Дослідження форми електричних сигналів (стр. 3 )

·  канал горизонтального відхилення променів (КГВ);

·  канал керування й модуляції лучачи по яскравості;

·  калібратори.

3.1. Канал вертикального відхилення.

Цей канал забезпечує передачу досліджуваного сигналу від входу осцилографа до пластин з мінімальними припустимими перекручуваннями й з рівнем, що забезпечує його зображення на весь екран ЕПТ.

До складу каналу входять вхідний пристрій, що складається з розділового конденсатора й атенюатора; лінія затримки; підсилювачі каналу вертикального відхилення (ПКВВ).

Розділовий конденсатор, що комутується, підключається до схеми через перемикач . При відключенні конденсатора забезпечується спостереження на екрані осцилографа повного сигналу, тобто його постійної і змінної складових (вхід «Відкритий», умовне позначення «»). При підключенні конденсатора забезпечується спостереження тільки змінної складової сигналу (вхід «Закритий», умовна позначення «~»). Відмітимо, що в осцилографах, де в каналі вертикального відхилення використовуються підсилювачі постійного струму, розділового конденсатора немає й вхід КВВ безпосередньо з'єднаний із входом підсилювача, що має безпосередні зв'язки між каскадами.

Атенюатор (вхідний дільник напруги) призначений для каліброваного східчастого ослаблення рівня вхідного сигналу в ціле число раз, тобто він дозволяє встановити рівень досліджуваного сигналу таким, щоб перший каскад підсилювача працював у лінійному режимі й вносив мінімальні нелінійні перекручування. Атенюатор забезпечує також високий вхідний опір і малу вхідну ємність. Перемикач атенюатора звичайно має кілька фіксованих положень, позначуваних відношенням «Вольт/діл». Якщо осцилограф призначений для дослідження широкосмугових імпульсних сигналів, то поряд з високоомним входом передбачається й низькоомний (50 або 75 Ом), що представляє собою навантаження для коаксіального кабелю, по якому передається досліджуваний сигнал на екрані ЕПТ, і тим самим підвищує чутливість осцилографа. У Підсилювачі каналу вертикального відхилення забезпечує посилення досліджуваного сигналу до величини, зручної для його спостереження підсилювачі каналу вертикального відхилення звичайно виділяють два каскади:

•  попередній підсилювач каналу вертикального відхилення (Попередній. ПКВВ);

•  прикінцевий підсилювач каналу вертикального відхилення (Прикінцевий. ПКВВ).

Попередній підсилювач каналу вертикального відхилення призначений для посилення досліджуваних сигналів у смузі пропускання осцилографа при мінімальних припустимих амплітудних, частотних і фазових перекручуваннях. У попередньому підсилювачі, як правило, здійснюється плавне регулювання коефіцієнта підсилення (потенціометри «Чутл.» і «Підсилення»). Вихідний каскад попереднього підсилювача навантажується на низькоомну лінію затримки, тому його вихідний опір також низькоомне, тобто забезпечується узгодження його вихідних параметрів з параметрами лінії затримки.

Прикінцевий підсилювач каналу вертикального відхилення призначений для створення двох симетричних протифазних напруг, достатніх для відхилення променя ЕПТ у межах екрана по вертикалі. Такі підсилювачі (каскади підсилювачів) називають парофазними. Вони забезпечують сталість потенціалу середньої лінії між пластинами при змінюючому розмірі, досліджуваного сигналу. Прикінцевий підсилювач працює на ємнісне навантаження, що складається з паралельно з'єднаних ємностей відхиляючих пластин, ЕПТ і паразитних ємностей монтажу.

Лінія затримки забезпечує спостереження переднього фронту імпульсного сигналу при запуску розгорнення самим досліджуваним сигналом. У цьому випадку генератор розгорнення осцилографа внаслідок своєї інерційності виробляє лінійну пилкоподібна напругу, що розгортається, з деяким запізнюванням стосовно досліджуваного (запускаючого) імпульсу. Це приводить до того, що початкова частина імпульсу не буде розгорнута на екрані (рис. 5,а).

Для усунення зазначеного недоліку потрібно, щоб сигнал розгортки надходив на пластини раніше, ніж досліджуваний сигнал на пластини . Для цього останній потрібно затримати на деякий інтервал . Ця затримка здійснюється за допомогою лінії затримки (рис. 5,б). Лінія затримки повинна бути досить широкосмуговою, не мати неоднорідностей і добре узгоджується з попереднім і наступним каскадами схеми. Загальна вимога до лінії затримки - не вносити перекручувань у КВВ.

Розглянута типова схема КВВ в деяких осцилографах ускладнюється, що дозволяє розширити їхні вимірювальні можливості. Частіше застосовують двоканальні схеми й КВВ з диференціальним підсилювачем.

 

Двоканальні осцилографи мають два окремі вхідні ланцюги, які по черзі комутуються до підсилювача вертикального відхилення (рис. 6).

Звичайно використовують два режими комутації каналів А і Б: режим поперемінного доступу («поперемінно») і режим переривання («переривчасто»).

У режимі поперемінного доступу електронний комутатор змінює канали А і Б, підключаючи їх по черзі через один цикл горизонтальної розгортки.

 

Рис8.6 Вхідні ланцюги двоканального осцилографа з електронним комутатором

 

Якщо тривалість розгортки значно менше часу післясвітіння ЕПТ, то на екрані забезпечується стабільне зображення сигналів у каналах А и Б. У цьому режимі комутатор звичайно синхронізується від генератора розгорнення каналу горизонтального відхилення.

У режимі переривання комутатор працює без синхронізації з високою частотою (від 100 до 500 кГц). Канали А и Б при цьому перемикаються багаторазово за час одного прямого ходу розгорнення. У результаті невеликі фрагменти сигналів у каналах А і Б підключаються поперемінно до підсилювача вертикального відхилення й відображаються на екрані ЕПТ.

Канали вертикального відхилення з диференціальним підсилювачем (ДП) реалізують у відповідності зі структурною схемою, представленої на рис. 7.

При подачі на входи осцилографа двох сигналів різної амплітуди на виході диференціального підсилювача виходить один сигнал, пропорційний різниці цих амплітуд.

Така властивість ДП дозволяє досліджувати сигнал по окремим частинам. На один вхід подається досліджуваний сигнал, а на другий вхід - постійну напругу, величину якого можна змінювати. Змінюючи величину постійної напруги, можна виділити необхідна ділянку сигналу, тому що на екрані трубки буде відтворюватися та частина досліджуваного сигналу, що по амплітуді близька до рівня постійної напруги.

Осцилограф з диференціальним підсилювачем дозволяє також досліджувати сигнали при значному рівні перешкод. На один вхід КВВ подається сигнал з перешкодою, а на інший вхід - тільки перешкода. У результаті досліджуваний сигнал підсилюється, а перешкода придушується.

3.2. Канал горизонтального відхилення

Канал горизонтального відхилення (КГВ) називають також каналом розгортки. Він призначений для створення або посилення сигналу, що викликає горизонтальне переміщення променів із заданої швидкістю. При цьому напруга розгорнення може створюватися як генератором, що входить до складу КГО, так і подаватися від зовнішнього джерела. В обох випадках напруга розгорнення підсилюється підсилювачем каналу горизонтального відхилення (КГВ) і подається до горизонтально відхиляючих пластин.

В залежності від форми напруги, що розгортає, а також схеми подачі цієї напруги на горизонтально відхиляючі пластини, розрізняють лінійну (пилкоподібну), синусоїд чсальну й кругову розгортку.

Основним видом розгортки є лінійна. Вона реалізується шляхом подачі на горизонтально відхиляючі пластини, що лінійно змінючої (пилкоподібної) напруги. При цьому зображення сигналу на екрані виходить у прямокутній Декартовій системі координат, зручній для спостереження.

Основними елементами КВВ в більшості осцилографів є схема синхронізації, вузол керування, генератор розгорнення, підсилювач каналу горизонтального відхилення (див. рис. 4).

Генератор розгортки є найважливішим елементом КГВ. Він призначений для одержання пилкоподібної напруги розгорнення, що подається через ПГВ на горизонтально відхиляючі пластини. Принцип побудови й схемна реалізація генератора розгорнення можуть бути різними (див. рис. 5). Одним з найважливіших вимог до генераторів пилкоподібної напруги (ГПН), що використовується в осцилографах, є лінійність прямого ходу. Чим лінійна розгортка, тим точніше відтворення досліджуваного процесу й тим менше погрішність вимірів. Процес впливу лінійності на якість зображення досліджуваного сигналу пояснюється рис. 8.