№ 65 (Методические разработки к лабораторным работам), страница 2

Например, если чувствительность трубки осциллографа7= 0,4 мм/В, а длина полоски l = 20 мм. то 2Uy0 = 50 В или Uy0= 25 В. Поэтомуосциллограф можно использовать как вольтметр переменного тока.1-2. Линейная развертка периодического напряжения вовремениОчень часто осциллограф применяется для наблюдения формы колебанийнапряжений или токов.

В этом случае желательно получить на экранеосциллографа неподвижное изображениекривой,представляющейзависимостьнапряжения от времени, в том виде, как этазависимостьизображаетсянаобычном графике.Например,еслиисследуемоенапряжение имеетсинусоидальную форму, то обычным графиком являетсясинусоида, изображенная на рис.3. При таком изображении синусоидыгоризонтальная ось служит осью времени, а вертикальная ось является осьюмгновенных значений напряжения. На экране осциллографа желательно получитьтакое же изображение синусоиды. Напомним, как графически получается такоепостроение. Для этого рассмотрим равномерное движение точки С по окружностии проследим за изменением проекции радиус-вектора этой точки на вертикальныйдиаметр.

Рис.4 поясняет соответствующее построение. Поскольку движение точкипо окружности равномерное, следовательно, за равные промежутки временирадиус - вектор описывает равные дуги, т.е. поворачивается на равные углы.Фиксируем положение радиус-вектора вращающейся точки и значения проекцииего на вертикальный диаметр через равные промежутки времени: в моментвремени t0 (начальное положение), t1, t2, t3 и т.д. На оси t в правой части рисункананесем промежутки времени, отмеченные моментами t1, t2, t3 и т.д., причемпримем равномерный масштаб времени по оси t.

Здесь же против каждогомомента времени t1, t2, t3 и т.д. отложим соответствующее ему значениепроекции радиус-вектора. Полученные точки соединим кривой. Эта кривая ибудет синусоидой. Такой способ получения синусоиды называется линейнойразверткой синусоидального движения. Важно отметить, что именноравномерность движения вдоль оси t и определяет равномерный(постоянный} масштаб времени по этой оси.Возвращаясь к формированию изображения на экране осциллографа, легкодогадаться, что светящееся пятно станет вырисовывать синусоиду, если заставитьего совершать одновременно два движения: 1) гармоническое колебательноедвижение по вертикальной оси и 2) равномерное движение по горизонтальнойоси.

Тогда результирующее движение и будет синусоидой. Таким образом, чтобы8получить изображение исследуемого синусоидального напряжения на экранетрубки, нужно подвести это напряжение к Y- пластинам. Изображающая точка вэтом случае будет совершать по вертикальной оси гармоническое движение, какэто уже выяснено. Теперь следует только развернуть это колебательное движениепо оси времени, которую будем считать совпадающей с горизонтальной осью.Для этого необходимо заставить двигаться точку вдоль оси х равномерно.

Притаком движении изображающей точки ее смещение по экрану в направлении осих будет равно х = vt. где v - постоянная скорость движения и t -время.Но мы знаем, что смещение точки по экрану пропорционально напряжению наотклоняющих пластинах х = уUX, где у - чувствительность осциллографа вдольоси х. a UX - напряжение на отклоняющих Х- пластинах. Следовательно, длясоздания равномерного смещения точки вдоль оси х необходимо на отклоняющиеХ- пластины подать напряжение, пропорциональное времени:vtUX(7)Рост напряжения продолжается до тех пор, пока светящееся пятно не досягнеткрая экрана.

После этого напряжение должно быстро уменьшиться до нуля, чтобыпятно вернулось в исходное положение.Для получения на экране неподвижногоизображенияисследуемогонапряжения,поданного на Y- пластины, на Х- пластиныподаетсятакназываемоепилообразноенапряжение линейной развертки.

Это напряжениеявляется периодическим напряжением, периодкоторогодолженбытьравенпериодyисследуемого напряжения или в целое число разбольше ( см.рис.5 ). На рисунке через Т0обозначен период исследуемого напряжения.Если период Т0 равен времени нарастания напряжения развертки TP, то на экранебудет виден один период, так как времяобратного движения много меньше Тр, иэлектронный луч проделывает обратныйход очень быстро.

Если ТР = nT0, где nцелое число, то на экране будет виднонеподвижное изображение n периодовсинусоиды. Это условиеназываетсяусловием синхронизации. Для сигналасинхронизации в каждом осциллографеприменяются специальные техническиеметоды, изложение которых выходит зарамки данного описания.91-3. Генератор пилообразного напряженияДля получения пилообразного напряжения могут использоваться различныерадиотехнические схемы, такие как мультивибраторы, блокинг-генераторы и т.п.В описании рассмотрен один из простейших типов генератора развертки, гдеиспользуется специальная газонаполненная лампа-тиратрон, характерная тем, чтов ней вспыхивает газовый разряд, когда напряжение на ее аноде достигаетопределенногозначения.Схемагенератора изображена на рис.6.

Отисточника постоянного напряжения Еачерез сопротивление R1 заряжается одиниз конденсаторов С1 , С2 или С3.Параллельноконденсаторувключентиратрон Т. Во время заряда напряжениена конденсаторе растет. Когда онодостигает некоторой величины Umax : равной напряжению зажигания газовогоразряда в тиратроне, последний зажигается. Так как внутреннее сопротивлениезажженного тиратрона весьма невелико, конденсатор очень быстро разряжаетсячерез тиратрон ( за время - см.рис.7).

и напряжение на нем падает до некоторогоUmin , равного напряжению погасания газового разряда в тиратроне. Как толькотиратрон погаснет, его внутреннее сопротивление становится очень большим, иконденсатор снова начинает сравнительно медленно заряжаться от источниканапряжения через сопротивление R1. и весь процесс будет повторяться.Изменение напряжения на конденсаторе представлено на рис.7. Если этонапряжение подать на X - пластины осциллографа, то получится развертка вовремени исследуемого напряжения, которое подается на Y - пластины. Частотаразвертывающего напряжения ступенчато изменяется спомощью переключателя П1, включающего тот или иной конденсатор, и плавнопеременным сопротивлением R1.

Чембольше емкость конденсатора исопротивление, тем медленнее идетзаряд и тем меньше частота развертки.Эту частоту подбирают так, чтобы онабыла равна частоте исследуемогосигнала или была бы меньше в целоечисло раз. Недостаток данной схемысостоит в том. заряд конденсаторапроисходит неравномерно: сначалабыстрее, а потом медленнее.Такая неравномерность будет иметьместо и в нарастании напряжения наХ-пластинах и в движении пятна на экране трубки. Поэтому и разверткаосциллограммы получается искаженной, с неравномерным масштабом времени.Чтобы исправить этот недостаток, зарядку производят через пятиэлектродную10лампу -пентод.

При постоянных напряжениях на сетках пентода его анодный токIA почти не зависит от величины анодного напряжения. Тогда заряд конденсатораQ растет пропорционально времени, так как Q = IAt. Напряжение наконденсаторе UK = Q/C= (IA/C)t , будет также расти пропорционально времени.Таким образом, напряжение на конденсаторе и на соединенных с ним X—пластинах осциллографа будет изменяться как показано пунктиром на рис.7, и,следовательно, временная развертка не будет искажаться.

Схема генератораразвертки с использованием пентода показана на рис.8. Здесь плавнаярегулировка частоты развертки осуществляется изменением анодного токапентода. Для этого изменяется напряжение на экранной сетке пентода JI1 спомощью потенциометра R3 . Частота генератора развертки, как правило, неявляется стабильной и легко изменяется даже при небольших вариацияхпитающих напряжений, температуры, а также по ряду других причин. Врезультате этого подобранное кратное соотношение между частотойисследуемого сигнала f и частотой fраз не будет сохраняться. Осциллограмманачинает «бежать» по экрану. Для стабилизации картины, наблюдаемой наэкране, используется синхронизирующее устройство.

Его работа основана на том,что напряжение зажигания тиратрона уменьшается при положительномпотенциале на сетке тиратрона и увеличивается при отрицательном. При такназываемой внутренней синхронизации потенциал сетки тиратрона меняется засчет самого исследуемого напряжения, которое через потенциометр R5 (рис,8) иконденсатор подается на сетку тиратрона. При точном совпадении частотисследуемого сигнала и частоты развертки зажигание тиратрона (.см.

рис.5)происходит при смене знака исследуемого напряжения с отрицательного наположительный. Пусть при этих условиях тиратрон зажигается при значении0напряжения на конденсаторе U заж .Если по каким-либо причинам частотагенератора развертки становится меньше частоты сигнала, то конденсатор(например, С1) заряжается медленнее, чем раньше, так что к моменту окончания0периода сигнала напряжение на нем еще не достигнет величины U заж итиратрон не загорится. Однако в последующие моменты времени напряжениесигнала начинает расти (начало следующего периода).