Что такое электронно-лучевой осциллограф?
Специалист по анализу данных в компании Wipro (Индия) (2016 – настоящее время)
Электронно-лучевой осциллограф — это электронный измерительный прибор,
используемый для получения сигналов при подаче дифференциальных входных
сигналов. В ранние времена его называли осциллографом. Осциллограф наблюдает
изменения электрических сигналов во времени, таким образом, напряжение и время
описывают форму, которая непрерывно отображается на графике рядом со шкалой.
Наблюдая за формой сигнала, мы можем анализировать некоторые свойства, такие
как амплитуда, частота, время нарастания, искажение, временной интервал и т. д.
Электронно-лучевой осциллограф
Блок-схема CRO
Следующая блок-схема показывает общее назначение осциллографа. Осциллограф
использует электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) и выступает в качестве нагревателя
осциллографа. В осциллографе ЭЛТ генерирует электронный пучок, который
ускоряется до высокой скорости и попадает в фокус на люминесцентном экране.
Таким образом, на экране появляется видимое пятно в месте попадания
электронного пучка. Обнаруживая пучок над экраном в ответ на электрический
сигнал, электроны могут действовать как электрический световой карандаш,
создавая свет в месте попадания.
Блок-схема осциллографа
Для выполнения этой задачи нам необходимы различные
электрические сигналы и напряжения. Это обеспечивает питание схемы
осциллографа. Здесь мы будем использовать высокое и низкое напряжение. Низкое
напряжение используется для нагревателя электронной пушки для генерации
электронного пучка. Высокое напряжение необходимо для катодно-лучевой трубки
для ускорения пучка. Нормальное напряжение питания необходимо для других блоков
управления осциллографа.
Горизонтальная и вертикальная пластины расположены
между электронной пушкой и экраном, что позволяет обнаруживать пучок в
соответствии с входным сигналом. Непосредственно перед обнаружением
электронного пучка на экране в горизонтальном направлении, то есть по оси X, с постоянной зависящей от времени
скоростью, генератор временной базы задается генератором. Сигналы проходят от
вертикальной отклоняющей пластины через вертикальный усилитель. Таким образом,
он может усилить сигнал до уровня, соответствующего отклонению электронного
пучка.
Если электронный пучок обнаружен по осям X и Y, используется схема запуска для
синхронизации этих двух типов обнаружения. Следовательно, горизонтальное
отклонение начинается в той же точке, что и входной сигнал.
Mr. Steven Horii
Заслуженный профессор радиологии (2021 г. – настоящее время) в Медицинской школе Перельмана при Университете Пенсильвании (1992 г. – настоящее время)
Современные осциллографы, как правило, используют плоские дисплеи, в основном жидкокристаллические, как в планшетах, компьютерных мониторах и телевизорах. Основное отличие от осциллографов на основе ЭЛТ заключается в том, что большинство современных осциллографов являются цифровыми. Ранние цифровые осциллографы также использовали ЭЛТ для отображения информации, но обработка сигнала после аналогового входа была полностью цифровой. Это обеспечивает большую гибкость в работе цифрового осциллографа. Многие из них объединяют функции нескольких приборов (спектрометров, частотомеров, вольтметров и логических анализаторов), некоторые просто путем добавления прошивки. Более старые осциллографы на основе ЭЛТ могли делать это с помощью различных плагинов. Компания Tektronix наиболее известна своими осциллографами на основе ЭЛТ, которые требовали ряда плагинов, позволяющих использовать один осциллограф для нескольких типов работ.
Аналоговые ЭЛТ-осциллографы ценились теми, кто хотел непрерывного измерения и отображения сигналов. В цифровых осциллографах сигнал оцифровывается в дискретные значения. Из-за этого, если вы ищете быстрые переходные процессы в сигнале, и частота дискретизации недостаточно высока, цифровой осциллограф может пропустить часть переходного процесса, поскольку выборки берутся слишком далеко друг от друга во времени. Проблема в том, что для работы с очень быстрыми переходными процессами также требовался аналоговый осциллограф с достаточно высокой частотной характеристикой. Кроме того, были необходимы специализированные ЭЛТ-мониторы, способные отображать быстрый сигнал на достаточно ярком уровне, чтобы его можно было увидеть или сфотографировать. Судя по тому, что я видел в разработке осциллографов, самые быстрые коммерчески доступные аналоговые ЭЛТ-осциллографы имели частотную характеристику до гигагерц. Современные цифровые осциллографы могут захватывать сигналы с частотой дискретизации 200 гигавыборок в секунду. Это позволяет захватывать аналоговые сигналы до (теоретически) половины этой частоты, но на практике — скорее до 70-80 гигагерц. Существовали аналоговые ЭЛТ-осциллографы, которые можно было использовать на очень высоких частотах, но сигналы должны были быть повторяющимися, а не единичными. Эти осциллографы использовали дискретизацию. С входного сигнала они производили выборку в разные моменты времени, а затем могли восстанавливать сигнал из этих выборок.
Существует довольно большое сообщество пользователей, которые предпочитают аналоговые ЭЛТ-осциллографы и до сих пор используют и обслуживают их, даже те, которые относятся к эпохе полностью ламповой электроники 1950-х годов. Я использовал пару таких осциллографов 1960-х годов (Tektronix 535A, а позже 547). Они были в нашей лаборатории в середине-конце 70-х, и я купил их подержанными. Для изменения их возможностей использовались сменные модули. Мы называли их «обогревателями для комнат». Мы не занимались работой на очень высоких частотах; в основном это были биомедицинские сигналы и поиск неисправностей в другом оборудовании. Наш более современный аналоговый ЭЛТ-осциллограф был моделью Hewlett-Packard, полностью твердотельной (за исключением самого ЭЛТ). Без дополнительных модулей, но с полосой пропускания сигнала до 100 мегагерц. Кроме того, он весил примерно в четыре раза меньше, чем большие осциллографы Tektronix. Наши специалисты по биомедицинской технике использовали аналоговый твердотельный ЭЛТ-осциллограф, также производства Tektronix, но очень популярную модель 465. Он был примерно такого же размера и веса, как и Hewlett-Packard. Многие пользователи аналоговых ЭЛТ-осциллографов продолжают их использовать, потому что они работают, часто подлежат ремонту и имеют относительно короткий период обучения.
Магазин Gtest® - авторизованный поставщик осциллографов в Украину:
https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy
Поставки со склада и
под заказ:
GW Instek, RIGOL, SIGLENT, OWON, Tektronix, Iwatsu, LeCroy, HANTEK
