3.1. Общее устройство и принцип работы универсального осциллографа

Электронно-лучевой осциллограф – универсальный измерительный прибор. С его помощью можно визуально наблюдать и документально фиксировать периодические, непрерывные и импульсные сигналы, непериодические и случайные сигналы, мгновенные одиночные явления.

Осциллограмма представляет собой функциональную зависимость двух или трех величин: y = f(x) или y = (x, z). Большинство сигналов удобно рассматривать в реальном масштабе времени, поэтому чаще всего используют функциональную связь вида y = f(t) , y = (t, z).

Электронно-лучевые осциллографы применяют для измерения напряжения, интервалов времени, длительности сигналов, частоты, фазового сдвига, параметров модулированных сигналов, различных физических величин, преобразованных в электрические сигналы.

Широкое распространение электронно-лучевых осциллографов обусловлено возможностью их использования при частотах до десятков ГГц, в пределах напряжений от долей мВ до сотен В, при длительностях сигнала от единиц нс до нескольких с.

Структурная схема универсального осциллографа приведена на рис.3.1, где I – канал вертикального отклонения, II – канал горизонтального отклонения, III – канал управления яркостью.

Канал вертикального отклонения Y предназначен для передачи напряжения исследуемого сигнала на вход вертикально отклоняющих пластин электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).

Входной блок канала Y содержит аттенюатор, предназначенный для ослабления уровня сигнала, согласующее устройства и устройство для изменения режима работы входного канала (рис. 3.2).

П ри работе с открытым входом (рис. 3.2 а) на усилитель вертикального отклонения поступают и постоянная, и переменная составляющие исследуемого сигнала. При работе с закрытым входом (рис. 3.2 б) на усилитель поступает только переменная составляющая.

Линия задержки предназначена для задержки исследуемого сигнала на время запуска генератора развертки.

Усилитель предназначен для усиления исследуемого сигнала. Кроме того, он содержит устройство для подачи смещающего напряжения, с помощью которого изображение исследуемого сигнала на экране ЭЛТ можно перемещать по вертикали.

Канал вертикального отклонения конструктивно оформлен в виде отдельного сменного блока. На лицевой панели размещаются гнезда для подключения к источнику сигнала, переключатели для установки коэффициентов отклонения луча по вертикали, рукоятки переменных резисторов для изменения коэффициента усиления, перемещения изображения по вертикали, корректировки режима работы усилителя.

Канал горизонтального отклонения Х (канал развертки) служит для создания напряжения, вызывающего перемещение луча по горизонтали.

В состав канала Х входят генератор развертки, усилитель горизонтального отклонения, схема синхронизации и аттенюатор (см. рис. 3.1) . В состав усилителя горизонтального отклонения входит устройство для создания смещающего напряжения, с помощью которого можно перемещать изображение сигнала на экране ЭЛТ по горизонтали.

Генератор развертки служит для получения линейно изменяющегося во времени напряжения (рис. 3.3). Генератор развертки может работать в режиме непрерывной генерации (рис 3.3 а), синхронизированной генерации (рис. 3.3 б) и однократной генерации (рис. 3.3 в).

Схема синхронизации предназначена для получения напряжения синхронизации (см. рис. 3.3 б, 3.3 в), поступающего на вход генератора развертки. Импульсы синхронизирующего напряжения вырабатываются по положительному (отрицательному) перепаду напряжения синхронизирующего сигнала, поступающего на вход схемы синхронизации.

В качестве синхронизирующего может использоваться либо сигнал от внешнего устройства, подаваемый на вход синхронизации осциллографа (внешняя синхронизация), либо исследуемый сигнал, поступающий на вход Y (внутренняя синхронизация), либо напряжение переменного тока промышленной частоты от питающего трансформатора блока питания осциллографа (синхронизация от сети).

Развертка луча по горизонтали может осуществляться и внешним развертывающим напряжением, подаваемым на вход Х. При этом схема синхронизации и генератор развертки отключены.

В универсальных осциллографах предусмотрена также возможность подключения внешних источников сигналов непосредственно на отклоняющие пластины ЭЛТ (минуя каналы вертикального и горизонтального отклонения).

Конструктивно канал горизонтального отклонения выполнен в виде отдельного сменного блока (блока развертки). На лицевой панели размещаются гнезда для подключения синхронизирующего и внешнего горизонтально отклоняющего напряжения, гнездо выхода пилообразного напряжения генератора развертки, режимов синхронизации, рукоятки переменных резисторов для изменения коэффициента усиления, режима работы генератора развертки, установки уровня запуска схемы синхронизации, перемещения изображения на экране ЭЛТ по горизонтали.

Канал управления яркостью состоит из аттенюатора, схемы изменения полярности и усилителя.

При подаче на вход Z положительного напряжения яркость изображения уменьшается, а отрицательного – увеличивается. Степень изменения яркости зависит от уровня подаваемого на вход Z напряжения.