Обзор развития, современное состояние и значение метрологии
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
°значению и принципу действия принято различать универсальные, стробоскопические, запоминающие и специальные осциллографы.
Универсальные (условная индексация в обозначении типономинала осциллографа, согласно советского ГОСТ - С1) - наиболее распространенная группа приборов. Они служат для исследования непрерывных и импульсных сигналов.
Стробоскопические (С7) - используются для изучения скоротечных процессов нано- и микросекундной длительности (СВЧ диапазон).
Запоминающие (С8) - применяются для детального исследования однократных, редко повторяющихся и периодических сигналов, изображения которых требуется запомнить в течение длительного времени. В аналоговых запоминающих устройствах для записи сигнала используются электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) специальной конструкции. В цифровых запоминающих осциллографах исследуемый сигнал преобразуется в цифровую форму, а затем записывается в блок памяти и может быть многократно воспроизведен на экране.
Специальные (С9) - содержат специфические узлы (специальные усилители, преобразователи, вычислители и др.), необходимые для проведения конкретных измерений, например, в телевизионной аппаратуре.
Большинство осциллографов реального времени построено по структурной схеме, приведенной на рис.8.1.
Основным элементом конструкции является ЭЛТ, внутри которой формируется узкий пучок электронов - электронный луч. Источником электронов служит катод косвенного накала.
Рисунок 8.1 ? Структурная схема универсального электронно-лучевого осциллографа
Эмиттируемые катодом электроны ускоряются, фокусируются и, попадая на слой люминофора на передней рабочей части экрана ЭЛТ, возбуждают его свечение в видимой части спектра.
Для визуального наблюдения исследуемого сигнала экран трубки покрывают одним или несколькими слоями люминофора, состав которого определяет яркость, окраску свечения и продолжительность послесвечения экрана. Современное развитие техники люминесцентных покрытий предлагает люминофоры, позволяющие выбрать практически любой цвет свечения. Поверх люминофора часто наносят тончайший слой металла (алюминия), обеспечивающего светоотражающую способность и, таким образом, дополнительно повышающего яркость свечения экрана.
45
Поскольку осциллограммы обычно рассматривают визуально, то целесообразно применять такой цвет, у которого энергетический максимум спектра по возможности совпадал с максимумом спектральной чувствительности глаза. Самым выгодным с этой точки зрения является экран с зеленым либо желтым свечением, несколько хуже человек воспринимает оранжевый, голубой и синий цвета. Для наблюдения однократных или периодических медленно протекающих процессов используют люминофоры с относительно большим временем послесвечения или запоминающие трубки специальной конструкции.
Величиной скорости потока электронов луча (от этого зависит яркость свечения точки на экране), площадью его поперечного сечения в точке соприкосновения с люминофором (размеры светящейся точки) и отклонением луча от центра экрана можно управлять изменением напряжений на соответствующих электродах ЭЛТ.
В электронно-лучевых осциллографах, как правило, применяют ЭЛТ с электростатическим отклонением луча. Для этого в ней непосредственно за ускоряющими анодами взаимно перпендикулярно располагают две пары пластин. Этим достигается перемещение луча по экрану в прямоугольной системе координат, что удобно и для управления лучом и при отсчете параметров исследуемой осциллограммы. Исходя из этого, напряжение, соответствующее измеряемой величине, обычно подают на вертикальные отклоняющие пластины - сигнальные (пластины расположены в двух горизонтальных параллельных плоскостях), а на другую пару пластин, временных, подают напряжение, которое равномерно перемещает луч в горизонтальном направлении (расположены в двух вертикальных параллельных плоскостях).
Работа пластин характеризуется величиной линейного отклонения луча на экране в мм при приложении к ним отклоняющего напряжения 1 В. Эта величина называется чувствительностью пластин к отклонению. Поскольку пространственное расположение пар пластин в ЭЛТ различно, чувствительность к отклонению горизонтальных и вертикальных пластин различная.
Поток электронов, испускаемый катодом ЭЛТ, обладает ничтожно малой инерционностью и поэтому мгновенно изменяет свое направление под действием электростатического поля отклоняющих пластин. Это свойство, в основном, и послужило причиной широкого применения электронно-лучевых осциллографов в качестве измерительных приборов.
Напряжение на вертикальных отклоняющих пластинах, соответствующее мгновенному значению амплитуды входного сигнала ("Вход Y"), формируется каналом вертикального отклонения. А на горизонтальные отклоняющие пластины подают импульсное напряжение специальной формы, которое смещает луч по экрану слева направо (с точки позиции наблюдателя), формируя ось времени. В результате луч на экране рисует кривую, воспроизводящую изменения исследуемого сигнала во времени.
В зависимости от назначения и конструкции ЭЛТ, минимальная величина отклоняющего напряжения колеблется в пределах от 10 до 100 В. Поэтому при работе с меньшими напряжениями сигналов возникает необходимость в их усилении. В общих чертах усилитель вертикального отклонения должен удовлетворять следующим требованиям:
иметь достаточно большой коэффицие