вании коммутирующей приставки, с помощью которой исследуемые напряжения поочередно подаются на вход У и наблюдаются на различных регулируемых по высоте уровнях. Практическое применение получили коммутаторы трех типов; механические, электронные и тиратронные.

Блок-схемы универсальных осциллографов весьма разнообразны и могут в деталях отличаться от рассмотренной. В ряде осциллографов отсутствуют вход канала X, канал Z, калибраторы амплитуды или длительности. Простейшие осциллографы (С1-1, ЭО-4) имеют только периодическую развертку. Телевизионные осциллографы (С 1-9, С1-13) в дополнение к элементам схемы универсального осциллографа, содержат специальные устройства позволяющие детально исследовать телевизионный сигнал от целого полукадра до части любой строки растра, наблюдать частотные характеристики каналов телевизионного приемника и т. п.

Скоростные осциллографы (С1-10, С1-11 и др.) составляют особую группу. Они предназначены для исследования и регистрации (обычно путем фотографирования) кратковременных периодических или однократных процессов весьма малой длительности (порядка долей микросекунды). Для получения достаточной яркости изображения на экране при большой скорости его развертывания электронным лучом в осциллографах применяются трубки, работающие при повышенном (до 10 кв и более) напряжении на втором аноде и имеющие экраны с длнте.11ьным послесвечением. Осциллографы имеют лишь ждущую развертку, калиброванную по длительности. Для усиления исследуемых сигналов применяются усилители с распределенным усилением или .пампы с бегущей волной, рассчитанные на полосу пропускания порядка десятков и сотен мегагерц. В высоковольтных осциллографах усилители отсутствуют и исследуемые сигналы с большой амплитудой (от десятков вольт) подаются непосредственно на отклоняющие пластины трубки.

Простейшие применения электронных осциллографов

где 2{7м - размах (двойная амплитуда) периодического напряжения; fnuK- пиковая амплитуда односторонних импульсов.

Если известно сопротивление R, с которого снимается измеряемое напряжение, то по закону Ома может быть найдено и соответствующее значение тока в исследуемой цепи. При включенной развертке осциллограф позволяет измерить напряжение или ток в отдельных точках наблюдаемой на экране кривой.

Рис. 18-S8. Блок-схема измерения частоты при помощи осциллографа.

Измерение низких частот производят по блок-схеме на рис. 18-58. Напряжение измеряемой частоты Fx и известной частоты Po=Fy образцового генератора подводят к )азличным входам осциллографа. Частоту . у изменяют до тех пор, пока на экране не возникнет неподвижная фигура, называемая фигурой Лиссажу (желательно возможно более простой формы, например в виде окружности или восьмерки). Эту фигуру мысленно пересекают линиями хх и уу, параллельными отклоняющим пластинам х,Х2 и У1У2, и подсчитывают число пересечений каждой из линий с фигурой. Отношение полученных чисел т: п точно равно отношению частот Fx.Fy при условии, что проведенные линии не проходят через узловые точки фигуры или касательно к ней, а форма сравниваемых колебаний близка к синусоидальной. Измеряемая частота

Электронные осциллографы широко применяются в качестве индикаторов при различных измерениях методом сравнения, а также для измерения напряжения, тока, частоты, сдвига фаз и т. п.

Измерение напряжений. Если осциллограф не имеет специального устройства для измерения напряжений, то по длине линии I и известному значению So можно определить напряжения:

О. действ

Измерение сдвига фаз (р. Для этого исследуемые напряжения Vx и Uy одинаковой частоты подводятся одновременно к соответствующим пластинам электроннолучевой трубки. На экране наблюдается эллипс, который при ф=0 и ф=180° сжимается в прямую линию (рис. 18-59). Сдвиг фаз находится по размерам отрезков, отсекаемых эллипсом на осях координат в соответствии с формулой

. Ь а

ф = :£: arcsin - - ± arcsin .

Погрешность измерений порядка 5% при ф, близком к О и 180°, и сильно возрастает

Рис. 18-59. Кривые, наблюдаемые на экране при различных сдвигах фаз между

напряжениями f fy.

вблизи 90 И 270°. При подаче исследуемых напряжений через усилители каналов возникает дополнительная погрешность за счет разности фазовых сдвигов при усилении.

Наблюдение на экране вольт-амперных характеристик U(I) производится путем подачи переменного напряжения U требуемой величины одновременно к входу исследуемого устройства и входу X осциллографа (рис. 18-60); одновременно напряжение.

Рис. 18-60. Блок-схема ос-

циллографироваиия вольт-амперных характеристик.

Пропорциональное току /, снимается с резистора небольшого сопротивления R, включенного в цепь этого тока, и подается на вход У. Для правильного воспроизведения характеристики необходимо, чтобы оба напряжения, подведенных к отклоняющим пластинам, сопадали по фазе.

18-16. ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Осциллографические анализаторы спектра частот

Осциллографические анализаторы спектра частот предназначены для автоматического определения спектрального состава сложных электрических колебаний путем одновременного воспроизведения всех со-

ставляющих спектра частот исследуемых колебаний на экране ЭЛТ в координатах частота-мощность или частота-напряжение ; приборы позволяют измерять щирину спектра частот или его отдельных частей, а также амплитуды отдельных составляющих спектра по отношению к амплитуде основной частоты.

Анализаторы спектра разделяются на высокочастотные и низкочастотные; последние находят применение в различных областях науки и техники для исследования акустических, тепловых и механических колебаний, преобразуемых с помощью датчиков в электрическое напряжение, пропорциональное им по амплитуде и одинаковое по частотному составу.

Анализаторы спектра обычно работают по методу последовательного анализа частот, составляющих спектр. Основным элементом прибора (рис. 18-61) является узкополосный приемник супергетеродинного типа. Исследуемый сигнал через входные аттенюаторы, ограничивающие его амплитуду, подводится к смесителю, где он в результате взаимодействия с частотой гетеродина fr и детектирования преобразуется в сигнал разностной промежуточной частоты. Усилитель, настроенный на фиксированную промежуточную частоту /пр. имеет узкую полосу пропускания А/. Частота гетеродина /г непрерывно из.меняется по пилообразному закону в результате ее модуляции пилообразным напряжением частоты f р от генератора развертки. Поэтому синхронно с изменением частоты /г колебания частоты /пр=1 fc-/г I будут последовательно создаваться составляющими различных частот /с спектра сигнала. Составляющие спектра, поочередно выделяемые усилителем промежуточной частоты, после детектирования и усиления по видеочастоте подаются на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ. Так как горизонтальная развертка луча происходит синхронно с изменением частоты гетеродина под действием одного и того же пилообразного напряжения, на экране трубки будет наблюдаться графическое изображение спектра частот исследуемого сигнала. Амплитуда каждой

Вход

Аттенюаторы

Аттенюатор ~~ \fH±nF

Частотомер

Смеситель

ЧМ гетеродин

ftip

Калибровочный.

ШдуЛЩ1уЮ1ЩШ.

генератор

Узктшный. УПЧ

Частотный

Детектор

Видеоусилитель

Рис. 18-61. Упрощенная блок-схема осциллографического анализатора спектра частот.

составляющей спектра пропорциональна ее мощности (при использовании в приемнике квадратичного детектора) или напряжению (при линейн-ом детектировании).

Разрешающая способность анализатора спектра оценивается наименьшим расстоянием по частоте между двумя спектральными линиями, при котором они разделяются прибором; она в основном определяется шириной полосы пропускания УПЧ (чем меньше Д/, тем большее число спектральных составляющих можно различить на экране) и зависит также от диаметра светового пятна на экране. Выбор необходимой полосы пропускания производится по формуле Д/ > 0,1/т, где т --длительность исследуемых импульсов.

Для низкочастотных анализаторов существенное значение имеет скорость анализа, которая оценивается временем, необходимым для регистрации и одновременного наблюдения всех составляющих спектра. Уменьшение времени анализа достигается повышением скорости изменения частоты гетеродина, однако при узкой полосе УПЧ это может привести к искажению кривой спектра на экране. Уменьшение же скорости изменения частоты гетеродина вызывает мерцание изображения иа экране, для ослабления которого иногда применяются трубки с большим послесвечением.

В высокочастотных анализаторах для измерения частоты составляющих спектра во входной цепи включают резонансный частотомер. Настройка частотомера в резонанс на измеряемую частоту производится по минимуму амплитуды соответствующей составляющей кривой спектра на экране трубки.

Определение ширины спектра частот или его отдельных частей Производится с помощью калибровочной сетки меток. Для ее создания используется калибровочный гетеродин,-работающий на частоте /к. близкой к средней частоте основного ЧМ гетеродина; его колебания модулируются по амплитуде колебаниями частоты Ры, создаваемыми модулирующим генератором, и образу-

ют спектр частот f+nFu (где w=0, 1, 2, 3 и т.д.), расстояние между которыми равно частоте Fm модулирующего напряжения. Колебания калибратора через аттенюатор, позволяющий регулировать амплитуду меток, воздействуют на смеситель; при совпадении частоты ЧМ гетеродина с частотами составляющих колебаний калибратора возникают нулевые биения, которые приводят к появлению всплесков (меток) на кривой спектра через выбранные частотные интервалы Fti.

Промьпнленностью выпускаются осциллографические анализаторы спектра низкочастотные СК4-3 (диапазон рабочих частот 20 гц - 20 кгц) и высокочастотные С4-8 (20 кгц-SO Мец), С4-9 (50-1 400 Мгц), С-4-1 (2 500-3750 Мгц), С4-2 (8 700- 9 500 Мгц), С4-5 (30-11 500 Мец),

Приборы для исследования амплитудно-частотных характеристик

Эта группа измерительных устройств предназначена для исследования и настройки пассивных и активных четырехполюсников (фильтров) по их амплитудно-частотной характеристике, наблюдаемой на экране ЭЛТ. Основными элементами схемы (рис. 18-62) являются электронный осциллограф и генератор качающейся частоты; последний представляет собой ЧМ генератор, который модулируется по частоте пилообразным напряжением развертки Ux снимаемым, например, с зажимов X, соединенных с горизонтально отклоняющими пластинами трубки. Поэтому перемещение светящегося пятна вдоль горизонтальной оси экрана будет происходить синхронно с изменением частоты генератора fex-

Частотномодулированное напряжение Uex постоянной амплитуды со средней частотой fu равной средней частоте полосы пропускания исследуемого устройства, подается иа вход последнего. При этом амплитуда выходного напряжения устройства