Главная страница
Навигация по странице:

  • Усилитель вертикального отклонения

  • Канал горизонтального отклонения луча

  • Устройство синхронизации и запуска

  • Схема синхронизации

  • Усилитель горизонтального отклонения

  • Канал управления яркостью

  • ЭЛТ, калибратор амплитуды

  • Развёртывающим напряжением

  • Траекторию, описываемую лучом, или

  • Радиоизмерения. Метрология и радиоизмерения


    Скачать 3.68 Mb.
    НазваниеМетрология и радиоизмерения
    АнкорРадиоизмерения
    Дата17.09.2022
    Размер3.68 Mb.
    Формат файлаpdf
    Имя файлаmetrologiya-i-radioizmereniya.pdf
    ТипУчебник
    #681216
    страница31 из 47
    1   ...   27   28   29   30   31   32   33   34   ...   47
    Предварительный усилитель (ПУ) усиливает исследуемый сигнал, обеспечивает согласование параметров усилителя с линией задержки.
    В предварительном усилителе осуществляется плавная регулировка усиле- ния, калибровка коэффициентов отклонения и регулировка перемещения по вертикали. С него исследуемый сигнал снимается и для осуществления внутренней синхронизации развёртки.
    Линия задержки (ЛЗ) обеспечивает задержку сигнала относительно момента запуска развёртки, что позволяет наблюдать фронты импульсов при исследовании импульсных сигналов.
    Усилитель вертикального отклонения (УВО) канала вертикально- го отклонения обеспечивает усиление сигнала до значения, достаточного для отклонения луча ЭЛТ по вертикали в пределах рабочей части экрана.
    Канал горизонтального отклонения луча(канал развёртки) X слу- жит для формирования напряжения, синхронного с исследуемым сигналом и вызывающего горизонтальное перемещение луча, пропорциональное времени. К входной цепи канала X подключается источник синхронизи- рующего (запускающего) внешнего и внутреннего сигнала. В состав вход- ного устройства (ВУ) канала X входят разъемы, аттенюаторы для ослабле- ния (при необходимости) сигнала внешней синхронизации, переключатели полярности и вида синхронизации.
    Устройство синхронизации и запуска может работать в режиме внутренней синхронизации от исследуемого сигнала, поступающего из ка- нала Y через усилитель синхронизации, или в режиме внешней синхрони- зации. В последнем случае сигналы синхронизации подаются на вход внешней синхронизации. Устройство синхронизации и запуска вырабаты- вает импульсы запуска генератора развёртки.
    Аттенюатор служит для ослабления исследуемого сигнала, ему предшествует переключатель, через который сигнал поступает на вход ат- тенюатора либо непосредственно (открытый вход), либо через раздели- тельный конденсатор, не пропускающий постоянную составляющую ис- следуемого напряжения (закрытый вход). Далее сигнал усиливается в предварительном усилителе, имеющем симметричный выход. В нем име- ется возможность плавной регулировки коэффициента усиления и смеще- ния осциллограмм по вертикали.
    Оконечный усилитель Y увеличивает сигнал до уровня, позволяю- щего получить достаточный по вертикали размер сигнала на экране ЭЛТ.

    Раздел 2. Измерительная техника
    316
    Усилитель канала Z усиливает импульсы, поступающие от генера- тора развёртки на модулятор ЭЛТ, чем обеспечивается подсвет линии луча во время прямого хода развёртки. На этот усилитель могут подаваться также внешние сигналы для модуляции яркости осциллограмм.
    Калибратор вырабатывает сигнал с известными параметрами, необ- ходимый для калибровки каналов вертикального и горизонтального откло- нения луча. Обычно это периодическая последовательность прямоуголь- ных импульсов (меандр) с известными амплитудой U
    к и периодом Т
    к
    Рассмотренная структурная схема соответствует однолучевому универсальному осциллографу. Для одновременного наблюдения на эк- ране осциллограмм двух сигналов применяют двухлучевые осциллогра- фы, в которых используются двухлучевые ЭЛТ. При этом структурная схема двухлучевого осциллографа содержит два канала вертикального отклонения Y1 и Y2.
    Схема синхронизации (СС) обеспечивает запуск генератора раз- вёртки синхронно с запускающим сигналом.
    Генератор развёртки (ГР) формирует линейное пилообразное на- пряжение, используемое для горизонтального отклонения луча. Это на- пряжение характеризуется амплитудой U
    m
    , периодом Т
    р
    , длительностями прямого t
    пр и обратного t
    обр хода, а также временем блокировки t
    бл
    (рис. 9.2).
    Рис. 9.2. Линейное пилообразное напряжение генератора развёртки
    Генератор развёртки может работать в ждущем, автоколебательном и однократном режимах. В ждущем режиме развёртка возникает тогда, ко- гда поступает запускающий импульс со схемы синхронизации и запуска.
    Этот импульс может формироваться как из исследуемого сигнала в режиме внутренней синхронизации, так и от специального импульса в режиме внешней синхронизации. В автоколебательном режиме генератор раз- вёртки формирует непрерывное пилообразное напряжение, несинхронизи- рованное с исследуемым сигналом. В этом случае напряжение развёртки вырабатывается даже при отсутствии исследуемого сигнала в режиме
    t
    t
    пр
    t
    обр
    t
    бл
    T
    р
    ΔU
    m
    U

    Глава 9. Электронно-лучевые осциллографы
    317 внутренней синхронизации. Однократная развёртка используется при фо- тографировании осциллограмм.
    Оконечный усилитель Х усиливает напряжение развёртки до задан- ного уровня. В ряде осциллографов предусматривается возможность пода- чи на Х-канал внешних сигналов (XY-режим). Генератор развёртки при этом отключают.
    Усилитель горизонтального отклонения X (УГО) усиливает на- пряжение развёртки до величины, необходимой для получения требуемого масштаба изображения.
    В ряде осциллографов усилитель развёртки имеет внешний вход X, на который через аттенюатор может подаваться внешний сигнал.
    Канал управления яркостью (канал Z) предназначен для управления яркостью изображения. Основное назначение канала – подсвечивание ра- бочего хода развёртки. Кроме того, он позволяет осуществлять модуляции осциллограммы по яркости внешним сигналом. В его состав входят атте- нюатор и усилитель.
    В состав осциллографа входят также
    ЭЛТ, калибратор амплитуды
    и длительности (КАД), предназначенный для калибровки масштабов ка- налов вертикального и горизонтального отклонений при измерениях, а также блок питания.
    Среди современных ЭЛТ значительное место занимают двухка- нальные осциллографы, содержащие электронный коммутатор, который позволяет поочередно подавать один из двух сигналов на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ. Коммутатор обычно может работать в од- ном из следующих режимов: «1», «2», «1 + 2», «Прерывисто», «Попере- менно».
    В ряде современных осциллографов имеются две развёртки – основ- ная и задержанная. Задержанная развёртка формируется вторым генерато- ром развёртки, работающим в ждущем режиме. Данный генератор запус- кается импульсом, задержанным на определенное время относительно мо- мента запуска основной развёртки. Момент запуска задержанной развёртки регулируется по всей длительности основной развёртки. При этом скорость задержанной развёртки обычно в 5 или 10 раз выше скоро- сти основной развёртки. Кроме того, с генератора задержанной развёртки снимается импульс подсвета, который подсвечивает при основной раз- вертке участок, соответствующий задержанной развёртке. Таким образом, формируются две временны́е оси с различными масштабами и на экране осциллографа появляется возможность наблюдать наряду с изображением сигнала при основной развёртке также и растянутые (подсвеченные на ос- новной развертке) участки осциллограммы, что позволяет существенно повысить точность измерения временны́х интервалов.

    Раздел 2. Измерительная техника
    318 9.3. Виды развёрток.
    Параметры развёртывающих напряжений
    Развёртывающим напряжением в общем случае называют напря- жение, определяющее траекторию и скорость перемещения луча ЭЛТ при отсутствии исследуемого сигнала.
    Траекторию, описываемую лучом, или
    создаваемый им след на экране под действием развёртывающего на-
    пряжения принято называть развёрткой.
    Различают несколько видов развёрток, используемых в осциллогра- фических приборах. Если развёртку получают в результате подачи развёр- тывающего напряжения на одну пару отклоняющих пластин (как правило, горизонтально отклоняющих), то её называют по форме развёртывающего напряжения – пилообразная, экспоненциальная, синусоидальная. Когда же развёртка создается подачей напряжения на обе пары пластин одновре- менно (и на радиально отклоняющий электрод – в специальных трубках), ее название соответствует форме траектории, прочерчиваемой лучом: кру-
    говая, эллиптическая, спиральная, радиальная. При любой форме развёр- тывающего напряжения, подаваемого на одну пару пластин, след от луча, видимый наблюдателем, представляет собой прямую линию.
    9.3.1. Линейная непрерывная развёртка
    Для развёртки этого вида характерно непрерывно повторяющееся перемещение луча по горизонтали, пропорциональное времени. Она созда- ется пилообразным, т. е. линейно изменяющимся, напряжением (рис. 9.3).
    а
    б
    Рис. 9.3. Линейно изменяющееся напряжение
    При минимальном значении развёртывающего напряжения (точка 0) луч находится в крайнем левом положении на горизонтальной прямой эк- рана. По мере роста пилообразного напряжения луч перемещается слева направо с постоянной скоростью. Это перемещение, называемое
    прямым
    ходом луча, происходит в течение времени t
    пр
    ,пока развёртывающее на- пряжение не достигает максимальной величины (точкаА). При надлежа-
    U
    р
    T
    п
    t
    пр
    0
    А
    Б
    t
    обр

    Глава 9. Электронно-лучевые осциллографы
    319 щем выборе величины пилообразного напряжения U
    макс луч за время пря- мого хода t
    пр переместится в крайнее правое положение экрана. Когда на- пряжение спадает отА доБ, луч совершает
    обратный ход – за время t
    обр быстро возвращается в исходное положение, чтобы в следующий период повторить цикл, состоящий из прямого и обратного ходов.
    Так как каждый последующий цикл пилообразного напряжения не- прерывно следует за предыдущим, то рассматриваемая развёртка является линейной
    непрерывной. Очевидно, генератор такой развёртки должен ра- ботать в автоколебательном режиме.
    Основные характеристики линейной непрерывной развёртки – это пе- риод T
    п
    = t
    пр
    + t
    эт или частота f
    n
    = 1 / T
    п развёртки, и максимальное отклонение луча за период, определяемое амплитудой развертывающего напряжения.
    Для получения высококачественного изображения исследуемого процесса необходимо выполнение условия t
    эт
    << t
    пр
    .В современных осциллографах это требование всегда выполняется. Практически можно считать, что Т
    п
    t
    пр
    Кроме того, луч гасят при обратном ходе или подсвечивают при прямом.
    Чтобы линия развёртки или изображение сигнала не мерцали при на- блюдении, луч должен прочерчивать одну и ту же траекторию не менее
    15–20 раз в секунду (с). При этом используется инерционная способность человеческого глаза сохранять зрительное впечатление примерно 1/15 с.
    Изображение представляется наблюдателю неподвижным, если луч при каждом прямом ходе прочерчивает одну и ту же кривую. Это достига- ется тогда, когда период развёртывающего напряжения
    Т
    п равен или кра- тен периоду исследуемого сигнала Т
    и
    , т. е.
    Т
    п
    = Т
    и или Т
    п
    = n · Т
    и
    (9.1)
    Напомним, что два колебания, у которых частоты (периоды) равны или кратны между собой и изменению одной из частот соответствует про- порциональное изменение другой частоты, называются
    синхронными (од-
    новременными). Таким образом, для получения неподвижного изображе- ния напряжение развёртки и исследуемое напряжение должны быть син- хронными. Это достигается синхронизацией напряжения развёртки исследуемым сигналом или внешним напряжением с периодом, соответст- вующим условию (9.1).
    9.3.2. Линейная ждущая развёртка
    Часто осциллограф используют для исследования различных им- пульсных процессов, в том числе непериодических. Непрерывная развёрт- ка не позволяет наблюдать однократные импульсы, а при исследовании процессов с большой скважностью она оказывается малоэффективной.
    В последнем случае слишком малая часть периода повторения импульсов

    Раздел 2. Измерительная техника
    320 приходится на долю импульсов и его вершина наблюдается в виде светя- щейся точки. Иначе говоря, бóльшая часть периода напряжения горизон- тальной развёртки не используется, а масштаб получается очень мелким.
    Рассмотрим пример. Пусть требуется получить изображение прямо- угольного импульса периодической последовательности, имеющей скваж- ность Q = T
    п
    /
    τ = 1 000. Если на каждый период повторения импульсов Т
    п приходится один период пилообразного напряжения развёртки
    Т
    р
    ,то им- пульс получается узким (рис. 9.4, а). Так, если развёртывающее напряже- ние вызывает отклонение луча вдоль экрана на 100мм,то изображение импульса будет занимать одну тысячную этого отклонения и составит все- го 0,1мм.Последняя величина меньше минимального размера светящегося пятна, в которое можно сфокусировать луч.
    Рис. 9.4. Линейная ждущая развёртка
    Можно представить себе непрерывную развёртку с периодом Т
    р
    '
    , равным (близким) длительности исследуемого импульса (рис. 9.4, б).
    В этом случае масштаб будет крупным, однако практически очень трудно получить неподвижное изображение импульса, так как синхронизация
    U
    в
    τ
    T
    п '
    U
    г
    T
    п
    U
    в
    0
    t
    T
    п
    U
    г
    0
    t
    T
    п
    0
    t
    U
    г
    0 2001
    U
    г
    T
    жд
    t
    T
    п
    0
    t
    3
    t
    3
    t
    0
    T
    п
    а
    б
    в
    t
    1 1001

    Глава 9. Электронно-лучевые осциллографы
    321 чрезвычайно затруднена. Кроме того, за время паузы между исследуемыми импульсами луч будет многократно прочерчивать горизонтальную линию развёртки, свечение последней будет очень ярким, а изображение импуль- са – бледным.
    Задача исследования однократных непериодических импульсов и пе- риодических импульсных процессов с большой скважностью успешно ре- шается с помощью
    ждущей развёртки. Ее сущность заключается в том, что развертывающее напряжение подается на горизонтально отклоняющие пластины лишь тогда, когда исследуемый импульс поступает на вход ос- циллографа. После того как под действием развертывающего напряжения луч совершит один цикл прямого и обратного ходов, развёртка прекраща- ется и «ждет» прихода нового импульса, запускающего ее (рис. 9.4, в).
    Длительность пилообразного напряжения Т
    жд при ждущей развёртке мож- но выбрать немного большей длительности наблюдаемого импульса. Это позволяет при надлежащей скорости развёртки получить изображение им- пульса, занимающее почти весь экран.
    Ждущая линейная развёртка характеризуется длительностью пило- образного импульса Т
    жд в микросекундах (при этом предполагается, что амплитуда «пилы» U
    max отклоняет луч почти на весь экран) или скоростью развёртки c = U
    max
    / Т
    жд
    , выраженной в мм/мкс или см/мкс.
    Чтобы при ждущей развёртке фронт исследуемого импульса был хо- рошо виден, необходимо сдвинуть его относительно начала развёртки, т. е. сделать так, чтобы момент начала горизонтальной развёртки опережал мо- мент прихода фронта исследуемого импульса на вертикально отклоняю- щие пластины ЭЛТ.
    9.3.3. Синусоидальная развёртка
    Подобная развёртка получается при подаче на горизонтально откло- няющие пластины напряжения синусоидальной формы и
    р
    = U
    m
    sin ωt
    (рис. 9.5). Линия развёртки и в этом случае представляется наблюдателю пря- мой, но скорость движения луча неравномерна в различных частях экрана.
    а
    б
    Рис. 9.5. Синусоидальная развёртка
    t
    1
    t
    4
    t
    0
    t
    2
    t
    3
    u
    р
    t
    0
    t
    1
    t
    4
    t
    t
    3
    t
    2

    Раздел 2. Измерительная техника
    322
    Проследим за особенностями развёртки. Пусть в момент t
    0
    луч нахо- дится в центре экрана. За время t
    1
    t
    0
    он переместится в крайнее правое положение, в течение времени
    t
    2
    t
    1
    совершит обратное движение к цен- тру, затем переместится в крайнее левое положение (отрезок t
    3
    t
    2
    ), после чего снова вернется к центру (t
    4
    t
    3
    ). При такой развёртке время прямого и время обратного хода одинаково. Скорость синусоидальной развёртки пропорциональна величине h
    г
    ·ω·U
    m
    ·cos ωt .
    Применение подобной развёртки при обычном наблюдении формы исследуемого процесса нецелесообразно из-за непостоянной скорости раз- вёртки. Однако, используя небольшой участок развёртки в области макси- мальной ее скорости, где cos ωt ≈ 1, можно получить удовлетворительную линейность, пригодную для исследования напряжений. Очевидно, что в этом случае линейная часть развёртки будет занимать значительную часть экрана лишь при весьма большой амплитуде развертывающего на- пряжения и луч будет длительное время находиться за пределами экрана.
    Так как при синусоидальной развертке продолжительности обратного и прямого ходов равны, то для удобства наблюдения необходимо гасить луч на время обратного хода.
    9.3.4. Круговая развёртка
    Для рассмотренных видов развёрток характерно, что в результате воздействия развёртывающего напряжения луч всегда движется вдоль диаметра трубки, какой бы ни была форма этого напряжения. Однако в ос- циллографической практике нередко используют и развёртки с траектори- ей луча, отличной от прямолинейной.
    При круговой развёртке траектория движения луча – окружность (рис. 9.6, а).
    Эта развёртка является частным случаем эл- липтической развёртки (рис. 9.6, б). Послед- няя получается при одновременной подаче на входы X и Y осциллографа двух синусои- дальных напряжений одной и той же часто- ты, сдвинутых по фазе на некоторый угол φ, т. е. и
    x
    = U
    m1
    sin ωt и и
    y
    = U
    m2
    sin (ωt + φ).
    Убедимся в том, что совместное действие двух подобных напряже- ний заставляет луч описывать эллипс. Перемещение луча, вызванное на- пряжением u
    x
    :
    x = k
    г
    h
    г
    u
    x
    = k
    г
    h
    г
    u
    x
    U
    m1
    sinωt,
    (9.2) где k
    г
    – коэффициент передачи канала горизонтального отклонения;
    h
    г
    – чувствительность трубки к горизонтальному отклонению.
    а
    б
    Рис. 9.6. Круговая (а) и эллиптическая (б) развёртки

    Глава 9. Электронно-лучевые осциллографы
    323
    Перемещение луча, обусловленное напряжением u
    y
    ,
    y = k
    в
    h
    в
    u
    y
    = k
    в
    h
    в
    u
    y
    U
    m2 sin(ωt +φ),
    (9.3) где k
    в
    – коэффициент передачи канала вертикального отклонения;
    h
    в
    – чувствительность трубки к вертикальному отклонению.
    Выражения (9.2) и (9.3) – это уравнения эллипса в параметрической форме. Заменив в уравнении (9.3) синус суммы двух углов развернутой формулой и подставив в нее значения sin ωt из уравнения (9.2), а также выразив cos ωt через sin ωt, можно получить уравнение эллипса в прямо- угольных координатах:
    2
    в в
    2
    г г
    1
    г г
    1
    cos sin
    1
    m
    m
    m
    x
    x
    y
    k h U
    k h U
    k h U







     
      







    (9.4)
    При φ = 90° уравнение (9.4) принимает следующий вид:
    2 2
    г г
    1
    в в
    2 1
    m
    m
    x
    y
    k h U
    k h U














    (9.5) и представляет уравнение эллипса, оси которого совпадают с осями коорди- нат. Соотношение осей эллипса зависит от соотношения амплитуд напряже- ний U
    m1
    и U
    m2
    , чувствительностей ЭЛТ h
    г и h
    в и усилений обоих каналов.
    В случае одинаковых отклонений луча по обеим осям ЭЛТ, т. е. ко- гда k
    г
    h
    г
    U
    m1
    = k
    в
    h
    в
    U
    m2
    = R, траектория движения луча
    x
    2
    + y
    2
    = R
    2
    ,
    (9.6) где R – радиус окружности.
    Луч совершает один оборот за время, равное периоду синусоидаль- ного развёртывающего напряжения.
    Таким образом, для получения круговой развёртки необходимо по- дать на оба входа осциллографа одновременно два гармонических напря- жения одной и той же частоты, сдвинутых по фазе на 90°. Амплитуды этих напряжений и усиления каналов X и Y осциллографа должны быть выбра- ны так, чтобы отклонения луча по горизонтали и вертикали были равными.
    Круговую развёртку применяют при измерении временных интерва- лов, частоты колебаний и следования импульсов, сдвига фаз и т. п.
    9.3.5. Спиральная развёртка
    Если на обе пары отклоняющих пластин подать два гармонических напряжения, какие необходимы для получения круговой развёртки, но от- личающихся тем, что их амплитуды изменяются во времени по линейному

    Раздел 2. Измерительная техника
    324 закону, то луч будет описывать архимедову спираль. Такая развёртка на- зывается спиральной (рис. 9.7). Она может быть получена, например, пу- тем модуляции пилообразным напряжением двух синусоидальных напря- жений, вызывающих круговую развёртку. При этом луч будет двигаться по одной и той же спирали в каждый период пилообразного напряжения, если период модулирующего напряжения будет кратен периоду синусоидально- го напряжения, т. е. при выполнении условия T
    п
    = nT
    sin
    (n – целое число).
    а
    б
    Рис. 9.7. Спиральная развёртка: а – отклоняющее напряжение;
    б – вид развертки
    Спиральная развёртка применяется в специальных осциллографиче- ских приборах для измерения временны́х интервалов.
    9.4. Многоканальные и многолучевые осциллографы
    Многоканальность в осциллографах может быть достигнута приме- нением (а в необходимых случаях и сочетанием) многолучевых ЭЛТ и электронного ключа. Структурная схема многолучевых осциллографов не имеет принципиальных особенностей по сравнению со схемой, приве- денной на рис. 9.1. Поэтому в качестве примера рассмотрим структурную схему двухканального осциллографа с электронным ключом, представлен- ную на рис. 9.8.
    Как видно из рис. 9.8, с помощью электронного ключа осуществля- ется поочередная подача сигналов с входов Y1 и Y2 на пластины Y ЭЛТ, чем и достигается эффект многоканальности. Управлять работой элек- тронного ключа можно по-разному, за счет чего реализуются следующие типовые режимы работы многоканального осциллографа:
    1. Y1 или Y2 – на экране ЭЛТ наблюдается только один сигнал, соот- ветствующий входу Y1 или Y2.
    2. Y1 ± Y2 – режим алгебраического суммирования сигналов, позво- ляющий исследовать форму результирующего сигнала.
    3. Поочерёдное изображение – на экране ЭЛТ наблюдаются оба сиг- нала, а коммутация каналов осуществляется после каждого прямого хода развёртки.
    t
    0
    U

    Глава 9. Электронно-лучевые осциллографы
    325 4. Прерывистое изображение – на экране ЭЛТ наблюдаются оба сиг- нала, но коммутация каналов осуществляется с некоторой постоянной час- тотой независимо от частоты развёртки.
    Из рис. 9.8 видим, что развёртка осциллографа может запускаться сигналами с предварительных УВО1 или УВО2, а также суммарным сиг- налом с выхода электронного ключа. Это позволяет четко воспроизводить осциллограммы исследуемых сигналов во всех указанных режимах рабо- ты. При эксплуатации многоканальных осциллографов нужно умело поль- зоваться сравнительными достоинствами приборов с многолучевыми ЭЛТ и электронными ключами. Например, на экране двухлучевой ЭЛТ можно наблюдать два неповторяющихся сигнала, что невозможно для осцилло- графа с электронным ключом. В то же время осциллограф с электронным ключом позволяет сравнивать периодические сигналы при практически полной идентичности каналов, но яркость изображения снижается при этом пропорционально числу каналов.
    Для того чтобы реализовать несколько лучей на осциллограмме, ис- пользуется многолучевая ЭЛТ. Она работает на общем сигнале. При этом две отклоняющие системы по горизонтали и вертикали собраны в одной
    ЭЛТ. Однако если использовать специальный переключатель, то можно обойтись и обычной ЭЛТ (рис. 9.9).
    Рис. 9.8. Структурная схема 2-канального осциллографа с электронным ключом
    Z
    ЭЛТ
    Y2
    Y1
    ВУ1
    УВО
    1
    Усилитель
    Z
    Калибраторы амплитуды и длительности
    Устройство синхронизации и запуска развёртки
    Схема управления лучом
    УГО
    X
    ЭК
    ЛЗ
    Оконечный
    УВО
    ВУ2
    УВО
    2
    ГР
    Переключа- тель входа

    Раздел 2. Измерительная техника
    326
    Рис. 9.9. Канал Y многолучевого осциллографа с обычной ЭЛТ
    а
    б
    Рис. 9.10. Осциллограммы низкочастотных (а) и высокочастотных (б) сигналов в многолучевом осциллографе
    Условие неподвижности осциллограммы:
    T
    X
    = n
    1
    T
    Y1
    = n
    1
    / f
    1
    ,
    (9.7)
    T
    X
    = n
    2
    T
    Y2
    = n
    2
    / f
    2
    ,
    (9.8)
    f
    1
    / f
    2
    = n
    2
    / n
    1
    ,
    (9.9) где n
    1
    , n
    2
    – целые числа;
    f
    x
    – частота переключения.
    Для низкой частоты в этом случае f
    x
    >> f
    1
    и f
    x
    >> f
    2
    . Если сигнал меняет- ся медленно, будет казаться, что происходит подсвечивание (рис. 9.10, а).
    На высоких частотах можно сделать подсвечивание сигналов через период: сначала один сигнал, затем другой (рис. 9.10, б).
    Нужно, чтобы выполнялось равенство f
    K
    >> f
    с
    9.5. Особенности построения осциллографов для наблюдения наносекундных импульсов и сигналов диапазона СВЧ
    При осциллографировании импульсов малой длительности (доли на- носекунд, пикосекунды) и других быстропротекающих процессов (напри- мер, СВЧ-колебаний), наряду с обычными причинами искажений осцилло- грамм, приводящими к погрешностям измерений, возможны и специфиче- ские причины, проявляющиеся лишь при очень малых длительностях исследуемых сигналов.
    U
    U
    t
    t
    f
    x
    Вход Y2
    Вход Y1
    Коммутатор
    Канал 2
    Канал 1
    U
    Y1(f 1)
    U
    Y2(f 2)
    K

    Глава 9. Электронно-лучевые осциллографы
    327
    Отметим основные факторы, ограничивающие применение обычных осциллографов в этих случаях.
    1. Паразитные резонансы, возникающие в цепях, образуемых ёмко- стью С
    пл отклоняющих пластин ЭЛT и индуктивностью L
    вв подводящих проводов, включая выводы пластин.
    2. Для большинства ЭЛT её собственная резонансная частота р
    вв пл
    1 2
    f
    L
    С

      

    ≈ 0,2…1 ГГц.
    (9.10)
    3. Так как спектр наносекундного видеоимпульса составляет едини- цы гигагерц, то резонансная частота f
    р находится в пределах спектра частот этого импульса, что приводит к искажению формы наблюдаемого сигнала.
    4. Влияние ёмкости пластин ЭЛТ на крутизну фронта исследуемых импульсов.
    5. Влияние конечного времени пролёта электронов.
    Отклонение луча ЭЛТ до тех пор пропорционально мгновенному значению напряжения, прикладываемому к отклоняющим пластинам, пока время пробега электронов вдоль пластин намного меньше периода откло- няющего напряжения. Когда же эти величины становятся соизмеримыми,
    ЭЛТ уже нельзя рассматривать как безынерционный прибор. Так как время пролёта электронов через отклоняющую систему составляет в обычных ЭЛТ
    1...10 нс, то осциллограмма наносекундного импульса искажается: фронт и срез изображения получаются более пологими, чем у истинного импульса.
    6. Ограниченная полоса пропускания усилителя вертикального от- клонения.
    7. Низкая скорость развёртки. Для наблюдения наносекундных им- пульсов и колебания СВЧ требуются очень большие скорости развёртки.
    8. Слабая яркость изображения, обусловленная требуемой большой скоростью развёртки. Для получения, например, изображения импульса длительностью τ
    и
    = 5нс и шириной 100 мм необходима скорость развёртки
    20 000 км/с.
    Для осциллографирования быстропротекающих процессов (доли на- носекунд и пикосекунды) используются скоростные и стробоскопические осциллографы.
    9.6. Скоростные осциллографы
    1   ...   27   28   29   30   31   32   33   34   ...   47


    написать администратору сайта