Изучение принципа действия осциллографа

Для проведения этой работы мы разработали аппаратуру, состоящую из четырех блоков: электроннолучевой трубки 8Л029 (5Л038), генератора развертки, усилителя и коммутатора. Для питания аппаратуры применяется лабораторный кенотронный, выпрямитель.

Принципиальная схема питания трубки дана на рисунке 114: R₁ = R₂ = R₃ = R₄. — 1 Мом, R₅ = 1 Mom, R₆ — 50 ком. Общий вид смонтированной на панели трубки показан на рисунке 115. На рисунке 116 изображена схема генератора развертки: R₇ = 100 ком, R₈ = 51 ком, R₉ — 3,3 Mom, C₁ = С₂ = С₃ = 0,5 мкф, С₄ = 0,05 мкф; на рисунке 117 дана схема усилителя: R₁₀ = 0,47 Mom, R₁₁ — 2 ком, R₁₂ = 250 ком, С₅ = 0,05 мкф, С₆ = С₇ = 0,01 мкф; на рисунке 118 дана схема коммутатора: R₁₃ — R₁₆ = 2,4 Mom, R₁₄ = R₁₅ = 8,2 ком, R₁₇ = R₁₈ — 1,5 ком, R₁₉ = R₂₀ — 270 ком, R₂₁ = 20 ком, C₈ = C₉ = 360 пф, C₁₀ = C₁₁ = 10 пф, C₁₂ = 0,1 мкф, C₁₃ = 0,1 мкф.

Корпусы блоков генератора развертки, усилителя и коммутатора изготовлены из алюминия размерами 80 X 60 х 30 мм. Входные клеммы монтируются на передних бортиках блоков, выходные — на задних. Питание к блокам подается через вмонтированные в бортики блоков восьмиштырьковые панели и цоколи, снятые со старых ламп. Цоколи крепятся к бортикам блоков винтами через отверстия двух удаленных штырьков. Питание к установкам подводится кабелем, состоящим из четырех проводов. На одном конце кабеля необходимо укрепить наконечники, а на другом — восьмиштырьковую панель, вмонтированную в патрон осветительной лампы (рис. 119).

Предложенная аппаратура дает возможность наблюдать колебания от 50 до 1000 гц. Она может быть использована как с автономными источниками питания трубки и блоков, так и с общим источником (кенотронным выпрямителем).

Принцип действия осциллографа изучается на четырех установках.

Опыты с первой установкой. Подключают питание только к электроннолучевой трубке. Получают на экране трубки светящееся пятно. Потенциометром R₅ фокусируют электронный пучок, потенциометром R₆. изменяют яркость светящейся точки. Перемещение ее к центру экрана трубки осуществляют путем движения стального намагниченного полукольца вдоль шейки трубки и вращением полукольца вокруг оси трубки.

1. Собрав установку (рис. 120) определяют чувствительность к отклонению пары пластин XX и YY в мм/в. Для отсчета отклонения пучка можно воспользоваться миллиметровой бумагой.

2. Подключив к пластинам попарно переменное напряжение 5—20 в, наблюдают светящийся линейный отрезок в горизонтальном и вертикальном направлении.

3. Если одновременно подать на вертикально и горизонтально отклоняющие пластины синусоидальные колебания одинаковой частоты, то по форме наблюдаемых кривых можно определить угол сдвига фаз между этими колебаниями. Амплитуды напряжений, подаваемых на пластины, должны быть подобраны так, чтобы отклонение пучка по вертикали и горизонтали было одинаковым. Форма эллипса на экране трубки зависит от сдвига фаз. Угол сдвига фаз определяется по формуле

А и Б указаны на рисунке 121.

Для наблюдения сдвига фаз собирают цепи по схеме рисунка 122 и подключают выводы к пластинам электроннолучевой трубки. В качестве дросселя можно использовать высоковольтную обмотку (120 в) школьного трансформатора с катушками на 120 и 4 в. Конденсатор берется емкостью около[1] мкф. Сопротивление порядка нескольких килоом подбирается опытным путем.

4. Если на отклоняющие пластины подать синусоидальные колебания неодинаковой частоты, то на экране трубки наблюдают кривые сложной формы (фигуры Лиссажу). Вид кривой зависит от сдвига фаз подаваемых напряжений (рис. 123).

Практически опыт осуществляется подключением технической частоты к пластинам XX и напряжения от генератора звуковых колебаний к пластинам YY. Изменяя частоту звуковых колебаний, близких к частоте 50 гц, получают различные фигуры. Подсчитывая количество точек пересечения фигуры с вертикальной линией и количество точек пересечения с горизонтальной линией, находят отношение этих чисел, которое даст отношение частот:

При незначительном отличии частот генераторов, зная частоту одного генератора, можно с помощью осциллографа определить частоту другого генератора.

Опыты со второй установкой. К собранной ранее установке подключают генератор развертки (рис. 124). Работа релаксационного генератора описана в ряде пособий.

1. Переменное сопротивление R₉ дает возможность изменять частоту развертки. При наибольшем сопротивлении на экране трубки наблюдают медленное перемещение светящейся точки вдоль горизонтальной оси XX при заряде конденсатора С₁ и быстрое, незаметное для глаза, перебрасывание электронного пучка в противоположном направлении при разряде конденсатора С₁ через тиратрон МТХ-90. Уменьшая сопротивление R₉, наблюдают увеличение частоты развертки.

2. Подключив к пластинам YY от сети через трансформатор переменное напряжение порядка 5—20 в, наблюдают на экране трубки синусоиду. Меняя величину R₉, можно наблюдать один, два или несколько периодов синусоиды. При этом убеждаются в том, что добиться устойчивой картины трудно.

3. От одной из пластин YY подводят провод к клемме «синхронизация» генератора развертки. В этом случае наблюдается устойчивая картина с одним, двумя или несколькими периодами синусоиды в зависимости от величины R₉.

Опыты с третьей установкой. Блок-схема установки дана на рисунке 125.

1. Подведя на вход усилителя «У» переменное напряжение порядка 5—20 в, наблюдают на экране синусоиду. Меняя величину напряжения, подаваемого на сетку лампы потенциометром R₁₀, наблюдают изменение амплитуды кривой.

2. На вход усилителя можно подать напряжение от звукового генератора, от микрофона. При этом наблюдают различные формы кривых в зависимости от сложности звука.