Нефедов В.И. - Электрорадиоизмерения (1066241), страница 22

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 22)

Основные характеристики канала вертикального отклонения:

1. верхняя граничная частота (порядка 100 МГц и более);

2. чувствительность;

3. входные сопротивление (1...3 МОм) и емкость (1...5 пФ);

4. погрешность измерения амплитуды напряжения и интерва­лов времени — около 5...7 %.

Во входную цепь канала вертикального отклонения включа­ют также коммутируемый разделительный конденсатор, позво­ляющий при необходимости исключить подачу на вход осцилло­графа постоянной составляющей исследуемого сигнала (так называемый «закрытый» вход).

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

Схема синхронизации (и запуска развертки) управляет ге­нератором развертки и обеспечивает кратность периодов иссле­дуемого сигнала и развертки. Для получения неподвижного изображения начало развертки должно быть связано с одной и той же характерной точкой сигнала (фронтом, максимумом ам­плитуды и т.д.). Это достигают синхронизацией напряжения развертки с напряжением сигнала, поэтому период развертки должен быть равен или кратен периоду исследуемого сигнала:

T_разв=nT_c, где n = 1, 2, 3, 4, ... .

Развертка — 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 работы генератора и запуском — в ждущем. Синхронизацию и запуск развертки производят специ­альным синхроимпульсом, подаваемым на генератор из устройства синхронизации.

В осциллографе установлены два режима синхронизации: внутренняя (Внут.) и внешняя. При внутренней синхронизации (переключатели П1 и П2 — в положении 1) синхроимпульсы вы­рабатывают из усиленного входного сигнала до его задержки. При внешней синхронизации (переключатели П1 и П2 — в по­ложении 2) сигнал синхронизации подают от внешнего источни­ка на специальный вход X осциллографа. Например, в стандарт­ных генераторах импульсов формируют 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 U_р генератора развертки и преобразует его в напряжение развертки U_х.

Канал горизонтального отклонения характеризуют чувстви­тельностью и полосой пропускания, показатели которых практи­чески раза в два меньше, чем в канале вертикального отклонения. Основным блоком в канале горизонтального отклонения является генератор развертки, работающий в непрерывном или ждущем режиме. К форме пилообразного напряжения генератора предъ­являют ряд специфических требований:

1. время обратного хода луча должно быть много меньше вре­мени прямого хода, т.е. Т_обр<<Т_пр; иначе часть изображения сиг­нала будет отсутствовать;

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

Канал управления яркостью (модуляции луча по яркости) предназначен для подсветки прямого хода луча. Подсветку осуществляют передачей с входа Z на управляющий электрод (модулятор М) ЭЛТ сигнала, модулирующего поток луча и, следовательно, яркость свечения люминофора. В схему этого канала входят: аттенюатор, схема изменения полярности и усилитель Z. Для формирования требуемого уровня напряжения модулятора, служит усилитель Z. Усилитель может иметь дополнительный вход, что дает возможность модуляции изображения по яркости внешним сигналом. Канал Z используют и для создания 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.

Виды разверток в универсальном осциллографе

Одним из основных блоков осциллографа является ЭЛТ, выходными элементами которой являются две пары пластин, 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 дают по ее форме (например, круговая или эллиптическая).

Наиболее широко используют линейную развертку, создаваемую пилообразным напряжением U_р генератора развертки. При линейной развертке 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 делят на автоколебательную, ждущую и однократную.

Автоколебательная развертка — развертка, при которой генератор развертки периодически запускают (автоматически) и при отсутствии сигнала запуска на его входе.

Ждущая развертка — развертка, при которой генератор развертки запускают только с помощью сигнала запуска.

Однократная развертка — развертка, с помощью которой генератор развертки запускают один раз с последующей блоки­ровкой. Такую развертку применяют для наблюдения одиночных и непериодических процессов и при фотографировании с экрана осциллографа неповторяющихся сигналов.

При подаче на горизонтально отклоняющие пластины на­пряжения u_х=u_р пилообразной формы (рис. 5.2), электронный сфокусированный луч под воздействием этого напряжения пере­мещается слева направо на интервале Т_пр (точки 0-1-2 — длительность прямого хода луча) и справа налево на интервале Т_обр (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 Х) осциллографа, на его экране можно наблюдать исследуемый сигнал, поступающий на пластины Y и изменяю­щийся во времени (развернутый во времени).

Автоколебательную (непрерывную) развертку применяют для исследования периодических сигналов, а также импульсных с небольшой скважностью q= Т_с/τ. Ее включают при внутренней синхронизации. На рис 5.3 представлены исследуемые импульсы u_с длительностью τ каждый, развертывающее синхронное напряжение uх наблюдаемая осциллограмма (в рамке). Периоды повторения импульсов и развертывающего напряжения равны между собой: Т_с=Т_р.

С помощь 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 развертку.

Характерный пример ждущей развертки показан на рис. 5.4. Генератор развертки запускают только при поступлении импульсов uс. Если длительность развертки 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 u_с. Поэтому, если фронт импульса очень короткий, то он может не отобразиться на осциллограмме. Для наблюдения короткого фронта сигнала u_с задерживают на τ_з во времени в канале Y с помощью линии задержки (штриховые импульсы u_с на рис. 5.4). Наблюдаемая осциллограмма дана вместе с не задержанным импульсом на рис. 5.4 штриховой линией (в рамке).

Синусоидальная развертка. В ряде измерительных задач, на­пример при измерении частоты или разности фаз, вместо пилооб­разного напряжения развертки (линейной развертки) используют синусоидальную развертку. Для получения синусоидальной развертки на пластины X подают напряжение, изменяющееся по гармоническому закону u_х(t)=U_мхsinωt. При этом генератор ли­нейной развертки осциллографа отключают. Положительный по­лупериод напряжения синусоидальной развертки вызывает перемещение луча от центра экрана до его правой границы и обратно; отрицательный полупериод — от центра экрана до его левой гра­ницы и обратно к центру. Скорость перемещения луча изменяется по синусоидальному закону, хотя линия развертки представляет собой горизонтальную линию.

Круговая развертка. Для получения на экране ЭЛТ круго­вой развертки на пластины Y подают синусоидальный сигнал u_y=Usinωt=U, а на пластины X — аналогичный по форме и амплитуде сигнал, но задержанный на четверть периода (по фазе на φ=90°), т.е. u_х=Usin[ω(t-T/4)]=-cosωt. Осцилло­грамма круговой развертки показана на рис. 5.5. Под действием напряжений разверток u_у и u_х луч прочерчивает на экране ЭЛТ окружность за период Т. Положение луча на экране в момент вре­мени t=0 отмечено точкой 0, в момент t₁ — точкой 1 и т.д.

Эллиптическая развертка. Если при использовании круговой развертки амплитуды сигналов u_у и u_х не равны, то круг искажается

и на экране наблюдают эллипс, т.е. возникает эллиптическая раз­вертка. Например, при u_у<u_х большая ось эллипса расположена по горизонтали, а малая по вертикали. При фазовых сдвигах, не рав­ных 90°, получается эллипс с наклонными осями, вырождающими­ся в прямую при нулевом фазовом сдвиге.

Электронно-лучевая трубка

Способ получения сфокусированного луча и принцип] управле­ния лучом в осцилло­графе можно пояснить с помощью схемы, представленной на рис. 5.6. Как уже отмечалось выше, в ЭЛТ совокуп­ность электродов К, М, А₁, А₂, А₃, называют электронной пушкой, которая излучает уз­кий пучок электронов. Для этого на электроды подают напряже­ния, примерные величины которых даны на рис. 5.6.

Основные характеристики электронно-лучевой парубки — чувствительность, полоса пропускания, длительность послесве­чения, площадь экрана. Чувствительность трубки S_т=L_т/U_т, где L_т — отклонение луча на экране трубки под воздействием напряжения U_т, приложенного к паре отклоняющих пластид. Обычно S_т, составляет 1 мм/В.

С увеличением частоты исследуемого сигнала чувствитель­ность трубки падает. Верхнюю границу полосы пропускания ЭЛТ устанавливают на уровне, где чувствительность составляет при­мерно 0,7 от номинального значения. Для универсальных осцил­лографов широкого использования эта частота достигает 200 МГц. В современных осциллографах часто применяют многолучевые трубки; для этого увеличивают количество электродов. Более экономичным оказывается использование однолучевого осцилло­графа в режиме поочередной подачи двух сигналов на отклоня­ющие пластины (двухканальные осциллографы). За счет эффекта послесвечения трубки и свойств глаза человека на экране наблю­дают одновременное изображение двух сигналов, хотя их и подают поочередно.

К световым параметрам ЭЛТ относят:

диаметр светового пятна, который при оптимальной яркости
определяет разрешающую способность ЭЛТ;

максимальная яркость свечения экрана; зависит от плотности электронного луча и регулируется изменением отрицательного на­пряжения на модуляторе;

цвет свечения экрана; чаще всего используют зеленый и жел­тый цвета, обеспечивающие наименьшую утомляемость глаз;

время послесвечения; для улучшения визуального воспри­ятия осциллограммы время свечения экрана должно превышать время воздействия на него электронов.

Характеристики

Список файлов книги