Устройство и работа электронносчетного осциллографа.

Осциллограф относится к приборам, предназначенным для измерения характеристик и параметров сигналов, т.е. приборов, действие которых связано с подачей сигналов на их вход. Его структурная схема показана на рис.1.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) определяет принцип действия прибора, и от ее характеристик в значительной мере зависят параметры и возможности применения осциллографа в целом. В осциллографах используются ЭЛТ с электростатическим управлением лучом. Их устройство и принцип действия рассматриваются в курсах электронных приборов.

Принцип отображения формы напряжения на экране осциллографа трубки в общих чертах можно представить следующим образом. Исследуемое напряжение является функцией времени, отображаемой в прямоугольных координатах графиком . Две пары пластин ЭЛТ отклоняют электронный луч в двух взаимно перпендикулярных направлениях, которые можно рассматривать как координатные оси. Поэтому для наблюдения на экране ЭЛТ исследуемого напряжения необходимо, чтобы луч отклонялся по горизонтальной оси пропорционально времени, а по вертикальной оси пропорционально исследуемому напряжению(в каждый момент времени). Для этого к горизонтально отклоняющим пластинам подводят линейно-изменяющееся напряжение, которое заставляет луч перемещаться по горизонтали с постоянной скоростью слева направо (и быстро возвращаться обратно). Расстояние, проходимое лучом вдоль горизонтальной оси, - линейная функция времени.

Исследуемое напряжение подается на вертикально отклоняющие пластины и, следовательно, положение луча в каждый момент времени однозначно соответствует значению исследуемого сигнала в этот момент. За время действия линейно-изменяющегося напряжения луч вычерчивает кривую исследуемого сигнала. Наблюдаемое на экране изображение называют осциллограммой.

Кратко рассмотрим функции, выполняемые основными узлами осциллографа. Для этого помимо схемы, изображенной на рис.1, воспользуемся развернутой структурной схемой(рис.2).

Канал вертикального отклонения Y, или канал сигнала, предназначен для передачи напряжения источника исследуемого сигнала на вход вертикально отклоняющихся пластин ЭЛТ. Входной блок в этом канале содержит аттенюатор, позволяющий ослабить исследуемый сигнал в определённое число раз и согласовать входное сопротивление канала сигнала с волновым сопротивлением кабеля, по которому поступает исследуемый сигнал; эмиттерный¹ повторитель, уменьшающий влияние канала вертикального отклонения на источник исследуемого сигнала и позволяющий получить высокое сопротивление. Линия задержки² (в импульсных осциллографах) обеспечивает подачу исследуемого импульса на вертикально отклоняющие пластины с задержкой относительно начала горизонтально отклоняющего напряжения, что даёт возможность наблюдать фронт импульса.

Усилитель вертикального отклонения усиливает исследуемый сигнал, подаваемый со входного устройства, до значения, позволяющего получить достаточно большой размер видимого вертикального отклонения луча(размах изображения сигнала) на экране ЭЛТ.

Канал горизонтального отклонения X, или канал развёртки, служит для создания напряжения, вызывающего горизонтальное перемещение луча, пропорциональное времени. Вторая функция этого канала – усиление (ослабление) сигнала, передаваемого от входа Х на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ. В состав канала входят генератор развёртывающего напряжения, создающего горизонтальное отклонение луча; усилитель, усиливающий вырабатываемое генератором напряжение до значения, необходимого для отклонения луча в горизонтальном направлении; схема синхронизации, предназначенная для преобразования и усиления, а также изменения полярности синхронизирующего напряжения, с помощью которого пользователь осциллографа получает устойчивую искажённую осциллограмму, оптимальную в смысле точности измерения временных параметров исследуемого сигнала. На входе Х канала имеется аттенюатор.

Канал управления яркостью Z предназначен для передачи со входа Z на управляющий электрод ЭЛТ сигналов, модулирующих яркость свечения. Он содержит усилитель и схему, позволяющую изменять полярность модулирующего напряжения.

Средства измерения параметров исследуемого сигнала служат чаще всего для измерения напряжения и интервалов времени. Эти средства измерения параметров исследуемого сигнала и соответственно осциллографы, в которых эти средства применены, можно разделить на три разновидности. К первой относятся приборы, допускающие то измерения амплитуды и длительности сигнала вручную. Они имеют в своём составе калибраторы чувствительности и длительности, с помощью которых градуируют или проверяют градировочные характеристики осей экрана осциллографа: вертикальной в единицах напряжения, горизонтальной в единицах времени. Для второй разновидности осциллографов характерны встроенные цифровые измерители указанных параметров, причём результаты измерений отображаются на экране ЭЛТ в цифровой форме – число в единицах измерения. Третья разновидность приборов – микропроцессорные осциллографы с программным управлением, предлагающие автоматическое измерение широкого перечня параметров сигналов по заданной программе, включающей при необходимости обработку результатов наблюдений. Результаты измерений и другая информация (например, о погрешностях измерений) выводятся на дисплей.

Блок питания обычно состоит из двух выпрямителей – высоковольтного, питающего высоким напряжением ЭЛТ, и низковольтного, питающего все узлы осциллографа и низковольтные электроды трубки.

Схема управления лучом связана с блоком питания и содержит органы регулировки напряжений, управляющих яркостью, фокусировкой, астигматизмом и положением светящегося пятна на экране ЭЛТ.