Физические основы работы электронных осциллографов. Мухамедшин И.Р. - 2 стр.

В ве де ние                                                               вертикальное отклонение светового луча, сфокусированного на
    Осциллографом называют измерительный прибор, предназначенный          отражающем экране или светочувствительной плёнке. В качестве
для визуального наблюдения и исследования формы сигналов. Название        преобразователя величины тока или напряжения в пропорциональное
"осциллограф" происходит от латинского "oscillo" - качаюсь и греческого   отклонение светового луча в светолучевом осциллографе применяют
"gráphō" – пишу. Осциллограф позволяет достаточно точно и оперативно      магнитоэлектрический гальванометр, к рамке которого прикрепляют
измерять основные параметры сигналов: амплитуду, частоту, временные       отражающее зеркальце. Высокая чувствительность гальванометров
интервалы, фазовый сдвиг и т. д. Под сигналом понимают величину,          позволяет применять их в светолучевых осциллографах без усилителей,
отражающую тем или иным способом состояние физической системы.            однако инерционность рамки гальванометра с зеркальцем не позволяет
    В зависимости от исследуемого сигнала и способа получения             исследовать колебательные процессы с частотой выше 10 кГц.
изображения, существуют различные виды осциллографов.                         Для исследования процессов с более высокими частотами,
    Простейшим осциллографом является механический осциллограф.           используются электронно-лучевые осциллографы. В них изображение
Основным элементом его является небольшой сосуд (чашка),                  сигнала осуществляется с помощью сфокусированного электронного
подвешенная на нитях и заполненная песком. В дне сосуда есть              луча, который вызывает свечение люминофора экрана электронно-
небольшое отверстие, через которое песок                                  лучевой трубки (ЭЛТ). Существуют различные модификации электронно-
высыпается. При качании сосуда песок                                      лучевых    осциллографов,       такие   например,    как   импульсные,
падает на горизонтальную поверхность,                                     многоканальные, запоминающие, стробоскопические, универсальные
оставляя рисунок колебаний. Для того чтобы                                осциллографы. Можно сказать, что фактически во 2-й половине XX века
получить зависимость колебаний чашки от                                   именно электронно-лучевые осциллографы "завоевали" все лаборатории в
времени, в направлении, перпендикулярном                                  мире, и, произнося слово "осциллограф", большинство людей имеют в
плоскости качания чашки, протягивают                                      виду именно электронно-лучевую его разновидность.
ленту.    Например,    при    равномерном                                     Электронно-лучевые осциллографы использовались и до сих пор
движении ленты и малой амплитуде                                          широко используются при проведении различных исследований, однако в
колебаний сосуда с песком, след песка будет                               последнее десятилетие начался процесс их вытеснения цифровыми
графиком синусоиды.                                                       осциллографами. Несмотря на это, физические основы работы даже с
    Однако значительно чаще осциллографы используются для изучения        современными цифровыми осциллографами, остаются прежними.
электрических сигналов - тока или напряжения, изменяющихся во                 Современные осциллографы позволяют наблюдать и исследовать
времени. Для их исследования и записи были изобретены различные виды      сигналы амплитудой от долей милливольта до сотен вольт в диапазоне
электронных осциллографов.                                                частот от постоянного тока до десятков гигагерц. Погрешность
    Для исследования медленно меняющихся во времени электрических         измерений физических величин с помощью осциллографа составляет, как
сигналов используется электромеханический осциллограф, или                правило, 1-10%, что достаточно много и не позволяет использовать
самописец. В нем сосуд с песком заменен механическим пером,               осциллографы для проведения прецезионных измерений.
перемещаемым в одном направлении электродвигателем, на который                В данном пособии сначала будут разобраны основные идеи, лежащие
подается предварительно усиленный входной сигнал. При этом в              в основе работы любого осциллографа, а затем будут разобраны
перпендикулярном направлении либо перо передвигается вдоль листа          особенности реализации различных видов электронных осциллографов.
бумаги другим электродвигателем, либо же относительно пера                    Хотелось бы отметить, что по-английски "oscillograph" – это именно
протягивается с постоянной скоростью бумажная лента. След пера на         электромеханический осциллограф, или самописец. То, что по-русски
бумаге является записью зависимости входного сигнала от времени, а        называется электронно-лучевым осциллографом, по-английски корректно
скорость протягивания бумаги определяет масштаб времени. Из-за            называется "oscilloscope", так как обычно этот класс приборов ничего не
инертности механических частей самописцы широко используются для          записывает, а лишь позволяет пронаблюдать исследуемый сигнал
записи относительно медленных процессов – например, кардиограммы          (греческое scope – наблюдать). Конечно же, придумано множество
человека или температуры и влажности в музейном хранилище.                способов записывать наблюдаемый на экране электронно-лучевого
    Следующим этапом в развитии осциллографов стали светолучевые          осциллографа сигнал (например, сфотографировать его), так что по-
осциллографы. В них значение входного электрического сигнала в какой-     русски весь этот класс приборов называется осциллографами, а по-
то момент времени преобразуется в пропорциональное сигналу                английски используется чаще всего термин "oscilloscope".
                                    3                                                                         4