Скоростные осциллографы

Скоростные осциллографы (осциллографы на трубках бегущей волны) предназначены для исследования однократных и редко повторяющихся импульсных сигналов и процессов весьма короткой длительности (от единиц наносекунд до десятых и сотых долей наносекунды). Основной узел таких осциллографов – ЭЛТ типа бегущей волны (ЭЛТБВ) – обеспечивает усиление поступающих на ее вход исследуемых сигналов и отклонение электронного луча под действием этих усиленных сигналов. Отклоняющее устройство ЭЛТБВ при этом может представлять собой распределенную плоскую двухпроводниковую «меандровую» замедляющую систему (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Несимметричная (а) и симметричная (б)
отклоняющие системы ЭЛТБВ:
Δ – отклонение луча; R_н – согласованная нагрузка

Отклоняющее электромагнитное поле сигнала в этой системе представляет собой бегущую волну, которая поглощается в согласованной нагрузке R_н на конце системы. Электронный луч, распространяясь вдоль оси системы синхронно с этим электромагнитным полем, взаимодействует с ним. Этим и достигается усиленное отклонение луча Δ на конце системы. Существуют и другие виды замедляюще-отклоняющих систем. Замедляющая система имеет стандартное волновое сопротивление ρ = R_н. Скорость электромагнитной волны регулируется шагом меандра. Для отклонения по горизонтали используют обычные отклоняющие пластины. Чувствительность к отклонению (величина, обратная коэффициенту отклонения) зависит от длины замедляющей системы и от режима трубки и составляет несколько значений ширины луча на 1 В отклоняющего напряжения. Для повышения чувствительности ЭЛТБВ применяют специальные квадрупольные линзы. Ширина луча в ЭЛТБ обычно составляет десятые доли миллиметра. Рабочая полоса частот скоростных осциллографов, не имеющих, как правило, усилителей на входе, целиком определяется рабочей полосой согласованной распределенной отклоняющей системы и составляет обычно несколько гигагерц. Одна из особенностей применения сверхширокополосных скоростных осциллографов на ЭЛТБВ – синхронизация от внутреннего источника в осциллографе, запускаемого внешним сигналом. Только в этом случае реализуется наибольшая рабочая полоса осциллографа. При синхронизации исследуемым сигналом возникает необходимость компенсации начальной задержки развертки, требующей применения сверхширокополосных задерживающих устройств, как правило, ограничивающих полосу пропускания.

Пример структурной схемы осциллографа с ЭЛТБВ приведен на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Структурная схема осциллографа на ЭЛТБВ

К специфическим параметрам осциллографов на ЭЛТБВ относятся:

· скорость записи сигнала, характеризующая способность осциллографа к воспроизведению на экране сверхскоростных процессов при однократном «пробеге» луча и составляющая иногда свыше 3 тыс. км/с;

· минимальная начальная задержка развертки, определяющая требования к компенсирующей линии задержки, обеспечивающей исследование сигналов в режиме синхронизации от самого сигнала.