Глава седьмая
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ
7.7. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ОСЦИЛЛОГРАФ
Электронно-лучевой осциллограф используется для визуального наблюдения, измерения и регистрации формы и параметров электрических сигналов в диапазоне частот от постоянного тока до десятков мегагерц.
Электронно-лучевые осциллографы обладают высокой чувствительностью и малой инерционностью, подразделяются на универсальные, запоминающие, специальные и др., могут быть одно-, двух- и многолучевыми.
Функциональная схема электронно-лучевого осциллографа приведена на рис. 7.21. Основным узлом осциллографа является вакуумная электронно-лучевая трубка ЭЛТ, которая преобразует электрические сигналы в световое изображение. Катод 2, подогреваемый нитью накала 1, является источником свободных электронов, которые формируются в электронный луч
 |
Рис. 7.21. Функцио- нальная схема электронно-лучевого осцилло- графа |
 |
| Рис. 7.22. К пояснению принципа получения осциллограммы |
Изменяя отрицательный потенциал электрода 3 по отношению к катоду, можно воздействовать на значение тока электронного луча, а следовательно, и яркость свечения изображения на экране.
Управление лучом ЭЛТ осуществляется посредством трех каналов управления х, у, z, которые обеспечивают получение развернутого изображения исследуемого электрического сигнала в функции времени. Канал у осуществляет вертикальное отклонение луча по оси у системы координат и непосредственно связан с исследуемым сигналом. Канал х обеспечивает горизонтальное отклонение луча по оси времени х системы координат. Канал z управляет яркостью луча.
Для создания линейного масштаба по оси времени х необходимо равномерное перемещение электронного луча по горизонтали, что обеспечивается подачей на горизонтально отклоняющие пластины 7 ЭЛТ линейно нарастающего напряжения развертки (рис. 7.22, в). Если при этом отсутствует напряжение на вертикально отклоняющих пластинах 6, на экране осциллографа появляется горизонтальная линия. При одновременной подаче исследуемого напряжения (рис. 7.22, а) на пластины 6 и напряжения развертки на экране осциллографа появляется осциллограмма (рис. 7.22, б), дающая полное представление о форме, амплитуде, частоте исследуемого напряжения.
В канале х частота генератора развертки недостаточно стабильна. Для получения устойчивого изображения на экране осциллографа необходимо выполнение равенства Тх = пТу , где Тх — период напряжения развертки, Ту — период исследуемого напряжения, п = 1, 2, 3... Это равенство обеспечивается устройством синхронизации, которое «подстраивает» частоту генератора развертки под частоту исследуемого напряжения.
Если «подстройка» производится исследуемым сигналом, то она называется «внутренней синхронизацией», если от какого-либо другого сигнала — «внешней синхронизацией».
Усилитель в канале х обеспечивает линейно нарастающее напряжение заданного значения (до нескольких сотен вольт).
Канал у выполняет по существу функции усилителя. Чтобы он не влиял на режим работы исследуемой электрической цепи, используют катодный повторитель, имеющий значительное входное сопротивление. Так как исследуемые напряжения изменяются в широком диапазоне, для обеспечения оптимального напряжения на выходе данного канала на его входе предусмотрен аттенюатор (делитель напряжения). Для исследования фронтов импульсов напряжений введено устройство — линия задержки.
С целью определения масштаба осциллограмм по осям абсцисс и ординат в осциллографе предусмотрены калибраторы длительности и амплитуды.
Значительный интерес представляют запоминающие осциллографы, предназначенные для регистрации однократных и редко повторяющихся сигналов. Их скорости записи — до 4000 км/с, при уровнях сигналов десятки милливольт — сотни вольт. Так, универсальный осциллограф С8-12 имеет время воспроизведения ранее записанных процессов 40 с, время сохранения записи 7 ч.