3.3 Канал керування і модуляції променя за яскравістю (канал z)

Цей канал призначений виконувати наступні функції:

• встановлення необхідної яскравості світіння променя ЕПТ;

• підсвічування (гасіння) розгортки під час прямого (зворотного) ходу променя;

• модуляцію за яскравістю зображення сигналу.

Керування яскравістю світіння променя ЕПТ і його фокусування здійснюється вручну (див. рис. 12.2) ручками «Яскравість», «Фокус», а також потенціометром «Астигматизм» шляхом зміни рівня напруги на відповідних електродах трубки.

«Підсвічування» розгортки здійснюється під час прямого ходу променя для одержання більш яскравого його зображення, а «гасіння» розгортки — під час зворотного ходу променя для того, щоб зворотного ходу розгортання не було видно на зображенні сигналу. «Підсвічування» і «гасіння» (блокування) здійснюються автоматично шляхом подачі на електроди ЕПТ (модулятор) імпульсів напруги відповідної полярності. Імпульси повинні збігатися за часом із прямим (підсвічення) і зворотним (гасіння) ходами променя. Вихідним сигналом для формування імпульсів служить генератор розгортки, що функціонально пов’язаний з електродами ЕПТ через підсилювач каналу . Використовування підсвічування (гасіння) особливо важливо при роботі КГВ в режимі очікування.

Модуляція променя за яскравістю світіння здійснюється зовнішнім сигналом і дозволяє бачити в складних сигналах тільки ті його частини, які збігаються за часом із зовнішнім сигналом. Для подачі зовнішнього модулюючого сигналу в осцилографах, як правило, передбачається спеціальний вхід, що називається входом .

Відзначимо, що є електронно-променеві трубки, у яких промінь не гаситься, а виводиться за межі екрану за допомогою додаткових (блокуючих) пластин, що входять до складу електронного випромінювача.

3.4 Калібратори рівня та часових інтервалів

Практично в кожному осцилографі є калібратори рівня (амплітуди) і часових інтервалів (тривалості). Зазначені калібратори це - генератори сигналів з точними значеннями амплітуди і частоти.

Калібратори рівня і часових інтервалів призначені для вимірювання рівня напруги і часових параметрів досліджуваного сигналу методом порівняння, а також для перевірки правильності калібрування шкали перемикача коефіцієнта відхилення каналів вертикального і горизонтального відхилень променя.

Перевірка правильності калібрування каналів осцилографа означає перевірку їхньої чутливості до відхилення променя. Перевірка здійснюється шляхом подачі на входи сигналу калібраторів і порівняння розміру зображення цього сигналу з встановленим значенням відповідного коефіцієнта відхилення по вертикалі і горизонталі.

Часто один і той самий сигнал генератора використовується для калібрування каналу вертикального відхилення (калібрування коефіцієнта відхилення за амплітудою сигналу) і каналу горизонтального відхилення (калібрування коефіцієнта розгортки за часом).

4. Цифрові осцилографи

Один з основних напрямків вдосконалювання осцилографів передбачає широке використання в їх схемах цифрових методів обробки сигналів і мікропроцесорів. Структура побудови сучасного цифрового осцилографа залежить від обсягу і характеру функцій, накладених на мікропроцесорну систему, яка використовується.

Порівняно проста схема цифрового осцилографа подана на рис. 12.14. Це цифровий запам’ятовуючий осцилограф (ЦЗО).

Рис.12.14. Структурна схема цифрового запам’ятовуючого осцилографа

В момент за командою мікроконтролера (МК) в АЦП починається перетворення вхідної напруги . В результаті напруга перетворюється в числовий код і записується в запам’ятовувальний пристрій (ЗП). Процес запам’ятовування значень триває до заповнення призначених для цього елементів пам’яті ЗП. При необхідності за командою МК із пам’яті ЗП в певній послідовності вибираються числа і подаються на ЦАП, де перетворюються у відповідні напруги . Далі ці напруги через прикінцевий підсилювач подаються на вертикально відхиляючі пластини. В результаті при наявності розгортки на екрані відображається послідовність світлових крапок, а при наявності блоку інтерполяції - розгорнута осцилограма.

Функції генератора розгортки в даній схемі може виконувати ЦАП, керований сигналами, що надходять на його вхід від мікроконтролера. На виході ЦАП утвориться ступінчаста змінна напруга, близька до лінійно змінної. Швидкість розгортки при цьому визначається швидкодією ЦАП і мікроконтролера.

Сучасні ЦЗО забезпечують практично необмежений час зберігання інформації, можливість відтворення ділянок сигналу, що запам’ятовується. Разом з тим невисока швидкодія АЦП обмежує максимальну частоту досліджуваних сигналів (40 Мгц).

Більш широкі можливості мають цифрові осцилографи з програмним керуванням на основі мікропроцесорних систем. Структура таких осцилографів подібна до структури обчислювальних машин (рис. 12.15).

Рис.12.15. Узагальнена структурна схема цифрового осцилографа з програмним керуванням

Досліджуваний аналоговий сигнал надходить на вхідний пристрій, де здійснюється узгодження його параметрів з АЦП, а також автоматичне перемикання каналів при багатоканальному осцилографуванні. Крім того, тут за допомогою вмонтованих вимірювачів можуть визначатися амплітудні і часові параметри досліджуваного сигналу.

Після АЦП послідовність кодів інформативних параметрів сигналу через внутрішній інтерфейс подається в ЗП, до складу якого входить:

• оперативний запам’ятовуючий пристрій (ОЗП), що має високу швидкість запису сигналів, які надходять із частотою дискретизації;

• запам’ятовуючий пристрій програм керування (ЗППК), що забезпечує зберігання програм математичної і логічної обробки результатів вимірювань і програм керування осцилографом;

• запам’ятовуючий пристрій службової інформації (ЗПСІ), призначений для зберігання виведеної на екран числово-літерної і іншої знакової інформації.

Із ЗП сигнали надходять у процесор П, або через зовнішній інтерфейс на зовнішні пристрої і ЕОМ.

В якості процесора у цифровому осцилографі можуть використовуватися мікропроцесорні комплекти, а також мікро- і міні ЕОМ. Наявність мікропроцесорної системи дозволяє повністю автоматизувати роботу осцилографа. Процесор здійснює вибір і завдання режимів роботи осцилографа, обробку результатів вимірювання, зв’язок осцилографа з оператором і зовнішніми пристроями і інші операції.

На пристроях відображення цифрових осцилографів можна спостерігати не тільки осцилограми сигналів, але і числові значення ряду його параметрів. Оскільки в розглянутому осцилографі є можливість вимірювати параметри сигналів на його вході, а не на виході каналу вертикального відхилення як в аналогових осцилографах, то числові значення параметрів сигналу відображаються з високою точністю.

Сучасні цифрові осцилографи при широкому використанні мікропроцесорних систем дозволяють вирішувати практично всі функціональні завдання, що виникають при дослідженні сигналів.