Генератор развертки

Основным назначением осциллографа является воспроизведение на его экране формы кривых переменных напряжений, т.е. получение графиков U (t) или, как говорят, развертки напряжений по времени.

Если исследуемое переменное напряжение

U_y = U₀ Sin wt

подается на вертикальные отклоняющие пластины, то световое пятно на экране будет совершать колебания по закону

y = j_y U_y Sin wt.

При малых частотах на экране будет видна вертикально колеблющаяся светящаяся точка. При больших частотах, вследствие световой инерции экрана и способности человеческого глаза сохранять некоторое время (~ 0,1 с) полученное световое восприятие, на экране .будет видна неподвижная вертикальная линия. Для того, чтобы получить развертку U_y по времени, на горизонтально отклоняющие пластины подают пилообразное напряжение, перемещающее луч по горизонтали. Период пилообразного напряжения состоит из двух частей: Dt₁ - времени линейного нарастания напряжения и соответственно перемещения луча по экрану слева направо (прямой ход) и Dt₂ - времени обратного хода луча, в течение которого напряжение быстро возвращается к исходному значению.

Почему нужно линейное нарастание напряжения? Согласно (7) x = j_x U_x и при линейной зависимости U(t) уравнение смещения X в линейной части пилы имеет вид

Х = С₁t + С₂. (8)

где С₁ и С₂. - некоторые постоянные, т.е. ось X в этом случае является осью времени с линейным масштабом.

На рис. 4 рассмотрен случай одновременной подачи на отклоняющие пластины Y - исследуемого напряжения, на отклоняющие пластины X - пилообразного напряжения той же частоты, что и у исследуемого. В результате сложения движений луча по горизонтали и по вертикали на экране между точками 0 и 10 воспроизводится большая часть кривой напряжения U_у . Небольшая часть этой кривой, приходящаяся на время обратного хода луча Dt₂, вызывает появление между точками 10 и 12 линии обратного хода, мешающей наблюдению осциллограммы. Для более полного воспроизведения исследуемой кривой стремятcя уменьшить Dt₂, a мешающий обратный ход луча гасят, подавая на время Dt₂ отрицательный импульс на управляющий электрод (модулятор) ЭЛТ. Если период развертывающего пилообразного напряжения кратен периоду исследуемого, например, больше его в nраз, то на экране получится изображение n полных колебаний.

Рис. 3

При неравенстве и некратности периодов кривая на экране может двигаться, либо быть устойчивой, но определить форму исследуемого напряжения в этом случае трудно.

Источником пилообразного напряжения является генератор развертки. Частоту генератора пилообразного напряжения в осциллографах можно изменять в широких пределах. При ручной регулировке поддержать строгое равенство периодов напряжений U_x и U_у трудно, поэтому осциллографы снабжаются автоматическим устройством для синхронизации пилообразного напряжения с исследуемым. Осциллографы с генераторами непрерывной развертки непригодны для исследования кратковременных импульсов, длительность которых значительно меньше периода их повторения. На экране такие импульсы будут наблюдаться в виде узких вертикальных выбросов, форма которых неразличима. Поэтому в состав универсальных осциллографов включают генераторы ждущей развертки, которые могут длительное время находиться в режиме ожидания и вырабатывать одиночные импульсы пилообразного напряжения при каждом воздействии на них сигналов запуска. В качестве сигналов запуска могут использоваться и исследуемые импульсы. Таким образом, ждущая развертка позволяет исследовать кратковременные, а также одиночные и не периодически повторяющиеся импульсы.