Виды разверток в универсальном осциллографе

Одним из основных блоков осциллографа является ЭЛТ, вы­ходными элементами которой являются две пары пластин, откло­няющие луч горизонтально и вертикально. Если развертывающее напряжение приложено к одной паре отклоняющих пластин (обычно к пластинам X), то развертку называют по форме развер­тывающего напряжения (например, линейной или синусоидаль­ной). Если развертывающие напряжения приложены к отклоняю­щим пластинам X и Y трубки одновременно, то название развертке дают по ее форме (например, круговая или эллиптическая).

Наиболее широко используют линейную развертку, созда­ваемую пилообразным напряжением U_p генератора развертки. При линейной развертке луч, двигаясь равномерно по экрану, прочерчивает прямую горизонтальную линию, как бы нанося на экран ось абсцисс декартовой системы координат — ось времени. В зависимости от режима работы генератора развертки такую развертку делят на автоколебательную, ждущую и однократную.

Автоколебательная развертка — развертка, при которой ге­нератор развертки периодически запускают (автоматически) и при отсутствии сигнала запуска на его входе.

Ждущая развертка — развертка, при которой генератор раз­вертки запускают только с помощью сигнала запуска.

Однократная развертка — развертка, с помощью которой генератор развертки запускают один раз с последующей блоки­ровкой. Такую развертку применяют для наблюдения одиночных и непериодических процессов и при фотографировании с экрана осциллографа неповторяющихся сигналов.

При подаче на горизонтально отклоняющие пластины на­пряжения и_х = и_р пилообразной формы, электронный сфокусированный луч под воздействием этого напряжения пере­мещается слева направо на интервале Т_пр (точки 0-1-2 — дли­тельность прямого хода луча) и справа налево на интервале Т_обр (точки 2-3 — длительность обратного хода луча). Причем ско­рость движения луча в обратном направлении много больше (обычно луч при этом гасится), чем в прямом. С помощью на­пряжения развертки, подаваемого на горизонтальные пластины ЭЛТ (пластины X) осциллографа, на его экране можно наблюдать исследуемый сигнал, поступающий на пластины Y и изменяю­щийся во времени.

Р ис. 5.2. Диаграмма, поясняющая создание временного

м асштаба по горизонтальной оси экрана ЭЛТ: — прямой ход луча; — обратный ход луча;

Т_разв = Т_пр +Т_обр ; Т_пр=2t₁

Автоколебательную (непрерывную) развертку применяют для исследования периодических сигналов, а также импульсных с небольшой скважностью q = T_c/. Ее включают при внутренней синхронизации. На рис. 5.3 представлены исследуемые импульсы и_с длительностью  каждый, развертывающее синхронное напря­жение и_х и наблюдаемая осциллограмма (в рамке). Периоды по­вторения импульсов и развертывающего напряжения равны меж­ду собой: Т_с = T_р.

Р ис. 5.3. Автоколебательная развертка

С помощью автоколебательной развертки почти невозможно наблюдать непериодические сигналы, и она фактически бесполез­на при наблюдении периодических коротких импульсных сигна­лов с большой скважностью q (это связано с тем, что передний и задний фронты импульса почти сливаются). В этих случаях ис­пользуют ждущую развертку.

Характерный пример ждущей развертки показан на рис. 5.4. Генератор развертки запускают только при поступлении им­пульсов и_с. Если длительность развертки t₂ — t₁ сопоставима с длительностью исследуемого импульса, то его изображение на экране достаточно детально. В осциллографе в силу инерционно­сти генератора начало ждущей развертки может быть несколько задержано относительно фронта импульса и_с. Поэтому, если фронт импульса очень короткий, то он может не отобразиться на осциллограмме. Для наблюдения короткого фронта сигнал и_с за­держивают на ₃ во времени в канале Y с помощью линии задерж­ки (штриховые импульсы u_сна рис. 5.4). Наблюдаемая осциллограмма дана вместе с не задержанным импульсом на рис. 5.4 штриховой линией (в рамке).

Рис. 5.4. Пример применения ждущей развертки

Синусоидальная развертка. В ряде измерительных задач, на­пример при измерении частоты или разности фаз, вместо пилооб­разного напряжения развертки (линейной развертки) используют синусоидальную развертку. Для получения синусоидальной раз­вертки на пластины X подают напряжение, изменяющееся по гармоническому закону u_x(i) - U_mx sin t. При этом генератор ли­нейной развертки осциллографа отключают. Положительный по­лупериод напряжения синусоидальной развертки вызывает пере­мещение луча от центра экрана до его правой границы и обратно; отрицательный полупериод — от центра экрана до его левой гра­ницы и обратно к центру. Скорость перемещения луча изменяется по синусоидальному закону, хотя линия развертки представляет собой горизонтальную линию.

Круговая развертка. Для получения на экране ЭЛТ круго­вой развертки на пластины Y подают синусоидальный сигнал и_у = U sin t = U sin (2t/T), а на пластины X— аналогичный по форме и амплитуде сигнал, но задержанный на четверть периода (по фазе на  = 90°), т.е. и_х = Usin [ (t – T/4)] = - cost. Осцилло­грамма круговой развертки показана на рис. 5.5. Под действием напряжений разверток и_у и и_х луч прочерчивает на экране ЭЛТ ок­ружность за период Т. Положение луча на экране в момент вре­мени t = 0 отмечено точкой 0, в момент t₁ — точкой 1 и т.д.

Эллиптическая развертка. Если при использовании круговой развертки амплитуды сигналов и_у и и_х не равны, то круг искажается и на экране наблюдают эллипс, т.е. возникает эллиптическая раз­вертка.

Рис. 5.6. Схема управления лучом ЭЛТ

Рис. 5.5. Получение круговой развертки в осциллографе

Например, при и_у < и_х большая ось эллипса расположена по горизонтали, а малая по вертикали. При фазовых сдвигах, не рав­ных 90°, получается эллипс с наклонными осями, вырождающими­ся в прямую при нулевом фазовом сдвиге.