Электронно-лучевой осциллограф (руководство к лаборатоной работе), страница 4

Линейная развертка. Наиболее распространенным видом развертки осциллограммы является линейная периодическая развертка. Напряжение этой развертки имеет форму пилообразного импульса, т. е. возрастает пропорционально времени, и поэтому луч с равномерной скоростью движется по экрану осциллографа. Увеличение напряжения прекращается в момент достижения лучом края экрана. В этот момент оно мгновенно уменьшается до нуля, и луч также мгновенно перебрасывается к противоположному краю экрана трубки.

Рис. 4. Формы напряжения линейной

развертки:    а,    б — идеализированные;

в, г — реальные

Далее процесс повторяется, и луч чертит на экране трубки прямую — линию развертки. Напряжение развертки, как правило, подается на пластины Х, и поэтому линия развертки получается горизонтальной. В зависимости от того, нарастает или спадает пилообразное напряжение (рис. 4, а, б), луч устанавливается у левого или у правого края экрана и разворачивается слева направо или наоборот. Развертка будет линейной, если в пределах ее длительности пилообразное напряжение изменяется пропорционально времени:

,                   (4)

где А_пл — высота пилообразного напряжения, τ_пл — его длительность.

Рис. 5. Получение осциллограмм при линейной развертке: а — при идеализированной; б — при реальной.

Если на пластины Yподается напряжение

исследуемого сигнала u_y, то луч получает дополнительные отклонения по вертикали и на

экране появляется осциллограмма исследуемого напряжения в функции времени: u_y = f (t)
(рис. 5, а).

Осциллограмма неподвижна только в том случае, если длительность развертки равна или кратна периоду Т_y сигнала: τ_пл = пТ_y
(п — 1, 2, 3, ...), т. е. когда напряжения сигнала и развертки синхронны.

Пилообразное периодическое напряжение развертки получается от релаксационных генераторов. В реальных схемах таких генераторов не удается получить точно линейного нарастания напряжения и мгновенного спада его до нуля (рис. 4, в, г), поэтому электронный луч движется по диаметру экрана электроннолучевой трубки несколько неравномерно и возвращается в исходное положение не мгновенно.

Осциллограммы при реальной развертке искажаются (рис. 5, б). В реальной форме кривой пилообразного напряжения различают два участка, соответствующие длительности прямого (τ_пл) и обратного (τ_обр) хода луча; сумма этих длительностей составляет период развертки Т_х = τ_пл + τ_ο6ρ. Линейная периодическая развертка характеризуется частотой, отношением длительности обратного хода к длительности прямого, нелинейностью, высотой импульса пилообразного напряжения и скоростью.

Частота развертки f_x = l/Τχопределяет количество перемещений луча по экрану трубки в течение одной секунды. Применяется частота развертки от единиц герц до десятков мегагерц. Отношение длительности обратного хода к .длительности прямого k = τ_ο6ρ/τ_пл  должно быть возможно меньшим, так как обратный ход луча вызывает потерю части изображения исследуемого напряжения. В современных осциллографах k = 0,05 ÷ 0,1, и потому приближенно можно период развертки считать равным длительности прямого хода луча Т_х ≈ τ_пл.

Нелинейность σ_пл характеризует непостоянство скорости развертки в пределах прямого хода луча. Реальное напряжение развертки не соответствует формуле (4), а обычно изменяется по экспоненте. Нелинейность в обычных осциллографах составляет 1—5%, а в особо точных 0,1% и меньше. Значение напряжения развертки должно быть достаточным для полного отклонения луча в пределах экрана электроннолучевой трубки и составляет сотни вольт.