Устройство и принцип действия осциллографа

ВВЕДЕНИЕ

 

Основным и наиболее широко применяемым прибором для исследования формы напряжения служит электронный осциллограф — прибор для визуального наблюдения электрических сигналов, а также измерения их параметров с использованием средства отображения формы сигналов. Он отличается высокой чувствительностью, большим входным сопротивлением, пренебрежимо малой инерционностью и универсальностью. Доминирующее положение занимают электронно-лучевые осциллографы, выполняемые на основе электронно-лучевой трубки. В настоящее время все шире используются цифровые осциллографы.

Электронно-лучевые осциллографы (универсальные) классифицируютпо следующим признакам: количеству одновременно исследуемых сигналов для исследования одного или нескольких сигналов; ширине полосы пропускания канала сигнала, определяемой нижней и верхней граничными частотами: точности воспроизведения формы напряжения сигнала, точности измерения интервалов времени и пиковых значении напряжения (четыре класса точности): условиями эксплуатации.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение устройства и работы осциллографа, знакомство с его техническими характеристиками и приобретение навыков пользования прибором.

 

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОСЦИЛЛОГРАФА

Осциллограф относится к приборам, предназначенным для измерений характеристик и параметров сигналов, т.е. приборам, действие которых связано с подачей сигналов на вход. Его структурная схема показана на рис. 1.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) является основным элементом осциллографа, который определяет принцип действия прибора, его технические характеристики и область применения. В осциллографах использую ЭЛТ с электростатическим управлением лучом.

Принцип отображения формы напряжения на экране осциллографа в общих чертах можно предоставить следующим образом. Исследуемое напряжение является функцией времени, отображаемой в прямоугольных координатах графиком u=f(t). Две пары пластин ЭЛТ отклоняют электронный луч в двух взаимно перпендикулярных направлениях, которые можно рассматривать как координатные оси. Поэтому для наблюдения на экране ЭЛТ исследуемого напряжения необходимо, чтобы луч отклонялся по горизонтальной оси пропорционально времени, а по вертикальной оси – пропорционально исследуемому напряжению (в каждый момент времени). Для этого к горизонтально отклоняющим пластинам подводится линейно-изменяющееся напряжение, которое перемещает луч по горизонтали с постоянной скоростью слева направо и быстро возвращает обратно. Расстояние, проходимое лучом вдоль горизонтальной оси – линейная функция времени. Исследуемое напряжение подается на вертикально отклоняющие пластины и, следовательно, положение луча в каждый момент времени однозначно соответствует значению исследуемого сигнала в этот момент. За время действия линейно-изменяющегося напряжения луч вычерчивает кривую исследуемого сигнала. Наблюдаемое на экране изображение называют осциллограммой.

 

Рис. 1 – Общая структурная схема электронно-лучевого осциллографа и принцип получения изображения сигнала