Электронные осциллографы

Советы электрика
Нет комментариев
379 просмотров

Электронный осциллографКонструктивные особенности и принципы работы электронного осциллографа

Увлечение радиолюбительством постепенно вступает в фазу усложнения схем, более тонкой настройки и наладки приборов. Возникает потребность в применении чувствительных измерительных приборов. Электронные осциллографы будут незаменимым средством при разработке и ремонте сложных электрических схем.

Стадии любительских работ с электроникой

Увлечение монтажом различных радиоприборов для многих начинается со школьной скамьи и превращается в главную профессию на всю жизнь. Иногда, даже без специального образования, подобные самостоятельные занятия позволяют достичь высоких успехов. Таких мастеров на протяжении многих лет называют инженерами без наличия дипломов.

Простейшие схемы, применяемые на этапе начальных работ, не требуют для функционирования каких-либо точных операций. Простые блоки, элементарные устройства генерирования и звуковые элементы собираются по элементарным схемам. Простого комплекта инструментов достаточно для работы на этой стадии.
Более сложные устройства уже требуют другого подхода и приобретения измерительных приборов нового уровня. Электронщики старшего поколения с успехом применяли для этих целей стрелочные тестеры. Постепенно приборы такого вида вытеснили цифровые мультиметры. Но, проверенный годами, стрелочный тестер все равно применяется во многих случаях. С помощью обеих приборов производится измерение сопротивления, токов и напряжения переменного и постоянного вида.

Измерение напряжения постоянного типа осуществляется легко, а вот с переменным существуют определенные сложности. Современные приборы цифрового формата, и стрелочные образцы предназначены для определения напряжения синусоидального типа при частотах определенного диапазона.

При измерении форм напряжения точность показаний весьма условна. Его наличие определяется, а величина – неизвестна. Именно для таких этапов приобретение осциллографа становится необходимым.

Историческая справка

При изучении одиночного сигнала достаточно однолучевого осциллографа, а в многоразовом варианте – двулучевая модель. А более сложный образец создан в 1969 году.

Пятилучевая модель С1-33 была создана и начала выпускаться на знаменитом Вильнюсском заводе. Генеральным подрядчиком заказа новой модели, в которой применялась ЭЛТ 22ЛО1А, был военно-промыщленный комплекс. Подобная практика была стандартной для того времени.

Два блока, располагавшиеся на колесной стойке, элемент питания и само устройство, составляли основу конструкции. Комплектовался прибор и прикрепленной к экрану РФК-5 – регистрирующей камерой, обеспечивающей съемку показателей. Вес – около 160 кг.

Пятилучевой осциллограф С1-33, 1969 год

Пятилучевой осциллограф С1-33, 1969 год

Современные цифровые модели по своим размерам схожи с мобильными телефонами.

Карманный цифровой осциллограф DS203

Карманный цифровой осциллограф DS203

Типы осциллографов

Кроме универсальных моделей изготавливаются с использованием ЭЛТ, а также высокоскоростные устройства. Для выполнения узконаправленных работ предназначены цифровые приборы нового поколения – универсальные электронные осциллографы общего направления.

Устройство ЭДТ

На рис. 3 изображено схематическое изображение основной части этих приборов – электронно-лучевая трубка.

Устройство ЭЛТ

Рисунок 3. Устройство ЭЛТ

Стеклянный баллон 10, имеющий форму цилиндра с широкой частью в виде конуса – конструктивный способ исполнения. Люминофор покрывает дно и способствует возникновению свечения во время контакта с электронным лучом, обозначенным 11. Индикатором прибора является экран с делениями.

Формирование луча

Нагревание катода 2, излучающего электроны, происходит при помощи элемента 1, и относится к явлению термоэлектронной эмиссии. Для образования нужного луча необходимо использовать еще дополнительные электроды.

Воздействие электрического поля на анод 5 и электрод 4, связанные с аквадагом 8, приводит к отрыванию и ускорению электронов. Все вместе они фокусируются в направленный к экрану тонкий луч и производят свечение слоя люминосфера. Совокупность этих электродов и названа электронной пушкой.

Модулятор 3, расположенный между фокусирующим элементом и катодом, управляет током луча для подсвечивания при прямом ходе и гашения в процессе обратного хода развертки. В этом элементе, фокусирующем анод и электрод, имеются отверстия для электронного луча.

Пластины Y вертикального отклонения луча 6 и X горизонтального отклонения 7 предназначены для подачи сигнала исследования и напряжения горизонтальной развертки. Точка О2 светится на экране в случае, если отклоняющие пластины не подключены.

При ремонтных и монтажных работах требуется до минимума снизить яркость и произвести расфокусировку луча, чтобы эта неподвижная точка не прожгла люминосфор.

Изображение исследуемого сигнала создается способом прочерчивания лучом на экране прямой линии при подаче напряжения на отклоняющие пластины.

Горизонтальная развертка

Ось Х формируется на экране горизонтальной разверткой.

Напряжение развертки

Рисунок 4. Напряжение развертки

Процесс осуществляется пилообразным напряжением обратного и прямого хода. При варианте прямого хода 4б происходит выработка импульса с появлением на экране точки, рисующей горизонтальную линию. При обратном ходе 4а импульс заканчивается и луч исчезает.

Функциональная схема прибора на рис. 5 дает возможность увидеть взаиморасположение пилообразного напряжения и импульса подсветки.

Функциональная схема осциллографа

Рисунок 5. Функциональная схема осциллографа

Чувствительность ЭЛТ

Величина этого параметра для разных моделей трубок – от о,15 до 2 мм/В. Данный показатель определяет величину отклонения луча при подаче на пластины постоянного напряжения в 1В. Исследуемый сигнал необходимо усилить при требуемом отклонении луча от центра специальными элементами – усилителями.
Почти все универсальные осциллографы имеют максимальные параметры чувствительности 5мВ/см. Определенные расчеты показывают, что при смещении луча на 1 см требуется усиление в 1500 раз.

Входной делитель и канал вертикального отклонения

Поступление сигнала на вход сигнала происходит через делитель на рис.6, часто называемый аттенюатором.

Входной делитель канала вертикального отклонения

Рисунок 6. Входной делитель канала вертикального отклонения

При величине сигнала большей, чем потенциальные возможности делителя, используются входные щупы, имеющие коэффициент деления 1:20 и 1:10.

Закрытый и открытый вход

На рис.6 расположен переключатель В1, подающий сигнал через вход делителя или конденсатор закрытого входа. Простая схема, изображенная на рис. 7, поясняет происходящее.

Рисунок 7. Усилительный каскад на одном транзисторе

Рисунок 7. Усилительный каскад на одном транзисторе

Результат исследования при нажатии кнопки DC постоянного тока показан на следующем рисунке.

Рисунок 8. Измерения в режиме открытого входа (канал А)

Рисунок 8. Измерения в режиме открытого входа (канал А)

При подаче сигнала с генератора его изображение выполнено в виде синусоиды синего цвета с амплитудой 10 мВ.

Рисунок 9. Измерения в режиме закрытого входа

Рисунок 9. Измерения в режиме закрытого входа

Предварительный усилитель

Этот элемент конструкции производит расщепление сигнала на отдельные части с последующей подачей на усилитель. Возможность увидеть передний фронт изучаемого импульса достигается линией задержки.

Канал развертки

Расчет параметров входных сигналов достигается изменением номинальной скорости нарастания периода напряжения переключателем. Образец такой регулировки при частоте сигнала 1КГц показан на следующем рисунке.

Два деления на экране занимает один период синусоиды при длительности развертки, значения которой преобразованы на 500мкс.

Внешний вход усилителя

Рассчеты параметров фазы сигнала и частоты с использованием фигур Лиссажу производятся при взаимодействии с усилителем внешнего напряжения.

Рисунок 12. Фигуры Лиссажу

Рисунок 12. Фигуры Лиссажу

Модели осциллографов С1-73, С1-101 пригодны для работы с автомобильными аккумуляторами.

Рисунок 13. Осциллограф С1-73

Рисунок 13. Осциллограф С1-73

 

Рисунок 14. Осциллограф С1-101

Рисунок 14. Осциллограф С1-101

К дополнительным устройствам приборов этого вида относятся развертки и встроенные амплитудные калибраторы.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Наверх