Изучение электронного осциллографа (Лабораторная работа № 33)

Лабораторная работа № 33

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА

Цель работы: изучить назначение, устройство и принцип действия электронного осциллографа; научиться производить некоторые виды измерений с помощью осциллографа С 1-93.

Приборы и принадлежности: электронный осциллограф С 1-93, звуковой генератор, источник питания.

1 НАЗНАЧЕНИЕ ОСЦИЛЛОГРАФА

Электронный осциллограф-  это прибор, который предназначен для наблюдения и исследования формы электрических сигналов. Применяется для измерения амплитуды и мгновенных значений (напряжения, тока), электрического сигнала временных параметров сигнала (длительности фронта, среза, частоты следования, скважности, задержки), частоты периодического сигнала, сдвига фаз между двумя сигналами и др.

Основными элементами осциллографа являются электронно-лучевая трубка, генератор развертки, блок синхронизации, усилители отклоняющих пластин, калибратор, блок питания. Схема осциллографа изображена на рис. 1.

2   ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА

Основной частью  электронного осциллографа является электронно - лучевая трубка  (ЭЛТ).

ЭЛТ  представляет собой стеклянную колбу, откаченную до высокого вакуума. Внутри неё расположены  электронная пушка, отклоняющая система и флуоресцирующий экран  (рис. 2).

Электронная пушка (ЭП) предназначена для создания сфокусированного электронного луча. ЭП  состоит из катода косвенного накала  К, испускающего  электроны вследствие термоэлектронной эмиссии; управляющего электрода для фокусировки луча;  системы анодов  А.

Фокусирующий электрод имеет отрицательный потенциал относительно катода  и сжимает выходящий из катода электронный пучок.  Изменяя потенциал управляющего фокусирующего электрода, можно регулировать  количество вылетающих электронов, то есть яркость пятна на экране трубки.

Ускоряющая система ЭП состоит из двух анодов.  Положительный потенциал первого анода в несколько раз меньше потенциала второго анода. Аноды имеют форму цилиндров с перегородками, в центре которых сделаны отверстия. Перегородки служат  для удаления электронов, не удовлетворяющих условиям фокусировки.  

Отклоняющая система луча ЭЛТ может быть электростатической или магнитной. В первом случае отклонение луча производится электрическими полями конденсаторов, во втором – магнитными полями катушек с током. Далее рассматривается  ЭЛТ  с электростатическим отклонением электронного луча (см. рис. 2).

Отклоняющие пластины, расположенные вертикально, перемещают луч по горизонтали, по оси  Х. Напряжение, поданное на горизонтально отклоняющие пластины, называется развертывающим и создаётся генератором развёртки (см. п. 3)

Пластины, расположенные горизонтально, перемещают луч по вертикали, по оси  У.  На них подается исследуемое напряжение. Чувствительность ЭЛТ мала и для отклонения луча на весь экран требуется довольно большое напряжение  (3 – 200В). Напряжение исследуемого сигнала  и напряжение развертки могут быть очень малыми, поэтому в каналах вертикального и горизонтального отклонений  луча предусматриваются усилители.  Усилители увеличивают исследуемый сигнал  и пилообразное напряжение генератора  развертки до значений, достаточных для отклонения луча по вертикали и горизонтали на весь экран. При этом генератор вертикального отклонения должен обладать большим входным  сопротивлением и малой входной ёмкостью, чтобы подключение