Виды разверток электронного осцилографа.

Одним из основных блоков осциллографа является ЭЛТ, выходными элементами которой являются две пары пластин, отклоняющие луч горизонтально и вертикально. Если развертывающее напряжение приложено к одной паре отклоняющих пластин (обычно к пластинам X), то развертку называют по форме развертывающего напряжения (например, линейной или синусоидальной). Если развертывающие напряжения приложены к отклоняющим пластинам X и Y трубки одновременно, то название развертке дают по ее форме (например, круговая или эллиптическая).

Наиболее широко используют линейную развертку, создаваемую пилообразным напряжением U_p генератора развертки. При линейной развертке луч, двигаясь равномерно по экрану, прочерчивает прямую горизонтальную линию, как бы нанося на экран ось абсцисс декартовой системы координат — ось времени. В зависимости от режима работы генератора развертки такую развертку делят на автоколебательную, ждущую и однократную.

Автоколебательная развертка — развертка, при которой генератор развертки периодически запускают (автоматически) и при отсутствии сигнала запуска на его входе.

Ждущая развертка — развертка, при которой генератор развертки запускают только с помощью сигнала запуска.

Однократная развертка — развертка, с помощью которой генератор развертки запускают один раз с последующей блокировкой. Такую развертку применяют для наблюдения одиночных и непериодических процессов и при фотографировании с экрана осциллографа неповторяющихся сигналов.

При подаче на горизонтально отклоняющие пластины напряжения U_х = U_р пилообразной формы (рис. 5.2), электронный сфокусированный луч под воздействием этого напряжения перемещается слева направо на интервале Т_пр (точки 0-1-2 — длительность прямого хода луча) и справа налево на интервале Т_обр (точки 2-3 — длительность обратного хода луча). Причем скорость движения луча в обратном направлении много больше (обычно луч при этом гасится), чем в прямом. С помощью напряжения развертки, подаваемого на горизонтальные пластины ЭЛТ (пластины X) осциллографа, на его экране можно наблюдать исследуемый сигнал, поступающий на пластины Y и изменяющийся во времени (развернутый во времени).

Автоколебательную (непрерывную) развертку применяют для исследования периодических сигналов, а также импульсных с небольшой скважностью q = T/τ. Ее включают при внутренней синхронизации. На рис. 5.3 представлены исследуемые импульсы U_с длительностью τ каждый, развертывающее синхронное напряжение U_х и наблюдаемая осциллограмма (в рамке). Периоды повторения импульсов и развертывающего напряжения равны между собой: Т_с = Т_р.

С помощью автоколебательной развертки почти невозможно наблюдать непериодические сигналы и она фактически бесполезна при наблюдении периодических коротких импульсных сигналов с большой скважностью q (это связано с тем, что передний и задний фронты импульса почти сливаются). В этих случаях используют ждущую развертку.

Характерный пример ждущей развертки показан на рис. 5.4. Генератор развертки запускают только при поступлении импульсов U_с. Если длительность развертки t₂ - t_x сопоставима с длительностью исследуемого импульса, то его изображение на экране достаточно детально. В осциллографе в силу инерционности генератора начало ждущей развертки может быть несколько задержано относительно фронта импульса U_с. Поэтому, если фронт импульса очень короткий, то он может не отобразиться на осциллограмме. Для наблюдения короткого фронта сигнал U_с задерживают на T₃ во времени в канале Y с помощью линии задержки (штриховые импульсы U_с на рис. 5.4). Наблюдаемая осциллограмма дана вместе с не задержанным импульсом на рис. 5.4 штриховой линией (в рамке).

Синусоидальная развертка. В ряде измерительных задач, например при измерении частоты или разности фаз, вместо пилообразного напряжения развертки (линейной развертки) используют синусоидальную развертку. Для получения синусоидальной развертки на пластины X подают напряжение, изменяющееся по гармоническому закону u_x(f) = U_mxsint. При этом генератор линейной развертки осциллографа отключают. Положительный полупериод напряжения синусоидальной развертки вызывает перемещение луча от центра экрана до его правой границы и обратно; отрицательный полупериод — от центра экрана до его левой границы и обратно к центру. Скорость перемещения луча изменяется по синусоидальному закону, хотя линия развертки представляет собой горизонтальную линию.

Круговая развертка. Для получения на экране ЭЛТ круговой развертки на пластины Y подают синусоидальный сигнал U_у = Usint = Usin(2π t/T), а на пластины X — аналогичный по форме и амплитуде сигнал, но задержанный на четверть периода (по фазе на φ = 90°), т.е. и_х = Usin [ω (t – T/4)] = - cos ω t. Осциллограмма круговой развертки показана на рис. 5.5. Под действием напряжений разверток U_у и U_х луч прочерчивает на экране ЭЛТ окружность за период Т. Положение луча на экране в момент времени t = 0 отмечено точкой 0, в момент t_x — точкой 1 и т.д.

Эллиптическая развертка. Если при использовании круговой развертки амплитуды сигналов U_у и U_х не равны, то круг искажается и на экране наблюдают эллипс, т.е. возникает эллиптическая развертка. Например, при U_у < U_х большая ось эллипса расположена по горизонтали, а малая по вертикали. При фазовых сдвигах, не равных 90°, получается эллипс с наклонными осями, вырождающимися в прямую при нулевом фазовом сдвиге.