Электронно-лучевой осциллограф

Электронно-лучевой осциллограф- универсальный измерительный прибор, применяемый для визуального наблюдения на экране электрических сигналов и измерения их параметров. Основная функция осциллографа заключается в воспроизведении в графическом виде электрических колебаний (осциллограмм) в прямоугольной системе координат. Чаще всего с помощью осциллографа наблюдают зависимость напряжения от времени, причем, как правило, осью времени являются ось абсцисс, а по оси ординат откладывается напряжение сигнала. С помощью осциллографа можно наблюдать периодические непрерывные и импульсные сигналы, непериодические и случайные сигналы, одиночные импульсы и оценивать их параметры.

По осциллограммам, получаемым на экране осциллографа, могут быть измерены частота и фазовый сдвиг, параметры модулированных сигналов, временные интервалы. На базе осциллографа созданы приборы для исследования переходных, частотных и амплитудных характеристик различных электро- и радиотехнических устройств. Широкое распространение электронно-лучевых осциллографов обусловлено возможностью их использования в полосе частот от нуля до десятков гигагерц, при напряжениях сигнала от десятков микровольт до сотен вольт.

В зависимости от назначения электронно-лучевые осциллографы подразделяются на универсальные, скоростные, запоминающие, стробоскопические и специальные. Отличаясь техническими характеристиками, схемными и конструктивными решениями эти осциллографы используют общий принцип получения осциллографа.

Наибольшее распространение получили универсальные осциллографы. Они позволяют исследовать электрические сигналы в полосе частот до 350 МГц и измерять параметры таких сигналов с приемлемой для практики погрешностью (5…10%). Упрощенная структурная схема универсального электронно-лучевого осциллографа на рис 4.1.

Основным узлом осциллографа является электронно-лучевая трубка ЭЛТ, представляющая собой стеклянную вакуумированную колбу, внутри которой размещена электронная пушка, отклоняющие пластины и люминесцентный экран. Полагая, что читатель знаком с устройством электронной пушки из курса физики, отметим лишь, что назначение ее является формирование узкого электронного пучка, при попадании которого на люминесцентный экран на экране возникает святящееся пятно. Электронный пучок (луч) проходит между двумя парами взаимно перпендикулярных металлических отклоняющих пластин: вертикально отклоняющих Y и горизонтально отклоняющих X. Если к отклоняющим пластинам приложить электрическое напряжение, то между ними будет существовать электрическое поле, которое будет вызывать отклонение луча в ту или иную сторону. Если электрическое напряжение приложено к горизонтально отклоняющим пластинам, то световое пятно на экране трубки будет отклоняются вдоль оси X; если же напряжение приложено к вертикально отклоняющим пластинам, то пятно будет перемещаться по оси Y. Если теперь сфокусировать электронный луч так, чтобы световое пятно расположилось в точке О (рис. 4.2), а затем к пластинам Y приложить исследуемое напряжение, например, синусоидальное, а к пластинам X пилообразное напряжение, то под совместным воздействием двух напряжений луч трубки вычертит на экране осциллограмму.

После спадания пилообразного напряжения до нуля световое пятно вернулось в нуль. Пилообразное напряжение формируется так, чтобы время обратного хода развертки было во много раз меньше времени прямого хода, поэтому обратный ход луча на экране трубки не просматривается. Для того чтобы изображение исследуемого напряжение отражало истинный характер сигнала, необходимо выполнение 2-х условий.

Первое –чтобы отклонения по осям было прямо пропорциональны напряжению;

Второе – чтобы длительность прямого хода развертки была в точности равна периоду исследуемого напряжения. Структура схемы 4.1. Кроме электронно – лучевой трубки она содержит канал вертикального отклонения луча (канал Y), канал горизонтального отклонения луча (канал X), канал управление яркостью луча (канал Z), калибраторы амплитуды КА и длительность КД.

Электронные осциллографы характеризуются рядом технических и метрологических характеристик. К наиболее важным относятся:

- чувствительность по каналам;

-полоса пропускания, т.е диапазон частот, в пределах которого коэффициент усиления канала Y уменьшится не более.

- диапазон измерения длительности развертки

- Входное сопротивление и входная емкотна канала Y

- параметры характеризующие погрешности измерения напряжения.

5.Измерение параметров элементов электрической цепи рямого хода развертки была в точности равна периоду исследуемого напряжения.структура мого хода, поэтому няютс

Общие сведения

Электрические цепи представляют собой совокупность соединённых друг с другом элементов – источников электрической энергии и

нагрузок в виде резисторов, катушек индуктивности, конденсаторов.

При определённых допущениях эти нагрузки можно рассматривать как

линейные пассивные двухполюсники с сосредоточенными постоянными, характеризуемые некими идеальными параметрами – сопротивлением R, индуктивностью L, ёмкостью С.

При измерении, однако, не всегда удаётся определить значение

того или иного параметра, соответствующее идеальному, совершенному виду элемента. Несовершенство конструкции и характеристик применяемых материалов является причиной появления так называемых остаточных (паразитных) параметров элементов. Так, наряду с главным параметром – индуктивностью катушка индуктивности

обладает собственной ёмкостью и активным сопротивлением; резистор, обладая активным сопротивлением, имеет также определённую индуктивность и т.п.

С учётом остаточных параметров конденсатор, катушку индуктивности или резистор можно характеризовать некоторым эффективным значением ёмкости, индуктивности, сопротивления, которые зависят от частоты. Поэтому эффективные параметры компонентов необходимо измерять на рабочих частотах, если их влиянием на результат измерения нельзя пренебречь.

В зависимости от объекта измерений, требуемой точности результата, диапазона рабочих частот и других условий для измерения параметров двухполюсников применяют различные методы и средства измерений. Наиболее распространёнными являются следующие методы измерения: вольтметра-амперметра, непосредственной оценки, мостовой, резонансный и дискретного счёта.