Стробоскопические осциллографы

Стробоскопическим называется осциллограф, использующий для получения изображения формы сигнала упорядоченный или случайный отбор мгновенных значений исследуемого сигнала и осуществляющий его временное преобразование.

Принцип работы такого осциллографа основан на стробоскопическом эффекте – кажущемся замедлении быстро изменяющегося процесса. Сущность такого процесса поясним с помощью временных диаграмм (рисунок 6.18). На диаграмме а изображен исследуемый сигнал в виде последовательности импульсов c длительностью t_x и периодом повторении T_x.

Рисунок 6.18 – Временные диаграммы, поясняющие принцип работы стробоскопического осциллографа

На диаграмме б изображена последовательность стробирующих импульсов, длительность которых намного меньше длительности импульсов исследуемого сигнала t_x. Причем они расставлены на временной оси так, что первый строб-импульс совпадает с началом первого импульса исследуемого сигнала, второй – отстоит от начала второго импульса исследуемого сигнала на время Δt, третий – от начала третьего импульса исследуемого сигнала на время 2Δt и т.д.

Оба указанных выше сигнала поступают на стробоскопический смеситель, состоящий из ключевой схемы и устройства кратковременной памяти (конденсатора). Ключевая схема открывается только на время действия строб-импульса, конденсатор за это время успевает зарядиться до напряжения, пропорционального амплитуде входного импульса, соответствующей моменту времени его совпадения со стробирующим импульсом. Это напряжение запоминается на конденсаторе за счет того, что цепь его разряда имеет высокое сопротивление и сохраняется практически неизменным до поступления на смеситель следующего строб-импульса и т.д. Таким образом, на выходе смесителя формируется импульс, повторяющий форму одиночного импульса входного сигнала, но имеющий длительность, превышающую длительность исходного импульса в n раз.

Таким образом, если удастся реализовать такое расположение стробирующих импульсов, что каждый из них будет совпадать по времени с нужной частью очередного импульса входного сигнала, можно обеспечить преобразование высокочастотной последовательности импульсов в низкочастотную. А такую последовательность уже можно исследовать с помощью обычной ЭЛТ, что является основным преимуществом стробоскопических осциллографов перед скоростными. Структурная схема стробоскопического осциллографа отличается от обычного универсального наличием стробоскопического преобразователя

Запоминающие осциллографы

Запоминающим осциллографом называется прибор, позволяющий запоминать исследуемые сигналы и длительное время воспроизводить их осциллограмму. Основу такого осциллографа составляет специальная запоминающая ЭЛТ (рисунок 6.19). Она состоит из стеклянного баллона, на дно которого нанесен слой люминофора 1. Перед экраном находится мишень 2 и коллекторная сетка 3. Рядом с сеткой находится ионный отражатель 4. Помимо перечисленных узлов ЭЛТ содержит два электронных прожектора 5 и Прожектор 5 называется воспроизводящим, а прожектор 7 – записывающим.

Рисунок 6.19 – Запоминающая ЭЛТ

Конструкция записывающего прожектора такая же, как и у обычных ЭЛТ. Отклоняющие пластины 6 воздействуют только на записывающий луч. Воспроизводящий прожектор 5 совместно с кольцевыми электродами 8 формирует широкий пучок электронов, равномерно засеивающих мишень. Данные электроны сквозь мишень не проходят, и на экране изображения не будет до тех пор, пока записывающий прожектор не облучит мишень. В местах облучения на мишени как бы формируется потенциальный рельеф, и электроны воспроизводящего прожектора начинают проходить к экрану, формируя на нем записанный рисунок. Потенциальный рельеф, в зависимости от типа осциллографа, может сохраняться от нескольких часов до нескольких недель.

6.4. Осциллографические измерения