27. Что такое развертка, ждущая развертка? Для чего служит синхронизация? внешняя и внутренняя синхронизация?

Генератор развертки вырабатывает линейно-возрастающее напряжение пилообразной формы (рис. 3). При минимальном значении развертывающего напряжения (точка А на рис. За) луч находится на экране осциллографа в крайнем левом положении (1). По мере роста напряжения от А до В луч перемещается с постоянной скоростью слева направо по горизонтальной прямой (ось времени). Когда напряжение спадет от В до А, луч совершает обратный ход. Период линейной развертки:

T=t_пр +t_обр (t_обр<<t_пр)

Обратный ход на экране не виден, так как в осциллографе имеется устройство, гасящее луч во время обратного хода.

Генератор развертки является одним из наиболее важных узлов ЭО, позволяющим изучать разнообразные характеристики электрических сигналов. Его работа основывается на генерируемом им линейно нарастающем во времени напряжении, которое подается на горизонтально отклоняющие пластины (канал Х). Исследуемый сигнал при этом подается на вертикально отклоняющие пластины канала Y. На экране ЭО получается кривая, имеющая параметрическое представление

Отсюда путем исключения параметра времени получается явный вид кривой

Видно, что форма полученной кривой полностью соответствует подаваемому на канал Y сигналу. Если, например, подается синусоидальный сигнал звукового генератора, то и на экране будет видна синусоида.

Ждущая развертка. В этом случае развертывающее пилообразное напряжение попадает на горизонтально отклоняющие пластины лишь тогда, когда исследуемый импульс поступает на вход осциллографа. После того как действием развертывающего напряжения луч совершает один цикл прямого и обратного ходов, развертка прекращается и "ждет" прихода нового импульса, запускающего его (рис. 3 б).

Синхронизация. Для получения на экране трубки четкого неразмытого изображения необходимо правильно выбрать синхронизацию развертки. Процесс синхронизации заключается в принудительном воздействии внешним сигналом на генератор развертки. В результате генератор развертки начинает генерировать с частотой, равной или кратной частоте воздействующего напряжения. Осциллографы имеют два вида синхронизации: внутреннюю и внешнюю. В первом случае синхронизация осуществляется исследуемым сигналом. А во втором – напряжением от внешнего источника, причем синхронизация производится по синусоидальному (режим линейной непрерывной развертки) или импульсному (ждущий режим развертки) внешнему сигналу. Кроме того, как правило, имеется возможность регулировки (подбора) уровня синхронизирующего сигнала, как автоматически, так и вручную.

Рис. 3. Развертка исследуемого сигнала во времени с помощью напряжения пилообразной формы: а) - периодическая развертка; б) - ждущая развертка.

28. Чем обусловлено получение фигур Лиссажу? Как получают биения, модуляцию колебаний?

Рассмотрим движение материальной точки, участвующей одновременно в двух взаимно перпендикулярных колебаниях, частоты которых ω1 и ω2 равны (ω1 =ω2=ω), в направлениях осей "x" и "y".

В этом случае колебательный процесс описывается следующей системой уравнений:

x = x0⋅sinωt, y = y0⋅cos(ωt + ϕ).

Для определения уравнения траектории движения точки из системы уравнений исключим время. Из первого уравнения имеем

x/x0 = sinωt.

Второе уравнение системы перепишем в виде

y = y0⋅cos(ωt + ϕ) = y0⋅(sinωt⋅cosϕ + cosωt⋅sinϕ),

но cosωt = [1 – sin2ωt]1/2 = [1 - (x/x0)2]1/2.

Подставив вместо sinωt и cosωt их значения, получим уравнение траектории движения материальной точки:

y = y0{(x/x0)⋅cosϕ + [1 - (x/x0)2]1/2⋅sinϕ},

или

y = (y0/x0)⋅{x⋅cosϕ + [x02 – x2]1/2⋅sinϕ}. (1)

Исследуем некоторые частные случаи.

1. Складываемые колебания имеют одинаковые частоты (ω1 = ω2 =ω), различные амплитуды (x0 ≠ y0) и начальные фазы ϕ1 = ϕ2 = 0,

уравнения которых имеют вид

x = x0⋅sinωt , y = y0⋅sinωt. (2)

Уравнение траектории движения точки в этом случае:

y = (y0/x0)⋅x. (3)

Уравнение (3) является уравнением прямой, проходящей через начало координат, наклон которой к оси x определяется углом α: tgα = y0/x0. Смещение материальной точки от начала координат r2 = (x02 + y02)⋅sin2ωt.

Результирующее колебание является гармоническим.

2. Складываемые колебания имеют одинаковые частоты (ω1 =ω2 = ω), различные амплитуды (x0 ≠ y0), начальные фазы ϕ1 и ϕ2, отличающиеся на π/2.

Уравнение траектории в этом случае имеет следующий вид:

y = y0⋅[1 - (x/x0)2]1/2 или (y/y0)2 + (x/x0)2 = 1. (4)

Следовательно, в данном случае траектория результирующего движения представляет собой эллипс с полуосями, равными x0 и y0.

При равных амплитудах (x0 = y0) траектория результирующего движения - окружность.

В общих случаях сложения взаимно перпендикулярных гармонических колебаний замкнутые траектории точки называются фигурами Лиссажу. Конфигурация этих кривых зависит от соотношения амплитуд, начальных фаз, периодов и частот складываемых колебаний.

Фигуры Лиссажу вписываются в прямоугольник, центр которого совпадает с началом координат, а стороны параллельны осям координат и расположены по обе стороны от них на расстояниях, соответственно равных амплитудам складываемых колебаний. Отношение частот складываемых колебаний равно отношению числа касаний соответствующей им фигуры Лиссажу со сторонами прямоугольника, параллельными осям.

Сложение колебаний, направленных под прямым углом друг к другу, достаточно часто происходит в различных процессах, протекающих в природе и в различных технических устройствах. Например, при подаче переменного напряжения на две пары отклоняющих пластин электронно-лучевой трубки электронный пучок одновременно участвует в двух взаимно перпендикулярных колебаниях. На экране электронно-лучевой трубки можно наблюдать траекторию результирующего колебательного движения (фигуры Лиссажу).

Для наблюдения фигур Лиссажу к Х-пластинам осциллографа подключается генератор звуковой частоты ЗГ, а к У-пластинам — регулятор напряжения (частота f = 50 Гц).

Получение фигур Лиссажу: а) включить в сеть генератор звуковой частоты; б) получить на экране осциллографа изображение, не выходящее за пределы экрана;в) вращая лимб генератора, подавать на осциллограф сигналы •частотой 50, 100, 150 Гц.

Вид фигур Лиссажу при различных соотношениях периодов (1:1, 1:2, и т. д.)

Модуляцией называется процесс, с помощью которого параметры ВЧ волны (амплитуда, частота и фаза) медленно изменяются.

В зависимости от того, какой параметр изменяется, выделяют следующие виды модуляции:

- амплитудная, наиболее распространенная модуляция;

- частотная, например, звуковые колебания, этот вид модуляции наиболее устойчив к помехам;

- фазовая.

Мы рассмотрим амплитудную модуляцию, где ВЧ сигнал является несущим, а амплитуда этих колебаний будет изменяться по закону НЧ, т.е. передаваемому сигналу. ВЧ колебания создаются в генераторе ВЧ.

Первичную обмотку трансформатора соединим с микрофоном, где НЧ звуковые колебания преобразуются в НЧ эл/маг колебания, через вторичную обмотку трансформатора этот сигнал подадим на генератор ВЧ и получим модулированный сигнал, где амплитуда ВЧ сигнала изменяется по закону НЧ. Таким образом, проблема передачи звукового сигнала на расстояние решена. Такой прибор называется модулятором, дополним его антенной, и в пространство уйдет модулированный сигнал. Чем меньше частота биений, тем лучше модулированный сигнал. Частный случай биения – амплитудно-модулированный сигнал. Биения – это периодические изменения амплитуды колебания, возникающего при сложении двух гармонических колебаний с близкими частотами.

Для того чтобы получить модулированный сигнал: 1. Необходимо создать колебания с близкими частотами; 2. Полоса частот не должна быть широкой.

Только при таких условиях получается модулированный сигнал, во всех остальных случаях получаем биения.