Структура осциллографа из чего состоит принцип работы основные компоненты (7 видео)

Осциллограф является устройством, предназначенным для измерения и визуализации электрических сигналов. Он широко используется в различных областях, включая электронику, физику, телекоммуникации и другие. Структура осциллографа включает в себя несколько ключевых компонентов, каждый из которых играет важную роль в его работе.

Основной компонент осциллографа — это электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), которая создает и отображает электронный луч на экране. Электронный луч движется по горизонтальной и вертикальной оси экрана, отображая форму сигнала. Этот процесс основан на принципе магнитной отклоняющей системы, которая отвечает за изменение направления электронного луча.

Для генерации и управления сигналом, который отображается на экране, осциллограф обычно использует горизонтальный генератор. Этот генератор генерирует синхронизирующий сигнал, который используется для синхронизации горизонтального сканирования. Синхронизация гарантирует, что сигнал отображается на экране в правильном масштабе и синхронизирован с временной осью.

Другим важным компонентом осциллографа является вертикальный усилитель. Он усиливает входной электрический сигнал и преобразует его в напряжение, которое может быть отображено на экране. Вертикальный усилитель обычно имеет несколько уровней усиления, которые позволяют детально настроить отображение сигнала.

Кроме этих компонентов, осциллограф также обычно оснащен горизонтальным усилителем, триггерной системой, анализатором спектра и дополнительными функциями, такими как сеточный генератор и сенсорный экран. Все эти компоненты совместно обеспечивают работу осциллографа и позволяют анализировать и измерять электрические сигналы с высокой точностью и разрешающей способностью.

Содержание

Структура осциллографа
Из чего состоит осциллограф:
Электронно-лучевая трубка
Горизонтально-усиливающая система
Вертикально-усиливающая система
Принцип работы осциллографа:
Преобразование сигналов в видимую картину
Отображение зависимости времени и амплитуды сигнала
Измерение временных и амплитудных параметров сигнала
Основные компоненты осциллографа:
Генератор развертки
Горизонтальные и вертикальные усилители
Система отображения и управления
📸 Видео

Видео:Как устроен осциллограф. Как пользоваться осциллографом.Скачать

Структура осциллографа

Одним из основных компонентов осциллографа является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Она отвечает за создание и отображение электронного луча на экране. Луч проходит через систему линз и попадает на фосфорное покрытие экрана, создавая там светящийся пятно.

Для управления электронно-лучевой трубкой используется горизонтальный и вертикальный усилители. Горизонтальный усилитель отвечает за перемещение луча по горизонтальной оси, тогда как вертикальный усилитель — по вертикальной оси. Благодаря этому, осциллограф может отображать изменения сигналов во времени.

Для управления яркостью и фокусировкой луча, а также для возможности измерения амплитуды и времени сигнала, используется блок управления. Он позволяет настроить осциллограф на нужные параметры сигнала и корректно отобразить его на экране.

Также в структуру осциллографа входит блок горизонтальной и вертикальной развертки. Они отвечают за выбор масштаба отображаемого сигнала и его смещение на экране. Благодаря этим блокам, можно увеличить или уменьшить изображение сигнала, а также изменить его положение на экране для более детальной визуализации.

Важной частью осциллографа является также система управления. Она состоит из различных кнопок, регуляторов и переключателей, позволяющих оператору управлять устройством и настраивать его на нужные параметры сигнала.

Все эти компоненты взаимодействуют между собой, чтобы создать точное изображение электрических сигналов на экране осциллографа. Благодаря этому устройству, инженеры и электронщики могут анализировать различные сигналы и диагностировать неисправности в электрических системах.

Видео:Урок 7. Осциллограф.Скачать

Из чего состоит осциллограф:

Электронная лучевая трубка (ЭЛТ): является основным элементом осциллографа. Она создает электронный луч и детектирует его положение на экране осциллографа.
Вертикальный усилитель: отвечает за усиление входных сигналов по вертикали. Усиленные сигналы подаются на вертикальную пластину ЭЛТ и создают на экране вертикальную развёртку.
Горизонтальный генератор развёртки: генерирует горизонтальную развёртку на экране осциллографа. Он определяет скорость движения электронного луча по горизонтали.
Горизонтальный и вертикальный отклоняющие усилители: управляют электронным лучом и определяют его положение на экране в соответствии с входным сигналом.
Генератор синхронизации: синхронизирует развёртку осциллографа с входным сигналом, чтобы обеспечить стабильное отображение сигнала на экране.
Панель управления: содержит кнопки и регуляторы для настройки и контроля работы осциллографа, такие как регулятор яркости, выбор режима развёртки и масштабирования сигналов.

Все эти компоненты работают вместе, чтобы создавать видимое представление электрического сигнала на экране осциллографа. Это позволяет анализировать и измерять различные характеристики сигнала, такие как амплитуда, частота и время.

Электронно-лучевая трубка

ЭЛТ состоит из вакуумированной стеклянной колбы с электродами и катодом. Катод является источником электронов, создающих электронный луч. Этот луч направляется на флюоресцентный экран, покрытый специальными материалами, которые при попадании электронов начинают излучать свет. Тем самым осуществляется визуализация электрических сигналов.

Ключевой компонент ЭЛТ — управляющий электрод. Он контролирует путь и интенсивность электронного луча, что в результате позволяет отображать на экране осциллограммы и другие графики. Помимо управляющего электрода, в электронной трубке присутствуют также такие элементы, как фокусирующий и светодефлектирующий электроды. Они служат для фокусировки электронного луча и отклонения его по горизонтали и вертикали соответственно.

Электронно-лучевая трубка является одной из ключевых технологий, используемых в осциллографах. Она позволяет наглядно отображать электрические сигналы и проводить детальный анализ различных параметров. Без ЭЛТ осциллограф просто не смог бы выполнять свои функции.

Горизонтально-усиливающая система

Основной элемент горизонтально-усиливающей системы — горизонтальный усилитель. Он принимает входной сигнал, включая развертку времени, и усиливает его до необходимых уровней для отображения на экране. Усиление обычно может быть настроено пользователем с помощью регуляторов на передней панели осциллографа.

Горизонтально-усиливающая система также обеспечивает синхронизацию сигнала с внешними источниками, такими как генераторы сигналов или другие осциллографы. Она позволяет синхронизировать развертку времени с периодом сигнала, чтобы отображать события на экране в правильном масштабе времени.

Большинство современных осциллографов также имеют возможность управления горизонтально-усиливающей системой с помощью программного обеспечения. Это позволяет настраивать параметры развертки времени и синхронизации сигналов с компьютера или пультового устройства.

Вертикально-усиливающая система

Основными элементами вертикально-усиливающей системы являются:

Усилитель вертикального отклонения. Он предназначен для усиления малых амплитуд входного сигнала, поступающего на вход осциллографа. Усиление может быть произведено с помощью усилителя с переменным коэффициентом усиления или с использованием усилителя с фиксированным коэффициентом.
Входная цепь. Она представляет собой фильтрующую цепь, которая фильтрует постоянную составляющую входного сигнала и передает только переменную составляющую.
Устройство усиления. Оно обеспечивает повышение амплитуды входного сигнала до требуемого уровня для последующего его отображения на экране осциллографа. Для этого может использоваться различное количество и типов усилителей в зависимости от требуемого уровня усиления.
Переключатели и кнопки управления. Они позволяют пользователю осуществлять выбор и переключение различных режимов работы, настройку усиления, а также включение и выключение вертикально-усиливающей системы.

Таким образом, вертикально-усиливающая система осциллографа играет важную роль в процессе анализа и измерения электрических сигналов, обеспечивая их усиление, фильтрацию и отображение на экране осциллографа.

Видео:Урок №50. Осциллограф. Первое знакомство.Скачать

Принцип работы осциллографа:

Основные компоненты осциллографа включают:

Входной сигнал — это электрический сигнал, который требуется измерить. Он подается на вертикальные входы осциллографа.
Горизонтальный генератор — этот компонент генерирует горизонтальную развертку и определяет скорость движения точки на экране осциллографа.
Вертикальный усилитель — он усиливает входной сигнал, чтобы он стал достаточно сильным для отображения на экране.
Горизонтальный усилитель — он изменяет скорость движения точки по горизонтальной оси в соответствии с входным сигналом.
Синхронизатор — это компонент, который синхронизирует движение точки по горизонтальной оси с входным сигналом. Он также устанавливает начальную точку на экране для отображения сигнала.
Экран — это место, где отображается измеряемый сигнал. Он состоит из фосфорного покрытия, которое запоминает следы электронного луча.

Принцип работы осциллографа заключается в следующем:

Входной сигнал подается на вертикальные входы осциллографа и проходит через вертикальный усилитель, который усиливает его.
Усиленный сигнал поступает на горизонтальный усилитель, который изменяет скорость движения точки по горизонтальной оси в соответствии с сигналом.
Горизонтальный генератор генерирует горизонтальную развертку, определяющую скорость движения точки по горизонтальной оси.
Синхронизатор синхронизирует движение точки по горизонтальной оси с входным сигналом и устанавливает начальную точку на экране для отображения сигнала.
Сигнал попадает на экран, где фосфорное покрытие запоминает следы электронного луча. Таким образом, на экране формируется график сигнала.

Таким образом, осциллограф используется для визуализации и измерения различных типов электрических сигналов, позволяя анализировать их форму, амплитуду, частоту и фазу.

Преобразование сигналов в видимую картину

Для считывания и усиления сигнала используется блок усиления и вертикальное отклонение. Блок усиления увеличивает амплитуду сигнала, что позволяет отобразить его на экране. Вертикальное отклонение позволяет установить положение следа на экране в зависимости от амплитуды сигнала.

Горизонтальное отклонение отвечает за передвижение следа по горизонтальной оси экрана. Это осуществляется с помощью блока горизонтального отклонения, который регулирует скорость передвижения следа и позволяет установить временной масштаб на осциллографе.

Преобразование сигналов осуществляется с помощью электронно-лучевой трубки. Электронный луч, создаваемый трубкой, сканирует поверхность экрана и оставляет след, отображающий изменения сигнала. Эта техника позволяет достичь высокой точности и четкости отображения сигналов на экране.

В зависимости от типа осциллографа, могут быть добавлены дополнительные компоненты, такие как генератор сигналов, измерительные блоки, анализаторы спектра и другие модули, расширяющие функциональность осциллографа.

В итоге, благодаря слаженной работе всех компонентов, осциллограф преобразует электрические сигналы в наглядную картину, позволяющую исследовать и анализировать различные параметры сигнала.

Отображение зависимости времени и амплитуды сигнала

Основными компонентами осциллографа являются:

1.	Горизонтальный усилитель (time base)	– отвечает за управление горизонтальным отображением времени на экране. Он устанавливает скорость прокрутки временной шкалы и определяет, как много периодов сигнала можно увидеть на экране.
2.	Вертикальный усилитель (vertical amplifier)	– отвечает за усиление сигнала, чтобы он мог быть отображен на экране осциллографа. Он также позволяет настроить масштаб и чувствительность вертикальной шкалы.
3.	Горизонтальное отклонение (horizontal deflection)	– определяет горизонтальное перемещение луча электронного пучка по экрану. Это позволяет отображать зависимость времени.
4.	Вертикальное отклонение (vertical deflection)	– определяет вертикальное перемещение луча электронного пучка по экрану. Это позволяет отображать зависимость амплитуды сигнала.
5.	Электронно-лучевая трубка (CRT)	– отображает сигнал на экране осциллографа. Она имеет специальное покрытие, которое позволяет создать светящуюся линию, отображающую сигнал.
6.	Горизонтальная развертка (horizontal sweep)	– определяет, как быстро горизонтальное отклонение перемещается по экрану. Это позволяет отображать временную шкалу с нужной скоростью.

Благодаря этим компонентам осциллограф может отображать зависимость времени и амплитуды сигнала на своем экране. Это позволяет инженерам и электронщикам проводить различные измерения и анализировать сигналы для нахождения проблем и улучшения качества схем и устройств.

Измерение временных и амплитудных параметров сигнала

Основной элемент осциллографа — это горизонтальный и вертикальный отклоняющиеся системы. Горизонтальная система позволяет считывать и отображать изменение напряжения во времени, а вертикальная система — определяет амплитуду сигнала.

Вертикальная шкала осциллографа отображает значения напряжения на исходном сигнале. Она делится на горизонтальные линии, которые представляют определенные значения напряжения, называемые делениями. Эти значения могут быть выражены в вольтах или милливольтах. Горизонтальная шкала отображает время и делится на вертикальные линии, представляющие определенные интервалы времени, называемые делениями времени.

Осциллограф также включает горизонтальную и вертикальную системы управления. Горизонтальная система управления позволяет изменять горизонтальный масштаб и соотношение времени между делениями. Вертикальная система управления позволяет изменять вертикальный масштаб и соотношение напряжения между делениями.

Для более точного измерения сигнала осциллограф может быть оснащен конденсаторной ёмкостью. Конденсаторная ёмкость позволяет зафиксировать и сохранить форму сигнала, что обеспечивает более точные измерения его временных параметров.

Все эти компоненты осциллографа работают вместе, чтобы предоставить оператору точные и надежные измерения временных и амплитудных параметров сигнала. Знание работы и возможностей осциллографа позволяет делать более точные измерения и анализировать сигналы с высокой степенью точности.

Видео:Как научиться пользоваться ОсциллографомСкачать

Основные компоненты осциллографа:

1. Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ)

Основным компонентом осциллографа является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), которая создает и отображает на экране осциллограмму. Внутри трубки находятся электроды, формирующие и управляющие электронным лучом. Луч проецируется на фосфорное покрытие внутренней стороны экрана, создавая видимый сигнал.

2. Горизонтальная система управления

Горизонтальная система управления осциллографа отвечает за горизонтальную развертку осциллограммы. Она определяет период, амплитуду и разрешение горизонтальной оси. Основными компонентами горизонтальной системы являются генератор пилотной частоты и горизонтальный усилитель.

3. Вертикальная система управления

Вертикальная система управления осциллографа отвечает за вертикальную развертку осциллограммы. Она определяет амплитуду и разрешение вертикальной оси. Основными компонентами вертикальной системы являются вертикальный усилитель, аналого-цифровой преобразователь и блок управления разверткой.

4. Триггерная система

Триггерная система осциллографа позволяет захватить и стабилизировать сигнал для его более удобного наблюдения. Она отвечает за синхронизацию осциллографа с исследуемым сигналом. Основными компонентами триггерной системы являются триггерный генератор, компаратор и блок управления триггером.

5. Экран и управляющая панель

Экран осциллографа представляет собой плоскую поверхность, на которой отображается осциллограмма. Управляющая панель содержит клавиши и регуляторы, с помощью которых пользователь может настроить работу осциллографа, например, изменить масштаб, выбрать режим отображения или установить параметры триггера.

Все эти компоненты взаимодействуют между собой для создания и отображения осциллограммы, что позволяет исследовать и анализировать различные сигналы в электронике и других областях науки и техники.

Генератор развертки

Генератор развертки может быть осцилляторного или цифрового типа. Осцилляторный генератор использует аналоговые компоненты, такие как конденсаторы и резисторы, для создания периодического сигнала. Цифровой генератор развертки, напротив, использует цифровые схемы и компоненты, такие как счетчики и триггеры, для генерации точных и стабильных сигналов.

Форма сигнала, создаваемого генератором развертки, может быть различной. Основными формами сигнала являются пилообразный, треугольный и зубчатый. Пилообразный сигнал имеет линейную зависимость между временем и значением напряжения. Треугольный сигнал также имеет линейную зависимость, но его форма более симметрична. Зубчатый сигнал представляет собой последовательность пиковых значений напряжения.

Генератор развертки играет ключевую роль в работе осциллографа, позволяя управлять скоростью перемещения луча и создавать нужные формы сигналов. Благодаря этому компоненту осциллограф становится мощным инструментом для анализа и измерения электрических сигналов.

Горизонтальные и вертикальные усилители

Горизонтальный усилитель отвечает за усиление сигнала, который определяет горизонтальное перемещение луча на экране осциллографа. Он принимает входной сигнал с основного генератора и передает его на горизонтальное отклоняющее устройство. Горизонтальное отклоняющее устройство создает электромагнитное поле, которое отклоняет луч электронного пучка горизонтально.

Вертикальный усилитель, в свою очередь, усиливает сигнал, который определяет вертикальное перемещение луча на экране. Он принимает входной сигнал с измерительной схемы и передает его на вертикальное отклоняющее устройство. Вертикальное отклоняющее устройство также создает электромагнитное поле, которое отклоняет луч электронного пучка вертикально.

С помощью горизонтальных и вертикальных усилителей осциллограф реализует основной принцип работы — визуализацию электрических сигналов на экране. Усиленные и отклоненные лучи электронного пучка образуют на экране видимое изображение сигнала, которое можно наблюдать и анализировать.

Система отображения и управления

Экран.
Горизонтальная и вертикальная системы отображения.
Управляющие элементы.

Экран осциллографа является основным средством визуализации измеряемого сигнала. Он может иметь различные размеры и разрешение, что позволяет удобно отображать и анализировать измерения.

Горизонтальная и вертикальная системы отображения отвечают за расположение и масштабирование сигнала на экране. Горизонтальная система отображения отвечает за установку временной шкалы и скорости развертки, что позволяет изменять скорость отображения сигнала по горизонтали. Вертикальная система отображения отвечает за установку амплитудной шкалы и чувствительности, что позволяет изменять масштаб отображения сигнала по вертикали.

Управляющие элементы позволяют пользователю управлять работой осциллографа. Они могут быть представлены кнопками, переключателями, ручками и дисплеем с подсветкой. Управляющие элементы обеспечивают удобство настройки и контроля параметров измеряемого сигнала.

Вместе эти компоненты системы отображения и управления позволяют осциллографу выполнять свою основную функцию — анализировать и визуализировать сигналы.