Общие положения. Электронно-лучевые осциллографы – приборы, предназначенные для визуального наблюдения форм исследуемых электрических сигналов

Электронно-лучевые осциллографы – приборы, предназначенные для визуального наблюдения форм исследуемых электрических сигналов.

Кроме того, осциллографы могут применяться для измерения частоты, периода и амплитуды.

Основная деталь электронного осциллографа - электронно-лучевая трубка (см.рис.15.1), напоминающая по форме телевизионный кинескоп.

Электронно-лучевая трубка осциллографа

Рис. 15.1.

Экран трубки (8) покрыт изнутри люминофором - веществом, способным светиться под ударами электронов. Чем больше поток электронов, тем ярче свечение той части экрана, куда они попадают.

Испускаются же электроны так называемой электронной пушкой, размещенной на противоположном от экрана конце трубки.

Она состоит из подогревателя (нити накала) (1) и катода (2). Между “пушкой” и экраном размещены модулятор (3), регулирующий поток летящих к экрану электронов, два анода (4 и5), создающих нужное ускорение пучку электронов и его фокусировку, и две пары пластин, с помощью которых электроны можно отклонять по горизонтальной Y (6) и вертикальной X (7) осям.

Работает электроннолучевая трубка следующим образом:

-На нить накала подают переменное напряжение, на модулятор постоянное, отрицательной полярности по отношению к катоду на аноды - положительное, причем на первом аноде (фокусирующем) напряжение значительно меньше, чем на втором (ускоряющем).

-На отклоняющие пластины подается как постоянное напряжение, позволяющее смещать пучок электронов в любую сторону, относительно центра экрана, так и переменное, создающее линию развертки той или иной длины (пластины Пх), а также ”рисующей” на экране форму исследуемых колебаний (пластины Пу).

Чтобы представить, как получается на экране изображение, экран трубки представим в виде окружности (хотя у трубки он может быть и прямоугольный) и поместим внутри нее отклоняющие пластины (см. рис. 15.2).

Если подвести к горизонтальным пластинам Пх пилообразное напряжение, на экране появится светящаяся горизонтальная линия - ее называют линией развертки или просто разверткой. Длина ее зависит от амплитуды пилообразного напряжения.

Как получается на экране изображение

Рис. 15.2.

Если теперь одновременно с пилообразным напряжением, поданным на пластины Пх, подать на другую пару пластин (вертикальных - Пу), например, переменное напряжение синусоидальной формы, линия развертки в точности “изогнется” по форме колебаний и “нарисует” на экране изображение.

В случае равенства периодов синусоидального и пилообразного колебаний, на экране будет изображение одного периода синусоиды.

При неравенстве же периодов на экране появится столько полных колебаний, сколько периодов их укладывается в периоде колебаний пилообразного напряжения развертки.

В осциллографе имеется регулировка частоты развертки, с помощью которой добиваются нужного числа наблюдаемых на экране колебаний исследуемого сигнала.

Выпускаемые промышленностью осциллографы условно подразделяются на приборы:

- общего назначения;

- универсальные (импульсные);

- скоростные;

- стробоскопические;

- запоминающие;

- специальные.

Универсальные осциллографы, предназначенные для наблюдения формы и измерения параметров электрических сигналов в широком диапазоне частот, имеют наибольшее распространение.

Общий вид осциллографа С1-83

Рис. 15.3.

Осциллограф универсальный С1-83 (рис.15.3) предназначен для визуального наблюдения и исследования электрических сигналов в диапазоне частот 0-5 Мгц путем:

- измерение амплитудных и временных параметров исследуемого сигнала;

- одновременное изображение двух исследуемых сигналов на одной развертке;

- изображение функциональных зависимостей между двумя сигналами в режиме X ->Y;

Число каналов вертикального отклонения – два.

По точности воспроизведения сигнала, измерения временных и амплитудных значений осциллограф С1-83 относится ко II классу ГОСТ 22737-77 «Осциллографы электронно-лучевые. Номенклатура параметров и общие технические требования»

Основные характеристики:

-Измерение напряжений, В в диапазоне……. 400х10^-6 – 200.

-Измерение временных интервалов,С ……… 400х10^-9 – 20.

-Наблюдение напряжений, В……………….. 200х10^-6 – 200.

-Наблюдение временных интервалов, С……..100х10^-9 – 20

Режимы работы каналов вертикального отклонения:

-Канал I; прерывистый; алгебраическое сложение I+II.

-Канал II; поочередный; Х-У Последовательное соединение каналов I и II с закрытым входом II.

-Полоса пропускания канала горизонтального отклонения в режимеХ-У,МГц 0-2.

-Время нарастания переходной характеристики каналов I и II во всех положениях переключателей "V/дел" и с выносным делителем 1:10, (за исключением положений "1мВ" и "2 мВ"), нс. Не более 70. В положениях "1мВ" и "2 мВ", нс. Не более 175. При последовательном соединении каналов I и II, нс. Не более 350.

Параметры входов каналов I и II вертикального отклонения(открытого):

-Входное активное сопротивление, МОм 1+ 0,02.

-Входная емкость, пФ 35+ 5.

-.Входное активное сопротивление с выносным делителем напряжения 1:10, МОм 10 + 0,75.

-Входная емкость, пФ Не более 15.

Входа внешней синхронизации (открытого):

-Входное активное сопротивление при нажатой кнопке "0,5-5", кОм. Не менее 35.

-Входная емкость, пФ. Не более 30.

-Входное активное сопротивление при нажатой кнопке "5-50", кОм. Не менее 650

-Входная емкость, пФ. Не более 10.

Входа канала Z:

-Входное активное сопротивление, кОм. Не менее 80.

-Входная емкость, пФ. Не более 55.

-Предел допускаемой основной погрешности коэффициентов отклонения каналов I и II (при размере изображения от 5,5 до 6 дел.) + 3% при размере изображения от 4 до 8 дел. + 4%. С выносным делителем 1:10 + 6%

-Максимальная амплитуда исследуемого сигнала, В. Не более 160 (на входе каналов I и II) и 200 (на входе делителя 1:10). При последовательном включении каналов максимальная амплитуда исследуемого напряжения не более 1,6. При использовании делителя не более 16.

- Внутренний калибратор амплитуды и времени генерирует П-образные импульсы с частотой следования, кГц 1. Амплитудой, В 0,03; 0,3; 1. Предел допускаемой погрешности напряжения и частоты калибратора в нормальных условиях + 1,5%.

Генератор развертки обеспечивает два режима работы: а втоколебательный и ждущий режим развертки.

Общие характеристики:

-Питание от сети переменного тока напряжением, В 220+22.

-Потребляемая мощность от сети переменного тока, ВА. Не более 50.

-Непрерывная работа в рабочих условиях. Не менее 16 часов.

-Габаритные размеры, мм 438х303х205.

-Масса прибора, кг. Не более 10.

Условия эксплуатации:

-Температура окружающей среды, ⁰С. От - 30 до + 50.

-Относительная влажность, %. До 98.

-Предельные условия эксплуатации, ⁰С. - 50 + 65.

-Атмосферное давление, мм рт. ст.. От 630 до 795.