Файл: Атамалян Э.Г. Методы и средства измерения электрических величин учеб. пособие.pdf

няют по схеме парафазного усилителя, на выходе которого получают два симметричных противофазных напряжения, что обеспечивает не­ изменный потенциал средней линии между пластинами при любой величине исследуемого сигнала. В результате улучшается фокуси­ ровка и не искажается изображение исследуемого сигнала. Для обес­ печения нормальной работы УВО в режиме минимальных нелинейных искажений исследуемый сигнал не должен быть больше определенной величины. Эта задача осуществляется с помощью аттенюатора, входя­ щего во входную цепь ВхЦ канала вертикального отклонения.

А т т е н ю а т о р . Аттенюатор делит напряжение ступенями, кратными 10; имеет постоянный коэффициент деления во всем диапа­ зоне полосы пропускания усилителя, почти неизменное большое вход­ ное сопротивление и малую входную емкость

Параметры аттенюатора выбирают такими, чтобы постоянные вре­

как емкостный — в области высоких частот. Таким образом, делитель является частотно-скомпенсированным во всей рабочей полосе частот осциллографа. Сопротивление резистора Rx обычно высокоомное и равное входному сопротивлению катодного повторителя. Сопротивле­ ние резистора R2 много меньше сопротивления резистора Rx и предста­ вляет собой переменную величину, зависящую от величины /гд. Ем­ кость конденсатора Сг выбирается равной емкости входа катодного повторителя и составляет величину несколько пикофарад. Входное со­

60

Г е н е р а т о р р а з в е р т к и . Генератор развертки ГР выра­ батывает развертывающее напряжение, которое через ВыхК усилителя горизонтального отклонения поступает на горизонтально отклоняю­ щие пластины ЭЛТ (см. рис. 3-6).

Для получения линейной развертки обычно используют пилообраз­ ное напряжение, форма которого показана на рис. 3-8. Большую часть периода, в течение которого напряжение развертки возрастает пропор­ ционально времени, а луч перемещается с постоянной скоростью по горизонтали слева направо, называют временем прямого хода луча tnр. В момент достижения лучом края экрана ЭЛТ возрастание напря­ жения развертки прекращается, а затем падает до нуля (в идеальном случае мгновенно), и луч возвращается в исходное положение, т. е. к противоположному краю экрана ЭЛТ. Часть периода, используемая для возвращения луча в исходное положение, называется временем обратного хода ^обр; период развертки tp = t„p + to6p. Обычно время

Процесс принудительного генерирования ГР напряжений с часто­ той, равной или кратной частоте исследуемого сигнала, называется синхронизацией. Для осуществления синхронизации в схему ГР по­ дают специальный синхронизирующий (запускающий) сигнал.

Синхронизация развертки может осуществляться частью иссле­ дуемого сигнала, поступающего от усилителя вертикального отклоне­ ния (внутренняя синхронизация); напряжением от сети с частотой 50 Гц (от сети); напряжением от постороннего источника, синхрони­ зированного с исследуемым сигналом (внешняя синхронизация).

Для устойчивого запуска ГР блок синхронизации БС (см. рис. 3-6) содержит усилитель синхронизации, который кроме усиления изме­ няет амплитуду и фазу синхронизирующего сигнала.

Для исследования сигналов различных частот частота ГР должна регулироваться в широких пределах. Четкость изображения дости­ гается регулировкой яркости и фокусировки луча. Для этого на элек­ троды трубки подается от выпрямителя, питаемого от сети перемен­ ного тока, высокое регулируемое напряжение. Яркость изображе­ ния регулируется изменением потенциала на управляющем электро­ де трубки (модуляторе), фокусировка же — изменением потенциала анодов.

61

В осциллографах генератор развертки может работать в режимах развертки периодической (непрерывной), автоколебательной (запускают без синхронизирующего импульса), ждущей.

Периодический и автоколебательный режимы ГР используют при исследовании периодически изменяющихся сигналов, импульсов, имеющих малую скважность, затянутые фронты и т. п. Ждущий ре­ жим ГР применяют при исследовании непериодических сигналов, импульсов большой скважности с крутыми фронтами и т. п. При ис­ следовании импульсов большой скважности'импульс занимает малую долю развертки, поэтому плохо просматривается на экране осцилло­ графа. Если период развертки выбрать равным периоду повторения

©экране будет широким, но очень бледным по сравнению с гори­ зонтальной линией, которая

прочерчивается несколько раз за одно появление импульса (рис. 3-9, б). Импульс будет до­ статочно широким и хорошо видимым на экране, если гене­ ратор пилообразного напряже­ ния запускается в'момент при­ хода исследуемого импульса, а при отсутствии импульса нахо­ дится в режиме ждущей раз­ вертки (рис. 3-9, в). Длитель-

ность нарастания пилообразного напряжения должна быть больше длительности исследуемого импульса.

Для того чтобы иметь возможность наблюдать на экране полностью импульс и его фронт (т. е. время нарастания импульса 0,1 -т- 0,9 ам­ плитудного значения), необходимо нарастание напряжения развертки начинать несколько раньше, чем исследуемый импульс поступит на вертикально отклоняющие пластины. Для этого после Вх. К УВО предусматривают линию задержки ЛЗ, которая задерживает иссле­ дуемый импульс по отношению к началу нарастания напряжения раз­ вертки (см. рис. 3-6). Амплитуда пилообразного напряжения должна быть достаточной для обеспечения перемещения луча по всему экрану.

Поскольку для запуска ГР в режиме ждущей развертки требуется импулвс определенной полярности, а исследуемый импульс может быть любой полярности, то в осциллографе предусматривают специаль­ ный переключатель полярности. Усиленный импульс после задержки подают на вертикально отклоняющие пластины. Для увеличения яр­ кости линии развертки используют импульсы подсвета, подводимые на управляющий электрод (модулятор) трубки. Импульсы подсвета вырабатываются генератором развертки или специальными каскадами.

62

,Временные диаграммы напряжения, поясняющие работу генератора ждущей развертки, приведены на рис. 3-10, где «с — напряжение ис­

следуемого сигнала; и'а — напряжение исследуемого сигнала после его усиления и задержки; ыр — напряжение генератора развертки.

У с и л и т е л ь г о р и з о н т а л ь н о г о о т к л о н е н и я . Вы­ ходной каскад усилителя горизонтального отклонения Вых. К УГО выполнен по схеме, аналогичной схеме Вых. К УВО, но с более узкой полосой пропускания.

Назначение Вых. К УГО — усиливать напряжение ГР до вели­ чины, необходимой для получения требуемого масштаба изображения.

Рис. 3-10. Временные диаграммы напряжения, пояс­ няющие работу генератора ждущей развертки

При работе осциллографа в режиме усиления Вых. К УГО непо­ средственно связан с входной цепью Вх. Ц канала горизонтального от­ клонения.

У с и л и т е л ь Z обеспечивает усиление и подачу внешних сигналов для модуляции электронного луча по яркости.

К а л и б р а т о р а м п л и т у д ы . Калибратор амплитуды КА служит для калибровки масштаба канала вертикального отклонения при измерении напряжения входного сигнала. Определяют коэффи­

Коэффициент отклонения выражают в В/дел; В/см; мВ/мм; мкВ/мм

и т. д. Под чувствительностью S Y подразумевают величину, обратную

Су.

Калибровка амплитуды может производиться непосредственным от­ счетом по калиброванной шкале, методом сравнения с образцовым на­ пряжением, компенсационным методом и др.

Измерение амплитуды по калиброванной шкале заключается в том, что сначала коэффициент отклонения всего канала вертикального от-

63

клонения приводится к определенным величинам, указанным на лице­ вой панели осциллографа, а затем величина отклонения луча, вызван­ ная исследуемым сигналом и измеренная на экране, умножается на

Калибровка методом сравнения с образцовым напряжением со­ стоит в сравнении исследуемого сигнала на экране осциллографа с изображением калибрационного напряжения. В качестве калибра­ ционного напряжения используют прямоугольное симметричное на­ пряжение (с соотношением полуперподов 1 : 1) типа «Меандр» с ча­ стотой 1 -т- 2 кГц. Добившись равенства изображений исследуемого и образцового напряжений, снимают показания по градуированной шкале потенциометра или по шкале стрелочного индикатора. При этом методе устраняются погрешности из-за нелинейности амплитуд­ ной характеристики УВО и погрешности отсчета по шкале ЭЛТ. Ука­ занный метод применяют в осциллографах Cl-18, С1-19А, С1-19Б, С1-31 и др. Погрешность измерения амплитуды составляет ± (10 -4-3)%.

К а л и б р а т о р времени. Калибратор времени служит для калиб­ ровки масштаба канала горизонтального отклонения при измерении временных интервалов исследуемого сигнала. Калибровка длитель­ ности может производиться посредством калибрационных меток вре­ мени и калибрационных разверток.

При первом способе встроенный внутрь осциллографа генератор ка­ либрационных меток времени генерирует колебания-стабильной ча­ стоты, синхронные с напряжением развертки. Это напряжение, подан­ ное на управляющий электрод трубки, модулирует яркость луча, т. е. в положительные полупериоды действия напряжения потенциал модулятора относительно катода повышается, что вызывает повышение яркости луча, а в отрицательные полупериоды напряжения потенциал понижается и луч гасится. В результате на экране появляются светлые метки с темными промежутками между ними. Отрезок между середи­ нами двух ярких меток или серединами двух темных меток по длитель­ ности соответствует периоду калибрационного напряжения, измеряе­ мого обычно в миллиили микросекундах. Таким образом, период определяет цену метки. Калибрационные метки времени можно полу­ чить также и с помощью внешнего генератора.

При внешней модуляции сигнал задается на управляющий элек­ трод через усилитель либо непосредственно. Погрешность измерений

спомощью калибрационных меток значительная и составляет величину

±10% .

Калибровка оси времени с помощью яркостных (калибрационных) меток имеет ряд недостатков: вероятность потери части информации при наблюдении сложного процесса, необходимость усложнения ка­ либратора при увеличении диапазона развертки и др. Указанные не­ достатки, а также резкое повышение требований к длительности и стабильности разверток привели к созданию в современных осцил­ лографах калиброванных разверток.

64