Основные характеристики осциллографов Канал вертикального отклонения

Основными нормируемыми характеристиками осциллографа, определяемыми каналом вертикального отклонения, является чувствительность (коэффициент отклонения), время нарастания переходной характеристики канала и полоса пропускания, а также входное сопротивление. Кроме того, нормируется степень допустимых искажений сигналов на экране и основная погрешность измерения напряжения.

1. Чувствительность канала вертикального отклонения S зависит от чувствительности ЭЛТ, которая определяется по формуле

S = , (6.1)

где

Для ЭЛТ обычно S = 0,1 – 2,0 мм/В.

При измерениях используют величину, обратную чувствительности, называемую коэффициентом отклонения ЭЛТ К_Т.

К_Т = (6.2)

Для ЭЛТ коэффициент отклонения обычно находится в пределах К_Т = 10 – 0,5 В/мм. В реальных условиях коэффициент отклонение измеряют в вольтах на деление шкалы В/дел.

2. Полоса пропускания и время нарастания переходной характеристики (рисунок 6.3).

Рис. 6.3. Иллюстрация полосы пропускания и переходной характеристики осциллографа

Как видно из рисунка 6.3, а, полоса пропускания осциллографа – это частотный диапазон от постоянного тока до верхней частоты, на которой коэффициент усиления канала Y уменьшается на 3 Дб (открытый вход) или от нескольких единиц герц до верхней частоты при тех же условиях (от f_н до f_в см. рисунок 6.3, а) при закрытом входе.

Время нарастания переходной характеристики τ_и – это время, в течение которого луч проходит от 0,1 до 0,9 установившегося значения (рисунок 6.3, б).

Время нарастания переходной характеристики и полоса пропускания связаны между собой. Например, для того чтобы на переходной характеристике не было резких выбросов, которые приводят к искажению формы импульсов, необходимо чтобы падение усиления в области высоких частот не было очень резким (не более 6 дБ при двукратном увеличении частоты). В этом случае время нарастания переходной характеристики определяется как

τ_и = 350/f_в.

Здесь τ_и выражено в наносекундах, а f_в – в МГц.

Очевидно, что чем меньше время нарастания переходной характеристики, тем лучше качество изображения импульса.

3. Входное сопротивление канала Y – это параметр, характеризующий степень влияния осциллографа на режим работы исследуемой цепи. Он зависит от конструкции входного аттенюатора, т.е. от активного входного сопротивления и входной емкости осциллографа, включенной параллельно входному сопротивлению (рисунок 6.4). Как видно из рисунка 6.4, если выполняется условие R₁C₁ = R₂C₂, то коэффициент передачи такой цепи будет постоянным в широком диапазоне частот.

Рисунок 6.4 – Входное устройство осциллографа

Коэффициент передачи аттенюатора определяется по формуле

K_a = R₁/(R₁+R₂) = C₁/(C₁+C₂) и не зависит от частоты. Таким образом, входное сопротивление осциллографа определится по формуле R_вх = R₁+R₂ и в основном будет зависеть от R₁, т.к. выполняется условие R₂ « R₁. Обычно R_вх ≈ 1Мом.

4. Основная погрешность измерения напряжения. Данный параметр определяет класс точности осциллографа и не должен превышать определенных норм. Он зависит от коэффициента отклонения осциллографа и ширины луча. Физическая сущность коэффициента отклонения К_Т рассмотрена выше. Это отношение измеряемого напряжения U к значению отклонения луча h на экране ЭЛТ, создаваемого этим напряжением, которое имеет размерность В/см, В/дел. Он характеризуется диапазоном калиброванных значений и основной погрешностью. Калиброванное значение К_Т должно соответствовать ряду

К_Т = [1,2,5]10ⁿ, (6.3)

где n = -3, -2, -1, 0, 1 и 2.