ЭЛЕКТРОНДЫҚ ОСЦИЛЛОГРАФТАР | Скачать Материал

ЭЛЕКТРОНДЫҚ ОСЦИЛЛОГРАФТАР
0.1. Қысқаша теориялық мәліметтер
Осциллографтың негізгі мәліметтері оның беткі жағында берілген. Осциллографтар келесідей типтерде болуы мүмкін: жарық сәулелі (
Н тобы) және электрондық (С тобы).
Өз кезегінде электрондық осциллографтар (ЭО) индикация түрі бойынша аналогтық және цифрлық, міндеті бойынша әмбебап (С1), стробоскоптық (С7), жадтайтын (С8) және арнайы (С9), ал бір уақытта зерттейтін процестер саны бойынша бір арналы және көп арналы болып бөлінеді.
Экранда бір ғана процесті бақылауға мүмкіндік беретін бір арналы (бір сәулелі) осциллографтарда бір Y кірер аузы, бір Вольтбөл. ауыстырып қосқыш және жарықты, астигматизмді, фокусты реттейтін бір-бір қолдан болады.
Бір уақытта екі процесті зерттеуге мүмкіндік беретін көп арналы екісәулелі осциллографтарда екі кірер ауыз Y (У х және Y2), екі
Вольтбөл. ауыстырып қосқышы және жарықты (Жарық 1 және Жарық 2), фокусты (Фокус1 және Фокус2), астигматизмді (Астигматизм1 және Астигматизм 2) реттейтін екі-екі қолдан болады.
Екі арналы ЭО-да екі кірер ауыз Y (Yx жәнеY2),екі Вольтбөл. ауыстырып қосқышы және жарықты, астигматизмді, фокусты реттейтін бір-бір қолдан болады.
Осциллографтардың барлығында үш электрлік кірер ауыз Y, X, Z болады:
Y — әсерінен электрондық сәуле тік бағытта қозғалатын зерттелетін сигналды жеткізуге арналған. Бұл кірер ауызда кіріс импедансы — активті Rвх және реактивті Свх кедергілердің мәні белгіленеді. Rвх кедергісі әдетте 1 МОм-ға тең, ол осциллографтың зерттелетін тізбектен аз ғана қолданған қуатын анықтайды. Ал Свх кедергісі аспаптың міндетіне байланысты ондаған пикофарадтар шегінде ауытқып отырады. Кірер ауызы ЭО өткізу жолағына әсер етеді (Свх неғұрлым төмен болса, жиілік диапазоны соғұрлым жоғары болады);
X — электрондық сәуленің көлденең жылжып отыруын және жылжымайтын осциллограмманы алуды қамтамасыз ететін көмекші кернеуді жеткізуге арналған;
Z — (X пен Y-ға қарағанда) сәуленің ашықтығын басқаруға арналған және аспаптың артқы жағында орналасқан.

Осциллографпен жұмыс істеудің негізгі мәні пайдаланушылық дағдылардың қалыптасуы және барынша аз қателікпен түрлі сигналдардың парамерлерін өлшей білу, бұл кез келген аналогтық ЭО үшін қолданылатын өлшеудің әмбебап әдістемесін меңгермейінше мүмкін емес.

26.1. Сигналдың параметрлерін өлшеу әдістемесі

Осциллографтың көмегімен өлшеу жүргізудің әмбебап әдістемесі өз ішінде келесідей процестерден құралған.
1. Зерттелетін сигналдың пішінін анықтау (7.1 кесте).
Сигнал бірполярлы болуы мүмкін, яғни бір полярлықтың амплитудасы (7.1 кестеге қараңыз, 2 және 4 а-в нөмірлі сигналдар) және оң және теріс амплитудалы екіполярлы (1,3 және 4г нөмірлі сигналдар) болуы мүмкін.
2. ЭО-ның ұңғы сызығын реттеу қолымен орналастыру:
Оң бірполярлы сигнал үшін — экранның астында, ал теріс бірполярлы сигнал үшін — үстінде (шетінен бір бөліктен кем емес қашықтықта);
Екі полярлы сигнал үшін — экранның ортасынан.
1. ЭО басқарудың масштабын белгілейтін органдардың күйін таңдау:
Осциллограмманың көлденеңнен өлшемі сигналдың қайталану периодына сәйкес Уақытдел ауыстырып қосқышы мен Ұңғы тумблерімен (егер ол болса) анықталады. Ауыстырып қосқыш және тумблермен анықталған мәннің туындысы оның масштабы болып табылады;
Осциллограмманың тік өлшемі сигналдың амплитудасына сәйкес
Вольтдел. ауыстырып қосқышымен (кейбір осциллографтарда
Күшейткіш тумблерімен) анықталады. Вольтбөл. ауыстырып қосқышының көрсетілімі (немесе Вольтбөл. ауыстырып қосқышы мен Күшейткіш турлерімен анықталған мәндердің туындысы) осциллограмманың масштабы болып табылады.
Сигнал параметрлерін өлшеу қателігі осциллограмманың таңдалған масштабына байланысты.
1. Осциллограмма және 7.1 кестеге келтірілген есептеу формулалары бойынша қосымша параметрлер туындысы бойынша сигнал параметрлерінің нақты түзулерінің мәнін анықтау.
2. Сигнал параметрлерінің барлық түзулерін есептеу осциллограмма уақытының кез келген мезетінде (көлденең А в және тік Аг) мына формула бойынша жүргізіледі:

Ав(г) = C n
(7.1)

Y(X) Y(X),
мұндағы CY(x) — тігінен (көлденең) тұрған осциллограф масштабтық торының бір бөлігінің құны (горизонталді); nY(X) — масштабтық тор бөліктеріндегі тігінен (көлденең) тұрған сигнал параметрлерінің
сызықтық өлшемі. 98

Электроникада кеңінен қолданылатын сигналдар

Сигналдың атауы
Сигналдың пішіні

Сигнал параметрлері
Параметр туындыларын есептеуге арналған формулалар
б) екіжарты периодты

3. Амплитудалық-моду- льденген (AMтербеліс)

Та — модульдейтін жиіліктің қайталау периоды; F — модульдейтін жиілік;
Т — салмақ түсетін жиіліктің қайталау периоды;
— салмақ түсетін жиілік; М — амплитудалық модуляцияныңкоэффициенті; А, В — сызықтық өлшемдер

4. Импульстік: а) тікбұрышты

б) трапецеиалды

в) арартектес:
үздіксіз

Um — импуль самплитудасы; tu
— импульс ұзақтығы;
Т — импульстің қайталау периоды;
F — импульстің қайталау жиілігі;
q — қуыстылық;
∆Um — импульс ұшының қисаюы;
tф — импульстің алдыңғы аймағы;
tcр — импульстің артқы кесіндісі;
tp.x — араның жұмыс істеу уақыты;
to x — араның кері қайту уақыты

Сигналдың атауы

Сигналдың пішіні

Сигнал параметрлері
Параметр туындыларын есептеу формулалары

тосушы

г) дифференциалданған

.1. Есептерді шешу мысалдары
.1. Мысал. 7.1 суретте көрсетілген аспаптың толық атауын анықтау керек.
Шешімі. Радиоөлшеу аспаптарының топ тамалық классификациясына сәйкес (5 қосымшаны қараңыз), С1 — электрондық әмбебап осциллографтың белгісі, ал 67 — модельдің нөмірі.
Аспаптың беткі жағының суретінде цифрлық индикатор болмағандықтан, аспап аналогтық болып есептеледі.
Аспаптың беткі жағында бір Y кірер аузы (аспаптың панелінде кіру импедансы болып белгіленген), бір Вольтбөл ауыстырып қосқыш және Жарықтық және Фокус деген реттейтін бір-бір қолдан бар. Яғни бұл осциллограф бірсәулелі дегенді білдіреді.
Осыған сәйкес, аспаптың толық атауы — электрондық аналогтық әмбебап бірсәулелі осциллограф.
.2. Мысал. С1-67 осциллографының беткі жағының суреті бойынша (7.1 суретке қараңыз) кернеуді өлшеу диапазонын анықтау керек.
Шешімі. Осциллограф өлшейтін кернеу (7.1) формула бойынша есептеледі: U = Cγnγ.
Ең төменгі (ең жоғарғы) кернеуді Umin(Umax) Cγмен nγ-нің ең төменгі (ең жоғарғы) мәндерінен табамыз.
Вольтбөл ауыстырып қосқыштың шкаласындаCγ-дің ең төменгі мәні 0,01 Вбөл.-ге тең (ең жоғарғы — 20 Вбөл).

2.1 сурет.Синусоидалы сигналды С1-67 аспабының беткі панелінің суреті

nγ-нің тігінен келген ең төменгі сызықтық өлшемін бір бөлігіне тең қылып аламыз. Себебі төмен мәндерде өлшеу қателігі ұлғаяды, ал nγ- нің ең жоғарғы мәнін масштабтық тор бойынша — 6 бөлік.
Осыған сәйкес, С1-67 осциллографыме н кернеуді өлшеудің диапазоны:
Umin= (0,01 Вбөл.) (1 бөл.) = 0,01 В; Umax= (20 Вбөл.) (6 бөл.) =
= 120 В.

.3. Мысал. 7.1 суретте көрсетілген аспаптың ауыстырып қосқышы мен тумблерінің келесідей күйлерінде: Вольтбөл. — 2;
Уақытбөл. — 50 мсдел.; Ұңғы тумблері — х0,2, синусоидалық сигналдың (7.1 кестеге қараңыз) параметрлерін анықтау қажет.
Шешімі. Осциллографтың экранында көрсетілген синусоидадан шығатын қорытынды, сигнал амплитудасы — 3 бөлікті, ал оның периоды 8 бөлікті құрайды.
Берілген сигналдың параметрлері Um, U, T, F, синусоидалы болып табылады.
Кернеудің амплитудалық мәнін (7.5) формула бойынша анықтаймыз:
Um= Cγnγ= (2 Вбөл.) (3 бөл.) = 6 В.
Кернеудің орташа квадраттың мәнін (7.2) формула бойынша анықтаймыз:
U= 0,707 :: 6 В = 4,2 В.
Сигналдың қайталануы периодын (7.1) формула арқылы анықтаймыз: T= CXnX= (50 мсбөл.)(0,2 :: 8 бөл.) = 80 мс.
Қайталау жиілігін (7.3) формуласы бойынша табамыз:
1
80 :: 10-3 с =125 Гц.
Сәйкесінше, өлшенген синусоидалық сигналдың параметрлері мынаны құрайды:
Um= 6 В; U= 4,2 В; T= 80 мс; F= 12,5 Гц.
.4. Мысал. Егер Вольтбөл. ауыстырып қосқышын 2 күйден (сигнал амплитудасы үш бөлікке сәйкес болғанда) 10 күйге ауыстырсақ, осциллограмманың тігінен және көлденеңнен тұрған сызықтық өлшемдері қалайша өзгеретінін анықтау керек.
Шешімі. Тігінен тұрған осциллограмманың сызықтық өлшемдері
Уақытбөл. ауыстырып қосқышымен және Ұңғы тумблерімен реттеледі. Олардың күйлері есептің шарты бойынша өзгермейді. Осыған орай, тігінен тұрған осциллограмманың өлшемдері өзгермейді. Көлденеңнен тұрған сигналдың амплит удасы Вольтбөл.
ауыстырып қосқышының бастапқы күйінде.

Um = CYnY = (2 Вдел.)(3 дел.) = 6 В.
Вольтбөл. ауыстырып қояқышының күйін 10 белгісіне қойғандағы көлденеңнен тұрған сигналдың амплитудасын келесі формула бойынша табамыз:
Um= (10 Вдел.)(х дел.) = 6 В,
осыдан

Сонымен, Cγ= 2 Вбөл. болғанда, параметрдің сызықтық өлшемі nγ= 3 дел.; ал CY= 10 Вбөл. болғанда, мынадай өлшем шығады nγ= 0,6 бөл., яғни ауыстырып қосқыштың берілген күйінде осциллограмманың тігінен тұрған өлшемдері 5 есеге қысқарады, ал көлденең өлшемдері өзгеріссіз қалады.
.5. Мысал. 7.1 суретте көрсетілген С1-67 осциллографының кірмелі толық кедергісін анықтау талап етіледі.
Шешімі. Кірмелі толық кедергі туралы мәлімет аспаптың беткі жағында берілген, яғни Rвх = 1 МОм, ал Свх = 40 пФ.

7.4. Өздігімен шешуге арналған есептер
5.1. 7.2 суретте бейнеленген С1-67 аспабының Ү кіру аузы бойынша кірмелі толық кедергісін анықтау керек.

1.1 сурет. Импульстық сигнал беретін С1-67 осциллографның беткі жағының суреті

5.2. С1-67 аспабының Ү кіру аузы бойынша сезгіштігін анықтаңыз
5.3. С1-67 аспабының Х кіру аузы бойынша сезгіштігін анықтаңыз
5.4. 7.2 суретте көрсетілген аспаптың толық атауын көрсетіңіз.
5.5. С1-67 аспабының қандай басқару органдары тігінен тұрған осциллограмманың өлшеміне әсер ететінін анықтау керек.
5.6. С1-67 аспабының қандай басқару органдары көлденеңнен тұрған осциллограмманың өлшеміне әсер ететінін анықтау керек.
5.7. С1-67 аспабының төлқұжаттың сипаттамасын — сигнал кернеуін өлшеу диапазонын анықтау керек.
5.8. С1-67 аспабының төлқұжаттың сипаттамасын — импульстар жүрісінің периодын өлшеу диапазонын анықтаңыз.
5.1. С1-67 аспабының төлқұжаттың сипаттамасын — импульстік ұзақтығын өлшеу диапазонын анықтаңыз.
5.2. С1-67 аспабының төлқұжаттың сипаттамасын — импульстар жүрісінің жиілігін өлшеу диапазонын анықтаңыз.
7.11 — 7.21. С1-67 аспабының Вольтбөл. ауыстырып қосқышын төмендегідей күйлерге қойғанда кернеудің өлшеу шектерін анықтау керек:

Есептің нөмірі
7.11
7.12
7.13
7.14
7.15
7.16
7.17
7.18
7.19
7.20
7.21
Вольтбөл. ауыстырып қосқыштың күйі
20
10
5
2
1
0,5
0,2
0,1
0,05
0,02
0,01
7.22 — 7.39. С1-67 аспабының Уақытбөл. ауыстырып қосқышын және Ұңғы тумлерін төмендегідей күйлерге қойғанда сигналдың жүру периодын өлшеу шектерін анықтау керек:

Есептің нөмірі
7.22
7.23
7.24
7.25
7.26
7.27
7.28
7.29
7.30
Уақытбөл.
ауыстырып қосқыштың күйі
50 ms
20 ms
10 ms
5 ms
2 ms
1 ms
0,5 ms
0,2 ms
0,1 ms
Ұңғы тумблерінің күйі
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2

х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1

Есептің нөмірі
7.31
7.32
7.33
7.34
7.35
7.36
7.37
7.38
7.39
Уақытбөл. ауыстырып
қосқыштың күйі
50 rs
20 rs
10 rs
5 rs
2 rs
1 TS
0,5 rs
0,2 rs
0,1 rs
Ұңғы тумблерінің күйі
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2

х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1

7.40 — 7.50. Вольтбөл. ауыстырып қосқышын төмендегідей күйлерге қойғанда 7.2 суреттің экранында көрсетілген сигнал кернеуінің амплитудасын анықтау керек:

Есептің нөмірі
7.40
7.41
7.42
7.43
7.44
7.45
7.46
7.47
7.48
7.49
7.50
Вольтбөл. ауыстырып қосқыштың күйі
20
10
5
2
1
0,5
0,2
0,1
0,05
0,02
0,01
7.51 — 7.61. Вольтбөл. ауыстырып қосқышын төмендегідей күйлерге қойғанда 7.2 суреттің экранында көрсетілген импульс ұшының қисаюын анықтау керек:

Есептің нөмірі
7.51
7.52
7.53
7.54
7.55
7.56
7.57
7.58
7.59
7.60
7.61
Вольтбөл. ауыстырып қосқыштың күйі
20
10
5
2
1
0,5
0,2
0,1
0,05
0,02
0,01
7.62 — 7.79. С1-67 аспабының масштабы белгілетін басқару органдарын келесідей күйлерге қойғанда 7.2 суреттің экранында көрсетілген сигналдың импульс ұзақтығын анықтау керек:

Есептің нөмірі
7.62
7.63
7.64
7.65
7.66
7.67
7.68
7.69
7.70
Уақытбөл. ауыстырып қосқыштың күйі
50
ms
20
ms
10 ms
5 ms
2 ms
1 ms
0,5 ms
0,2 ms
0,1 ms
Ұңғы
тумблерінің күйі
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2

х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1
Есептің нөмірі
7.71
7.72
7.73
7.74
7.75
7.76
7.77
7.78
7.79
Уақытбөл. ауыстырып қосқыштың күйі
50 μs
20 μs
10 μs
5 μs
2 μs
1 μs
0,5 μs
0,2 μs
0,1 μs
Ұңғы тумблерінің күйі
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2

х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1
7.80 — 7.97. С1-67 аспабының масштабы белгілетін басқару органдарын келесідей күйлерге қойғанда 7.2 суреттің экранында көрсетілген импульстің алдыңғы аймағын орналастыру уақытын анықтау керек:

Есептің нөмірі
7.80
7.81
7.82
7.83
7.84
7.85
7.86
7.87
7.88
Уақытбөл. ауыстырып
қосқыштың күйі
50 ms
20 ms
10 ms
5 ms
2 ms
1 ms
0,5 ms
0,2 ms
0,1 ms
Ұңғы тумблерінің күйі
х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1

Есептің нөмірі
7.89
7.90
7.91
7.92
7.93
7.94
7.95
7.96
7.97
Уақытбөл. ауыстырып қосқыштың күйі
50 μs
20 μs
10 μs
5 μs
2 μs
1 μs
0,5μs
0,2 μs
0,1 μs
Ұңғы
тумблерінің күйі
х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1
х1
7.98 — 7.115. С1-67 аспабының масштабы белгілетін басқару органдарын келесідей күйлерге қойғанда 7.2 суреттің экранында көрсетілген сигнал импульсінің кесіндісін орналастыру орнын анықтау керек:

Есептің нөмірі
7.98
7.99
7.100
7.101
7.102
7.103
7.104
7.105
7.106
Уақытбөл. ауыстырып қосқыштың күйі
50 ms
20 ms
10 ms
5 ms
2 ms
1 ms
0,5 ms
0,2 ms
0,1 ms
Ұңғы тумблерінің күйі
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2

Есептің нөмірі
7.107
7.108
7.109
7.110
7.111
7.112
7.113
7.114
7.115
Уақытбөл. ауыстырып қосқыштың күйі
50 μs
20 μs
10 μs
5 μs
2 μs
1 μs
0,5 μs
0,2 μs
0,1 μs
Ұңғы тумблерінің күйі
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
х0,2
7.116 — 7.125. Осциллограммалардың тіке тұрған өлшемін осыншама есеге үлкейту үшін С1-67 аспабының қай басқару органдарын қандай күйге қою керектігін анықтаңыз (Ауыстырып қосқыштардың бастапқы күйлері Вольтбөл. — 20, Уақытбөл. — 0,5 μs; Ұңғы тумблері — х0,2):

Есептің нөмірі
7.116
7.117
7.118
7.119
7.120
7.121
7.122
7.123
7.124
7.125
Осциллограмм аны тігінен үлкейту, есе
2
4
10
20
40
100
200
400
1 000
2 000

7.126 — 7.135. Осциллограммалардың тіке тұрған өлшемін осыншама есеге кішірейту үшін С1-67 аспабының қай басқару органдарын қандай күйге қою керектігін анықтаңыз (Ауыстырып қосқыштардың бастапқы күйлері Вольтбөл. — 20, Уақытбөл. — 0,5 μs; Ұңғы тумблері — х1):

Есептің нөмірі
7.126
7.127
7.128
7.129
7.130
7.131
7.132
7.133
7.134
7.135
Осциллограмм аны тігінен үлкейту, есе
2
5
10
20
50
100
200
500
1 000
2 000
7.136 — 7.152. Осциллограммалардың көлденең тұрған өлшемін осыншама есеге кішірейту үшін С1-67 аспабының қай басқару органдарын қандай күйге қою керектігін анықтаңыз (Ауыстырып қосқыштардың бастапқы күйлері Вольтбөл. — 20, Уақытбөл. — 0,1μs; Ұңғы тумблері — х1):

Есептің нөмірі
7.136
7.137
7.138
7.139
7.140
7.141
7.142
7.143
7.144
Осциллограмманы көлденеңненкішіре йту, есе
2
5
10
20
50
100
200
500
1000

Есептің нөмірі
7.145
7.146
7.147
7.148
7.149
7.150
7.151
7.152
Осциллограмманы көлденеңнен кішірейту, есе
2 000
5 000
10000
20000
50000
100000
200000
500000
7.153 — 7.169. Осциллограммалардың көлденең тұрған өлшемін осыншама есеге үлкейту үшін С1-67 аспабының қай басқару органдарын қандай күйге қою керектігін анықтаңыз (Ауыстырып қосқыштардың бастапқы күйлері Вольтбөл. — 0,01, Уақытбөл. — 50 ms; Ұңғы тумблері — х1):

Есептің нөмірі
7.153
7.154
7.155
7.156
7.157
7.158
7.159
7.160
7.161
Осциллограмманы көлденеңнен үлкейту, есе
2,5
5
10
25
50
О
О
250
500
1000

Есептің нөмірі
7.162
7.163
7.164
7.165
7.166
7.167
7.168
7.169
Осциллограмманы
көлденеңнен үлкейту, есе
2 500
5 000
10000
25 000
50 000
100000
250000
500000

7.170 — 7.186. Осциллограммалардың көлденең тұрған өлшемін осыншама есеге кішірейту үшін С1-67 аспабының … жалғасы