Устройство и принцип работы электронного осциллографа
Осциллограф – электронный прибор, предназначенный для наблюдения быстропеременных электрических сигналов.
Главным элементом осциллографа является электронно-лучевая трубка. Промышленность выпускает два рода трубок – трубки с электростатическим, и электромагнитным управлением. В первом случае для отклонения электронного луча используется электрическое, во втором – магнитное поле. В осциллографах обычно используются трубки с электростатическим управлением, а в телевизорах – с электромагнитным отклонением луча.
Трубка состоит из откаченной до глубокого вакуума стеклянной колбы (рис. 11), внутри которой помещается подогреватель 1 - 1, катод – 2, управляющий электрод (модулятор) – 3, первый анод (фокусирующий) – 4, второй анод – 5, горизонтально отклоняющие пластины – 6 и вертикально отклоняющие пластины – 7. Передняя часть колбы – 8 покрыта флуоресцирующим веществом.
Подогреватель, катод, модулятор и оба анода образуют так называемую электронную пушку. Источником электронов служит нагретый катод трубки.
Интенсивность электронного пучка и яркость светящегося пятна регулируется путем изменения отрицательного смещения на управляющем электроде (играющем ту же роль, что и сетка электронной лампы). Ручка переменного резистора регулировки смещения на управляющем электроде выведена на лицевую панель осциллографа. Она имеет надпись «яркость».
Управляющий электрод и система анодов образуют фокусирующую систему. Эта система фокусирует электроны в одной точке на экране 8 (ручка «фокусировка»).
В момент прохождения электронами электрического поля отклоняющих пластин на них действует сила со стороны электрического поля, и каждый электрон начинает двигаться равноускоренно, передвигаясь от одной пластины к другой (в то же самое время электроны продолжают двигаться равномерно вдоль трубки).
Рис.
11.
Для изучения повторяющихся процессов на горизонтально отклоняющие пластины подают периодическое напряжение (напряжение развертки), изменяющееся так, что луч смещается слева направо пропорционально времени и, дойдя до правого края экрана, быстро возвращается назад, после чего процесс повторяется. Такое напряжение называется пилообразным.
Для улучшения линейности пилообразное напряжение делают симметричным относительно нуля, так что при выключенной развертке луч находится в центре экрана. Но положение нулевой точки относительно экрана трубки можно менять переменным резистором, ручка регулировки которого выведена на лицевую панель и имеет надпись «ось X», «влево», «вправо».
Д
Рис. 12.
ля выработки пилообразного напряжения (рис. 12) в осциллографе существует генератор горизонтальной развертки, который вырабатывает напряжение нужной частоты для наблюдения тех или иных периодических процессов. Необходимую частоту развертки можно установить ручками переключателя и переменного резистора, которые имеют надписи «диапазоны развертки», «частота плавно».При наблюдении периодических и особенно быстро протекающих процессов важно получить на экране неподвижное изображение. Для этого нужно, чтобы период развертки был кратен периоду изучаемого процесса.
Обычно достаточно точное соотношение периодов соблюсти оказывается невозможно из-за нестабильности генератора развертки или самого изучаемого процесса. Для принудительного согласования периодов используют поэтому «синхронизацию», т. е. выбирают схему, при которой изучаемое напряжение «навязывает» свой период генератору развертки.
Изучаемое напряжение подается на вертикально отклоняющие пластины, предварительно усиленное усилителем вертикального усиления.
Размер изображения на экране (размер отклонения луча по вертикали) можно регулировать регулятором усиления на входе усилителя вертикального отклонения. Один из них - ступенчатый имеет надпись «ослабление», другой – плавный имеет надпись «вертикальное усиление». Положение нулевой точки оси вертикального отклонения имеет регулировку такую же, как и по оси X. Надпись на лицевой панели этой регулировки следующая: «ось У», «вниз», «вверх».