Визуальное наблюдение осциллограмм

 

Поскольку измерение параметров сигналов при исследовании их формы с помощью осциллографа осуществляется по осциллограм­мам, принципиальное значение имеют неискаженное воспроизведе­ние осциллограмм и возможность детального исследования их. Для этого нужно, выбрав осциллограф, подключить его к источнику сигнала, установить оптимальные размеры и яркость осциллограм­мы, выбрать соответствующий режим работы и вид синхронизации, откалибровать (т. е. установить требуемые значения и ) и т. д. Полезно при этом помнить о тех искажениях, которые могут воз­никать при визуальном наблюдении осциллограмм. Типичные при­меры искажений приведены на рис. 7.19.

Искажение на рис. 7.19, а обусловлено обратным ходом разверт­ки ,оно было охарактеризовано при анализе формулы (7.1). Если в тракте УВО появился фон сетевого напряжения, наблюда­ется изгиб огибающей изображения сигнала (рис. 7.19, б). Если не виден фронт импульса (рис. 7.19, в), то это свидетельствует о не­правильном выборе синхронизации ГР. Спад вершины импульса (рис. 7.19, г) объясняется завалом частотной характеристики кана­ла Y в области низких частот. При большом времени нарастания переходной характеристики (см. рис. 7.5) фронты изображения импульса будут слишком пологими (рис. 7.19, д). Неестественно ровная вершина осциллограммы и заостренные переходы к фронтам (рис. 7.19, е) — следствие ограничений в УВО.

Как отмечалось в § 7.3.1, универсальность современных осцил­лографов значительно повышается применением растяжки разверт­ки в сочетании с системой двойных разверток. Кратность растяжки может быть весьма значительной и позволяет получать крупно­масштабные изображения той части сигнала, которая соответствует центральной части осциллограммы. Однако при этом соответствен­но уменьшается яркость осциллограммы и могут возникнуть допол­нительные погрешности измерения временных интервалов. Поэто­му, если необходимо детально исследовать сигнал, задержанный относительно импульса запуска, весьма эффективной оказывается система двойных разверток. В качестве примеров рассмотрим ос­циллограммы сигнала, приведенного на рис. 7.4, с задерживающей, задержанной и смешанной развертками.

 

Рис. 7.19. Примеры искажений осциллограмм:

а —за счет обратного хода развертки; б — за счет фона сетевого напряжения; в — из-за неправильной синхронизации ГР или отсутствия ЛЗ; г —из-за завала частотной харак­теристики канала Y в области низких частот; д — из-за большого времени нарастания переходной характеристики; е — за счет ограничений в УВО.

 

На рис. 7.20, а показана осциллограмма сигнала в масштабе задерживающей развертки, формируемой генератором развертки А (см. рис. 7.8). Изменяя время задержки генератора Б и подсве­чивая сигнал в течение этой развертки, получаем контрастное изображение того участка сигнала,

 

Рис. 7.20. Примеры осциллограмм в системе двойных разверток:

а — в масштабе задерживающей развертки; б— в масштабе задержанной развертки; в — при смешанной развертке.

 

который далее детально будет ис­следоваться. Этот участок в масштабе задержанной развертки Б показан на рис. 7.20, б. В случае смешанной (двухскоростной) раз­вертки на экране одновременно видны осциллограммы всего сигна­ла в масштабе развертки А и его исследуемой части в масштабе развертки Б (рис. 7.20, в).

В заключении отметим некоторые особенности визуального на­блюдения осциллограмм на экране ЭЛТ стробоскопических осцил­лографов. Основным

Рис. 7.21. Изображение импульсного сигнала на экра­не стробоскопического осциллографа:

а — при оптимальной настройке преобразователя; б— при на­личии колебательного процесса; в—в режиме «сглажено».

 

видом стробоскопической развертки является нормальная развертка в ждущем

режиме. Если исследуемый сигнал содержит постоянную составляющую, ее можно скомпенсировать постоянным напряжением, подаваемым на смеситель. Проверка оп­тимальности настройки преобразователя в режиме «нормально» производится по крутому перепаду напряжения сигнала. Изобра­жение такого сигнала при оптимальной настройке должно иметь разрыв, причем одна точка должна находиться у основания перепа­да, а другая — на его вершине (рис. 7.21, а). В противном случае на изображении перепада будет наблюдаться колебательный процесс (рис. 7.21, б). Если преобразователь настроен оптимально, то при переходе на режим «сглажено» перепад изображается несколькими постепенно сближающимися точками (рис. 7.21, в).

ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ

 

Современные типы осциллографов позволяют измерять все па­раметры переменных напряжений (см. § 3.1). При этом может быть реализован как метод прямого преобразования, так и метод срав­нения.

Измерение напряжений методом прямого преобразования

Метод прямого преобразования, называемый еще методом ка­либрованного отклонения, сводится к предварительной калибровке канала Y с помощью калибратора амплитуды. В процессе кали­бровки устанавливается требуемое значение , являющееся факти­чески ценой деления шкалы экрана ЭЛТ. Тогда в соответствии с (7.2) .

Если размеры осциллограммы оказались за пределами шкалы, необходимо воспользоваться аттенюатором и уменьшить размеры осциллограммы. Тогда в формулу для U_x должен быть введен коэф­фициент передачи аттенюатора.

При измерениях очень важно всегда размещать осциллограмму в пределах рабочей части экрана ЭЛТ и минимизировать ширину линии луча. Кроме того, не должна вноситься дополнительная по­грешность за счет параллакса. Для этого либо применяются шка­лы, у которых линии и риски наносятся друг против друга с обеих сторон шкалы, либо шкала наносится прямо на внутреннюю по­верхность стекла экрана ЭЛТ. При выполнении этих условий реали­зуется основная погрешность измерения напряжения, нормируемая классом точности осциллографа (см. табл. 7.1).