Изучение работы электронного осцилографа

Лабораторная работа №63

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛОГРАФА

Цель работы: изучить работу электронного осциллографа и провести измерения переменных сигналов.

Приборы: осциллограф С1 – 117, генераторы сигналов Г3 – 112.

Uy

Электронные осциллографы предназначены для наблюдения, измерения электрических сигналов и всех процессов, которые могут быть в них преобразованы. К достоинствам прибора относится возможность рассмотрения и измерения очень коротких сигналов (до 10^-6) и в широком диапазоне частот. Электронно – лучевая трубка осциллографа (основная её часть) представляет стеклянный баллон высокого вакуума, внутри которого помещены электроды: катод, 2 анода и пара отклоняющих пластин (два плоских компрессора). Электроны, вылетая из катода (термоэлектронная эмиссия), ускоряются электрическим полем катод – анод (_~ 1 кВ) и летят к цилиндрическому аноду, через отверстие которого выходит узкий пучок электронов. Анод выполняет роль фокусирующей линзы. Пройдя пространство взаимно – перпендикулярно отклоняющих пластин Х и Y (плоские конденсаторы), электроны попадают на флуоресцирующий экран, вызывая его свечение. Приложение напряжения к платине вызывает перемещение святящегося пятна на экране осциллографа. Действительно, приложение постоянного напряжения на одну из пластин осциллографа приводит к смещению электронного луча в соответствии с силой F, действующей на каждый электрод: F = eE = eU/d (1); где е – заряд электрона, Е и U – напряженность и разность потенциалов поля пластин конденсатора. Приложение переменного напряжения  U = UoCos (ωt + φ) приведёт к движению точки вдоль прямой, а при большой частоте на экране наблюдается прямая линия. Для наблюдения формы исследуемого сигнала необходимо одновременно с излучаемым сигналом, поданным на Y пластины, создать перемещение луча вдоль оси Х, пропорциональное времени. Эту задачу выполняет генератор развёртки, подающий на Х пластины напряжения  Ux развёртки пилообразной формы (рис. 1).

У

U1y

A

t

t1

X

X

Ux

t1

U1x

У

t

t1

                                                           Рис. 1

При этом смещение луча на экране происходит под действием двух напряжений Ux и Uy. На рис. 1 координаты X, Y точки А соответствуют напряжениям U_1x и U_1y  в момент времени t₁. Для получения на экране неподвижной картины луч на экране должен перемещаться по одной и той же траектории. Это выполняется тогда, когда период исследуемого сигнала  и период развёртки будут относится как целые числа (m : n). Для того, что – бы частота генератора развёртки не изменялась по отношению к частоте исследуемого напряжения, применяют СИНХРОНИЗАЦИЮ развертки. Синхронизирующее напряжение обеспечивает неподвижную картинку на экране. В осциллографах существуют разные виды синхронизации: внешняя, внутренняя, автоматическая и т. д. В двухканальном осциллографе С1 – 117 исследуемый сигнал подается в один из каналов А и Б, на входном блоке которых осуществляется усиление его до напряжений, обеспечивающих заданный размер изображения по вертикали экране.

Изучение органов управления осциллографа

Соберите схему рис. 2. Внимательно ознакомьтесь с надписями ручек на передней панели осциллографа и звуковых генераторов Г3.

Генератор № 1

Генератор № 2

осциллограф

  

                                             Рис. 2

Перед работой проставьте ручки управления приборов в следующие положения:

На генераторах №1 и №2 – тумблеры «сеть» в положение выкл. (вниз); лимбы настройки частоты в положение 20; множители на «х10»; ослабление

ΔdB на «10» ручку «    » в среднее положение; тумблеры «     » в положение «~».

На осциллографе:

-  кнопку сеть – в положение «выкл» (нажать);

ручки,   ◙  ,       ,  ☼   ,       ,   ↕  ↔ ,     «уров», «метки» - в средние положения;

ручки «V/дел» каналов А и Б – на «1V»;

движки «» - в положение «~», синхрорежим в положение «А»;

«однокр., ждущ., авт.» - в положение «1mS».

1.  Включить тумблеры «сеть» стоики, включить осциллограф, отжав желтую кнопку «сеть».

2.  Вращая ручки фокус,   ☼  яркость добиться появления тонкой линии развертки луча.

3.  Изменяя положение переключателя «время/дел» против часовой стрелки до положения «x – y», получить на экране (•) точку.

4.  Ручкой ↕ канала А и ручкой ↔ установить точку в центре экрана.

5.  Ручкой ◙ астигматизм добиться круглой ее формы. Большую яркость не устанавливать!

6.  Ручку «время/дел» вновь поставить в положение 1mS.

7.  Включить генератор №1 тумблеров «сеть», на экране появится синусоида. Добавить яркость, если она не видна.

8.  Вращая ручку синхронизации «уровень» добиться ее неподвижного изображения.

9.  Изменяя положение переключателя «V/дел» убедится, что размах синусоиды скачкообразно меняется.

10. Вращая ручку главного усиления, более тонкая часть переключателя (V/дел) убедится, что размах синусоиды плавно меняется. Оставьте ручку в крайнем правом положении.

Аналогично можно получить сигнал на экране с входа В осциллографа от генератора №2, при этом ручку «синхрорежим» надо перевести в положение «Б». Переводя эту же ручку  в положение «А и Б» или «А + Б» можно наблюдать одновременно оба сигнала или их сумму.  

ХОД РАБОТЫ

1.  Получение фигур Листажу.

При сложении двух взаимно – перпендикулярных колебаний синусоидальной формы получаются фигуры Листажу, вид которых зависит от амплитуд, частот и разности фаз складываемых колебаний.