11. Электронные осциллографы: электронно-лучевая трубка, блок-схема осциллографа.

Электронно-лучевые осциллографы (ЭЛО) широко применяются для наблюдения формы кривых периодических и непериодических напряжений, а также для измерений мгновенных значений напряжений, угла сдвига фаз, частоты, интервалов времени и т.д. ЭЛО обладают малым потреблением мощности от источника исследуемого напряжения и широким частотным ди­апазоном.

Рисунок 7.1 – Структурная схема ЭЛО

Она включает электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), входной делитель на­пряжения(ВДН), усилители вертикального (УВО) и горизонтального (УГО) отклонения, два выходных парофазных усилителя(ВПУ), гене­ратор развертки (ГР), узел синхронизации (УС), калибраторы амплитуды (КА) и длительности (КЛ). В состав ЭЛО входят узел питания и ряд вспомогательных узлов, которые на схеме не показаны.

Простейшая ЭЛТ представляет собой стеклянный баллон, внутри которого создан высокий вакуум. В баллоне поме­щено устройство для создания фокусированного пучка электронов (электронного луча), которое включает подогревный катод (К), сетку (С), два анода (A₁, А₂). Регулирование фокусировки осуществляется путем изменения напряжения на аноде А₁ (ручка фокуса на лицевой панели ЭЛО), поэтому анод A₁ называют фокуси­рующим. Необходимое ускорение электронов обеспечивается анодом А₂, называемым ускоряющим.

12. Непрерывная и ждущая развертка, синусоидальная и круговая развертка, методы измерения параметров сигнала: напряжения, фазы, частоты. Фигуры Лиссажу.

Рисунок 7.3 – Напряжение линейной развертки

В течение времени t₂, называемого временем обратного хода, луч движется справа налево в исходное состояние. Во время паузы t₃ горизонтальная координата луча не меняется.

Исследуемое напряжение будет неподвижным на экране в том случае, если период напряжения развертки будет равен периоду исследуемого напряжения или больше него в целое число раз.

Генератор развертки может работать в двух режимах: непрерывном и ждущем. Ждущий режим используется для исследования коротких импульсов или импульсов, следующих с большими или сильно изменяющимися интервалами. 3апуск генератора развертки осуществляется исследуемым процессом.

При поступлении запускающего импульса начинается прямой ход развертки с установленной длительностью. Повторение рабочего цикла произойдет только при поступлении запускающего импульса. Синхронизация развертки и исследуемого сигнала, таким образом, происходит автоматически.

Измерение частоты

Измерение частоты сигнала можно свести к измерение временного интервала - его периода. Подобным образом проводят измерения при произвольной форме исследуемого напряжения.

Для измерения частоты синусоидального напряжения используют более точный метод - метод фигур Лиссажу. В этом случае на вход У подается напряжение неизвестной частоты f, на вход X, при отключенном ГР - напряжение плавно регулируемой известной частоты f₀, снимаемое с выхода генератора синусоидального напряжения. Регулировкой частоты добиваются неподвижного изображения на экране фигуры Лиссажу. Тогда частота f определится из соотношения

f/f₀ = Nг/Nв (5)

где Nг - наибольшее число точек пересечения фигуры Лиссажу горизонтальной секущей, а Nв -вертикальной (рис.7.4). При измерении частоты методом фигур Лиссажу необходимо добиться, чтобы числа Nг и Nв были малы, иначе расшифровка фигуры становится затруднительной.

Рисунок 7.4 – Фигуры Лиссажу для измерения частоты

Точность измерения частоты f данным методом не зависит от свойств осциллографа, а целиком определяется точностью, с которой известна образцовая частота f₀. Это связано о тем, что при измерениях ЭЛО выступает в роли нуль-индикатора, а не самостоятельного измерительного прибора.