Тема 7. Электронно-лучевые осциллографы

7.1 Структурная схема эло

Электронно-лучевые осциллографы (ЭЛО) широко применяются для наблюдения формы кривых периодических и непериодических напряжений, а также для измерений мгновенных значений напряжений, угла сдвига фаз, частоты, интервалов времени и т.д. ЭЛО обладают малым потреблением мощности от источника исследуемого напряжения и широким частотным ди­апазоном.

Некоторые типы осциллографов позволяют наблюдать два и более исследуемых напряжений, производить запоминание изображений на экранах ЭЛО на значительное время.

В зависимости от точности воспроизведения прямоугольного напряжения, точности измерения интервалов времени и амплиту­ды осциллографы в соответствии с ГОСТом делятся на 4 класса точности. В частности, погрешность измерения временных интервалов и амплитуд для первых трех классов ЭЛО составляет соответственно ±3,±5 и ±10%. Для четвертого класса точность не гарантируется. Структурная схема ЭЛО приведена на (рис.7.1).

Рисунок 7.1 – Структурная схема ЭЛО

Она включает электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), входной делитель на­пряжения(ВДН), усилители вертикального (УВО) и горизонтального (УГО) отклонения, два выходных парофазных усилителя(ВПУ), гене­ратор развертки (ГР), узел синхронизации (УС), калибраторы амплитуды (КА) и длительности (КД). В состав ЭЛО входят узел питания и ряд вспомогательных узлов, которые на схеме не показаны.

7.1.1 Электронно-лучевая трубка

Простейшая ЭЛТ (рис.7.2) представляет собой стеклянный баллон, внутри которого создан высокий вакуум. В баллоне поме­щено устройство для создания фокусированного пучка электронов (электронного луча), которое включает подогревный катод (К), сетку (С), два анода (A₁, А₂). Регулирование фокусировки осуществляется путем изменения напряжения на аноде А₁ (ручка фокуса на лицевой панели ЭЛО), поэтому анод A₁ называют фокуси­рующим. Необходимое ускорение электронов обеспечивается анодом А₂, называемым ускоряющим. Изменением потенциала на сетке ре­гулируется плотность электронов в луче и тем самым меняется яркость изображения на экране.

Рисунок 7.2 – Устройство ЭЛТ

Внутренняя поверхность экрана покрыта люминофором, который светится под действием электронов. Поэтому в месте попадания электронов на экране появляется светящееся пятно. На анод А₂ обычно подается положительное относительно ка­тода напряжение 800 – 3000В, а на анод A₁ - около 20-30% этой величины. Сетка имеет отрицательный потенциал по отношению к потенциалу катода.

Отклоняющая система состоит из двух пар отклоняющих пла­стин (электродов), называемых пластинами горизонтального и вер­тикального отклонения и обозначаемых соответственно X и У.

Практическ-и в достаточно широком диапазоне частот инерцион­ностью электронного луча можно пренебречь. Поэтому координаты X и У светящегося пятна на экране в любой момент времени пропор­циональны мгновенным значениям напряжений u₁(t) и u₂(t), прило­женных соответственно к горизонтально и вертикально отклоняющим пластинам:

x = S_xu₁(t) и y = S_yu₂(t) (7.1)

Коэффициенты S_x и S_y характеризуют чувствительность ЭЛТ. Значения коэффициентов определяются конструктивными особенностями трубки и напряжением на аноде А₂. Чем больше это напряжение, тем сильнее ускоряются электроны и тем меньшее время они находятся в поле отклоняющих пластин. Поэтому чувствительность трубки обрат­но пропорциональна напряжению на аноде А₂.

Начало координат, соответствующее нулевым значениям напря­жений u₁(t) и u₂(t),выбираются обычно в центре экрана. Для этого на отклоняющие пластины подаются дополнительные постоянные на­пряжения, смещающие луч по вертикали и горизонтали.