9zip.ru Инструкции Стробоскопические осциллографы

Осциллографирования очень высоких частот или очень коротких импульсов получается не путём расширения полосы пропускания усилителей и электронно-лучевых трубок, а с помощью совершенно иного принципа, дающего возможность исследовать высокочастотные процессы обычным осциллографом. Построенный по этому принципу осциллограф называют стробоскопическим или осциллографом с зондирующими (стробирующими) импульсами.

Такой осциллограф использует обычную электронно-лучевую трубку, характеризующуюся относительно высокой чувствительностью, и позволяет получить эквивалентную полосу пропускания порядка 1000 Мгц (и даже выше) при фактической полосе пропускания усилителя вертикально отклоняющего напряжения в несколько килогерц.

Принцип, лежащий в основе работы такого осциллографа, подобен принципу стробоскопического наблюдения периодически повторяющегося механического движения, например вращательного. Такое наблюдение производят, освещая исследуемый объект очень короткими периодически повторяющимися вспышками света. Если частота световых вспышек равна или в целое число раз меньше частоты механического движения, то всегда будет освещаться одно и то же положение объекта и последний будет представляться неподвижным. Но если частота световых вспышек будет немного отличаться от частоты (или от уменьшенной в целое число раз частоты) механического движения, то световые импульсы будут освещать одно положение объекта за другим, вследствие чего быстро перемещающийся объект будет представляться медленно вращающимся и явление может быть изучено в деталях.

Аналогично этому в случае стробоскопического осциллографа быстро протекающий процесс (например, колебания очень высокой частоты или периодически повторяющиеся очень короткие с крутыми фронтами импульсы с малым коэффициентом заполнения) как бы освещается по точкам с помощью чрезвычайно коротких импульсов — так называемых стробирующих (или зондирующих) импульсов. Мгновенные значения исследуемого сигнала, соответствующие отдельным стробирующим импульсам, перемещаются по экрану с гораздо меньшей скоростью и воспроизводят исследуемый сигнал на экране обычного осциллографа в виде ярко светящейся последовательности точек, образующих осциллограмму.

Таким образом, в отличие от обычного осциллографа работа стробоскопического осциллографа характеризуется тем, что за один период повторения исследуемого сигнала на экране изображается не непрерывная кривая сигнала, а только одно дискретное значение сигнала, а именно то, которое соответствует моменту действия стробирующего импульса. Поэтому с помощью стробоскопического осциллографа можно наблюдать только повторяющиеся процессы; для наблюдения однократных процессов он непригоден.

Допустим, что исследуемый периодический сигнал имеет вид очень коротких импульсов с крутыми фронтами и с малым коэффициентом заполнения. Этот сигнал подается в цепь Y-пластин через преобразователь-вентиль (например, полупроводниковый диод), нормально запертый для указанного сигнала. Работой преобразователя управляют специальные импульсы, генерируемые в схеме генератора. Длительность этих импульсов, называемых стробирующими (или зондирующими), измеряется величинами порядка наносекунд; она много меньше длительности исследуемого импульса. Под действием стробирующего импульса преобразователь открывается, и к пластинам У поступает напряжение, соответствующее мгновенному значению исследуемого сигнала в момент действия стробирующего импульса. Если период повторения стробирующих импульсов будет равен периоду исследуемого сигнала (или в целое число раз больше), то на Y-пластины будет поступать всегда одно и то же мгновенное значение исследуемого сигнала.

Таким образом, при стробоскопическом осциллографировании дискретные значения исследуемого сигнала получаются в результате того, что исследуемый сигнал модулирует по амплитуде последовательность узких стробирующих импульсов, частота которых отличается на незначительную величину от частоты следования исследуемых сигналов (или от этой частоты, уменьшенной в к раз). При этом на один период (или к периодов) исследуемого сигнала должен приходиться только один стробирующий импульс.

Стробоскопический осциллограф дает также возможность использовать усилитель вертикального отклонения с полосой пропускания гораздо более узкой, чем та, которая требуется при наблюдении исследуемого сигнала с помощью скоростного осциллографа. Это объясняется тем, что соседние стробирующие импульсы, модулированные исследуемым сигналом, разделены интервалами времени, очень значительными по сравнению с длительностью стробирующих импульсов. Эти интервалы почти полностью -свободны, и, следовательно, имеется возможность повысить яркость осциллограммы, удлинив, растянув во времени модулированные стробирующие импульсы; эта задача решается с помощью расширителя импульсов, на вход которого подаются промодулированные стробирующие импульсы. На выходе расширителя импульсов будут получаться прямоугольные импульсы, амплитуды которых пропорциональны амплитудам промодулированных стробирующих импульсов, а длительность значительно превышает длительность стробирующих импульсов. При достаточно большом расширении спектр расширенных импульсов окажется во много раз уже, чем спектр промодулированных стробирующих импульсов. Например, при длительности стробирующего и расширенного импульсов, соответственно равных 1 нсек и 100 мксек, спектр расширенного импульса будет уже спектра стробирующего импульса в 10^5 раз и лежать, следовательно, в диапазоне нескольких килогерц. Частоты этого диапазона свободно пропускаются усилителем вертикального отклонения обычного осциллографа.

Осциллограмма будет получаться яркой, так как при воспроизведении отдельного импульса пятно находится в данной точке экрана в течение 100 штриховой кривой.

Понравилась статья? Товарищ Смирнов говорит: поделись с друзьями!