Упрощенная структурная схема электронного осциллографа


Упрощенная структурная схема электронного осциллографа

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Упрощенная структурная схема осциллографа приведена на рисунке 3. Она содержит электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), канал вертикального отклонения, канал горизонтального отклонения, калибратор.

Рисунок 3. Структурная схема электронно-лучевого осциллографа

Принцип получения изображения исследуемого напряжения на экране осциллографа в общих чертах заключается в следующем. Для наблюдения на экране исследуемого напряжения необходимо отклонять луч по горизонтальной оси пропорционально времени, а по вертикальной оси – пропорционально величине исследуемого напряжения. С этой целью к горизонтально отклоняющим пластинам подается линейно изменяющееся напряжение, под действием которого электронный луч перемещается по горизонтали с постоянной скоростью слева направо. В исходное положение луч возвращается с гораздо большей скоростью.

Канал вертикального отклонения луча (канал У) предназначен для передачи напряжения исследуемого сигнала на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Входной блок канала имеет калиброванный переключатель усиления с помощью которого устанавливается масштаб ВОЛЬТ/ДЕЛЕНИЕ на экране осциллографа.

Исследуемый сигнал может подаваться на входной блок или непосредственно (вход У открытый), или через разделительный конденсатор (вход У закрытый). В

случаях, когда интерес представляет переменный сигнал небольшой величины, имеющий напряжение смещения в виде напряжения постоянного тока, используется закрытый вход. При этом последовательно с входом подключается конденсатор, пропускающий переменный сигнал и блокирующий напряжение смещения постоянного тока. Переключение входов осциллографа осуществляется с помощью переключателя, положение которого определяет вид входа (на передней панели имеется соответствующее обозначение).

Как правило, входы осциллографа обладают высоким импедансом, который представляет собой параллельное соединение сопротивления 1 МОм и емкости порядка 20 пФ.

В усилителе вертикального отклонения имеется линия задержки, благодаря которой обеспечивается подача исследуемого импульсного сигнала с задержкой относительно пилообразного напряжения, поступающего на горизонтально отклоняющие пластины, что позволяет наблюдать передний фронт импульсного сигнала. Усилитель вертикального отклонения усиливает исследуемый сигнал до величины, необходимой для получения достаточного для наблюдения размера исследуемого сигнала на экране ЭЛТ.


Канал горизонтального отклонения луча или канал Х вырабатывает напряжение перемещающее луч в горизонтальном направлении пропорционально времени. Он содержит: генератор развертывающего напряжения, который перемещает луч по горизонтали с определенной скоростью; усилитель, обеспечивающий необходимую величину напряжения развертки; схему синхронизации, предназначенную для усиления, преобразования и изменения полярности синхронизирующего сигнала с целью получения устойчивой неискаженной осциллограммы.

На передней панели осциллографа имеется калиброванный переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛЕНИЕ. Для получения на экране устойчивой осциллограммы служит схема синхронизации и запуска развертки, которая управляет генератором развертки и обеспечивает кратность периодов исследуемого сигнала и развертывающего напряжения. Для наблюдения неподвижного изображения начало развертки должно быть связано с одной и той же точкой сигнала. Эту привязку к определенным точкам сигнала осуществляет схема синхронизации, с помощью которой устанавливается определенный уровень и наклон («+» или « - » ), определяющий момент начала развертки.

Схема синхронизации вырабатывает короткий импульс, поступающий на генератор развертки и запускающий его с помощью переключателя, расположенного на передней панели, возможно выбрать один из трех режимов синхронизации – внутренний, внешний и от сети. При внутренней синхронизации импульсы, запускающие схему, вырабатываются из входного сигнала, который поступает из канала вертикального отклонения до линии задержки. В режиме внешней синхронизации запускающий сигнал подается на схему синхронизации от внешнего источника через специальный вход на передней панели. При этом осуществляется ждущий режим работы генератора развертки, который обеспечивает исследование импульсных сигналов, в том числе с большой скважностью и даже не непериодических. В ждущем режиме напряжение развертки поступает на горизонтально отклоняющие пластина трубки синхронно с моментом их появления запускающего сигнала. При поступлении запускающего импульса электронный луч совершает один прямой и один обратный ход. После этого генератор развертки будет находится в ждущем состоянии и «ждать» прихода следующего запускающего импульса.


В стандартных импульсных генераторах имеется специальный выход для синхронизирующих импульсов. Относительно этих импульсов выходной сигнал задерживается. Как правило, время задержки регулируется. Это позволяет перемещать исследуемый импульс на экране осциллографа.

В положении переключателя рода работы «сеть» синхронизация генератора развертки осуществляется от напряжения питающей сети. При переключении этого переключателя в положение «вход Х» вход усилителя горизонтального отклонения подключается к гнездам «вход Х». При этом генератор пилообразного напряжения отключен, и развертка осуществляется внешним напряжением.

Генератором развертки так же вырабатываются специальный прямоугольный импульс подсвета, длительность которого равна длительности прямого входа развертывающего напряжения. Сформированный в усилителе Z импульс поступает на модулятор ЭЛТ и подсвечивает прямой ход развертки. Как правило, в осциллографах предусматривается возможность модуляции изображения исследуемого сигнала по яркости внешнего сигнала. Для этой цели служит вход Z, а так же схема, позволяющая изменять полярность модулирующего напряжения.

Для точной установки коэффициента усиления сигнала по входу У и коэффициента развертки в осциллографе предусматривается встроенный генератор сигналов с точно известными амплитудой и частотой.

На передней панели предусмотрены специальные ручки, позволяющие управлять яркостью, фокусировкой луча, а так же положением луча на экране ЭЛТ.

Теперь рассмотрим конструкцию и принцип действия электронно-лучевой трубки. Электронно-лучевая трубка представляет собой стеклянный баллон, из которого откачан воздух. Напряжение накала подается на нить нагрева, которая подогревает катод. Под действием нагрева с катода эмитируются электроны. Сетка выполняет несколько функций. Первой функцией является изменение яркости изображения, за счет изменения количества электронов прошедших через нее, т.е. изменением плотности электронов в луче. На сетку подается отрицательное напряжение, которое создает отрицательное электрическое поле. Поскольку заряды поля и электронов совпадают, то через поле смогут пройти только те электроны, которые обладают определенной скоростью движения. Электроны, у которых скорость, и соответственно энергия, меньше энергии электрического поля «отражаются» от этого поля. Напряжение, подаваемое на сетку можно регулировать, что позволяет изменять напряженность электрического поля. Второй функцией сетки является первичная фокусировка потока электронов.

После сетки электроны проходят через аноды. В зависимости от конструкции, в ЭЛТ может быть несколько анодов. Аноды необходимы для финишной фокусировки электронного луча, а также для его ускорения. Если в ЭЛТ два анода, то один из них называется фокусирующим, а другой ускоряющим.

   
Для изменения положения луча используется электрическое поле, формируемое между отклоняющими пластинами. Используют две пары отклоняющих пластин, размещенных перпендикулярно относительно друг друга. Одна из пар пластин смещает луч в вертикальной плоскости, а другая пара пластин смещает луч в горизонтальной плоскости. Рассмотрим работу одной пары пластин. Пусть l-это длина отклоняющих пластин, А-расстояние между пластинами,L-расстояние от пластин до экрана, U-приложенное напряжении, Ua –ускоряющее напряжение

 

Рисунок 4. Смещение луча под действием эл.поля

 

При некоторых допущениях смещение луча- h будет определяться следующим выражением

h=U2UalA(L+l2)

Обычно l«L, поэтому можно считать

h=U2UalAL

При постоянных геометрических размерах отклоняющих пластин и величины ускоряющего напряжения отклонение будет зависеть только от приложенного (исследуемого) напряжения.

После прохождения отклоняющих пластин луч попадает на экран, покрытый особым веществом-люминофором, которое начинает светиться под действием потока электронов.

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒




Упрощенная структурная схема электронного осциллографа

Упрощенная структурная схема электронного осциллографа

Упрощенная структурная схема электронного осциллографа

Упрощенная структурная схема электронного осциллографа

Упрощенная структурная схема электронного осциллографа

Похожие новости: