Глава II осциллографы и осциллографирование сигналов

В процессе лабораторных занятий и самостоятельной работы изучаются следующие вопросы раздела курса: технические характеристики современных осциллографов, структурная схема универсального осциллографа, фокусировка луча на экране ЭЛТ, конструкция ЭЛТ, виды разверток осциллографов, синхронизация осциллографов, измерение параметров радиосигналов с помощью осциллографов, искажение осциллограмм, причины искажений.

2.1. Назначение. Область применения

для визуального наблюдения электрических сигналов и измерения их параметров с помощью электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).

Осциллограмма – изображение на экране ЭЛТ в прямоугольных координатах (ось Х – ось времени; ось Y – напряжение).

По осциллограмме с помощью специальных устройств калибровки могут быть измерены мгновенные (только осциллографом) значения наблюдаемого напряжения, временные интервалы между ними.

С помощью осциллографа измеряют многие параметры электрических сигналов: амплитуды напряжения и тока, их пиковые значения, сдвиг фаз, глубину модуляции при АМ, длительность, амплитуду, частоту повторения при АМ. Осциллограф позволяет также исследовать и измерять параметры неэлектрических процессов (температура, скорость, давление и др.) с помощью специальных датчиков, преобразующих неэлектрические сигналы в электрические.

Осциллограф входит в состав приборов для наблюдения и исследования характеристик сигналов и цепей: спектров сигналов, амплитудно-частотных, переходных и вольтамперных характеристик цепей и др. (панорамных калибровочных – ГКЧ 192, РИП 3 и др.).

Осциллограф широко используется при поиске неисправностей в радиоаппаратуре, иногда являясь единственным средством измерения, в других случаях с помощью осциллографа проводятся предварительные измерения, а также контроль во избежание грубых ошибок.

У лучших осциллографов обеспечивается измерение частоты 1ГГц и выше; наблюдение процессов продолжительностью порядка 10пс.

Осциллографы имеют встроенные цифровые универсальные измерители и счетчики, управляемые микропроцессорами, позволяют определять отдельные характеристики – время нарастания или длительность импульса сигнала и выводить эти значения на экран.

Осциллографы, оснащены шинами (IEE 488) и могут использоваться в испытательных стендах; управление – дистанционное.

Стробоскопические осциллографы измеряют СВЧ сигналы до 20ГГц и более.

Цветные ЭЛТ (масочные кинескопы, обычные для телевизоров и компьютеров) используют в основном для медицинских целей (используется стандартная ЭЛТ и затвор на ЖК).

Осциллограф с трехцветным изображением (ЭЛТ покрыта многокомпонентным люминофором) имеет максимальную световую отдачу в оранжевой и синей областях.

Полутоновые и бистабильные (запоминающие осциллографы) запоминают изображения от миллисекунд до нескольких часов. Они применяются для запоминания формы радио повторяющегося сигнала, нескольких кривых для наблюдения изменения сигнала во времени. Быстродействие запоминающей трубки с бистабильной памятью в 2…10 раз ниже чем у полутоновой, однако, изображение сохраняется в ее памяти в несколько раз дольше.

Сравнение аналоговых и цифровых осциллографов.

Преимущества аналоговых: более широкая полоса пропускания, более высокая скорость развертки, частота до 15ГГц.

Быстродействие цифрового осциллографа ограничивается частотой дискретизации АЦП. (ПСП процентная способность памяти).

С зависит от метода интерполяции между точками.

Цифровой запоминающий осциллограф имеет более дешевую ЭЛТ, хранение информации неограниченно выборочная обработка данных.