Выбор осциллографа и техника осциллографических измерений

Осциллографы предназначены для визуального наблюдения элект­рических сигналов и измерения их параметров, и, следовательно, основ­ным требованием к ним является требование минимального искажения формы исследуемого сигнала. Это требование удовлетворяется при соот­ветствующем выборе осциллографа с учетом характеристик исследуе­мого сигнала.

Основными характеристиками осциллографа, знание которых необ­ходимо для правильного выполнения измерения, являются:

• схема входов осциллографа (открытая или закрытая) по каналам X, Y и Z;

• величина активной и реактивной составляющей входного сопротив­ления каналов X, Y и Z;

• ширина полосы пропускания каналов X, Y и Z и их чувствитель­ность, а также чувствительность по пластинам X и Y ЭЛТ;

• виды разверток и род синхронизации;

• возможность измерения, погрешность измерения интервалов вре­мени (длительности) и напряжения исследуемых сигналов;

• возможность регистрации исследуемых процессов и т. д.

Подключение осциллографа к источнику исследуемого сигнала осуществляется в зависимости от его частотного спектра либо с помощью проводов (при исследовании непрерывных сигналов низкой частоты), либо с помощью коаксиального кабеля (при исследовании импульсных сигналов и сигналов высокой частоты). При этом следует иметь в виду. что при исследовании постоянных и медленно меняющихся процессов вход осциллографа должен быть открытым.

Входное сопротивление и входная емкость осциллографа оказы­вают влияние на режим работы источника исследуемых сигналов. Влияние осциллографа на источник будет тем меньше, чем больше входное сопротивление и чем меньше входная емкость.

С помощью входного делителя осциллографа, а также с помощью регулировки коэффициентов усиления по каналам X и Y осуществляется установка удобного для исследования размера изображения на экране ЭЛТ. При значительном напряжении входного сигнала, но не превышающем указанного в технических характеристиках на прибор, исследуе­мый сигнал можно подавать непосредственно на вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ, при этом искажение формы сигнала будет значи­тельно меньше, чем при подаче сигнала через усилитель канала.

При исследовании сигналов большое значение для его неискажен­ного воспроизведения на экране ЭЛТ имеет полоса пропускания канала Y, которая должна обеспечить неискаженную передачу всех гармоник исследуемого процесса. Например, для прямоугольного импульса длительностью _и ширина спектра

 F  2/ _и.

При этом верхняя граничная частота F_в, пропускаемая усилителем канала Y, должна быть не ниже значения  F.

Нижняя граничная частота, которая определяет неравномерность вершины импульса  U_m относительно его высоты U_m определяется из выражения

F_н   U_m / U_m2_и.

. При необходимости наблюдения импульсов с очень малым искаже­нием фронта верхняя граничная частота полосы пропускания должна выбираться из условия

F_в  0,4 / _ф,

где _ф— длительность фронта импульса между уровнями 0,1 и 0,9 его высоты.

Применяя осциллограф не только для наблюдения формы сигнала, но и для измерения напряжения и длительности процесса, следует обра­тить внимание на точность измерений. Если при измерении длитель­ности сигнала или при других видах измерений осуществляется модуля­ция луча по каналу Z, следует предварительно уточнить полосу пропу­скания этого канала и необходимый уровень модулирующего сигнала.

В зависимости от характера исследуемого сигнала для получения удовлетворительного его изображения на экране ЭЛТ генератор раз­вертки луча ставят в непрерывный или ждущий режим работы. При работе генератора развертки необходимо выбрать род синхронизации — от сети, внутренняя и внешняя (в том числе и высокочастотная).

Синхронизация от сети применяется при исследовании процессов, изменяющихся с частотой сетевого напряжения, а внешняя — при ис­следовании процессов, сигнал которых имеет удовлетворительную форму для достаточно четкого запуска генератора развертки.

Высокочастотная синхронизация применяется при исследовании высокочастотных процессов.

Напряжение развертки, если формируемое внутренним генератором напряжение не удовлетворяет экспериментатора, может быть сформи­ровано внешним устройством и подано на пластины Х ЭЛТ через внут­ренний усилитель осциллографа или же непосредственно.

Наблюдение импульсных процессов, как однократных, так и перио­дических, особенно при большой скважности, осуществляется при внутренней или внешней синхронизации генератора развертки в ждущем режиме. При исследовании однократных или быстро протекающих про­цессов следует применять ЭЛТ с длительным послесвечением.

Измерение длительности процессов осуществляется либо с помощью внутренних генераторов калибровочных меток, либо с помощью калиб­рованных по длительности разверток в соответствии с методикой, изло­женной в описании осциллографа.