Лабораторная работа № 1 изучение электронного осциллографа
Цель работы: изучение принципа действия осциллографа.
Приборы и принадлежности: Электронный осциллограф, генератор звуковой частоты, вольтметр, модуль М0-3.
Назначение, общая характеристика и описание электронного осциллографа
Электронный осциллограф применяется для следующих целей:
- для исследования быстропеременных процессов (длительностью до 10-8 с)
- для визуального наблюдения зависимости напряжения от времени (развертка сигнала),
- для измерения напряжения, интервалов времени, периода, частоты и сдвига фаз периодических процессов,
- визуального наблюдения сложения взаимно-перпендикулярных колебаний (фигуры Лиссажу).
Электронно-лучевая трубка
Основным элементом электронного осциллографа является электронно-лучевая трубка (рис. 1). Она представляет собой вакуумный баллон, внутри которого находятся электронная пушка, вертикально и горизонтально отклоняющие пластины (6, 7), люминесцирующий экран (8).
Электронная пушка состоит из нагреваемого катода (1, 2), модулятора (3), первого и второго анодов (4 и 5). Все эти элементы создают и формируют пучок электронов, который, попадая на экран (8), вызывает его свечение.
Рис. 1. Электронно-лучевая трубка.
На рис. 2 показано, что при отсутствии электрического поля между отклоняющими пластинами пучок электронов вызывает свечение в центре экрана (а). При подаче постоянного напряжения на вертикально-отклоняющие пластины (б) светящееся пятно смещается вверх или вниз, причем в электрическом поле пластин электроны летят по параболической траектории, а на выходе из него движутся по инерции прямолинейно.
Если на вертикально-отклоняющие пластины подать переменное напряжение, то светящаяся точка будет совершать колебательное движение в вертикальном направлении, и на экране будет видна сплошная линия (в).
а) б) в)
Рис. 2. а) – напряжение на пластины не подано
б) – подано постоянное напряжение
в) - подано переменное напряжение
На горизонтально отклоняющие пластины обычно подается пилообразное напряжение (Рис. 3) от генератора развертки, которое заставляет светящуюся точку на экране двигаться по горизонтали.
U
t
Tразвертки
Рис. 3. Напряжение развертки
Рис. 4. Развертка синусоидального сигнала
Одновременное действие электрического поля обеих пар пластин на электронный луч позволяет наблюдать на экране форму исследуемого сигнала во времени (Рис. 4). Для наблюдения устойчивого изображения необходимым условием является кратность частот входного и развертывающего напряжения. В этом случае на экране наблюдается один или несколько периодов исследуемого напряжения.