В осциллограф кроме ЭЛТ и каналов вертикального и горизонтального отклонений входят следующие функциональные блоки: устройство синхронизации и запуска развертки, канал модуляции луча, вспомогательные устройства и блок питания (рис. 2.1). В стеклянном баллоне ЭЛТ расположены подогревной катод К, модулятор (сетка) М, фокусирующий анод А1, ускоряющий анод А2, две пары взаимно-перпендикулярных отклоняющих пластин, где Х – горизонтальные, Y – вертикальные пластины.
Канал вертикального отклонения луча Y включает в себя аттенюатор, линию задержки и усилитель. Канал служит для подачи на пластины Y исследуемого сигнала uс (t), который подается на вход Y. Аттенюатор канала предназначен для ослабления сигнала uс(t) в определенное число раз. Линия задержки является регулируемой и обеспечивает подачу сигнала на пластины Y с задержкой относительно начала горизонтально развертывающего напряжения Uх. усилитель обеспечивает получение амплитуды сигнала на пластинах y, достаточной для требуемого отклонения луча на экране даже малым исследуемым сигналом uс(t).
Усилитель Y канала вертикального отклонения включают в себя следующие звенья (на рис. 2.1. не показаны): входной усилитель с изменяемым коэффициентом усиления Кус, линию задержки и парафазный (с противофазными выходными сигналами) усилитель, обеспечивающий положение светового пятна в центре экрана при отсутствии исследуемых сигналов. В канал вертикального отклонения луча также может входить калибратор амплитуды. Сигнал от калибратора поступает на вход первого усилителя для установки заданного коэффициента усиления Кус1. При этом цену деления (В/дел) масштабной сетки на экране осциллографа можно определить по формуле
,
где Uк – напряжение калибратора; Кус1 – коэффициент усиления при одном положении регулировки усилителя; nк – число делений сетки, занятое изображение калибровочного сигнала.
Основными характеристиками канала вертикального отклонения являются верхняя граничная частота порядка 100 МГц и чувствительность
Sy=kдКусSус,
где kД – коэффициент деления аттенюатора; Sус – чувствительность усилителя.
При kД = 1 чувствительность составляет около 1 мм/мВ.
Канал горизонтального отклонения луча Х служит для создания горизонтально отклоняющего – развертывающего напряжении Uх с помощью напряжения генератора развертки и для передачи (через аттенюатор и усилитель) на пластины Х исследуемого сигнала, подводимого ко входу Х осциллографа. Схема синхронизации обеспечивает формирование сигнала синхронизации, поступающего на генератор развертки (для получения четкой неподвижной осциллограммы). Усилитель канала Х усиливает и преобразует сигнал развертки Uр в Uх.
Канал горизонтального отклонения характеризуется чувствительностью и полосой пропускания частот, которые в два раза меньше, чем в канале вертикального отклонения. Основным блоком в канале является генератор развертки, который может работать как в непрерывном, так и в ждущем режиме.
К форме пилообразного напряжения генератора предъявляются следующие требования:
время обратного хода луча должно быть много меньше, чем время прямого хода Тобр<< Тпр. в противном случае часть изображения сигнала будет отсутствовать;
для того, чтобы изображение на экране было неподвижным, осциллограмма должна всегда с одной и той же точки экрана и фазы сигнала. Это достигается путем синхронизации напряжения развертки с напряжением сигнала, поэтому период развертки должен быть равен или кратен периоду исследуемого сигнала:
Тр = nТс,
где n= 1, 2, 3, 4 и т.д.; Тс- период сигнала;
напряжение развертки при прямом ходе луча должно быть линейным, иначе луч будет двигаться по экрану с различной скоростью и нарушится равномерность временного масштаба по оси Х. Это может привести к искажению сигнала.
Канал Z (канал управления яркостью) осциллографа служит для передачи со входа Z на управляющий вход ЭЛТ сигнала, который модулирует ток её луча и, следовательно, яркость свечения люминофора. В состав этого канала входят: аттенюатор, схема изменения полярности и усилитель Z.
Калибратор предназначен для формирования периодических импульсных сигналов с известной амплитудой, длительностью и частотой для калибровки осциллографа. Таким образом, обеспечиваются правильные измерения параметров исследуемого сигнала.