3.3. Двухканальные электронно-лучевые осциллографы

На рис. 3.9 показана упрощенная структурная схема двухканального электронно-лучевого осциллографа.

Основным отличием его от одноканального электронно-лучево-го осциллографа является возможность изображения двух разных напряжений, подаваемых на два входа тракта вертикального отклонения (ТВО) – на канал 1 и на канал 2.

Такая возможность имеется благодаря наличию в схеме осциллографа:

- двух входов для исследуемых напряжений, двух делителей напряжения и двух предварительных усилителей (по одному на каждый канал);

- электронного коммутатора тракта вертикального отклонения и узла управления коммутатором;

- большего количества положений у переключателя «Источник синхронизирующего напряжения».

Рис. 3.9

На вход оконечного усилителя ТВО в каждый текущий момент времени через электронный коммутатор проходит только одно из исследуемых напряжений, которое и отклоняет луч по вертикали.

Узел управления коммутатором позволяет осуществлять ручной и автоматический способы управления коммутатором ТВО.

При ручном способе можно выбрать, какое одно из двух исследуемых напряжений пропустить через коммутатор ТВО на вход оконечного усилителя ТВО и далее на ЭЛТ.

Если выбрать напряжение с выхода предварительного усилителя канала 1, то в этом случае на экране ЭЛТ будет изображаться осциллограмма исследуемого напряжения на входе канала 1. Изображение будет неподвижным, если переключатель «Источник синхронизирующего напряжения» поставлен в положение «Внутр. синхр. по 1 каналу». Осциллограф при этом работает как одноканальный с внутренней синхронизацией, входом которого является «Вход канала 1». Если на входе канала 2 и имеется какое-то напряжение, то оно никак не сказывается на работе осциллографа.

Если выбрать напряжение с выхода предварительного усилителя канала 2, то в этом случае на экране ЭЛТ будет изображаться осциллограмма исследуемого напряжения на входе канала 2. Если переключатель «Источник синхронизирующего напряжения» поставлен в положение «Внутр. синхр. по 2 каналу», то осциллограф при этом работает как одноканальный с внутренней синхронизацией, входом которого является «Вход канала 2», а напряжение на входе канала 1 никак не сказывается на работе осциллографа.

Можно, конечно, включить прохождение на экран исследуемого напряжения со входа канала 1 и задать синхронизацию по напряжению на входе канала 2 (или наоборот, исследуемое напряжение – со входа канала 2, а синхронизирующее – со входа 1). В этом случае осциллограф работает как одноканальный с внешней синхронизацией, то есть изображение будет неподвижным только в случае, если период синхронизирующего напряжения будет кратным периоду исследуемого напряжения.

При автоматическом способе управления коммутатором ТВО достигается главное достоинство двухканального осциллографа – возможность одновременного получения изображений двух исследуемых напряжений.

Имеется два режима автоматического переключения входов коммутатора ТВО, то есть переключения между выходами предварительных усилителей каналов 1 и 2:

- переключение на другой канал во время обратного хода луча;

- многократное переключение между каналами в течение одного прямого хода луча.

В первом режиме узел управления коммутатором по импульсу от генератора развертки переключает коммутатор ТВО на другой канал во время обратного хода луча. При этом луч в течение всего некоторого прямого хода вычерчивает форму одного исследуемого напряжения, а в течение всего следующего прямого хода – форму другого исследуемого напряжения. Затем все это многократно повторяется. Синхронизацию при этом можно вручную задать как от одного, так и от другого исследуемого напряжения (то есть для исследуемого напряжения, по которому еще и синхронизируется развертка, получается «внутренняя» синхронизация, а для другого исследуемого напряжения – «внешняя» синхронизация). Этот режим работы коммутатора рекомендуется использовать при быстрых развертках (при коэффициентах развертки меньших 1 мс/дел); тогда из-за послесвечения люминофора ЭЛТ экспериментатор наблюдает на экране осциллографа сразу два изображения – формы обоих исследуемых напряжений, что позволяет сравнивать их, одновременно оценивать их параметры и т.п.

Во втором режиме узел управления коммутатором переключает коммутатор ТВО с одного канала на другой автономно от генератора развертки и с частотой более 200 кГц; этот режим рекомендуется использовать при медленных развертках (при коэффициентах развертки больших 1 мс/дел). При этом луч в течение одного прямого хода как бы «по точкам» вычерчивает форму обоих исследуемых напряжений. Так как на экране от каждого исследуемого напряжения получается больше двух тысяч близко расположенных «точек», то, сливаясь друг с другом, они образуют две гладкие кривые, соответствующие формам двух исследуемых напряжений. Виды синхронизации развертки задаются так же, как рассмотрено выше.

Двухканальный осциллограф имеет еще один режим работы: режим «X-Y». В нем генератор развертки и узел синхронизации выключены, выход предварительного усилителя канала 2 подключен ко входу оконечного усилителя ТВО, а выход предварительного усилителя канала 1 подключен ко входу оконечного усилителя тракта горизонтального отклонения. При этом луч отклоняется независимо: по вертикали – напряжением со входа канала 2, а по горизонтали – напряжением со входа канала 1. Режим используется для сравнения свойств двух напряжений. При гармонических входных напряжениях и определенных соотношениях их частот на экране получаются так называемые интерференционные фигуры (фигуры Лиссажу).