Автоколебательная (непрерывная развертка)

На рис. 4.7 представлен пример применения автоколебательной развертки. Здесь представлены: исследуемые импульсы u_c длительностью каждый ; развертывающее синхронное напряжение u_x и наблюдаемая осциллограмма (в рамке). Период повторения импульсов и период развертывающего напряжения равны между собой.

Рисунок 4.8 – Пример применения ждущей развертки

Генератор развертки запускается только при поступлении импульсов u_c. Если длительность развертки, равная t₂-t₁, сопоставима с длительностью исследуемого импульса, то его изображение на экране достаточно четкое и устойчивое. Для этого в схеме осциллографа любого типа предусмотрено устройство – схема синхронизации и запуска развертки (рис. 4.1, 4.2, 4.6).

При внутренней синхронизации существуют два режима запуска генератора развертки: при первом – сигнал поступает из предварительного усилителя; при втором – сигнал поступает после диодных ключей. Недостатком при втором способе является то, что нельзя измерить сдвиг фаз между напряжениями, вследствие невозможности установления временной связи между двумя сигналами.

При внешней синхронизации генератор развертки запускают внешним синхроимпульсом, опережающим исследуемый сигнал на входе, что позволяет полностью наблюдать фронт исследуемого импульса и все, что происходит до начало импульса.

В осциллографе в силу инерционности генератора начало ждущей развертки может быть несколько задержано относительно фронта импульса u_c (импульс может не отобразиться на экране)_. Для наблюдения короткого фронта сигнал u_c задерживают на во времени в канале Y с помощью линии задержки.

Для наблюдения одиночных и непериодических процессов, а также при фотографировании с экрана осциллографа неповторяющихся сигналов применяют однократную развертку, с помощью которой генератор развертки запускается один раз с последующей блокировкой.

Как отмечалось ранее любая линейная развертка, создается пилообразным напряжением генератора развертки, работа которого основана на заряде и разряде конденсатора. На рис. 4.9-а показана эквивалентная схема такого устройства. Конденсатор С с помощью переключателя S (положение 1) подключается к источнику напряжения Е. В этом случае напряжение на конденсаторе нарастает по экспоненциальному закону.

а- эквивалентная схема;

б- график напряжения на конденсаторе;

в- график коэффициента нелинейности

Пилообразное напряжение развертки для некоторых типов осциллографических ЭJ1Т может составлять несколь­ко сотен вольт. При конструировании генератора развертки всегда стремятся получить возможно большее значение коэффициента использования напряжения источника питания, предельное зна­чение которого равно 1. Однако этому препятствует искажение формы получаемого колебания. Обычно это искажение оценивается с помощью коэффициента нелинейности. Коэффициент нелинейности пилообраз­ного напряжения (в процентах) определяется из соотношения (4.6):

Для решения ряда измерительных задач, например измерения частоты или разности фаз, вместо пилообразного напряжения развертки (линейной развертки) используют синусоидальную развертку. Для ее получения на пластины Х подают напряжение, изменяющееся по гармоническому закону . при этом генератор линейной развертки вызывает перемещение луча от центра экрана до его правой границы и обратно; отрицательный полупериод – от центра экрана до его левой границы и обратно к центру. Скорость перемещения луча изменяется по синусоидальному закону, хотя линия развертки представляет собой горизонтальную линию.

Для получения круговой развертки (рис. 4.10-а) на пластины Y подается синусоидальный сигнал , а на пластины Х – аналогичный по форме и амплитуде сигнал, но задержанный на четверть периода (по фазе =90⁰), т.е. . Под действием этих напряжений луч прочерчивает на экране окружность за период Т. Положение луча на экране в момент времени t=0 отмечено точкой 0, в момент t₁ – точкой 1 и т.д.

Если амплитуды сигналов u_x и u_y не равны, то круг искажается и на экране наблюдается эллиптическая развертка.

Следует отметить, что если неизвестная частота f_x больше образцовой f₀ генератора, то круговая развертка создается при подведении к входам Y и Х осциллографа гармонических сигналов образцовой частоты, сдвинутых взаимно по фазе на 90⁰ и при подаче гармонического сигнала с измеряемой частотой f_x на вход Z модуляции яркости луча осциллографа. При выполнении данных условий и регулируя частоту f₀, можно получить практически неподвижную модулированную по яркости круговую развертку (рис. 4.10-б). Тогда частота вычисляется по формуле:
f_x=Nf₀ , (4.7)
где N – число ярких дуг (или темных промежутков между дугами) на круговой развертке.
а)

б)

а)- обычный пример круговой развертки;

б)- модулируемая по яркости круговая развертка
В современных осциллографах широко распространены генераторы двойной развертки (задерживающей и задержанной). Применение двойной развертки существенно увеличивает функциональные возможности осциллографа. В частности, это позволяет рассматривать отдельные участки сигнала в удобном масштабе, что повышает точность измерения.

Лекция № 5