Тема №27 Конструкция осциллографа

Тема № 27

1. Запишите классификацию осциллографа, охарактеризуйте типы осциллографов

2. Зарисуйте структурную схему осциллографа, опишите основные устройства, входящие в его состав

3. Опишите принцип работы электронно-лучевой трубки

Изложить классификацию осциллографов.

Самыми распространенными являются универсальные осциллографы. Они позволяют исследовать широкий класс электрических сигналов с длительностью от единиц наносекунд до нескольких секунд в диапазоне от долей милливольт до сотен вольт. Изображение сигнала на экране отображается практически одновременно с появлением сигнала на входе, поэтому такие приборы называют осциллографами реального времени. Часто универсальные осциллографы выполняют со сменными блоками, которые существенно расширяют их функциональные возможности.

Для исследования быстро протекающих процессов (например, нано- и пикосекундной длительности) применяются скоростные осциллографы, основным узлом которых служит специальная ЭЛТ бегущей волны. В скоростных осциллографах, как правило, предварительное усиление входного сигнала не производиться и поэтому их чувствительность невелика. Эти приборы также являются осциллографами реального времени, которые дают возможность наблюдать и фотографировать как одиночные, так и периодические сигналы.

Повторяющиеся кратковременные процессы исследуются с помощью стробоскопических осциллографов. По принципу действия эти осциллографы относятся к приборам с преобразованием временного масштаба и отличаются высокой чувствительностью и широкой (до 25 ГГц) рабочей полосой частот.

Запоминающие осциллографы, в которых используются специальные ЭЛТ, обладают способностью сохранять и воспроизводить изображение сигнала в течение длительного времени после снятия сигнала со входа осциллографа. Основным назначением запоминающих осциллографов является исследование однократных и редко повторяющихся процессов.

Специальные осциллографы оснащаются дополнительными блоками целевого назначения. К этой группе относятся и телевизионные осциллографы, позволяющие выделять видеосигнал заданной строки изображения, и цифровые осциллографы, дающие возможность не только наблюдать сигнал, но и передавать его в цифровом виде на компьютер для дальнейшей обработки. Специальные осциллографы снабжаются блоками измерения напряжений, токов и сопротивлений (мультиметрами), а также устройствами для исследования вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов.

По числу одновременно наблюдаемых на экране сигналов осциллографы подразделяются на одноканальные и многоканальные.

31. Пояснить принцип действия электронного осциллографа по структурной схеме (структурная схема прилагается)

К основным блокам позволяющим осуществлять наблюдение электрических сигналов с помощью осциллографа относят: каналы вертикального и горизонтального отклонения, канал управления яркостью, калибратор амплитуды и длительности, вспомогательные узлы, источник питания (рисунок 33).

Рисунок 33 Структурная схема электронного осциллографа

Основным узлом любого осциллографа является электронно-лучевая трубка, представляющая собой стеклянный баллон, дно которого покрыто сложным полупроводниковым материалом, обладающего свойством люминесценции.

Основные узлы ЭЛТ:

- электронная пушка – система электродов (катод подогревной, модулятор, первый анод и второй анод). Назначение электронной пушки – формирование, фокусировка и ускорение электронного пучка;

- Система отклоняющих пластин состоит из пары пластин, отклоняющих луч по вертикали и отклоняющих луч по горизонтали

Принцип действия ЭЛТ основан на следующем. Электроны, эмитированные с катода, ускоряются и формируются в узкий пучок (электронный луч). Проходя мимо пластин, электронный луч под воздействием приложенного к ним напряжения отклоняется по осям Х и Y. Попадая на люминесцентный экран, электроны вызывают свечение в виде яркой точки. Размеры и конфигурацию пластин выбирают так, чтобы смещение светового пятна было пропорционально значениям отклоняющих напряжений, поданных на пластины. При этом световое пятно описывает траекторию, называемую осциллограммой.

Задача 1. Определить временные и амплитудные параметры синусоидального сигнала

Р асшифровать буквенное обозначение параметров, дать им определение: U_m, U, Т, f,φ₀,ω

Определить параметры сигнала по осциллограмме U_m, U, Т, f,φ₀,ω, Н – высоту сигнала, дел; если nx, nу - чувствительность осциллографа по горизонтали (с/дел. или мс/дел.) и по вертикали (В/дел.);

nx=0,4 мс/дел., nу=1,5 В/дел

отметка 6

Задача 2. Определить временные и амплитудные параметры синусоидального сигнала

Р асшифровать буквенное обозначение параметров, дать им определение: U_m, U, Т, f,φ₀,ω

Определить параметры сигнала по осциллограмме U_m, U, Т, f,φ₀,ω, Н – высоту сигнала, дел; если nx, nу - чувствительность осциллографа по горизонтали (с/дел. или мс/дел.) и по вертикали (В/дел.);

nx=0,5 мс/дел., nу=1 В/дел

Отметка 9