Электронно-лучевые осциллографы

ЭЛО – измерительный прибор, предназначенный для наблюдения и исследования электрических процессов, воспроизводимых на экране ЭЛТ.

Кроме кач-венной оценки позволяет проводить кол-венную (максимальное и мгновенное значения напряжения и тока, длительность импульсов, частоту, фазу периодических сигналов).

ЭЛО применяют: для исследования периодических и непериодических сигналов и редко повторяющихся. Обладают высокой чувствительностью, что позволяет использовать его для измерения слабых сигналов. Для ЭЛО характерно большое входное сопротивление, что позволяет использовать прибор для измерения в высокоомных цепях и в широком диапазоне частот.

В соответствии с ГОСТ выделяют 5 основных типов:

Универсальные, скоростные, стробоскопические, запоминающие, специальные.

1) Универсальные - самые распространенные, позволяют исследовать электрические сигналы в широком диапазоне амплитуд, длительностей и частот.

2) Скоростные - предназначены для исследования быстропротекающих процессов. Развертывание сигнала во времени и усиление осуществляется с помощью специальной трубки - трубки бегущей волны. Верхний предел полосы пропускания около 1 ГГц.

3) Стробоскопические – имеют высокое быстродействие, обусловленное преобразованием сигнала с трансформацией масштаба времени. Изображение сигнала на экране ЭЛТ формируется в течение нескольких периодов повторения, взятых с определенным временным сдвигом. Применяют только для исследования периодических сигналов. Для них характерна большая чувствительность и большая полоса пропускания. Можно исследовать сигналы милливольтового уровня в полосе частот 0-10 ГГц.

4) Запоминающие – благодаря применению специальной ЭЛТ позволяют сохранять и воспроизводить на экране в течение длительного времени изображение сигнала после его отключения от входа.

5) Специальные - предназначены для исследования телевизионных сигналов и снабжены для этого специальными устройствами.

По числу одновременно наблюдаемых на экране трубки электрических сигналов бывают: однолучевые, многолучевые и многоканальные.

В зависимости от времени послесвечения электронно-лучевой трубки различают приборы с малым и с большим послесвечением.

ЭЛО могут применяться как в виде отдельных приборов, так и в виде лабораторных установок.

ЭЛТ

В качестве индикатора используется ЭЛТ. В ней предусмотрена электрическая фокусировка и отклонение электронного луча. ЭЛТ - вакуумный прибор, который состоит из электронной пушки, отклоняющей системы пластин (вертикального и горизонтального отклонения) и экрана.

Экран покрыт изнутри люминофором.

Электронная пушка состоит: нить накала, катод

Между пушкой и экраном расположены: модулятор, который регулирует поток электронов, летящих к экрану; аноды, которые создают нужное ускорение пучку электронов и обеспечивают его фокусировку.

Две пары пластин: горизонтально отклоняющие и вертикально отклоняющие пластины.

Если на горизонтально отклоняющие пластины П_X подать пилообразное напряжение, то на экране ЭЛТ появится светящаяся горизонт. линия. Если одновременно на вертикально отклоняющие пластин П_Y подать переменное напр-е синусоидальной формы, то линия развертки в точности повторит форму колебаний отклоняющих пластин.

Если периоды пилообразного и синусоидального сигналов равны, то на экране будет изображение одного периода синусоиды. Если же периоды не будут равны, то на экране появится столько полных колебаний, сколько периодов укладывается в периоде колебаний пилообразного напряжения.

Основные узлы ЭЛО независимо от модификации:

1) ЭЛТ

2) Блок питания – обеспечивает энергией работу всех узлов ЭЛО. На вход блока питания поступает переем. напр-е и в нем преобразуется в напр-е равной величины:

- в переем. напр-е для питания нити накала

- в пост. напр-е для питания усилителя генератора

- в пост. напр-е питания усилителя верт. и гориз. отклонения луча

Из блока питания на переднюю панель, кроме выключателя питания, выведены регуляторы фокусировка и яркость. При вращении этих регуляторов изменяются напр-я, подаваемые на анод и модулятор, тем самым обеспечивается требуемая яркость и ширина электронного луча на экране ЭЛТ.

3) Генератор развертки – выдает пилообразное напр-е, частоту которого можно изменять грубо или плавно, соответственно на лицевой панели ЭЛО есть ручки: частота грубо, частота плавно.

4) Усилитель канала гориз. отклонения – предназначен для получения такой амплитуды пилообразного напр-я, необходимой для отклонения электронного луча на весь экран. В усилителе есть генератор длинны развертки. На передней панели есть ручка УСИЛЕНИЕ Х (амплитуда Х)

5) Канал вертикальной развертки – состоит из:

- делителя входного сигнала

- два усилителя

Делитель позволяет выбирать нужную амплитуду в зависимости от амплитуды исследуемого сигнала. С помощью переключателя входного делителя можно уменьшить амплитуду сигнала.

Погрешности ЭЛО

1) Погрешность номинального коэф-та отклонения по вертикали

2) Погрешность преоб-я, вызванная неравномерностью переходной хар-ки

3) Визуальная погрешность

b – ширина луча; h – размах изображения по вертикали

Суммарная погрешность определяется как корень кв. из суммы квадратов составляющих погрешностей.

Работа электронно-лучевой трубки:

На нить накала подают переменное напряжение, а на модулятор постоянное напряжение, отрицательной полярности относительно катоду. Напряжение на первом аноде фокусирует поток электронов в узкий луч, позволяющий получить на экране трубки святящееся пятно малого размера. Для ускорения электронов на второй анод подается высокое положительное напряжение. На отклоняющие пластины подается как постоянное напряжение, которое позволяет смещать пучок электронов в любую сторону относительно центра, так и переменное напряжение, которое создает линию развертки той или иной длины.

Электронно-лучевой осциллограф может работать в двух режимах:

1) Режим непрерывной развертки - пригоден для наблюдения любых непрерывных периодических сигналов и последовательностей импульсов. В этом режиме генератор развертки формирует периодическое пилообразное напряжение синхронное с исследуемым сигналом. Исследуемый сигнал подают на вход вертикально отклоняющих пластин Y, при этом он может вызвать слишком большое или слишком малое отклонение луча по вертикали.

2) Режим ждущей развертки – применяют для исследования непериодических случайных или неоднократных сигналов.

Сущность: при отсутствии сигнала на входе Y развертывающее напряжение не вырабатывается. Генератор развертки ждет появления сигнала на входе Y. Как только на вход Y поступает сигнал, через устройство синхронизации запускается генератор развертки, который вырабатывает одиночный линейно нарастающий импульс напряжения, который поступает на пластины X. Переход в ждущий режим осуществляется с помощью регулятора «стабильность».

Измерение амплитуды и периода

При измерении амплитудных и временных параметров исследуемых сигналов обычно измеряют соответствующие геометрические размеры изображения сигнала на экране и с помощью коэффициентов отклонения и коэффициентов развертки, характеризующих чувствительность каналов, определяют значения этих параметров.

Измерение частоты методом сравнения

Метод сравнения основан на сравнении измеряемой частоты с частотой образцового (задающего) генератора.

Если одновременно на вход пластин Y и вход усилителя подать два сигнала, то при совпадении частот на экране появятся изображение эллипса. Если частоты не полностью совпадают, то эллипс будет вращаться, а при полном совпадении частот будет неподвижен.

При кратном соотношении частот на экране электронно-лучевой трубки появятся более сложные фигуры - фигуры Лиссажу.

Дата добавления: 2015-12-08