Узлы электронного осциллографа

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ)

Пример 1:

Пластины вертикального отклонения YY:

YY

Подаём на пластины следующие сигналы:

А

+

UY

_

а) постоянный сигнал (=)

А

б) переменный сигнал

в) меандр

На экране увидим следующее:

Конец

0

Начало

lY

Начало

0

lY

Начало

0

lY

а) б) в)

 

l_Y = S_{Т Y} ∙ U_Y l_Y = S_{Т Y} ∙ 2 ∙ А l_Y = S_{Т Y} ∙ 2 ∙ А

причём, S_{Т Y} – чувствительность трубки по вертикали, [мм/В]; U_Y – напряжение, приложенное к пластинам, [В]; А – амплитуда сигнала, [В] (для б) синусоиды и в) меандра).

Чувствительность S_Т трубки – отклонение луча на экране ЭЛТ, вызванное напряжением U_Y, приложенным к отклоняющим пластина. Обычно чувствительность составляет порядка 0,5 ÷ 5 [мм/В].

Примечание:

При чувствительности трубки S_{Т Y} в 0,5 [мм/В] и высоте экрана 70 миллиметров, напряжение U_Y, необходимое для продвижения точки по всему экрану от края до края (по оси Y) должно быть равно ста сорока вольтам, что весьма велико.

Вывод: 1) форма сигнала на экране не наблюдается. В случае подачи периодического сигнала (с двумя полуволнами) – на экране появляется линия, равная двум амплитудам входного сигнала.

 

2) Из примечания ясно, что большие сигналы можно подавать прямо на пластины отклонения,

а не на вход

Пример 2:

Исследование сигналов проходящих через пластины горизонтального отклонения даёт те же результаты и выводы.

XX

Пластины горизонтального отклонения XX:

_

Подаём на пластины следующие сигналы:

А

+

а) постоянный сигнал (=)

UX

А

б) переменный сигнал

в) меандр

На экране увидим следующее:

lX

Начало

Начало

Начало

Конец

а) б) в)

0

lX

0

lX

0

 

 

l_X = S_{Т X} ∙ U_X l_X = S_{Т X} ∙ 2 ∙ А l_X = S_{Т X} ∙ 2 ∙ А

причём, S_{Т X} – чувствительность трубки по горизонтали, [мм/В]; U_X – напряжение, приложенное к пластинам, [В]; А – амплитуда сигнала, [В] (для б) синусоиды и в) меандра).

 

 

Лекция 20

Усилители

Усилитель по тракту вертикального отклонения Y (усилитель вертикального отклонения):

Вход Y

YY

УY

YY

Вход Y

АY

ПУY

ЛЗ

ОУY

 

 

 

Вход X

ПУX

АX

Вход X

Усилитель тракта горизонтального отклонения X (усилитель горизонтального отклонения):

XX

ОУX

XX

УX

 

 

На вход – микровольты, милливольты, вольты

Примечание:

Усилители должны быть сделаны так, чтобы проходящий через них сигнал вообще не (или минимально) искажался.

Исследуемый сигнал подаётся на вход Y канала вертикального отклонения, включающего в себя входной делитель (аттенюатор по Y) и усилитель вертикального отклонения («усилитель по тракту вертикального отклонения»). Выходное напряжение усилителя, поступая на вертикальные отклоняющие пластины (на схеме осциллографа – YY), управляет отклонением электронного луча в трубке по оси Y. Для получения требуемого размера изображения на экране входной сигнал усиливается (или ослабевает) в канале вертикального отклонения до необходимого значения, определяемого чувствительностью трубки. Последовательное включение аттенюатора и усилителя вертикального отклонения обеспечивает значительный диапазон исследуемых напряжений. Основное усиление усилителя вертикального отклонения обеспечивается предварительным усилителем ПУ_Y, а окончательный усилитель ОУ_Y в основном служит для преобразования усиливаемого сигнала в управляющее напряжение, подаваемое на отклоняющие пластины.

При подаче переменного напряжения на вход Y электронный луч вычерчивает на экране осциллографа вертикальную линию.

Пример 1:

УY

YY

Вход Y

Подаём на вход три различных сигнала напряжения:

А

А

а) постоянный сигнал (=)

б) переменный сигнал

в) меандр

 

На экране увидим следующее:

Начало

0

0

Начало

0

Конец

lY

lY

lY

Начало

а) б) в)

 

 

l_Y = S _Y ∙ U_Y l_Y = S _Y ∙ 2 ∙ А l_Y = S _Y ∙ 2 ∙ А

причём, S _Y – чувствительность тракта вертикального отклонения (или – чувствительность по Y), [дел/мкВ]; U_Y – напряжение, приложенное к пластинам, [мкВ]; А – амплитуда сигнала, [мкВ] (для б) синусоиды и в) меандра), l_Y – ход электронного луча [дел].

Внимание (!):

Здесь – чувствительность S _Y, канала (или тракта) вертикального отклонения Y, а не чувствительность S_{Т Y} трубки. Причём:

Величина, обратная к чувствительности тракта вертикального отклонения, называется коэффициент отклонения по вертикали или «масштаб по Y»:

XX

УX

Вход X

Пример 2:

Подаём на вход три различных сигнала напряжения:

А

А

а) постоянный сигнал (=)

б) переменный сигнал

в) меандр

Начало

0

lX

Конец

Начало

0

lX

0

lX

Начало

 

l_X = S _X ∙ U_X l_X = S _X ∙ 2 ∙ А l_X = S _X ∙ 2 ∙ А

причём, S _X – чувствительность тракта горизонтального отклонения (или – чувствительность по X), [дел/мкВ]; U_X – напряжение, приложенное к пластинам, [мкВ]; А – амплитуда сигнала, [мкВ] (для б) синусоиды и в) меандра), l_X– ход электронного луча [дел].

Важно то, что коэффициенты усиления по X и по Y находятся в следующей зависимости:

Примечание:

В реальных осциллографах, поскольку горизонтальная шкала X используется как временная развёртка для сигнала, поданного на вход Y, чувствительность по оси X градуируется в отличных единицах:

300 мкВ/дел

30 мВ/дел

3 мВ/дел

На лицевой панели прибора есть верньер, с помощью которого можно изменять масштаб как «грубо», когда мы хотим добиться какого-то приближённого значения масштаба, так и «плавно», когда мы хотим добиться какого-то строго определённого значения масштаба.

 

Верньер «плавно» Верньер «грубо»

30 мкВ/дел

3 мкВ/дел

3 В/дел

30 В/дел

300 мВ/дел

 

 

Выставляем верньер грубо на 3 мВ/дел, а реально получаем:

где Δ – и есть те самые показания мелкомасштабной ручки. И, в принципе, Δ – это погрешность масштаба.

Калибровка

Осциллограф обязательно нужно калибровать по амплитуде для того, чтобы уменьшить погрешность Δ.

А

КА

УY

YY

Калибратор подаёт на вход усилителя сигнал меандр.

 

 

Добиваемся на экране следующей картины:

Калибратор по амплитуде

То же самое проделываем с усилителем по X.