Электронно-лучевой осциллограф (эло).

ЭЛО – прибор, предназначенный для наблюдений формы и измерения амплитудных и временных параметров электрических сигналов в диапазоне частот постоянного тока до 10 ГГц. Для получения на экране ЭЛО изображения мгновенных значений сигнала, т.е. осциллограммы изменения сигнала во времени исследуемый сигнал подается на вертикально отклоняющие пластины, одновременно электронный луч отклоняется в горизонтальном направлении с постоянной скоростью с помощью линейно изменяющегося напряжения (пилообразного), приложенного к горизонтально отклоняющим пластинам (это напряжение называется развертывающим). По окончании цикла развертки, это напряжение принимает первоначальное значение, луч возвращается в исходное положение и цикл повторяется.

Типы ЭЛО:

По назначению и принципу действия

1. Универсальный.

2. Стробоскопический.

3. Запоминающий.

4. Специальный.

Универсальный ЭЛО – сигнал подается через канал вертикального отклонения на вертикально отклоняющую систему ЭЛТ, горизонтальное отклонение осуществляется генератором развертки.

Стробоскопический ЭЛО – для изображения формы сигнала используется упорядоченный или случайный отбор мгновенных значений сигнала и осуществляется временное преобразование сигнала.

Запоминающий ЭЛО – в таких ЭЛО при помощи специального устройства (ЭЛТ с памятью или электронное запоминающее устройство) сохраняется на определенное время исследуемый сигнал и, при необходимости, он может быть представлен для однократного или многократного наблюдения.

Специальные ЭЛО – содержат специфические узлы и предназначены для целевого использования.

Также ЭЛО можно классифицировать по числу одновременно регистрируемых сигналов.

Многолучевые ЭЛО – в ЭЛТ имеется 2 или больше электронных луча, управляемых отдельно или совместно.

Многоканальные ЭЛО – имеется специальное устройство, позволяющее наблюдать 2 и более сигнала, поступающих по нескольким каналам, на экране однолучевой ЭЛТ.

Универсальные ЭЛО.

Требования:

• высокое входное сопротивление;

• малая входная емкость;

• высокий регулируемый коэффициент усиления;

• широкая полоса пропускания.

Полоса пропускания – диапазон частот в пределах которого значения АЧХ не отличаются более чем на 30% от ее значения на опорной частоте. АЧХ – зависимость коэффициента передачи (U_вых/U_вх) от частоты входного синусоидального сигнала. Опорная частота это частота, которая не менее чем в 20 раз меньше верхней граничной частоты полосы пропускания.

Структура универсального эло.

Входной сигнал подается на аттенюатор канала ВО (вертикального отклонения), который обеспечивает необходимое ослабление сигнала и через входной каскад (повторитель) поступает на предварительный усилитель. Сигнал задерживается ЛЗ (линия задержки) на время, необходимое для срабатывания канала горизонтального отклонения. Устойчивость изображения достигается синхронизацией частоты сигнала развертки f_р с частотой исследуемого сигнала f.

Запуск схемы синхронизации может быть произведен как от внешнего, так и от внутреннего сигнала. Генератор развертки вырабатывает пилообразное линейное напряжение для временной развертки луча (t_пр>>t_обр). Возможно поступление внешнего сигнала на горизонтально отклоняющие пластины при подаче его на вход X.

Режимы работы генератора развертки.

1. Автоколебательная периодическая развертка – генератор непрерывно вырабатывает пилообразное напряжение вне зависимости от присутствия сигнала на входе.

2. Ждущая развертка – генератор запускается только при наличии синхросигнала и генерирует только один период напряжения развертки.

3. Однократная развертка – внешний запуск вручную для исследования непериодических сигналов.

Цифровые частотомеры.

В схеме частотомера подсчитывается число импульсов , соответствующее числу периодов неизвестной частотыза известный высокоточный интервал времени, называемый временем измеренияT_и. .

При T_и = 1 f_x =N.

Входное устройство состоит из широкополосного усилителя и аттенюатора, которые служат для согласования частотомера с источником сигнала, усиливает или ограничивает напряжение на входе.

Формирователь преобразует входной сигнал в последовательность импульсов постоянной амплитуды с большой крутизной фронтов, частота следования которых равна частоте измеряемого сигнала.

Временной селектор – фактически, это электронный ключ с двумя входами, который открывается стробирующим импульсом, вырабатываемым устройством управления, на высокоточное время измерения и пропускает эти импульсы на электронный счетчик. Цифровой индикатор выдает результаты измерения в герцах.

Генератор меток времени состоит из кварцевого генератора и делителя частоты. Кварцевый генератор – высокоточный генератор, который может вырабатывать импульсы частотой 1 МГц. Делитель частоты делит частоту кварцевого генератора декадными ступенями до 0.01 Гц.

УУ обеспечивает регулируемое время индикации от 0,3 до 5 секунд на цифровом индикаторе, сброс счетных декад и др. схем в ноль перед каждым измерением, а также обеспечивает режим ручного, автоматического и внешнего запуска, вырабатывает стробирующий импульс.

Электронный счетчик состоит из нескольких, последовательно соединенных счетных декад.

Основной особенностью частотомера является увеличение погрешности измерения при уменьшении частоты. Относительная погрешность:

.