Получение изображений на экране осциллографа

При отсутствии напряжения на Х, Y электродах электронный луч попадает в центр экрана, который мы примем за начало координат. Изображение на экране исследуемого напряжения создаётся следующим образом. Исследуемый сигнал U_Х(t) подводится к вертикально отклоняющим пластинам Y и вызывает смещение луча по вертикали.

Для получения изображения необходимо, чтобы луч одновременно перемещался с постоянной скоростью по горизонтали под действием так называемого развёртывающего пилообразного напряжения U_Р(t)., график зависимости которого от времени напоминает зубцы пилы.

В течение почти всего периода развертки развертывающее напряжение изменяется по закону U_Р(t)=kt, где k – коэффициент, определяющий скорость нарастания напряжения развертки. Затем напряжение практически мгновенно принимает первоначальное значение и снова начинает нарастать. Этот процесс повторяется многократно. Если на X - электроды подать развертывающее напряжение, а на Y – электроды - исследуемый периодический сигнал, то электронный луч одновременно равномерно бежит по оси X и совершает движения вдоль оси Y. При этом луч периодически вычерчивает на экране график зависимости исследуемого напряжения от времени. Световая инерция экрана способствует получению на нём не мелькающей кривой, повторяющей в определённом масштабе исследуемый сигнал. Условием неподвижного (не плывущего влево и вправо) изображения является кратность отношения периода развёртывающего напряжения к периоду исследуемого сигнала, т.е. Т_Р/Т = N, где N – целое число. Если N = 1, то на экране создаётся изображение одного периода исследуемого сигнала, если N = 2, то наблюдатель видит на экране два периода и т.д.

При незначительном нарушении этого условия осциллограмма начинает двигаться влево или вправо вдоль оси Х. Для обеспечения точной кратности частот исследуемого и пилообразного напряжений в осциллографе предусмотрен блок синхронизации. Сущность синхронизации состоит в том, что при наблюдении периодического сигнала осуществляется принудительная «подгонка» частоты развёртки под частоту исследуемого сигнала.

Если приложить переменное напряжение к обеим парам электродов, то электронный луч будет вычерчивать на экране некоторую кривую, форма которой зависит от соотношения частот, амплитуд и фаз приложенных переменных напряжений.

В этом случае имеет место сложение взаимно-перпендикулярных гармонических колебаний:

Х = а₁ cos w t

Y = a₂ cos (w t +a),

Где w - частота колебаний, а₁, а₂ – амплитуды, a - разность фаз обоих колебаний.

Форма траектории определяется разностью фаз складываемых колебаний и может представлять собой прямую, окружность, эллипс, по-разному расположенные по отношению к координатным осям.

Если частоты взаимно-перпендикудярных колебаний неодинаковы, то траектория результирующего движения имеет вид сложных кривых, называемых фигурами Лиссажу.

рис.3.

Уравнения колебаний имеют вид:

Х = а₁ cos w t

Y = a₂ cos (2w t +p/2).

На рис.4 приведены фигуры Лиссажу при различных соотношениях между частотами и фазами складываемых перпендикулярных колебаний.

Наблюдая фигуры Лиссажу, можно очень точно определить соотношение частот и фаз исследуемых сигналов.

рис.4.