2.12. Преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение

Преобразователем переменного напряжения в постоянное (детектором) называется устройство, которое при подаче на его вход переменного напряжения создает на выходе постоянное напряжение, равное (или пропорциональное) определенному амплитудному параметру входного переменного напряжения.

Различают 3 типа преобразователей:

- преобразователь по уровню амплитудного значения (пиковый или амплитудный детектор);

- преобразователь по уровню средневыпрямленного значения (выпрямительный детектор);

- преобразователь по уровню среднеквадратического значения (квадратичный детектор).

Если – входное периодическое напряжение с периодом , а – выходное постоянное напряжение преобразователя, то можно записать следующие выражения:

- для пикового или амплитудного детектора

, 0   ;

(2.12)

- для выпрямительного детектора

;

(2.13)

- для квадратичного детектора

.

(2.14)

Например, если входное напряжение имеет гармоническую форму и амплитуду = 10,00 В, то на выходе преобразователя будет постоянное напряжение:

= 10,00 В, если преобразователь пиковый,

= 6,37 В, если преобразователь выпрямительный,

= 7,07 В, если преобразователь квадратичный.

Преобразователи переменного напряжения в постоянное напряжение широко применяются в радиотехнических устройствах. Например, это выпрямители во вторичных источниках питания, детекторы амплитудно-модулированных колебаний в приемниках, измерительные преобразователи напряжений в вольтметрах.

3. Электронно-лучевые осциллографы

3.1. Общие сведения

Осциллографы являются очень распространенными измерительными приборами. С помощью осциллографа можно наблюдать график изменения исследуемого напряжения от времени, что дает возможность получить такую информацию, которую невозможно получить другими приборами. Кроме того, осциллографом можно измерить многие параметры исследуемого напряжения, поэтому он в какой-то мере может заменить вольтметр, частотомер и некоторые другие измерительные приборы. Этим и объясняется широкое распространение осциллографов в практической работе радиоинженера. Осциллограф обычно является первым прибором, с помощью которого начинают исследование интересующего напряжения.

В настоящее время выпускается большое количество типов осциллографов, различающихся электрическими параметрами, габаритами, условиями эксплуатации, весом, и т.п. Однако человеку, начинающему изучать принципы действия осциллографов, важно знать, что они бывают электронно-лучевыми или цифровыми, одноканальными или двухканальными (реже – четырехканальными).

В рамках данного пособия будут рассмотрены только электронно-лучевые осциллографы.

3.2. Одноканальные электронно-лучевые осциллографы

На рис. 3.1 показана упрощенная структурная схема одноканального электронно-лучевого осциллографа (ЭЛО).

Рис. 3.1

ЭЛО состоит из электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) с электростатическим отклонением луча, канала вертикального отклонения (канала Y), канала горизонтального отклонения (канала X), калибратора и источника питания.

Принцип действия и устройство ЭЛТ описаны в п. 2.11 данного пособия.

Калибратор предназначен для выработки образцового напряжения, которое используется для подстройки (калибровки) коэффициентов передачи каналов осциллографа. Обычно на выходе калибратора имеется напряжение прямоугольной формы с известной частотой (типично – 1 кГц) и с одним или несколькими известными уровнями размаха (типично – 2 В).

Источник питания из подаваемого на него внешнего переменного напряжения «220 В, 50 Гц» вырабатывает напряжения питания, необходимые всем узлам осциллографа. Обычно это несколько постоянных напряжений (например, +15 В, -15 В, -600 В, +2 кВ и т.п.) и переменное напряжение 6,3 В частотой 50 Гц (для питания нити накаливания катода ЭЛТ и др.).

Каналы вертикального и горизонтального отклонения луча являются наиболее важными с точки зрения понимания работы осциллографа, поэтому рассмотрим их подробнее.