физика_ часть 2

9– TIME/DIV (время/деление)

1.Включить питание осциллографа (ON/OFF), и убедиться, что загорается индикатор сети. В течении 20 секунд должна появиться линия развертки.

2.Установить яркость свечения луча. Врщение ручки INTEN (яркость) по часовой стрелки должно приводить к увеличению яркости, против – к

уменьшению.

3.Отрегулировать фокус изображения, вращением ручки FOCUS (фокус).

4.Вращение ручек POSITION приводит к перемещению луча влево-

вправо и вверх-вниз.

5.С помощью переключателей VOLTS/DIV (вольт/деление) и TIME/DIV (время/деление) установить желаемые размеры сигнала, так чтобы на экране отображалось необходимое число периодов сигнала.

Вращение ручек VOLTS/DIV приводит к изменению амплитуды сигнала, а TIME/DIV – к изменению скорости развертки.

Вращение ручек VOLT.VAR приводит к плавному уменьшению

амплитуды сигнала, а вращение TIME.VAR – к плавному измене-

нию периода сигнала.

Если периодов много, то уменьшите время развертки. Если на экране отображается тольо линия развертки, то попробуйте увеличить время развертки.

6.Выбор синхронизации необходим для эффективных действий с осцил-

лограофм. Ознакомиться с функциями переключателей режимов и ис-

точников синхронизации.

Режимы синхронизации:

AUTO (автоматический). Генератор развертки работает в автоко-

лебательном режиме без сигнала синхронизации. Этот режим удобно использовать при включении прибора для наблюдений луча и входного сигнала и последующего включения других ре-

жимов работы, а также при исследовании постоянных напряже-

91

ний и сигналов с малыми амплитудами, когда нет синхрониза-

ции развертки.

NORM (ждущий). Генератор развертки не будет запускаться до тех пор пока не будет установлен необходимый уровень запуска развертки ручкой LEVER (уровень).

TV (ТВ). Позволяет выделять строчные синхроимпульсы из пол-

ного видеосигнала.

Источники синхронизации:

EXT (внешний) – развертка запускается внешним сигналом, ко-

торый подается на внешний вход Х. Позволяет исследовать сиг-

налы различной амплитуды, частоты и формы без перестройки регулировок синхронизации.

INT (внутренний) – развертка синжронизируетс внутренним сиг-

налом.

LINE (сеть) – сигнал с частотой сети переменного тока использу-

ется как сигнал синхрнизации. Этот метод эффективен, когда из-

меряемый сигнал имеет временное соотношение с частотой сети.

Выбор уровня запуска и полярности: Вращение ручки LEVER (уровень)

приводит к изменению начальной точки запуска генератора развертки.

При вращении ручки в область «+» запуск будет происходить полувол-

ной, при вращении ручки в область «-» запуск будет происходить отри-

цательной полуволной, когда ручка находиться в центральном положе-

нии запуск развертки будет осуществляться с нулевой линии.

Этот включатель выбирает полярность сигнала: «+» развертка за-

пускается положительной частью сигнала, «-» развертка запускается

отрицательною частью сигнала.

Примечание. 1. Нежелательно оставлять луч на экране неподвижным, так как это приводит к прогоранию экрана. Если осциллографом не пользуются, необходимо яркость пятна уменьшить, (ручку регулятора яркости повернуть против часовой стрелки) пли отключить питание.

92

13.3. Выпрямление переменного тока

Многие элементы различных радиотехнических устройств могут функционировать только на постоянном токе. К таким элементам относят-

ся, радиолампы, транзисторы, тиристоры и т.п., которым для управления режимом работы, необходим постоянный ток, или ток близкий к постоян-

ному. Постоянный или выпрямленный ток можно получить с помощью выпрямителей, приборов, которые проводят электрический ток только в одном направлении. К таким приборам относятся полупроводниковые диоды.

Т - период колебаний.
а)	б)
Рис. 13.5

Переменный ток - ток, амплитуда которого, как и его направление изменяется во времени по гармоническому закону. График переменного тока представлен на рис. 13.5 а.

Схема одно- и двухполупериодного выпрямления для удобства мон-

тажа собрана в отдельном блоке. На лицевую панель блока выпрямления

(БВ) вынесены монтажные клеммы. Переключение рода работы осуществ-

ляется с помощью перемычек, замыкающих соответствующие пронумеро-

ванные клеммы.

Схема электрических соединений элементов расположенных внутри блока, показана на рис. 13.6.

93

Рис. 13. 6 Схема блока выпрямления (БВ)

Д1 и Д 2 - полупроводниковые диоды; R - ограничивающее сопротивление (резистор); С - конденсатор.

На рис. 13.7 показан внешний вид блока выпрямления, подключен-

ного к источнику переменного тока и осциллографу.

С помощью монтажных проводов соберите электрическую схему со-

гласно рис. 13.7, правильность соединений проверьте у преподавателя.

Включите приборы в сеть. Специальной перемычкой замкните клеммы 1 и 2, при этом диод Д1 будет перемкнут и на осциллограф будет подано пе-

ременное напряжение от сети. Клавишами "чувствительность" добейтесь положения, при котором сигнал не будет выходить за пределы экрана.

Клавишей частота "грубо" и потенциометром "плавно'' синхронизуйте частоту генератора развертки с частотой сигнала, чтобы изображение на экране было устойчивым.

94

Рис. 13.7 Схема подключения блока выпрямления

На экране осциллографа Вы увидите синусоидальную кривую изме-

нения напряжения в сети, рис. 13.8.

Рис. 13. 8 Осциллограмма переменного напряжения

Если теперь убрать перемычку 1-2, то в основной схеме включится диод Д1. Такая схема называется однополупериодной схемой выпрямле-

ния.

Судя по полученной осциллограмме (рис. 13.9) диод Д1 не пропуска-

ет отрицательную составляющую переменного тока.

Рис. 13. 9 Осциллограмма однополупериодного выпрямленного тока

На экране осциллографа может быть ситуация, когда однополупери-

одная схема дает ток отрицательной полярности. Это будет зависеть от то-

го, как включен диод в блоке выпрямления, так как на рис. 6, или в обрат-

95

ном направлении.

Таким образом, однополупериодная схема выпрямления позволила нам из переменного тока, получить пульсирующий ток положительной полярности.

Соедините перемычкой точки 2-3 на блоке выпрямления. Электри-

ческая схема однополупериодного выпрямления преобразуется в схему двухполупериодного выпрямления.

В этом случае осциллограмму двухполупериодного выпрямленного тока Вы увидите в виде пульсирующей кривой, представленной на рис. 13.10.

Для того чтобы сгладить пульсации тока и максимально приблизить выпрямленный ток к постоянному, применяют «сглаживающий» конден-

сатор определенной емкости "С", который подключают параллельно со-

противлению R перемычкой 4-5 (рис. 13.7). Теперь в схеме изображенной на рис. 13.6 подключены все элементы блока выпрямления.

Рис. 13.10 Процесс заряд-разряд конденсатора

В определенный промежуток времени t1 (близкой по величине к

1/2T), конденсатор заряжается (см. рис. 13.10), затем, когда зарядное на-

пряжение на конденсаторе начнет уменьшаться (t2), конденсатор разря-

жается и «сглаживает» кривую тока.

96

На экране осциллографа Вы увидите осциллограмму выпрямленного тока со сглаженными пульсациями (рис. 13.11).

Рис. 13.11 Осциллограмма выпрямленного тока

У современных выпрямляющих устройств колебания тока не пре-

вышают сотых долей процента.

13.4. Получение фигур Лиссажу

Как Вы убедились, электронный луч осциллографа может прослежи-

вать за всеми изменениями тока и напряжения в исследуемой электриче-

ской цепи. В случае, если этих сигналов несколько и они поступают на вход осциллографа одновременно, то луч осциллографа будет вычерчи-

вать результирующую кривую. А сможет ли электронный луч сложить во времени два электрических периодических сигнала, которые имеют раз-

ную фазу колебаний, разную амплитуду, разную частоту и полярность?

Фигуры Лиссажу – это замкнутые траектории движения точки,

выполняющей взаимно перпендикулярные гармонические колебания.

Траектория получается замкнутой кривой, если периоды взаимно перпендикулярных колебаний относятся как целые числа: 1/1; 1/2; 2/1; 5/7,

и т.п.

Если складываемые колебания представляют собой переменное электрическое напряжение, то результат их сложения можно наблюдать на

97

электронном осциллографе. Эта возможность используется в данной работе.

Чтобы фигура Лиссажу была замкнутой фигурой, застывшей на экране осциллографа, необходимо, чтобы нашелся интервал времени t, в

течение которого полностью закончилось некоторое число полных колебаний как по оси X, так и по Y. Наименьшее значение такого интервала для значений периодов колебаний Тx и Тy – наименьшее кратное этих чисел.

Порядок выполнения работы:

Соберите электрическую схему согласно рис. 13.12 используя источ-

ник переменною тока, генератор звуковых колебаний с регулятором часто-

ты и электронный осциллограф.

Рис. 13.12 Схема подключений приборов для получения фигур Лиссажу

Правильность сборки схемы проверьте у преподавателя. Отключите развертку осциллографа. Включите в сеть генератор звука и источник пе-

ременного тока.

Регулируя частоту тока на генераторе, получите на экране фигуры Лиссажу. Вид фигур Лиссажу показан на рис. 13.13.

98

Таким образом, в результате этой работы Вы изучили устройство электронно-лучевой трубки осциллографа, ознакомились с работой осцил-

лографа, разобрались с принципом выпрямления переменного тока и, убе-

дились в том, что устройство осциллографа позволяет получать результи-

рующие значения сумм двух независимых электрических сигналов с раз-

личными параметрами.

Быстродействие современных осциллографов настолько велико, что позволяет изучать процессы, длительность которых достигает порядка 10 - 14 -15 с. Но в этом случае применяются электронно-лучевые трубки, спо-

собные хранить в памяти исследуемые процессы.

Рис. 13.13 Фигуры Лиссажу

100