Осциллографы. 
Электротехника и электроника. 
Том 3. Основы электроники и электрические измерения

Осциллографы (осциллоскопы) предназначены для наблюдения формы колебаний напряжений и токов в зависимости от времени и других производных от них функций. Ввиду большой информативности и наглядности они занимают ведущее место как приборы первого плана для макетирования при проектировании, контроле состояния цепей и устройств, ремонтных работах.

Аналоговые осциллографы фактически сходят со сцены электроники, как положено, в период своего наивысшего развития, уступая место цифровым осциллографам. Однако их структурные идеи во многом востребованы в новых приборах настолько, что аналоговая часть во входных устройствах, развертки изображения во времени, включая параметрические (т.е. графики зависимостей у (х) при заданных x (t) uy (t))> с масштабированием и синхронизацией сохранились. Часть аналоговых осциллографов еще функционирует. Поэтому здесь кратко, в самом общем плане, на рис. 6.2.12 представлена его структурная схема. Главным элементом аналогового осциллографа является электронная лучевая трубка (ЭЛТ). Она имеет вакуумированную колбу, в которую встроены электроды. Слева катод К с нагревателем, который эмитирует электроны.

С помощью анодов А, и А₂ с положительным относительно катода напряжением формируется сфокусированный электронный луч, направленный на внутреннюю сторону экрана (в колбе справа). Она имеет покрытие из люминофора, который светится в результате попадания электронов. Направление луча по вертикали управляется напряжением между горизонтальными плоскими электродами, по горизонтали — напряжением между вертикальными электродами.

Рис. 6.2.12. К устройству аналогового осциллографа.

На схеме обозначено: в канале по «Входу У»:

• • КЛ — калибратор амплитуды (генератор импульсов фиксированных амплитуды и периода);
• • КД — калибратор длительности;
• • ДН — делитель напряжения;
• • УВО — усилитель для вертикального отклонения луча; по «Входу X»:
• • УГО — усилитель для горизонтального отклонения луча; по «Входу синхронизации»:
• • БС — блок синхронизации;
• • ГР — генератор развертки.

Принцип развертки изображения поясняется на рис. 6.2.13.

Положение луча на экране определяется текущими значениями напряжений между электродами отклоняющей системы. Пилообразная зависи.

те. 6.2.13. Развертка изображения в аналоговом осциллографе мость напряжения между вертикальными электродами приводит к периодическому смещению луча слева направо с заданной скоростью и быстрому возврату из конца в начало. Для этого имеется генератор развертки ГР. Одновременно напряжение между горизонтальными электродами, пропорциональное напряжению исследуемого сигнала, изменяется, что приводит к смещению луча, но вертикали. В итоге благодаря определенной длительности послесвечения экрана на экране появляется траектория луча — график зависимости напряжения от времени. В следующем цикле развертки процесс повторится.

Очевидно, что для повторного движения луча по экрану нужно получить совпадение траекторий луча на экране, иначе весь экран заполнится множеством линий. Для этого необходимо сделать кратными частоты сигнала и развертки. Оператор должен установить частоту развертки, что является первым действием в процессе синхронизации. Вторым действием является выбор фазы напряжения развертки (или момента запуска развертки) в блоке БС. Синхронизация может выбираться от исследуемого напряжения или от внешнего источника. После этого подбирается коэффициент усиления/ослабления входного сигнала (блоки ДН и УВО). Установка масштабов по времени и напряжению производится с помощью сравнения с калибровочными значениями, полученными от КД и КА. Размеры фрагмента изображения определяются в делениях с помощью маски, помещенной снаружи на экране ЭЛТ. Погрешность определения напряжения и временного интервала на экране составляет более 5%.