Теория вопроса и метод выполнения работы. Электронный осциллограф – это прибор, который позволяет регистрировать и выводить на экран форму электрических сигналов (зависимость напряжения от времени)

Электронный осциллограф – это прибор, который позволяет регистрировать и выводить на экран форму электрических сигналов (зависимость напряжения от времени), а так же измерять их параметры. Название своё осциллограф получил от двух слов: латинского oscillum – колебания и греческого grapho – пишу. В переводе на русский “осциллограф” означает прибор для записи колебаний. К достоинствам осциллографа, как измерительного прибора, следует отнести его высокую чувствительность и безинерционность действия, а так же то, что можно измерять сразу несколько параметров сигнала и наблюдать за развитием электрических процессов во времени.

При наличии устройств, преобразующих механические или другие неэлектрические колебания в пропорциональные им колебания напряжения, осциллограф может служить для исследования большинства физических процессов.

Электронный осциллограф широко применяют в экспериментальной физике, химии, биологии, медицине, геологии, радиотехнике и т.п.

По назначению и принципу действия осциллографы разделяются на универсальные, запоминающие, стробоскопические, скоростные и специальные. В данной работе рассматривается универсальный осциллограф.

 

Блок схема осциллографа

На рис. 1 приведена блок-схема электронного осциллографа, часто встречающегося в лабораториях (марки С157/4, С1-94), которая включает в себя блок питания БП, электронно-лучевую трубку ЭЛТ, генератор пилообразного напряжения ГР (генератор развертки), усилители Y_x и Y_y и синхронизирующее устройство СУ. Яркость электронного луча и его фокусировка регулируются делителем напряжения R ₁ – R ₃, к которому подводится высокое напряжение от блока питания. Потенциометры R ₄ и R ₅ позволяют перемещать электронный луч в вертикальном и горизонтальном направлениях.

В схему генератора развертки входят резисторы и конденсаторы. Меняя величину сопротивлений и ёмкостей, можно изменять период напряжения развертки, получая при этом на экране разное число периодов исследуемого напряжения.

На панели управления осциллографа, применяемого в данной работе, расположены экран и следующие ручки:

^■ ручки «Яркость», «Фокус» служат для установки необходимой яркости и чёткости изображения;

^■ ручки перемещения изображения по вертикали и горизонтали;

^■ переключатель длительности развертки (имеющий также положение «выкл»);

^■ делитель входного усилителя, служащий для выбора нужной чувствительности усилителя вертикального отклонения луча;

^■ кнопка переключения между режимами чувствительности ms и µs;

^■ входные гнезда усилителей «Y_y» и «Y_x»;

^■ ручка выключателя сети.

Рис. 1. Блок-схема осциллографа

 

Электронно-лучевая трубка

Базовым рабочим элементом осциллографа является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), поэтому осциллограф и называется электроннолучевым. Схематически устройство ЭЛТ показано на рис. 2.

ЭЛТ состоит из стеклянного баллона, содержащего электронную пушку (катод 1 с подогревающей спиралью 2), управляющий электрод 3, и аноды 4, 5. Управляющий электрод позволяет регулировать величину потока электронов и тем самым изменять яркость светящейся точки на экране 8. Аноды 4 и 5 ускоряют электроны и концентрируют их в узкий пучок. Из баллона откачан воздух (до ~ Па) для того, чтобы электроны с катода 1 беспрепятственно попадали на люминесцентный слой, нанесённый на внутреннюю, выпуклую сторону баллона.

Рис. 2. Электронно-лучевая трубка

 

Пройдя ускоряющее напряжение , электроны приобретают кинетическую энергию и летят со скоростью:

м/с,

где – заряд электрона; – его масса.