Мета роботи: Вивчення роботи електронного осцилографа, отримання навичок роботи з осцилографом.
Прилади й приналежності: Осцилограф ОСУ-20, генератор низької частоти GAG-810.
Електронний осцилограф являє собою універсальний прилад, призначений для візуального спостереження процесів, що протікають в електричних або електронних ланцюгах. Осцилограф - один з основних приладів, з якими доводиться працювати інженеру, тому необхідно чітко уявляти його пристрій і принцип дії.
Електронний осцилограф складається з електронно-променевої трубки, підсилювачів вхідних сигналів, генератора розгортки з пристроєм синхронізації, блоку живлення.
Електронно-променева трубка є основним елементом осцилографа. Вона призначена для освіти і фокусування електронного променя і перетворення електронного сигналу в видимий на екрані слід.
Пристрій електронно-променевої трубки показано на рис. 1.
Електронний прожектор формує пучок електронів, перетворюючи його в промінь. Катод, модулятор і край прискорює електрода утворюють першу електронну лінзу. Друга лінза утворена фокусирующим електродом, анодом і другим краєм прискорює електрода. Електрони, емітовані з поверхні катода, що підігрівається, потрапляють в електричне поле першої лінзи, після чого злегка розходиться пучок електронів фокусується на екрані трубки за допомогою другої лінзи.
Для відхилення сформованого електронним прожектором променя використовується система, що відхиляє з двох пар пластин. Одна пара пластин при подачі на неї різниці потенціалів відхиляє електронний промінь у вертикальному напрямку, друга - в горизонтальному. Падаючий на екран промінь викликає світіння люмінофора, нанесеного на екран. Зсув світиться променя під дією електричного поля відхиляють пластин виявляється пропорційно напрузі між ними. На цьому заснована робота осцилографа.
Підсилювачі та атенюатори вхідних сигналів призначені для підвищення чутливості осцилографа і для розширення діапазону досліджуваних напруг.
Для забезпечення стабільності зображення, коливання блоку розгортки синхронізуються з коливаннями іншого джерела напруги. В якості такого джерела використовується або напруга мережі, або напруга зовнішнього генератора, або саме досліджувана напруга.
Призначення органів управління
Осцилограф сервісний універсальний (ГСУ) ОСУ-20 - двоканальний осцилограф. Він дозволяє досліджувати два сигналу одночасно. На передній панелі розташовані наступні органи управління.
Кнопка POWER (вимикач електроживлення). Коли цей вимикач включений, загоряється світлодіодний індикатор.
Регулятори INTEN (яскравість) і FOCUS (фокус).
TRACEROTATION (поворот) - регулятор зображення паралельно лініям шкали.
CH1 / X (канал 1 / Х) - вхід каналу 1, в режимі X-Y - вхідний канал осі Х.
CH2 / Y (канал 2 / Y) - вхід каналу 2, в режимі X-Y - вхідний канал осі Y.
AC-GND-DC - перемикачі (2 шт.) Режиму входів підсилювачів кожного каналу:
AC - закритий вхід (відсікається постійна складова досліджуваного сигналу),
GND - вхід підсилювача відключається від джерела сигналу і заземлюється,
DC - відкритий вхід.
Канальні перемикачі (2 шт.) VOLTS / DIV (вольт / поділ) встановлюють коефіцієнти відхилення кожного каналу від 5 мВ / справ до 20 В / справ. Розташовані співвісно з зазначеними перемикачами регулятори (2 шт.) VARIABLE (змінний) плавно змінюють коефіцієнти відхилення кожного каналу. Коли ручки знаходяться в крайньому правому положенні, забезпечується калібрований значення положень перемикачів VOLTS / DIV.
POSITION (положення) - регулятори (3 шт.) Положення променів по вертикалі і горизонталі.
Кнопка Х1 / х5 дозволяє збільшити чутливість першого каналу в 5 разів.
Кнопка NORM / INV (норма / інверсія) дозволяє інвертувати сигнал другого каналу.
Перемикач MODE (режим) режимів роботи підсилювачів:
CH1 - на екрані спостерігається сигнал каналу 1,
CH2 - на екрані спостерігається сигнал каналу 2,
DUAL (подвійний) - двоканальний режим, на екрані спостерігаються сигнали обох каналів,
ADD (сума) - на екрані спостерігається сума (або різниця при натисканні кнопки NORM / INV) сигналів двох каналів.
Перемикач TRIGGERSOURSE (джерело синхронізації) вибирає джерело синхронізації при запуску лінії розгортки:
VERT (DUALALT) (по черзі) - в одноканальному режимі розгортка синхронізується сигналом каналу 2, в двоканальному - по черзі,
CH1 - розгортка синхронізується сигналом каналу 1,
EXT (зовнішній) - розгортка синхронізується зовнішнім сигналом,
LINE (мережа) - розгортка синхронізується від мережі живлення.
Кнопка SLOPE (полярність) перемикає полярність синхросигналу:
"+" - розгортка синхронізується позитивним фронтом,
Регулятор TRIGLEVEL (рівень синхрон.) Вибирає рівень досліджуваного сигналу, при якому відбувається запуск розгортки.
Перемикач MODE режимів роботи генератора розгортки:
AUTO - автоколебательний режим,
NORM (який чекає) - розгортка запускається при наявності вхідного сигналу,
TV-V - синхронізація по кадрам телевізійного сигналу,
TV-H - синхронізація по рядках телевізійного сигналу.
Перемикач TIME / DIV встановлює коефіцієнт розгортки від 0,2 мкс / справ до 0,2 с / справ. При перекладі в положення X-Y канал 1 стає вхідним каналом Х-осі (забезпечується спостереження фігур Ліссажу).
Регулятор VARIABLE забезпечує плавне регулювання коефіцієнта розгортки, утримуючи кнопку CAL / VAR (вимір / зміна). У віджатим стані кнопки CAL / VAR Регулятор VARIABLE відключений і забезпечується калібрований значення положень перемикача TIME / DIV.
Кнопка Х1 / х10 дозволяє збільшити швидкість розгортки (розтягнути) в 10 разів.
Клема PROBE - вихід каліброваного генератора: на цій клеми імпульси позитивної полярності амплітудою 0,5 В тривалістю 0,5 мс частотою 1 кГц.
Порядок виконання роботи
1. Увімкніть живлення осцилографа і дайте прогрітися протягом декількох хвилин.
2. Встановіть одноканальний режим роботи - CH 1, VOLTS / DIV - в положення 0,5 В / справ, TRIGGER SOURSE в положення - CH 1, режим генератора розгортки в положення - AUTO, TRIGGER SOURSE - в положення CH 1. Всі кнопки в отжатом положенні.
3. Подайте на вхід CH 1 сигнал з калібратора через пробник 1: 1. Встановіть бажані яскравість, фокус і розміри зображення досліджуваного сигналу. Замалюйте осциллограмму із зазначенням шкали по осі напруги в вольтах, по осі часу в мілісекундах.
4. Виміряйте період (Т), частоту (F), тривалість імпульсу (TІмп), амплітуду (Umax) і постійну складову (UСредн) досліджуваного сигналу (змінюючи положення перемикача AC-GND-DC).
5. Встановіть ручкою TIME / DIV найбільший коефіцієнт розгортки, який ще дозволяє побачити задній фронт імпульсу. Обертанням ручки POSITION◄► встановіть сигнал так, щоб цю ділянку сигналу був в середині екрану. Натиснути кнопку х1 / х10 і виміряти тривалість заднього фронту (TФр -) на рівні 0,1Umax ÷ 0,9Umax.
Примітка: робоча частина екрану складає 8 X10 поділів, 1 розподіл становить 10 мм, кожний розподіл по осях шкали осцилографа розбите на 5 відрізків по 2 мм кожний. Масштаби по осях відповідають положенням переключателейVOLTS / DIV, TIME / DIVі кнопок х1 / х5 і х1 / х10.
6. За допомогою кнопки SLOPE отримаєте на екрані ділянку переднього фронту і виміряйте його тривалість (TФр +).
7. Результати вимірювань занесіть в табл. 1.
8. Встановіть двоканальний режим роботи осцилографа, перемикачем TRIGGER SOURSE виберіть послідовну синхронізацію каналів, встановіть коефіцієнт відхилення другого каналу 5 В / справ.
9. Подайте на вхід CH 2 через пробник 1: 1 сигнал з генератора GAG-810 синусоїдальної форми (кнопка WAVE FORM в положенні "
"). Встановіть частоту генератора 2 ... 3 кГц, використовуючи шкалу частот і множник FREQ RANGE. Регулятором AMPLITUDE і перемикачем ATTENUATOR встановіть бажаний розмір зображення напруги генератора. Досягніть стійкої синхронізації сигналів.
10. Виміряйте амплітуду (Um
) Синусоїдальної напруги генератора, частоту порівняйте зі встановленою.
11. Результати вимірювань занесіть в табл. 2.
1. Поясніть призначення і пристрій електронно-променевої трубки.
2. У чому полягає принцип відхилення електронного променя, що відхиляє системою трубки?
3. У чому принцип фокусування і зміни яскравості електронного променя?
4. Яке призначення генератора розгортки і пристрої синхронізації?
5. Яким чином можна вимірювати величини і тривалості сигналів по осцилограмами досліджуваних напруг?