|
|
Канал горизонтального отклоненияСодержит входной аттенюатор, генератор развертки, усилитель развертывающего напряжения (усилитель горизонтального отклонения), схему передачи синхронизирующих сигналов (усилитель синхронизации) – см. рис. 10.1. Последние два усилителя могут быть объединены вместе. При этом канал X представляет собой четырехполюсник, входные зажимы которого соединены со входом X осциллографа, а выходные зажимы подключены к горизонтально отклоняющим пластинам трубки. Предусмотрена возможность работы канала в двух режимах: формирования развертывающего напряжения и усиления. В первом режиме канал характеризуют параметрами сигналов, вырабатываемых генератором развертки: длительностями (частотами), амплитудой, скоростью изменения, коэффициентом нелинейности. Кроме того, указываются виды синхронизации и характеристики синхронизирующих сигналов. Во втором режиме основные характеристики канала горизонтального отклонения аналогичны характеристикам канала вертикального отклонения: чувствительность, полоса пропускания, входное сопротивление и входная емкость. Генератор развертки – это источник развертывающего напряжения. Внутри осциллографа содержатся генераторы пилообразного напряжения, обеспечивающие горизонтальное перемещение луча с постоянной скоростью. Для получения какой-либо другой развертки, например, синусоидальной, соответствующее напряжение нужно подавать на вход канала X от внешнего источника. Пилообразное напряжение, вырабатываемое генератором развертки, имеет высокую линейность участка, создающего прямой ход луча: большую крутизну участка, вызывающего обратный ход луча; амплитуду, достаточную для отклонения луча на весь экран; длительность (частоту) развертки, регулируемую в широких пределах. Общий принцип работы осциллографического генератора линейной развертки заключается в формировании напряжения развертки на обкладках конденсатора путем автоматического переключения последнего с заряда на разряд и наоборот с помощью коммутирующей схемы (переключателя). Исходя из этого принципа, можно изобразить упрощенную эквивалентную схему генератора развертки (рис. 10.7). В данной схеме резисторы R и r представляют собой эквивалентные цепи заряда и разряда конденсатора. Они могут быть достаточно сложными, содержать лампы, транзисторы, диоды, резисторы и тому подобные элементы. Когда переключатель П, отображающий электронную коммутирующую схему, находится в положении 1, конденсатор С заряжается через резистор R. После перевода переключателя в положение 2 конденсатор разряжается через резистор r. Развертка получается непрерывной при условии, что коммутирующая схема работает в автоколебательном режиме. Для создания ждущей развертки коммутатор должен работать в ждущем режиме, т. е. должен быть одновибратором. В осциллографах для регулировки длительности или частоты развертки обычно предусматривают набор конденсаторов, переключением которых изменяют диапазон длительностей (частот) (переключатель
Напряжение 1) использованием лишь начального участка экспоненты (при этом амплитуда развертывающего напряжения во много раз меньше питающего напряжения E); 2) включением токостабилизирующего элемента в цепь заряда (разряда) конденсатора (пентод, насыщенный транзистор и т. п.); 3) введением в цепь заряда конденсатора положительной обратной связи, стабилизирующей ток (рис. 10.8); недостатком такой схемы является то, что источник питающего напряжения Е изолирован от корпуса прибора; 4) применением отрицательной обратной связи (по току или по напряжению). Этот способ получил широкое распространение. Хорошими характеристиками обладают генераторы развертки, выполненные по схеме интегрирующего звена (интегратора). Такое звено представляет собой усилитель постоянного тока с коэффициентом усиления Из уравнения интегрирующего звена
следует, что при
Коэффициент нелинейности выходного напряжения интегратора теоретически в К+1 раз ниже, чем в случае применения простой RС -цепи. При подключении к входным зажимам интегрирующего звена мультивибратора (рис. 10.9, б) получается генератор периодического пилообразного напряжения. При переводе мультивибратора в режим одновибратора (в ждущий режим) образуется генератор ждущей развертки. Прямоугольные импульсы мультивибратора используют для подсвета при
В современных осциллографах, как правило, применяется калиброванная развертка, при которой определенному горизонтальному отклонению луча соответствует строго определенная длительность. Развертывающее напряжение характеризуется высокой линейностью, а также тем, что пределы его изменения достаточно точно фиксируются (с помощью фиксирующей схемы и цепи дополнительной обратной связи). Таким образом, получается калиброванная скорость развертки. Это позволяет калибровать временной масштаб при измерениях. Во многих осциллографах предусмотрены две калиброванные развертки. Первая – обычная развертка, создаваемая описанным генератором пилообразного напряжения, – называется основной или задерживающей. Вторая, формируемая с помощью второго генератора, аналогичного первому и работающего в ждущем режиме, называется задержанной разверткой, т. к. ее начало задержано на некоторое время относительно начала основной развертки. Это достигается запуском второго генератора развертки импульсом, получаемым на выходе схемы сравнения, на один выход которой подано опорное постоянное напряжение Усилитель горизонтального отклонения. Предназначается для усиления напряжения, формируемого генератором развертки, уменьшения взаимного влияния между горизонтально отклоняющими пластинами трубки и генератором, преобразования несимметричного пилообразного напряжения в два симметричных напряжения. Схемы усилителей горизонтального отклонения аналогичны схемам усилителей канала вертикального отклонения, но коэффициенты усиления у первых ниже, а полосы пропускания несколько уже, чем у вторых. Оконечный каскад также строится по двухтактной фазоинверсной схеме. Схема синхронизации. Служит для передачи синхронизирующих сигналов к генератору развертки из канала вертикального отклонения, от внешнего источника или от питающей сети. Она состоит из усилителя синхронизирующих сигналов, каскада изменения их полярности, переключателя видов синхронизации и полярности сигналов (переключатель Синхронизация). Усилитель собирается обычно по схеме на резисторах, имеет регулировку усиления (Усиление X), с помощью которой изменяется амплитуда синхронизирующего напряжения, подаваемого в схему генератора развертки. В ряде осциллографов предусматривают создание такого режима усиления, при котором гармонический сигнал преобразуется в симметричный прямоугольный (меандр). Последующее дифференцирование этого сигнала позволяет получить короткие импульсы, используемые для синхронизации генератора развертки в автоколебательном режиме. Каскад изменения полярности обеспечивает одинаковую полярность синхронизирующих сигналов, непосредственно запускающих генератор развертки, при любой полярности импульсов, поступающих на вход усилителя. Возможность объединения обоих усилителей канала горизонтального отклонения (переключатель Синхронизация устанавливают в положение «Усиление Х») расширяет функции осциллографа. Создается возможность горизонтальной развертки луча напряжением внешнего источника. Кроме того, объединенный усилитель может быть использован и в качестве самостоятельного прибора аналогично усилителю вертикального отклонения. Канал управления яркостью (канал Z). Состоит из входного устройства и усилителя, позволяющих регулировать коэффициент передачи канала. Сигналы, подводимые ко входу Z, используются для модуляции яркости свечения траектории, прочерчиваемой лучом на экране. Калибраторы Калибраторы – это меры, с помощью которых градуируют или проверяют градуировочные характеристики осей (шкал) экрана осциллографа: вертикальной – в единицах напряжения, горизонтальной – в единицах времени. При градуированных осях (шкалах) создается возможность измерения, с одной стороны, амплитуды напряжения исследуемого сигнала, с другой, – длительности импульсов, интервала времени между импульсами и т. п. В осциллографе содержатся два калибратора: чувствительности (калибратор амплитуды) и длительности. Калибратор чувствительности – это источник напряжения, по которому устанавливают номинальную чувствительность канала вертикального отклонения
где Согласно формуле (10.4), которую для выражения
номинальная чувствительность устанавливается регулировкой коэффициента передачи канала. Когда вертикальная ось экрана проградуирована, то измеряемая амплитуда напряжения находится из соотношения
где Н – видимое отклонение луча, вызываемое исследуемым сигналом. Удобнее располагать значением номинального коэффициента
Тогда
Размер
Напряжение Калибратор длительности – это мера времени, с помощью которой либо поверяют длительность калиброванной развертки, либо калибруют временной масштаб. В современных осциллографах больше распространен первый вариант. Калиброванная по длительности развертка обеспечивает горизонтальное отклонение луча на строго определенное расстояние Перед началом измерений временных характеристик сигналов (длительности импульса, периода следования импульсов и др.) поверяют длительность развертки по образцовой мере. Функции образцовой меры времени выполняет содержащийся внутри осциллографа кварцевый генератор, вырабатывающий напряжение определенной и стабильной частоты (например, 100 кГц). Этот генератор и называют калибратором длительности. Иногда функции обоих калибраторов совмещены в одном устройстве. В осциллографах более старых выпусков калибратор длительности представляет собой генератор синусоидальных колебаний ударного возбуждения. Напряжение генератора подается на управляющий электрод или катод электронно-лучевой трубки и модулирует яркость свечения: изображение исследуемого импульса, наблюдаемое на экране трубки, состоит из чередующихся ярких и темных отрезков. Расстояние между серединами ярких (темных) меток равно периоду собственных колебаний контура, включенного в схему генератора. Переключением колебательных контуров изменяют цену калибровочной метки. В некоторых осциллографах на экране высвечиваются масштабные коэффициенты или отображаются результаты измерений в буквенно-цифровой форме. Имеются приборы, в которых вместо калибраторов применены встроенные цифровые вольтметры, измерители интервалов времени и частотомеры с цифровой индикацией результатов измерений.
Фокусируют луч с помощью потенциометра Смещение луча по осям X и Y достигается изменением постоянного напряжения между однородными отклоняющими пластинами (рис. 10.11, б). Синхронизация развертки Запускать генератор ждущей развертки можно исследуемым импульсом (внутренняя синхронизация) или импульсом, вырабатываемым внешним по отношению к осциллографу источником (внешняя синхронизация). Принцип внутренней синхронизации состоит в том, что исследуемый импульс дифференцируют и полученным в результате дифференцирования коротким импульсом, соответствующим фронту исследуемого сигнала, возбуждают генератор развертки. При синхронизации ждущей развертки необходимо создать условие наблюдения неискаженного фронта исследуемого импульса – сделать так, чтобы начало напряжения развертки, отклоняющего луч по горизонтали, несколько опережало момент прихода фронта исследуемого импульса на вертикально отклоняющие пластины. Такая задача решается двумя основными способами: 1) применением линии задержки в канале вертикального отклонения. При этом генератор ждущей развертки запускается коротким импульсом, получающимся в результате дифференцирования фронта исследуемого импульса, подаваемого из цепи, предшествующей линии задержки; 2) запуском генератора ждущей развертки и устройства, импульс которого подлежит наблюдению, одним и тем же синхронизирующим импульсом. При этом исследуемый импульс не задерживают в канале вертикального отклонения, а строят систему запуска так, чтобы генератор развертки запускался немного раньше, чем исследуемое устройство. Когда используется второй способ, то имеется возможность подавать исследуемый импульс непосредственно на вертикально отклоняющие пластины (если, разумеется, амплитуда импульса достаточна для значительного отклонения луча). Синхронизация непрерывной развертки, применяемой при исследовании периодических сигналов, обеспечивает автоматическое осуществление условия (10.1). Чаще всего используется синхронизация напряжением исследуемого сигнала. Последнее передается из канала вертикального отклонения в усилитель синхронизации. Там оно значительно усиливается, ограничивается и дифференцируется, т. е. из него формируются короткие однополярные импульсы с периодом следования, равным периоду исследуемого напряжения (иногда для решения этой задачи включают специальные формирующие каскады). Полученные импульсы подаются на мультивибратор генератора периодической развертки (режим автоколебания) Синхронизацию работы мультивибратора импульсами можно осуществить и так, что частота синхронизированных колебаний будет в целое число раз ниже частоты следования синхронизирующих импульсов. В этом случае длительность развертывающего напряжения оказывается кратной периоду исследуемого напряжения.
  ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...  ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...  ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...  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:
|
, формируемое на обкладках конденсатора, растет (убывает) по экспоненциальному закону. Его линеаризуют несколькими способами:
, охваченный глубокой отрицательной обратной связью с помощью RС -цепи (рис. 10.9, а).
(10.5)
напряжение на выходе – линейная функция времени
, а на второй вход – пилообразное напряжение основной развертки. Изменяя размер опорного напряжения с помощью потенциометра, ручка которого расположена на передней панели осциллографа, можно «перемещать» момент начала задержанной развертки вдоль всей длительности основной развертки. Скорость задержанной развертки обычно в два, пять или десять раз выше скорости основной развертки. Таким образом, получаются две оси времени с различными масштабами. Это позволяет наблюдать с помощью развертки растянутые участки осциллограммы, получаемой при основной развертке («электронная лупа»). Для увеличения яркости этой осциллограммы с генератора задержанной развертки может быть снят импульс подсвета. Наличие двух разверток дает возможность повысить точность измерения интервалов времени при непосредственном отсчете, поскольку опорное напряжение может быть заранее прокалибровано или измерено внутренним цифровым вольтметром.
,
, см/В; 
, см – строго определенное (калиброванное) видимое отклонение луча; 
– строго определенное (калиброванное) напряжение, подаваемое на вход усилителя вертикального отклонения.
,
, (10.5)
(10.6)
. Эти импульсы передаются через эмиттерный повторитель и делитель напряжения на выход калибратора. Последний соединяют со входом Y осциллографа.
при строго определенной длительности 
. Отношение 
, выраженное, например, в мкс/см, определяет градуировочную характеристику оси времени или временной масштаб. Числа q обозначают положения переключателя длительности развертки. Таким образом, генератор калиброванной развертки служит рабочей мерой времени.
(ручка Яркость), изменяющим потенциал управляющего электрода относительно катода.
(ручка Фокус), изменяющего потенциал первого анода. Дополнительная фокусировка достигается в результате уменьшения астигматизма (искажения осциллограммы, связанного с неодинаковым качеством фокусировки по обеим осям) путем регулировки потенциала второго анода с помощью переменного резистора 
(ручка Астигматизм).