Изучение устройства электронного осциллографа (Лабораторная работа № 1), страница 2

          Если напряжения Ux и Uy переменные, то луч на экране бу­дет описывать более или менее сложную траекторию. Существует простой графический способ нахождения этой траектории, опираю­щийся на тот факт, что отклонения луча по координатам Y и Х пропорциональны напряжениям на пластинах" Y "и” Х", как это следует из соотношений (I) , (2). Рассмотрим этот способ на одном примере.

Пусть на пластины поданы синусоидальные напряжения, сдвину­тые по фазе    (рис. 4)

Возьмем моменты времени t₀ , t₁ , … , t₈. В каждый из них по графикам находим значения напряжений. Обозначим эти напряжения в момент t₀ как Uy⁰ и Ux⁰, в  момент t₁-Uy¹, Ux¹ и т.д. В момент t₀  светящееся пятно на эк­ране будет иметь координату y₀ , пропорциональную Uy⁰, и координату х , пропорциональную Ux⁰ . Заметим, что для полу­чения чисто качественного представления об искомой траектории не требуется знания чувствительностей ЭЛТ Sy и Sх. От значений Sy и Sх зависят только масштабы по осям координат. Поэтому координаты у и х, пропорциональные  Uy⁰   и  Ux⁰,  наносим на координатную плоскость в произвольном масштабе, который однако, в дальнейшем должен выдерживаться и для других точек.  На рис.5 эта точка обозначена t₀. Аналогично наносятся коорди­наты луча в   моменты  t₁ , t₂ , … , t₈ . Соединив точки плав­ной кривой, получим искомую  траекторию.

Обращает на себя внимание совпадение координат в моменты  t₀ и t₈  . Это не случайное совпадение,  а вытекающее из пе­риодичности напряжений, подаваемых на пластины. Каждый период луч описывает замкнутую  фигуру.  Если  частота подаваемых напря­жений более нескольких десятков герц, то из-за инерционности глаза оператор видит на экране не последовательное перемещение луча по траектории, а целиком  всю траекторию . В нашем случае это будет  эллипс. Если частоты сигналов Uyи Ux неодинаковы , но относятся как целые числа, то на экране будут видны более сложные  фигуры (фигуры Лиссажу). Эллипс - одна из самых простых фигур Лиссажу. Возможность получения этих фигур на экране осцил­лографа иногда используется  для измерения сдвига фаз и частоты     

Если частоты напряжений Uy  и Ux не кратны, то, очевидно  луч на экране не будет перемещаться по замкнутой траектории и из-за инерционности зрения оператор увидит слабо светящийся эк­ран (или некоторую его часть). Информативность такой картины, конечно минимальна.

Перейдем к практически чрезвычайно важному вопросу - полу­чению изображения сигнала на экране ЭЛТ.  Наиболее наглядное представление временного процесса - представление его в виде графика, по оси абсцисс которого откладывается время, а по оси ординат - интересующий параметр процесса. Подобный график и было бы желательно получать на экране ЭЛТ Если,  например, исследует­ся напряжение, то по оси ординат стремятся иметь значения этого напряжения, а по оси абсцисс – время. Поэтому, естественно, на пластины " Y " подать исследуемое напряжение. Возникает вопрос - какой сигнал подать на пластины "X". Если на них ничего не подавать, т.е.     Ux = 0, то луч по экрану перемещается только в вертикальном направлении. Из-за инерционности зрения оператор увидит на экране вертикальную по­лоску. Если на "X" подать тот же сигнал, что и на " Y ", то цель  все равно не достигается, из сказанного ранее следует - на экране будет фигура Лиссажу.       

Оказывается, для получения искомого графика необходимо иметь в распоряжении некоторое вспомогательное напряжение, называемое напряжением развертки. Поскольку отклонение луча по оси Х должно быть пропорционально времени, то на пластины "X", вероятно, и следует подать напряжение, линейно зависящее от времени. Действительно, отклонение по оси Y пропорционально Uy(t):

 Y= Sy * Uy(t)(3)

Если выполняется  уравнение :

X= Sx * Ux(t)= Sx* k * t          (4)