2.1. Устройство электроннолучевого осциллографа

Упрощенная схема осциллографа представлена на рис.3.1. Она состоит из электроннолучевой трубки (ЭЛТ) и трёх каналов управления лучом: усилителя вертикального отклонения (Ус Y), блока развёртки (БР) и усилителя горизонтального отклонения (Ус Х). Кроме того, в ЭО имеется ещё ряд блоков: делитель (Д), блок питания (БП), калибратор амплитуды и длительности и ряд других.

Рис. 3.1

Рассмотрим назначение и принцип действия основных блоков ЭО.

2.1.1. Электроннолучевая трубка

Основным элементом осциллографа является ЭЛТ, которая представляет собой вакуумный баллон с электродами. Катод К, подогреваемый с помощью нити канала Н, имитирует электроны, которые под действием поля положительно заряженных анодов A₁ и A₂ устремляются в направлении экрана. Форму, расположение и напряжение на анодах выбирают так, чтобы электрическое реле ускоряло и фокусировало путём изменения напряжения на аноде A₁ (рукоятка «Фокус» на панели ЭО). На анод A₂ подается напряжение 800  3000В, а на анод A₁ – этой величины.

Экран Э покрыт люминофором – веществом, светящимся под ударами электронов. Для удаления с Э электрического заряда наносится проводящее покрытие П, электрически соединённое с анодом A₂. Управляющая сетка С (модулятор), на которую подаётся отрицательный относительно катода потенциал, служит для регулировки количества электронов в луче, и, следовательно, яркости изображения на экране. Электронный луч может отклоняться в двух взаимно перпендикулярных направлениях с помощью вертикально отклоняющих П₁ и горизонтально отклоняющих П₂ пластин. Отклонение луча пропорционально отклоняющему напряжению. Для получения картины изменения сигнала во времени U(t) этот сигнал подают на вертикально отклоняющие пластины (Вх Y) и одновременно луч отклоняют с постоянной скоростью в горизонтальном направлении. Координаты Х и Y луча определяются:

; ,

где U₁ и U₂ – мгновенные значения напряжений, приложенных соответственно к пластинам П₁ и П₂.

Коэффициенты ихарактеризуют чувствительностьЭЛТ. Чувствительность ЭЛТ мала и поэтому, чтобы отклонить луч на весь экран, необходимо довольно большое напряжение (В). Начало координат обычно выбирают в центре экрана с помощью регулировок «СмешениеY» () и «СмешениеХ» (), которые обеспечивают подачу дополнительного напряжения различного знака.

2.1.2. Каналы вертикального и горизонтального отклонения

Исследуемые напряжения, подаваемые обычно на вход Y, могут быть по величине самыми различными (например, для ЭО типа С1-72 – от 48 мВ до 500 В). Амплитуда же напряжений на отклоняющих пластинах должна практически меняться в небольших пределах. В противном случае изображение может выйти за пределы экрана, либо быть слишком малым. Для ослабления или усиления U(t) служат делитель (аттенюатор) и усилители «Уc Y» и «Уc Х». Коэффициенты усиления усилителей могут регулироваться плавно либо дискретно. В качестве усилителей используются усилители постоянного напряжения (УПН) и РС-усилители. Осциллографы с УПН предназначены для исследования постоянных и переменных напряжений, в том числе и переменных напряжений, имеющих постоянную составляющую, а ЭО с РС-усилителями – для исследования только переменных напряжений. В современных ЭО широко используются УПН и предусмотрен на выходе разделительный конденсатор, который может включаться при необходимости исследования только переменной составляющей U(t).

В канале вертикального отклонения может быть предусмотрена линия задержки (рис. 3.2), которая задерживает сигнал на время, необходимое для формирования импульса запуска и срабатывания генератора развертки. Это позволяет наблюдать передний фронт сигнала.

В ЭО в качестве основной количественной характеристики режима канала вертикального отклонения используется коэффициент отклонения электронного луча на экране ЭЛТ – [В/см; В/дел; мВ/см; мВ/дел; и т.д.]. Чувствительность канала;

K_Д; K_Y – Коэффициенты преобразования соответственно делителя и усилителя.