Одноканальные осциллографы

Рис. 1. Структурная схема одноканального универсального осциллографа

Рассмотрим специфические особенности этой схемы.

Канал вертикального отклонения

Входное устройство любого осциллографа содержит входные цепи и аттенюатор. С помощью входных цепей осуществляется коммутация режима входа Y (открытый или закрытый), а аттенюатор обеспечивает изменение коэффициента отклонения в требуемых пределах. В целом ВУ осциллографов аналогичны ВУ вольтметров.

Усилитель вертикального отклонения не только усиливает входные сигналы в необходимое число раз, но и преобразует их в симметричные (противофазные) напряжения, подаваемые на пластины Y. Это является обязательным условием получения высококачественных осциллограмм и обусловлено особенностями конструкции и работы ЭЛТ. Только при симметричных отклоняющих напряжениях (постоянных и переменных) обеспечиваются постоянство среднего потенциала пластин Y относительно второго анода и оптимальные условия для фокусировки луча во всей рабочей части экрана. Кроме того, симметричность выходных каскадов улучшает условия работы самого УВО (снижаются требования к транзисторам по допустимому напряжению и компенсируются нелинейные искажения по четным гармоникам и синфазные помехи).

Структурно УВО разбивается на предварительный и оконечный. Это необходимо для включения линии задержки (ЛЗ), а также позволяет сосредоточить в предварительном УВО все необходимые регулировки и образовать сигнал, управляющий запуском ГР при внутренней синхронизации. С помощью ЛЗ обеспечивается неискаженное воспроизведение фронта сигнала в режиме ждущей развертки. Для большинства типов осциллографов _з=0,12...0,25 мкс. Более того, ЛЗ используется и при наблюдении формы сигналов в режиме автоколебательной развертки, т.е. практически является неотъемлемой частью УВО (только в низкочастотных осциллографах она отсутствует). В зависимости от частотных свойств осциллографа ЛЗ реализуется с помощью искусственной линии, спиральных и радиочастотных кабелей задержки.

Канал горизонтального отклонения

Основные функции канала X реализуются с помощью специфичных функциональных узлов, к которым относится переключатель входа, ГР, устройство синхронизации и запуска развертки, а также УГО.

Переключатель входа позволяет выбрать вид синхронизации развертки осциллографа. Далее, с помощью переключателя на вход УГО может быть подан внешний сигнал со входа X, который после усиления поступает на пластины X (ГР при этом выключается). За счет этого существенно расширяются эксплуатационные возможности осциллографа (например, появляется возможность создания сложных видов разверток) и номенклатура измеряемых параметров (например, при исследовании различных функциональных зависимостей). При необходимости могут осуществляться также коммутация режима входа X (открытый или закрытый) и дискретное изменение уровня входного сигнала.

Генераторы развертки современных осциллографов представляют собой достаточно сложный функциональный узел, включающий устройство управления и формирователь пилообразных импульсов (ФПИ). В качестве УУ, как правило, используется триггер с устройством сравнения и блокировки.

Если в осциллографе предусматриваются специальные виды разверток, он должен иметь два ГР, образующие совместно с компаратором и переключателем режимов работы систему двойных разверток. Задавая опорное напряжение, можно получить различные значения задержки развертки. Переключатель режимов работы позволяет реализовать любую из двойных разверток (задержанную, задерживающую или смешанную), а также любую из самих разверток А и Б (компаратор в этом случае не работает).

Основное назначение устройства синхронизации и запуска развертки – преобразование различных по амплитуде и форме сигналов синхронизации или запуска в стандартные импульсы, воздействующие на ГР. Устройство обеспечивает также выбор момента времени запуска развертки, соответствующего определенному уровню исследуемого сигнала (регулировка уровня синхронизации или запуска развертки).

Назначение и основные функции УГО и УВО аналогичны. Дополнительной функцией УГО является обеспечение растяжки развертки, характеризующей изменение в определенное число раз масштаба развертки с целью увеличения изображения по горизонтали. Растяжка достигается дискретным увеличением коэффициента усиления УГО, что пропорционально повышению скорости развертки. Требования к параметрам УГО менее жестки чем к УВО, поскольку напряжение ГР достаточно велико. Исключение составляют случаи, когда характеристики каналов Y и X должны быть идентичны (например, при фазовых измерениях) и необходимы специальные меры для обеспечения такого условия (например, с помощью сменных блоков).