2 2Электронно-лучевые осциллографы

14.1 Классификация, основные характеристики, классификация

Осциллографы предназначены для наблюдения формы и измерения параметров электрических сигналов, а также для регистрации электрических сигналов. К основным характеристикам осциллографов относятся:

- чувствительность;

- полоса пропускания усилителя вертикального отклонения;

- диапазон частот или длительность развертки;

- входное сопротивление и входная емкость усилителя вертикального отклонения;

- коэффициент гармоник усилителей вертикальных отклонений;

- погрешность калибровки с помощью калибратора амплитуды и частоты.

Все осциллографы подразделяются на однолучевые и многолучевые. По назначению и принципу действия осциллографы условно делят на:

- общего назначения;

- универсальные;

- стробоскопические;

- запоминающие;

- специального назначения.

Осциллографы общего назначения.

Имеют предельную чувствительность от 10 до 20 мВ.

Диапазон измеряемых сигналов от 10 – 20 мВ/дел до 50В/дел.

Входное сопротивление составляет 1 Мом при емкости менее 100 пФ.

Диапазон частот – до 10МГц, погрешность калибровки до 10%.

Универсальные осциллографы. Имеют число нулей 2 и более.

Чувствительность 5 мВ. Предел измерения от 5 мВ/дел до 200 В/дел.

Диапазон частот до 100 МГц. Входное сопротивление с учетом наличия выносных узлов составляет от 1 до 10 Мом.

Емкость от 100 до 2 пФ. Эти осциллографы могут иметь входы с согласованной нагрузкой.

Погрешность калибровки по частоте и амплитуде 5%.

Стробоскопические осциллографы.

Предназначены для изучения сигналов в очень широком диапазоне частот. Построение сигнала в них осуществляется по точкам, число которых можно регулировать.

Чувствительность – 10 мВ.

Диапазон измеряемых сигналов от 10 мВ/дел до 20B /дел.

Частотный диапазон до 20 ГГц.

Входное сопротивление в основном предназначено для работы с согласованной нагрузкой. Как правило, к ним прилагаются выносные щупы с набором сменных делителей, определяющих диапазон измеряемых амплитуд и параметры входной цепи.

Погрешность амплитуды и частоты 5 – 10 %.

Запоминающие осциллографы.

Данный осциллограф имеет параметры, аналогичные параметрам осциллографа общего применения. Для этой группы осциллографов имеется специфический параметр – время хранения информации (сигнала). В настоящее время разработаны запоминающие осциллографы с характеристиками универсальных двухлучевых осциллографов. Время хранения информации на экране от единиц секунд до часа и может регулироваться. Их основное назначение – запоминание одиночных сигналов или участков временной последовательности для фотографирования и изучения.

Для запоминающих осциллографов важным является цвет свечения электронно – лучевой трубки, поскольку исследуемые сигналы необходимо документировать (фотографировать).

В современных осциллографах широко используется АЦП и ЦАП.

Одним из основных структурных элементов ЭЛО является электронно- лучевая трубка (ЭЛТ). Схема ЭЛТ приведена на рисунке 14.1

Рисунок 14.1 – Схема электронно-лучевой трубка

Электроннолучевая трубка совмещает в себе функции источника электронного луча и управления его перемещением.

В качестве источника электронной эмиссии в трубке могут быть использованы как холодные, так и накаленные катоды. Формиро­вание электронного луча и управление его перемещением произ­водится при помощи электрических либо магнитных полей.

В современной технике осциллографирования в большинстве случаев применяются электроннолучевые трубки с подогревным ка­тодом и электро-статическим управлением.

Устройство трубки схематически показано на рисунке 14.11. В балло­не трубки помещено устройство для создания фокусированного лучка электронов (электронного луча), называемое «электронной пушкой». «Электронная пушка» состоит из подогревного катода, управляющего электрода, называемого сеткой, и двух анодов.

Изменение потенциала сетки дает возможность регулировать Плотность электронов в луче и тем самым менять яркость изобра­жения на экране. Кроме того, при помощи сетки производится предварительная фокусировка электронного луча. Окончательная фокусировка осуществляется в поле между первым и вторым ано­дами. Фокусировка регулируется путем изменения напряжения на первом аноде, который поэтому называется фокусирующим. Необходимое ускорение электронов в направлении движения обес­печивается вторым анодом, вследствие чего он иногда называется ускоряющим.

Электронный луч в конце своего пути попадает на внутреннюю торцевую поверхность расширенного конца баллона, называемую экраном. Эта поверхность покрыта специальными составами — люминофорами, которые обладают способностью светиться под действием электронной бомбардировки в тех местах, куда попадают электроны.

Если на электронный луч на его пути между вторым анодом и экраном воздействовать отклоняющими силами, то светящееся пятно будет соответственно перемещаться. Таким образом, электронный луч можно уподобить подвижной части измерительного механизма прибора, отклонения которого зависят от напряжения, приложен­ного к отклоняющим пластинам.

Отклоняющая система электроннолучевой трубки состоит из двух пар пластин, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях (рисунок 14.11).

Пластины, отклоняющие луч в вертикальном и горизонтальном направлении, называют соответственно пластинами (электродами) вертикального или горизонтального отклонения и обозначают «У» и «X».