РЕФЕРАТ по дисциплине: «Радиотехнические измерения и приборы». на тему: «Виды разверток электронно-лучевых осциллографов. Параметры развертывающих напряжений». Выполнил: Студент группы: РТ3-21 Орехов Евгений Александрович № студенческого билета: 222015 Иваново 2024 СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение; 2. Принцип действия и структурная схема универсального электроннолучевого осциллографа; 3. Виды разверток электронно-лучевых осциллографов; 4. Список используемой литературы. Иваново 2024 ВВЕДЕНИЕ Электронный осциллограф предназначен для визуального наблюдения на экране быстро меняющегося напряжения периодических и одиночных сигналов в радиотехнических и электротехнических цепях. С помощью осциллографа можно не только видеть процесс изменения их со временем, но и измерять амплитуду, длительность коротких импульсных сигналов, частоту периодических процессов и т.п. Кроме того, осциллограф дает возможность измерять силу тока, сопротивление, а также с помощью соответствующих преобразователей исследовать изменение неэлектрических величин (давление, упругое напряжение, температуру и др.). Основные достоинства электронно-лучевого осциллографа, следующие: 1) Высокая чувствительность; 2) Малая инерционность, позволяющая изучать процессы длительностью от секунд до наносекунд. Иваново 2024 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УНИВЕРСАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА Электронно-лучевой осциллограф (ЭЛО) – прибор, предназначенный для исследования формы и измерения амплитудных и временных параметров электрических сигналов. Основным элементом ЭЛО является электроннолучевая трубка с электростатическим управлением лучом. Изображение на экране ЭЛТ создаётся пучком электронов, испускаемых электронной пушкой. Слой люминофора поглощает электроны и преобразует их энергию в видимое излучение, создавая яркую светящуюся точку на экране. Две пары отклоняющих пластин ЭЛТ изменяют направление пролёта луча, меняя координаты точки в горизонтальной и вертикальной плоскостях. На экране ЭЛТ предусмотрена шкала, состоящая из 8–10 делений по вертикали и горизонтали, каждое из которых разбито на 5 дробных делений, а также вспомогательная разметка для определения характерных уровней сигнала – 0, 10, 90, 100%. Исследуемый сигнал подают на вход канала вертикального отклонения (Y). Там он усиливается и подводится к вертикально отклоняющим пластинам. Напряжение, смещающее луч на 1 деление шкалы, определяет масштабный коэффициент осциллограммы по вертикали. Его называют коэффициентом отклонения ЭЛО (КО). Размерность коэффициента отклонения В/дел. Сигнал, как функция времени u = f (t), изображается на осциллограмме в прямоугольной (декартовой) системе координат, абсциссой которой является время, а ординатой – мгновенное значение сигнала. Для получения равномерной шкалы оси времени необходимо, чтобы луч отклонялся в горизонтальном направлении с постоянной скоростью. Для этого на горизонтально отклоняющие пластины подают линейно изменяющееся (пилообразное) напряжение. В результате траектория движения луча на экране образует осциллограмму, отображающую форму исследуемого сигнала. Скорость перемещения луча по горизонтали определяет второй масштабный коэффициент осциллограммы - коэффициент развёртки (КР). Его размерность Иваново 2024 с/дел, мс/дел, мкс/дел. Структурная схема универсального одноканального осциллографа представлена на рис. 3. Она включает в себя каналы вертикального (Y) и горизонтального (Х) отклонения, канал Z, служащий для модуляции яркости луча, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), а также калибратор. В составе ЭЛТ предусмотрена электронная пушка, содержащая катод К с нитью накала, модулятор М и систему фокусирующих и ускоряющих анодов А1, А2 и А. Электронная пушка формирует узкий пучок электронов, плотность которого регулируют напряжением на модуляторе М. При этом меняется яркость осциллограммы. Управление положением луча на экране ЭЛТ осуществляют подачей отклоняющих напряжений на пару взаимно перпендикулярных пластин. Рис. 1. Структурная схема универсального осциллографа. Иваново 2024 ВИДЫ РАЗВЕРТОК ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫХ ОСЦИЛЛОГРАФОВ Одним из узлов осциллографа является электронно-лучевая трубка, основными элементами которой служат две пары пластин. Пластины с помощью специальной развертки отклоняют луч в горизонтальном и вертикальном направлениях. Развертка имеет вид линии, которую чертит луч на экране при отсутствии исследуемого сигнала в результате действия только одного развертывающего напряжения. Если развертывающее напряжение приложено к одной паре отклоняющих пластин (обычно к пластинам Х), то развертку называют по форме развертывающего напряжения (например, линейной или синусоидальной). Если развертывающие напряжения приложены к отклоняющим пластинам Х и Y трубки осциллографа одновременно, то название развертки дается по её форме (например, круговая или эллиптическая). Наиболее широко используется линейная развертка, создаваемая пилообразным напряжением Uр генератора развертки. Для обеспечения различных режимов работы осциллографа существуют несколько видов разверток: Автоколебательная развертка представляет собой развертку, при которой генератор развертки периодически запускается при отсутствии сигнала запуска на его входе 4. Ждущей разверткой называется развертка, при которой генератор развертки запускается только с помощью сигнала запуска; Однократная развертка – это развертка, с помощью которой генератор развертки запускается только один раз с последующей блокировкой. Иваново 2024 При подаче на горизонтально отклоняющие пластины напряжения Uх пилообразной формы (рис. 2) сфокусированный электронный луч под воздействием этого напряжения перемещается слева направо в интервале Тпр (0 - 1- 2 – длительность прямого хода луча) и справа налево в интервале Тобр (2 – 3 – длительность обратного хода луча). При этом, скорость движения луча в обратном направлении намного больше (обычно луч при этом гасится), чем в прямом. Рис. 2. Диаграмма, поясняющая создание временного масштаба по горизонтальной оси экрана: 0 – 3 – точки, показывающие длительность прямого и обратного хода луча. С помощью напряжения развертки, подаваемого на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ (пластины Х) осциллографа, на экране можно наблюдать исследуемый сигнал, поступающий на пластины Y и изменяющийся во времени, т.е. развернутый во времени. Автоколебательная развертка применяется периодических сигналов с небольшой скважностью , где Тс- период сигнала, tи- длительность импульса. Иваново 2024 для исследования Она также используется при внутренней синхронизации. В схеме на рис. 2.3, а показаны исследуемый сигнал Uс и развертывающее синхронное напряжение Uр, а в схеме на рис. 3, б – осциллограмма, наблюдаемая на экране. Рис. 3 Пример применения автоколебательной развертки: а – схема; б – наблюдаемая осциллограмма на экране; 1 – начало развертки; 2 – конец развертки. Автоколебательная развертка не обеспечивает визуализацию непериодических сигналов и практически бесполезна при наблюдении периодических импульсных сигналов с большой скважностью Q (это связано с тем, что передний и задний фронты импульса почти сливаются). В этих случаях необходимо использовать ждущую развертку. Схема принципа действия ждущей развертки и наблюдаемая осциллограмма на экране представлены на рис. 4. Рис. 4 Принцип действия ждущей развертки: а – схема; б – наблюдаемая осциллограмма на экране; Иваново 2024 1 – начало развертки; 2 – конец развертки Здесь генератор развертки запускается при поступлении импульсов Uс. Если длительность развертки, равная t2 – t1, соизмерима с длительностью исследуемого импульса, то его изображение на экране отображается в полной мере. Для улучшения полноты отображения сигналов в осциллографах начало ждущей развертки несколько задерживается относительно фронта (переднего скачка) импульса Uс. Это особенно важно, если фронт импульса очень короткий. В этом случае он может не отобразиться на осциллограмме. Для наблюдения короткого фронта сигнала Uс его задерживают по времени в канале Y с помощью линии задержки (на рис. 4, а она изображена в виде штриховых импульсов Uс). Осциллограмма такой развертки также изображена штриховой линией на экране (рис. 4, б). Однократная развертка применяется при фотографировании с экрана осциллографа неповторяющихся сигналов. В этом режиме генератор развертки запускается исследуемым сигналом только один раз. Рассмотрим получение на экране ЭЛТ круговой развертки. Для этого на пластины Y надо подать синусоидальный сигнал UY = U sin (wt) = U sin (2πt / T), А на пластины Х – аналогичный по форме сигнал, но задержанный по времени на четверть периода (по фазе на φ = 900), т.е. сигнал . Схема осциллограммы круговой развертки представлена на рис. 5 а, а вид круговой развертки на экране осциллографа на рис.5, б. Иваново 2024 рис. 5 Осциллограмма круговой развертки: а – схема; б – вид на экране; 0 – 4 точки на оси текущего времени. Под действием напряжений развертки UY и UX луч формирует на экране осциллографа окружность за время, равное периоду Т. Положение луча на экране в момент времени t=0 отмечено точкой 0, а момент t 1 – точкой 1 и т.д. Если амплитуды сигналов UY и UX не равны, то получается эллиптическая развертка, т.е. на экране будет сформирован эллипс. Например, при U Y < UX большая ось эллипса располагается по горизонтали, а малая – по вертикали. Иваново 2024 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Данилин А.А., Лавренко Н.С. Измерения в радиоэлектротехнике. Учебное пособие под редакцией А.А. Данилина – СПб.: Издательство «Лань», 2017 г.; 2. Лабковская Р.Я. «Метрология и электрорадиоизмерения». Учебное пособие НИУ ИТМО, 2013.; 3. Интернет-ресурсы; 4. Портал электронного образования E-Learning для дистанционного обучения – «Moodle». Иваново 2024
