10.Устройство электронно-лучевого осциллографа

Класс осциллографов сегодня может быть поделен на две силь­но различающиеся группы: аналоговые (электронно-лучевые и светолучевые) и цифровые. Каждая из этих групп имеет свои функци­ональные возможности, достоинства и недостатки, метрологичес­кие и эксплуатационные характеристики, свои области и специ­фику применения.

Электронно-лучевой осциллограф (ЭЛО) как законченный при­бор широкого назначения начал применяться в 30-х гг. XX в. (хотя электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) появилась еще в конце XIX в.). До на­стоящего времени ЭЛО является, пожалуй, одним из основных инструментов изучения различных динамических процессов во вре­менной области. Классический ЭЛО – это электронный аналого­вый измерительный прибор, который используется для исследова­ния, как правило, периодических процессов в реальном времени.

Упрощенно структуру ЭЛО можно представить тремя основны­ми частями (рис. 38): канал вертикального отклонения луча (ка­нал Y), канал горизонтального отклонения (канал X) и элект­ронно-лучевая трубка.

Такое название каналов (Y и X) от­вечает классическому двухкоординатному представлению различ­ных функций (вертикальная ось – ось ординат Y, горизонтальная ось – ось абсцисс X).Назначение каналов Y и X – преобразование входных исследу­емых и/или вспомогательных напряжений до уровней, необходи­мых для управления потоком электронов в электронно-лучевой трубке. Назначение этой трубки – формирование изображения ис­следуемого сигнала или изображения, отражающего результат вза­имодействия двух или нескольких сигналов.

Рассмотрим подробнее устройство и работу каждой из этих ча­стей.

11.Формирование изображений на экране электронно-лучевой трубки

Если и на пластины Y, и на пластины X поступают изменяющие­ся во времени сигналы, то траектория движения светящегося пятна на экране будет определяться характером поведения этих сигналов.

Если напряжения на пластинах меняются достаточно быстро (с частотой более 20...30 Гц), то траектория пятна на экране пред­ставляется сплошной линией. При малых скоростях (частоты ниже 1 Гц) можно наблюдать на экране светящуюся точку, перемещаю­щуюся по экрану ЭЛТ.

Режим линейной развертки называется также режимом Y – t, поскольку входной сигнал Y как бы разворачивается в текущем времени t. Это наиболее часто используемый режим, в котором можно исследовать изменения входного сигнала во времени. В этом случае на пластины Y подается ис­следуемый сигнал, а на пласти­ны X подается пилообразное на­пряжение. Линейная развертка может быть реализована в автоколеба­тельном режиме или в режиме ждущей развертки.

Автоколебательный режим раз­вертки. В этом режиме ГР непре­рывно генерирует периодическое пилообразное напряжение. Если период сигнала Т_с окажется равным периоду напряжения генератора развертки Т_р, то траектория движения светящегося пятна на экране будет повторяться от цик­ла к циклу, т.е. в каждом периоде развертки Т_р изображение будет одним и тем же. Таким образом, изображение на экране будет ус­тойчивым.

Ждущий режим развертки. В отличие от автоколебательного режима развертки режим ждущей развертки позволяет получить повторяющееся устойчивое изображение при периодическом сигнале на входе Y независимо от соотношения периодов напряжения ГР U_ГР и входного напряжения U_Y. При этом цикл работы ГР определяется (задается) неким управляющим напряжением, например входным исследуемым сигналом U_Y. Запуск ГР (начало формирования «пилы») происходит лишь при наличии заданных оператором признаков, например определенного уровня входного сигнала и знака его изменения (производной). На рис. 43 показан случай, соответствующий нулевому уровню запуска (значению входного напряжения U_Y = 0) и положительному изменению входного сигнала (т.е. при его возрастании).