Изучение работы электронного осциллографа.

Осциллограф состоит из электронно-лучевой трубки, усилителя вертикального и горизонтально отклонения, генератора развёртки.

Основной частью электронного осциллографа является электронно-лучевая трубка ЭЛТ, состоящая из стеклянного баллона, из которого выкачан воздух до высокого вакуума, и ряда электродов, впаянный внутрь трубки.

На рисунке введены обозначения: Н-накал, К-катод, С – сетка (управляющий электрод), А₁ – первый анод, А₂ – второй анод, П_у – вертикально отклоняющие пластины, П_х – горизонтально отклоняющие пластины, Э – экран.

Электроны, испускаемые подогретым катодом, движутся под действием электрического поля между катодом и цилиндрическим анодом и, пролетая по инерции вдоль оси цилиндрического анода, попадают на флюоресцирующий экран и вызывают свечение.

Управляющий электрод С сделан в виде металлического цилиндра, в центре которого против катода имеется круглое отверстие. Действие этого цилиндра аналогично действию сетки трехэлектродной лампы. Если к сетке приложить отрицательное напряжение, то электроны, летящие от катода вдоль оси цилиндра, будут отталкиваться от стенок цилиндра по направлению к его оси и, пройдя через отверстие более узким пучком, будут двигаться к аноду. Часть электронов, благодаря отталкивающему действию сетки, будут попадать обратно на катод. Чем больше отрицательное напряжение на управляющем электроде (сетке), тем меньше электронов пройдет через отверстие сетки. Следовательно, управляющий электрод (сотка) регулирует количество электронов в электронном луче. Регулируемое отрицательное напряжение на сетку подается от блока питания осциллографа.

Ручкой «Яркость» на панели электронного осциллографа меняют величину отрицательного напряжения на управляющей сетке. При этом происходит увеличение и уменьшение яркости луча и частичная его фокусировка. Окончательная фокусировка луча осуществляется изменением разности потенциалов между цилиндрическими анодами А₁ и А₂.

Ручкой регулировки «Фокус» на панели осциллографа меняют потенциал анода А₁, относительно А₂ и тем самым получают желаемую фокусировку луча.

Выйдя из цилиндрического анода, электронный луч проходит между двумя парами металлических пластин П_х и П_у, из которых одна пара расположена горизонтально, а вторая – вертикально. Если на горизонтально расположенные пластинки П_у подать постоянное напряжение, то пучок электронов, проходя между ними, отклонится в сторону положительно заряженной пластины. При подаче на эти же пластины переменного напряжения светящееся пятно на экране трубки будет совершать колебательные движения. Очень важно понять, что происходит со святящимся пятном на экране осциллографа, если одновременно на вертикально отклоняющие пластины подать переменное напряжение, меняющееся по синусоидальному законы, а на горизонтально отклоняющие пластины – напряжение «пилообразной формы». Напряжение «пилообразной формы» медленно возрастает по линейному закону, а затем резко падает до нуля. Под действием этого напряжения электронный луч (следовательно и святящееся пятно на экране осциллографа) при отсутствии напряжения на вертикально отклоняющих пластинах равномерно перемещался бы слева направо, а затем скачком возвращался бы в крайнее левое положение.

Если одновременно на вертикальные пластины подать переменное напряжение, меняющееся по синусоидальному законы, а на горизонтально отклоняющие пластины – напряжение «пилообразной формы», то результирующая траектория изображает зависимость исследуемого сигнала (напряжения) от времени. Если период развертывающего пилообразного напряжения равен или кратен периоду исследуемого напряжения, то на экране наблюдаем неподвижную синусоиду или несколько периодов синусоиды.

В осциллографе имеется специальный генератор пилообразного напряжения. Частоту генерируемого пилообразного напряжения можно менять в широких пределах, для чего на лицевую панель осциллографа выведены ручки регулировки «Диапазоны частот» и «Частота плавно». Амплитуда пилообразного напряжения на выходе генератора развертки недостаточна для получения изображения во весь экран электронно-лучевой трубки. Поэтому пилообразное напряжение усиливается специальным усилителем горизонтального отклонения, а затем подается на горизонтально отклоняющие пластины.

Для плавной регулировки усиления на лицевую панель осциллографа выведена пучка потенциометра усилителя «Усиление Х».

В осциллографе имеется также усилитель для усиления слабый исследуемых напряжений и делитель больших напряжений. Исследуемое напряжение подается к зажимам «У», далее через делитель напряжения поступает на усилитель вертикального отклонения, и от усилителя – на вертикально отклоняющие пластины.

От делителя напряжения на лицевую панель осциллографа выведена ручка регулировки «Ослабление», от усилителя вертикального отклонения «Усиление У».

На лицевой панели осциллографа имеется также ручка регулировки «Амплитуда синхронизации». Вращая эту ручку, частоту развертки согласуют по времени (синхронизуют) с частотой исследуемого сигнала.

При изучении работы вы должны изучить функциональное назначение каждой ручки управления, знать физические процессы, происходящие в электронно-лучевой трубке осциллографа.