книги / Электрорадиоизмерения

и на экране видно больше периодов исследуемого напряже­ ния.

Несмотря на наличие в осциллографах регулировки частоты развертки, вследствие недостаточной стабильности исследуемого сигнала и развертывающего напряжения

Рис. 6-10. Движение пятна на экране трубки при Гр, несколько меньшем Ту.

их частоты несколько меняются, нарушается нужное соот­ ношение /г, что вызывает скольжение осциллограммы. По­ этому для обеспечения постоянства нужной величины п применяют синхронизацию частоты генератора развертки частотой исследуемого напряжения или иной стабильной частотой, кратной частоте исследуемого напряжения.

В результате синхронизации автоматически поддержи­ вается нужное соотношение частот/,, и /р при их небольших изменениях.

Синхронизация частоты развертки в осциллографах промышленного типа осуществляется в зависимости от положения переключателя рода синхронизации частотой исследуемого сигнала, частотой какого-либо внешнего ис­ точника или сети (синхронизация Внутренняя, Внешняя, От сети). Во всех случаях синхронизирующее напряжение

должно иметь частоту, кратную частоте исследуемого на­ пряжения.

Принцип синхронизации частоты развертывающего на­ пряжения будет рассмотрен несколько позже при изуче­ нии генераторов развертки.

Пилообразное напряжение снимается обычно с элементов зарядно-разрядной цепочки RC-генератора непрерывной линейной развертки. Практически достаточно высокую линейность имеет участок экспоненты напряжения на кон­ денсаторе при его заряде, не превышающем 15% напряже­ ния источника, подключенного к зарядной цепи RC. Иногда для развертки используется линейный участок напряжения разряда конденсатора. Для получения высокой линейности

Рис. 6 11. К определению параметров линейной развертки.

развертки в практических схемах генераторов обычно ис­ пользуются зарядные или разрядные лампы, поддерживаю­ щие постоянство тока заряда или разряда конденсатора цепи RC.

Для устранения на экране трубки осциллографа изоб­ ражения обратного хода луча трубка в этот отрезок вре­

ку на время прямого хода луча подачей положительных импульсов на управляющий электрод.

Основными параметрами линейной развертки являются: период Гр и амплитуда развертки f/pM, длительность пря­ мого tx и обратного хода /2 развертки, коэффициент нели­ нейности Км и коэффициент использования напряжения источника Км (рис. 6-11).

Амплитуда развертки определяет размер осциллограммы по горизонтальной оси.

Коэффициент нелинейности характеризует степень не­ постоянства скорости развертки за время ее прямого хода и измеряется в процентах. Скорость развертки определяется углом а наклона касательной в данной точке кривой на­ пряжения развертки. Количественно коэффициент нели­ нейности представляет собой относительное изменение ско­ рости развертки в начале и конце ее прямого хода и может быть определен по формуле

Коэффициентом использования напряжения источника называется отношение амплитуды развертки к напряжению источника, т. е.

б) ЖДУЩАЯ РАЗВЕРТКА

Ждущая развертка, как и непрерывная линейная, яв­ ляется также линейной разверткой, т. е. служит для по­ лучения осциллограмм, и применяется в основном при исследовании различных импульсных схем и генераторов,

t

Рис. 6-12. Кривая напряжения ждущей раз­ вертки.

широко используемых в телевидении, радиолокации, эле­

Ждущая развертка используется для исследования им­ пульсов малой длительности, однократных импульсов или же непериодических Колебаний, повторяющихся через не­ одинаковые промежутки времени.

На рис. 6-12 изображена форма напряжения ждущей развертки, называемой так потому, что под влиянием ее

напряжения электронный пучок, проделав за время tt один прямой ход с постоянной скоростью и за время t2 один обратный ход,остается некоторое время t3в состоянии покоя.

Преимущества ждущей развертки по сравнению с не­ прерывной ясно видны на кривых, приведенных на рис. 6-13.

Кривые рис. 6-13, а показывают, что если, например, период непрерывной линейной развертки Тр = 100 мкс, длительность исследуемого импульса ти = 1 мкс, а период следования Ту = Тр, то изображение импульса будет за­ нимать 1/100 часть линии развертки, т. е. выглядеть в виде вертикального штриха.

Рис. 6-13. Кривые, поясняющие укрупнение масштаба времени осцил­ лограмм при ждущей развертке.

При ждущей развертке такого же периода следования и амплитуды, как и непрерывной, но с временем развертки ^к.р = 2 мкс длительность исследуемого импульса будет соизмерима с /ж р,т.е. меньше его в 2 раза. Таким образом, изображение импульса займет половину линии развертки, т. е. масштаб его увеличится примерно в 50 раз, если не учитывать время обратного хода луча (рис. 6-13, б).

К ждущей развертке, используемой для исследования импульсов малой длительности (по сравнению с периодом его следования), предъявляются следующие требования:

1. Ждущая развертка, как и непрерывная, должна быть линейной, так как в противном случае изображение импульса

будет искажено вследствие неодинакового масштаба вре­ мени по длине линии развертки, т. е. неодинаковой скорости развертки во время прямого хода луча. Например, при исследовании трапецеидального импульса с одинаковыми фронтами и использовании экспоненциальной ждущей раз­ вертки передний фронт полученного на экране импульса будет растянут, а задний — сжат.

2.Время ждущей развертки должно быть соизмеримо

сдлительностью исследуемого импульса (несколько больше) для получения изображения в крупном масштабе.

Рис. 6-14. Кривые, поясняющие скольжение осциллограмм импульсов при непрерывной развертке.

Например, при исследовании импульса с т„ = 4 мкс с помощью осциллографа С1-5, имеющего ждущую развертку продолжительностью 1 —2—5—10—30—100—300—1000— 3000 мкс, необходимо использовать третье положение пере­ ключателя длительности развертки, соответствующее 5 мкс, так как при этом изображение импульса на экране будет занимать 4/5 линии развертки. При включении развертки длительностью 2 мкс на экране получится лишь передняя половина импульса. При использовании развертки в 10 мкс изображение импульса получится более мелким, чем в первом случае, и его фронты исследовать будет менее удобно.

3. Для получения неподвижной осциллограммы импульса необходимо применять синхронизацию, т. е. запускать жду­ щую развертку исследуемыми импульсами.

Непрерывная линейная развертка с периодом, соизме­ римым с длительностью исследуемых импульсов, не при­ меняется потому, что при этом изображение импульса на экране осциллографа получается бледным, а горизонталь­ ная линия развертки, наоборот, слишком яркой. Это объяс­ няется тем, что при малой длительности импульсов по сра­ внению с их периодом следования напряжение непрерывной развертки совершает много циклов, не используемых для развертывания, но создающих яркую горизонтальную ли­ нию.

Кроме того, при непрерывной развертке очень трудно или совсем невозможно осуществить синхронизацию, так как во время паузы между импульсами частота генератора развертки несколько изменяется, начало следующего им­ пульса не совпадает с началом развертки (рис. 6-14) и по­ этому изображение импульса на экране трубки получается смещенным относительно, предыдущего. Для случая, при­ веденного на рис. 6-14, скольжение осциллограммы импульса происходит вправо.

в) СИНУСОИДАЛЬНАЯ И КРУГОВАЯ РАЗВЕРТКИ

При синусоидальной развертке развертывающее на­ пряжение, подводимое обычно на вход X, изменяется по синусоидальному закону

следуемым синусоидальным напряжением, подведенным на вход Y осциллографа.

Синусоидальная развертка применяется в основном для получения фигур Лиссажу при измерении частоты методом сравнения.

Практически фигуру Лиссажу можно получить при плавном изменении одной из частот подводимых к осцилло­ графу синусоидальных напряжений. При этом, чем выше частоты, тем сложнее получить фигуру Лиссажу. Абсолютно неподвижной фигура Лиссажу может быть получена лишь при синхронизации частот, т. е. при постоянном угле сдвига фаз.

Форма фигур Лиссажу зависит от соотношения частот напряжений, подводимых к отклоняющим пластинам трубки, сдвига фаз и величины амплитуд этих напряжений.

Наиболее простые фигуры Лиссажу получаются для си­ нусоидальных напряжений с соотношением частот 1 1 и различных углов сдвига фаз. Такие фигуры изображены на рис. 6-15.

Кривые, приведенные на рис. 6-16, поясняют образование фигур Лиссажу на экране осциллографа, имеющего одинако­ вое отклонение по горизонтали и вертикали, если подво­ димые к отклоняющим пластинам трубки синусоидальные

дающих по фазе (ф = 0 ), световое пятно будет смещаться из центра экрана вверх вправо, затем обратно в центр, потом вниз влево и т. д. В результате такого движения пятна на экране трубки получается наклонная прямая (рис. 6-16, а).

то на экране получится эллипс, принцип образования ко­ торого графически показан на рис. 6-16, б.

При уменьшении ф от 45° до 0 размеры малой оси эллипса уменьшаются и эллипс, сплющиваясь, превращается в на­ клонную прямую. При увеличении фазового угла от 45° до 90° и одинаковых отклонениях по X и Y эллипс превра­ щается в окружность.

На рис. 6-17 приведены фигуры Лиссажу для разных соотношений частот и различных фазовых углов синусои­ дальных напряжений.

Если синусоидальное развертывающее напряжение, под­ водимое к пластинам X, имеет частоту в целое число раз меньше частоты напряжения на пластинах К, то при соот­ ветствующем фазовом сдвиге ф фигура Лиссажу напоминает осциллограмму, сжатую в начале и конце ее, как видно

ю

о

00

из рис. 6-17. Такая форма кривой объясняется нелиней­ ностью развертки, т. е. уменьшением скорости движения светового пятна по мере его движения от середины к началу

иконцу линии развертки.

Внекоторых специальных приборах иногда вместо пило­ образного напряжения непрерывной линейной развертки используют среднюю часть синусоидальной развертки, имею­

щую сравнительно линейный характер, а соответственно и постоянную скорость развертки.

Рис. 6-17. Фигуры Лиссажу для разного соотношения частот и раз­ личных ср.

Практически абсолютно неподвижную фигуру Лиссажу при отсутствии синхронизации напряжений, подводимых к пластинам X и Y, получить невозможно вследствие огра­ ниченной стабильности работы генераторов. При этом, чем выше их частота, тем быстрее изменяется фазовый сдвиг между подводимыми к осциллографу напряжениями, а сле­ довательно, и тем больше скорость изменения формы фигуры Лиссажу. При быстром изменении угла ср фигура Лиссажу превращается в сплошной светящийся прямоугольник.

Круговая развертка представляет собой частный случай синусоидальной развертки, когда частота и амплитуда под­ водимых к осциллографу напряжений одинаковы, а их фа­

зовый сдвиг относительно друг друга ср = 90° (чувствитель­ ность осциллографа по осям X и Y одинакова).

Наиболее просто круговая развертка может быть полу­

мерениях, как, например, при измерении частоты, разности фаз.

6-5. ОСНОВНЫЕ БЛОКИ ОСЦИЛЛОГРАФА

а ) В Х О Д Н О Е У С Т РО Й С Т В О

Входное устройство осциллографа предназначено для снижения уровня исследуемого сигнала, т. е. для устране­ ния перегрузки усилителя вертикального отклонения, а так­ же для обеспечения большого входного сопротивления осцил­ лографа.

Основным элементом входно­ го устройства является входной делитель, который должен умень­ шать исследуемый сигнал в оп­ ределенное число раз и обеспе­ чивать постоянство коэффициен­ та деления во всем диапазоне частот, для работы в котором предназначен осциллограф.

Для выполнения этого условия применяются компен­ сированные делители. На рис. 6-19 приведена упрощенная схема такого делителя. Делитель образован из последова­ тельно соединенных параллельных цепочек R{CL и /?2С2, где С2 — входная емкость первого каскада усилителя,