Структура осциллографа.
В осциллограф кроме ЭЛТ и каналов вертикального и горизонталььного отклонений входят следующие функциональные блоки:
1. устройство синхронизации и запуска развертки;
2. канал модуляции луча;
3. вспомогательные устройства и источник питания (рис. 1)
В стеклянном баллоне ЭЛТ расположены подогревный катод К; модулятор (сетка) М, фокусирующий анод А1, ускоряющий анод А2, две пары взаимно-перпендикулярных отклоняющих пластин:
X — горизонтальные, У— вертикальные пластины
.
Канал вертикального отклонения луча Y включает в себя:
аттенюатор, линию задержки и усилитель. Канал служит для подачи на пластины У исследуемого сигнала uc(t), который подается на вход Y.
Аттенюатор канала предназначен для ослабления сигнала в определенное число раз.
Линия задержки является регулируемой и обеспечивает подачу сигнала на пластины Y с задержкой относительно начала горизонтально развертывающего напряжения Ux .
Усилитель обеспечивает получение амплитуды сигнала на пластинах Y, достаточной для требуемого отклонения луча на экране даже малым исследуемым сигналом uc(t).
В свою очередь, усилитель Y канала вертикального отклонения включает в себя следующие звенья (на рис. 5.1 они не показаны):
входной усилитель с изменяемым коэффициентом усиления Кус,
линию задержки;
парафазный (с противофазными выходными сигналами) усилитель, обеспечивающий положение светового пятна в центре экрана при отсутствии исследуемых сигналов. В канал вертикального отклонения луча также может входить калибратор амплитуды. Сигнал от калибратора поступает на вход первого усилителя для установки заданного коэффициента усиления Кус1. При этом цену деления (В/дел) масштабной сетки на экране осциллографа можно определить по формуле:
Где: UK — напряжение калибратора; KУС1 — коэффициент усиления при одном положении регулировки усилителя; nК— число делений сетки, занятое изображением калибровочного сигнала.
Основными характеристиками канала вертикального отклонения являются верхняя граничная частота порядка 100 МГц и чувствительность:
Где: kД — коэффициент деления аттенюатора;
Syc — чувствительность усилителя.
При kД = 1 чувствительность составляет около 1 мм/мВ.
Канал горизонтального отклонения луча X служит для создания горизонтально отклоняющего — развертывающего напряжения Ux с помощью напряжения генератора развертки и для передачи (через аттенюатор и усилитель) на пластины X исследуемого сигнала подводимого к входу X осциллографа.
Схема синхронизации обеспечивает формирование сигнала синхронизации, поступающего на генератор развертки (для получения четкой неподвижной осциллограммы). Усилитель канала ^усиливает и преобразует сигнал развертки Up в Ux
Канал горизонтального отклонения характеризуется чувствительностью и полосой пропускания частот, которые в два раза меньше, чем в канале вертикального отклонения. Основным блоком в канале является генератор развертки, который может работать как в непрерывном, так и в ждущем режиме.
К форме пилообразного напряжения генератора предъявляются следующие требования:
1. время обратного хода луча должно быть много меньше, чем время прямого хода Тобр « Тпр. В противном случае часть изображения сигнала будет отсутствовать;
2. для того чтобы изображение на экране было неподвижным, осциллограмма должна начинаться всегда с одной и той же точки экрана и фазы сигнала. Это достигается путем синхронизации на пряжения развертки с напряжением сигнала, поэтому период раз вертки должен быть равен или кратен периоду исследуемого сигнала:
Тр = пТс,
Где: п = 1, 2, 3, 4 и т.д.; Тс — период сигнала;
3. напряжение развертки при прямом ходе луча должно быть линейным, иначе луч будет двигаться по экрану с различной скоростью и нарушится равномерность временного масштаба по оси X.
Это может привести к искажению сигнала.
Канал Z (канал управления яркостью) осциллографа служит для передачи со входа Z на управляющий вход ЭЛТ сигнала, который модулирует ток ее луча и, следовательно, яркость свечения люминофора. В состав этого канала входят: аттенюатор, схема из менения полярности и усилитель Z.
Калибратор предназначен для формирования периодических импульсных сигналов с известной амплитудой, длительностью и частотой для калибровки осциллографа. Таким образом обеспечиваются правильные измерения параметров исследуемого сигнала.