Виды разверток в осциллографе.
Одним из узлов осциллографа является электронно-лучевая трубка, основными элементами которой служат две пары пластин.
+Пластины с помощью специальной развертки отклоняют луч в горизонтальном и вертикальном направлениях.
Развертка имеет вид линии, которую чертит луч на экране при отсутствии исследуемого сигнала в результате действия только одного развертывающего напряжения. Если развертывающее напряжение приложено к одной паре отклоняющих пластин (обычно к пластинам X), то развертку называют по форме развертывающего напряжения (например, линейной или синусоидальной). Если развертывающие напряжения приложены к отклоняющим пластинам X и Y трубки осциллографа одновременно, то название развертки дается по ее форме (например, круговая или эллиптическая).
Наиболее широко используется линейная развертка, создаваемая пилообразным напряжением Uv генератора развертки. Для обеспечения различных режимов работы осциллографа существуют несколько видов разверток. Рассмотрим некоторые из них.
Автоколебательная развертка представляет собой развертку, при которой генератор развертки периодически запускается при отсутствии сигнала запуска на его входе.
Ждущей разверткой называется развертка, при которой генератор развертки запускается только с помощью сигнала запуска.
Однократная развертка — это развертка, с помощью которой генератор развертки запускается только один раз с последующей блокировкой.
При подаче на горизонтально отклоняющие пластины напряжения Ux пилообразной формы (рис.2) сфокусированный электронный луч под воздействием этого напряжения перемещается слева направо в интервале Тпр (0—1—2 — длительность прямого хода луча.) ) и справа налево в интервале Тобр (2—3 — длительность обратного хода луча). При этом скорость движения луча в обратном направлении много больше (обычно луч при этом гасится) чем в прямом.
Рис.2. Диаграмма, поясняющая создание временного масштаба по горизонтальной оси экрана:
Точки 0, 1, 2 и 3, показывающие длительность прямого и обратного хода луча
С помощью напряжения развертки, подаваемого на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ (пластины X) осциллографа, на экране можно наблюдать исследуемый сигнал, поступающий на пластины Y изменяющийся во времени, т.е. развернутый во времени.
Автоколебательная развертка применяется для исследования периодических сигналов, а также импульсных сигналов с небольшой скважностью:
где Тс — период сигнала; tИ — длительность импульса.
Она также используется при внутренней синхронизации. В схеме (рис. 3, а) показаны исследуемый сигнал Uc и развертывающее синхронное напряжение Up, а в схеме (рис. 3, б) — осциллограмма, наблюдаемая на экране.
a)
б)
Рис. 3. Пример применения автоколебательной развертки:
а — схема; б — наблюдаемая осциллограмма на экране;
1 — начало развертки; 2 - конец развертки
Автоколебательная развертка не обеспечивает визуализацию непериодических сигналов и практически бесполезна при наблюдении периодических импульсных сигналов с большой скважностью Q (это связано с тем, что передний и задний фронты импульса почти сливаются). В этих случаях необходимо использовать ждущую развертку.
Схема принципа действия ждущей развертки и наблюдаемая осциллограмма на экране представлены на рис. 4.
Рис. 5.4. Принцип действия ждущей развертки:
а — схема; б — наблюдаемая осциллограмма на экране;
1 — начало развертки; 2 — конец развертки
Здесь генератор развертки запускается при поступлении импульсов Uc. Если длительность развертки, равная t2 - tu соизмерима с длительностью исследуемого импульса, то его изображение на экране отображается в полной мере. Для улучшения полноты отображения сигналов в осциллографах начало ждущей развертки несколько задерживается относительно фронта (переднего скачка) импульса Uc. Это особенно важно, если фронт импульса очень короткий. В этом случае он может не отобразиться на осциллограмме. Для наблюдения короткого фронта сигнала Uc его задерживают по времени в канале Y с помощью линии задержки (на рис. 4, а она изображена в виде штриховых импульсов Uc). Осциллограмма такой развертки также изображена штриховой линией на экране (см. рис.4, б).
Однократная развертка применяется при фотографировании с экрана осциллографа неповторяющихся сигналов. В этом режиме генератор развертки запускается исследуемым сигналом только один раз.
Рассмотрим получение на экране ЭЛТ круговой развертки. Для
этого на пластины Y надо подать синусоидальный сигнал
U Y = U sin (ωt )= U sin (2nf / T),
а на пластины X — аналогичный по форме сигнал, но задержаний по времени на четверть периода (по фазе на (φ = 90°), т.е.
сигнал
UX = U sin[ ω (t - T/4)] = -U cos(ωt).