Электронно-лучевой осциллограф (руководство к лаборатоной работе), страница 5

Универсальные осциллографы характеризуются временем пробега от
10 с/см до 10 нс/см, скоростные — от 10 мкс/см до 0,1 нс/см.

4. Каналы управления лучом

Канал вертикального отклонения (канал Y) предназначается для усиления (ослабления) исследуемого сигнала, преобразования однофазного напряжения сигнала в двухфазное и задержки сигнала на необходимое время; сигнал при этом не должен искажаться, т. е. его форма должна сохраняться. Канал вертикального отклонения характеризуется полосой пропускания, временем установления, чувствительностью, нелинейностью амплитудной характеристики, входным сопротивлением и входной емкостью, максимальным допустимым входным напряжением, длительностью задержки сигнала. Он состоит из входного делителя напряжения, входного каскада, линии задержки (не всегда), предварительного и оконечного усилителей
(рис. 6).

Рис. 6

При помощи входного делителя устанавливается допустимое входное напряжение, не перегружающее входной каскад. Основным требованием, предъявляемым к входному делителю, является независимость коэффициента деления от частоты в заданной полосе частот. Этому требованию отвечает резистивно-емкостный делитель при условии сохранения равенства постоянных времени звеньев: τ₁ = R₁С₁ = = τ₂ = R₂C₂. В осциллографах используется декадное деление входного напряжения, деление в отношениях: 1:2, 1:3, 1:5 и др.; максимальный применяемый коэффициент деления равен
1 : 1000. Иногда осциллографу придается дополнительный выносной делитель. При включении внешнего делителя входное сопротивление увеличивается, а входная емкость уменьшается в 3—4 раза. Высокочастотные и широкополосные импульсные сигналы подаются на вход осциллографа по коаксиальному кабелю, волновое сопротивление которого равно 50 или 75 Ом. Для согласования тракта на входе осциллографа предусмотрен низкоомный вход. Вход канала вертикального отклонения может быть открытым и закрытым (через разделительные емкости). При открытом входе возможно прохождение как переменного, так и постоянного тока, при закрытом — только переменного.

Входной каскад предназначен для преобразования большого входного сопротивления в малое выходное, поэтому он выполняется по схеме катодного повторителя. В качестве его нагрузки включают линию задержки, представляющую собой ряд последовательно включенных звеньев LC, соединенных по схеме фильтра нижних частот. Линия задержки используется для наблюдения передних фронтов импульсных сигналов. Для этого сигнал до линии задержки подается на блок синхронизации развертки и развертка запускается раньше основного сигнала по каналу Y.

Усилитель канала вертикального отклонения предназначен для усиления слабых исследуемых сигналов и преобразования однофазного напряжения сигнала в симметричное двухфазное. Парафазный каскад позволяет вдвое увеличить чувствительность канала Y. Усилитель должен обеспечивать необходимый коэффициент усиления при минимальных частотных, амплитудных и фазовых искажениях.

Величина коэффициента усиления определяется заданной чувствительностью осциллографа h₀ и чувствительностью применяемой электроннолучевой трубки h_T~. В осциллографах с низким коэффициентом отклонения, например с К₀ = 1 В/см, коэффициент усиления равен 25—30, с высоким — достигает (30 ÷ 50) · 10³.

Полоса пропускания усилителя Δf характеризует спектр частот, составляющие которого ослабляются не более чем на 3 дБ.

В универсальных и запоминающих осциллографах полоса пропускания колеблется от 1 до 80 МГц, а время установления — от 350 до 4 нc.

Синхронизирующее устройство предназначено для принудительной установки периода (или длительности) развертки, равного или кратного периоду (или длительности) исследуемого сигнала. В режиме ждущей развертки синхронизация осуществляется коротким запускающим импульсом, который формируется из исследуемого сигнала или напряжения внешнего источника. Для этого предусматривается усилитель синхронизирующего напряжения и триггер, формирующий запускающие импульсы; при такой схеме запуск генератора развертки не зависит от формы запускающих сигналов. Иногда триггер в цепи синхронизации отсутствует, тогда на выходе усилителя предусматривается дифференцирующая цепочка для получения коротких запускающих импульсов. На выходе усилителя обеспечивается необходимая величина и полярность этих импульсов независимо от величины и полярности их на входе, В большинстве современных осциллографов генератор развертки имеет в своем составе триггер управления, воздействуя на который можно осуществить синхронизацию и в режиме непрерывной развертки. В некоторых осциллографах генераторы развертки работают в автоколебательном режиме, и для их синхронизации в схему вводится напряжение U_син синхронизирующей частоты (см. рис. 7).