С помощью электронного осциллографа

Цель:	изучить принцип действия электронного осциллографа; измерить с его помощью величину постоянного и переменного напряжения.
Оборудование:	электронный осциллограф, источники постоянного и переменного тока, реостат.

Электронный осциллограф предназначен для исследования электрических процессов. Основной частью осциллографа является электронно-лучевая трубка (рис. 1). Она представляет собой вакуумированный баллон, в который впаяны электроды.

Рис. 1

Электроны, испускаемые подогреваемым катодом 1, проходят сквозь управляющую сетку 2 и два ускоряющих анода 3. Вся эта система называется электронной пушкой. Она служит для того, чтобы на экран трубки, покрытой люминесцирующим веществом, попадал пучок электронов (электронный луч) с возможно меньшим поперечным сечением. Для фокусировки электронного луча на сетку подается небольшой отрицательный потенциал (от –20 до –70 В).

На ускоряющие аноды подаются положительные потенциалы от 250 до 500 В на первый, и от 1000 до 2000 В на второй. Изменением этих потенциалов достигается регулировка фокусировки и яркости свечения электронного луча на экране.

Две пары отклоняющих пластин 4 и 5 служат для смещения электронного луча в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Чувствительность g (В/дел) определяет число вольт, приходящееся на одно деление. Она находится по шкале чувствительности осциллографа. Например, g = 3 В/дел означает, что на каждое деление приходится 3 В.

Если на вертикально отклоняющие пластины подать постоянное напряжение, то световое пятно сместится от центральной точки (рис. 2),что позволяет определить его значение:

U = n g, (1)

где n — число делений сетки экрана.

Рис. 2

Рис. 3

Если на вертикально отклоняющие пластины подать переменное напряжение, то световое пятно на экране начнет совершать колебания относительно центральной точки (рис. 3). Отклонение l в каждую сторону от центра указывает амплитудное значение подаваемого напряжения.

Исследование зависимости подаваемого напряжения от времени осуществляется при помощи развертки. Для этого на горизонтально отклоняющие пластины 5 подается пилообразное напряжение (рис. 4), которое возрастает со временем по линейному закону до некоторого момента времени Т (периода развертки). Это напряжение вызывает равномерное движение пятна на экране в горизонтальном направлении.

Рис. 4

Одновременно с напряжением развертки на вертикально отклоняющие пластины 4 подают исследуемое, периодически меняющееся напряжение. Если период развертки совпадает или кратен периоду исследуемого напряжения, на экране возникает устойчивая картина исследуемого сигнала. Это достигается синхронизацией периода генератора развертки с периодом исследуемого сигнала.

 

Порядок выполнения работы

Задание 1. Определение величины постоянного напряжения.

1. Отключить генератор развертки осциллографа, нажав клавишу ВХ_х. Включить осциллограф в сеть. Рукоятками управления лучом вдоль осей x и y вывести световое пятно в центр координатной сетки. Рукоятками фокусировки и яркости добиться четкого изображения пятна.

2. Электрическая схема работы представлена на рис. 5. После получения допуска у преподавателя можно проводить измерения.

Рис. 5

3. Установить движок потенциометра в заданное преподавателем положение.

4. Замкнуть ключ К. Подобрать, нажимая соответствующие клавиши шкалы чувствительности осциллографа, цену деления координатной сетки так, чтобы отклонение светового пятна было наибольшим в пределах экрана.

5. Определить число больших и малых делений, на которое отклонится световое пятно.

6. Используя формулу (1), определить значение измеряемого напряжения.

g = n = U = n g =

7. Разомкнуть ключ К. поменять местами проводники на входе осциллографа. Замкнуть ключ К. Объяснить изменения в отклонении светового пятна.

Задание 2. Определение амплитудного значения переменного тока.

1. Используя ключ К, заменить источник постоянного тока источником переменного тока.

2. Проделать пп. 3 — 7 задания 1.

g = n = U = n g =

Задание 3. Определение формы исследуемого сигнала.

1. Используя схему задания 2, включить генератор развертки осциллографа, нажав клавишу «10 — 100 Гц».

2. Вращением регулятора «плавно» добиться устойчивого изображения сигнала на экране.

3. Изобразить графически форму сигнала на координатной сетке.

Контрольные вопросы

1. Чем регулируется яркость светового пятна на экране осциллографа?

2. Почему при подключении постоянного напряжения происходит смещение светового пятна на экране осциллографа?

3. Почему при изменении полярности постоянного напряжения на входе осциллографа световое пятно на экране отклоняется в противоположную сторону?

4. Почему при подключении переменного напряжения на экране осциллографа наблюдается светящаяся линия?

5. Почему при определении амплитудного значения переменного напряжения необходимо учитывать только половину длины светящейся линии?

6. Как получить развертку исследуемого сигнала по времени?

Лабораторная работа 3