Электронно-лучевой осциллограф

Электронно-лучевой осциллограф предназначен для визуальных наблюдений и записи изменяющихся во времени электрических величин: напряжения, частоты, тока, фазы.

Основной частью прибора является электронно-лучевая трубка с электрическим отклонением луча (рис.15,а). Она состоит из катода К, управляющего яркостью электрода УЭ, группы анодов А, фокусирующих электронный луч, двух пар пластин (X - X, Y - Y), отклоняющих электронный луч в соответствии с подаваемыми на них сигналами по горизонтали и вертикали, светящегося экрана Э.

Пластины   Y - Y  переназначены для отклонения луча в вертикальной плоскости,

X - X - в горизонтальной. Сигналы, подаваемые на платины, проходят через соответствующие усилители (вертикальный и горизонтальны каналы). При отсутствии сигнала на входе Y - Y и отключенном канале X - X электронный луч проецируется в центре экрана. Для смешения луча вертикальном или горизонтальном направлении на последнюю панель прибора соответствующие ручки ( ↔↕ ).

Рис.15.Электронно-лучевая трубка осциллографа

Для наблюдения за периодическим процессом исследуемый сигнал u(t) подводиться к вертикальным пластинам Y - Y. К горизонтальным X - X подводится пилообразное напряжение Up, период которого равен периоду исследуемого напряжения или в целое число раз больше него.

Если u (t)=0, то на экране горизонтальная линия. При u (t)≠0 на экране появится вертикальная сигнал, который изменится, пока существует напряжение развертки Up (от а до б) (рис.15,б) в точке б Up мгновенно падает до нуля, луч перемешается из точки б в точку а и процесс повторяется вновь. В результате на экране осциллографа появляется изображение исследуемого сигнала. Экран обладает световой инерцией, что позволяет видеть процессы непрерывными.

Горизонтальная развёртка формируется за счет генератора пилообразных напряжений с широким диапазоном частот, что дает возможность исследовать сигналы в диапазоне от десятков герц до десятков мегагерц.

Кроме наблюдения за периодическим процессом электронный осциллограф служит для измерений различных параметров исследуемого сигнала: его амплитуды, частоты, фазы. Это осуществляется за счет использования дополнительных устройств: источника калиброванного напряжения, стабильных генераторов, меток, проградуированных в единицах времени и т.д. При неподвижном изображении синусоидального сигнала (рис.16,а) с помощью сетки на экране осциллографа можно измерить амплитуду исследуемого сигнала (2,2 деления) и период Т (8 делений). Пусть переключатель «Усиление» стоит в положение 10мВ в делении, а «Длительность развертки» -2 мс в делении. Следовательно, амплитуда сигнала =2,2*10=22мВ, а частота сигнала f =1/Т=1/(8*2*10 ⁻ ³)=62,5Гц.

Рис.16.Измерение амплитуды и частоты сигнала с помощью калиброванных меток

Частота исследуемого сигнала может быть так же измерена с помощью фигур Лиссажу (рис.16,б). Если на вертикальные и горизонтальные входы осциллографа подать синусоидальные сигналы одной частоты, но сдвинуть по фазе 90°, то на экране будем иметь окружность.

Если угол сдвига фаз отличается от 90°, то окружность трансформируется в эллипс (1), а если угол сдвига фаз равен нулю в прямую линию (2).

Рис.17.Структурная схема осциллографа

 

 

Рис.18.Внешний вид осциллографа ОСУ-10А

Если на один из входов подать сигнал двойной частоты,то фигура будет иметь вид, показанный на рис.16,в ( ). На рис.17 приведена структурная схема осциллографа,а на рис.18-его внешний вид. Исследуемый сигнал подается вход Y (см.рис.17) и через входное устройство и усилитель Y поступает на вертикально отклоняющиеся пластины электро-лучевой трубки. На горизонтально отклоняющиеся пластины поступает сигнал с генератора развертки через переключатель П2 и усилитель X. На экране электро- лучевой трубки отображается временная диаграмма исследуемого сигнала. Для обеспечения устойчивого изображения генератора развертки синхронизируется сигналом либо от внешнего источника(внешняя синхронизация) либо от входного хода(внутренняя синхронизация).Для исследования фигур Лиссажу сигнал от эталонного генератора подается на вход X и далее через входное устройство переключатель П2 в положении “Усиление” и усилитель X на горизонтально отклоняющиеся пластины.

Электронный вольтметр

Для измерения напряжения высокой частоты, а также постоянного и переменного напряжения в цепях со значительным выходным сопротивлением применяются электронные вольтметры. По способу представления их подразделяют на стрелочные, в которых отчет ведется по стрелочному прибору,и цифровые,в которых отчет ведется на цифровом табло.

По роду тока электронные вольтметры подразделяются на приборы постоянного тока, переменного тока и комбинированные, предназначенные для измерения как постоянного, так и переменного тока,а также сопротивления.

Рис.19.Структурная схема универсального вольтметра.

Основными узлами вольтметра(рис.19)являются входное устройство (делитель напряжения), усилитель (постоянного тока-УПТ или широкополосный), детектор (выпрямитель с фильтром),стрелочный индикатор (магнитоэлектрический прибор) или цифровое отсчетное устройство (ОЦУ) с аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Комбинированные вольтметры имеют так же переключатель рода работы, устанавливаемый в соответствующие положение при измерение постоянного или переменного напряжений.

Внешний вид универсального вольтметра приведен на рис.20

 

Рис.20.Внешний вид вольтметра В7-26

Электронный генератор

Для исследования ряда электронных устройств (например, усилителей) широко используются измерительные генераторы. На рис.21. приведена структурная схема генератора синусоидальных колебаний низкой частоты, а на рис. 22-.внешний вид прибора

Рис.21.Структурная схема генератора.

Рис.22.Внешний вид генератора ГЗ-131.

Задающий генератор представляет собой RC-автогенератор с регулируемой частотой (дискретно и плавно). Ручки регулирования выведены на переднюю панель прибора. Контроль частоты осуществляется либо по шкале, либо по цифровому табло.

Усилитель усиливает маломощные сигналы задающего генератора по напряжению и мощности.

Выходное устройство обеспечивает согласование выходного сопротивления нагрузки. Оно включает в себя детали напряжения для регулировки уровня выходного сигнала (вынесены на переднюю панель прибора), контролируемого с помощью стрелочного индикатора.

 

Мультиметры.

В последнее время все более широкое применение получают многофункциональные приборы- мультиметры (рис.23). Они строятся на базе микропроцессорной техники и имеют цифровой выход на дисплей, а также интерфейс связи с компьютером (порт RS-232). Мультиметры снабжены индикатором разряда батареи и перегрузки, автоотключением через 10 мин простоя. Погрешность измерения находится в диапазоне от 0,5 до 3%. мультиметры могут выполнять до 18 измерительных функций, в том числе измерений частоты, температуры, параметров диодов и транзисторов, звуковую  прозвонку.

Мультиметр позволяет непосредственно измерить емкость конденсатора, причем в достаточно широких пределах (от 1Пф до 20 мкФ). Измерение больших значений емкости требует других приборов или других методов измерения.

В процессе измерения необходимо следить за тем, чтобы переключатель режимов работы был установлен в соответствующие положение, определяемое типом измеряемой величины и диапазоном измерения.

Усреднённые технические характеристики  профессионального мультиметра (диапазон измеряемых величин):

 

Рис.23.Внешний вид мультиметра MY-63