ОСЦИЛЛОГРАФ

(от лат. oscillo - качаюсьи греч. grapho - пишу), измерит. прибор, предназначенный для визуальногонаблюдения и исследования формы сигналов. О. позволяет достаточно точнои оперативно измерять осн. параметры сигналов: амплитуду, частоту, временныеинтервалы, фазовый сдвиг и т. д. Под сигналом понимают величину, отражающуютем или иным способом состояние физ. системы. Самыми распространённымиявляются электрич. сигналы (ток или напряжение), изменяющиеся во времени,x(t). В зависимости от способа получения графика ф-ции x(t )О. В светолучевых О. значение электрич. сигнала x(t )в какой-то момент времени t преобразуется в пропорц. x(t )необходимоустройство развёртки луча во времени (вдоль горизонтали экрана или плёнки).В качестве преобразователя величины тока или напряжения в пропорц. отклонениесветового луча в светолучевом О. применяют магнитоэлектрич. гальванометр, без усилителейи исследовать колебат. процессы с частотой до 10 кГц. Магн. система можетбыть общей для неск. гальванометров, поэтому можно конструировать светолучевыеО., имеющие неск. измерит. каналов (2 ОСЦИЛЛОГРАФ фото №1 24).
В электронно-лучевых О. изображение сигналаосуществляется с помощью сфокусированного электронного луча, к-рый вызываетсвечение люминофора экрана электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).
Структурная схема электронно-лучевогоО. (рис. 1) включает след. основные блоки: блок усилителя вертикальногоотклонения луча, на входе усилителя имеется многоступенчатый делитель напряжения(аттенюатор), задающий коэф. отклонения (отношение входного сигнала к вызванномуим отклонению луча); блок развёртки в канале горизонтального отклонениялуча, в состав этого блока входят схема синхронизации, генератор пилообразногонапряжения развёртки, усилитель горизонтального отклонения; базовый блок, яркость, фокус, сдвигпо вертикали и горизонтали, модуляция яркости луча), блок питания.
Исследуемый сигнал поступает на вход . и подаётся (непосредственно или через конденсатор) на входной аттенюатор, Из усилителя вертикального отклоненияисследуемый сигнал поступает также на вход схемы синхронизации для запускаразвёртки, для этого можно использовать и внеш. сигнал, поданный на входвнеш. синхронизации. Схема синхронизации вырабатывает прямоуг. импульсыпост. амплитуды независимо от формы и величины входного сигнала. Благодаряэтому достигается устойчивый запуск генератора развёртки, вырабатывающегопилообразное напряжение.

ОСЦИЛЛОГРАФ фото №2

Рис. 1. Структурная схема осциллографа.

После усиления до необходимой величиныусилителем горизонтального отклонения пилообразное напряжение поступаетна горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ. Крутизна (скорость изменения)пилообразного напряжения определяет скорость горизонтального перемещениялуча и тем самым коэф. развёртки (отношение времени нарастания сигналак отклонению луча за это время). Одно из осн. условий стабильного изображениясигнала на экране ЭЛТ состоит в том, чтобы временное положение к.-л. точкипериодич. сигнала относительно начала развёртки оставалось неизменным вкаждом цикле развёртки.
В О. предусматривают возможность подачивнеш. напряжения на горизонтально отклоняющие пластаны. При этом усилительгоризонтального отклонения отключают от генератора развёртки и подключаютк входу х.
Генератор развёртки может работать в автоколебат. движение луча слева направо начинается в определ. моменты времени, На рис. 2 изображена работа развёрткив ждущем режиме с внеш. синхронизацией синхроимпульсами (рис. 2, а),связанными с наблюдаемым сигналом (рис. 2, б) жёсткой временной связью. в )развёртки О. По достижении (в момент t₁ )своегомакс. значения напряжение развёртки затем убывает до минимума (в момент t₂). Отрезок (t₂- t₁ )соответствует обратному ходу луча. Начиная с момента t₂ генератор развёртки "ждёт" запуска ближайшим синхроимпульсом в момент t₃ и т. д. Исследуемые импульсы (рис. 2,в) задержаны на нек-рое время относительно синхроимпульсов. Неизменноеположение наблюдаемых импульсов относительно импульсов пилообразного напряженияв каждом цикле развёртки обеспечивает их стабильное изображение на экранеЭЛТ. Импульсы (рис. 2, г), вырабатываемые в О., используют для подсветапрямого хода луча в интервале (t₀, t₁ )идля гашения обратного хода луча в интервале (t_l, t₂ )в каждом цикле развёртки. Желаемый масштаб изображения по горизонтали обеспечиваетсявыбором коэф. развёртки.

ОСЦИЛЛОГРАФ фото №3

Рнс. 2. Развёртка в ждущем режиме с внешнейсинхронизацией.

По своему назначению электронно-лучевыеО. можно разделить на универсальные, импульсные, многоканальные, запоминающие, Универсальные О. предназначены для исследованияоднократных и периодич. электрич. сигналов и измерения их амплитудных ивременных параметров. Универсальность обеспечивается наличием сменных блоковв каналах вертикального отклонения и развёртки.
Для импульсного О. характерны широкаяполоса частот усилителя вертикального отклонения, наличие быстрых развёртокс малыми коэф. развёртки. Эти условия необходимы для наблюдения кратковрем. В много к анальных О. имеется неск. (2 ОСЦИЛЛОГРАФ фото №4 4)каналов вертикального отклонения и задержанной развёртки, что обеспечиваетодноврем. исследование синхронных и несинхронных сигналов в разл. амплитудныхи временных масштабах, сравнение сигналов по форме при наличии временногосдвига между ними, подсвет исследуемого участка развёртки с одноврем. изображениемего в изменённом временном масштабе, алгебраич. сложение сигналов и т. Взапоминающих О. в качестве ЭЛТ используютзапоминающие трубки (потенциалоскопы, графеконы и др.), предназначенныедля записи электрич. сигналов, хранения этой записи и считывания (воспроизведения)записанных сигналов в заданный момент времени. Вариантом запоминающих О. С9 - 8 (СССР), в к-ром управление осн. микропроцессором.
Стробоскопические О. предназначены дляисследования повторяющихся сигналов малой длительности и характеризуютсяналичием стробоскопич. блоков в усилителе вертикального отклонения и развёртке. а) на вход усилителявертикального отклонения при каждом запуске развёртки на экране ЭЛТ изображаетсяне весь сигнал, а только короткая его часть, наз. "вырезкой" сигнала. "Вырезка"мгновенных значений сигнала производится с помощью коротких стробирующихимпульсов (рис. 3, б). Каждая "вырезка" сдвинута на величину шагасчитывания ОСЦИЛЛОГРАФ фото №5 . относительнопредыдущей "вырезки". Автоматический сдвиг стробоскопических импульсовна величину ОСЦИЛЛОГРАФ фото №6 . вкаждом цикле повторения сигнала обеспечивает стробоскопический блок развёртки. ,в), к-рые затем усиливают, расширяюти подают на схему, запоминающую амплитуду очередного импульса до приходаследующего. Т. о., получается ступенчатая ф-ция, огибающая к-рой воспроизводитформу сигнала (рис. 3, г). Длительность преобразованного сигналаво столько раз больше длительности исследуемого сигнала, во сколько разего период Т больше шага считывания ОСЦИЛЛОГРАФ фото №7 t.