§ 3.3 Многоканальные осциллоскопы

Осциллоскопы, которые позволяют одновременно наблюдать несколько сигналов, называются многоканальными.

Возможно несколько путей организации многоканальных осциллографов:

1) Многолучевой осциллоскоп позволяет наблюдать 2 или более сигналов, так как у него 2 или более формируемых электронных пучков. Чаще всего используются двулучевые электронные трубки, причем горизонтальное отклонение общее, а вертикальное у каждого канала свое, это возможно, так как чаще всего требуется наблюдать сигналы в одном временном масштабе. ЭЛТ с независимыми каналами горизонтального отклонения сложны и дороги, но применяются в осциллографах с 2-мя независимыми развертками.

2)Многоканальные осциллографы с электронными коммутаторами.

В этом случае трубка однолучевая, а наблюдать можно несколько сигналов. Существуют 8 канальные осциллографы.

Рассмотрим структурную схему такого осциллографа:

Всего существует 2 способа коммутации каналов:

1) С генератора G поступает импульс на коммутатор, который подключает 1-ый канал и запускает генератор развертки G2, по окончании периода генератор G вырабатывает следующий импульс и подключает 2-ой канал и снова запускает генератор развертки G2.

В этом случае за 1 период развертки отображается 1 канал.

В случае большого периода сигнала изображения будут восприниматься наблюдателем мерцающими.

2) Генератор G запускает генератор развертки G2 и в течение периода развертки подключает к отклоняющей системе поочередно все имеющиеся каналы. При этом изображение сигнала каждого канала стробируется.

В случае большого периода сигнала изображения будут восприниматься наблюдателем с остоящими из точек.

Многоканальные осциллографы применяются там где требуется одновременное наблюдение нескольких сигналов, например, в качестве 8-16 канальных логических анализаторов.

§ 3.4 Сверхширокополосные осциллографы

При исследовании сигналов малых периодов и с крутыми фронтами (единицы наносекунд - десятки пикосекунд) сталкиваются с проблемой невозможности получения усилителей с большой шириной полосы пропускания.

В случае ограничения полосы пропускания со стороны усилителя возможна подача сигнала непосредственно на отклоняющие пластины осциллографической трубки (верхняя граница полосы пропускания возрастает до 700 – 1000 МГц).

Но для измерения сигналов порядка десятков пикосекунд полосу пропускания необходимо иметь еще выше.

Дело в том, что при подаче высокочастотного сигнала на отклоняющие пластины сталкиваются с паразитными явлениями, такими, как паразитная емкость отклоняющих пластин и паразитная индуктивность выводов отклоняющих пластин. В итоге имеем эквивалентную схему:

Выход из положения – уменьшение площади пластин; увеличение вводов индуктивностей. Это позволяет увеличить верхнюю границу полосы пропускания 5 ГГц.

При этом из-за уменьшения длин пластин, поток электронов меньшее время находится под воздействием управляющего напряжения, следовательно, падает чувствительность электронной трубки. На высоких частотах период пролёта электрона между пластинами

Tпр становится больше периода сигнала подаваемого на пластины Т.

Тпр = d/Ve ; Ve – скорость электрона.

Тпр – период пролёта электрона.

d – длина пластин.

Вторая принципиально неустранимая проблема связана с конечной скоростью пролета электрона.

В случае если время пролета электрона через пластины сопоставимо с периодом управляющего сигнала на пластинах, электрон перестаёт отклоняться по закону управляющего сигнала. Это устраняется увеличением скорости пролета электрона, но при этом уменьшается чувствительность.

Избежать этого можно путем набора последовательно расположенных и малых по длине отклоняющих пластин. Получив таким образом требуемую широкополосность, мы уменьшили чувствительность. Поэтому ещё дополнительно ставятся линии задержки (рис. 1) позволяющих повысить чувствительность, при этом получается ЭЛТ с бегущей волной. Время задержки ЛЗ должно быть равно времени запаздывания от одной ЛЗ к другой ЛЗ.

(полоса пропускания осциллографа с бегущей волной 5 ГГц , без – 1 ГГц) .