4.2.3. Растровый режим (режим y—х-—z)

• В этом режиме на пластины Y и Х подаются периодически изменяющиеся сигналы UY и UX, которые заставляют луч последовательно с большой скоростью обегать множество сдвинутых параллельных горизонтальных строк (рис. 4.16). Так формируется растр.

• Не вся траектория луча видна на экране. Изменением напряжения UZ на модуляторе М ЭЛТ можно управлять яркостью отдельных элементов траектории. Таким образом можно формировать разнообразные изображения (как графические, так и знаковые) с помощью множества светящихся точек или небольших фрагментов.

• Отрицательное значение напряжения UZ, как говорят, «запирает» ЭЛТ, т.е. резко уменьшает число электронов в пучке, и свечения пятна на экране при этом не будет.

• Положительным импульсом напряжения Uz ЭЛТ «открывается» и в соответствующем месте экрана возникает светящееся пятно.

• В примере на рис. 4.16 светящиеся в начале каждой строки пятна образуют как бы вертикальную линию в левой части экрана.

• Скорость обегания всего экрана должна быть достаточно высокой с тем, чтобы обновление всего кадра не замечалось глазом, т. е. не реже 25 раз в секунду.

• Число строк также должно быть достаточно большим для образования удовлетворительного по разрешающей способности изображения (образа).

• Обычно число строк в этом режиме — не менее нескольких сотен. Чем больше число строк и чем выше скорость изменения кадров, тем выше качество изображения.

• Отметим, что подобный режим редко применяется в классических электронно-лучевых осциллографах, но является основным в электронно-лучевых трубках цифровых осциллографов, телевизоров, мониторов персональных компьютеров.

4.3. Метрология осциллографических измерений

• Общая погрешность результата измерения, выполненного с помощью осциллографа, содержит те же составляющие, что и погрешность результата любого другого измерения:

• инструментальную,

• методическую

• субъективную.

• Но в подходах к оценкам отдельных составляющих отражается определенная специфика осциллографических измерений.

4.3.1. Инструментальная погрешность

• Инструментальная погрешность результата осциллографического измерения складывается из статической (при постоянном или низкочастотном входном сигнале) и

• динамической составляющих.

• Статическая погрешность. При измерении как амплитудных, так и временных параметров можно использовать общий подход к оценке погрешностей.

• Поскольку подавляющее большинство случаев применения ЭЛО основано на измерении длин линейных отрезков (например, при измерении амплитуды и периода сигнала, длительности импульса), то наличие систематических аддитивных погрешностей каналов У и Х не приводит к погрешностям результатов, так как определяет лишь сдвиг изображения на экране.

• Мультипликативные же погрешности каналов в большинстве случаев влияют на результат измерения, так как искажения линейных параметров изображения на экране при этом линейно зависят от значения входной величины.

• Пределы допустимых относительных мультипликативных погрешностей каналов У и Х называются погрешностями коэффициентов отклонения и задаются количественно,

• Например, так:δY= 5 %; δX = 2 %. Эти значения характеризуют только статическую (или низкочастотную) погрешность воспроизведения сигналов каналами

• Динамическая погрешность.

• Входные каналы ЭЛО не в состоянии воспринимать («пропускать») высокочастотные сигналы в бесконечно широкой полосе частот. Есть естественные ограничения.

• Полоса частот, которую пропускает канал ЭЛО (т. е. позволяет нормально исследовать), зависит от схемотехники и элементной базы его каналов.

• Понятно, что чем шире полоса частот, тем лучше. Ее граница определяется верхней частотой fВ полосы пропускания

• К характеристикам ЭЛО, определяющим динамическую погрешность, относятся:

• • амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и значение верхней границы f полосы пропускания по каналам Y и Х,

• • время нарастания τН переходной характеристики канала

• • время установления τУ

• • неравномерность АЧХ канала Y

• • фазочастотная характеристика (ФЧХ) канала Y . Эти значения характеризуют только статическую (или низкочастотную) погрешность воспроизведения сигналов каналами.

• Практическое определение реальной АЧХ канала Y (рис. 4.17).

• На вход канала Y ЭЛО подается синусоидальный сигнал от высокочастотного генератора, частота которого может регулироваться в широких пределах (верхняя граница диапазона изменения частоты должна быть не менее верхней границы fВ, полосы пропускания исследуемого ЭЛО).

• Затем, изменяя частоту сигнала генератора и поддерживая (с помощью показаний широкополосного электронного вольтметра) амплитуду сигнала постоянной, фиксируют амплитуду изображаемого на экране сигнала.

• Так можно построить по некоторому множеству точек кривую АЧХ канала

• Верхняя граница fВ полосы пропускания (для канала с открытым входом) определяется по уровню уменьшения относительной амплитуды на —З дБ и задается в паспорте на ЭЛО (например, так: fВ = 10 МГц).

• Зная АЧХ, можно определить погрешность воспроизведения на экране амплитуды синусоидального сигнала известной частоты.

• Например, при частоте входного сигнала f = 5 МГц и значению fВ = 10 МГц погрешность воспроизведения амплитуды синусоидального сигнала на экране составит приблизительно —10% (см. рис. 4.18).

• Время нарастания τН переходной характеристики канала и время установления τУ характеризуют реакцию ЭЛО на скачкообразные (импульсного характера) изменения входного сигнала.

• Время нарастания τн определяется интервалом времени изменения сигнала на экране от 0,10 UMAX до 0,9 UMAX амплитудного значения сигнала UMAX (рис. 4.19, а).

• Время установления τУ, определяется интервалом от 0,10 UMAX до вхождения сигнала в заданную зону ±Δ (например, 5 % от UMAX, рис. 4.19, 6)..

• Время установления τУ, определяется интервалом от 0,10 UMAX до вхождения сигнала в заданную зону ±Δ (например, 5 % от UMAX, рис. 4.19, 6)..

• На практике значения времен нарастания τн и установления τу канала Y определяются так, как показано на рис. 4.20.На вход канала Y ЭЛО подается сигнал от генератора прямоугольных импульсов.

• ( Длительность фронта выходного сигнала генератора должна быть заметно меньше ожидаемого времени нарастания и времени установления канала исследуемого ЭЛО. )

• Затем, измерив указанные параметры осциллограммы сигнала, определяют искомые значения времен нарастания τН, и установления τУ. Неравномерность АЧХ канала и фазочастотная характеристика (ФЧХ) канала Y определяют в основном искажения формы несинусоидальных входных сигналов.