Лабораторна робота № 1
Мета роботи: вивчення принципу дії осцилографа. Прилади й приналежності: Електронний осцилограф, генератор звукової частоти, вольтметр, модуль М03.
Призначення, загальна характеристика та опис електронного осцилографа
Електронний осцилограф застосовується для наступних цілей:
- візуального спостереження залежності напруги від часу;
- вимірювання напруги, інтервалів часу, періоду, частоти і зсуву фаз періодичних процесів;
- візуального спостереження складання взаємно перпендикулярних коливань (фігур Ліссажу).
Сучасні осцилографи мають високу чутливість, малу інерційність і великий вхідний опір, який зменшує вплив приладу на режими роботи ланцюгів, до яких він підключається. На рис. 1 приведена блок - схема осцилографа. Основними елементами приладу є електронно-променева трубка (ЕПТ), підсилювачі вертикального і горизонтального відхилення, генератор розгортки, синхронізатор і блок живлення.
Досліджуваний електричний сигнал подається на вхід У. проходить послідовно через дільник напруги, підсилювач вертикального відхилення і надходить на вертикально відхиляють ЕПТ. При відсутності сигналу на горизонтально відхиляють пластинах, на екрані з'явиться
вертикальна лінія відповідної довжини. Для розгортання сигналу по екрану осцилографа на горизонтально відхиляють необхідно подати лінійно змінюється напруга синхронно з вхідною напругою. Зазвичай це пилкоподібна напругу, що виробляється генератором розгортки. Існує два способи синхронізації генератора розгортки з вхідною напругою. У першому випадку для запуску генератора розгортки вхідний сигнал подається на синхронізатор, перетворюється там в короткі імпульси відповідної полярності та через регулятор рівня синхронізації надходить на генератор розгортки. Другий спосіб синхронізації -зовнішня синхронізація, коли до входуХ підключають зовнішнє джерело синхронізації. Крім цього, генератор розгортки може бути відключений і сигнал зі входу може надходити безпосередньо на підсилювач горизонтального відхилення. В цьому випадку можна спостерігати складання взаємно перпендикулярних коливань. Якщо це гармонійні коливання кратних частот, то фігури на екрані звуться фігур Ліссажу.
Електронно - променева трубка
Основним елементом електронного осцилографа є електронно-променева трубка (рис. 2). Вона являє собою вакуумний балон, всередині якого знаходяться електронна гармата, вертикально і горизонтально відхиляють, люминесцирующий екран.
Електронна гармата складається з нагрівача (1), катода (2), модулятора (3), першого і другого анодів (4 і 5). Всі ці елементи створюють і формують пучок електронів, який, потрапляючи на екран (8), викликає його світіння. Модулятор призначений для регулювання кількості електронів в пучку за допомогою зміни негативного потенціалу на ньому відносно катода, що дозволяє змінювати яскравість зображення на екрані.
Між модулятором і першим анодом, а також між першим і другим анодом неоднорідне електричне поле формує електронні лінзи за допомогою яких електронний промінь фокусується на екрані. Розмір плями
На екран осцилографа нанесено шар люмінесцирующего речовини, що світиться під дією електронного променя, а також тонкий прозорий для електронів провідний шар, з'єднаний з другим анодом. Цей шар забезпечує проходження електронів до джерела живлення ЕПТ, так щоб негативний потенціал не накопичувався на екрані.
При відсутності електричного поля між пластинами, що відхиляють пучок електронів викликає світіння в центрі екрану. При подачі постійної напруги на ті чи інші пластини пляма зміщується в ту чи іншу сторону, причому в електричному полі пластин електрони летять по параболічної траєкторії, а на виході з нього рухаються по інерції прямолінійно. На горизонтально відхиляють зазвичай подається Пікоподібне напруга від генератора розгортки, яке змушує світилася на екрані рухатися по горизонталі з постійною швидкістю. Якщо на вертикально відхиляють подати досліджуване змінну напругу, то точка буде переміщатися в вертикальному напрямку. Одночасна дія обох пар пластин на електронний промінь дозволяє спостерігати на екрані зміна досліджуваного сигналу в часі. Для спостереження стійкого зображення необхідною умовою є кратність частот вхідного і розгортається напруги. У цьому випадку на екрані спостерігається одне або кілька періодів досліджуваної напруги.