что такое синхронизация в осциллографе

Синхронизация в осциллографе

Синхронизация – получение неподвижного изображения исследуемого сигнала на экране осциллографа. Чтобы это изображение казалось непрерывным оно должно приходить в одну и туже точку экрана относительно начала напряжения развертки. В этом случае исследуемый сигнал и напряжение с генератора развертки приходят на отклоняющие пластины электроннолучевой трубки одновременно, синхронно.

Для получения синхронизации в осциллографе есть схема синхронизации. На лицевую панель осциллографа от нее выводятся следующие регулировки:

«Стабильность» управляет режимом работы генератора развертки. При этом крайнее правое положение соответствует автоколебательному режиму работы генератора развертки, а крайнее левое положение – ждущему режиму работы генератора развертки.

«Уровень» регулирует амплитуду синхроимпульса, который запускает задающий генератор.

– Внутренняя синхронизация. Генератор развертки запускается исследуемым сигналом;

– Внешняя синхронизация. Генератор развертки запускается внешним сигналом;

– Синхронизация от сети. Генератор развертки запускается синхроимпульсом с частотой от блока питания осциллографа.

Работа с осциллографом

1. Поставить все регулировки электроннолучевой трубки (яркость, смещения по горизонтали и вертикали) в среднее положение.

2. Включить осциллограф в сеть .

3. Регулировку «Стабильность» поставить в крайнее правое положение.

4. Регулировку «Уровень» поставить в крайнее левое положение. На экране появляется линия развертки.

5. Аттенюатор « » поставить в одно из левых положений, но не крайнее (загрубить вход осциллографа).

6. Подать на « ” осциллографа исследуемый сигнал.

7. Выбрать нужный вид синхронизации.

8. Аттенюатор « » поставить в положение при котором изображение занимает не менее половины экрана по вертикали.

9. Регулировку «Стабильность» медленно поворачивать влево и остановиться в момент исчезновения изображения.

10. Регулировку «Уровень» медленно поворачивать вправо до появления неподвижного изображения.

11. Переключателем « » растянуть изображение исследуемого сигнала на необходимую величину.

1. Цыкин Г.С. Усилительные устройства. –М.: Связь, 1982.

2. Королев Г.В. Электронные устройства автоматики: Учеб. пособие. –2-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1991.

3. Горбоконенко А.Д. Проектирование аналоговых электронных схем. Учебное пособие. – Ульяновск.: УлГТУ, 1995.

4. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. –М.: Мир. 1982.

5. Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник / Под ред. Б.Л. Перельмана. –М.: Радио и связь, 1981.

Сборник лабораторных работ

Составитель Елягин Сергей Владимирович

Корректор О.П. Мальцева

Подписано в печать 31.08.2001. Формат 60х84/16.

Бумага писчая. Печать трафаретная.

Ульяновский государственный технический университет,

432027, Ульяновск, Сев. Венец, 32.

Типография УлГТУ, 432027, Ульяновск, Сев. Венец, 32.

РЕЦЕНЗИЯ

на методические указания «Основы схемотехники»

к лабораторным работам по курсу «Основы схемотехники»

для студентов направления 55.04.00 «Телекоммуникации»

Составитель С.В. Елягин

Формирование, передача, прием и обработка электрических сигналов, осуществляется с помощью разнообразной радиоэлектронной аппаратуры. Знание правил построения основных узлов и устройств позволяет не только грамотно эксплуатировать существующие системы связи, но и создавать новые. В связи с этим рецензируемые методические указания представляются весьма актуальными.

Методические указания составлены в соответствии с программой курса «Основы схемотехники» и предназначены для студентов направления 55.04.00 «Телекоммуникации» радиотехнического факультета.

Рассмотрены вопросы анализа работы двухкаскадного усилителя с отрицательной обратной связью, двухтактного усилителя мощности, операционных усилителей, RC – генераторов, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей. Приведены основные теоретические соотношения, позволяющие студентам самостоятельно рассчитать исследуемые устройства.

Структура построения указаний, последовательность изложения материала способствует пониманию и усвоению студентами рассматриваемых вопросов.

Рукопись оформлена аккуратно. Ошибок, искажений ГОСТов в работе не замечено.

Учитывая сказанное, рекомендую методические указания «Основы схемотехники» к изданию.

Профессор кафедры САПР, д.т.н. А.Г. Ташлинский

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Источник

Электроника для всех

Блог о электронике

Использование осциллографа

Страшный прибор, да? Куча ручек, каких то кнопочек, да еще экран и нифига не понятно что тут да зачем. Ничего, сейчас исправим. Сейчас я тебе расскажу как пользоваться осциллографом.

Как всегда, поясню на отвлеченном примере.
Представь, что ты стоишь перед железной дорогой, а мимо тебя с бешеной скоростью мчится бесконечный поезд состоящий из совершенно одинаковых вагонов. Если просто на них стоять и смотреть, то ничего кроме размытой фигни ты не увидишь.
А теперь ставим перед тобой стенку с окошком. И начинаем открывать окошко только тогда, когда очередной вагон будет в том же положении, что и предыдущий. Так как у нас вагоны все одинаковые, то тебе совершенно необязательно видеть один и тот же вагон. В результате картинки разных, но идентичных вагонов будут выскакивать перед твоими глазами в одном и том же положении, а значит картинка как бы остановится. Главное это синхронизировать открытие окошка со скоростью поезда, чтобы при открытии положение вагона не менялось. Если скорость не совпадет, то вагоны будут «двигаться» либо вперед, либо назад со скоростью, зависящую от степени рассинхронизации.

На этом же принципе построен стробоскоп — девайс, позволяющий разглядывать быстро движущиеся или вращающиеся хреновины. Там тоже шторка быстро-быстро открывается и закрывается.

Принцип работы
Дальше все просто, если начало появления периода пилы (луч в крайне левом положении) и начало периода сигнала совпадают, то за один проход развертки нарисуется один или несколько периодов измеряемого сигнала и картинка как бы остановится. Меняя скорость развертки можно добиться того, что на экране вообще останется только один период — то есть за один период пилы пройдет один период измеряемого сигнала.

Развертка осциллографа во времени

В топку теорию, переходим к практике.
Показывать буду на примере своего осциллографа, спертого когда то давно с оборонного предприятия КБ «Ротор» :). Обычный осцил, не шибко навороченный, но надежный и простой как кувалда.

Мой верный осциллограф

Итак:
Яркость, фокус и освещение шкалы думаю не требуют пояснений. Это настройки интерфейса.

Усилитель У и стрелочки вверх вниз. Эта ручка позволяет гонять изображение сигнала вверх или вниз. Добавляя ему дополнительное смещение. Зачем? Да иногда не хватает размера экрана, чтобы вместить весь сигнал. Приходится его загонять вниз, принимая за ноль не середину, а нижнюю границу.

Ниже идет тумблер переключающий ввод с прямого, на емкостный. Этот тумблер в том или ином виде есть на всех без исключения осциллографах.

Две здоровенные крутилки Усиление и Длительность

Длительность определяет частоту развертки. Чем короче интервал, чем больше частота, тем более высокочастотный сигнал ты сможешь разглядеть. Тут клеточки проградуированы уже в милли и микросекундах. Так что по ширине сигнала ты можешь посчитать сколько он клеток, а умножив его на масштаб по оси Х получишь длительность сигнала в секундах. Также можно посчитать длительность одного периода, а зная длительность легко найти частоту сигнала f=1/t

Верхняя пипка на крутилках позволяет менять масштаб плавно. Обычно у меня она стоит на щелчке, чтобы я всегда четко знал какой у меня масштаб.

Также там есть вход Х на который можно подать свой сигнал, вместо пилы развертки. Таким образом осциллограф может послужить телевизором или монитором, если собрать схему которая будет формировать изображение.

Крутилка с надписью Развертка и стрелочками влево и вправо позволяет гонять график по экрану влево и вправо. Удобно иногда бывает, чтобы подогнать нужный участок под деления сетки.

Как только появилась полоса, то выстави крутилками смещения её на ноль. Если у тебя аналоговый осцил, особенно если древний, то дай ему прогреться. У моего после включения ноль плавает еще минут пятнадцать.

Спасибо. Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics. Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто. Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!

А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок.

84 thoughts on “Использование осциллографа”

Вот думаю компьютерный осцил в буке заюзать,не подскжете програмку поудобнее и несложную приставку на вход?

Источник

Мини-лекции. Осциллографы. Ждущий режим

Прежде чем раскрывать тему нужно понять, что такое синхронизация и причём здесь ждущий? И кого или чего он ждёт? Многие читатели, имеющие современные телевизоры знают о существовании ждущего режима. Менее о том, что и у компьютера так же есть такой режим. Это когда аппарат находится в сонном состоянии, вроде бы включен и даже огонёк светит красным. А, только от аппарата никаких признаков жизни, пока? Пока не получит коленкой?! И тут всё засветилось, засверкало. А у нас, что? Не торопитесь. Синхронный, с греческого synchronos. Syn «вместе» + chronos «время» — одновременный, совпадающий во времени.

Синхронизация же устройство, система заставляющая работать генераторы развёртки одновременно (синхронно) с исследуемым сигналом. Так ещё частота генератора должна совпадать с частотой сигнала. Либо частоты одинаковые либо кратные. Но частота генератора должна быть не выше чем у сигнала. Весь процесс синхронизации рассказывать нецелесообразно. Во первых для простого обывателя сложно и вдобавок в разных случаях процессы могут отличаются друг от друга?! Главное для Вас понять, что исследуемый сигнал всё время подгоняет частоту генератора развёрток под себя. В противном случае мы не сможем наблюдать неподвижное изображение в телевизоре, а в осциллографе отображение сигнала. А так как генераторы штучки ещё те, упёртые и не предсказуемые, отсюда и проблемы! Наиболее положительный результат мы получаем когда частоты находятся близко друг к другу. Вот все эти мытарства Вы и видите на рис1,2.

На рис1 жёлтым цветом сигнал для исследования, классическая синусоида. Внизу (зелёным цветом) график напряжения развёртки. Причём длительность равна длительности 1,5 периода сигнала. Как результат при первом периоде развёртки мы увидим одну картинку, а ужи при последующем совсем другую! Но так-как процесс идёт на большой скорости, а глаз инерционная система, то? То мы будем одновременно видеть обе картинке как бы наложенные одна на другую рис1а (пурпурного цвета). Если же периоды сигнала и развёртки совпадают получим картинку рис2а. А при длительности развёртки в два раза больше чем сигнала, картинку рис2b. Если же длительность находится в каком-то промежуточном варианте картинка будет хаотически меняться в горизонтальном направлении.

В телевидении с этим проще, частота генератора развёртки и частота следования синхроимпульсов замешанных в общий сигнал равны и человек в их дрязги не вмешивается. С осциллографом всё не так хорошо, отсюда и обилие ручек, тумблеров связанных с этой самой синхронизацией рис3. Это та часть осциллографа «С1-68», отвечающая именно за синхронизацию! И каждый раз всё это нужно щёлкать, крутить-вертеть!

Ну хорошо, с обычными периодическими сигналами мы вроде бы справились. А как быть с пусть даже периодической последовательностью импульсов? Особенно если у последовательности большая скважность? Зелёная формула рис6 показывает зависимость этой самой скважности Qc от Тп — периода следования импульсов, а tи — длительности импульса. Так в радиолокации Qc = 1000! То есть появляется проблема и, что ещё интереснее если это одиночный и шибко не предсказуемый? А, если ещё последовательность не периодична? Тут вообще туши свет, напрасные хлопоты! Для этого и был придуман ДЕЖУРНЫЙ РЕЖИМ. В этом случае генератор развёртки находится в пограничном состоянии. Он не работает, но всегда наготове! И как только, так сразу. В смысле как только приходит на обследование импульс и даёт толчок коленкой, генератор запускается и по истечении длительности пилообразного импульса замирает до следующего толчка! На рис4 графически и показан этот процесс. Рис4а импульс пришёл, но генератор запустится не сразу, а при достижение определённой величины импульса, нужной высоты. И только тогда генератор опомнится и начинает строить пилообразное напряжение рис4b. Всё бы ничего, да вот только мы часть (передний фронт) нашего импульса не увидим? Он остаётся за кадром! Вот для этого случая существует линия задержки. Она задерживает на некоторое время наш импульс и только потом он подаётся на горизонтальные пластины ЭЛТ рис4с.

На рис6 Вы и видите блок-схему этого самого дежурного режима. Где:

ВУ — входное устройство;
ЛЗ — линия задержки;
УСy — усилитель канала Y;
ГЖР — тот самый генератор ждущей развёртки. Который одним глазом спит, а вторым всё видит;
УСх — усилитель канала X.

Слева показан исследуемый импульс который попадает на линию задержки и параллельно на запуск ГЖР. Справа в верху тот же импульс с опозданием на время задержки ЛЗ. Красная стрелочка показывает Вам, что следуя по штриховым линиям мы можем убедиться, что весь импульс попадает прямо в центр рабочего хода ГЖР. Всё! Дело сделано! Какие мы молодцы?!

Кстати, на рис5 показана принципиальная схема нашей ЛЗ, построенной на элементах L и C. Неудобства связанные с этим ДЕЖУРНЫМ РЕЖИМОМ в том, что приходится как бы на ощупь искать эту пограничную область!

Вот как выглядит часть инструкции по работе с осциллографом «С1-68», именно в дежурном режиме:«Вращая ручку „СТАБ“ вправо до появления изображения на экране ЭЛТ. Вращая эту же ручку в обратную сторону, установите её в положение, при котором развёртка срывается. Это положение соответствует ждущему режиму работы.» А мы губы раскатали, щёлк тумблером и мы в дежурном режиме! ЩАС, размечтались?! Возможно и существуют какие-то автоматизированные системы. Но не для нас.

Источник

Для чего нужна синхронизация в осциллографе?

Синхронизация — получение неподвижного изображения исследуемого сигнала на экране осциллографа. Чтобы это изображение казалось непрерывным оно должно приходить в одну и ту же точку экрана относительно начала напряжения развертки.

Для чего применяют синхронизацию разверток осциллографа?

Непрерывная развертка применяется для исследования периодических сигналов, а также импульсных с небольшой скважностью. Она включается при внутренней синхронизации. … При ждущей развертке напряжение развертки подается только в то время, когда импульс поступает на вход электронного осциллографа.

Для чего нужна линия задержки в осциллографе?

Линия задержки предназначена для компенсации времени срабатывания генератора развёртки с поступлением исследуемого сигнала на усилитель вертикального отклонения. Оконечный усилитель формирует напряжение, подаваемое на пластины «Y» и обеспечивает отклонение луча по вертикали.

Что показывает экран осциллографа?

Осциллограф – прибор, показывающий форму напряжения во времени. Также он позволяет измерять ряд параметров сигнала, такие как напряжение, ток, частота, угол сдвига фаз. Но главная польза от осциллографа – возможность наблюдения формы сигнала.

Что можно сделать с осциллографом?

Осциллограф помогает увидеть форму сигнала и есть ли он вообще. Это важно и при разработке устройств и при их ремонте.
…
Такие измерения крайне важны во многих сферах:

Что такое синхронизация осциллографа?

Синхронизация — получение неподвижного изображения исследуемого сигнала на экране осциллографа. Чтобы это изображение казалось непрерывным оно должно приходить в одну и ту же точку экрана относительно начала напряжения развертки.

Что такое открытый и закрытый вход осциллографа?

Если выбран режим открытого входа, входной сигнал не подвергается обработке и подается непосредственно на усилитель системы вертикального отклонения осциллографа. В режиме закрытого входа фильтруется постоянная составляющая сигнала, и осциллограмма центрируется относительно уровня приблизительно 0 вольт («земля»).

Как работает линия задержки?

Наиболее простой способ реализации задержки электрического сигнала — использование в качестве задерживающей среды длинных линий передачи, так как скорость распространения сигнала в таких линиях конечна и относительно стабильна, сигнал при прохождении через линию задерживается на время, пропорциональное её длине.

Зачем нужна линия задержки в канале Y?

Для получения на экране осциллографа полного и устойчивого изображения процесса, в канале Y имеется линия задержки, которая задерживает входной сигнал на время задержки работы генератора ждущей развертки.

Какую функцию выполняет в осциллографе управляющий электрод?

2. Управляющий электрод (УЭ) или модулятор (М) предназначен для первоначального фокусирования электронного пучка и регулирования яркости свечения изображения на экране. К управляющему электроду прикладывается отрицательное напряжение относительно катода.

Что такое осциллограмма?

Осциллограф (от лат. oscillo — качаюсь и…граф) электроннолучевой, прибор для наблюдения функциональной связи между двумя или несколькими величинами (параметрами и функциями; электрическими или преобразованными в электрические). Это изображение называют осциллограммой. … Осцилло́граф (лат.

Что такое осциллограф для чего он нужен?

Осцилло́граф (лат. oscillo — качаюсь + греч. γραφω — пишу) — прибор, предназначенный для исследования (наблюдения, записи, измерения) амплитудных и временны́х параметров электрического сигнала, подаваемого на его вход, и наглядно отображаемого (визуализации) непосредственно на экране либо регистрируемого на фотоленту.

Как узнать частоту с помощью осциллографа?

Измерения производят методом фигур Лиссажу. Сигнал известной частоты от генератора сигналов подают на «Вход X» осциллографа, исследуемый сигнал — на «Вход Y». Генератор горизонтальной развертки выключают. Органами управления устанавливают приблизительно одинаковые размахи отклонения луча по горизонтали и вертикали.

Для чего необходим двухлучевой осциллограф?

Двухлучевой осциллограф позволяет двумя лучами одновременно наблюдать на общей временной развертке два независимых процесса. Двухканальный осциллограф содержит электронный коммутатор, коммутирующий либо намного чаще, чем частота процесса, либо намного реже, чем частота процесса два процесса на один луч.

Как работает цифровой осциллограф?

Принцип работы осциллографа основан на преобразовании электрического сигнала в аналоговый или цифровой. … На экране начинает появляться рисунок сигнала. Появление изображения связано с тем, что каждой ячейке запоминающего устройства соответствует точка на экране, отличающаяся по цвету от фона.

Какое напряжение можно измерить осциллографом?

Осциллограф измеряет напряжения в очень широких пределах: от напряжений постоянного тока, до напряжений достаточно высокой частоты. Размах напряжения может быть достаточно разнообразным, — от десятков милливольт до десятков вольт, а при использовании внешних делителей вплоть до нескольких сотен вольт.

Источник

Принцип работы осциллографа

Электронно-лучевые (электронные) осциллографы предназначены для визуального наблюдения, измерения и регистрации электрических сигналов. Возможность наблюдения изменяющихся во времени сигналов делает осциллографы чрезвычайно удобными при определении различных амплитудных и временных параметров наблюдаемых сигналов. Важными достоинствами осциллографов являются широкий частотный диапазон (до 100 МГц), высокая чувствительность и большое входное сопротивление. Все это обусловило их широкое практическое применение.

В основе работы любых электронных осциллографов лежит преобразование исследуемых сигналов в видимое изображение, получаемое на экране электронно-лучевой трубки.

Электронно-лучевые трубки

Простейшая однолучевая трубка (ЭЛТ) представляет собой стеклянный баллон, из которого откачан воздух и в котором расположены (рис. ниже) подогреваемый катод К, модулятор (сетка) М, фокусирующий анод А1 ускоряющий анод А2, две пары взаимно перпендикулярных откло­няющих пластин ОПх и ОПу (горизонтальные и вертикальные отклоняющие пластины). Внутренняя поверхность дна баллона (экран Э) покрыта люминофором, способным светиться под действием бомбардировки электронами.

Рис. Схема управления лучем электронно-лучевой трубки

Совокупность электродов К, M, A1, А2 называют электронной пушкой. Конструктивно эти электроды выполнены в виде цилиндров, расположенных по оси трубки. Электронная пушка излучает узкий пучок электронов — электронный луч. Для этого на электроды пушки подают напряжение, как показано на рисунке, где ЦУЭЛ — цепи управления электронным лучом.

Интенсивность электронного луча регулируют путем изменения отрицательного относительно катода напряжения на модуляторе, что приводит к изменению яркости свечения люминофора. Напряжения на первом и втором анодах формируют электронную линзу для фокусировки потока электронов в узкий луч, позволяющий получить на экране трубки светящееся пятно малого размера. Для ускорения электронов до скорости, необходимой для свечения люминофора, служит третий анод А3, на который подается высокое положительное напряжение.

Сформированный электронный луч проходит между парами отклоняющихся пластин ОПх и ОПу и под действием напряжений, приложенных к этим пластинам, отклоняется, соответственно, по осям координат X и У, вызывая смещение светящегося пятна на экране трубки. На рис.4.20 также показана упрощенная схема управления начальной установки луча по оси Y (по оси X управление аналогичное). Меняя положение подвижного контакта переменного резистора («Смещение Y»), можно изменять напряжение на пластинах Y и тем самым смещать луч по экрану.

Чувствительность электроннолучевой трубки равна

где lt — отклонение луча на экране трубки, вызванное напряжением Ut приложенным к отклоняющим пластинам. Обычно ST = 0,5 ÷ 5 мм/В.

Устройство и принцип действия осциллографа

Упрощенная функциональная схема осциллографа (рис.4.21) включает в себя электронно-лучевую трубку ЭЛТ, входной делитель напряжения ВД, усилитель вертикального отклонения УВО, состоящий из предварительного усилителя ПУ, линии задержки ЛЗ и выходного усилителя ВУ, блок синхронизации БС, генератор развертки ГР, усилитель горизонтального отклонения УГО и калибраторы амплитуды КА и длительности КД.

Рис.4.21. Функциональная схема электронно-лучевого осциллографа

Исследуемый сигнал подается на вход Y канала вертикального отклонения, включающего в себя входной делитель и усилитель вертикального отклонения. Выходное напряжение УВО, поступая на вертикальные отклоняющие пластины, управляет отклонением электронного луча в трубке по оси Y.

При подаче переменного напряжения на вход Y электронный луч вычерчивает на экране осциллографа вертикальную линию. Для получения изображения исследуемого сигнала, развернутого во времени, необходимо смещать (развертывать) луч по оси X с равномерной скоростью. Это осуществляется подачей на отклоняющие пластины ОПх линейно изменяющегося пилообразного напряжения, вырабатываемого генератором развертки ГР.

Для получения устойчивого изображения на экране осциллографа частота пилообразного напряжения развертки должна быть кратна частоте исследуемого сигнала. Выдержать точно кратность частот напряжений их и uY на практике оказывается достаточно сложно вследствие «ухода» частоты генератора ГР и изменения частоты исследуемого сигнала. Это приводит к неустойчивости изображения сигнала. Для обеспечения устойчивости изображения в осциллографе имеется блок синхронизации БС, который осуществляет изменение частоты генератора ГР (в некоторых пределах) в соответствии с частотой исследуемого процесса.

Для наблюдения непериодических или однократных сигналов используется ждущий режим работы генератора развертки, при котором пилообразный импульс вырабатывается только с приходом исследуемого импульса. Для того, чтобы не потерять изображение на экране начальной части сигнала, в канале вертикального отклонения используется линия задержки ЛЗ. Благодаря ей исследуемый сигнал поступает на пластины вертикального отклонения спустя некоторое время tЗАД после начала работы генератора развертки.

В осциллографах предусматривается также возможность запуска генератора развертки от внешнего источника сигналов, подключаемого к специальному входу «Вход синхронизации».

Основные характеристики осциллографов

Коэффициент отклонения КU – отношение напряжения входного сигнала к отклонению луча (в делениях шкалы), вызванному этим напряжением. Типовой диапазон значений 50 мкВ/дел – 10 В/дел.

Полоса пропускания – диапазон частот, в пределах которого коэффициент отклонения изменяется не более чем на 3 дБ относительно значения на средней частоте. Современные осциллографы имеют полосу пропускания 100 МГц.

Параметры входов осциллографов определяется активным сопротивлением RВХ (>1 Мом) и входной емкостью СВХ (единицы пикофарад)

Цифровой осциллограф

Цифровой осциллограф – это осциллограф, построенный на основе цифровой схемотехники. Его главное отличие в том, что внутри него идет цифровая обработка сигналов, в отличие от аналогового осциллографа. Цифровой осциллограф может записывать, останавливать, автоматически подгонять и измерять сигнал. В этом заключается его главное отличие от простого аналогового осциллографа.

Принцип работы осциллографа

В осцилло­графе исследуемый электри­ческий сигнал подается через канал вертикаль­ного отклонения на вертикально отклоня­ющую систему ЭЛТ, а горизонтальное отклонение электронного луча трубки осуществляется напря­жением горизонтальной развертки.

ЭЛТ представляет собой вакуумную стеклянную колбу, внутри которой размещены электронная пушка, отклоняющие пластины и люминесцентный экран. Электронная пушка состоит из подогреваемого катода К, модулятора (сетки) яркости светового пятна М, электродов фокусировки и ускорения электронного луча — фокусирующего анода А1ускоряющего анода А2 и ос­новного анода А3. Яркость свечения люминофора ЭЛТ регулируется путем изменения отрицательного напряжения на модуляторе М. Напряжение на первом аноде А1 фокусирует электронный поток в узкий луч. Чтобы придать электронам скорость, необходимую для свечения люминофора, на второй анод А2 подается достаточно большое (до 2000 В) положительное напряже­ние. Для дополнительного ускорения электронов используют основной анод А3, к которому приложено высокое положительное напряжение (до 10. 15 кВ).

Из курса физики вы знакомы с устройством электрон­ной пушки, отметим лишь, что ее назначением является формирование узко­го электронного пучка, при попадании которого на люминесцентный экран на экране возникает светящееся пятно.

Упрощенно работу отклоняющих систем ЭЛТ можно пояснить следую­щим образом. Электронный пучок (луч), проходит между двумя парами вза­имно перпендикулярных металлических отклоняющих пластин: вертикально отклоняющих Y и горизонтально отклоняющих X. Если к отклоняющим пла­стинам приложить напряжение, то между ними будет существовать электри­ческое поле, которое будет вызывать отклонение электронного луча в ту или иную сторону. Когда напряжение приложено к вертикально отклоняющим пластинам, то пятно будет перемещаться по оси Y; если же напряжение при­ложено к горизонтально отклоняющим пластинам, то световое пятно на эк­ране трубки будет отклоняться вдоль оси X. Если теперь сфокусировать электронный луч так, чтобы световое пятно расположилось в центре экрана ЭЛТ, а затем к пластинам Y приложить исследуемое напряжение, а к пласти­нам X пилообразное напряжение, то под совместным воздействием двух на­пряжений луч вычертит на экране трубки осциллограмму, отражающую за­висимость входного напряжения от времени.

Канал вертикального отклонения луча служит для передачи на пластины Y ЭЛТ исследуемого сигнала uc(t), подводимого к входу Y. Канал вертикального отклонения луча содержит аттенюатор, линию задержки и усилитель Y. Аттенюатор позволяет ослабить сигнал в определенное число раз, а регулируемая линия задержки обеспечивает небольшой времен­ной сдвиг сигнала на пластинах Y ЭЛТ относительно начала развертывающе­го напряжения Ux, что важно для ждущего режима. Усилитель Y обеспечивает амплитуду сигнала на пластинах Y, достаточную для значительного отклоне­ния луча на экране даже малым исследуемым сигналом uс(t).

В свою очередь, усилитель Y канала вертикального отклонения луча со­держит входной усилитель с изменяемым коэффициентом усиления Куси парафазный (с противофазными выходными сигналами одинаковой амплиту­ды) усилитель, обеспечивающий положение светового пятна в центре экрана при отсутствии исследуемых сигналов. В канал вертикального отклонения луча может также входить калибратор амплитуды. Сигнал от калибратора поступает на вход первого усилителя для установки заданного коэффициента усиления Кус1.

Основные характеристики канала вертикального отклонения:

• верхняя граничная частота (порядка 100 МГц и более);

• чувствительность Sy = kдКуcSт (Sт— чувствительность трубки); чувстви­тельность составляет около 1 мм/мВ при kд= 1;

• входное сопротивление (1. 3 МОм) и входная емкость канала (1. 5 пФ);

• погрешности измерения напряжения и интервалов времени 5. 7 %.

Скакой целью во входной цепи канала вертикального отклонения включают ком­мутируемый разделительный конденсатор?

— он позволяет при необходимости исключить подачу на вход осциллографа постоянной составляющей иссле­дуемого сигнала («закрытый» вход).

^ Канал горизонтального отклонения луча служит для создания горизон­тально отклоняющего — развертывающего — напряжения Ux с помощью напряжения генератора развертки или для передачи (через аттенюатор и уси­литель) на пластины X исследуемого сигнала, подводимого к входу X.

Развертка — это линия, которую прочерчивает луч на экране при отсут­ствии исследуемого сигнала в результате действия только одного развертывающего напряжения.

Процесс привязки развертки к характерным точ­кам сигнала называют синхронизацией в автоколебательном режиме и запус­ком — в ждущем. Синхронизация и запуск развертки производятся специ­альным синхроимпульсом, подаваемым на генератор из устройства синхро­низации.

В осциллографе установлены два режима синхронизации: внутренняя и внешняя. При внутренней синхронизации (переключатели П1 и П2 — в по­ложении 1) синхроимпульсы вырабатываются из усиленного входного сиг­нала до его задержки. При внешней (переключатели П1 и П2 — в положении 2) — сигнал синхронизации подается от внешнего источника на специальный вход X осциллографа. Например, в стандартных генераторах импульсов вы­рабатываются синхроимпульсы, относительно которых выходной сигнал может быть сдвинут с помощью регулируемой задержки.

Схема синхронизации вырабатывает сигнал синхронизации, поступающий на генератор развертки для получения четкой, неподвижной осциллограммы. Усилитель X канала горизонтального отклонения усиливает пилообразный сиг­нал Uр генератора развертки и преобразует его в напряжение развертки Ux.

Канал горизонтального отклонения характеризуется чувствительностью и полосой пропускания, показатели которых практически раза в два меньше, чем в канале вертикального отклонения. Основной блок в канале горизон­тального отклонения — генератор развертки, работающий в непрерывном или ждущем режиме. К форме пилообразного напряжения генератора предъ­является ряд требований:

• время обратного хода луча должно быть много меньше времени прямого хода, т.е. То6р « Тпр. В противном случае часть изображения сигнала будет отсутствовать;

• напряжение развертки при прямом ходе луча должно быть линейным, иначе луч будет двигаться по экрану с различной скоростью и нарушится равномерность временного масштаба по оси X. Это может привести к иска­жению сигнала.

Канал управления яркостью (канал модуляции электронного луча по яр­кости) осциллографа предназначен для подсветки прямого хода луча. Под­светка осуществляется путем передачи с входа Z на управляющий электрод (модулятор М) ЭЛТ сигнала, модулирующего поток ее луча и, следовательно, яркость свечения люминофора. Постоянное напряжение на модуляторе ЭЛТ выбирают на уровне запирания трубки. В схему этого канала входят: атте­нюатор, схема изменения полярности и усилитель Z. Для формирования тре­буемого уровня напряжения, поступающего на модулятор, служит усилитель Z. Усилитель может иметь дополнительный вход. Это дает возможность мо­дуляции изображения по яркости внешним сигналом. Канал Z используется и для создания яркостной отметки в осциллографах с двойной разверткой, а также яркостных меток для измерения частоты и фазы.

Калибратор — генератор напряжений, формирующий периодический импульсный сигнал с известными амплитудой, длительностью и частотой для калибровки осциллографа, т. е. для обеспечения правильных измерений параметров исследуемого сигнала.

Для калибровки оси Y используют постоянные напряжения обеих поляр­ностей (иногда плавно регулируемые) и напряжения в виде меандра. Мас­штаб по оси X обычно устанавливают по синусоидальному напряжению, ста­билизированному по частоте кварцем.

Виды разверток в универсальном осциллографе

Одним из основных блоков осциллографа является ЭЛТ, выходные эле­менты которой — две пары пластин, с помощью генераторов развертки от­клоняющие луч горизонтально и вертикально. 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 одновременно, то назва­ние развертке дается по ее форме (например, круговая или эллиптическая).

Наиболее широко используется линейная развертка, создаваемая пилообразным напряжением Up генератора развертки. В случае линейной развертки луч, двигаясь равномерно по экрану, прочерчивает прямую гори­зонтальную линию, как бы нанося на экран ось абсцисс декартовой системы координат — ось времени. 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 (автоматически) 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 один раз с последующей блокировкой. Однократная раз­вертка применяется для наблюдения одиночных и непериодических процес­сов, а также при фотографировании с экрана осциллографа неповторяющих­ся сигналов.

При подаче на горизонтально отклоняющие пластины напряжения uх = uр пилообразной формы, 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 То6р (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 ЭЛТ (пластины X) осциллографа, на его экране можно наблюдать ис­следуемый сигнал, поступающий на пластины У и изменяющийся во времени (развернутый во времени).

Автоколебательная (непрерывная) развертка применяется для иссле­дования периодических сигналов, а также импульсных с небольшой скважностью q = Tс/τ Она включается при внутренней синхронизации.

а рисунке представлены исследуемые импульсы uс длительностью τ ка­ждый, развертывающее синхронное напряжение uх и наблюдаемая осцилло­грамма (в рамке). Период повторения импульсов и период развертывающего напряжения: Тс = Тр.

С помощью автоколебательной развертки почти невозможно наблюдать непериодические сигналы и она фактически бесполезна при наблюдении пе­риодических коротких импульсных сигналов с большой скважностью q (это связано с тем, что передний и задний фронты импульса почти сливают­ся). В этих случаях используют ждущую развертку.

арактерный пример использования ждущей развертки в осциллографе пока­зан на следующем рисунке. Генератор развертки запускается только при поступлении им­пульсов uс. Если длительность развертки, равная t2 – t1 сопоставима с длите­льностью исследуемого импульса, то его изображение на экране достаточно де­тально.

В осциллографе в силу инерционности генератора начало ждущей раз­вертки может быть несколько задержано относительно фронта импульса uс. Поэтому, если фронт импульса очень короткий, то он может не отобразиться на осциллограмме. Для наблюдения короткого фронта сигнал uс задерживают на τ3 во времени в канале Y с помощью линии задержки (штриховые импуль­сы uс на рис.). Наблюдаемая осциллограмма дана вместе с не задержан­ным импульсом штриховой линией (справа).

Под действием напряжений разверток uу и ux луч прочерчивает на экране окружность за период Т. Положение луча на экране в момент времени t = 0 отмечено точкой 0, в момент t1 — точкой 1 и т. д. Если амплитуды сигналов uу и uх не равны, то круг искажается и на экране наблюдается эллипс, т.е. возникает эллиптическая развертка. Например, при uу Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Источник