Аналоговый осциллограф - это прибор для исследования электрических сигналов и цепей путем графического отображения их во временной области. Осциллограф позволяет наблюдать форму сигнала, его амплитуду, частоту, фазу и другие параметры.
Аналоговые осциллографы широко используются в электронике, радиотехнике, электротехнике, физических исследованиях и других областях для контроля и измерения электрических величин. Анализ формы сигнала дает важную информацию о работе электронных схем и устройств.
Принцип работы аналогового осциллографа
Принцип работы аналогового осциллографа основан на отклонении электронного луча под действием исследуемого сигнала и последующем его преобразовании в световое пятно на экране электронно-лучевой трубки.
Основными функциональными узлами аналогового осциллографа являются:
- Электронно-лучевая трубка - для формирования изображения сигнала;
- Вертикальный и горизонтальный отклоняющие системы - для отклонения луча по осям;
- Синхронизирующее устройство - для синхронизации развертки с исследуемым сигналом;
- Усилители вертикального и горизонтального отклонений - для усиления сигналов.
Исследуемый сигнал подается на вход вертикального усилителя, где усиливается до необходимого уровня. Затем этот сигнал поступает на отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки и отклоняет электронный луч по вертикальной оси пропорционально мгновенному значению сигнала.
Режимы работы осциллографа
Существует несколько основных режимов работы аналогового осциллографа:
- Режим развертки - для наблюдения периодических сигналов. В этом режиме луч развертывается с постоянной скоростью по горизонтали, а по вертикали отклоняется исследуемым сигналом.
- Режим векторного анализа - отображает фазовые соотношения между двумя гармоническими сигналами в виде фигуры Лиссажу.
- Режим хранения - позволяет сохранить изображение сигнала на экране после его снятия с входа.
- Режим самописца - автоматическая регистрация сигнала во времени при медленном движении луча.
Переключение между режимами осуществляется с помощью органов управления на передней панели прибора.
Составные части аналогового осциллографа
Рассмотрим основные функциональные блоки, входящие в состав аналогового осциллографа.
Электронно-лучевая трубка
Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) предназначена для формирования видимого изображения исследуемого сигнала. Она состоит из стеклянной колбы, электронной пушки (катода) и систем отклоняющих пластин. Под действием управляющих напряжений электронный луч отклоняется и рисует кривую сигнала на люминесцентном экране.
Вертикальный и горизонтальный усилители
Эти усилители предназначены для усиления входных сигналов до необходимого уровня, чтобы обеспечить требуемые размер и амплитуду изображения на экране ЭЛТ.
Развертывающее устройство
Служит для формирования пилообразного напряжения, обеспечивающего равномерное отклонение электронного луча в горизонтальной плоскости.
Блок синхронизации
Выделяет из исследуемого сигнала синхроимпульсы, по которым синхронизируется движение луча, чтобы изображение было неподвижным.
Источник питания
Генерирует стабилизированные напряжения для питания всех узлов прибора.
Применение аналоговых осциллографов
"аналоговый осциллограф" используется для следующих задач:
- Анализ формы сигналов в электронных схемах;
- Измерение амплитуды, частоты, фазы периодических сигналов;
- Исследование характеристик электронных компонентов;
- Определение искажений и шумов в цепях;
- Наладка и диагностика радиоэлектронной аппаратуры.
"аналоговый осциллограф" широко используется инженерами-разработчиками, наладчиками, обслуживающим персоналом для контроля работы и поиска неисправностей в электронной аппаратуре.
По сравнению с цифровыми, аналоговые осциллографы обладают более высоким быстродействием и позволяют наблюдать быстропротекающие процессы в реальном масштабе времени. Они до сих пор незаменимы при исследовании высокочастотных сигналов и импульсных процессов.
Таким образом, несмотря на активное внедрение цифровых осциллографов, аналоговые модели по-прежнему широко используются и не утратили своей актуальности в определенных областях.
Устройство вертикального отклоняющего усилителя
Вертикальный усилитель является одним из ключевых узлов аналогового осциллографа, отвечающим за усиление исследуемого сигнала по вертикальной оси. Рассмотрим подробнее его внутреннее устройство.
В состав вертикального усилителя входят следующие основные блоки:
- Входной аттенюатор для регулировки амплитуды входного сигнала;
- Дифференциальный усилитель на электронных лампах или транзисторах;
- Один или несколько каскадов усиления для получения необходимого коэффициента усиления;
- Выходной эмиттерный повторитель для согласования с входом ЭЛТ.
Дифференциальный вход позволяет подавлять синфазные помехи. Каскады усиления могут иметь переключаемый коэффициент для выбора необходимого масштаба изображения.
Назначение контрольных генераторов в осциллографе
Для настройки и калибровки осциллографа, а также для исследования характеристик устройств с его помощью используются встроенные контрольные генераторы сигналов различной формы.
"назначение" таких генераторов:
- Проверка работы и калибровка осциллографа;
- Исследование амплитудно-частотной характеристики усилителей;
- Измерение параметров фильтров;
- Анализ искажений в тракте передачи сигнала.
Таким образом, контрольные генераторы являются важной встроенной функцией осциллографа для его самодиагностики и повышения точности измерений.
Современные технологии в аналоговых осциллографах
Несмотря на зрелость технологии, производители продолжают совершенствовать аналоговые осциллографы, применяя новейшие технические решения.
К "современные" технологии, используемые в аналоговых осциллографах, можно отнести:
- Цифровую обработку сигналов для улучшения точности;
- Цветные ЭЛТ с увеличенным разрешением;
- Сенсорные экраны и интерфейсы на базе меню;
- Высокоскоростные АЦП для оцифровки сигналов;
- Интерфейсы передачи данных для связи с ПК.
Эти новшества позволяют расширить функциональность аналоговых осциллографов и сделать их более удобными в эксплуатации.
Выбор лучшего аналоговый осциллограф
При выборе лучшего аналогового осциллографа следует обращать внимание на такие основные характеристики:
- Полоса пропускания и время нарастания,
- Чувствительность и точность по вертикали,
- Количество каналов и режимы работы,
- Максимальная частота дискретизации (для цифровых моделей),
- Функции автоматических измерений и математической обработки сигналов,
- Тип экрана и разрешение по горизонтали.
Кроме того, важны дополнительные возможности, такие как наличие интерфейсов связи, встроенных генераторов сигналов, совместимость с ПК.
Исходя из поставленных задач и требований к точности, можно подобрать оптимальную модель аналогового осциллографа с наилучшим соотношением цена/качество.
