Запоминающие осциллографы

1. Аналоговые осциллографы

Аналоговые запоминающие осциллографы отличаются от обычного применения специальной лучевой трубкой. Предусмотрены три режима работы:

-запись изображения

-воспроизведение

-стирание

При записи управления лучем осуществляется как в обычном осциллографе так и записывающем однократный процесс. Осциллограф работает в ждущем режиме с внешней синхронизацией. При этом изображение записывается в виде потенциалов. Заряд с люминофора будет стекать очень медленно. Для воспроизведения электронный луч сканирует поверхность трубки по строкам. Энергия луча выбирается такой, чтобы записи не происходило, но при попадании на заряженные участки люминофора изменение катодного тока приводит к свечению заряда. При воспроизведении происходит постепенное стирание изображения, поэтому время запоминания сигнала в режиме воспроизведения составляет 12 минут. Без воспроизведения сигнал сохраняется несколько часов. Стирание от конструкции трубки производится либо сканированием поверхности экрана лучом высокой энергии либо подачи противоположного потенциала.

Различают:

-полутоновые

-бистабильные

комбинированные запоминающие трубки

В полутоновых яркость изображения зависит от напряжения записывающего луча и соответственно плавно изменяется со временем. В бистабильных люминофор может находится только в двух состояниях. В комбинированных трубках запись осуществляется на полутоновую мишень, после чего изображение с помощью электронного оптического усилителя (фотоумножителя) переносится на бистабильный экран.

Достоинство аналоговых осциллографов:

-широкий частотный диапазон

-скорость записи может составлять несколько км/с

Недостатки:

-сложность конструкции

-высокая стоимость

-малое время воспроизведения

 

2. Цифровые осциллографы

В цифровых запоминающих осциллографах канал Y включает в себя блоки аналогово-цифрового преобразования, запоминающее устройство и АЦП. Часто предусматривается возможность обхода цифрового канала и подачи сигнала прямо на пластины. Очевидно, что быстродействие цифровой части схемы должно в n-раз выше максимальной частоты исследуемого сигнала. Так при полосе пропускания 400МГц тактовая частота АЦП должна составлять 1 ГГц. Чтобы разрешить это противоречие и расширить частотный диапазон осциллографа применяют метод стахостичской дискретизации. При стахостической дискретизации запись сигнала запоминающего устройства производится за несколько периодов этого сигнала. Выборки значений сигнала происходят в случайные моменты времени. При этом значение сигнала в момент выборки заносится в ячейку памяти, адрес которой соответствует напряжению горизонтальной развертки в этот момент. Если сигнал стационарен, то из-за случайного характера выборки через некоторое время большая часть ячеек памяти будет заполнена. Обычно критерием записи является 99%ячеек памяти. Канал горизонтальной развертки в цифровых осциллографах как правило строится по схеме тактового генератора – счетчик – АЦП.

3. Осциллографы с нетрадиционным устройством отображения информации.

Помимо ЭЛТ в осциллографы применяются газоразрядные и индикаторные панели (плазменные) и ЖКИ.

Основу газоразрядных панелей составляет две стеклянные пластины с нанесенными на них электродами. На лицевую поверхность пластины наносится в виде горизонтальных полосок из прозрачного слоя окиси олова SnO₂. Эти электроды играют роль анодов. На тыльной поверхности электроды имеют ряд вертикальных полос-катоды. Между пластинами размещается слой диэлектрика с отверстиями в местах пресечения катодов и анодов. Отверстия заполнены нейтральными газами и вся структура залита стеклоцементом. На вертикальные электроды подаются поочередно потенциал горизонтальной развертки. Одновременно на анод, номер которого соответствует значении напряжения в данный момент времени подается противоположный потенциал. Разность потенциалов в точке пересечения анода и катода оказывается достаточной для возникновения тлеющего разряда. Такая конструкция позволяет обходится без АЦП. Для возникновения тлеющего разряда требуется потенциал 250В, поэтому между выходом АЦП и панелью необходимо ставить дополнительный коммутирующих потенциал. Разрешение таких панелей составляет 8-10 элементов на мм.

Недостаток панелей:

-значительное время запаздывания зажигания

-появление мерцания при частоте 50 Гц

Частично решит эту проблему можно используя панели переменного тока, в которых возбуждение ячеек осуществляется напряжением высокой частоты, но это усложняет схему.

С9-5 -обеспечивает полосу пропускания до 5 МГц, но при низких разрешениях (1,5 на мм).

4. Осциллографы с ЖКИ

В этих осциллографах применяется цветной ЖКИ (темно-синяя кривая на светлом фоне).

Разрешение составляет 256 символов по горизонтали. Полоса пропускания 1 МГц.

Преимущество:

-низкая потребляема мощность

-возможность прямого подключения индикаторной панели к выходу АЦП

Недостатки:

-низкая разрешающая способность