70531

Структурная схема осциллографа

Доклад

Физика

Из этих сигналов в устройстве запуска формируются импульсы синхронизации с длительностью кратной периоду исследуемого сигнала запускающие генератор развертки в моменты времени соответствующие одной и той же фазе исследуемого сигнала. На вход Х может также подаваться внешний сигнал...

Русский

2014-10-22

1003 KB

13 чел.

Осциллографом называется прибор для наблюдения и регистрации электрических сигналов, а также для измерения их параметров.

Основная функция осциллографа заключается в воспроизведении в графическом виде различных электрических колебаний (осциллограмм). Чаще всего с помощью осциллографа наблюдается зависимость напряжения от времени в декартовой системе координат. При этом по оси Y откладывается напряжение U, по оси X – время t. При помощи осциллографа можно измерять различные параметры сигнала: амплитуду, частоту, длительность сигнала, длительность фронта, коэффициент модуляции и др.

Структурная схема осциллографа

Структурные схемы осциллографов различных типов могут в некоторых деталях отличаться друг от друга, однако в основном они соответствуют обобщенной структурной схеме (рис. 1.3). Там же приведена лицевая панель осциллографа С1-55. Осциллограф имеет в своем составе два канала вертикального отклонения луча по ординате Y (на рис. 1.3 показан только один канал Y) и канал горизонтального отклонения – канал Х.

Канал вертикального отклонения Y состоит из аттенюатора и усилителя. Исследуемый сигнал подается на вход канала Y и далее через аттенюатор и усилитель на пластины Y вертикального отклонения луча ЭЛТ.

Аттенюатор (делитель напряжения) обеспечивает ослабление сигнала и необходим для расширения пределов измерения в сторону больших значений. Кроме того, он обеспечивает большое входное сопротивление 0,5–1,0 МОм и малую входную емкость 10–40 пФ.

Усилитель Y канала вертикального отклонения предназначен для расширения динамического диапазона исследуемых напряжений в область малых значений, а также усиливает сигнал до значений (кВ), достаточных для создания электрического поля между пластинами Y.

Величина ослабления или усиления сигнала задается в виде цены одного деления масштабной сетки экрана ЭЛТ по оси Y,  имеет  размерность вольт на деление (В/дел, мВ/дел, В/см, мВ/cм), где «дел» – деление масштабной сетки, устанавливается переключателем В/дел. Цифровой отсчет напряжений измеряемого сигнала осуществляется путем умножения числа делений, занимаемых сигналом по Y, на величину единицы масштаба.

Для удобства просмотра осциллограмм возможно плавное изменение цены деления по Y регулятором УСИЛЕНИЕ, расположенным перед переключателем В/дел. Но при измерениях этот регулятор должен быть повернут против часовой стрелки до упора, что сопровождается характерным щелчком.

Рис. 1.3. Упрощенная структурная схема и лицевая панель осциллографа С1-55

Канал горизонтального отклонения Х содержит переключатель входа (ВНЕШ.–ВНУТР.I–ВНУТР.II–ВХОД Х), генератор развертки, усилитель Х.

Переключатель входа S обеспечивает подключение сигнала с усилителя Y к устройству запуска (положение переключателя – ВНУТР.I), либо подачу внешнего сигнала с входного зажима Х (положение переключателя ВНЕШ.). Из этих сигналов в устройстве запуска формируются импульсы синхронизации с длительностью, кратной периоду исследуемого сигнала, запускающие генератор развертки в моменты времени, соответствующие одной и той же фазе исследуемого сигнала. На вход Х может также подаваться внешний сигнал  (ВХОД Х), который используется для получения развертки вдоль оси X. В последнем случае генератор развертки осциллографа отключается.

Генератор развертки вырабатывает напряжение пилообразной формы и служит для управления линейным перемещением луча в горизонтальном направлении, напряжение с него поступает на пластины горизонтального отклонения через усилитель Х.

Генератор развертки отключается, когда переключатель входа установлен в положение ВХОД Х. Тогда перемещение луча в направлении оси Х будет осуществляться по закону изменения сигнала, поданного на вход Х.

Принцип работы осциллографа

Для получения осциллограммы исследуемого сигнала необходимо управлять движением светового пятна на экране ЭЛТ в горизонтальном и вертикальном направлениях. Смещение пятна в вертикальном направлении осуществляется сигналом, а в горизонтальном – напряжением развертки. Генератор развертки вырабатывает колебания пилообразной формы, показанные на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Сигнал на выходе генератора развертки

На участке ас графика Ux(t) напряжение развертки линейно убывает. Время Тпр, в течение которого Uх изменяется от максимального значения до минимального, называется временем прямого хода развертки. Участок cd, который длится в течение времени Тобр, соответствует обратному ходу развертки. Время Тпр  и Тобр  составляет период развертки Тр.

Если приложить Uх к горизонтальным отклоняющим пластинам, отключив сигнал от пластин вертикального отклонения, электронный пучок ЭЛТ будет отклоняться только в горизонтальной плоскости. При этом светящееся пятно на экране будет перемещаться в определенной последовательности. При максимальном положительном напряжении Uх (точка а на рис. 1.4) светящееся пятно займет крайнее левое положение (точка а') на экране. При линейном убывании Uх пятно постепенно перемещается в точку b' и после перемены полярности Uх – в точку с'. На участке а'с' скорость движения пятна будет постоянной. Поскольку Uх нарастает по линейному закону, то зависимость между смещением пятна на экране и напряжением, приложенным к пластинам, также линейная. После достижения точки с' светящееся пятно начинает перемещаться по той же траектории в обратном направлении (пунктирная линия). Обратный ход осуществляется за время Тобр<<Тпр, поэтому скорость движения пятна в обратном направлении существенно выше.

Линия с`d` обратного хода луча создает помеху на экране. В идеальном случае, когда Тобр = 0, луч мгновенно перемещается из точки с в точку а, и линия обратного хода отсутствует. На практике длительность обратного хода не может быть равна нулю, электронный пучок во время обратного хода перемещается, образуя отчетливо видимую линию обратного хода. Поэтому в осциллографах с генератора развертки на устройство управления яркостью луча ЭЛТ (см. рис. 1.3) подаются специальные гасящие импульсы, предназначенные для запирания электронного пучка во время обратного хода развертки сd (рис. 1.4), чтобы не создавать помеху на экране. Таким образом, при подаче Uх на горизонтальные пластины ось Х является одновременно осью времени.

Образование осциллограммы на экране ЭЛТ при воздействии двух напряжений – развертки (Uх) и сигнала (Uc)соответственно на пластинах Х и Y показано на рис. 1.5.

Период развертки условно разбит на четыре равных интервала с границами, отмеченными на рис. 1.5 через t0, t1, t2, t3 и t4. Каждому моменту времени соответствует свое значение напряжения сигнала и генератора развертки, которые приводят к смещению светового пятна соответственно в направлении Y и X, а значит формированию требуемого изображения на экране ЭЛТ.

Осциллограммы, полученные при первом, втором и т. д. периодах работы генератора развертки, накладываются друг на друга. Но образование неподвижного изображения возможно при выполнении условия, принятого при построении рис. 1.5, а именно Tp = Tc. В этом случае любой периодический сигнал делится на временные интервалы, в пределах которых «отрезки» сигнала полностью идентичны, и при наложении осциллограмм образуется единое неподвижное изображение.

Аналогично образуется изображение осциллограммы, когда Тр = n Тс. Если nцелое число, то в одном периоде развертки укладывается ровно n периодов сигнала. Осциллограмма будет отличаться от изображенной на рис. 1.5 числом периода сигнала (2, 3 и более), отложенным вдоль оси Х.
Условие Тр = n Тс устанавливает необходимость выбора периода развертки Tp, равным целому числу периодов сигнала, путем подбора периода генератора развертки и уровня сигнала синхронизации.

Рис. 1.5. Формирование осциллограммы на экране ЭЛТ

Формирование осциллограммы на экране осциллографа при нарушении кратности периодов сигнала и генератора развертки иллюстрирует рис. 1.6.

Период сигнала, представляющего собой колебание синусоидальной формы (рис. 1.6, а), Tc>Tp. При первом цикле развертки Тр1 (рис. 1.6, б) на экране отображается осциллограмма в виде отрезка синусоиды между точками аb (рис. 1.6, в), при втором – отрезок bc, при третьем – cd и т. д.

Последовательное появление осциллограмм приводит к их наложению со смещением, что создает ощущение движения изображения слева направо (рис. 1.6, г). Скорость движения осциллограммы тем выше, чем больше отличается период развертки от периода сигнала. Можно показать, что при Tc < Тp, осциллограмма будет перемещаться в противоположном направлении, т. е. справа налево.

Рис. 1.6. Формирование осциллограммы в случае

неравенства периодов сигнала и генератора развертки


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

71095. Пояснения, представляемые в составе годовой отчетности 68.12 KB
  Отчета об изменениях капитала Назначение отчета о движении денежных средств. Классификация денежных потоков. Содержание и порядок формирования отчета о движении денежных средств. Содержание и порядок формирования отчета о движении денежных средств.
71096. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ 1.01 MB
  Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного действия электрического тока, электрической дуги, электромеханического тока и статического электричества Воздействие электрического тока на организм...
71097. Обеспечение качества воздушной среды 95.5 KB
  В самой постановке вопроса здесь отчетливо видны две задачи а именно: 1 обеспечение достаточной чистоты воздуха. Обеспечение чистоты воздуха Известно что атмосферный воздух по объемному составу содержит 78 азота 21 кислорода 003 углекислого газа остальное приходится на инертные и прочие газы.
71098. Производственный шум 164 KB
  Действие шума на организм человека Шум определяют как всякий нежелательный для человека звук. Проявление вредного воздействия шума на организм весьма разнообразно. Специфическое воздействие шума действие на слуховой анализатор. Длительное воздействие интенсивного шума выше 80 дБ А на слух человека приводит к его частичной или полной потере.
71099. Электромагнитные неионизирующие излучения (промышленных и радиочастот) 101.5 KB
  Источниками электромагнитных полей являются атмосферное электричество радиоизлучение солнца и галактик квазистатические электрические и магнитные поля Земли. Как в производственной так и в бытовой сфере широко используются электромагнитные поля как переменные так и постоянные.
71100. Человек как элемент эргатической системы. Понятие риска. Управление риском 344.5 KB
  Антропометрические характеристики определяются размерами тела человека и его отдельных частей и используются для проектирования наиболее рациональных условий труда. Они позволяют рассчитывать пространственную организацию рабочего места, устанавливать зоны досягаемости и видимости, конструктивные параметры рабочего места...
71101. ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ 82.5 KB
  Через зрительный анализатор (ЗА) к нам поступает большая часть информации об окружающем мире. Зрительная работоспособность, производительность труда тесно связаны с рациональным производственным освещением. Свет оказывает влияние на эмоциональное состояние человека...
71102. ПСИХОЛОГИЯ ЛИЧНОСТИ 135.66 KB
  Соотношение индивидуальности и личности определяется тем что это два способа бытия человека два его различных определения. Несовпадение же этих понятий проявляется в частности в том что существуют два отличающихся процесса становления личности и индивидуальности.
71103. Специфика и сущность философского знания 25.64 KB
  Основные типы мировоззрения: Миф это самая древняя форма мировоззрения на уровне мироощущения и миропонимания которая характеризуется символическим фантастическо-образным целостным представлением о природе обществе и человеке.