электронно-луевой осцилограф. 1. Назначение, классификация и основные устройства осциллографов
 Скачать 4.2 Mb.
|
|
Размещено на http://www.allbest.ru/ Электронно-лучевой осциллограф 1. Назначение, классификация и основные устройства осциллографовЭлектронно-лучевой осциллограф — один из наиболее универсальных измерительных приборов для визуального наблюдения электрических сигналов и измерения их параметров. Существуют различные типы осциллографов: универсальные, скоростные, стробоскопические, запоминающие и специальные. Наиболее распространены универсальные осциллографы, позволяющие исследовать разнообразные электрические сигналы в диапазоне от долей милливольт до сотен вольт с длительностью от единиц наносекунд до нескольких секунд. Полоса пропускания лучших универсальных осциллографов достигает 300—400 МГц. Изображение сигнала на экране индицируется практически одновременно с появлением сигнала на входе, поэтому такие приборы называют осциллографами реального времени. Часто универсальные осциллографы выполняют со сменными блоками, увеличивающими их функциональные возможности. Скоростные осциллографы предназначены для исследования быстропротекающих процессов (нано - и пикосекундной длительности), для чего используется специальная электронно-лучевая трубка бегущей волны. Предварительного усиления входного сигнала в скоростных осциллографах, как правило, не производят, поэтому чувствительность их невелика. Эти приборы также являются осциллографами реального времени и позволяют наблюдать и фотографировать одиночные и повторяющиеся сигналы. С помощью стробоскопических осциллографов исследуют повторяющиеся кратковременные процессы. По принципу действия стробоскопические осциллографы относятся к приборам с преобразованием временного масштаба и отличаются высокой чувствительностью и широкой (до 18 ГГц) рабочей полосой. Запоминающие осциллографы благодаря применению специальных электронно-лучевых трубок обладают способностью сохранять и воспроизводить в течение длительного времени изображение сигнала после исчезновения его на входе. Основное назначение запоминающих осциллографов — исследование однократных и редко повторяющихся процессов. Запоминающие осциллографы имеют примерно те же характеристики, что и универсальные, однако отличаются расширенными функциональными возможностями. К специальным относят осциллографы с дополнительными блоками целевого назначения, а также телевизионные, позволяющие выделить видеосигнал заданной строки изображения, цифровые, дающие возможность не только наблюдать сигнал, но и передать его в цифровом виде на ЭВМ для дальнейшей обработки. Специальные осциллографы могут включать блоки измерения напряжений, токов и сопротивлений (мультиметры), а также устройства для исследования вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов.  Рис.1. Устройство осцилорграфической электронно-лучевой трубки нагреватель; 2 — экран; 3 — вакуумная оболочка; 4 — третий анод; ,5 — горизонтально отклоняющие пластины; 6 — вертикально отклоняющие пластины; 7 — второй анод; 8 — первый анод; 9 — модулятор; 10 — катод По числу одновременно наблюдаемых на экране сигналов различают одноканальные и многоканальные осциллографы. Возможность совмещения на экране изображений нескольких входных сигналов реализуют либо использованием специальной многолучевой трубки, либо путем периодического переключения осциллографа на разные входы с помощью электронного коммутатора. К основным блокам, позволяющим осуществить наблюдение и измерение характеристик процессов, можно отнести электроннолучевые трубки и генераторы развертки. Осциллографические электронно-лучевые трубки. В осциллографах применяют, как правило, электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) с электростатическим управлением и формированием луча. ЭЛТ представляет собой стеклянную вакуумную оболочку с люминесцентным экраном (рис.1). Внутри оболочки расположены: катод с подогревателем; электроды ускорения и фокусировки луча (1-й—3-й аноды); модулятор яркости светового пятна; пара пластин для отклонения луча по вертикали (ось У); пара пластин, отклоняющих, луч по горизонтальной координате (ось X). Принцип действия ЭЛТ основан на следующем. Электроны, эмитированные с катода, ускоряются и формируются в узкий пучок (электронный луч). Проходя мимо пластин, электронный луч под воздействием приложенного к ним напряжения отклоняется по осям X и У. Попадая на люминесцентный экран, электроны вызывают свечение в виде яркой точки. Размеры и конфигурацию пластин выбирают так, чтобы смещение светового пятна было пропорционально значениям отклоняющих напряжений, поданных на пластины. При этом световое пятно описывает траекторию, называемую осциллограммой. Основные эксплуатационные параметры ЭЛТ описываются следующими эксплуатационными параметрами: чувствительностью ЭЛТ по осям Х и У (hx и hy), которая выражается величиной перемещения светового пятна, вызванного отклоняющим напряжением величиной 1 В; полосой пропускания ЭЛТ — диапазоном частот, в пределах которого чувствительность по вертикали составляет не менее 0,707 от максимального значения. Из-за конечного времени пролета электронов вдоль отклоняющих пластин τпр полоса пропускания ограничена со стороны верхних частот. Для учета этого эффекта используют понятие динамической чувствительности, которая связана со статической чувствительностью, введенной ранее, следующей зависимостью:  (1).График зависимости динамической чувствительности от частоты приведен на рис.2. Динамическая чувствительность на частотах   обращается в нуль. Частоту  называют критической; она зависит от значения ускоряющего напряжения длины пластин.  Рис.2. Зависимость динамической чувствительности ЭЛТ от частоты Полоса пропускания ЭЛТ обычно задается верхней граничной частотой |