V. Электронно-лучевые осциллографы

 

Приборы, предназначенные для регистрации, наблюдения и измерения электрических процессов называются осциллографами. Исследуемый сигнал отображается на экране осциллографа в виде светящихся линий и фигур, называемых осциллограммами.

Классификация осциллографов

Осциллографы подразделяются на электромеханические и электронные.

В первом случае развертка может осуществляться механическим способом (канал Х), а перемещение светового пучка на светочувствительном носителе – электромеханическим (канал Y). Основное достоинство таких осциллографов - документальная регистрация медленно протекающих и переходных процессов.

Для регистрации "быстрых" процессов используются электронно-лучевые осциллографы в которых под воздействием электрического сигнала отклоняющийся электронный пучок вызывает свечение люминофора электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Электронные осциллографы могут классифицироваться по признакам:

1. По числу одновременно исследуемых сигналов (одно-, двух- и многоканальные)

2. По диапазону исследуемых частот (низко- и высокочастотные, СВЧ - осциллографы)

3. По характеру исследуемого сигнала (непрерывный, непериодический, импульсный)

В соответствии с ГОСТ 15094 приборы для наблюдения, измерения и исследования формы сигнала и спектра подразделяются (классифицируются) на:

С1 – осциллографы универсальные

С2 – измерители коэффициента амплитудной модуляции (модуляторы)

С3 – измерители девиации (девиометры)

С4 – анализаторы спектра

С6 – измерители нелинейных искажений

С7 – осциллографы скоростные, стробоскопические

С8 – осциллографы запоминающие

С9 – осциллографы специальные

Структурная схема универсального осциллографа. Основные узлы

На практике наибольшее распространение получили универсальные осциллографы упрощенная структурная схема которых приведена на рис.28.

 

ВхY	ВУ		ПУ		ЛЗ		ОУВ		Вх плY
"Внутр."				К ампл	К	М	X Y	ЭЛТ
	БВС
"Внешн"		"Вх Z"
				УZ
	ГР		ОУГ				Кдлит
"Вх Х"
						Рис.28

 

В состав любого универсального осциллографа входят электронно-лучевая трубка ЭЛТ, три канала управления лучом (Х, Y и Z), калибраторы и блок питания.

 

Электронно-лучевая трубка

Практически во всех современных электронно-лучевых осциллографах (ЭЛО) используются ЭЛТ со статическим отклонением луча. Конструктивно однолучевая трубка представляет собой стеклянный вакуумный баллон, внутри которого закреплена электронная пушка, модулятор яркости и две пары взаимно перпендикулярных отклоняющих пластин (X и Y). На переднюю часть трубки нанесен слой люминофора, светящегося под воздействием электронного пучка.

В некоторых осциллографах используется двухлучевая ЭЛТ, фактически представляющая собой две однолучевые ЭЛТ, заключенные в единый стеклянный баллон.

Трубки характеризуются следующими параметрами: полосой пропускания, чувствительностью, рабочей площадью экрана, типом люминофора (временем послесвечения, т.е. временем за которое яркость осциллограммы спадает до 0,1 от максимального значения).

Чувствительность ЭЛТ - это отношение отклонения луча на экране h_у к напряжению, вызвавшему это отклонение. Различают статическую (низкочастотную) и динамическую (высокочастотную) чувствительности трубки:

,

где - расстояние от отклоняющей пластины до экрана, - длина пластины, - расстояние между пластинами, - отклоняющее анодное напряжение, - частота отклоняющего напряжения, - время пролета электронов вдоль отклоняющих пластин.

При "медленной" развертке (f<<1/t) чувствительности примерно равны, но с увеличением частоты динамическая чувствительность трубки падает. Критической частотой трубки считается такая частота, при которой / =0,707.

Исследуемый сигнал через входное устройство ВУ поступает на вход канала вертикальной развертки Y. Канал Y состоит и предварительного усилителя ПрУ, линии задержки ЛЗ и оконечного парафазного усилителя ОУВ, нагрузкой которого служат отклоняющие пластины Y электронно-лучевой трубки.