Физические основы работы электронных осциллографов. Мухамедшин И.Р. - 4 стр.

UptoLike

Составители: 

7
Надо отметить, что у реальных осциллографов чаще всего масштабы
по осям указываются без указания “/дел”. То есть, видя у ручки
управления генератором развертки надпись 50 мкс”, ее надо понимать
как 50 микросекунд на деление.
Ос обенн ост и ф ормир ователей в ертикал ьн ого п ол ожения
эл ектро нны х ос цил лог раф ов
Рассмотрим, как формируется вертикальное положение указателя на
экране устройства отображения электронного осциллографа. Входной
сигнал U
вх
можно представить как сумму U
вх
=U
=
+U
, где U
=
постоянная
(во времени) составляющая сигнала, а U
– переменная (изменяющаяся во
времени) часть сигнала. Обычно на входе формирователя стоит
переключатель на три положения со следующими обозначениями:
'
' или 'DC' (direct current – постоянный ток) – вход открыт для
постоянной и переменной составляющей входного напряжения;
'
' или 'АС' (alternative current переменный ток) проходит только
переменная составляющая входного напряжения;
'
' или 'GND' (ground земля) входной сигнал отключён от
осциллографа, а вход формирователя вертикального положения
замкнут на корпус осциллографа, т.е. на землю, если корпус соединён
с землёй. Это положение необходимо для того, чтобы пользователь
мог определить положение нулевого уровня входного сигнала на
экране устройства отображения.
Далее в формирователе вертикального положения входной сигнал
усиливается (или, если нужно, ослабляется) усилителем вертикального
5 мВ
10 мс
A=5 клеток
T=6.3 клетки
5 мВ/дел
10 мс/дел
Рис. 2. Пример определения параметров входного сигнала по
изображению на экране осциллографа.
8
отклонения. Для того чтобы задать масштаб вертикальной оси
осциллографа, на входе формирователя стоит переключатель,
позволяющий изменять этот масштаб ступенчато. Обычно крайнее по
часовой стрелке положение этого переключателя соответствует
максимальной чувствительности осциллографа например, 5 мВ/дел., а
крайнее против часовой стрелки положение минимальной
чувствительности, например, 50 В/дел. Кроме того, часто в центре этого
переключателя располагают ручку, позволяющую плавно менять масштаб
по вертикали. ВНИМАНИЕ! Установленный переключателем масштаб по
вертикали верен только в том случае, если эта ручка повёрнута по
часовой стрелке до конца при этом ощущается лёгкий щелчок. Перед
проведением измерений амплитуды наблюдаемого сигнала необходимо
удостовериться, что ручка плавного изменения масштаба находится в
этом положении.
Кроме того, изображение на экране осциллографа можно перемещать
по вертикали – для этого служит ручка с символом '↕': когда пользователь
вращает эту ручку, изменяется величина постоянного напряжения,
добавляемая к усиленному входному сигналу, что и приводит к
изменению положения изображения на экране.
Часто интерес представляет исследование соотношения между двумя
сигналами, поэтому в большинстве осциллографов обычно
предусмотрена возможность наблюдения двух входных сигналов
одновременно. В таком случае говорят, что осциллограф имеет два
входных канала, или же, что осциллограф двухканальный. Однако
встречаются и многоканальные осциллографы – например 4канальные,
а также и одноканальные.
В многоканальных осциллографах предусматривают возможность
инвертирования сигнала по крайней мере в одном из каналов, а также
переключатель отображаемых на экране входных каналов. Последний
позволяет наблюдать сигнал в любом из каналов, их сумму (разность при
инвертировании сигналов) или оба канала сразу. Для наблюдения сигналов
в обоих каналах предназначены два режима: ЧЕРЕДОВАНИЕ, когда при
следующих друг за другом развертках отображаются сигналы с разных
входных каналов; режим МЕТКИ, при котором луч быстро перемещается
(0,1-1 МГц) туда и обратно между двумя входными каналами. Режим
ЧЕРЕДОВАНИЕ, как правило, предпочтительнее, за исключением
наблюдений слабых сигналов. Для того чтобы убедиться в правильности
своих наблюдений, полезно пронаблюдать сигналы и в том, и в другом
режиме.
Входы осциллографа обычно обладают высоким сопротивлением -
характерное значение сопротивления 1 МОм, как и должно быть в
хорошем приборе для измерения напряжения. Однако в высокочастотных
осциллографах для лучшего согласования входа осциллографа с
исследуемыми цепями делают входной импеданс равным 50 или 75 Ом. В
                                                                            отклонения. Для того чтобы задать масштаб вертикальной оси
                5 мВ/дел
                                                                            осциллографа, на входе формирователя стоит переключатель,
                                                                            позволяющий изменять этот масштаб ступенчато. Обычно крайнее по
                           T=6.3 клетки                                     часовой стрелке положение этого переключателя соответствует
                               10 мс                                        максимальной чувствительности осциллографа – например, 5 мВ/дел., а
                                                                            крайнее против часовой стрелки положение – минимальной
                                                                            чувствительности, например, 50 В/дел. Кроме того, часто в центре этого
                                                                            переключателя располагают ручку, позволяющую плавно менять масштаб
                                             A=5 клеток
                                                                            по вертикали. ВНИМАНИЕ! Установленный переключателем масштаб по
                                                5 мВ
                                                                            вертикали верен только в том случае, если эта ручка повёрнута по
                                                                            часовой стрелке до конца – при этом ощущается лёгкий щелчок. Перед
                                                                            проведением измерений амплитуды наблюдаемого сигнала необходимо
                                                                            удостовериться, что ручка плавного изменения масштаба находится в
                                                       10 мс/дел            этом положении.
                                                                                Кроме того, изображение на экране осциллографа можно перемещать
        Рис. 2. Пример определения параметров входного сигнала по           по вертикали – для этого служит ручка с символом '↕': когда пользователь
                   изображению на экране осциллографа.                      вращает эту ручку, изменяется величина постоянного напряжения,
                                                                            добавляемая к усиленному входному сигналу, что и приводит к
    Надо отметить, что у реальных осциллографов чаще всего масштабы         изменению положения изображения на экране.
по осям указываются без указания “/дел”. То есть, видя у ручки                  Часто интерес представляет исследование соотношения между двумя
управления генератором развертки надпись “50 мкс”, ее надо понимать         сигналами,    поэтому     в   большинстве     осциллографов      обычно
как 50 микросекунд на деление.                                              предусмотрена возможность наблюдения двух входных сигналов
                                                                            одновременно. В таком случае говорят, что осциллограф имеет два
О с обе нн ос т и ф орм ир ов ате л е й в е ртикал ьн ого п ол оже ния      входных канала, или же, что осциллограф двухканальный. Однако
эл е ктронны х ос цил л ог раф ов                                           встречаются и многоканальные осциллографы – например 4-х канальные,
                                                                            а также и одноканальные.
    Рассмотрим, как формируется вертикальное положение указателя на             В многоканальных осциллографах предусматривают возможность
экране устройства отображения электронного осциллографа. Входной            инвертирования сигнала по крайней мере в одном из каналов, а также
сигнал Uвх можно представить как сумму Uвх=U=+U≈, где U= постоянная         переключатель отображаемых на экране входных каналов. Последний
(во времени) составляющая сигнала, а U≈ – переменная (изменяющаяся во       позволяет наблюдать сигнал в любом из каналов, их сумму (разность при
времени) часть сигнала. Обычно на входе формирователя стоит                 инвертировании сигналов) или оба канала сразу. Для наблюдения сигналов
переключатель на три положения со следующими обозначениями:                 в обоих каналах предназначены два режима: ЧЕРЕДОВАНИЕ, когда при
 '  ' или 'DC' (direct current – постоянный ток) – вход открыт для        следующих друг за другом развертках отображаются сигналы с разных
   постоянной и переменной составляющей входного напряжения;                входных каналов; режим МЕТКИ, при котором луч быстро перемещается
 '  ' или 'АС' (alternative current – переменный ток) – проходит только   (0,1-1 МГц) туда и обратно между двумя входными каналами. Режим
   переменная составляющая входного напряжения;                             ЧЕРЕДОВАНИЕ, как правило, предпочтительнее, за исключением
 '  ' или 'GND' (ground – земля) – входной сигнал отключён от             наблюдений слабых сигналов. Для того чтобы убедиться в правильности
   осциллографа, а вход формирователя вертикального положения               своих наблюдений, полезно пронаблюдать сигналы и в том, и в другом
   замкнут на корпус осциллографа, т.е. на землю, если корпус соединён      режиме.
   с землёй. Это положение необходимо для того, чтобы пользователь              Входы осциллографа обычно обладают высоким сопротивлением -
   мог определить положение нулевого уровня входного сигнала на             характерное значение сопротивления 1 МОм, как и должно быть в
   экране устройства отображения.                                           хорошем приборе для измерения напряжения. Однако в высокочастотных
    Далее в формирователе вертикального положения входной сигнал            осциллографах для лучшего согласования входа осциллографа с
усиливается (или, если нужно, ослабляется) усилителем вертикального         исследуемыми цепями делают входной импеданс равным 50 или 75 Ом. В
                                       7                                                                         8