1. Принцип получения изображения сигнала на экране

При выборе единого языка описания различных осциллографов мы будем опираться на их основное функциональное назначение. Осциллографы предназначены для исследования функциональных зависимостей двух типов:

• во-первых, зависимостей типа U = F(t), т. е. изменения сигнала во времени;

• во-вторых, U1 = F(U2), т. е. зависимости одной функции U1 от другой U2, причем обе функции могут являться, в свою очередь, функциями времени U1,2 = F(t).

Примеры

1) К задачам первого типа относится наблюдение формы и измерение параметров периодических или одиночных сигналов U(t) (параметры: амплитуда Uа, период Т, начальная фаза φ0, угол наклона k и т. д.) (рис. 1, а, б).

Рис. 1. Типы функциональных зависимостей сигналов:

а – синусоидальный сигнал U=Uasin(ωt-φ0); б – пилообразное напряже-

ние Uп = kt; в – функциональная зависимость типа фигуры Лиссажу:

U1(t) = F[U2(t)]; г – функциональная зависимость типа ВАХ: I = F(U)

2) К задачам второго типа относятся измерения с помощью фигур Лиссажу (рис. 1, в) и получение вольтамперных характеристик (ВАХ) какого-либо электронного устройства (рис. 1, г).

В первых двух примерах ось Х должна быть прокалибрована в единицах времени, а ось Y – в единицах напряжения. В случае фигуры Лиссажу (см. рис. 1, в) оба сигнала Ux и Uу являются функциями времени (например, сигналами типа U(t), как на рис. 1, а, сдвинутыми относительно друг друга по фазе).

В случае ВАХ (см. рис. 1, г) обе функции U и I в принципе от времени могут не зависеть. В общем случае это есть отображение некоторой "таблицы", состоящей из двух колонок цифровых значений: каждому значению Xk сопоставлено соответствующее Yk.

3.2 Задание 1: настройка осциллографа

1. Выясните назначение гнёзд, ручек и кнопок управления осциллографа (рис. 4), пользуясь руководством по эксплуатации и предложенной литературой: 1 – «Вход Х»: гнёзда от горизонтально отклоняющих пластин; 2 – «Вход Y»: гнёзда от вертикально отклоняющих пластин; 3 – ручка управления смещением луча по горизонтали; 4 – ручка управления смещением луча по вертикали; 5 – ручка регулировки (фокусировки) размера пятна на экране; 6 – ручка управления яркостью пятна; 7 – экран; сверху наложена масштабная сетка; 8 – кнопки управления уровнем усиления входного сигнала по вертикали; 9 – кнопка управления частотой напряжения развёртки (пилообразного напряжения); 10 – ручка плавного регулирования частотой напряжения развёртки; 11 – кнопка отключения напряжения развёртки; 12 – кнопка выбора режима синхронизации.

Рис. 4. Внешний вид осциллографа ОМШ-3М

2. Включите осциллограф в сеть. Ручки «яркость» и «фокус» поставьте в максимальное положение и дождитесь появления светящейся точки на экране.

3. Регуляторами перемещения луча по вертикали и горизонтали установите светящуюся точку в центре экрана.

4. Регуляторами яркости свечения и фокусировки луча установите удобную для наблюдения форму точки.

5. Подайте постоянное напряжение 4–6 В (например, от «квадратной» батареи) в той или иной полярности на «Вход Х» и следите за перемещением луча влево–вправо. Объясните наблюдаемое явление.

6. Подайте постоянное напряжение 4–6 В в той или иной полярности на «Вход Y» и следите за смещением луча вверх–вниз. Зная цену деления масштабной сетки, в зависимости от нажатой кнопки управления уровнем усиления входного сигнала, определите примерное значение напряжения.

7. Разверните луч по горизонтали, используя кнопки переключателя диапазона частот напряжения развёртки.

8. Повторите опыты пункта 6 при развёрнутом луче. Объясните наблюдаемое явление.