Виды осциллографических разверток

Развертывающим напряжением в общем случае называют напряжение, определяющее траекторию и скорость перемещения луча ЭЛТ в отсутствие исследуемого сигнала. Траекторию, описываемую лучом, или след, создаваемый им на экране под действием развертывающего напряжения, называют разверткой. Если развертку получают в результате подачи развертывающего напряжения на одну пару отклоняющих пластин (как правило, горизонтально отклоняющих), то ее называют по форме развертывающего напряжения – пилообразная, экспоненциальная, синусоидальная. Когда же развертка создается подачей напряжения на обе пары пластин одновременно (и на радиально отклоняющий электрод – в специальных трубках), ее название определяется формой траектории, прочерчиваемой лучом: круговая, эллиптическая, спиральная, радиальная.

Линейная периодическая развертка создается пилообразным, т. е. линейно изменяющимся напряжением (рис. 10.2).

Рис. 10.2. Линейная периодическая развертка:

а – форма непрерывного периодического напряжения; б – форма развертывающего

напряжения в виде периодически повторяющихся импульсов; в – линия развертки

на экране

При минимальном значении напряжения (точка 0 на рис. 10.2, а) луч находится в крайнем левом положении на горизонтальной прямой экрана. По мере роста пилообразного напряжения луч перемещается слева направо с постоянной скоростью. Это перемещение, называемое прямым ходом луча, происходит в течение времени , пока развертывающее напряжение не достигнет максимальной величины (точка А). При надлежащем выборе амплитуды пилообразного напряжения луч за время прямого хода переместится в крайнее правое положение экрана. Когда напряжение спадает от А до Б, луч совершает обратный ход – за время быстро возвращается в исходное положение, чтобы в следующий период повторить цикл, состоящий из прямого и обратного хода.

Основные характеристики непрерывной периодической развертки (рис. 10.2, а): период или частота развертки и максимальное отклонение луча за период, определяемое амплитудой развертывающего напряжения. Импульсную периодическую развертку (рис. 10.2, в) характеризуют длительностью (вместо периода), частотой следования импульсов F и максимальным отклонением луча. Для получения высококачественного изображения исследуемого процесса необходимо выполнение условия . В современных осциллографах это требование всегда выполняется. Кроме того, луч гасят при обратном ходе или подсвечивают при прямом. Практически можно считать, что или .

Чтобы линия развертки или изображение сигнала не мерцали при наблюдении, луч должен прочерчивать одну и ту же траекторию не менее
25 – 30 раз в секунду. При этом используется инерционная способность человеческого глаза сохранять зрительное впечатление примерно 1/15 с.

Изображение представляется наблюдателю неподвижным, если луч при каждом прямом ходе прочеркивает одну и ту же кривую, начинающуюся в одной и той же фазе. Для получения неподвижной осциллограммы необходимо, чтобы период развертывающего напряжения (или период Т) был равен или кратен периоду исследуемого сигнала , т. е.

или (10.1)

Это достигается синхронизацией напряжения развертки исследуемым сигналом или внешним напряжением с периодом, соответствующим условию (10.1).

Пилообразное напряжение не бывает строго линейным. Часто оно изменяется по экспоненте, близкой к прямой, причем степень линеаризации зависит от схемы генератора развертки.

Количественной мерой нелинейности служит коэффициент нелинейности γ, характеризующий степень непостоянства скорости нарастания напряжения в начале и конце прямого хода луча

(10.2)

В осциллографах, служащих для наблюдения формы напряжения, коэффициент нелинейности в зависимости от класса точности прибора лежит в пределах от 3 % (класс I) до 20 % (класс IV), а в осциллографических измерителях интервалов времени он значительно меньше и составляет десятые и сотые доли процента.

Для исследования различных импульсных процессов и однократных импульсов применяют ждущую развертку. Ее сущность заключается в том, что развертывающее напряжение подается на горизонтально отклоняющие пластины лишь тогда, когда исследуемый импульс поступает на вход осциллографа. После того как под действием развертывающего напряжения луч совершит один цикл прямого и обратного хода, развертка прекращается и «ждет» прихода нового импульса, запускающего ее (рис. 10.3).

	Ждущая линейная развертка характеризуется длительностью прямого хода пилообразного импульса в милли-, микро- или наносекундах (предполагается, что развертывающее напряжение имеет амплитуду, при которой луч отклоняется почти на весь экран) или скоростью развертки ,
Рис. 10.3. К определению ждущей развертки

выраженной в мм/мс, мм/мкс или мм/нс ( – чувствительность трубки к горизонтальному отклонению, мм/В). Часто скорость развертки выражают также в см/мкс и т. п.

Синусоидальная развертка получается при подаче на горизонтально отклоняющие пластины напряжения синусоидальной формы . Линия развертки и в этом случае представляется наблюдателю прямой, но скорость движения луча неравномерна в различных частях экрана.

Для получения круговой развертки необходимо подать на оба входа осциллографа одновременно два гармонических напряжения одной и той же частоты, сдвинутых по фазе на 90°. Амплитуды этих напряжений и ко-
Рис. 10.4. Круговая и эллиптическая развертки

эффициенты передачи каналов X и Y осциллографа должны быть выбраны так, чтобы отклонения луча по горизонтали и вертикали были равными. Траектория движения луча – окружность (рис. 10.4, а), причем луч совершает один оборот за время, равное периоду синусоидального развертывающего напряжения. Эта развертка – частный случай эллиптической развертки (рис. 10.4, б). Если на обе пары отклоняющих пластин подать два гармонических напряжения, какие необходимы для получения круговой развертки, но отличающихся тем, что их амплитуды изменяются во времени по линейному закону, то луч будет описывать архимедову спираль. Такая развертка называется спиральной.