Стробоскопические осциллографы

Для исследования быстро протекающих процессов или очень коротких импульсов (периодически повторяющихся или искусственно превращаемых в периодическую последовательность) успешно применяется стробоскопический метод осциллографирования. Он позволяет значительно уменьшить скорость развертки по сравнению с той, которая требуется при непосредственном наблюдении исследуемого импульса на скоростном осциллографе, и резко сузить полосу пропускания усилителя вертикального отклонения, что решает проблему усиления сигнала. Не требуя применения специальных ЭЛТ, метод дает возможность получить эквивалентную полосу пропускания порядка сотен и тысяч МГц при фактической полосе пропускания усилителя вертикального отклонения в десятки кГц или единицы МГц.

Скорость развертки удается уменьшить, трансформируя масштаб времени. На экране осциллографа появляется изображение, по форме подобная исследуемому сигналу, но в увеличенном временном масштабе. Осуществляется стробоскопический метод с помощью амплитудно-импульсной модуляции (АИМ) исследуемого сигнала. При этом роль переносчиков информации играют короткие стробирующие импульсы, длительность которых значительно меньше длительности импульса, подлежащего осциллографированию.

Суть стробоскопического метода осциллографирования заключается в считывании дискретных значений исследуемого сигнала путем амплитудной модуляции исследуемым напряжением последовательности коротких стробирующих импульсов, фаза которых изменяется относительно исследуемого сигнала, а их частота Fстр равна или целое в целое число р-раз меньше (Fстр=F/p) частоты повторения F импульсов исследуемого напряжения. При этом с каждым из повторяющихся сигналов должно совпадать не более одного стробирующего импульса.

Возможность применения при стробоскопическом осциллографировании усилителя вертикального отклонения с полосой пропускания во много раз более узкой, чем требуется при непосредственном наблюдении импульсов наносекундной или пикосекундной длительности на экране скоростного осциллографа, обусловлена следующим. Так как моменты появления стробирующих импульсов, считывающие соседние дискретные значения исследуемого сигнала разделены значительными интервалами времени Т=1/F или рТ=р/F, то можно растянуть, удлинить промодулированные сигналом стробирующие импульсы и тем самым во много раз сузить их спектр. Кроме того, поскольку информацию о считанном дискретном значении сигнала несет только амплитуда стробирующего импульса, то при усилении промодулированных стробирующих импульсов не нужно принимать меры для сохранения их формы. Поэтому наличие частотных искажений, вносящих систематическую погрешность, при линейном режиме работы усилителя не нарушает пропорциональности между амплитудами выходного напряжения и усиливаемого стробирующего импульса.