I. Теоретическое введение

Осциллограф в основном применяется для следующих целей:

1. Для исследования напряжения или тока быстропеременных процессов в зависимости от времени (форма кривой) или в зависи­мости от напряжения или тока другого процесса.

2. Для сравнения амплитуд двух напряжений или двух токов.

3. Для сравнения фаз двух токов, двух напряжений или тока и напряжения.

4. Для определения частот колебаний, измерения малых про­межутков времени.

Электронный осциллограф может быть также использован для ис­следования изменения любой физи­ческой величины, если эти изменения могут быть преобразованы в изменения напряжения в электрической цепи. На­пример, используя микрофон, можно преобразовать колебания давления воздуха при распространении в нем звука в механические колебания ди­афрагмы, колебания диафрагмы вызывают колебательное движение свя­занной с ней катушки в поле постоянного магнита, а это движение ка­тушки сопровождается возникновением переменного напряжения на ее концах. Присоединив выводы микрофона к входу электронного осцилло­графа, можно исследовать звуковые колебания.

Осциллографы различают:

а) по назначению;

б) количеству одновременно исследуемых сигналов;

в) ширине полосы пропускания;

г) точности измерений;

д) характеру исследуемого сигнала и т.д.

По назначению осциллографы делят на: осциллографы универсальные (С1); осциллографы скоростные, работающие на частотах 100 МГц - 1 ГГц (С7); осциллографы запоминающие (С8); осциллографы специальные (С9).

По количеству одновременно исследуемых сигналов на – однолучевые, двухлучевые, многолучевые (многоканальные).

По ширине полосы пропускания ЭЛО делятся на низкочастотные (f_верхн = 1 МГц), на среднечастотные (f_верхн = 10 МГц), скоростные. Полоса пропускания дается при спаде АЧХ в 3 дБ.

По точности измерения временных интервалов и амплитуд осциллографы делятся на 4 класса точности (таблица1).

Таблица 1

По характеру исследуемых сигналов различают ЭЛО для исследования периодических сигналов, ЭЛО для исследования апериодических сигналов.

Основная структурная схема ЭЛО изображена на рис.1 и состоит из следующих узлов: электронно-лучевой трубки; канала вертикального отклонения (канала У); канала горизонтального отклонения (канала Х); двух калибраторов 3,5 (амплитуды и длительности), блока питания и блока временной развертки. От блока питания напряжение подается на электроды электронно-лучевой трубки, электронные схемы блока временной развертки и усилителей го­ризонтального и вертикального отклонения луча.

С помощью переключателей S устанавливают различные режимы работы прибора.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) служит для преобразования исследуемого сигнала в видимое изображение - осциллограмму.

Канал вертикального отклонения обеспечивает регулировку (усиление и ослабление) входного напряжения до уровня, необходимого для отклонения луча по вертикальной оси ЭЛТ. Канал состоит из входного устройства 1 и широкополосного усилителя напряжения 2.

Исследуемый сигнал поступает на входное устройство, в котором он ослабляется и задерживается для того, чтобы напряжение развертки поступило на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ с некоторым опережением, что позволит наблюдать на экране начало процесса. Усилитель канала обеспечивает необходимое усиление исследуемого сигнала и преобразует его из однофазного в два противофазных напряжения, которые подаются на вертикально отклоняющие пластины.

Канал горизонтального отклонения вырабатывает развертывающее напряжение, усиливает его, а также синхронизирует в различных режимах работы. Канал состоит из входного устройства 6, блока синхронизации 7, генератора развертки 8 и усилителя горизонтального отклонения 9.

Синхронизация колебаний генератора развертки может осуществляться как исследуемым сигналом, так и от внешнего источника, подключаемого к гнезду "Вход Х" (при этом переключатель S3 ставят в положение 2).

Развертывающим напряжением может быть как пилообразное напряжение генератора развертки, так и любое другое, поданное на гнездо "Вход Х" ( в последнем случае переключатели S3, S4, S5 ставят в положение 2).

Входное устройство и усилитель напряжения канала Х выполняют функции, аналогичные функциям соответствующих узлов канала вертикального отклонения. Блок синхронизации служит для усиления синхронизирующего напряжения и изменения его полярности в том случае, когда оно не совпадает с полярностью, необходимой для запуска генератора развертки.

Калибраторы ЭЛО служат для измерения амплитуды и длительности исследуемого сигнала. Канал управления яркостью 4 (канал Z) предназначен для получения масштабных меток, которые используются при измерении временных параметров сигнала.