Развертка в ЭЛО

ЛЕКЦИЯ № 9

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ

В производственной деятельности возникает необходимость не только в измерении тех или иных величин, но и в автоматической регистрации их значений. Для этой цели служат регистрирующие приборы.

В зависимости от числа одновременно регистрируемых величин:

- одноканальные;

- многоканальные.

В зависимости от формы записи различают

- самопишущие (запись в виде диаграмм);

- печатающие;

- электронно-лучевые осциллографы (развертывание исследуемого

сигнала на экране электронно-лучевой трубки;

- цифровые осциллографы.

ЭЛО предназначены для визуального наблюдения, измерения и регистрации электрических сигналов. Возможность исследования высокочастотных периодических и кратковременных однократно протекающих процессов.

Достоинства: широкий частотный диапазон, высокая чувствительность, большое входное сопротивление, незначительное потребление мощности от исследуемого объекта.

Типы ЭЛО:

♦ универсальные (С1); ♦ запоминающие (С8);

♦ импульсные (С3); ♦ цифровые (С9)

♦ стробоскопические (С7); и др.

В основе работы ЭЛО лежит преобразование исследуемых сигналов в видимое изображение, получаемое на экране ЭЛТ. Это преобразование осуществляется путем управления движением пучка электронов исследуемого напряжения (электростатическое управление потоком электронов)

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА

К- подогреваемый катод, М – модулятор, А1 – фокусирующий анод (подается положительное напряжение 300 – 1000 В), А2 (напряжение 800 – 4000 В) – ускоряющий анод, ВП – вертикальные отклоняющие пластины, ГП – горизонтальные отклоняющие пластины, А – дополнительный анод (дополнительное ускорение электронов, для процессов с малой частотой повторения или однократных импульсов).

Основные характеристики ЭЛТ:

- чувствительность ЭЛТ – S_т = L_т/U_т (L_т отклонение луча на экране трубки, вызванное напряжением U_т);

- полоса пропускания – диапазон частот, в пределах которого коэффициент отклонения изменяется не более чем на 3 дБ;

- длительность послесвечения;

- рабочая площадь экрана;

- цвет свечения люминофора.

Структурная схема ЭЛО

ДН – входной делитель реализует большое входное напряжение, расширение пределов измерения напряжения.

Усилитель канала Y – усиление сигнала достаточного для управления отклонением луча по оси Y.

Линия задержки – временная задержка исследуемого сигнала, для регистрации сигнала малой длительности. Т_лз > T_гр. Это позволяет получить на экране осциллографа изображение всего импульса, включая его начальную часть.

Калибраторы амплитуды и длительности – контроль и установка коэффициентов отклонения и развертки. Калибраторы представляют собой генераторы прямоугольных импульсов с известными амплитудой и частотой. Изменяя коэффициенты усиления соответствующих усилителей добиваются нормированного отклонения луча на экране, что приводит к установке соответствующего коэффициента отклонения. По периоду калибровочного импульса можно проверить и установить нормированное значение коэффициента развертки.

Генератор развертки – обеспечение получения развернутого во времени изображения исследуемого сигнала.

Блок синхронизации – осуществляет изменение частоты ГР в соответствии с частотой исследуемого сигнала.

Канал Х – управление отклонением луча по оси Х посредством подачи внешнего или внутреннего напряжения.

Канал Z – позволяет модулировать яркость свечения экрана внешним сигналом. Вход Z соединен с модулятором трубки. Подавая импульсы напряжения в необходимые моменты времени можно отмечать характерные точки на экране.

Двухканальные ЭЛО: два канала вертикального отклонения Y1 и Y2 и высокочастотный коммутатор, поочередно подключающий каналы к пластинам Y.

Двухлучевые ЭЛО: два канала Y1 и Y2 и двухлучевая ЭЛТ.

ОСНОВНОЙ РЕЖИМ РАБОТЫ исследуемый сигнал – на вход Y, генератор развертки – включен, на экране – осциллограмма исследуемого сигнала.

Чувствительность осциллографа S_o по каналу Y и Х определяется наибольшей длиной светящейся линии на экране в мм, приходящейся на 1 В амплитудного значения входного напряжения. При синусоидальной форме напряжения длина линии на экране соответствует двойному амплитудному значению поданного напряжения.

Наблюдение формы электрических сигналов

1. Исследуемый сигнал подать на открытый входY, генератор развертки должен быть включен

[открытый входY ( )– для исследования сигналовлюбой формы,

закрытый вход (~) – для исследованияпеременной составляющей сигнала].

2. Синхронизировать развертку в режиме внутренней синхронизации.

[– установить режим синхронизации «внутренняя»;

– вывести регулятор «уровень» до нуля;

– «стабильность» вывести до погашения экрана;

– ввести «уровень» до получения неподвижного устойчивого изображения].

3. Установить такую частоту развертки, чтобы на экране наблюдалось 2 или 3 периода исследуемого сигнала.

4. Для проведения измерений предварительно выполнить калибровку усилителя Y с помощью калибратора амплитуды

[– переключатель К₀ перевести в положение «Калибровка»

– при необходимости установить потенциометром «Чувствительность» необходимое отклонение (в делениях шкалы) между штриховыми линиями, созданными амплитудами напряжения калибратора].

Развертка в ЭЛО

Развертка – процесс перемещения луча в горизонтальном направлении в функции времени.

Для этого электронный луч смещается по оси Х с равномерной скоростью, что осуществляется подачей на ГП линейно нарастающего пилообразного напряжения, формируемого ГР.

Виды развертки: ● линейная;

● синусоидальная;

● круговая.

Типы развертки: ♦ непрерывная;

♦ ждущая.

Исследование сигналов в широком диапазоне частот обеспечивается переключением частоты пилообразного напряжения, предусмотренным в ГР.

Линейная развертка

Для получения устойчивого изображения на экране осциллографа частота ГР должна быть кратной частоте исследуемого сигнала. Выдержать точно кратность частот на практике не удается вследствие самопроизвольного изменения частоты ГР и исследуемого сигнала. Для поддержания устойчивости изображения БС изменяет частоту ГР в соответствии с частотой исследуемого сигнала. Такой режим работы ГР называется непрерывным. Он применяется при наблюдении периодических сигналов.

Реальная форма u_р:

Т_р = Т_пр + Т_обр

Т_пр – время прямого хода,

Т_обр – время обратного хода.

Чтобы осциллограмма не искажалась, на время обратного хода луча ЭЛТ гасится.

Синхронизация развертки

– для получения неподвижной устойчивой осциллограммы.

Синхронизация – процесс принудительного генерирования ГР напряжения с частотой (f_р), равной (кратной) частоте исследуемого сигнала (f_y).

Условие синхронизации: f_y = n f_p , T_p = n T_y (n – целое число).

Виды синхронизации: ♦ внутренняя; ♦ внешняя.

    При исследовании непериодической последовательности импульсов. Одиночных импульсов или импульсов с большим периодом следования используют ждущий режим работы, при котором ГР вырабатывает пилообразный импульс только с приходом исследуемого импульса, что обеспечивает устойчивость изображения на экране. Такая синхронизация называется внутренней.

    При исследовании коротких по длительности импульсов начинает проявляться инерционность ГР, который вырабатывает пилообразное напряжение с некоторым запаздыванием t_ГР по отношению к запускающему импульсу. При этом начальная часть исследуемого сигнала не разворачивается во времени и не видна на экране. Для устранения этого явления в усилителе вертикального отклонения предусмотрена линия задержки ЛЗ, которая задерживает сигнал, подаваемый на отклоняющие пластины, на некоторое время t_ЛЗ > t_ГР. Такая задержка позволяет получить на экране осциллографа изображение всего импульса, включая его начальную часть.





                   Синусоидальная развертка u_р = U_m sin ωt

Синусоидальное u_р → на вход Х (ГР отключается).

При синусоидальном u_вх → фигура Лиссажу.

Вид фигуры ← от соотношения частот и фазового сдвига между u_р и u_вх.

12 Следующая ⇒