Универсальный электронный осциллограф: упрощенная структурная схема, основные технические характеристики.

В стеклянном баллоне ЭЛТ расположены подогревный катод К, модулятор (сетка) М, фокусирующий анод А1, ускоряющий анод A2 и две пары, взаимно перпендикулярных отклоняющих пластин: X - горизонтальные, Υ - вертикальные.

Канал вертикального отклонения луча. На рис. 6.1 показан канал вертикального отклонения луча, состоящий из аттенюатора, линии задержки и усилителя. Канал Υ служит для передачи на пластины Υ исследуемого сигнала uс(t), подводимого ко входу Υ. Аттенюатор канала позволяет ослабить сигнал uc(t) в определенное число раз, а линия задержки (она регулируемая) обеспечить его подачу на пластины Υ с задержкой относительно начала горизонтально развертывающего напряжения Ux. Усилитель обеспечивает амплитуду сигнала на пластинах Y, достаточную для значительного отклонения луча на экране даже малым исследуемым сигналом uc(t).

В свою очередь, усилитель Υ канала вертикального отклонения включает следующие звенья (на рис. 6.1 не показаны): входной усилитель с изменяемым коэффициентом усиления Кус, линию задержки и парафазный (с противофазными выходными сигналами) усилитель, обеспечивающий положение светового пятна в центре экрана при отсутствии исследуемых сигналов. В канал вертикального отклонения луча может также входить калибратор амплитуды (на рис. 6.1 не показан). Сигнал от калибратора поступает на вход первого усилителя для установки заданного коэффициента усиления Кус1. Канал горизонтального отклонения луча — канал X — служит для создания горизонтально отклоняющего — развертывающего — напряжения Ux с помощью напряжения генератора развертки или для передачи (через аттенюатор и усилитель) на пластины X исследуемого сигнала, подводимого ко входу X осциллографа.

Канал Ζ (канал управления яркости) осциллографа служит для передачи со входа Ζ на управляющий вход ЭЛТ сигнала, модулирующего ток ее луча и, следовательно, яркость свечения люминофора. В схему этого канала входят: аттенюатор, схема изменения напряженности и усилитель Ζ.

Калибратор — устройство формирующее периодический импульсный сигнал с известными амплитудой, длительностью и частотой для калибровки осциллографа, т.е. для обеспечения правильных измерений параметров исследуемого сигнала.

Напряжение, величина которого равна 7.5В, может быть измерено аналоговым прибором класса 0.5 на шкале 10В, или цифровым класса 0.5/0.15 со шкалой 10В. Точность какого из этих измерений выше?

3)

Систематические погрешности и методы их уменьшения.

Систематические погрешности Δc — составляющие погрешности из­мерений, остающиеся постоянными или закономерно изменяющиеся при многократных измерениях одной и той же величины в од­них и тех же условиях. Такие погрешности могут быть выявлены путем детального анализа возможных их источников и уменьшены (примене­нием более точных приборов, калибровкой приборов с помощью рабо­чих мер и пр.). Однако полностью их устранить нельзя.

Известны некоторые общие методы значительного уменьшения та­ких погрешностей (см. раздел 2.3).

По характеру изменения во времени систематические погрешности подразделяются на постоянные (сохраняющие величину и знак), прогрес­сирующие (возрастающие или убывающие во времени), периодические, а также изменяющиеся во времени по сложному непериодическому закону. Основные из этих погрешностей — прогрессирующие.

Прогрессирующая (дрейфовая) погрешность — это непредсказуемая погрешность, медленно меняющаяся во времени. Отличительные осо­бенности прогрессирующих погрешностей

Методы уменьшения: Рассмотрим наиболее известные общие методы устранения (сущест­венного уменьшения) систематических погрешностей, к которым относятся метод замещения, метод рандомиза­ции и др.

Метод замещения состоит в такой замене измеряемой величины хи известной величиной А (мерой), получаемой с помощью регулируемой меры, чтобы показание измерительного прибора сохранилось неизмен­ным. Значение измеряемой величины считывается в этом случае по ука­зателю меры.

При данном методе уменьшения систематических погрешностей погрешность недостаточно точного измерительного прибора устра­няется, а погрешность измерения определяется только погрешностью самой меры и погрешностью отсчета измеряемой величины по указа­телю меры.

Метод рандомизации основан на принципе перевода систематических пог­решностей в случайные. Поясним действие метода рандомизации простым примером. Пусть некоторая физическая величина измеряется п раз (число п достаточно велико) однотипными приборами, имеющими систематические пог­решности одинакового происхождения. Для одного прибора эта по­грешность — величина постоянная, но от прибора к прибору она изме­няется случайным образом. Поэтому если измерить неизвестную физиче­скую величину п приборами и затем вычислить математическое ожида­ние всех результатов, то значение погрешности существенно уменьшится (как и в случае усреднения случайной погрешности).

Однако при реальных измерениях всегда остаются некоторые неисключенные остатки систематических погрешностей.