Изучение устройства электронного осциллографа (Лабораторная работа № 1), страница 3

где k- коэффициент пропорциональности, подставляя в (3) значение t из (4) получим:                                      

y= Sy * Uy * ( x / k * Sx )

         Таким образом, на экране будет изображение временного процесса Uy(t). Масштабы по осям графика определяются  Sy и  Sx.                                Практически  невозможно получить линейно - возрастающее  напряжение    в течение неограниченного времени. К тому же, в этом нет необходимости. Достаточно иметь такое напряжение в течение хотя бы одного периода исследуемого напряжения  Uy(t) . Тогда на экране электронный луч воспроизведет один период сигнала Uy(t) . Если многократно и достаточно часто воспроизводить один период сигнала, причем, так, чтобы траектория луча была одной  и той же, а не смещалась от периода к периоду, то из-за инерционности зрения оператор увидит на экране непрерывный график одного периода процесса.

Добиться такого положения, чтобы луч на экране от периода к. периоду

перемещался по одной и той же траектории, значит получить на экране устойчивое изображение. Для этого необходима синхронность напряжения развертки и исследуемого напряжения. Для осуществления синхронизации на   переднюю   панель осциллогра­фа выведены соответствующие органы управления.

Если напряжение развертки линейно нарастает в течение нескольких периодов исследуемого  сигнала, то на экране получаем изображение нескольких периодов (естественно, при наличии синхронности Ux и  Uy ).

Если сигнал  непериодический, точнее, неповторяющийся, то наблюдать его на обычных осциллографах не представляется возможным. Для этой цели существуют специальные запоминающие осциллографы.

При исследовании низкочастотных процессов (частота менее 10 Гц) инерционность зрения уже трудно использовать. При подоб­ных исследованиях применяют специальные осциллографы, ЭЛТ ко­торых имеют длительное после свечение люминофора.

2.4. Устройство управления лучом

Канал Y (рис.1) содержит усилитель вертикального отк­лонения (УВО), входной делитель напряжения (ВДН) и калибратор (К). Рассмотрим назначение этих устройств. Для получения люминисценции электроны необходимо разогнать до высоких скоростей. Поэто­му они быстро пролетают зону действия отклоняющих пластин. Что­бы отклонить их за это короткое время от оси трубки на требуе­мый угол, к  пластинам надо приложить значительные напряжения (Uy или Ux ) - десятки вольт. Обеспечить наблюдение меньших  сигналов Uy возможно только предварительно усилив  их. Поэтому любой осциллограф включает в себя усилитель вертикального отклонения.   

К усилителю предъявляются следующие требования: широкий частотный диапазон, большой (порядка 1000) и изменяемый коэффици­ент усиления, высокое входное сопротивление и малая входная ем­кость.     

      Любой реальный усилитель имеет частотный диапазон, ограни­ченный сверху: в области высоких частот коэффициент усиления уменьшается. Это происходит из-за влияния на высоких частотах паразитных емкостей и индуктивностей радиодеталей и монтажа. В усилителях осциллографов принимают все меры для уменьшения этих реактивностей. Собственно, усилители и ограничивают частотный диапазон осциллографа, частотный диапазон ЭЛТ значительно шире частотного диапазона усилителей.

     Роль входного сопротивления и входной емкости усилителя видна из эквивалентной схемы входной цепи, показанной на рис.6 .

На ней изображены ЭДС источника усиливаемого сигнала e_c и внутреннее сопротивление источника  Rc .Напряжение на входе усилителя :

Uвх= e_с – iвх * Rc

где iвх - входной ток, протекающий под действием  ЭДС   e_c. 

Из этого соотношения следует, что сигнал на входе будет тем больше, приближаясь к e_c , чем меньше входной ток. Для уменьшения тока необходимо увеличить Rвх и уменьшать Свх . На высоких частотах доминирующую роль играет Свх . Если источ­ник сигнала имеет большое внутреннее сопротивление, то частотный диапазон будет уже ограничивать не усилитель, а фильтр нижних частот   Rc – Cвх .                                         В практике приходится наблюдать не только малые сигналы, но и достаточно большие (порядка сотен вольт). Эти сигналы надо уже не усиливать, а ослаблять. Для этой цели в канале Y слу­жит входной делитель напряжения (ВДН). Принцип работы этого узла поясняет рис.7.