Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Структурная схема универсального двухканального осциллографа.





Основными устройствами осциллографа являются электроннолучевая трубка (ЭЛТ) с устройством ускорения и фокусировки электронов, каналы вертикального (Y) и горизонтального (X) отклонений луча, блок синхронизации и запуска, канал модуляции луча по яркости (Z) и калибратор. Органы управления этих блоков на передней панели осциллографа обычно объединяют в группы (рис.1), что упрощает регулировку и управление прибором.

В осциллографе применена ЭЛТ с электростатическим формированием и отклонением луча. Такая трубка содержит две пары пластин для отклонения электронного луча по вертикали и горизонтали, ускоряющие и фокусирующие электроды, модулятор для управления плотностью луча (а, следовательно, и яркостью изображения) и катод с подогревателем. Изображение сигнала образуется на плос­ком экране с люминесцентным покрытием. Цвет свечения экрана - желто-зеленый. Непосредственно на экран ЭЛТ наносят шкалу (прямоугольную сетку), обычно 8 х 10 делений. В пределах шкалы гарантируются основные метрологические параметры осциллографа (погрешности измерения напряжения и временных интервалов). Масштаб изображения по вертикали и горизонтали задается относительно деления этой шкалы.

 

Рис.1. Структурная схема осциллографа

Каналы Y1 и Y2 служат для усиления исследуемых сигналов. Они включают входные устройства, калиброванный аттенюатор, предварительные усилители, диодные ключи, линию задержки и оконечный усилитель. Входное устройство представляет собой комму­тируемый разделительный конденсатор, позволяющий при необходимости убрать постоянную составляющую сигнала ("закрытый вход"). Калиброванный аттенюатор и предварительный усилитель обеспечивают регулировку и усиление исследуемого сигнала. В усилителе предусматривают возможность плавной регулировки коэффициента передачи (высоты изображения) и смещения изображения по вертикали. Сигналы на оконечный каскад и ЭЛТ подают через электронный коммутатор каналов (диодные ключи). В этом случае обеспечивается как независимое наблюдение сигналов в канале 1 и 2, так и суммирования (вычитание) сигналов. В режиме коммутации (подключается коммутатор) переключение каналов с большой частотой (100кГц) позволяет создать на экране изображение двух сигналов. Используесяпоочередный режим переключения, при котором на один ход развертки создается изображение одного из сигналов, на другой – второй сигнал. Линия задержки обеспечивает небольшой временной сдвиг сигнала, подаваемого на отклоняющие пластины Y, относительно начала развертки. Это позволяет сохра­нить на осциллограмме передний фронт исследуемого импульса при запуске генератора развертки от входных сигналов (внутренняя синхронизация и запуск).Оконечный усилитель канала Y увеличивает амплитуду сигнала до значения необходимого для отклонения луча в пределах рабочей части экрана. Кроме того, малое выходное сопротивление усилителя позволяет уменьшить частотную зависимость канала на верхних частотах, возникающую из-за паразитной емкости отклоняющих пластин. Оконечный усилитель имеет симметричный выход, что также уменьшает искажения осциллограммы.

 
Канал X служит для отклонения луча по горизонтали. Он содержит генератор развертки и оконечный усилитель. Генератор развертки вырабатывает линейно изменяющееся (пилообразное) напряжение (рис. 2).

 

Рис. 2. Пилообразное напряжение непрерывной развертки

 

Оно имеет участок прямого хода развертки tпр, участок обратного хода tобр и некоторый интервал блокировки tбл, дополняющий до периода Tр.

. (1)

Длительность прямого хода определяет временной масштаб осциллограммы по оси Х и приближенно равна цене деления (коэффициенту развертки), умноженному на 10 делений всей шкалы. Время обратного хода стараются делать минимальным. Время блокировки возникает в случае, когда при синхронизации генератора его период становится кратен или равен периоду входного сигнала и не равен сумме времен прямого и обратного хода.

Обычно генератор развертки имеет три режима работы: автоколебательный (непрерывный), ждущий и однократный. Ждущий режим применяется для исследования непериодических сигналов и импульсов большой скважности, однократный – для фотографирования неповторяющихся одиночных процессов. В ряде случаев (при измерении частоты, фазового сдвига и пр.) генератор развертки отключают, а на оконечный усилитель канала X подают сигналы от внешнего источника развертывающего напряжения (Х-У режим).

Оконечный усилитель канала X выполняет те же функции, что и усилитель канала У. Он используется в режиме X-Y для усиления входного сигнала при отключенной развертке. Для получения более крупного масштаба осциллограммы используют режим растяжки изображения по горизонтали. При этом масштаб меняют не регулировкой генератора развертки, а дискретным (обычно в 10 раз) увеличением коэффициента пере­дачи оконечного усилителя канала X.

Устройство синхронизации и запуска (УСЗ) обеспечивает полу­чение неподвижного изображения на экране. Это устройство вырабатывает импульсы синхронизации(запуска), которые привязываются к одной и той же характерной точке сигнала (например, фронт, срез импульса и др.). Для периодических сигналов устройство син­хронизации вырабатывает импульсы с периодом, равным периоду входного сигнала. В автоколеба­тельном режиме работы генератора развертки эти импульсы воздействуют на генератор развертки, синхронизируя его с исследуемым сигналом и обеспечивая тем самым неподвижность осцилло­граммы. В ждущем режиме УСЗ вырабатывает импульсы, запускающие генератор развертки. При этом напряжение раз­вертки вырабатывается только при наличии на входе осцилло­графа исследуемого сигнала. В УСЗ используют ручную или автоматическую регулировку уровня срабатывания, по которому вырабатывается сигнал синхронизации или запуска. Кроме этого, применяют переключение полярности синхронизации - это позволяет выбрать точку образования импульса запуска на фронте (нарастании) или на срезе (убывании) сигнала. Предусматривают также режимы синхронизации от специальных видов сигналов – например, от напряжения питающей сети 50 Гц или от телевизионных сигналов (выделение синхроимпульсов по кадрам или строкам).

 
Канал Z служит для модуляции яркости изображения на экране. Основное назначение канала - подсвет рабочего хода развертки. Во время обратного хода электронно-лучевая трубка запирается отрицательным напряжением на модуляторе развертки. При измерениях канал Z применяют для создания на осциллограмме временных меток и подсветки части изображения.

Калибратор служит для установки определенных масштабных коэффициентов по горизонтали и вертикали и представляет собой генератор эталонного сигнала. Для калибровки обычно используют прямоугольные импульсы с известными амплитудой и частотой.

3.1.3 Принцип действия осциллографа и режимы его работы. Универсальный осциллограф используется как для визуаль­ного анализа осциллограмм, так и для измерения параметров исследуемых сигналов. С помощью осциллографа прямым способом измеряют напряжение и временные интервалы. Косвенные способы позволяют использовать осциллограф для измерения частоты, тока, фазового сдвига, сопротивления, АЧХ и пр.

Визуальный анализ осциллограмм - начальный этап использования осциллографа. Для исследования сигнала необходимо получить на экране ЭЛТ четкую неподвижную осциллограмму в удобных для наблюдения масштабах по осям X и Y. Четкость изображения обеспечивают регулировкой яркости, фокусировки и астигматизма луча. Неподвижности изображения в автоколебательном режиме работы канала Х достигают синхронизацией генератора развертки от исследуемого сигнала (внутренняя синхронизация) или от специальных синхроимпульсов (внешняя синхронизация). При этом должно обеспечиваться равенство или кратность периода развертки Тр периоду входного сигнала Тс (рис. 3, а, б).

Рис. 3. Напряжения непрерывной развертки и осциллограммы сигналов

 

В случае нарушения кратности изображение перемещается по экрану ("бежит"). Для выполнения условия неподвижности изображения регулируют значение сигнала синхронизации, подаваемого на генератор развертки (эта регулировка обычно обозначается УРОВЕНЬ).

При исследовании импульсных сигналов с большой скважностью (напомним, что скважность – это отношение периода сигнала к его длительности) для получения удобного масштаба по оси X необходимо устанавливать период развертки меньше периода сигнала. Это приводит к многократным проходам луча по линии нулевого уровня (рис. 4, а); яркость ее может существенно превышать яркость изображения импульса, что затрудняет анализ осциллограммы. В этом случае используют ждущий режим работы генератора развертки. Генератор запускается только при наличии на входе исследуемого импульса или внешнего импульса запуска. При этом ликвидируются проходы луча по линии нулевого уровня, яркость осциллограммы становится однородной (рис. 4, б). Этот режим незаменим для исследования непериодических повторяющихся сигналов, где синхронизация невозможна.

 

Рис. 4. Напряжения ждущей развертки

 

В случае необходимости укрупнения масштаба по оси Х без нарушения режима синхронизации используют растяжку изображения в усилителе Х (рис. 5).

Рис. 5. Растяжка осциллограммы по горизонтали

Дискретно увеличивают коэффициент передачи оконечного усилителя (обычно в 10 раз), что приводит к растяжению осциллограммы по оси Х. Большую часть прямого хода луч на экране будет отсутствовать. Видимая часть осциллограммы при этом соответствует «временному окну», которое можно перемещать по оси Х регулировкой горизонтального положения луча. Важно, что при этом режимы генератора развертки и синхронизации не меняются и условие неподвижности изображения сохраняется. Режим растяжки имеет и недостатки –уменьшается яркость осциллограммы и возрастают искажения, связанные с нелинейностью напряжения развертки. Поэтому данный режим работы канала Х является дополнительным.

Измерение напряжений с помощью осциллографа производят методом калиброванных шкал. Перед измерениями осциллограф должен быть откалиброван по вертикали, для чего на вход Y подают сигнал калибратора с известными параметрами. Обычно используют сигнал прямоугольной формы (меандр) с точно известной амплитудой. Плавной регулировкой усиления канала Y добиваются соответствия вертикального размера изображения калибрационного сигнала установленному коэффициенту отклонения осциллографа. Значение коэффициентов отклонения нанесены на шкалу калиброванного аттенюатора, плавная регулировка усиления в канале Y при этом не используется (ручка ПЛАВНО должна находиться в крайне правом фиксированном положении).

При измерениях желательно выбирать коэффициент отклонения так, чтобы размер изображения составлял 80.. 90 % от высоты шкалы осциллографа. При этом погрешность измерений минимальна. Для измерения определяют интересующий размер изображения по вертикали в делениях шкалы. Умножив число делений на установленный коэффициент отклонения, получают искомое значение напряжения.

Точность измерения напряжения методом калиброванных шкал определяется погрешностью установки коэффициента отклонения, погрешностью калибровки, конечными размерами светового пятна и дискретностью шкалы, нелинейностью масштаба по вертикали.

Измерение временных интервалов проводят также методом калиброванных шкал. Методика измерения подобна описанной ранее, но калибровку осциллографа по оси X производят плав­ной подстройкой длительности прямого хода развертки по образцовому сигналу с известным периодом. Измеренный интервал (в деле­ниях шкалы) умножают на коэффициент развертки Кр. При использовании растяжки его необходимо домножить на коэффициент растяжки (обычно 0,1).

Точность измерения временных интервалов методом калиброванных шкал определяется погреш­ностью установки коэффициента развертки, погрешностью калибровки, конечными размерами светового пятна и дискретностью шкалы, нелинейностью развертки.

 
3.1.4. Технические данные







ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.