Тема14: осцилографи Електронно-променеві осцилографи

Головни переваги осцилографів – мале споживання потужності у вимірювальному ланцюгу, можливість спостереження процесу вимірювання у часі та можливість дослідження процесів, частота яких досягає сотень мегагерц.

Розглянемо структурну схему та принцип дії електронного осцилографа (ЕО). Основний єлемент ЕО – електронно-променева трубка (ЕПТ).

На початку горловини ЕПТ розташований підігрівний катод, керуючий електрод (сітка) та два аноди (кількість анодів може змінюватись в залежності від типу осцилографа). Зміна потенціала керуючого електрода дає можливість регулювати густину пучка електронів і тим самим змінювати яскравість зображення на екрані. Фокусіровка регулюється шляхом зміни напруги на першому аноді, який називається фокусуючим. Необхідне прискорення електронів забезпечується другим анодом, що називається прискорюючим. Пучок потрапляє на єкран, на який нанесений люмінофор.

Відхилююча система ЕПТ складається із двох пар пластин, які розташовані у взаємно перпендикулярних площинах. Одна пара називається електродами вертикального відхилення , а друга – електродами горизонтального відхилення . Якщо до пластин прикласти змінні напруги, то промінь накреслить на екрані деяку складну криву, форма якої залежить від форми прикладених напруг, зсуву фаз між ними, співвідношення частот та амплітуд. При прикладених сінусоїдальних напругах одержуються криві, які називаються фігурами Ліссажу.

Живлення усіх елементів схеми здійснюється від мережи змінного струму через випрямляч 1. Напруга на трубку подається з дільника напруги R1-R2-R3. Напруга на другому аноді повинна у 4-6 разів перевищувати напругу на першому аноді. Напруга на сітці завжди від’ємна і має величину порядка декількох вольт. R1 слугує для керування яскравістю, а R2 – фокусовкою плями.

Аттенюатор 2 (дільник напруги) призначений для регулювання коефіцієнта відхилення по вертікалі шляхом послаблення сигналу.

В ін являє собою резистивно-ємнісний дільник, який на малих частотах працює як омічний, а на високих частотах – як ємнісний дільник.

Напруга, яка досліджується, подається на пластини Y через підсилювач вертикальної напруги 3 із регулюємим коефіцієнтом підсилення. До пластин Х через підсилювач горизонтального відхилення 6 підводиться напруга розгортки від генератора напруги 5, яка лінійно змінюється. При необхідності перемикач П переводиться у положення , генератор розгортки 5 та блок синхронізації 4 відключаються, і на пластини Х через підсилювач 6 подається синусоїдальна напруга.

Основними вимогами, які пред’являються до підсилювачів, є мінімум частотних та фазових спотворень у широкому діапазоні частот, лінійна залежність вихідної напруги від вхідної та великий вхідний опір. У якості підсилювачів звичайно використовуються широкополосні підсилювачи із реостатно-ємнісним зв’язком та корекцією частотно-фазових характеристик.

Одним з найважливійших вузлів схеми ЕО є генератор лінійної розгортки, у якості такого пристрою звичайно застосовуються генератори, які називаються генераторами релаксаційних коливань.

Генератор розгортки повинен забепечувати лінійно зростаючу напругу та швидке спадання напруги до нульової відмітки.