Осциллограф. Назначение, принципы работы и возможности

Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет имени

Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

Кафедра: Радиотехники и Радиосистем

Лабораторная работа

ОСЦИЛЛОГРАФ

Выполнил:

Ст. гр. РТ-111

Проверил:

г. Владимир,2014

1.  Цели и задачи исследований

Уровень 1: Изучить осциллографы - их принципы работы, органы управления и метрологические характеристики. Приобрести практические навыки работы с прибором.

Уровень 2: Применить осциллограф для исследования  гармонического, импульсного (прямоугольного, треугольного и пилообразного), шумового и комбинированного сигнала.

Уровень 3: Изучить и освоить методики поверки осциллографапутем определения его основных метрологических характеристик. Выполнить учебную поверку с помощью образцовых виртуальных приборов.

2.  Назначение, принципы работы и возможности

Общие сведения

Осциллограф предназначен для наблюдения, измерения и регистрации, электрических сигналов. Он позволяет осуществлять качественное и количественное исследование сигнала во времени.

Осциллограф – один из наиболее универсальных приборов, позволяющий измерять самые разнообразные характеристики и параметры сигналов и цепей (частоту, период, скважность, амплитуду, длительность фронта, спад вершины и др.). Двулучевой осциллограф позволяет оценить разность фаз сигналов, задержки и др.

Подгруппы осциллографов: С1 – универсальные, С7 – стробоскопические, С8 – запоминающие, С9 – специальные.

Осциллограф характеризуют следующие параметры:

-  количество каналов (1,2,4…) одновременно исследуемых сигналов;

-  ширина полосы пропускания (универсальные - до десятков МГц,  высокочастотные - до сотен МГц, стробоскопические -  до десятков ГГц);

-  чувствительность канала вертикального отклонения (мВ/дел);

-  индикация (электроннолучевая трубка - ЭЛТ, жидкокристаллический индикатор -  ЖКИ);

-  условия эксплуатации и т.д.

Универсальный осциллограф

Типовая схема (см. рис. 1) содержит следующие модули:

1.  Входной блок включает аттенюаторы, цепи согласования и развязки.

2.  Линия задержки (ЛЗ) обеспечивает задержку сигнала по отношению к развертке.

3.  ГЛИН - генератор линейно изменяющегося напряжения (генератор развертки по Х для горизонтального отклонения луча).

4.  Система синхронизации вырабатывает синхросигнал начала развертки из сигнала внешнего запуска, внутреннего, от сети или др.

5.  ПУ – предварительный усилитель.

6.  УВО и УГО – усилители вертикального и горизонтального отклонения.

7.  Устройства управления яркостью (канал Z).

8.  ЭЛТ - электроннолучевая трубка.

Рис. 1

Не показаны средства измерения параметров сигнала, которые позволяют измерить напряжение (уровень) и интервалы времени.  Это могут быть калибраторы усиления и развертки, с помощью которых проверяют и осуществляют градуировку экрана по X и Y. В простейшем случае применяют генераторы сигналов с известными параметрами: длительностью импульсов и амплитудой (например, меандр: 10мс, 100мВ).

В более сложных приборах  могут использоваться встроенные цифровые измерители уровней и длительностей по положению меток  (или линий) времени и уровня. Именно так сделано в лабораторном макете.  

На вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ подается испытуемое управляющее напряжение с выхода усилителя вертикального отклонения (УВО). Его мгновенное значение пропорционально исследуемому сигналу на входе соответствующего канала вертикального отклонения «Y».

На горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ подается управляющее напряжение с выхода УГО. Так как напряжение развертки имеет линейную пилообразную форму, луч на экране ЭЛТ будет перемещаться в горизонтальном направлении с постоянной скоростью. В результате получится  график зависимости уровня исследуемого сигнала от времени в прямоугольных координатах - осциллограмма.

Входной блок служит для согласования входа осциллографа с выходом источника сигнала. Линия задержки и система синхронизации служат для координации моментов прихода управляющих напряжений на вертикальные и горизонтальные пластины ЭЛТ.

Погрешность воспроизведения формы исследуемого сигнала на экране