Узлы электронного осциллографа

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ)

Пример 1:

Пластины вертикального отклонения YY:

в) меандр

На экране увидим следующее:

l _Y = S_{Т Y} ∙ U_Y l _Y = S_{Т Y} ∙ 2 ∙ А l _Y = S_{Т Y} ∙ 2 ∙ А

причём, S_{Т Y} – чувствительность трубки по вертикали, [мм/В]; U_Y – напряжение, приложенное к пластинам, [В]; А – амплитуда сигнала, [В] (для б) синусоиды и в) меандра).

Чувствительность S_Т трубки – отклонение луча на экране ЭЛТ, вызванное напряжением U _Y, приложенным к отклоняющим пластина. Обычно чувствительность составляет порядка 0,5 ÷ 5 [мм/В].

Примечание:

При чувствительности трубки S_{Т Y} в 0,5 [мм/В] и высоте экрана 70 миллиметров, напряжение U_Y, необходимое для продвижения точки по всему экрану от края до края (по оси Y) должно быть равно ста сорока вольтам, что весьма велико.

Вывод: 1) форма сигнала на экране не наблюдается. В случае подачи периодического сигнала (с двумя полуволнами) – на экране появляется линия, равная двум амплитудам входного сигнала.

2) Из примечания ясно, что большие сигналы можно подавать прямо на пластины отклонения,

а не на вход

Пример 2:

Исследование сигналов проходящих через пластины горизонтального отклонения даёт те же результаты и выводы.

в) меандр

На экране увидим следующее:

l _X = S_{Т X} ∙ U_X l _X = S_{Т X} ∙ 2 ∙ А l _X = S_{Т X} ∙ 2 ∙ А

причём, S_{Т X} – чувствительность трубки по горизонтали, [мм/В]; U_X – напряжение, приложенное к пластинам, [В]; А – амплитуда сигнала, [В] (для б) синусоиды и в) меандра).

Лекция 20

Усилители

Усилитель по тракту вертикального отклонения Y (усилитель вертикального отклонения):

На вход – микровольты, милливольты, вольты

Примечание:

Усилители должны быть сделаны так, чтобы проходящий через них сигнал вообще не (или минимально) искажался.

Исследуемый сигнал подаётся на вход Y канала вертикального отклонения, включающего в себя входной делитель (аттенюатор по Y) и усилитель вертикального отклонения («усилитель по тракту вертикального отклонения»). Выходное напряжение усилителя, поступая на вертикальные отклоняющие пластины (на схеме осциллографа – YY), управляет отклонением электронного луча в трубке по оси Y. Для получения требуемого размера изображения на экране входной сигнал усиливается (или ослабевает) в канале вертикального отклонения до необходимого значения, определяемого чувствительностью трубки. Последовательное включение аттенюатора и усилителя вертикального отклонения обеспечивает значительный диапазон исследуемых напряжений. Основное усиление усилителя вертикального отклонения обеспечивается предварительным усилителем ПУ_Y, а окончательный усилитель ОУ_Y в основном служит для преобразования усиливаемого сигнала в управляющее напряжение, подаваемое на отклоняющие пластины.

При подаче переменного напряжения на вход Y электронный луч вычерчивает на экране осциллографа вертикальную линию.

Пример 1:

б) переменный сигнал

в) меандр

На экране увидим следующее:

l _Y = S _Y ∙ U_Y l _Y = S _Y ∙ 2 ∙ А l _Y = S _Y ∙ 2 ∙ А

причём, S _Y – чувствительность тракта вертикального отклонения (или – чувствительность по Y), [дел/мкВ]; U_Y – напряжение, приложенное к пластинам, [мкВ]; А – амплитуда сигнала, [мкВ] (для б) синусоиды и в) меандра), l _Y – ход электронного луча [дел].

Внимание (!):

Здесь – чувствительность S _Y, канала (или тракта) вертикального отклонения Y, а не чувствительность S_{Т Y} трубки. Причём:

Величина, обратная к чувствительности тракта вертикального отклонения, называется коэффициент отклонения по вертикали или «масштаб по Y»:

Подаём на вход три различных сигнала напряжения:

б) переменный сигнал

в) меандр

l _X = S _X ∙ U_X l _X = S _X ∙ 2 ∙ А l _X = S _X ∙ 2 ∙ А

причём, S _X – чувствительность тракта горизонтального отклонения (или – чувствительность по X), [дел/мкВ]; U_X – напряжение, приложенное к пластинам, [мкВ]; А – амплитуда сигнала, [мкВ] (для б) синусоиды и в) меандра), l _X– ход электронного луча [дел].

Важно то, что коэффициенты усиления по X и по Y находятся в следующей зависимости:

Примечание:

В реальных осциллографах, поскольку горизонтальная шкала X используется как временная развёртка для сигнала, поданного на вход Y, чувствительность по оси X градуируется в отличных единицах:

Верньер «плавно» Верньер «грубо»

Выставляем верньер грубо на 3 мВ/дел, а реально получаем:

где Δ – и есть те самые показания мелкомасштабной ручки. И, в принципе, Δ – это погрешность масштаба.

Калибровка

Осциллограф обязательно нужно калибровать по амплитуде для того, чтобы уменьшить погрешность Δ.

Добиваемся на экране следующей картины:

Калибратор по амплитуде

То же самое проделываем с усилителем по X.

Блок временной развёртки

Создаёт линейную временную развёртку для сигнала, подаваемого на вход канала Y.

На экране:

Блок развёртки

Для получения изображения исследуемого сигнала, развёрнутого во времени, необходимо смещать («развёртывать») луч по оси X c равномерной скоростью. Это осуществляется подачей на отклоняющие пластины XX линейно изменяющегося пилообразного напряжения.

U

t

Обозначения:

Т_ПХ – время прямого хода луча; Т_ОХ – время обратного хода луча; Т_Р = Т_ПХ + Т_ОХ – период развёртки. Идеально было бы, если бы Т_ОХ = 0 и тогда Т_Р = Т_ПХ. ДЛЯ того чтобы во время обратного хода электронный луч не вычерчивал линии на экране осциллографа, его гасят на это время путём подачи отрицательного напряжения на сетку (модулятор; см. структурную схему осциллографа). Исследование сигналов в широком диапазоне частот обеспечивается переключением частоты пилообразного напряжения, предусмотренном в генераторе развёртки. Это позволяет проводить наблюдения исследуемых сигналов в нужном масштабе времени. Выходное напряжение генератора усиливается в усилителе горизонтальной развёртки до значения, необходимого для управления электронным лучом в ЭЛТ и получения изображения требуемого размера.

U

t

Напряжение U_P развёртки будет пропорционально K ∙ t

Важно то, что период развёртки должен быть кратен периоду подаваемого на вход сигнала:

где n =1, 2, 3 и т.д. (короче - натуральное число).

Натуральное число нужно для получения неподвижного изображения на экране ЭЛТ.

Пример:

На вход Y подали следующий сигнал:

Вопрос: что будет на экране осциллографа если период развёртки Т_Р равен трём периодам сигнала Т_С.

В осциллографах существуют два вида развёртки:

Непрерывная, которая может иметь место быть вне зависимости от наличия сигнала на входе Y

и

Ждущая, которая может иметь место быть только при наличии сигнала, поданного на вход канала Y

На непрерывной развёртке при отсутствии сигнала на входе, электронный луч просто «пробегает» некоторое расстояние по оси X «туда и обратно».

Ждущая же развёртка применяется в случае, когда есть желание пронаблюдать однократный сигнал или периодический с повышенной скважностью.

Пример:

сигналом с повышенной скважностью,

то есть длительность импульса t

много меньше периода сигнала.

Когда период развёртки

равен периоду сигнала.

Т_Р = Т_С

t не видна

Когда период развёртки

равен длительности импульса.

Т_Р = τ

Бледная форма

t сигнала

Основание, созданное

шестикратным (по числу гармоник) «пробеганием»

ЖДУЩАЯ РАЗВЁРТКА

Когда период развёртки

равен длительности импульса.

Т_Р = τ

T

Блок синхронизации

Нужен для того, чтобы получить на экране ЭЛТ неподвижное изображение сигнала, поданного на вход Y (Тр = ).

Блок синхронизации БС принудительно заставляет блок развёртки БР вырабатывать напряжение с периодом, кратным целому числу периода сигнала.

На приборной панели осциллографа есть две ручки:

Амплитудная синхронизация А_С

Частотная синхронизация f_C

t

В точках пересечения двух графиков сравниваются значения блока развёртки и «i-того» значения амплитудной синхронизации, в точке пересечения работа блока развёртки обрывается. Но, увы, плавно обрубить блок развёртки непросто, так как уровни амплитудной синхронизации отличаются друг от друга на очень малые значения.

t t

В идеальном случае для получения на экране осциллографа некоторого напряжения U, сигналы от блока развёртки БР и усилителя У должны прийти одновременно.

t

Для устранения таких искажений в канале вертикального отклонения (по Y) имеется линия задержки ЛЗ, осуществляющая временной сдвиг (задержку) на некоторое время (t_З > t_БР)сигнала, подаваемого на пластины YY. Такая задержка позволяет получить изображение всего импульса, включая его начальную часть на экране осциллографа.

Цифровые приборы

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...

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

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

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