Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Саратовский государственный технический университет изучение периодических электрических сигналов с помощью осциллографа

Методические указания

к выполнению лабораторной работы по физике

для студентов всех специальностей

всех форм обучения

Электронное издание локального распространения

Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного

технического университета

Саратов-2006

Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком.

Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.

Составитель – Царев Вячеслав Павлович.

Под редакцией - Зюрюкина Юрия Анатольевича.

Рецензент - Шведова Наталья Дмитриевна.

410054, Саратов, ул. Политехническая 77,

Научно-техническая библиотека СГТУ,

тел. 52-63-81, 52-56-01

http: // lib.sstu.ru

Регистрационный

номер 060556Э

© Саратовский государственный

технический университет 2006 г.

Цель работы: изучение особенности измерения амплитуды и частоты переменных сигналов с помощью осциллографа.

Общие представления об осциллографе

Современный осциллограф является универсальным измерительным прибором для наблюдения, исследования формы электрических процессов и измерения их временных характеристик и амплитудных значений.

Используя вспомогательные схемы, которые согласуют электрические сигналы или преобразуют механические и другие неэлектрические величины, изменяющиеся во времени, в электрические, можно с помощью осциллографа визуально наблюдать и определять различные характеристики всевозможных приборов и устройств.

Достоинством электронного осциллографа является наглядность полученных результатов и малая инерционность. Современный осциллограф позволяет исследовать периодические процессы в диапазоне частот от 0 до 10¹⁰ Гц и одиночные процессы длительностью до 10^-9 с.

Осциллограф состоит из следующих блоков: базовый блок с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), блок предварительного усиления (БПУ), блок развёртки (БР), блок питания, обеспечивающий напряжениями всю схему осциллографа.

Устройство и принцип работы базового блока с электронно-лучевой трубкой

Основным узлом базового блока является ЭЛТ, с помощью которого преобразуется исследуемый сигнал в видимое изображение.

На Рис.1 схематически показано устройство ЭЛТ.

яркость фокус

рис.1.

Она представляет собой стеклянную колбу, в которой создан вакуум. Группа электродов, включающих катод К с нитью накала НН, сетку С и аноды А₁ и А₂ образуют так называемую электронную пушку, предназначенную для получения узкого пучка электронов - электронного луча. Отклоняющая система состоит из двух пар пластин: горизонтальные пластины используют для отклонения луча по вертикали ВП и вертикальные для отклонения луча по горизонтали ГП. Экран Э трубки покрывается специальным веществом – люминофором, обладающим способностью светиться под действием ударяющихся в него электронов.

П оверхность катода покрывается оксидными веществами, легко отдающими электроны при подогреве с помощью нити накала НН. На сетку, имеющую форму цилиндра с отверстием в торце, подаётся отрицательное относительно катода и регулируемое напряжение, которое используется для изменения количества электронов в луче и регулирования за счёт этого яркости пятна на экране. С помощью системы анодов А₁ и А₂, на которые поданы положительные относительно катода регулируемые напряжения, осуществляется разгон электронов до необходимой скорости и фокусировка пучка электронов в точку на экране трубки.

На Рис.2 показана фокусирующая система осциллографа. Сплошными линиями изображены эквипотенциальные поверхности.

рис.2.

Отклонение электронов, летящих между пластинами ВП и ГП, происходит под действием электрического поля, создаваемого подводимым к пластинам напряжением.

Таким образом, пара горизонтальных пластин отклоняет электронный пучок в вертикальном направлении вдоль оси Y, а пара вертикальных пластин отклоняет электронный пучок в горизонтальном направлении вдоль оси Х. В зависимости от формы напряжений на Х, Y пластинах (электродах) осциллограф может работать в разных режимах.