20 Структурная схема универсального осциллографа и его основные характеристики

Осциллограф (рис) состоит из электронно-лучевой трубки ЭЛТ, канала горизонтального отклонения, канала вертикального отклонения, блока питания БП, коммутирующих элементов (переключателей и выключателей), а также вспомогательных блоков: калибровки амплитуд КА (или чувствительности) и калибровки длительности КД.

Канал вертикального отклонения – усиливает или ослабляет сигнал до значения, удобного для изучения.

В канале вертикального отклонения находится входной делитель (аттенюатор), предназначенный для регулировки напряжения входного сигнала, и усилитель вертикального отклонения, усиливающий приходящий сигнал, подаваемый на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ.

Канал горизонтального отклонения – обеспечивает формирование напряжения развертки для управления перемещением луча по горизонтали.

В канал горизонтального отклонения входят: генератор развертки и блок синхронизации; усилитель горизонтального отклонения, усиливающий напряжение генератора развертки или напряжение, поступающее с горизонтального входа, подаваемое затем на пластины ЭЛТ.

Генератор развертки – основной узел канала X. Он формирует пилообразное

напряжение. Генератор может работать в автоколебательном или ждущем режиме.

В автоколебательном режиме генератор непрерывно вырабатывает пилообразное напряжение. Этот режим используется для наблюдения гармонических, а также периодических импульсных сигналов с небольшой скважностью (т.е. когда импульс занимает значительную часть периода).

Генератор развертки, кроме пилообразного напряжения для отклонения луча, вырабатывает отрицательный гасящий импульс, который подается на модулятор ЭЛТ и запирает ее на время обратного хода луча, чтобы на экране не прочерчивалась линия возврата луча.

Блок питания БП – это полупроводниковый выпрямитель, обеспечивающий питание всех узлов осциллографа.

Калибратор амплитуд КА служит для калибровки прибора при измерении напряжения, а калибратор длительности – для измерения временных характеристик длительности импульсов, периодов колебаний и других подобных процессов.

В зависимости от того, как сигнал попадает в блок синхронизации, различают три вида синхронизации: внутреннюю, внешнюю и от сети.

При внутренней синхронизации исследуемый сигнал поступает на вход Y и уже внутри осциллографа разделяется и идет как на вертикально отклоняющие пластины, так и в блок синхронизации. Таким образом, исследуемый сигнал сам управляет разверткой осциллографа.

При внешней синхронизации сигнал с входа Y идет только на пластины вертикального отклонения, а в блок синхронизации сигнал пойдет с входа X – его надо специально подать.

К основным техническим характеристикам осциллографов относятся: коэффициент отклонения, чувствительность, полоса пропускаемого спектра частот, виды развертки, входное сопротивление и входная емкость, размер экрана ЭЛТ.

21. Цифровые осциллографы

Цифровой осциллограф – это конструктивное объединение аналогового осциллографа и электронно-вычислительной машины. С его помощью можно не только отображать характеристику напряжения в реальном времени, но и выполнять различные математические операции: складывать и вычитать сигналы в разных каналах, растягивать во времени фрагменты записанного в память сигнала, определять частотный спектр сигнала путём применения быстрого преобразования Фурье и прочее.

МУ – масштабирующее устройство; АЦП – аналого-цифровой преобразователь; ОЗУ – оперативное запоминающее устройство; К – контроллер; ЗУ – запоминающее устройство; Д – дисплей; ОУ – органы управления (кнопки, ручки)

Рисунок 2.6 –структурная схема

Входной сигнал u(t) проходит через масштабирующее устройство и попадает в аналогово-цифровой преобразователь. Задача этого звена – это заменить полученную зависимость дискретной последовательностью кодовых слов N_i. Полученное кодовое слово записывается оперативным запоминающим устройством, при этом, все предыдущие записанные отсчёты сдвигаются на одну ячейку, а самый первый N₁ исчезает, как бы «выталкивается». Если ОЗУ состоит из М ячеек, то в нём, постоянно обновляясь, содержится М последних, «свежих», кодовых слов. Так продолжается до тех пор, пока не будет выполнено некое заданное условие.

В отличие от аналоговых осциллографов, цифровые осциллографы, позволяют запоминать в оперативном запоминающем устройстве много кодовых слов, а потом «вытягивать» их порциями, соответствующими ширине экрана.