящий из аттенюатора, линии задержки и усилителя. КаналYслужит для передачи на пластиныYисследуемого сигналаuс(t),подводимого ко входуY.

Канал горизонтального отклонения луча— каналX— служит для создания горизонтально отклоняющего — развертывающего — напряженияUxс помощью напряжения генератора отклонения.

Канал Z(канал управления яркости) осциллографа служит для передачи со входаZна управляющий вход ЭЛТ сигнала, модулирующего ток ее луча и, следовательно, яркость свечения люминофора.

Рис.1. Структурная схема осциллографа

Виды разверток в осциллографе.

Одним из основных блоков осциллографа является электронно-лучевая трубка, выходными элементами которой служат две пары пластин, с помощью специальной развертки отклоняющие луч горизонтально и вертикально.

Развертка — это линия, которую чертит луч на экране при отсутствии исследуемого сигнала в результате действия только одного развертывающего напряжения. Если развертывающее напряжение приложено к одной паре отклоняющих пластин (обычно к пластинам X), то развертку называют по форме развертывающего напряжения (например, линейной или синусоидальной).

Если развертывающие напряжения приложены к отклоняющим пластинам X и Y трубки осциллографа одновременно, то название развертке дается по ее форме (например, круговая или эллиптическая).

Наиболее широко используется линейная развертка, создаваемая пилообразным напряжением Up генератора развертки. В зависимости от режима работы генератора развертки такую развертку подразделяют на несколько видов. Рассмотрим некоторые из них

Автоколебательная развертка — это развертка, при которой генератор развертки периодически запускается и при отсутствии сигнала запуска на его входе.

Ждущая развертка — развертка, при которой генератор развертки запускается только с помощью сигнала запуска.

Однократная развертка — развертка, с помощью которой генератор развертки запускается только один раз с последующей блокировкой.

При подаче на горизонтально отклоняющие пластины напряжения Ux пилообразной формы (рис. 2), электронный сфокусированный луч под воздействием этого напряжения перемещается слева направо на интервале Тпр (точки 0 — 1 — 2 — длительность прямого хода луча) и справа налево на интервале Тобр (точки 2-3 — длительность обратного хода луча). Причем скорость движения луча в обратном направлении много больше (обычно луч при этом гасится), чем в прямом.

С помощью напряжения развертки, подаваемого на горизонтальные пластины электронно-лучевой трубки (пластины X) осциллографа, на экране можно наблюдать исследуемый сигнал, поступающий на пластины Y изменяющийся во времени (развернутый во времени).

Развёртка

Рис.7. Искажение осциллограммы сигнала:

а — вследствие нелинейности развертки; б — иллюстрация к понятию коэффициента нелинейности; н — начало развертки;к— конец развертки

Рис.5. Получение круговой развертки в осциллографе

Практическая работа № 5 Определение параметров развертки осциллографа.

1. Цель работы.

1. Научиться определять виды и параметры непрерывной и ждущей развертки для получения четкого и неподвижного изображения на экране осциллографа.

2. Пояснения к работе.

1. Краткие теоретические сведения.

Для получения неподвижного изображения на экране осциллографа период развертки должен быть равен или кратен периоду сигнала, т.е. Тp=nTcпри исследовании синусоидальных сигналов. При исследовании сигналов, следующих с большой скважностью (Qбольше 5) используется ждущая развертка, суть которой состоит в том, что импульс развертки подается на Х-пластины только тогда, когда есть исследуемый сигнал, причем длительность импульса развертки соизмерима с длительностью сигнала, а время задержки сигнала определяется исходя из того, что импульс сигнала должен быть посередине развертки.

3. Задание.

   1. Определить вид развертки, частоту развертки fp, период развертки Тр, длительность импульса разверткир, время задержки сигналаtз для ждущей развертки.

   2. Исходные данные для расчета взять из таблицы 3.1

Таблица 3.1

№ по списку	Непрерывная развертка						Ждущая развертка
	Синусоидальный сигнал			Прямоугольный сигнал			Прямоугольный сигнал
	Частота сигнала	Кол-во периодов на экране осциллографа	Частота сигнала Fc, кГц		Длительность импульса сигнала, мкс	Кол-во импульсов на экране осциллографа	Частота Сигнала fc, кГц	Длит-ть импульса сигнала, мкс
N	N	1,2,3	0,8N		0,5T	1,2,3	N	0,1Т

3. Результаты расчета занести в таблицу 3.2

Таблица 3.2

№ по списку

Непрерывная развертка

Ждущая развертка

Синусоидальный сигнал

Прямоугольный сигнал

Прямоугольный сигнал

fc, кГц

fp, кГц

Tp, мкс

р, мкс

Кол- во пер. на экране осц.

fc, кГц

fp, кГц

Tp, мкс

р, мкс

Кол- во пер. на экране осц.

fc, кГц

fp, кГц

Tp, мкс

р, мкс

tз

1

1

2

2

3

3

4. Содержание отчета.

Отчёт должен содержать

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Таблицы результатов расчета.

4. Вид осциллограмм напряжений развертки и сигнала.

5. Ответы на контрольные вопросы.

5. Контрольные вопросы.

   1. Когда используется непрерывная развертка?

   2. Когда используется ждущая развертка?

   3. Как получить на экране осциллографа неподвижное изображение сигнала?

6. Список литературы.

   1. Хромой Б.П., Моисеев Ю.Г. Электрорадиоизмерения. М.:Радио и связь, 1985г.

   2. Электрорадиоизмерения. Под редакцией А.С. Сигова, М., ФОРУМ – ИНФРА – М, 2004 – 383 с.