Канал горизонтального отклонения

Содержит входной аттенюатор, генератор развертки, усилитель развертывающего напряжения (усилитель горизонтального отклонения), схему передачи синхронизирующих сигналов (усилитель синхронизации) – см. рис. 10.1. Последние два усилителя могут быть объединены вместе. При этом канал X представляет собой четырехполюсник, входные зажимы которого соединены со входом X осциллографа, а выходные зажимы подключены к горизонтально отклоняющим пластинам трубки. Предусмотрена возможность работы канала в двух режимах: формирования развертывающего напряжения и усиления.

В первом режиме канал характеризуют параметрами сигналов, вырабатываемых генератором развертки: длительностями (частотами), амплитудой, скоростью изменения, коэффициентом нелинейности. Кроме того, указываются виды синхронизации и характеристики синхронизирующих сигналов.

Во втором режиме основные характеристики канала горизонтального отклонения аналогичны характеристикам канала вертикального отклонения: чувствительность, полоса пропускания, входное сопротивление и входная емкость.

Генератор развертки – это источник развертывающего напряжения. Внутри осциллографа содержатся генераторы пилообразного напряжения, обеспечивающие горизонтальное перемещение луча с постоянной скоростью. Для получения какой-либо другой развертки, например, синусоидальной, соответствующее напряжение нужно подавать на вход канала X от внешнего источника.

Пилообразное напряжение, вырабатываемое генератором развертки, имеет высокую линейность участка, создающего прямой ход луча: большую крутизну участка, вызывающего обратный ход луча; амплитуду, достаточную для отклонения луча на весь экран; длительность (частоту) развертки, регулируемую в широких пределах.

Общий принцип работы осциллографического генератора линейной развертки заключается в формировании напряжения развертки на обкладках конденсатора путем автоматического переключения последнего с заряда на разряд и наоборот с помощью коммутирующей схемы (переключателя). Исходя из этого принципа, можно изобразить упрощенную эквивалентную схему генератора развертки (рис. 10.7). В данной схеме резисторы R и r представляют собой эквивалентные цепи заряда и разряда конденсатора. Они могут быть достаточно сложными, содержать лампы, транзисторы, диоды, резисторы и тому подобные элементы.

Когда переключатель П, отображающий электронную коммутирующую схему, находится в положении 1, конденсатор С заряжается через резистор R. После перевода переключателя в положение 2 конденсатор разряжается через резистор r.

Развертка получается непрерывной при условии, что коммутирующая схема работает в автоколебательном режиме. Для создания ждущей развертки коммутатор должен работать в ждущем режиме, т. е. должен быть одновибратором.

В осциллографах для регулировки длительности или частоты развертки обычно предусматривают набор конденсаторов, переключением которых изменяют диапазон длительностей (частот) (переключатель Время/дел или Длительность/дел) и переменный резистор для плавной регулировки внутри диапазона (Длительность плавно). В некоторых осциллографах помимо набора конденсаторов имеется набор резисторов, с помощью которых диапазоны длительности разбивают на поддиапазоны (переключатель Множитель) и один переменный резистор для плавной подстройки.

Рис. 10.7. Эквивалентная схема генератора развертывающего напряжения	Рис. 10.8. Функциональная схема генератора развертки с положительной обратной связью

Напряжение , формируемое на обкладках конденсатора, растет (убывает) по экспоненциальному закону. Его линеаризуют несколькими способами:

1) использованием лишь начального участка экспоненты (при этом амплитуда развертывающего напряжения во много раз меньше питающего напряжения E);

2) включением токостабилизирующего элемента в цепь заряда (разряда) конденсатора (пентод, насыщенный транзистор и т. п.);

3) введением в цепь заряда конденсатора положительной обратной связи, стабилизирующей ток (рис. 10.8); недостатком такой схемы является то, что источник питающего напряжения Е изолирован от корпуса прибора;

4) применением отрицательной обратной связи (по току или по напряжению). Этот способ получил широкое распространение. Хорошими характеристиками обладают генераторы развертки, выполненные по схеме интегрирующего звена (интегратора). Такое звено представляет собой усилитель постоянного тока с коэффициентом усиления , охваченный глубокой отрицательной обратной связью с помощью RС-цепи (рис. 10.9, а).

Из уравнения интегрирующего звена

(10.5)

следует, что при напряжение на выходе – линейная функция времени

Коэффициент нелинейности выходного напряжения интегратора теоретически в К+1 раз ниже, чем в случае применения простой RС-цепи.

При подключении к входным зажимам интегрирующего звена мультивибратора (рис. 10.9, б) получается генератор периодического пилообразного напряжения. При переводе мультивибратора в режим одновибратора (в ждущий режим) образуется генератор ждущей развертки. Прямоугольные импульсы мультивибратора используют для подсвета при прямом ходе луча. Часто в качестве генератора прямоугольных импульсов

	применяют триггер Шмитта, который в зависимости от уровня напряжения смещения, подаваемого на электронный прибор (лампу или транзистор), ведет себя либо как мультивибратор (режим автоколебаний), либо как одновибратор (ждущий режим). Орган регулировки напряжения смещения обозначается надписью Режим запуска или Стабильность.
Рис. 10.9. Схемы генератора развертки с отрицательной обратной связью

В современных осциллографах, как правило, применяется калиброванная развертка, при которой определенному горизонтальному отклонению луча соответствует строго определенная длительность. Развертывающее напряжение характеризуется высокой линейностью, а также тем, что пределы его изменения достаточно точно фиксируются (с помощью фиксирующей схемы и цепи дополнительной обратной связи). Таким образом, получается калиброванная скорость развертки. Это позволяет калибровать временной масштаб при измерениях.

Во многих осциллографах предусмотрены две калиброванные развертки. Первая – обычная развертка, создаваемая описанным генератором пилообразного напряжения, – называется основной или задерживающей. Вторая, формируемая с помощью второго генератора, аналогичного первому и работающего в ждущем режиме, называется задержанной разверткой, т. к. ее начало задержано на некоторое время относительно начала основной развертки. Это достигается запуском второго генератора развертки импульсом, получаемым на выходе схемы сравнения, на один выход которой подано опорное постоянное напряжение , а на второй вход – пилообразное напряжение основной развертки. Изменяя размер опорного напряжения с помощью потенциометра, ручка которого расположена на передней панели осциллографа, можно «перемещать» момент начала задержанной развертки вдоль всей длительности основной развертки. Скорость задержанной развертки обычно в два, пять или десять раз выше скорости основной развертки. Таким образом, получаются две оси времени с различными масштабами. Это позволяет наблюдать с помощью развертки растянутые участки осциллограммы, получаемой при основной развертке («электронная лупа»). Для увеличения яркости этой осциллограммы с генератора задержанной развертки может быть снят импульс подсвета. Наличие двух разверток дает возможность повысить точность измерения интервалов времени при непосредственном отсчете, поскольку опорное напряжение может быть заранее прокалибровано или измерено внутренним цифровым вольтметром.

Усилитель горизонтального отклонения. Предназначается для усиления напряжения, формируемого генератором развертки, уменьшения взаимного влияния между горизонтально отклоняющими пластинами трубки и генератором, преобразования несимметричного пилообразного напряжения в два симметричных напряжения. Схемы усилителей горизонтального отклонения аналогичны схемам усилителей канала вертикального отклонения, но коэффициенты усиления у первых ниже, а полосы пропускания несколько уже, чем у вторых. Оконечный каскад также строится по двухтактной фазоинверсной схеме.

Схема синхронизации. Служит для передачи синхронизирующих сигналов к генератору развертки из канала вертикального отклонения, от внешнего источника или от питающей сети. Она состоит из усилителя синхронизирующих сигналов, каскада изменения их полярности, переключателя видов синхронизации и полярности сигналов (переключатель Синхронизация). Усилитель собирается обычно по схеме на резисторах, имеет регулировку усиления (Усиление X), с помощью которой изменяется амплитуда синхронизирующего напряжения, подаваемого в схему генератора развертки. В ряде осциллографов предусматривают создание такого режима усиления, при котором гармонический сигнал преобразуется в симметричный прямоугольный (меандр). Последующее дифференцирование этого сигнала позволяет получить короткие импульсы, используемые для синхронизации генератора развертки в автоколебательном режиме. Каскад изменения полярности обеспечивает одинаковую полярность синхронизирующих сигналов, непосредственно запускающих генератор развертки, при любой полярности импульсов, поступающих на вход усилителя.

Возможность объединения обоих усилителей канала горизонтального отклонения (переключатель Синхронизация устанавливают в положение «Усиление Х») расширяет функции осциллографа. Создается возможность горизонтальной развертки луча напряжением внешнего источника. Кроме того, объединенный усилитель может быть использован и в качестве самостоятельного прибора аналогично усилителю вертикального отклонения.

Канал управления яркостью (канал Z). Состоит из входного устройства и усилителя, позволяющих регулировать коэффициент передачи канала. Сигналы, подводимые ко входу Z, используются для модуляции яркости свечения траектории, прочерчиваемой лучом на экране.