Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Узлы электронного осциллографа





Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ)

Пример 1:

Пластины вертикального отклонения YY:

YY
Подаём на пластины следующие сигналы:

А
+
UY
_
а) постоянный сигнал (=)

А
б) переменный сигнал

в) меандр

На экране увидим следующее:

Конец


0
Начало
lY
Начало
0
lY
Начало
0
lY
а) б) в)

 

lY = SТ Y ∙ UY lY = SТ Y ∙ 2 ∙ А lY = SТ Y ∙ 2 ∙ А

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

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

Примечание:

При чувствительности трубки SТ Y в 0,5 [мм/В] и высоте экрана 70 миллиметров, напряжение UY, 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.

XX
Пластины горизонтального отклонения XX:

_
Подаём на пластины следующие сигналы:

А
+
а) постоянный сигнал (=)

UX
А
б) переменный сигнал

в) меандр

На экране увидим следующее:

lX


Начало
Начало
Начало
Конец
а) б) в)

0
lX
0
lX
0



 

 


lX = SТ X ∙ UX lX = SТ X ∙ 2 ∙ А lX = SТ X ∙ 2 ∙ А

причём, SТ X – чувствительность трубки по горизонтали, [мм/В]; UX – 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):

Вход Y
YY
УY
YY
Вход Y
АY
ПУY
ЛЗ
ОУY

 


 

 


Вход X
ПУX
АX
Вход X
Усилитель тракта горизонтального отклонения X (усилитель горизонтального отклонения):

XX
ОУX
XX
УX

 

 


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 ПУY, а окончательный усилитель ОУY 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:

УY
YY
Вход Y
Подаём на вход три различных сигнала напряжения:

А
А
а) постоянный сигнал (=)

б) переменный сигнал

в) меандр

 

На экране увидим следующее:

Начало
0
0
Начало
0
Конец
lY
lY
lY
Начало
а) б) в)

 

 

lY = S Y ∙ UY lY = S Y ∙ 2 ∙ А lY = S Y ∙ 2 ∙ А

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

Внимание (!):

Здесь – чувствительность S Y, канала (или тракта) вертикального отклонения Y, а не чувствительность SТ Y трубки. Причём:

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

XX
УX
Вход X
Пример 2:

Подаём на вход три различных сигнала напряжения:

А
А
а) постоянный сигнал (=)

б) переменный сигнал

в) меандр

Начало
0
lX
Конец
Начало
0
lX
0
lX
Начало

 


lX = S X ∙ UX lX = S X ∙ 2 ∙ А lX = S X ∙ 2 ∙ А

причём, S X – чувствительность тракта горизонтального отклонения (или – чувствительность по X), [дел/мкВ]; UX – напряжение, приложенное к пластинам, [мкВ]; А – амплитуда сигнала, [мкВ] (для б) синусоиды и в) меандра), lX– 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:

300 мкВ/дел
30 мВ/дел
3 мВ/дел
На лицевой панели прибора есть верньер, с помощью которого можно изменять масштаб как «грубо», когда мы хотим добиться какого-то приближённого значения масштаба, так и «плавно», когда мы хотим добиться какого-то строго определённого значения масштаба.

 


Верньер «плавно» Верньер «грубо»

30 мкВ/дел
3 мкВ/дел
3 В/дел
30 В/дел
300 мВ/дел

 

 


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.

А
КА
УY
YY
Калибратор подаёт на вход усилителя сигнал меандр.

 

 


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.

ТВО
YY
Вход Y

На экране:

y
Форма сигнала на входе канала Y

 


t
Тракт вертикального отклонения

XX
Вход X
БР

 

 


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

ТОХ
ТР
ТР
ТОХ
ТПХ
ТПХ
БР

 

К
К


t

 

 

Обозначения:

ТПХ – время прямого хода луча; ТОХ – время обратного хода луча; ТР = ТПХ + ТОХ – период развёртки. Идеально было бы, если бы ТОХ = 0 и тогда ТР = ТПХ. 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

K
ТР
K
ТР

 

 


t

 

Напряжение UP 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:

 

TC

 


 

Вопрос: что будет на экране осциллографа если период развёртки ТР равен трём периодам сигнала ТС.

TC
TC
TC
Ответ:

 

 


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:

UY
Подадим на вход следующий сигнал:

 


τ
Примечание:

ТС
Этот сигнал называется

сигналом с повышенной скважностью,

то есть длительность импульса t

много меньше периода сигнала.

UP
НЕПРЕРЫВНАЯ РАЗВЁРТКА

Когда период развёртки

равен периоду сигнала.

ТР = ТС

ТР
Форма сигнала

t не видна

 

UP


Когда период развёртки

равен длительности импульса.

ТР = τ

Бледная форма

t сигнала

 

Основание, созданное

шестикратным (по числу гармоник) «пробеганием»

UP
электронного луча

ЖДУЩАЯ РАЗВЁРТКА

Когда период развёртки

равен длительности импульса.

ТР = τ

T

Блок синхронизации

YY
Внешняя синхронизация
Внутренняя синхронизация
П
БС
БР  
ЛЗ
ОУY

 


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 АС

Частотная синхронизация fC

БР
БР, БС
Идея: АС

ТР 2
ТР 2
ТР 1
К
и т.д.
АС 1
АС i
АС = var

 


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.

БР, БС
БР, БС
К
АС 1
fС 2
К
ТР 1
Идея: ЧС

ТР 2
АС 1
fС 1

 


t t

 

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

UY
Идея: исследование импульсных и особенно непериодических сигналов имеет ряд особенностей. В частности генератор развертки (блок развёртки БР) вследствие своей инерционности, вырабатывает пилообразное напряжение с некоторым запаздыванием по отношению к входному запускающему импульсу. Это может привести к тому, что начальная часть импульса не будет развёрнута во времени на экране.

 

 

 

 


UБP
t

 

tБР

 

 


t

 


 

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

 

Цифровые приборы









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


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.