 |
Определение величины чувствительности вертикального и горизонтального каналов осциллографа
|
|
|
|
ОСЦИЛЛОГРАФ
Цель работы: изучить устройство осциллографа, принцип его работы и его свойства.
Оборудование: осциллограф С1-1, внешний генератор ГЗ-109
Описание установки.
Осциллограф – прибор, предназначенный для изучения и измерения характеристик электрических сигналов. Он состоит из электронно-лучевой трубки, которая создаёт сфокусированный поток электронов, двух пар пластин, изменяющих направление полета электронов по осям Х и Y, и экрана, и экрана, покрытого люминофором, и третьего анода, который позволяет осциллографу иметь одновременно хорошую фокусировку и чувствительность. Чувствительность осциллографа – это характеристика, которая показывает, насколько сильно изменяется положение точки па экране при изменении отклоняющего напряжения. Она может быть измеренной для горизонтального и вертикального отклонения. Мы измерили значения для вертикальной и горизонтальной чувствительности. 
Рис.1.
На рис.1. показано устройство электронно-лучевой трубки: подогревной катод, модулятор, три анода, вертикальный и горизонтальный конденсаторы и экран.
Развертка – это пилообразный сигнал, обычно используемый для подачи на пластины горизонтального канала, используемые для визуализации сигнала, подаваемого по вертикальному каналу. Синхронизация – это регуляция амплитуды развёртки для получения стабильной картины. Исследуем зависимость изменения частоты, вызывающего срыв синхронизации, от амплитуды синхронизации и отношения частоты развёртки к частоте сигнала.
Важным параметром ЭЛТ является ее чувствительность:
Она характеризует зависимость отклонения (h, мм) от подаваемого напряжения (U откл, В). И зависит как от длины пластин (l1, мм), от расстояния от пластин до экрана (l2, мм), расстояния между пластинами (d, мм) и напряжения а втором аноде (ускоряющего напряжения, Ua2, В). При этом важно отметить, что эти коэффициенты могут не совпадать для вертикального канала и горизонтального, т.к. отклоняющие пластины могут быть значительно сдвинуты друг относительно друга.
|
|
|
2) блок развёртки 
Этот блок генерирует пилообразное напряжение, которое осуществляет равномерное движение луча в горизонтальном направлении.
|
3) Синхронизация
Неподвижная устойчивая оcциллограмма получается при выполнении следующего условия:
mTр=nTc
Где m n-целые числа, Tр и Tc -периоды колебаний напряжений развертки и сигнала.
Однако колебания генератора развёртки сами по себе нестабильны: их частота по разным причинам может меняться с течением времени.Кроме того,в процессе наблюдения может несколько меняться и частота исследуемого сигнала.Процесс принудительного становления и поддержания кратности частот развёртки и сигнала называется синхронизацией.
Наиболее применима внутренняя синхронизация, т.е. синхронизирующим является сам исследуемый сигнал. Смысл её в том, что несколько изменённое входное напряжение подается на дополнительный электрод тиратрона, тем самым изменяя напряжение его пробития. Этим самым обеспечивается совпадение частоты и фазы входного сигнала и сигнала развёртки. Синхронизация легко получается также и в случае, когда часта синхронизирующего напряжения в целое количество раз превышает частоту напряжения развёртки.
Однако стоит брать как можно меньшую амплитуду синхронизации так как в противном случае может значительно изменяться амплитуда и длительность напряжения развертки.
|
|
|
Результаты.
Определение величины чувствительности вертикального и горизонтального каналов осциллографа
(ослабление 1:1,частота генератора 1000 Гц, диапазон частот выкл.)
| Y – канал усиление по X-min по Y-max | U, В | 9*10-3 | 11*10-3 | 13*10-3 | Максимальное значение шкалы, В |
| h, мм | |||||
| c, мм/В | 1021.38 | 1028.52 | 979.07 | ||
| c среднее, мм/В | 1009.65 | 15*10-3 | |||
| X – канал усиление по Y-min по X-max | U, В | 0.9 | 1.1 | 1.3 | Максимальное значение шкалы, В |
| h, мм | |||||
| c, мм/В | 14.92 | 14.46 | 14.68 | ||
| c среднее, мм/В | 14.68 | 1.5 |
Погрешности измерений:
Вертикальный канал:
1)h=26±1(мм),δh=0.038 U=9 ∙10-3±1∙10-3(В) δU=0.11
2)h=32±1(мм),δh=0.031 U=9 ∙10-3±1∙10-3(В) δU=0.09
3)h=36±1(мм),δh=0.027 U=13 ∙10-3±1∙10-3(В) δU=0.077
δh=0.032 δU=0.092 δc=0.12 c=1009.65±125.53(мм/В)
Горизонтальный канал:
1)h=38±1(мм),δh=0.026 U=0.9 ±0.1(В) δU=0.11
2)h=45±1(мм),δh=0.022 U=1.1±0.1(В) δU=0.09
3)h=54±1(мм),δh=0.018 U=1.3±0.1(В) δU=0.077
δh=0.022 δU=0.092 δc=0.11 c=14.68±1.67(мм/В)
Изучение работы развёртки
(ослабление 1:1,диапазон частот- вкл.,усиление по X,Y)
f развертки = 120 Гц
Изображения при различных n/m:
- n/m=1, f сигнала 120 Гц
- n/m=1/2, f сигнала 60 Гц
- n/m=2; f сигнала 240 Гц
- n/m=3/4;f сигнала 90 Гц
- n/m=2/3; f сигнала 80 Гц
Срыв синхронизации
(на частоте напряжения развёртки 120 Гц)
| n/m (nTp=mTсигнала) | Амплитуда синхронизации, дел. | - Δf, Гц | +Δf, Гц | Δf среднее, Гц | ||||
| n/m=1 | 6,2 | |||||||
| 24.5 | 34.75 | |||||||
| n/m=1/2 | Срыв синхронизации наблюдается сразу | - | ||||||
| 2.5 | 2.0 | 2.0 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 3.83 | ||
| n/m=2 | 22.5 | 2.5 | 2.5 | 13.25 | ||||
| 12.5 | 92.5 | 87.5 | 52.08 |
Из этой таблицы следует, что при увеличении амплитуды синхронизации удержание частоты и фазы лучше(больше Δf срыва синхронизации).
При уходе в срыв при повышении частоты картинка бежит влево, при уменьшении – вправо.
Также мы измерили время послесвечения трубки, сначала отключив сигнал и найдя предельное значение частоты развертки, при котором уже не видно мерцания отрезка, а потом найдя сигнал от генератора, который создаёт на экране картинку, характерную для n/m=1.
Частота, при которой происходит сливание - 42 Гц, из чего можно сделать вывод что τ ≈ 0.024 с
|
|
|
Подаваемый на пластины сигнал проходит через усилители. Изучим зависимость его амплитуды от подаваемого напряжения (проверим его линейность), и от частоты (проверим частотные характеристики)
|
|
|
