русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Принцип образования осциллограммы


Дата добавления: 2015-09-15; просмотров: 1467; Нарушение авторских прав


Положение светового пятна на экране зависит от пары напряжений, приложенных к горизонтально – (X) и вертикально – (Y) отклоняющим пластинам.

Важным свойством осциллографа является линейность между напряжением,

приложенным к паре отклоняющих пластин, и линейным отклонением элек-

тронного луча на экране электронно-лучевой трубки.

Схема формирования смещения электронного луча под действием

приложенного напряжения U. Смещение электронов обусловлено

их взаимодействием с электростатическим полем между отклоняющими пластинами.

В первом приближении будем считать, что плотность электронов в пучке невелика, и не будем рассматривать влияние объемного заряда, то есть влияние движущихся электронов пучка друг на друга. Будем также считать, что поле не выходит за пределы пластин и является однородным. Последнее допущение оправдано тем, что размеры пластин обычно существенно превышают расстояние между ними. Рассчитаем отклонение электрона, имевшего начальную скорость Vo и движущегося параллельно отклоняющим пластинам, на экране Э электронно-лучевой трубки. По горизонтали электрон движется с постоянной

скоростью Vo, так как внешние силы по этому направлению на него не дейст-

вуют. Таким образом, электрон пролетает расстояния L и L1 соответственно за интервалы времени t = L/Vo и t1 = L1/Vo. В течение времени t на электрон по

вертикали действует сила

и он движется с ускорением

За время t электрон приобретает скорость по вертикали

и смещается вдоль экрана на расстояние . Далее электрон движется равномерно и прямолинейно в пространстве, свободном от электростатического поля с компонентами скорости Vo

по горизонтали и Vox по вертикали. За время пролета до экрана t1 электрон

смещается вдоль экрана на расстояние x2,

Поэтому суммарное смещение электронного луча вдоль экрана x оказывается



Таким образом, отклонение электронного луча на экране x оказывается пропорционально напряжению U, поданному на отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки. Так как e x e /m , то по отклонению электронного луча на экране можно определить фундаментальную величину отношения заряда электрона

к его массе (при всех известных остальных величинах: расстояниях d, L, L1,

скорости электронов Vo и напряжении U).

Рис. 3. Принцип образования осциллограммы

Если на Y-пластины подать переменное, например, синусоидальное, напряжение, то электронный луч начнет колебаться в вертикальном направлении. При достаточно большой частоте колебаний (20-50 Гц) электронный луч оставит на экране трубки светящуюся вертикальную линию. Аналогично, напряжение, поданное на горизонтально отклоняющие пластины – X,даст горизонтальную линию.

При одновременном воздействии переменных напряжений на обе пары пластин можно получить различные осциллограммы. Например, подавая на пластины Х и Y два синусоидальных сигнала с определенными соотношениями частот, амплитуд и фаз, можно наблюдать замкнутые кривые, так называемые фигуры Лиссажу,

Рассмотрим более подробно формирование фигур Лиссажу при близких частотах синусоидальных сигналов, подаваемых на обе пары отклоняющих пластин электронно-лучевой трубки. Пусть на отклоняющие по горизонтали и вертикали пластины поданы напряжения Ux = Uo sinωt и Uy = Uo sin(ω+Δω)t, где

расстройка частоты Δω такова, что 0 < Δω << ω. Тогда при t = 0 на экране будет

наблюдаться отрезок прямой . Далее будет происходить эволюция

этой фигуры следующим образом. Луч будет проходить фигуру за период

T = 2π/ω, а полная эволюция (перестройка) фигуры будет

происходить за время τ = 2π/Δω, то есть намного медленнее (τ >> T так как Δω

<< ω). При 0 < t < τ/4 на экране будет наблюдаться эллипс, луч будет проходить

его по часовой стрелке (это будет заметно при не слишком высокой круговой

частоте ω, когда направление движения луча еще различимо глазом). Через

время t = τ/4, соответствующее набегу фазы φ = π/2, на экране будет наблюдать-

ся окружность, причем луч будет проходить ее также по часовой стрелке. Через

время t = τ/2, соответствующее набегу фазы φ = π, будет наблюдаться отрезок

прямой с наклоном в другую сторону (см. рис.5).

ϕ = 0 90° 180° 270°(-90°) 360°(0°)

Рис. 5. Форма эллипса в зависимости от набега фазы φ = Δω · t.

Далее эволюция фигуры Лиссажу последовательно проходит стадии, показан-

ные на рис.5, в частности, через t = 3τ/4 на экране будет наблюдаться окруж-

ность, причем луч будет проходить ее против часовой стрелки, а через t = τ на

экране будет наблюдаться отрезок прямой, тождественный отрезку, наблюдае-

мому при t = 0.

Если мы хотим наблюдать какой-либо периодический сигнал в зависимости от

времени, то для получения его действительной формы Uy = f(t), напряжение Ux

должно быть пропорционально времени. Рис.3в: за время t=10 точка один раз

"пробежала" по синусоиде по экрану – получили однократную осциллограмму.

Существуют запоминающие осциллографы - способные фиксировать однократ-

ную осциллограмму. В обычных осциллографах для того, чтобы получить не-

подвижную картину, а не бегающую точку, необходимо, чтобы однократная ос-

циллограмма не менее 10-50 раз в секунду повторялась (это связано с временем

послесвечения люминофора и временем релаксации глаза) – и каждый раз при-

ходилась бы на одни и те же точки экрана. Для этого надо:

1- чтобы линейно возрастающее напряжение

периодически повторялось – такое напряже-

ние называется пилообразным (рис.6). Оно

вырабатывается специальным генератором,

который встроен в осциллограф. В зависи-

мости от поставленной задачи можно поль-

зоваться или этим генератором, или подавать

на вход "X" любое необходимое вам напряжение (генератор пилообразного на-

пряжения и блок синхронизации при этом отключается, положение "Х" пере-

ключателя режимов развертки);

2- чтобы частоты пилообразного напряжения и исследуемого сигнала были

равны или кратны друг другу (рис.7). Добиться этого ручной регулировкой частоты практически невозможно из-за неизбежной нестабильности как пе-

риода развертки, так и периода сигнала. Кроме того, при ручной регулировке

периода нарушается временной масштаб и становится невозможным измерение

интервалов времени методом калиброванной развертки.Поэтому в осциллографе имеется БЛОК СИНХРОНИЗАЦИИ, выполняющий автоматическую подстройку периода развертки под исследуемый сигнал без изменения масштаба. Этот процесс – изменение частоты повторения пилообразного напряжения до значения, равного или кратного частоте сигнала Uу, называется синхронизацией.

В зависимости от того, как сигнал попадает в блок синхронизации, различают

три вида синхронизации: внутреннюю (􀂊), внешнюю (􀂂􀂅) и от сети

При внутренней синхронизацииисследуемый сигнал поступает на вход "Y" и уже внутри осциллографа разделяется и идет как на вертикально отклоняющие пластины, так и в блок синхронизации. Таким образом, исследуемый сигнал сам управляет разверткой осциллографа

При внешней синхронизациисигнал с входа "Y" идет только на пластины вертикального отклонения, а в блок синхронизации сигнал пойдет с входа "X" – его надо специально подать. Использовать внешнюю синхронизацию целесообразно в случае, если исследуемый сигнал недостаточен по амплитуде или непригоден по форме для синхронизации (например, содержит шумы).

Например, мы работаем с сигналом, который как-то преобразуем, и получить

качественную неподвижную картину при внутренней синхронизации от преобразованного "плохого" сигнала не удается (картина дрожит или срывается). Тогда мы на вход "X" подаем исходный "хороший" сигнал, включаем внешнюю

синхронизацию и тем самым согласуем частоту повторения развертки с частотой исходного непреобразованного "хорошего" сигнала. Так как его частота

точно равна частоте наблюдаемого сигнала, то картина должна стать неподвижной. Внешняя синхронизация также обычно применяется при изучении импульсных устройств, например, ЭВМ, все цепи которых работают синхронно от одного тактового генератора.

Синхронизация от сети обычно используется для проверки узлов приборов,

связанных с преобразованием питающего напряжения от силовой сети (трансформаторов, выпрямителей, стабилизаторов и т.д.). В этом режиме в блок синхронизации попадает сигнал от промышленной сети 50 Гц (на вход "X" ничего

подавать не надо. Этот сигнал подается ВНУТРИ осциллографа).



<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА. | 


Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.

Генерация страницы за: 0.004 сек.