20. Работа осциллографа в режиме автоколебательной и ждущей разверток.

В современных осциллографах применяются следующие виды разверток:

Автоколебательная развертка – режим работы генератора развертки, когда развертка периодически запускается и при отсутствии сигнала запуска;

Ждущая развертка – режим работы генератора развертки, когда развертка запускается только при наличии сигнала запуска;

Однократнаяразвертка – режим работы генератора развертки, когда запуск его происходит один раз с последующей блокировкой (для повторного запуска генератор необходимо восстановить);

Задержаннаяразвертка – режим работы генератора развертки, когда развертка начинается с определенной задержкой после запускающего сигнала.

Задерживающая развертка – развертка, создающаяся одним генератором развертки и предназначенная для задержки запуска развертки, создаваемой другим генератором развертки того же осциллографа.

Смешанная развертка – когда сигнал изображается одним и тем же лучом с различными коэфф-ми развертки в пределах рабочей части экрана ЭЛТ.

Автоколеб-я разв-ка применяется при исследовании периодических и импульсных сигналов малой скважности. Она создается линейным пилообразным напряжением генератора разв-ки, работающего в автоколеб-ом режиме. В общ сл. пилообразное напряжение разв-ки имеет след. вид (р 6.3).

Р 6.3 – График пилообразного напряжения при автоколебательной развертке

Как видно изрис 6.3, оно характ-сянекот-ми начальным уровнем и размахом , а также длит-ми прямого хода , обратного хода и блокировки . За время луч на экране перемещается слева направо с постоянной скоростью, а за время быстро возвращается в начальное положение. Далее (после окончания переходных процессов за время ) развертка повторяется с периодом . Если 0,04 c ,то за счет инерционной способности человеческого глаза мы видим на экране ЭЛТ непрерывную линию. Поэтому иногда этот вид развертки называют непрерывной разверткой. Для получения высококачественной осциллог-мы необходимо, чтобы ( + ) << . В соврем.осциллогр-х это требование всегда выполняется и, кроме того, с помощью специальной схемы подсвета, луч либо подсвечивают на время , либо запирают на время ( + ), либо и подсвечивают, и запирают.

Наблюдаемая осцилл-ма исследуемого сигнала должна восприниматься как неподвижное изображение. Только тогда можно сделать какое-то заключение о его форме и измерить требуемые параметры. Как известно из теории колебаний, это возможно, если исслед-й сигнал , имеющий период , и напряжение разв-ки с периодом будут синхронными, т.е. их периоды связаны соотношением (6.4) где n = 1, 2, 3, ... (целые числа).

(6.4) называется условием синхронизации и всегда должно выполняться при работе с осц-фом. При этом целесообразно выбирать n = 2, чтобы хотя бы один период наблюдался полностью. (при = частькривой , соответствующая ( + ) не воспроизводится).В тоже время не реком-ся выбирать n> 3, т.к. ухудшается детальность осциллограммы. Если условие синхронизации не выполняется, на экране ЭЛТ наблюдается неустойчивое, непрерывно бегущее изображение .

Синхронизация в осциллографах обеспечивается с помощью специального устройства синхронизации и может быть внутренней или внешней. При внутренней синхронизации сигнал, управляющий запуском генератора развертки подается из канала вертикального отклонения и является частью . То есть, внутренняя синхронизация – это синхронизация самим исследуемым сигналом. При внешней синхронизации сигнал, управляющий запуском генератора развертки, подается из вне на вход Х осциллографа.При этом сигнал внешней синхронизации, также должен быть синхронным с исследуемым, что вызывает дополнительные трудности. Поэтому, как правило, к внешней синхронизации прибегают тогда, когда исследуемый сигнал имеет недостаточную для устойчивой внутренней синхронизации амплитуду и форму, а также в ряде специальных случаев. Частным случаем внешней синхронизации является синхронизация от сети, но в современных осциллографах этот вид синхронизации практически не применяется.

Автоколебательная развертка имеет два принципиальных недостатка: не позволяет наблюдать однократные (непериодические) сигналы, а при исследовании периодических импульсных сигналов с большой скважностью также оказывается практически непригодной. Поясним это с помощью временных диаграмм (рис 6.4)

Пусть имеется периодическая последовательность прямоугольных импульсов с длительностью << (р 6.4,а). Если = , то большая часть вообще не используется, и изображение импульса на экране ЭЛТ будет иметь вид узкого выброса (р 6.4,б).Отсюда видно, что для повышения детализации осциллограммы, необходимо значительно увеличить скорость автоколебательной развертки, т.е. уменьшить ее период. Возьмем период << и сравнимый с (р 6.4,в).Масштаб осциллограммы будет теперь крупным, однако наблюдение формы импульса и измерение его параметров практически невозможны по следующим причинам:очень трудно обеспечить синхронизацию и при << и, кроме того за время луч многократно прочертит линию развёртки, а по вертикали отклонится только один раз, т.е. линия развёртки будет значительно ярче изображения импульса, не воспроизведется передний фронт импульса.

Р 6.4 – Временные диаграммы, иллюстрирующие необходимость перехода от автоколебательной развертки к ждущей

Т.о., мы приходим к выводу о необходимости применения в рассм-ых случаях другого вида развёртки – ждущей развёртки. Генератор развёртки должен работать теперь в ждущем режиме и запускаться только при поступлении на вход Y исследуемого сигнала. Для этого в канале Xосц-фа имеется устройство запуска развертки. Если длит-ть ждущей развёртки сравнима с , то луч, совершает один цикл прямого и обратного хода, детально изображая форму сигнала и «ждет» прихода нового сигнала запуска (р 6.3,г).

Частным случаем ждущейразв-киявл-ся однократная разв-ка, применяемая при фотографировании неповторяющихся процессов. Остальные виды развёрток носят специальный характер и прим-ся когда необходимо детально исслед-ть на экране ЭЛТ сигнал, задержанный относительно сигнала запуска. Их мы рассматривать не будем.Все эти виды развёрток можно рассматривать как разновидности линейной развёртки. Помимо их в осциллографах могут создаваться и более сложные виды развёрток, например круговая и спиральная.