ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Красноярский институт железнодорожного транспорта - филиал

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНЯ

(ФГБОУ ВПО ИрГУПС)»

Факультет Транспортных систем

Кафедра «Системы обеспечения движения»

НАСТРОЙКА, КАЛИБРОВКА ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА И ИЗМЕРЕНИЕ С ЕГО ПОМОЩЬЮ НАПРЯЖЕНИЙ, ТОКОВ И ЧАСТОТЫ

ЛР. 530000.190901.65.ПЗ

Выполнил Проверил

студент гр. СОД 1-13-1 Препод. Лымарев В.И.

Хобзей О.И. «__» _________ 20__

«__» _________ 20__

Красноярск 2015

Настройка, калибровка электронного осциллографа и измерение с его помощью напряжений, токов и частоты

Цель: Ознакомиться с принципом работы осциллографа, получить практические навыки управления электронным лучом осциллографа; получить практические навыки компьютерного моделирования электронных схем.

Оборудование: персональный компьютер; программное обеспечение: ElectronicsWorkbench 5.12

Краткие теоретические сведения

Осциллограф (лат. oscillo — качаюсь + гр. урафю — пишу) — прибор, предназначенный для исследования электрических сигналов во временной области путём визуального наблюдения графика сигнала на экране либо записанного на фотоленте, а также для форме графика. Современные осциллографы позволяют разворачивать сигнал гигагерцовых частот. Для разворачивания более высокочастотных сигналов можно использовать стрик-камеры.

Электронно-лучевой осциллограф имеет экран A, на котором отображаются графики входных сигналов. На экран нанесена разметка в виде сетки. У цифровых осциллографов изображение выводится на дисплей (монохромный или цветной) в виде готовой картинки. У аналоговых осциллографов в качестве экрана используется электронно-лучевая трубка с электростатическим отклонением.

Осциллографы разделяются на одноканальные и многоканальные (2, 4, 6, и т.д. каналов на входе). Многоканальные осциллографы позволяют одновременно сравнивать сигналы между собой (формы, амплитуды, частоты и пр.)

Управление разверткой: если запуск развёртки никак не связан с наблюдаемым сигналом, то изображение на экране будет выглядеть «бегущим» или даже совершенно размазанным. Это происходит потому, что в этом случае осциллограф отображает различные участки наблюдаемого сигнала на одном и том же месте. Для получения стабильного изображения все осциллографы содержат систему, называемую триггер.

Триггер в осциллографе — это устройство, которое задерживает запуск развёртки до тех пор, пока не будут выполнены некоторые условия. Триггер имеет как минимум две настройки:

• Уровень сигнала: задаёт входное напряжение (в вольтах), при достижении которого запускается развёртка

• Тип запуска: по фронту или по спаду

Таким образом, триггер запускает развёртку всегда с одного и того же места сигнала, поэтому изображение сигнала на осциллограмме выглядит стабильным и неподвижным (конечно, только при правильных настройках триггера).

Классификация:

По назначению и способу вывода измерительной информации:

• Осциллографы с периодической развёрткой для непосредственного наблюдения формы сигнала на экране (электронно-лучевом, жидкокристаллическом и т. д.) — в зап.-европ. языках oscilloscop(e)

• Осциллографы с непрерывной развёрткой для регистрации кривой на фотоленте (шлейфовые осциллографы) — в зап.-европ. языках oscillograph По способу обработки входного сигнала:

• Аналоговый

• Цифровой

По количеству лучей осциллографы делятся на однолучевые, двухлучевые и т.д. Количество лучей может достигать 16-ти и более. N-лучевой осциллограф имеет N сигнальных входов и может одновременно отображать на экране N графиков.

Осциллографы с периодической развёрткой делятся на универсальные (обычные), скоростные, стробоскопические, запоминающие и специальные; цифровые осциллографы могут сочетать возможность использования разных функций.

Основными техническими характеристиками осциллографа являются три группы параметров:

• параметры, обеспечивающие качественное воспроизведение формы сигнала;

• параметры, обеспечивающие точность измерений; эксплуатационные параметры.

К параметрам, обеспечивающим качественное воспроизведение формы сигнала, относят чувствительность, полосу пропускания, быстродействии.

Параметры, обеспечивающие точность измерений. Точность осциллографа показывает, насколько близко измеренное им значение физической величины истинному значению. Параметры, обеспечивающие точность измерений, связаны с характеристиками применяемой в осциллографе электронно-лучевой трубки и качеством устройств, входящих в осциллограф. Точность измерений зависит от размеров рабочей части экрана, ширины луча.

Осциллографы подразделяют на четыре класса точности измерения напряжения и временных интервалов:

• I класс (основная погрешность составляет не более 3%)

• II класс (основная погрешность составляет не более 5%)

• III класс (основная погрешность составляет не более 10%)

• IV класс (основная погрешность составляет не более 12%) - наиболее простые и дешёвые.

К эксплуатационным параметрам относят размеры и массу осциллографа, его функциональные возможности, параметры каналов X, Y, Z.

ЭЛТ представляют собой стеклянную вакуумную оболочку с люминесцентным экраном.

П орядок выполнения

Рисунок 1 - Схема подключения осциллографа

Рисунок 2 –функциональная схема осциллографа

Основными блоками осциллографа являются электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), входной делитель напряжения (ВД), усилитель вертикального отклонения (УВО), блок синхронизации (БС), генератор развертки (ГР), усилитель горизонтального отклонения (УГО) и калибраторы амплитуды (КА) и длительности (КД). Исследуемый сигнал подается на вход Y канала вертикального отклонения, включающего в себя ВД и УВО. Выходное напряжение УВО, поступая на вертикально отклоняющие пластины, управляет отклонением электронного луча в трубке по оси Y.

Практически во всех современных электронно-лучевых осциллографах (ЭЛО) используются ЭЛТ со статическим отклонением луча. Конструктивно однолучевая трубка представляет собой стеклянный вакуумный баллон, внутри которого закреплена электронная пушка, модулятор яркости и две пары взаимно перпендикулярных отклоняющих пластин (X и Y). На переднюю часть трубки нанесен слой люминофора, светящегося под воздействием электронного пучка.

В некоторых осциллографах используется двухлучевая ЭЛТ, фактически представляющая собой две однолучевые ЭЛТ, заключенные в единый стеклянный баллон.

Трубки характеризуются следующими параметрами: полосой пропускания, чувствительностью, рабочей площадью экрана, типом люминофора (временем послесвечения, т.е. временем за которое яркость осциллограммы спадает до 0,1 от максимального значения).

К онтрольные вопросы: