Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Електронний осцилограф С1-83. Загальна характеристика
|
|
Електронний осцилограф – це прилад для візуального спостереження та вимірювання параметрів змінних у часі електричних процесів. Умовно осцилографи можна поділити на чотири групи: 1) лабораторні універсальні з чутливістю до сотень міліметрів на вольт (мм/В); 2) прості осцилографи з чутливістю від 10 до 100 мм/В; 3) осцилографи для спостереження повільних процесів, в яких використовуються електронно-променеві трубки з великою тривалістю післясвітіння екрана; 4) імпульсні осцилографи для спостереження короткочасних процесів. Осцилограф дає можливість спостерігати процеси тривалістю до 10-8 – 10-7 с.
У лабораторній роботі використовується універсальний двоканальний осцилограф С1-83. Цей осцилограф призначений для візуального спостереження і дослідження електричних сигналів у діапазоні частот 0-5 МГц. Він дозволяє:
- вимірювати амплітудні та часові параметри досліджуваного сигналу;
- одночасно спостерігати зображення двох досліджуваних сигналів на одній розгортці;
- спостерігати функціональні залежності між двома сигналами в режимі X-Y.
Діапазон вимірювання напруги – від 200 мкВ до 200 В, діапазон вимірювання часових інтервалів –від 100 нс до 20 с. Похибка вимірювання залежить від діапазону і в середньому складає 6 %. До основних блоків універсального осцилографа С1-83 входять: електронно-променева трубка (скорочено ЕПТ), генератор розгортки, блок синхронізації, два підсилювача вертикального відхилення електронного променя, блок живлення, генератор для калібрування масштабу часу та напруги.
Основним елементом електронного осцилографа є електронно-променева трубка (ЕПТ).
У середині ЕПТ створюється вакуум (див. рис. 8.1). Електронний пучок випромінюється нагрітим до високої температури катодом 1 (явище термоелектронної емісії). Далі електронний пучок проходить крізь отвір у керуючому електроді 2, від потенціалу якого залежить інтенсивність електричного струму. Змінюється потенціал цього електрода за допомогою регулятора на панелі осцилографа “яркость” (див. рис. 8.3). Потім електронний пучок спрямовується в отвір у першому аноді 3, до якого підведена стала позитивна напруга в кілька сотень вольт. Перший анод 3 розміщено і побудовано так, що його поле концентрує електронний пучок (пучок стає тонким). Потенціал анода 3 змінюється регулятором “фокус” (див. рис. 8.3). До другого анода 4 підведена більш висока напруга. Поле другого анода 4 призначене для прискорення електронів до великої швидкості. У цілому цю першу частину електронно-променевої трубки (позиції 1-4, див. рис. 8.1) часто називають електронною гарматою (або електронним прожектором). Повна напруга, яка подається до електронної гармати ЕПТ осцилографа С1-83, приблизно дорівнює 5000 В.
| Рисунок 8.1 — Схема електронно-променевої трубки: 1 – катод; 2 – керуючий електрод; 3 ‑ перший анод; 4 – другий анод; 5 –пластини конденсатора, які відхиляють пучок у вертикальному напрямку; 6 – пластини конденсатора, які відхиляють пучок у горизонтальному напрямку; 7 – флуоресціюючий екран; 8 ‑ електронний пучок |
Далі пучок електронів проходить між пластинами двох плоских конденсаторів 5 і 6 (див. рис. 8.1). Конденсатори розміщені взаємно перпендикулярно. Завдяки цьому пучок електронів може відхилятись під дією електричних полів конденсаторів у взаємно перпендикулярних напрямках. Величина зміщення залежить як від значення напруги, що прикладена до пластини, так і від швидкості руху електронів. Так, якщо одна напруга пропорційна змінній з часом величині 
, а друга – величині 
, то на екрані осцилографа світна точка описуватиме деяку функцію 
в прямокутній системі координат.
Як правило, на перший конденсатор 5, електричне поле якого відхиляє пучок у вертикальній площині, подається досліджувана напруга. На другий конденсатор 6, електричне поле якого відхиляє пучок у горизонтальній площині, подається напруга пилкоподібної форми від генератора розгортки (див. рис. 2). Пилкоподібна форма напруги розгортки характерна тим, що протягом досить великого проміжку часу Т1 зростання напруги пропорційне часу, а спад напруги відбувається практично миттєво за час Т2 (Т2< < Т1). Тому електронний пучок відхиляється зліва направо пропорційно часу (прямий або робочий хід) і потім практично миттєво повертається у вихідне положення (зворотний хід). Під час зворотного ходу промінь гаситься, тому на екрані спостерігається лише прямий хід. Якщо період розгортки великий, то рух світної точки добре помітний на екрані. В цьому разі рух світної точки дуже часто повторюється, і око людини не може розрізнити переміщення променя — на екрані спостерігається неперервна лінія. Період розгортки можна регулювати на панелі осцилографа перемикачем “время/дел”, а також ручкою “плавно развертка” (див. рис. 8.3).
Таким чином створюється відхилення електронного променя 8 (див. рис. 8.1), яке в горизонтальному напрямі прямо пропорційне часу, а у вертикальному напрямі — напрузі досліджуваного сигналу. Електронний пучок 8 залишає на флуоресціюючому екрані 7 (див. рис. 8.1) слід, який являє собою розгорнуту картину досліджуваних електричних коливань.
| Рисунок 8.2 – Залежність напруги генератора розгортки від часу (розгортка пилкоподібної форми): T1 – час зростання напруги, T2 – час спаду напруги (Т2< < Т1) |
Створений на екрані осцилографа флуоресціюючий слід буде нерухомим (тобто електронний промінь на екрані буде рухатись по одній і тій самій кривій) лише тоді, коли частоти досліджуваного сигналу і пилкоподібної напруги будуть кратними. Якщо не виконати цю умову, то зображення на екрані буде рухатись. Для узгодження частоти досліджуваного сигналу з частотою генератора розгортки застосовують синхронізацію. Синхронізація може здійснюватись безпосередньо як за допомогою досліджуваного сигналу (найчастіше), так і за допомогою зовнішнього джерела або внутрішнього джерела напруги (різні режими синхронізації осцилографа встановлюються перемикачами “синхронизация” (див. рис. 8.3)). При синхронізації від досліджуваного сигналу генератор розгортки запускається в момент часу, коли напруга досліджуваного сигналу набуває якогось визначеного значення. Це визначене значення може регулюватись на панелі осцилографа “Уровень” (див. рис. 8.3). Завдяки цьому світна точка на екрані осцилографа починає рухатись з одного і того самого місця. В цьому випадку лінія, вздовж якої рухається на екрані електронний промінь, з часом не зміщується й стає нерухомою.
3.2 Опис органів керування осцилографа С1-83 (С1-96)
Розміщення органів керування на передній панелі універсального осцилографа показано на рисунку 8.3. Зверніть увагу: для кнопкових перемикачів не можна одночасно натискати на дві та більше кнопок, це призводить до пошкодження приладу.
Органи керування ЕПТ:
- ручка “*” - регулює яскравість зображення;
- ручка “ Ä ” - регулює чіткість (фокус) зображення;
- ручка “◙ ” - регулює астигматизм проміння;
- ручка “☼ ” - регулює освітленість ліній шкали на екрані ЕПТ.
Органи керування підсилювачів каналів I та II:
- перемикач “V/дел”[1]) - встановлює калібрований коефіцієнт підсилення каналу (I або II), коли ручка потенціометра плавного регулювання коефіцієнта підсилення встановлена в крайнє праве положення;
- потенціометр “> ” - забезпечує плавне регулювання коефіцієнтів підсилення обох каналів з перекриттям не менше ніж у 2, 5 рази в кожному положенні перемикачів “V/дел”;
- потенціометр “b” - регулює положення світної точки відповідного каналу вздовж вертикалі;
Під терміном “дел”-“деление” розуміють поділку на екрані осцилографа, що відповідає приблизно 1 см. При визначенні коефіцієнта підсилення каналу потрібно враховувати положення перемикача зміни підсилення каналу (“ х10 ” – збільшити в 10 разів, “ х1 ” – залишити без змін).
- перемикач зміни підсилення каналу в 10 разів[2]) об’єднаний з ручкою “b”:
“ 
х1 ” - коефіцієнт підсилення каналу дорівнює встановленому каліброваному коефіцієнту відхилення (перемикач “V/дел”);
Під терміном “дел”-“деление” розуміють поділку на екрані осцилографа, що відповідає приблизно 1 см. При визначенні коефіцієнта підсилення каналу потрібно враховувати положення перемикача зміни підсилення каналу (“ х10 ” – збільшити в 10 разів, “ х1 ” – залишити без змін).
[1]) Позначення на передній панелі осцилографа “ 
” відповідає заглибленому положенню ручки “b”, а “ ” - незаглибленому положенню ручки “b”. Для встановлення ручок у положення “ ” потрібно потягнути ручку вздовж осі до упору.
- “ х10 ” - коефіцієнт підсилення каналу дорівнює каліброваному коефіцієнту відхилення (перемикач “V/дел”), який помножено на 10;
- високочастотні гнізда “1MΩ рF” призначені для подачі досліджуваних сигналів;
- перемикач “ 
” - на вхід підсилювача досліджуваний сигнал надходить через конденсатор (без постійної складової);
- перемикач “ 
” - на вхід підсилювача досліджуваний сигнал надходить із постійною складовою;
- перемикачі “ ^ ” - вхід підсилювача підключений до корпусу;
- перемикач зміни полярності сигналу в II каналі: “ 
” - фаза сигналу не змінюється, “ 
” - фаза сигналу змінюється на 180 о.
Перемикачі режиму роботи підсилювачів каналів I та II:
- “ I ” - на горизонтальні пластини ЕПТ подається сигнал каналу I;
- “---” - на екрані ЕПТ спостерігається зображення сигналів обох каналів, перемикання з першого каналу на другий відбувається з частотою 100 кГц;
- “ I ± II ” - на горизонтальні пластини ЕПТ подається алгебрична сума сигналів I та II каналів;
- “ ®® ” - на екрані ЕПТ спостерігається зображення сигналів обох каналів, перемикання з першого каналу на другий відбувається в кінці кожного прямого ходу розгортки;
- “ II, X-Y ” - на горизонтальні пластини ЕПТ подається сигнал каналу II.
Органи керування синхронізації:
- потенціометр “уровень” - встановлює рівень напруги. Запуск розгортки відбувається після того, як напруга досліджуваного сигналу зрівняється з цим рівнем;
- перемикач “ ВНУТР I ” - розгортка синхронізується сигналом каналу I;
- перемикач “ ВНУТР II ” - розгортка синхронізується сигналами обох каналів (або одного);
Позначення на передній панелі осцилографа “ ” відповідає заглибленому положенню ручки “b”, а “ ” - незаглибленому положенню ручки “b”. Для встановлення ручок у положення “ ” потрібно потягнути ручку вздовж осі до упору.
- перемикач “ 0, 5-5 ВНЕШН ” - розгортка синхронізується зовнішнім сигналом амплітудою 0, 5-5 В;
- перемикач “ 5-50 ВНЕШН ” - розгортка синхронізується зовнішнім сигналом амплітудою 5-50 В;
- перемикач “ Х-Y ” – пластини ЕПТ, які відхиляють електронний промінь в горизонтальному напрямку, вимкнені від генератора розгортки і підімкнені до I каналу підсилювача, робота генератора розгортки припиняється;
- перемикач “ ” - зовнішній сигнал для синхронізації надходить через конденсатор (без постійної складової);
- перемикач “ ” - зовнішній сигнал для синхронізації надходить із постійною складовою;
- перемикач “нч” - зовнішній сигнал для синхронізації надходить із постійною складовою, підмикається фільтр низьких частот;
- перемикач “ + ” - розгортка запускається додатним синхронізуючим сигналом;
- перемикач “ - ” - розгортка запускається від’ємним синхронізуючим сигналом;
Органи керування розгорткою:
- перемикач “ВРЕМЯ/ДЕЛ” - встановлює калібрований коефіцієнт розгортки[3]), коли ручка плавного регулювання розгортки “ПЛАВНО” встановлена в крайнє праве положення;
- ручка “ПЛАВНО” - забезпечує плавне регулювання коефіцієнта розгортки з перекриттям у 2, 5 рази в кожному положенні перемикача “ВРЕМЯ/ДЕЛ”;
- потенціометр “ « ” забезпечує переміщення променя по горизонталі;
| Рисунок 8.3 — Панель керування універсального осцилографа С1-83 |
При визначенні коефіцієнта розгортки потрібно враховувати положення перемикача, який пов’язаний з ручкою “ « ” (“ х0, 2 ” – змінює в 0, 2 відповідне значення перемикача “ВРЕМЯ/ДЕЛ, “ х1 ” залишає без змін).
- перемикач, який пов’язаний з ручкою “ « ”, збільшує швидкість розгортки в положенні “ х0, 2 ” у 5 раз, у положенні “ х1 ” залишає швидкість розгортки без змін;
- “АВТ” - в цьому режимі генерується пилоподібна напруга без синхронізації з частотою не нижче 100 Гц;
- “ЖДУЩ” - запуск розгортки відбувається тільки за наявності синхронізуючого сигналу.
Перемикач “ПИТАНИЕ” здійснює вмикання та вимикання осцилографа. Зліва від цього перемикача є сигнальна лампочка, яка світиться, коли прилад увімкнуто.
На передній панелі осцилографа С1-96 розташовані наступні органи керування,, регулювання і з'єднання:
- ручки регулювання яскравості променів (рис. 8.4);
- ручки фокусування променів і органи підстроювання фокусування променів, виведені під шліц;
СЕТЬ - сумісний орган:
- включення мережі,
- відключення мережі,
- регулювання яскравості освітленості шкали;
ГОТОВ. - кнопка підготовки до однократного запуску відновлює готовність схеми до наступного запуску. Про готовність схеми до наступного запуску сигналізує світло діод, розташований на передній панелі приладу;
ОДНОКОР. - кнопка включення однократного режиму роботи розгортки;
ЖДУЩ. - кнопка включення очікуваної розгортки;
АВТ. – кнопка включення неперервної розгортки;
ВРЕМЯ/ДЕЛ. – ручка установки фіксованих коефіцієнтів розгортки;
ПЛАВНО, 
- ручка плавного регулювання коефіцієнта розгортки; відповідає каліброваним коефіцієнтам розгортки;
РАСТЯЖКА - сумісний орган:
- відключення розтяжки,
- включення розтяжки,
- переміщення променя по горизонталі;
УРОВЕНЬ - ручка для вибору полярності і рівня синхронізації (" + " або " - ") сигналізують два світлодіоди;
СТАБ. – орган під регулювання режимів роботи розгортки, виведений під шліц;
" Y1, Y2" - кнопки включення синхронізації досліджуваним сигналом відповідно від першого або другого каналів УВО;
ВНЕШ. – кнопка включення синхронізації зовнішнім сигналом;
УСИЛ. Х - кнопка підсилення зовнішньої розгортки;
- кнопка включення відкритого або закритого (через ємність 0, 15 мкФ) входу синхронізації і підсилювача горизонтального відхилення;
ВОЛЬТ/ДЕЛ. – ручки установки фіксованих коефіцієнтів відхилення;
УСИЛ. ПЛАВНО 
- ручки плавного регулювання коефіцієнтів відхилення;
положення відповідає каліброваним коефіцієнтам відхилення;
- ручки переміщення променя по вертикалі;
, 
, 
- перемикачі входу УВО, слугують для забезпечення відповідно:
відкритого входу підсилювача;
входу підсилювача, закороченого на корпус;
закритого входу підсилювача (через ємність 0, 047 мкФ)
- гніздо для подачі досліджуваного сигналу на відповідний підсилювач.
Рисунок 8.4 — Панель керування універсального осцилографа С1-96:
1- пластмасове обрамлення; 2 – рамка; 3 – скло;
4- ліхтарик; 5 - гвинт