Ознакомление с оборудованием

Электронно-лучевые осциллографы предназначены для визуального наблюдения, измерения и регистрации электрических сигналов. Возможность наблюдения изменяющихся во времени сигналов делает осциллографы чрезвычайно удобными при определении различных амплитудных и временных параметров наблюдаемых сигналов.

Электронно-лучевые осциллографы классифицируются по следующим группам: универсальные (общего применения), многоканальные и многолучевые, запоминающие, широкополосные (скоростные), стробоскопические и специальные.

Универсальные электронно-лучевые осциллографы предназначены для осциллографирования и измерения параметров различных классов электрических сигналов в широком диапазоне амплитуд и частот (от 0 до 100 МГц)

Многоканальные электронно-лучевые осциллографы позволяют получить на экране однолучевой электронно-лучевой трубки изображения одновременно двух и более сигналов.

Многолучевые электронно-лучевые осциллографы (например, модель С1‑33) используют электронно-лучевые трубки, имеющие два и более электронных лучей, управляемых отдельно или совместно.

Запоминающие электронно-лучевые осциллографы используют специальные запоминающие трубки, которые позволяют сохранять на определенное время исследуемый сигнал, в том числе однократный, для наблюдения, регистрации и дальнейшей его обработки. Основными характеристиками запоминающих осциллографов являются максимальная скорость записи и время воспроизведения, которые определяются, в основном, конструкцией электронно-лучевой трубки. Примерами данного типа электронно-лучевых осциллографов служат модели С8-13, С8-15.

Широкополосные электронно-лучевые осциллографы предназначены для осциллографирования коротких импульсов (с длительностью фронтов менее 15нс) и используются в режиме реального времени или с преобразованием временного масштаба. Для регистрации сигналов нано- и пикосекундной длительности применяются специальные конструкции скоростных осциллографов на трубках бегущей волны, обладающих широкой полосой пропускания и повышенной чувствительностью. К широкополосным осциллографам относится модель С7-15 с полосой пропускания 5МГц.

Стробоскопические электронно-лучевые осциллографы позволяют получить изображение импульсов нано- и пикосекундной длительности, малых уровней (менее 0.1 В) в реальном масштабе времени. Для получения такого изображения используется стробоскопический метод, сочетающий большую широкополосность и высокую чувствительность при осциллографировании повторяющихся импульсов. При этом в стробоскопических осциллографах используются обычные электронно-лучевые трубки. Примером таких осциллографов служит модель С7-13.

Специальные электронно-лучевые осциллографы предназначены для целевого применения (телевизионные измерения, для систем автоматическою контроля и управления и др.). За счет снижения универсальности (сужения класса исследуемых сигналов) специальные электронно-лучевые осциллографы обладают лучшими техническими характеристиками по сравнению с другими типами электронно-лучевых осциллографов: большой полосой пропускания, большой точностью измерения и др.

В последнее время широкое распространение получили цифровые осциллографы, построенные на базе однокристальных микроконтроллеров. Цифровые осциллографы сочетают в себе положительные качества вышеперечисленных типов электронно-лучевых осциллографов. И, кроме того, имеют целый ряд других сервисных и технических преимуществ перед обычными осциллографами.

К основным характеристикам осциллографов относятся коэффициент отклонения m_u и полоса пропускания.

Коэффициент отклонения m_u определяется, как отношение напряжения входного сигнала U к отклонению луча l_y (в делениях шкалы), вызванному этим напряжением:

      

У наиболее распространенных осциллографов коэффициент отклонения находится в диапазоне 50 мкВ/дел – 10 В/дел.

Полоса пропускания – диапазон частот, в пределах которого коэффициент отклонения изменяется не более, чем на 30 % относительно его значения на некоторой средней (опорной) частоте.

1. Для низкочастотных осциллографов полоса пропускания находится в диапазоне от 0 до 1-5 МГц.

2. Для универсальных осциллографов верхняя частота достигает десятков МГц.

3. Для высокочастотных – сотен МГц.

Для измерения импульсов сигналов важными являются параметры переходной характеристики: время нарастания переходной характеристики и максимальный выброс.

Коэффициент развертки m_i – отношение времени D t к отклонению луча, вызванному напряжением развертки за это время:

.

Обычно осциллографы имеют широкий диапазон изменения коэффициента развертки. Например, осциллограф С1-65 имеет коэффициент развертки 0,01 мкс/дел – 0,05 с/дел.

Основная погрешность измерения напряжения и основная погрешность измерения временных интервалов определяется максимально допускаемыми погрешностями измерения соответствующих параметров при подаче на вход осциллографа стандартного сигнала синусоидальной или прямоугольной формы. В зависимости от значений этих погрешностей выпускают осциллографы 4-х классов точности: 1, 2, 3, 4 – имеющих, соответственно, основные погрешности измерений, не превышающие 3, 5, 10, 12 %. Часто вместо основных погрешностей измерений нормируют основные погрешности коэффициента отклонений и коэффициента развертки, а также нелинейность отклонения и развертки.

Осциллографы характеризуются и другими параметрами: Максимальным входным напряжением, размерами рабочей части экрана, потребляемой мощностью, габаритами, массой и др.

 

Указания по подготовке к проведению работы

На рисунке 1 представлен лабораторный стенд, состоящий из специализированного генератора импульсов (позиция 1) и осциллографа (позиция 2).

Рисунок 1 – Лабораторный стенд

 

При подготовке к проведению лабораторной работы необходимо подключить специализированный генератор импульсов к осциллографу с помощью щупа, включить сетевое питание осциллографа и генератора импульсов и дать осциллографу прогреться в течение 10 мин.

 

Программа работы

1. Ознакомиться с работой электронно-лучевого осциллографа;

2. Получить задание у преподавателя (форма и частота сигнала);

3. Зарисовать осциллограмму и записать масштаб координатной сетки;

4. Определить амплитуду, размах, период и частоту электрического сигнала;

5. Обозначить на осциллограмме основные характеристики электрического сигнала (амплитуду и период);

6. Сделать выводы по работе.