Принципы построения осциллографической техники

осей Xи Y; S_x, S_y — чувствительности трубки, мм/В; и_х, и_у - напряжения на пластинах Хи Yсоответственно. Чувствительности S_xи S_yзависят от конструктивных особенностей трубки и напряжения на ускоряющем аноде трубки. Основной функцией осциллографа является отображение формы исследуемого напряжения на экране. Требуемое отображение достигается перемещением электронного луча в вертикальном и горизонтальном направлениях. Перемещение по вертикали происходит под влиянием исследуемого напряжения, приложенного к пластинам Y, а по горизонтали — приложенного к пластинам Xнапряжения пилообразной формы, называемого напряжением развертки. Последнее вырабатывается специальным генератором развертки. Рассмотрим сначала случай, когда напряжение на вертикально отклоняющих пластинах Yравно нулю, т.е. и_у = 0, а на горизонтально отклоняющих пластинах Xимеется пилообразное напряжение (рис. 2.2).

рис. 2.2.

Тогда перемещение электронного луча будет приводить к перемещению пятна на экране от точки А к точке В за время t_обр, и обратное перемещение за время t_пр. Таким образом, за время Т_р = t_обр + t_пр , называемое периодом развертки, луч осуществит свой прямой и обратный ход. Пилообразное напряжение формируется гак, чтобы t_пр > t_обр, т.е. Т_р = t_пр.

Из-за большой скорости и специального гашения запирающим напряжением обратный ход луча обычно не просматривается. Ввиду того что во время прямого хода луча скорость пятна на экране постоянна, ось Xможно отождествить с осью времени t.

Если одновременно к вертикально отклоняющим пластинам Yприложить исследуемое напряжение, то положение луча в каждый момент времени будет однозначно соответствовать значению этого напряжения. На рис. 2.3 показано, как образуется изображение на экране ЭЛТ. Исследуемое напряжение с амплитудой U_с и периодом Т_с подается на пластины Y, напряжение развертки с амплитудой U_р и периодом Т_р - на пластины X. Если Т_р = Т_с, то каждому периоду развертки будет соответствовать период исследуемого напряжения и изображение на экране не будет изменяться со временем, оставаясь неподвижным.

Это изображение можно построить по точкам, отмечая значения напряжений развертки и сигнала в заданные моменты времени и перенося их на экран. На рис. 2.3 это сделано для моментов времени t₀, t_1, t_2, t₃ и t₄. Пятно на экране в эти моменты будет занимать положения 0, 1, 2, 3 и 4 соответственно. Полученное таким образом изображение (или его запись) , показывающее, как изменяется исследуемое напряжение от времени, называется осциллограммой. Имея осциллограмму, можно определить многие параметры сигнала: амплитуду, частоту, период и др.

рис. 2.3.

На практике напряжение развертки в течение прямого хода растет со временем не строго линейно. Это приводит к неравномерности масштаба по оси X, т.е. по временной оси. При этих условиях измерение временных интервалов будет сопровождаться ошибками. Поэтому нелинейность развертки нормируется и указывается в паспорте осциллографа наряду с другими нормируемыми параметрами.

Выше отмечалось, что при равенстве периодов развертки и исследуемого напряжения Т_р = Т_с изображение на экране неподвижно. Оно будет неподвижным и в более общем случае Т_р = пТ_с, где п - целое число. При этом на осциллограмме представляется п периодов исследуемого напряжения. Если же периоды не кратны друг другу, т.е. п не равно целому числу, то кривые, прочерчиваемые электронным лучом на экране в течение каждого периода напряжения развертки, не будут повторять друг друга