Лек Тема 05-8 ЭЛО КГО

1.

Тема 5. Электронно-лучевые осциллографы
Лекция 8
Канал горизонтального отклонения ЭЛО
Учебные вопросы
1. Развертка в осциллографе.
2. Синхронизация в осциллографе.

2.

5.4. Канал горизонтального отклонения ЭЛО
Вход Y А
Баланс
Усиление плавно ▼
ВхК
ПУ
Баланс
Усиление пл. ▼
2
Вольт/дел.
АТТ А
Вход Y Б
Коммут
Вольт/дел.
АТТ Б
ВхК
ПУ
Калибр
Сх.Бл
Ус.П
ЛЗ
УВО
Вход Z
Внешняя
синхр.
Внутрен.
синхр.
Коммут
Авт./
Ждущ.
Сх.С
Сх.З
Уровень
Стабильность
ГР
Вход X
Время/дел
УГО
Длительность плавно ▼
Обобщенная схема электронно-лучевого осциллографа

3.

3
5.4.1. Развертка в осциллографе
Канал горизонтального отклонения электронно-лучевого осциллографа
обеспечивает движение луча ЭЛТ по горизонтали, т.е. «развертку» входного
сигнала во времени.
Генератор развертки (ГР) ЭЛО общего применения является генератором
пилообразного напряжения, вырабатывающим напряжение развертки,
усиливаемое усилителем КГО.
Экран
ЭЛТ
Напряжение с выхода ГР при нарастании обеспечивает движение луча по
горизонтали (развертку сигнала во времени), при падении - возвращение луча в
исходную точку на экране.
Up
tпх
tох
t

4.

4
Up
Участок роста напряжения пилы
называют прямым ходом развертки, а участок
падения напряжения - обратным ходом
развертки. Длительность прямого хода
развертки определяет скорость движения
луча в горизонтальном направлении слева
направо и влияет на яркость свечения
изображения на экране ЭЛТ.
Длительность обратного хода
развертки определяет скорость
возвращения луча в исходную точку.
tпх
ГР
Время/дел
tох
t
УГО
Длительность плавно ▼
От внешнего ГР
Для уменьшения потерь информации об исследуемом сигнале во время обратного
хода развертки, время обратного хода луча стремятся максимально уменьшить.

5.

Lр
N
M K
UM U
p
t1
Tр1
t
Получение различного
масштаба изображения
сигнала при различных
длительностях
развертывающего
напряжения
Размер изображения сигнала по горизонтали на
экране ЭЛТ пропорционален амплитуде напряжения
на выходе ГР
Амплитуда напряжения развертки должна быть
достаточной для отклонения луча на всю ширину
экрана электронно-лучевой трубки. На выходе ГР
напряжение зависит от времени, поэтому каждой
точке М экрана осциллографа по горизонтали,
соответствующей некоторому значению напряжения
UМ развертки, может быть поставлен в соответствие
некоторый момент времени t1, t2, или t3 от начала
прямого хода развертки. Значение этого момента
времени зависит от длительности развертки
Если напряжение развертки линейно во
времени, то шкала времени на горизонтальной оси
ЭЛТ равномерна.
Масштаб изображения на экране зависит от
угла наклона (скорости нарастания) напряжения
развертки.

6.

Lр
N
Lt
M K
UM U
p
t1
Tр1
t2
Tр2
t
Получение различного
масштаба изображения
сигнала при различных
длительностях
развертывающего
напряжения
Размер изображения сигнала по горизонтали на
экране ЭЛТ пропорционален амплитуде напряжения
на выходе ГР
Амплитуда напряжения развертки должна быть
достаточной для отклонения луча на всю ширину
экрана электронно-лучевой трубки. На выходе ГР
напряжение зависит от времени, поэтому каждой
точке Lt экрана осциллографа по горизонтали,
соответствующей некоторому значению напряжения
UМ развертки, может быть поставлен в соответствие
некоторый момент времени t1, t2, или t3 от начала
прямого хода развертки. Значение этого момента
времени зависит от длительности развертки
Если напряжение развертки линейно во
времени, то шкала времени на горизонтальной оси
ЭЛТ равномерна.
Масштаб изображения на экране зависит от
угла наклона (скорости нарастания) напряжения
развертки.

7.

Lр
N
Lt
M K
UM U
p
t1
Tр1
t2
Tр2
t3
Tр3
t
Получение различного
масштаба изображения
сигнала при различных
длительностях
развертывающего
напряжения
Размер изображения сигнала по горизонтали на
экране ЭЛТ пропорционален амплитуде напряжения
на выходе ГР
Амплитуда напряжения развертки должна быть
достаточной для отклонения луча на всю ширину
экрана электронно-лучевой трубки. На выходе ГР
напряжение зависит от времени, поэтому каждой
точке Lt экрана осциллографа по горизонтали,
соответствующей некоторому значению напряжения
UМ развертки, может быть поставлен в соответствие
некоторый момент времени t1, t2, или t3 от начала
прямого хода развертки. Значение этого момента
времени зависит от длительности развертки
Если напряжение развертки линейно во
времени, то шкала времени на горизонтальной оси
ЭЛТ равномерна.
Масштаб изображения на экране зависит от
угла наклона (скорости нарастания) напряжения
развертки.

8.

Масштаб изображения на экране зависит от угла наклона (скорости
нарастания) напряжения развертки.
Uc
t
Tc
Рис. А. Временная диаграмма входного сигнала
Up1
t
Tр1
Рис. Б. Временная диаграмма напряжения развертки и
осциллограмма изображения входного сигнала при Тр1=Тс
8

9.

Масштаб изображения на экране зависит от угла наклона (скорости
нарастания) напряжения развертки.
Uc
t
Tc
Рис. А. Временная диаграмма входного сигнала
Up1
t
Tр1
Рис. Б. Временная диаграмма напряжения развертки и
осциллограмма изображения входного сигнала при Тр1=Тс
Up2
t
Tр2
Рис. В. Временная диаграмма напряжения развертки и
осциллограмма изображения входного сигнала при Тр2 = 2Тс
9

10.

Масштаб изображения на экране зависит от угла наклона (скорости
нарастания) напряжения развертки.
Uc
t
Tc
Рис. А. Временная диаграмма входного сигнала
Up1
t
Tр1
Рис. Б. Временная диаграмма напряжения развертки и
осциллограмма изображения входного сигнала при Тр1=Тс
Up2
t
Tр2
Рис. В. Временная диаграмма напряжения развертки и
осциллограмма изображения входного сигнала при Тр2 = 2Тс
Up3
Tр3
t
Рис. Г. Временная диаграмма напряжения развертки и
осциллограмма изображения входного сигнала при Тр3 = 3Тс
10

11.

11
ГР
Время/дел
УГО
Длительность плавно ▼
От внешнего ГР
Оконечный усилитель КГО усиливает напряжение перед подачей его на
горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ. В этом усилителе обычно размещают
часть органов управления работой осциллографа: "СМЕЩЕНИЕ Х",
"МНОЖИТЕЛЬ", "ДЛИТ.ПЛАВНО", "КАЛИБРОВКА" и им подобные, поскольку
размещение этих регулировок в ГР затрудняет возможность обеспечения
линейности напряжения развертки.

12.

5.4.2 Синхронизация в осциллографе
12
Рассматривая развертки в ЭЛО, полагают, что периоды исследуемого сигнала
и развертки либо равны, либо кратны. Для реальных сигналов такое
предположение является лишь частным случаем.
Получение устойчивых изображений на экране осциллографа возможно, но
лишь при жесткой связи между полными фазами сигналов генератора развертки и
генератора исследуемых колебаний. Такая связь осуществляется синхронизацией
напряжения генератора развертки напряжением исследуемого сигнала.
В режиме синхронизации период развертывающего напряжения равен или в
целое число раз больше периода исследуемого сигнала
Tр i nTс .
КГО обеспечивает возможность изменения периода пилообразного
напряжения генератора развертки для его синхронизации с периодом
исследуемого сигнала.
Внешняя
синхр.
Внутрен.
синхр. от ПУ
Авт./
Ждущ.
Сх.С
Сх.З
Уровень
Стабильность
ГР
Время/дел
Вход X
УГО
Длительность
плавно ▼

13.

Коррекция периода развертывающего напряжения осуществляется путем
изменения длительности обратного хода луча.
13
Синхронизацию напряжения ГР с исследуемым сигналом обеспечивают схемы
синхронизации и запуска, формирующие высокостабильный импульс запуска ГР
стандартных формы и амплитуды, не зависящих от формы и амплитуды
синхронизирующего напряжения.
Внешняя
синхр.
Внутрен.
синхр. от ПУ
Авт./
Ждущ.
Сх.С
Сх.З
ГР
Уровень
Стабильность
Время/дел
Схема синхронизации служит для задания момента появления импульса
запуска генератора развертки, а схема запуска определяет его характеристики и, в
первую очередь, длительность фронта и амплитуду. Импульс запуска генератора
развертки должен иметь крутой фронт, чтобы обеспечить совпадение начала
рабочего хода развертки с одной и той же фазой исследуемого сигнала при его
повторении. Этим импульсом осуществляется синхронизация автоколебательной
развертки за счет коррекции длительности обратного хода луча ЭЛТ (т.е. разряда
конденсатора ГР) или запуск ждущей развертки.

14.

14
СИНХРОНИЗАЦИЯ
Внутренняя
Внешняя
От сети
ПВС
Схема синхронизации
ППС
Ус
к схеме
запуска
УРОВЕНЬ
Схема синхронизации имеет в своем составе переключатели вида (ПВС) и
полярности (ППС) синхронизирующего сигнала и усилитель Ус с входящим в него
регулятором выбора уровня запускающего напряжения.
ПВС позволяет осуществлять синхронизацию напряжения развертки либо
самим исследуемым сигналом с предварительного усилителя КВО в режиме
внутренней синхронизации, либо синхронизирующим сигналом от внешнего
источника в режиме внешней синхронизации, либо напряжением питающей сети в
режиме синхронизации от сети.
ППС позволяет выбрать полярность синхронизирующего сигнала.

15.

15
Усилитель синхронизации является,
как правило, однотактным или
дифференциальным. В числе его
регулирующих режимы элементов
имеется потенциометр "УРОВЕНЬ". Этот
потенциометр позволяет увеличивать
или уменьшать значение постоянной
составляющей синхронизирующего
сигнала и этим выбирать уровень
срабатывания схемы формирования
импульсов запуска ФИЗ, входящей в
состав схемы запуска.
UвыхУс
УРОВЕНЬ
t
СТАБИЛЬНОСТЬ
от
схемы
синхронизации
ФИЗ
ТгУ
Схема запуска

16.

16
Усилитель синхронизации является,
как правило, однотактным или
дифференциальным. В числе его
регулирующих режимы элементов
имеется потенциометр "УРОВЕНЬ". Этот
потенциометр позволяет увеличивать
или уменьшать значение постоянной
составляющей синхронизирующего
сигнала и этим выбирать уровень
срабатывания схемы формирования
импульсов запуска ФИЗ, входящей в
состав схемы запуска.
UвыхУс
УРОВЕНЬ
tзап tзап tзап tзап tзап tзап
t
СТАБИЛЬНОСТЬ
от
схемы
синхронизации
ФИЗ
ТгУ
Схема запуска

17.

17
Усилитель синхронизации является,
как правило, однотактным или
дифференциальным. В числе его
регулирующих режимы элементов
имеется потенциометр "УРОВЕНЬ". Этот
потенциометр позволяет увеличивать
или уменьшать значение постоянной
составляющей синхронизирующего
сигнала и этим выбирать уровень
срабатывания схемы формирования
импульсов запуска ФИЗ, входящей в
состав схемы запуска.
UвыхУс
УРОВЕНЬ
tзап tзап tзап tзап tзап tзап
t
СТАБИЛЬНОСТЬ
от
схемы
синхронизации
ФИЗ
ТгУ
Схема запуска
Таким образом определяется момент формирования фронта синхроимпульса.
Осуществляется это путем изменения смещения однотактного усилительного
каскада либо уровня постоянного напряжения на одном из входов
дифференциального усилителя.

18.

Схема ФИЗ представляет собой
18
триггер с одним устойчивым
UвыхУс
состоянием, выполняемый на паре
UсрабФИЗ
транзисторов или на туннельном диоде.
Он предназначен для формирования
УРОВЕНЬ
импульса запуска ГР стандартной
tзап
амплитуды вне зависимости от формы
t
t
UФИЗ зап
синхронизирующих импульсов. ФИЗ
UСТАБ
срабатывает в момент достижения
СТАБИЛЬНОСТЬ
синхронизирующим напряжением порога
t
СТАБИЛЬНОСТЬ
срабатывания.
ТгУ с двумя устойчивыми
от
схемы
состояниями предназначен непосредФИЗ
ТгУ
синхронизации
ственно для пуска ГР. Потенциал на
Схема запуска
выходе триггера управления появляется
либо при появлении на его входе импульса запуска, либо при появлении на выходе
схемы блокировки запуска и формирования обратного хода луча (СБЗ)
потенциала, разрешающего запуск ГР. Регулировка “СТАБИЛЬНОСТЬ” изменяет
порог срабатывания ТгУ

19.

19
СТАБИЛЬНОСТЬ
от
схемы
ФИЗ
ТгУ
ГР
СБЗ
синхронизации
Схемы запуска, блокировки и генератор развертки
Повторный запуск ГР по импульсу синхронизации, поступающему во время
прямого и обратного ходов развертки и процесса восстановления исходного
состояния генератора развертки, нежелателен. Блокировка повторного запуска ГР
осуществляется запрещающим напряжением с выхода СБЗ. В ждущем режиме
повторный запуск генератора осуществляется только при наличии импульса
синхронизации на входе триггера управления и отсутствии запрещающего
потенциала на выходе схемы блокировки. В автоколебательном режиме запуск,
кроме того, возможен при появлении разрешающего потенциала на выходе схемы
блокировки по окончании очередного цикла развертки.

20.

В ждущем режиме
повторный запуск генератора
осуществляется только при
наличии импульса
синхронизации на входе
триггера управления и
отсутствии запрещающего
потенциала на выходе схемы
блокировки. В
автоколебательном режиме
запуск, кроме того, возможен
при появлении разрешающего
потенциала на выходе схемы
блокировки по окончании
очередного цикла развертки.
20
UвыхУс
UсрабФИЗ
УРОВЕНЬ
UФИЗ
UСТАБ
tзап
tзап
СТАБИЛЬНОСТЬ
t
UСБЗ
t
tпх
UТгУ
Uпор.жд
Uпор.ак
Up
tох
ждущий
автоколебательный
tзапГРжд
tпх
tох
t
t
t
tзапГРак
Временные диаграммы напряжений
схем синхронизации и запуска