Осциллограф начинающим 1

Осциллограф, в прямом смысле слова, является глазами радиолюбителя. Он позволяет не только оценить какие-то основные физические характеристики сигнала (напряжение, частота, сила тока), но и буквально увидеть график функции исследуемого сигнала, увидеть какие-то отклонения сигнала от нормы, искажения его формы, наличие помех и паразитных импульсов или сигналов.
Экран осциллографа представляет собой координатную плоскость с осями X и Y, а поступающие на его вход сигналы отображаются на этой плоскости как алгебраические функции.
В настоящее время существует множество типов осциллографов, как обычных аналоговых, отображающих сигналы на экране электронно-лучевой трубки, так и цифровые и компьютерные. Как бы не был устроен осциллограф, и каким бы способом, электронным аналоговым или цифровым, программным не происходило построение функции, всегда одно и тоже, - на экране отображается зависимость сигнала Y от сигнала X, или от сигнала Y от шкалы времени, выложенной на ось X.
В основе обычного осциллографа лежит электронно-лучевая трубка, - вакуумный прибор, состоящий из экрана, покрытого слоем люминофора и электронной пушки, создающей электронный луч, направленный на этот экран. В месте попадания луча на экран люминофор светится, и мы видим светящуюся точку. Еще есть пластины горизонтального и вертикального отклонения.





На рисунке 1 изображена схематически электронно-лучевая трубка, направленная экраном на вас, уважаемый читатель. Круг -это корпус трубки, прямоугольник - экран, покрытый люминофором, а четыре черточки, обозначенные Х1, Х2, Y1, Y2 - это пластины горизонтального (X) и вертикального отклонения (Y). Точка в центре - «отпечаток» электронного луча на люминофоре.
Как уже было сказано, пушка электроннолучевой трубки создает поток электронов (электронный луч), который направлен в сторону экрана. Когда на этот луч не воздействуют никакие электрические или магнитные поля он летит себе в центр экрана. Отклоняющие платины расположены с четырех сторон от луча, и если на них подать какое-то напряжение луч отклонится в сторону пластины под положительным потенциалом. Величина этого отклонения будет пропорциональна величине этого потенциала.
На рисунке 2 показано как отклоняется луч, если подать напряжение на пластины Y, причем, на Y2 - отрицательный полюс, а на Y1 - положительный. Если сменить полярность, - отклонение будет в другую сторону от среднего положения. Аналогичным образом отклоняется луч и при подаче напряжения на пластины X (рис. 3). А вот на рис. 4 показано что будет, если под напряжением будут и горизонтальные (X) и вертикальные (Y) пластины. Так, изменяя напряжение на пластинах вертикального и горизонтального отклонения можно «гонять» луч как угодно по экрану, и вырисовывать им любые фигуры. При быстром перемещении луча, благодаря известному свойству человеческого зрения, и послесвечению люминофора электроннолучевой трубки, точка превратится в линию, и на экране появится геометрическая фигура.
Теперь понятно, что изменяя напряжение между пластинами X можно перемещать луч по горизонтали, а изменяя напряжение между пластинами Y -по вертикали.
Для подачи сигналов на каналы вертикального и горизонтального отклонения у осциллографа есть входы «Y» и «X». Но, обычно, необходимо видеть не зависимость одного сигнала от другого, а зависимость сигнала, поданного на вход «Y» от шкалы времени, выложенного на ось X. Чтобы это было возможно в осциллографе есть генератор горизонтальной развертки, который вырабатывает напряжение, изменяющееся по «пилообразному» закону (рис. 5). Это напряжение подается на пластины горизонтального отклонения (X).
Пилообразное напряжение плавно и равномерно возрастает, перемещая луч по горизонтали от одного края экрана до другого, а затем резко возвращает луч обратно. При обратном перемещении специальная схема гасит луч. В результате, на экране луч постоянно перемещается слева - направо, а быстрота перемещения луча зависит от степени «наклона» пилообразного напряжения (то есть, от его частоты).
При частоте развертки более 20 Гц мы уже видим на экране не перемещающийся луч, а горизонтальную линию (рис. 6). Причем положение этой линии по вертикали зависит от напряжения, поданного на вход Y (на вертикальные пластины). Например, если масштаб оси Y установить 1V на деление (на экране осциллографа обычно нанесена масштабная сетка), то при подаче на вход Y постоянного напряжения величиной, например, +2V,
линия переместится вверх на два деления (рис. 7).
Если на вход Y подать переменное напряжение или импульсы, горизонтальная линия изогнется, нарисовав на экране график функции этого напряжения от времени (рис.8 и рис.9.). По масштабной сетке по вертикали можно определить амплитуду сигнала, а по горизонтальной - его период.
Полный оригинал статьи в формате PDF. 39Mb
Продолжение следует . . .
Литература:
1. Радиоконструктор №7, 2007, с.42-43.
РК 07-2016

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Счетчик тИЦ и PR