Тема: «Электронно-лучевые осциллографы» План: 1. Общие

1.
2.
3.
4.
5.
Тема: «Электронно-лучевые осциллографы»
План:
Общие сведения.
Структурная схема осциллографа.
Устройство электроннолучевой трубки.
Виды разверток.
Каналы управления лучом их основные параметры.
Электронно-лучевой осциллограф – прибор предназначенный для визуального
наблюдения электрических сигналов и для измерения параметров электрических
сигналов. С помощью осциллографа можно измерить Т, f, Um, Ф, глубину
модуляции, угол сдвига фаз и т. д.
Существуют различные типы осциллографов:
- универсальные – позволяют исследовать разнообразные электрические
сигналы;
- скоростные – предназначенные для исследования быстропротекающих
процессов;
- стробоскопические – предназначены для исследования повторяющихся
кратковременных процессов;
- запоминающие способны сохранять и воспроизводить в течении длительного
времени изображение сигнала после исчезновения его на входе.
Специальные
осциллографы
–
осциллографы
целевого
назначения:
телевизионные, для исследования ВАХ полупроводниковых приборов и т. д.
По числу одновременно наблюдаемых на экране сигналов различают
одноканальные и многоканальные.
К основным блокам позволяющим осуществлять наблюдение электрических
сигналов с помощью осциллографа относят: каналы вертикального и
горизонтального отклонения, канал управления яркостью, калибратор амплитуды и
длительности, вспомогательные узлы, источник питания (Рис.1).
Основным узлом любого осциллографа является электронно-лучевая трубка,
представляющая собой стеклянный баллон, дно которого покрыто сложным
полупроводниковым материалом, обладающего свойством люминесценции
(сульфид цинка, карбид кремния).
Основные узлы ЭЛТ: электронная пушка – система электродов (катод
подогревной, модулятор, первый анод и второй анод).
Назначение электронной пушки – формирование, фокусировка и ускорение
электронного пучка;
Система отклоняющих пластин состоит из пары пластин, отклоняющих луч по
вертикали (ось Y) и отклоняющих луч по горизонтали (ось Х) (Рис. 2).
Рис.2 Устройство осциллографической электронно-лучевой трубки
1-нагреватель; 2-экран; 3-вакуумная оболочка; 4-третий анод; 5-горизонтально отклоняющие
пластины; 6-вертикально отклоняющие пластины; 7-второй анод; 8-первый анод;
9-модулятор; 10-катод
Принцип действия ЭЛТ основан на следующем. Электроны, эмитированные с
катода, ускоряются и формируются в узкий пучок (электронный луч). Проходя мимо
пластин, электронный луч под воздействием приложенного к ним напряжения
отклоняется по осям Х и Y. Попадая на люминесцентный экран, электроны
вызывают свечение в виде яркой точки. Размеры и конфигурацию пластин
выбирают так, чтобы смещение светового пятна было пропорционально значениям
отклоняющих напряжений, поданных на пластины. При этом световое пятно
описывает траекторию, называемую осциллограммой.
Основными параметрами ЭЛТ являются:
1.
Чувствительность ЭЛТ по осям Х и Y (hx и hy), которая выражается
величиной перемещения светового пятна, вызванного отклоняющим
напряжение величиной 1 В;
2.
Полоса пропускания ЭЛТ – диапазон частот, в пределах которого
чувствительность по вертикали составляет не менее 0,707 от
максимального значения; обычно рабочая полоса ЭЛТ от 0 до 300 МГц;
3.
Размер рабочей части экрана;
4.
Световые параметры: диаметр светового пятна при оптимальной яркости,
максимальная яркость свечения экрана, цвет свечения экрана, время
послесвечения экрана (малое, среднее и длительное).
Виды разверток и их применение.
Для воспроизведения формы исследуемого сигнала на экране ЭЛТ используется
его развертка во времени. Развертка это линия на экране осциллографа, которую
вычерчивает луч в отсутствии сигнала.
В осциллографах используют линейную развертку. Линейная развертка может
быть однократной, непрерывной и ждущей.
Однократная развертка
непериодических процессов.
применяется
для
наблюдения
одиночных
и
Рис. 3.
Непрерывная линейная развертка применяется для исследования периодически
повторяющихся сигналов. Напряжение развертки вырабатывается непрерывно.
Период развертки следует выбирать так, чтобы изображение на экране было
неподвижным. Это достигается выполнением следующего условия: отношение
периода развертки Тр к периоду исследуемого сигнала Т кратно целому числу:
Тр
= n , где n=1, 2, 3, 4 …
Т
Рис .4.
Кратность развертки периоду повторения сигнала обеспечивается устройством
синхронизации осциллографа. Виды синхронизации: внутренняя, внешняя и от сети.
Ждущая линейная развертка применяется для исследования непериодических
сигналов, а так же импульсов малой длительности с большим периодом повторения.
Сущность ждущей развертки заключается в том, что генератор развертки ждет когда
на вход осциллографа поступит исследуемый сигнал. Ввиду того, что импульсы
исследуемого сигнала очень короткие, то во избежание искажения переднего
фронта, необходимо, чтобы сигнал развертки поступил на пластины ЭЛТ чуть
раньше, чем исследуемый сигнал. Временной сдвиг между этими сигналами
осуществляет линия задержки.
Круговая и элептическая развертка. В этом случае линия развертки
представляет собой окружность или эллипс. Для создания круговой развертки
используется генератор синусоидального напряжения, сигнал с которого подается
на пластины Х непосредственно, а на пластины У - со сдвигом 90 . Равенство
амплитуд напряжений на пластинах дает круговую развертку; при неравенстве
линия развертки представляет собой эллипс.
В осциллографе кроме ЭЛТ имеются каналы управляющие лучом:
Канал У предназначен для передачи без искажений исследуемого сигнала Uy со
входа осциллографа на его вход. Он определяет основные технические
характеристики осциллографа. В канал входит: входное устройство (аттенюатор,
проградуированный в значениях коэффициента отклонения, коммутируемый
разделительный конденсатор); предварительный усилитель, выполняющий усиление
сигнала и преобразование его из несимметричного в симметричный относительно
общего провода, плавную регулировку коэффициента отклонения и изменение
постоянной составляющей сигнала, подаваемого на ЭЛТ.
Линия задержки обеспечивает временной сдвиг сигнала на пластинах ЭЛТ.
Оконечный усилитель обеспечивает увеличение амплитуды сигнала до
значения, достаточного для отклонения луча в пределах экрана, а также
согласование входного сопротивления отклоняющих пластин ЭЛТ с выходным
сопротивлением предварительного усилителя и линии задержки.
Канал горизонтального отклонения предназначен для формирования к передачи
развертывающего сигнала. Канал Х включает генератор развертки и оконечный
усилитель. Генератор развертки имеет три режима работы: автоколебательный
(непрерывная линейная развертка), ждущий и режим однократного запуска.
Генератор развертки может быть отключен, при этом развертка производится
внешним сигналом, подаваемым на вход канала Х.
Устройство синхронизации и запуска развертки предназначено для управления
генератором развертки и обеспечивает кратность периодов сигнала и развертки.
Канал яркости Z (или канал модуляции луча по яркости). Основное
предназначение – подсветка прямого хода луча.
Калибратор, встроенный в осциллограф, служит для точной установки
коэффициентов отклонения и развертки. Он представляет собой генератор сигналов
с точно известной амплитудой и частотой.

Литература.
1.Б.П.Хромой,Ю.Г. Моисеев «Электрорадиоизмерения»М.:Радио и
связь1988г.стр187-193.
2.В.Д. Кушнир «Электрорадиоизмерения»Л.:Энергоатомиздат»1983 стр.120-150
Контрольные вопросы.
1.Назначение осциллографа.
2.Параметры канала вертикального отклонения.
3Основные узлы ЭЛТ.
4.Параметры ЭЛТ.
5. Назначение канала Х.
6.Виды разверток применяемых в осциллографах.
7.Назначение ручек управления.