Описание работы электронного осциллографа. Изучение процессов, протекающих в электрических цепях, с помощью описанного прибора. Подробная характеристика устройства прибора, строение его основных элементов. Примеры практического применения и расчеты.
Аннотация к работе
Электронная пушка предназначена для создания сфокусированного электронного пучка и состоит из следующих элементов: а) катода косвенного накала, испускающего при нагревании электроны; б) управляющего электрода, имеющего отрицательный потенциал относительно катода; изменяя потенциал управляющего электрода, можно регулировать количество вылетающих из электронной пушки электронов, т.е. яркость пятна на экране трубки; в) первого фокусирующего и второго ускоряющего анодов. Напряжения, приложенные к пластинам, создают между ними электрические поля, которые отклоняю электронный луч, и перемещают светящееся пятно по экрану. Чувствительность электронно-лучевой трубки, как правило, невелика, поэтому на отклоняющие пластины обычно подают напряжения через усилители. Преобразователь импульсов преобразует синусоидальное напряжение звукового генератора в прямоугольные импульсы той же частоты. электронный осциллограф электрический Подать напряжение от звукового генератора на вход Y осциллографа и получить на экране устойчивое изображение нескольких периодов сигнала.
Введение
Электронный осциллограф - прибор, используемый для исследования процессов, протекающих в электрических цепях.
Основными элементами осциллографа являются: электронно-лучевая трубка; генератор развертки; усилители отклоняющих пластин; блок питания.
Электронно-лучевая трубка
Электростатическая трубка представляет co6ой стеклянную колбу, откаченную до высокого вакуума (рис.1.1). Внутри нее расположены электронная пушка 1, две пары отклоняющих пластин 2 и флуоресцирующий экран 3.
Электронная пушка предназначена для создания сфокусированного электронного пучка и состоит из следующих элементов: а) катода косвенного накала, испускающего при нагревании электроны; б) управляющего электрода, имеющего отрицательный потенциал относительно катода; изменяя потенциал управляющего электрода, можно регулировать количество вылетающих из электронной пушки электронов, т.е. яркость пятна на экране трубки; в) первого фокусирующего и второго ускоряющего анодов. Потенциал первого анода в несколько раз меньше потенциала второго анода. Аноды имеют форму цилиндров с перегородками, в центре которых сделаны отверстия. Перегородки служат для улавливания электронов, не удовлетворяющих условиям фокусировки.
Отклоняющие пластины. На пути к экрану электронный пучок проходит между двумя парами отклоняющих пластин. Напряжения, приложенные к пластинам, создают между ними электрические поля, которые отклоняю электронный луч, и перемещают светящееся пятно по экрану. Горизонтально расположенные пластины отклоняют луч по вертикали (вдоль оси Y), а вертикально расположенные - по горизонтали (вдоль оси Х).
Генератор развертки. Для того чтобы на экране осциллографа можно было увидеть, как в некотором физическом процессе величина меняется в зависимости от изменения другой физической величины , т.е. , необходимо на горизонтально отклоняющие пластины подать напряжение , пропорциональное , а на вертикально отклоняющие пластины одновременно подать напряжение , пропорциональное . Тогда электронный луч начертит на экране линию, соответствующую зависимости . Если теперь заставить луч неоднократно повторить тот же путь по экрану, то вследствие инерционности глаза наблюдатель увидит неподвижный график зависимости .
Усилители отклоняющих пластин. Чувствительность электронно-лучевой трубки, как правило, невелика, поэтому на отклоняющие пластины обычно подают напряжения через усилители. Характеристики усилителей отклоняющих пластин (линейность и диапазон пропускаемых частот) во многом определяют качество осциллографа. Величина, равная напряжению, вызывающему отклонение электронного луча на экране на одно деление в вертикальном или горизонтальном направлении, называется коэффициентом усиления соответствующего канала осциллографа.
Для изучения электронного осциллографа используется звуковой генератор PQ, а также преобразователь импульсов ПИ. Напряжение питания на преобразователь импульсов поступает от источника питания ИП (рис.1.5). Преобразователь импульсов преобразует синусоидальное напряжение звукового генератора в прямоугольные импульсы той же частоты. электронный осциллограф электрический
Рис. 1.5
Для получения прямоугольных импульсов на выходе ИП следует нажать кнопку. Скважность импульсов регулируется кнопкой “скважность - грубо” и ручкой “скважность - точно”. Следует помнить, что для надежной работы ИП напряжение, поступающее на ПИ со звукового генератора, должно составлять 2-3 В.
Порядок выполнения работы
Задание 1. Исследование синусоидального сигнала звукового генератора
Ознакомиться с описанием используемых приборов.
Включить осциллограф в сеть и настроить его.
Подать напряжение от звукового генератора на вход Y осциллографа и получить на экране устойчивое изображение нескольких периодов сигнала.
Измерить период сигнала и рассчитать его частоту.
Результаты измерений и вычислений занести в табл.1.1.
Таблица 1.1
№ п/п Период сигнала\ в делениях Период сигнала в с Частота сигнала, КГЦ Показания PQ
1 5,2 5,2*0,5*10^-3 384 200
2 4 4*0,1*10^-3 2500 1000
3 4,8 4,8*2*10^-3 104 90
Повторить измерение частоты сигнала звукового генератора на трех-четырех различных частотах.
При любой частоте сигнала звукового генератора установить его наибольший вертикальный размер в пределах рабочей части экрана.
Измерить амплитуду сигнала.
Сравнить полученный результат с показанием вольтметра звукового генератора (учтите, что показания вольтметра генератора соответствуют эффективному значению напряжения).
Задание 2. Исследование импульсного сигнала
Собрать схему, изображенную на рис.1.5.
Подобрав достаточное усиление и частоту развертки на осциллографе, получить устойчивую картину прямоугольных импульсов на экране и зарисовать ее.
Измерить период Т и длительность t прямоугольного импульса и определить скважность импульса
(рис.1.6).
4. Результаты занести в табл.1.2.
Таблица 1.2
№ п/п T t Q
1 3 1,5 2
2 4 2 2
3 3 1,4 2
5. Повторить измерение периода импульса, его длительности и скважности при других частотах звукового генератора.
Задание 3. Наблюдение фигур Лиссажу при сложении колебаний, происходящих в двух взаимно перпендикулярных направлениях
При подаче синусоидальных напряжений одновременно на горизонтальные и вертикальные пластины трубки осциллографа луч будет находиться под действием двух взаимно перпендикулярных отклоняющих сил. В зависимости от амплитуды, частоты и фазы подаваемых напряжений на экране осциллографа будут получаться различные фигуры, называемые фигурами Лиссажу.
Собрать схему, изображенную на рис.1.7.
Изменяя частоту сигнала звукового генератора, получить и зарисовать фигуры Лиссажу при соотношении частот 1:1, 1:2, 1:3, 2:3.
Соотношение частот можно определить как по шкале генератора, так и по виду фигуры. Отношение частот колебаний равно отношению числа касаний фигуры с прямой параллельной оси Х и с прямой, параллельной оси Y.
Результаты измерений и рисунки поместить в табл.1.3.
Таблица 1.3
Частота Гц/Гц Соотношение частот, определенное по виду фигуры Вид фигуры
100/100 1:1
100/200 1:2
200/300 2:3
100/400 1:4
Вывод: В пределах погрешности частота измерения осциллографа на первый, второй и трети случае совпадает с частотой выдаваемой генератора.