2.1.3. Блок развертки

Блок развертки (рис. 3.2) предназначен для отклонения луча по горизонтали пропорционально времени и состоит из генератора развертки (ГР) и блока синхронизации (БС). Напряжение, обеспечивающее перемещение луча по оси времени, называется развертывающим, а траектория, описываемая на экране лучом, – развёрткой. Для получения линейной развёртки обычно используют пилообразное напряжение U_p (рис. 3.3), вырабатываемое ГР. Отрезок времени t₁ называется временем прямого (рабочего) хода луча. В течение t₁ луч движется по экрану слева направо с равномерной скоростью и его траектория отображает зависимость U(t).

Рис. 3.2

В течение t₂ – времени обратного хода луча – луч движется справа налево в исходное состояние. При этом t₂ << t₁. Во время паузы t₃ координата Х луча не меняется (пауза t₃ может отсутствовать). Для того чтобы на экране всегда была только траектория, соответствующая прямому ходу луча, в современных ЭО используется подсвет луча. На сетку ЭЛТ подается дополнительное напряжение U_n (рис. 3.2) в течение t₁. Изображения, соответствующие t₂ и t₃ , на экране незаметны. В некоторых ЭО используется гашение луча при его обратном ходе. Для получения на экране неподвижного изображения необходимо, чтобы период развёртки Т был равен или в целое число раз больше периода исследуемого сигнала U(t). Процесс принудительного генерирования ГР напряжений с частотой, равной или кратной частоте U(t), называется синхронизацией. Для её осуществления блоком синхронизации в схему ГР подается синхронизирующий (запускающий) импульс.

Рис. 3.3

Синхронизация развёртки может осуществляться частью исследуемого сигнала, поступающего с Ус Y (внутренняя синхронизация); напряжением от сети с частотой 50 Гц (от сети); напряжением от постороннего источника (внешняя синхронизация). При этом частота ГР должна регулироваться в широких пределах. Блок развёртки может работать в режимах: непрерывном (периодическом) и ждущем. В режиме непрерывной развёртки, предназначенном для исследования только периодических сигналов, пауза t₃ отсутствует и . Регулируяt₁, можно добиться неподвижности изображения. Ждущий режим применяют при исследовании непериодических сигналов, импульсов большой скважности с крутыми фронтами. При исследовании импульсов большой скважности импульс занимает малую долю развёртки и поэтому плохо просматривается на экране при непрерывной развёртке. Если выбрать T_p развёртки, равными периоду повторения импульсов T_p = T_и , то изображение импульса будет очень бледным по сравнению с линией (рис. 3.4,б). В случае ждущей развёртки (рис. 3.4,в) получится широкий и хорошо видимый импульс.

Для запуска ГР в этом случае необходим импульс определённой полярности, поэтому в ЭО предусмотрен переключатель полярности. Уровень запуска также можно регулировать.

а

б

в

Рис. 3.4

Коэффициент отклонения луча по горизонтали С_х, характеризующий длительность развёртки Д, выражается в единицах (время/см, время/дел).

2.2. Применение электронных осциллографов

2.2.1. Измерение мгновенных значений напряжений

ПЕРВЫЙ СПОСОБ. Исследуемое напряжение U(t) подается на вход Y и включается генератор развертки. Регулировкой C_Y и C_X и частоты запуска ГР устанавливается устойчивое изображение U(t). Измеряется отрезок, соответствующий интересующему мгновенному значению U₁ – Y₂ (рис. 3.5, а). Затем U(t) отключается и подается образцовое напряжение U₀(t). Не изменяя C_Y (не изменяя положения делителя и переключателя «Усиление Y» регулировкой U₀(t), добиваются, чтобы на экране ЭЛТ отрезок, равный двойной амплитуде U₀(t), был равен Y₁ (рис. 3.5, б). В этом случае U₁(t) = 2U_{0 max}. Коэффициент C_x и f запуска ГР на этом этапе измерения не имеют значения. Причем, ГР может быть отключен (рис. 3.5, в).

а б в

Рис. 3.5

При таком способе измерения U(t) возникают три основных источника погрешностей.

1. Амплитуда U₀(t) известна с некоторой погрешностью.

2. Неточное измерение отрезков Y. Это связано как с ошибками оператора, так и с тем, что луч имеет ширину (0,50,8).

3. Коэффициент усиления зависит от частоты. В общем случае U(t) и U₀(t) имеют разный спектральный состав и по-разному искажаются каналом вертикального усиления.

Для уменьшения погрешности измерения изображение на экране ЭЛТ должно быть наибольшим в пределах рабочей части экрана (Оговорено в паспорте).

ВТОРОЙ СПОСОБ. На вход Y подается образцовое U₀(t); амплитуда которого известна. Регулировкой С_Y добиваются того, чтобы этой амплитуде U_0 max соответствовал определенный отрезок Y₀ на экране (рис. 3.6, а). Измерив Y₀, можно найти С_Y0, т.е. прокалибровать ЭО по амплитуде (вертикали). Координата Y в любой момент времени пропорциональна исследуемому напряжению, т.е. . При подачеU₀(t) , откуда.

Затем U₀(t) отключается, на вход Y подается и устанавливается устойчивое напряжение на экране. При этом C_y0 изменять нельзя. Измерив отрезок Y₂, соответствующий интересующему значению U(t) можно определить его величину U₁ (рис. 3.6, б).

а б

Рис. 3.6

ПРИМЕР: U_{0 max}=30 В; Y₀ = 6 дел. Определить U₂?

Получаем неподвижное изображение U(t) и измеряем Y₂

Y₂ = 4 дел.

Второй способ применяется чаще, чем первый. Он более удобен, но менее точен. Ему присущи все источники погрешности первого способа и погрешность, связанная с тем, что S_Y ЭЛТ зависит от положения изображения на экране. Так как обычно измеряемые отрезки различны, то из размеры искажены по-разному даже при одном и том же значении Х.

В современных ЭО имеются встроенные генераторы образцового напряжения – калибраторы амплитуды. Причем, С_Y заранее рассчитываются и наносятся на лицевую панель ЭО каждого положения делителя, либо на экран.