Структурная схема осциллографа реального времени представлена на рис. 5.1 и включает в себя три основных канала: канал вертикального отклонения луча (КВО), канал горизонтального отклонения луча (КГО) и канал яркости (КЯ).
Основой любого осциллографа является электронно–лучевая трубка (ЭЛТ), на экране которой воспроизводится исследуемый сигнал. У всех ЭЛТ имеется катод, который испускает пучок электронов (луч). Луч фокусируется и ускоряется двумя парами пластин, которые могут отклонять его в горизонтальном (Х) и вертикальном (Y) направлениях. При отсутствии напряжения на отклоняющих пластинах пучок электронов фокусируется в центре ЭЛТ. В месте удара луча об экран ЭЛТ, который покрыт люминофором, образуется светящееся пятно.
Если к пластинам горизонтального отклонения приложить пилообразное напряжение достаточной амплитуды, то на экране электронный луч будет чертить практически горизонтальную линию (при отсутствии напряжения на вертикально отклоняющих пластинах). Отклонение луча в горизонтальном направлении, линейно связанное со временем, называютразверткой. Во время обратного хода развертки пучок электронов отключается и включается вновь при начале следующего периода пилообразного сигнала. Если к пластинам горизонтального отклонения подведено пилообразное напряжение, а к пластинам вертикального отклонения – исследуемый периодический сигнал, то на экране ЭЛТ можно видеть изображение сигнала, которое называют осциллограммой (рис.5.2). Как видно из рис.5.2, для получения на экране неподвижного одноконтурного изображения сигнала необходимо выполнить условие Тp = n*Tc, где Тр – период развертки, Тс – период сигнала, n – целое число. При этом на экране будет наблюдаться n периодов сигнала. Для принудительного выполнения этого условия предназначена система синхронизации (см. рис.5.1).
Если Тр ¹ n*Tc, то в каждый новый период развертки электронный луч не будет перемещаться по одной и той же траектории и на экране получится изображение семейства сдвинутых друг относительно друга кривых, наблюдаемых в совокупности как прямоугольник.
В современных осциллографах применяются следующие виды разверток:
– автоколебательная – когда развертка периодически запускается и при отсутствии сигнала запуска генератора развертки; автоколебательная развертка используется при исследовании синусоидальных сигналов и импульсных сигналов малой скважности.
– ждущая – когда развертка запускается только при поступлении на генератор развертки сигнала запуска; ждущая развертка используется при исследовании импульсов, следующих с большой скважностью и непериодических импульсных сигналов.
– однократная – когда запуск генератора развертки осуществляется один раз от входного сигнала после нажатия внешней кнопки, расположенной на лицевой панели; однократная развертка позволяет обнаружить однократные импульсные сигналы.
– задержанная – когда развертка начинается с задержкой (часто регулируемой) после сигнала запуска; задержанная развертка более быстрая, чем основная развертка, что позволяет растягивать отдельно выбранный участок сигнала и исследовать его более детально.
Для того, чтобы иметь возможность наблюдать фронт импульса с его начала, необходимо, чтобы поступление импульса на вертикально отклоняющие пластины было несколько задержано по отношению к началу развертки, что и выполняет линия задержки (рис. 5.1).
Вместо пилообразного напряжения с генератора развертки при помощи переключателя S2 на горизонтально отклоняющие пластины может быть подан любой внешний сигнал через вход Х. Такое подключение используется, например, при измерении частоты способом фигур Лиссажу, фазового сдвига, для наблюдения вольтамперных характеристик нелинейных элементов.
На вход "Внешн. синхр." подают сигналы от внешнего источника для запуска генератора развертки. Такая необходимость возникает, например, при измерениях временного сдвига между импульсами или времени задержки распространения сигнала в цепях.
Амплитуда изображения определяется напряжением на пластинах вертикального отклонения. Если оно слишком велико, его можно уменьшить входным регулируемым аттенюатором. Усилители тракта вертикального отклонения луча служат для усиления малых входных сигналов до 2000 раз.
