Осциллограф

Цель работы:

рассмотреть принцип работы осциллографа, выяснить назначение его отдельных узлов и их взаимодействие, провести наблюдение формы и измерения параметров электрических сигналов;

выяснить, как влияет на фокусировку изображения на экране прибора напряжение на модуляторе;

выяснить, как влияет на яркость изображения на экране прибора напряжение на первом аноде;

определить чувствительность электронно-лучевой трубки;

получить осциллограммы напряжений при заданном соотношении частоты сигнала к частоте развертки;

оценить время послесвечения трубки;

оценить линейность вертикального усилителя и исследовать его частотные свойства;

получить на экране фигуры Лиссажу при различной величинеn отношения частоты входного сигнала к частоте контрольного сигнала, где n=1, 2, 3, 4.

Приборы и оборудование:

осциллограф ЭО-7;

генератор сигналов низкочастотный Г3-109 (класс точности 2,5);

бумага линованная прозрачная с Δl=1мм.

Теоретическая часть:

Осциллограф - прибор, предназначенный для исследования амплитудных и временных параметров электрического сигнала, подаваемого на его вход.

Основные узлы осциллографа - электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), блоки усилителей, блок развёртки и блок питания.

Электронно-лучевая трубка внешне представляет собой колбу специальной формы, в которой создан высокий вакуум, покрытой изнутри люминофором. Эта трубка позволяет получить узкий пучок электронов, то есть электронный луч. В месте попадания на экран электронного луча возникает ярко светящееся пятно, диаметр которого можно сделать весьма малым, превратив его практически в светлую точку. Электронный луч формируется с помощью следующие составляющих ЭЛТ: накаливаемый нагревателем НН катод К, три цилиндрических коаксиальных электрода, модулятор, первый анод и второй анод , а также отклоняющие пластины и . Электроны, вылетевшие из раскалённого катода, ускоряются и фокусируются электронным полем, создаваемым в междуэлектродном пространстве таким образом, что на экране электронно-лучевой трубки получилось малое по размеру резко очерченное световое пятно. Чем больше электронов в пучке, т.е. чем больше ток пучка, тем ярче будет пятно на экране.

Входные цепи и усилители:

Реальная чувствительность электронно-лучевой трубки составляет величину 1,5 – 2 (мм/Δ). Исследуемые же сигналы могут иметь величину от милливольт до сотен вольт, поэтому для получения нормальной осциллограммы Ux, как правило, необходимо усиливать или ослаблять.

Исследуемый сигнал подводится к левым гнёздам «вход» и «земля» на передней панели осциллографа. С этих гнёзд сигнал поступает на входной усилитель напряжения. Горизонтальный усилитель принципиально не отличается от вертикального.

Блок развёртки:

Пилообразное напряжение (отклонение луча) вырабатывается генератором развёртки. Желательно, чтобы график имел следующий вид:

Вывод к теоретической части:

Мы рассмотрели принцип работы осциллографа. Устройство осциллографа ЭО-7 просто и понятно. Основными задачами работы являются обучение пользования осциллографом, построение фигур Лиссажу, оценка частотных свойств, оценка линейности и т.д.

Практическая часть:

Определение величины чувствительности вертикального и горизонтального каналов:

Для определения величин чувствительности вертикального и горизонтального каналов при максимальном усилении были измерены отклонения луча при различных значениях напряжения при частоте генератора 1кГц. При этом необходимо учесть, что вольтметр проградуирован в эффективных значениях выходного напряжения, а эффективное значение для гармонического напряжения в раз меньше амплитудного.

Табл.1

Вертикальный канал Усиление по X min по Y max	, В
, мм
, мм/В	757,61	795,5	751,3
, мм/В	768,14
Горизонтальный канал Усиление по X max по Y min	, В	0,44		1,5
, мм
, мм/В	20,09	19,45	17,68
, м/В	19,07

Найдем:

Прямые измерения:

Δh=0,5мм

Погрешности измерений:

Для вертикального канала:

Для горизонтального канала:

Погрешность косвенных измерений:

Относительная погрешность:

Δ =

67,67 мм/В

46,94 мм/В

23,72 мм/В

мм/В

0,9 мм/В

мм/В

Изучение работы развертки:

А) Получение осциллограммы напряжения с генератора:

5.

Б) Наблюдение срыва синхронизации при изменении частоты генераторы:

Табл.2

n/m Амплитуда синхронизации, дел , Гц , Гц

, Гц , Гц

36,3

1/2

9,8

48,3

В) при включении синхронизации, если:

– картинка бежит влево

2. – картинка бежит вправо

Г) Оценка послесвечения трубки:

f=46 Гц

Оценка линейности вертикального канала усиления:

Для оценки была составлена таблица и построен график зависимости отклонения луча от направления на входе.

Табл.3

Усиление, дел

U, В

h, мм

U, В

h, мм

U, В

h, мм

Оценка частотных свойств вертикального усилителя:

Для оценки была установлена зависимость луча на экране от частоты подаваемого сигнала.

Табл.4

f, Гц

h, мм

Фигуры Лиссажу:

Получили фигуры Лиссажу при n=1, 2, 3, 4. Для получения фигур на вход Y осциллографа подали контрольный сигнал, а на вход X – сигнал от генератора.

n=4

n=3

n=2

n=1

Вывод:

Были изучены узлы осциллографа и их взаимодействия. Удалось установить следующие важные характеристики:

чувствительность вертикального канала: = мм/В,

горизонтального канала: мм/В.

Были получены осциллограммы напряжений .

Установлено время послесвечения трубки:
Установлены частотные свойства.

Были получены фигуры Лиссажу.