evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024281), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Если одновременно к вертикально отклоняющим ~шастинам У приложить исследуемое напряжение, то положение луча в каждый момент времеви будет однозначно соответствовать значению этого напряжения. На рис. 2.47 показано, как образуется иэображение на экране ЭЛТ. Исследуемое напряжение с амплитудой 6~ и периодом Т~ подается на пластины У, напряжение разверпси с амплитудой П и периодом Т,— иа пластины Х.
Если Т, = Т„то кажному периоду развертки будет соответствовать период йсследуемого напряжения и изображение на экране не будет изменяться со временем, оставаясь неподвижным. Это изображение можно построить по точкам, отмечая значения напряжений 84 развертки и сигнала в заданные моменты времени и перенося их на экран. На рис. 2.47 это сделано для моментов времени ге, гы гэ, гз и гч. Пятно на экране в эти моменты будет занимать положения О, 1, 2, 3 и 4 соответственно. Полученное таким образом изображение (или его запись), показываюшее, как изменяется исследуемое напряжение от времени, называется осциллограммой. Имея осциллограмму, можно определить многие параметры сигнала: амплитуду, частоту, период и др.
На практике напряжение развертки в течение прямого хода растет со временем нс строго линейно. Это приводит к неравномерности масштаба по оси Х, т.е. по временной оси. При этих условиях измерение временных интервалов будет сопровождаться ошибками. Поэтому нелинейность развертки нормируется и указывается в паспорте осциллографа наряду с другими нормируемыми параметрами. Выше отмечалось, что при равенстве периодов развертки и исследуемого напряжения Т = Т, изображение на экране неподвижно.
Оно Р будет неподвижным и в более общем случае Т = лТс, где л — целое Р число. При этом на осциллограмме представляется л периодов исследуемого напряжения. Если же периоды не кратны друг другу, т.е. л не равно целому числу, то кривые, прочерчиваемые электронным лучом на экране в течение каждого периода напряжения развертки, не будут повторять друг друга. Возникнет эффект бегущего изображения или же экран будет заполнен целым семейством сдвинутых относительно друг друга кривых.
Выполнение условия Тр = лТ, достигается при помощи синхронизации. Генератору, вырабатывающему напряжение развертки, принудительно навязывается частота синхронизирующего сигнала, равная или кратная частоте исследуемого напряжения. Режим синхронизации может быть внутренним илн внешним. В первом случае синхронизирующим является сам исследуемый сигнал, поступающий на генератор развертки, во втором — внешний сигнал, который подается на вход "Внешняя синхронизация" на панели осциллографа. Генератор развертки работает в двух основных режимах: непрерывном и ждущем.
При непрерывной развертке каждый последующий шпсл пилообразного напряжения непрерывно следует эа предыдущим. Непрерывная развертка удобна, когда исследуется непрерывный периодический процесс или периодическая последовательность импульсов с небольшой скважностью. Если скважность велика, то длительность импульса составляет лишь малую часть периода следования и осциллограмма будет иметь вцц вертикальной линии, наблюдение которой не дает информации о форме импульса.
Для изучения импульсных последовательностей большой скважиости н непериодических импульсов используется ждущая развертка, при которой напряжение развертки подается на горизонтально отклоняющие пластины лишь тогда, когда исследуемый импульс поступает на вход вертикально отклоняющих пластин. Длительность прямого хода развертки обычно выбирается немного больше длительности импульса для того, чтобы он помещался на экране осциллографа и занимал большую его часть.
В некоторых случаях вместо линейной развертки используют круговую или спиральную. Увеличение длины развертки позволяет повысить точность измерения интервалов времени. Чтобы получить круговую траекторию электронного луча, на вертикально н горизонтально отклоняющие пластины подаются сннусоидальные напряжения одной и той же частоты и амплитуды, сдвинутые межцу собой по фазе на т~/2. Чтобы развертка была не круговой, а спиральной, амплитуды напряже- ниЯ на пластинах Должны линейно УмеЦьшатьсЯ от Ц„ах До (алба за время, равное длительности развертки. Исследуемый сигнал подается на модулятор, который управляет яркостью свечения пятна на экране. Структурная схема осциллографа Структурная схема осциллографа приведена на рис.
2А8. Кроме электронно-лучевой трубки И, она содержит канал вертикального отклонения (канал У), канал горизонтального отклонения (канал л), канал управления яркостью (канал 2). а также калибратор амплитуды и длительности. Исследуемое напряжение поступает на входное устройство канала У, которое включает в себя аттенюатор, позволяющий при необходимости ослабить сигнал и согласовать сопротивление канала с сопротивлением источника сигнала, Усилители А1 и А2 являются предварительным и оконечным усилителями соотг тственно.
Линия задержки ЕТ используется прн работе осциллографа в импульсном режиме. Она позволяет подавать исследуемый импульсный сигнал на пластины У с задержкой относительно начала периода пилообразного напряжения. Это дает возможность наблюдать фронт исследуемого импульса неискаженным. Без линии задержки не 86 Канал у удалось бы наблюдать часп импульса, которая приходится на время, необходимое для формирования напряжения развертки.
Канал Х служит для формирования и (или) усиления напряжения, поступающего затем на горизонтально отклоняющие пластины и вызывающего горизонтальное перемещение луча. Канал Х содержит предварительный и оконечный усилители (АЗ и А4 соответственно), цепь синхронизации н запуска, а также генератор разверпси б. Переключа. тель Ю1 служит для подачи синхронизирующего напряжения с канала Г (внутренняя синхронизация) или со входа Х (внешняя синхронизация). Если переключатели 51 и $2 находятся в левом положении, то генератор развертки отключается и на пластины Х поступает (через усилители АЗ и А4) напряжение со входа Х Канал 2 служит для управления яркоспю свечения экрана ЭЛТ.
Управление производится как вручную, так и автоматически. Например, производится автоматическое подсвечивание прямого хода ждущей разверпси. В промежутке между импульсами, запускающими хцпщую развертку, яркость пятна снижена во избежание прожигания люминофорного слоя. Калибратор амплитуды н длительности является источником напряжений с известной амплитудой и длительностью. Эти напряжения подаются с выхода калибратора на вход У для контроля масштабов (коэффициентов отклонения) по осям У (В/см, мВ/см или В/деление, мВ/деленне) и Х (мкс/см, мс/см или с/см).
Знание масштабов необходимо для измерения напряжений и интервалов времени, поскольку непосредственно оператору доступно считывание только расстояний (сантиметры, деления) по масштабной сетке на экране. В некоторых современных осциллографах измерение осуществляется автоматически при помощи цифрового устройства. Результат отображается на экране в цифровой форме. Основные характеристики и виды электронных осциллографов. Электронные осциллографы характеризуются рядом технических и метрологических параметров. К наиболее важным относятся следующие; калиброванные значения коэффициента отклонения; полоса пропускания, т.е.
диапазон частот, в пределах которого коэффициент усиления канала г' уменьшается на 3 дБ по отношению к некоторой опорной частоте; диапазон изменения длительности развертки; входное сопротивление и входная емкость канала 1'; точностные параметры, характеризующие погрешности измерения напряжения и интервалов времени. При выборе осциллографа следует исходить из характера измеряемого сигнала (гармонический или импульсный) и его вероятных параметров (ширина спектра, граничные частоты, частота следования, скважность, амплитуда напряжения и т.д.) . Осциллографы подразделяются на универсальные, скоростные, стробоскопические, запоминающие, специальные. Наиболее употребительными являются универсальные осциллографы (в ГОСТ обозначение С1) . Они позволяют проводить исследования электрических сигналов в широком диапазоне частот, амплитуд и длительностей сигналов.
Полоса пропускания достигает 200 — 350 МГц, даиалазон амплитуд от единиц мнлливольт до сотен волы. Возможно измерение длительностей импульсов от нескольких наносекунд до секуид. Скоростные осциллографы (обозначение С7) служат для исследования гармонических и импульсных сигналов (включая однократные импульсы) с характерными временами, составляющими доли и единицы наносекунд в реальном масштабе времени. Быстродействие достигается благодаря использованию ЭЛТ с бегущей волной. Полоса пропускания скоростных осциллографов достигает 5 ГГц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
