Виды разверток. Режимы работы генератора развертки осциллографа и их назначение. Синхронизация и запуск осциллографа.

1) Однократная развертка

Генератор развертки вырабатывает один ход пилообразного напряжения, а потом сбрасывается до нуля. Ход разв подается один раз. Такое изображение быстро исчезает.

Такой режим применяется для фотографирования или фиксации сигнала. Фотографирование делается с помощью герметичного тубуса с фотоаппаратом

2) Режим непрерывной развертки

Осциллограф работает в автоколебательном режиме и генератор вырабатывает напряжение периодически. Кажд ход разв созд свою осцилогр, свой кадр изобр и они не совпад.

Условие неподвижности осциллограммы(чтобы осциллограммы от разных разверток совпадали):

Сигнал повторяется периодически и период развертки должен быть кратен периоду сигнала.

С помощью такой развертки можно наблюдать только периодические сигналы

3) Ждущая развертка

Обозначается: Z

Мы наблюдаем сигналы с малой длительностью и большой амплит(т.е. с большой скважностью)

Хотелось бы использовать меньшие коэфф. Развертки, но уменьшать некуда

– условие кратности изображения.

Когда мы хотим удобно наблюдать сигналы с большой скважностью, то мы рисуем кадр развертки только когда есть сигнал на входе. Не будет яркой нулевой линии. Сигнал м.б. непериодический в этом случае, т.к. когда нет сигнала, кадр не рисуется. Это ждущий режим, он используется для сигналов с большой скважностью и непериодичностью

4) Круговая развертка

На пластины Х и У подаются одновременно синусоид. Сигналы. Сигнал подается на модулятор трубки. Момент наличия сигнала фикс. темной точкой.

X = sin (wt,) Y = cos (wt) - фазовый сдвиг 90

Режимы работы генератора: в автоматическом -генерирует пилообразное напряжений заданной длительности в ждущем режиме - “ожидает” прихода входного сигнала, и с его появлением запускается. Этот режим бывает необходим при исследовании сигналов появляющихся случайно, либо при исследовании параметров импульса, когда его передний фронт должен быть в начале развертки. В автоматическом режиме работы случайный сигнал может появиться в любом месте развертки, что усложняет его наблюдение. Удобства ждущего режима вы сможете оценить во время импульсных измерений.

Переключатель (9) спаренный (рис. 4). Во всех положениях верхней (по чертежу) секции переключателя, кроме крайнего левого, генератор вырабатывает пилообразное напряжение различной длительности. В крайнем же левом положении генератор разверток отключается, а нижняя секция переключателя (9) подключает оконечный усилитель канала горизонтального отклонения к гнездам “Вход X”- обеспеч.режим растяжки изобр. Яркость при растяжке уменьш в 10раз. Искажения, связ с нелинейностью разв, увелич при растяжке.

Теперь горизонтальная линия развертки будет получаться только при подаче сигнала на указанные гнезда. Причем чувствительность этого канала меньше, чем канала вертикального отклонения. Длину линии развертки можно устанавливать регулятором (12).

Такой режим работы осциллографа бывает нужен, например, при исследовании частотных и фазовых соотношений гармонических колебаний так называемым методом фигур Лиссажу, когда одни колебания подают на вход Y осциллографа, а другие - на вход X.

Однократный реж - когда на вход генер подается один импульс.

Синхронизация.

нужно “засинхронизировать” генератор т.е. обеспечить такой режим работы, при котором начало развертки будет совпадать с началом появления периодического сигнала (скажем синусоидального). Причем синхронизировать генератор можно как от внутреннего сигнала (он берется с усилителя вертикального отклонения), так и от внешнего, подаваемого на гнезда «ВXОД СИНXР»

Обеспеч неподвижн изображ и запуск развертки.

Из сигнала произв формы делаем одиночный импульс. Сигнал подается на компоратор и сравнивается с пост напряж.

У устр-ва синхр запуска есть разн режимы запуска при разн сигналах.

полож и отриц синх-полярность синхр
внутр синхр – от самого сигнала

Импульс будет вначале развертки. В автоколеб реж импульс поступ на генератор пилообр напряж и подстраив его частоту. Тр=n*Тс, коэф разв в пр-се синхрониз не меняется, меняется время блокир. В ждущ реж отключ автогенерация. Вырабат один пилообр импульс при приходе одного импульса запуска.

Плавно регулируется синхронизация регулятором (5). Когда ручка (5) находится в крайнем левом положении (-), генератор развертки синхронизируется отрицательным фронтом синусоидального напряжения), в крайнем правом (+) - положительным. В среднем положении ручки синхронизация выключается. В некоторых конструкциях осциллографов переключение синхронизации от (+) или от (-) осуществляется отдельным переключателем. В этом случае ручка (5) меняет амплитуду синхронизации, что способствует получению более устойчивого изображения на экране.

22) Структурная схема универсального осциллографа – канал Y. Двухлучевой и двухканальный осциллограф.

1. Канал вертик откл Y

2. Канал гориз откл Х

3. Устройство синхр и запуска развертки

4. Канал модуляции луча

5. Вспомогат устр

6. Источник питан

Канал Y служит для передачи на пластины Y ЭЛТ исслед сигнала Uс(t), подводимого к входу Y. Включает аттенюатор, предварительный усилитель, линию задержки и оконечный усилитель.

Входное устр-переключатель-имеет 3 полож(закр вход, откр вход, земля(чтобы убрать сигнал)
Аттенюатор- в виде дискретного прибора, ослабляет сигнал Uc(t) в опред число раз
Предварит усилит канала Y, имеющ симметричн выход. Плавная регулир коэф усиления и балансировка усилителя регулировкой баланс для предотвращ смещ осциллогр.по вертикали при измен коэф отклон. Здесь же осущ смещ осциллогр по вертикали. Его полоса пропуск опред весь канал Y.
Линия задержки- для временного сдвига сигналана пластинах Y ЭЛТ, для работы в режиме внутр синхрониз. Обеспечивает подачу исследуемого сигнала на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ с задержкой относительно начала развертки, что позволяет наблюдать начальный участок сигнала, например фронт импульса.
Оконечный усилит- увеличивает сигнал до уровня, позволяющего получить достаточный размер сигнала по вертикали на экране ЭЛТ. Кроме того, оконечный усилитель обеспечивает симметричный выход для подачи напряжения на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ. Входное сопрот усилит определяется входн сопр осцил. Плавное, неколибров изменен коэф отклон в небол пределах. Преобраз из несимметр в симметр сигнал. Должен иметь большую мощность. Его задача- согласование и усиление.

Осн хар-ки:

верхняя граничн частота (порядка 100МГц и более)
чувствительность ≈ 1мм/мВ
входное сопрот и входн емкость канала
погрешн измер напряж и интервалов времени 5…7%

2-лучевые. Имеют 2 независ канала Y и спец 2-луч трубку ЭЛТ. Трубка наход в одной колбе с одним экраном. Гориз развертка лучей общ-запуск отгенератора разв, а вертик-кажд от своего канала, что позвол нблюд на экране осциллограммы 2х сигналов.

2-канальные. Предназнач, чтобы наблюд 2 проц одноврем. Им 2 идентичн канала верт откл и электр переключ, котор может поочер подав выходн сигналы каналов на одни и те же пластины. Реж работы: одноканальн(на экране виден один сигн, подав на Y1 илиY2); поочередный(на экр видны оба сигн за счет перекл электр переключателя во время каждого обратного хода развертки)

Рис. 2.1. Структурная схема универсального осциллографа

Канал X

Канал горизонтального отклонения луча служит для создания горизонтально отклоняющего (развертывающего) напряжения с помощью генератора развертки или для передачи(через аттенюатор и усилитель) на пластины Х исследуемого сигнала, подводимого к входу Х.

У канала Х хуже широкополосность чем у канала У.Если 2-х лучевой осц, входа Х нет подается сигнал со второго канала. Числитель X обычно значительно хуже, чем Y (частотные характеристики хуже).

Частотные и фазовые характеристики у X и Y – разные.

Генератор работает либо в автоколебательном режиме, либо в ждущем. Есть регулировка (дискретная) коэффициента развёртки. Шкала коэффициента развёртки. Допускается плавное изменение развёртки (тогда шкала коэффициента развёртки не работает).

Генератор может работать и в однократном режиме (при подаче одного импульса запуска).

Kp определяется постоянной времени интегратора.

Усилитель X: обеспечивает режим растяжки изображения.

Угол можно менять

U_p изменением величиы

напряжения

Если наклон увеличивается в 10 раз, то K_p_{уменьшается}в 10 раз.

Есть возможность просмотреть отдельные фрагменты осциллограммы (не меняя U_p).

Фрагмент можно перемещать регулировкой по горизонтали. Это дополнительный режим, т.к. есть недостатки: при растягивании экрана в 10 раз яркость уменьшается в 10 раз, искажения увеличиваются в 10 раз.

Но это даёт дополнительное уменьшение K_p.

Блок синхронизации и запуска

Обеспечивает неподвижность изображения и запуск развёртки.

Синхронизация входного сигнала и U_p.

Делает из произвольного сигнала X единичный импульс.

Усиленный сигнал подается на компаратор и

Сравнивается с пост напряжением

и вырабатывается импульс запуска

U₀

В осц установлены 2 режима синхронизации: внутренняя и внещняя. При внутренней синхронизации импульсы вырабатываются из усиленного входного сигнала до его задержки. При внешней сигнал синхронизации подается от внешнего источника на спец вход Х осц. Схема синхронизации вырабатывает сигнал синхронизации поступающий на генератор развертки для получения четкой неподвижной осциллограммы. Усилитель Х канала горизонт отклонения усиливает пилообразный сигнал Up генератора развертки и преобразует его в напряжение развертки Ux.

Линия задержки связ начало сигн и нач развертки. Позвол увидеть фронт сигн.

Канал Z.

Это канал модуляции луча по яркости.

Подцветка прямого хода луча – главная задача!

Генератор развёртки вырабатывает прямоугольный импульс при подаче запирающего напряжения. В ждущей технике нет напряжения развёртки, следовательно, на экране ничего нет.

Можно подать на Z последовательность импульсов с известной частотой (гасящие импульсы), которые создают чёрную точку на экране. По контуру образуются чёрные точки и можно проводить временные измерения.

Калибратор

Для установки K₀и K_p.

Это независимый образцовый генератор. Он вырабатывает сигнал с известной амплитудой и частотой.

Удобная частота 1 Кгц. Используется для установки K₀и K_p, и подаётся на канал Y. Как правило, сигнал калибратора – миандр.

При необходимости подстраивается коэффициент регулировки (вывод под шлиц). Коэффициент развёртки подстраивается временем прямого хода.

Базовый блок.

Это корпус, блок питания, блок питания ЭЛТ, растяжка, органы управления ЭЛТ.

Регулировки:

- яркость (напряжение на ускоряющем электроде).

- фокусировка (регулировка напряжения на фокусирующем электроде)

- подсветка

- регулировка астигматизма луча (форма светового пятна).

-перемещение луча (по вертикале в канале Y, по горизонтали в канале X), путём добавления напряжения.

Базовый блок – самый дорогой.

Есть осциллографы со сменными блоками. Модульно-измерительная система – совокупность измерительных модулей в одном блоке. Есть осциллографы с двойной развёрткой (в канале Y).

24. Основные характеристики и параметры осциллографов. Измерние напряжения и временных интервалов методом калиброванных шкал

Параметры осциллографа.

Параметры канала Y.

1. Метрологические- основная погрешность измерения напряжения методом калиброванных шкал (5-10%)

2. Диапазон установки коэффициента отклонения (погрешность установки K₀)

3. Парметры переходной характеристики осциллографа.

Переходная характеристика – это изображение на экране скачка напряжения, поданного на вход.

ty – время установления.

tн – время нарастания между 0.9 и 0.1

ty – от 0,1 до установления прямой

0,9

0,1

Схема осц-есть перех х-ка

δ δ – выброс, %

Если АЧХ более широкая, то переходная характеристика носит апериодический характер.

4. Параметры входного импеданса (R входа и С входа).

5. Пределы перемещения луча по вертикали.

6. Дополнительные параметры:

1) АЧХ для Y – это зависимость размера изображения от частоты.

Спад размера

L 0.707

п.п. fв f

fв – верхняя граничная частота осциллографа.

нс

МГц

На частоте fв погрешность измерения 30% (для гармонического сигнала)

2) Поэтому вводится нормальный диапазон АЧХ – диапазон частот, в которых неравномерность погрешности измерения напряжения.

3) Нелинейность отклонения – это зависимость К₀ от положения на экране.

Метод калиброванных шкал

Именно для этого метода осциллографы калибруются по точности.

Суть: исследуемые параметры измеряем в делениях шкалы. Точность определяется масштабом.

Um (дел.)

tg (дел.)

Чем больше измеряемая величина занимает места на экране, тем меньше относительная погрешность. Потом пересчитываем размер изображения через масштабные коэффициенты (амплитуда и развёртка). Если в осциллографе используется внешний дополнительный делитель, то он на шкале осциллографа не учитывается => нужно домножать. По горизонтали уменьшаем коэффициент развёртки при режиме растяжки. Плавные результаты должны быть в фиксированном положении.

Погрешности (причины):

1) погрешность калибровки по оси Y и Х;

2) нелинейность шкал по вертикали и горизонтали;

3) погрешность дискретности;

4) субъективная погрешность при отсчёте по шкале.

Осц. Деление на классы:

1. По точности: 1 класс – 3%

2 класс – 5%

3 класс – 10%

4 класс – 12% и более

Оценивается на заводе для размеров изображения, составляющих 30% от всей шкалы => большой запас (на самом деле, погрешность меньше).

Принцип использования метода для сигналов: измеряют амплитуду (максимальный размер по экрану); фронт и срез длительности импульса (по уровням 0,1 и 0,9 – длительность фронта и среза, по уровню 0,5 – длительность импульса).К-т отклон плавно меняем, вписыв изобр в экран. По пунктир линиям отсчит времен интерв.

25. Измерение фазового сдвига. Осциллографические методы измерения фазового сдвига

Дата добавления: 2016-01-04; просмотров: 108; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!