Двухлучевые осциллографы
При исследовании работы схем часто бывает нужно рассмотреть одновременно два сигнала – например, сопоставить их фазу, измерить промежутки времени между импульсами первого и второго сигнала и т.п. Для этого используются осциллографы, на экране которых возможно одновременное наблюдение двух сигналов – например, один под другим.
Устройство таких осциллографов зависит от используемой в них электронно-лучевой трубки. Можно использовать ЭЛТ, снабженные двумя электронными пушками (осциллографы, укомплектованные такой трубкой, собственно и называют двухлучевыми). Но чаще используются обычные ЭЛТ с одной пушкой. При этом на вертикально отклоняющие пластины подается поочередно первый и второй сигнал, причем частота чередования сигналов (тактовая частота) составляет несколько килогерц. Одновременно со вторым сигналом подается смещающее постоянное напряжение, благодаря чему второй сигнал наблюдается на другом уровне. Разумеется, в этом случае картина на каждом уровне состоит из штриховых линий, но благодаря большой величине тактовой частоты штрихи становятся незаметными при наблюдении. Такие осциллографы получили названиедвухканальныхв отличие от двухлучевых.
Если же частота развертки не превышает 20-30Гц, то можно использовать другой способ одновременного наблюдения двух лучей. На вертикально отклоняющие пластины по очереди подаются первый и второй исследуемые сигналы. Первый «зубец» развертки соответствует первому сигналу, второй – второму, третий – опять первому и т.д. Для того, чтобы различать их, во время четных периодов на вертикально отклоняющие пластины подается еще и постоянное напряжение, благодаря чему второй сигнал наблюдается на другом уровне – выше или ниже первого.
Управление двухканальными и двухлучевыми осциллографами в целом не отличается от управления одноканальными осциллографами. Разумеется, каждый канал управляется отдельно, количество ручек управления соответственно возрастает. Развертка – общая для двух лучей, а внутренняя синхронизация в ждущем режиме возможна как по первому, так и по второму сигналу. Для удобства представления на экране сигналов, предусмотрены ручки, смещающие каждый луч по вертикали вверх и вниз. Возможны следующие режимы наблюдения:
наблюдение только одного (первого) луча,
суммирование двух сигналов,
одновременное наблюдение первого и второго луча на разных уровнях,
последовательное наблюдение первого, а затем второго луча.
Измерение амплитуды сигналов и временных промежутков в двухлучевых осциллографах производится точно так же, как и в однолучевых.
Более редко используются многоканальные осциллографы – например, четырехканальные.
Дополнение для групп «и»
С целью более полного изучения принципа действия осциллографа рассмотрим его блок-схему (рис.4).
Рассмотрим, как работает эта схема. На вход Y подается исследуемый сигнал. Его амплитуду можно регулировать делителем напряжения. Далее сигнал поступает на усилитель канала Y, коэффициент усиления которого можно изменять ручкой «вольт/дел». Далее сигнал подается на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ. Амплитуда сигнала на пластинах обычно составляет несколько десятков вольт. Можно, однако, подать сигнал непосредственно на пластины, что бывает необходимо в некоторых случаях. Тогда используется специальное гнездо на боковой панели осциллографа (Y). Существует возможность прямой подачи сигнала и на горизонтально отклоняющие пластины (Х).
Далее рассмотрим формирование и прохождение канала развертки. В режиме внутренней синхронизации, как было сказано выше, развертка начинается тогда, когда уровень исследуемого сигнала (он подается с усилителя канала Y) превышает порог синхронизации, формируемый блоком синхронизации. В момент совпадения блок синхронизации формирует импульс, который подается на один из генераторов развертки - генератор ждущей развертки (в ждущем режиме) или генератор непрерывной развертки (в режиме непрерывной развертки). Пилообразные импульсы развертки, формируемые этими блоками, усиливаются усилителем канала Х и далее поступают на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ. Кроме того, импульсы развертки подаются на генератор подсветки, который формирует прямоугольные положительные импульсы для подачи на ускоряющий электрод (сетку). Таким образом, длительность подсвечивающего импульса равна длительности импульса развертки. Длительность импульсов развертки может регулироваться ручкой «время/дел», которая управляет работой генераторов развертки.
Вход Y ЭЛТ
Y X
Внеш. Внутр.синхр.
синхр.
Вход Х
Рис.4. Блок-схема одноканального осциллографа.
Имеется возможность подать сигнал на вход Х через усилитель. Для этого служит отдельное гнездо на передней панели осциллографа (Вход Х).
В режиме внешней синхронизации внешний синхронизирующий импульс подается на блок синхронизации через специальное гнездо «вход синхронизации».
Во всех осциллографах предусмотрена возможность проверки шкалы измерения амплитуды. Для этого включается специальный блок калибровки (калибратор амплитуды), генерирующий импульсы стандартной амплитуды и длительности. Эти импульсы подаются на усилитель канала Y и на вход синхронизации для обеспечения работы одного из блоков развертки.
Двухлучевые и двухканальные осциллографы имеют те же самые блоки с той лишь разницей, что некоторые из изображенных на рис.4 блоков задублированы. Студентам рекомендуется самим представить себе соответствующую блок-схему в качестве полезного упражнения.