Физические основы работы электронных осциллографов. Мухамедшин И.Р. - 3 стр.

О с нов ные иде и,     ле жащие     в   ос н ов е   ра боты   л юбог о   является электродвигатель, протягивающий ленту.
ос цил л ограф а.                                                            Если положение указателя по горизонтали на экране устройства
                                                                         отображения задается некоторым внешним сигналом, подаваемым на
    Основной функцией любого осциллографа является отображение           вход X осциллографа (рис. 1), то тогда работа формирователя
(визуализация) зависимости входного сигнала от времени либо от другого   горизонтального изображения не отличается от работы формирователя
сигнала. Общепринято, что по горизонтали – ось X – откладывается         вертикального положения. Важно, что горизонтальное положение X(t) и
параметр (например, время), а по вертикали – ось Y – откладывается       вертикальное положение Y(t) указателя формируются независимо, а
входной сигнал. Функционально любой осциллограф состоит из               время t при этом является неявным параметром, так что экспериментатор
следующих блоков (рис. 1):                                               видит на экране зависимость Y(X).
    • устройства отображения;                                                Однако чаще всего осциллографы используются для наблюдения
    • формирователя вертикального положения;                             зависимости входного сигнала, откладываемого по оси Y, как функции
    • формирователя горизонтального положения;                           времени, отсчитываемого по оси X. Для формирования оси времени в
    • генератора развертки;                                              осциллографах существует генератор развертки, сигнал с которого
    • блока синхронизации и запуска генератора развертки.                подается на вход формирователя горизонтального изображения (см.
                                                                         рис. 1). Главное требование к генератору развертки – его линейность: в
                                                                         любой части устройства отображения одинаковый горизонтальный
                                                                         интервал должен соответствовать одинаковому промежутку времени.
                                                                         Кроме того, генератор развертки должен позволять изменять масштаб
                                                                         времени по оси X. Примером генератора развертки в механическом
                                                                         осциллографе      является   источник    электрического    напряжения,
                                                                         подаваемого на электродвигатель. Изменяя это напряжение, можно
                                                                         изменять скорость протяжки ленты осциллографа.
                                                                             Принципиально важным в любом осциллографе является
                                                                         определение момента времени, с которого должна начинаться ось
                                                                         времени. Для определения этого момента служит блок синхронизации и
                                                                         запуска генератора развертки. Генератор развертки может запускаться как
                      Рис. 1. Блок-схема осциллографа.                   дополнительным внешним сигналом – внешняя синхронизация, так и
                                                                         входным сигналом осциллографа – внутренняя синхронизация (см.
    Рассмотрим назначение каждого из функциональных блоков.              рис. 1). В простейшем случае механического осциллографа им служит
    Устройство отображения позволяет пользователю увидеть требуемую      выключатель источника напряжения электродвигателя. Однако в
зависимость исследуемого сигнала. Условно в нем можно выделить           электронных      осциллографах    блок     синхронизации    становится
экран, на котором рисуется изображение, и указатель, отображающий        существенно более сложным, и особенности его работы будут разобраны
значение входного сигнала. В различных осциллографах устройство          позднее.
отображения может быть реализовано по-разному: это может быть                Устройство отображения обычно разграфлено на клетки (или, более
резиновая лента и песок в механическом осциллографе, бумажная лента и    официально, деления), что позволяет по изображению входного сигнала
перо в самописце, экран и луч света в светолучевом осциллографе,         оценить параметры входного сигнала (рис. 2). Кроме того, часто на
электронно-лучевая трубка или жидкокристаллический экран в               экранах осциллографов между клетками есть штрихи, позволяющие
электронных осциллографах.                                               отсчитывать доли деления как по вертикали, так и по горизонтали
    Положение указателя на экране устройства отображения                 (например, см. рис. 2). Например, период входного сигнала на рис. 2
определяются формирователями вертикального и горизонтального             равен 6,3 клеткам. Зная масштаб времени по оси X – 10 миллисекунд на
положения. Конкретная реализация их может весьма разнообразна.           деление, получаем период входного сигнала равным 6,3·10=63 мс. Также
Например, в механическом осциллографе формирователем вертикального       легко определить полный размах входного сигнала по вертикали – на
положения указателя можно считать сосуд с песком и систему его           рис. 2 он равен 50 милливольтам.
подвеса. А формирователем горизонтального положения указателя
                                    5                                                                        6