Швидкісні, стробоскопічні та запам’ятовуючі осцилографи

Для спостереження і вимірювання коротких за часом сигналів використовують спеціальні типи осцилографів: швидкісні та стробоскопічні.

Швидкісні осцилографи за загальним принципом побудови аналогічні універсальним, але відрізняються тим, що в них застосовуються спеціальні ЕПТ біжучої хвилі. Вони забезпечують підсилення досліджуваних сигналів і відхилення променя уздовж вертикалі під дією підсилених сигналів. За допомогою швидкісної розгортки забезпечується переміщення променя уздовж горизонталі, тим самим створюється умова спостереження досліджуваного сигналу в реальному часі, як і в універсальних осцилографах.

Принцип дії стробоскопічних осцилографів грунтується на ефекті, який дозволяє послідовно накопичувати інформацію про характер досліджуваного безперервного сигналу. Інформацію про форму електричного сигналу одержують шляхом відображення його дискретних миттєвих значень на екрані ЕПТ у моменти часу, які вибирають у визначеному послідовному порядку. Так, протягом якогось окремого періоду існування сигналу фіксується одне його миттєве значення, в наступному вибраному періоді вибирається сусіднє значення сигналу і т.д. Внаслідок такої послідовної вибірки накопичується інформація про форму періодичного сигналу.

Ці операції виконуються так (Рис.6.51). Досліджувані періодичні імпульси , наприклад, трикутної форми, період яких (Рис.6.51, а), використовуються для модуляції по амплітуді дуже коротких строб-імпульсів (Рис.6.51, б). Період строб-імпульсів . Якщо перший строб-імпульс збігається з початком імпульсу (момент часу ), то другий строб-імпульс буде зсунутий відповідно до початку імпульсу на , третій строб-імпульс - на 2 і т.д. Внаслідок амплітудної модуляції строб-імпульсів виникає послідовність імпульсів u, амплітуда кожного з яких пропорційна миттєвому значенню напруги сигналу в точці cтробування (Рис.6.51, в).

Рис.4. Діаграми для пояснення стробоскопічного осцилографування.

Обвідна, проведена через вершини модульованих імпульсів, повторює форму досліджуваного сигналу, а її період в n разів більша ніж період досліджуваних (вхідних) імпульсів , тобто де . Таким чином, відбувається трансформація сигналу в часі. При цьому, чим менший часовий зсув , тим більше циклів необхідно для перетворення одного періоду досліджуваного сигналу і тим сильніше він розтягується в часі.

Як приклад наведемо відомості про стробоскопічний осцилограф С7-13, який разом з блоком 13ПС1 має смугу пропускання від постійного струму до 10 ГГц. Осцилограф дозволяє досліджувати сигнали тривалістю від 0,1 до 5 мкс, напругою від 20 мВ до 1 В, з основною відносною похибкою 5...10%.

Запам‘ятовуючі осцилографи мають здатність тривалий час відтворювати зображення сигналу після його зникнення на вході. Ці осцилографи застосовуються для дослідження поодиноких імпульсів і сигналів з частотою, меншою ніж 1 Гц. Основу запам‘ятовуючого осцилографа складає запам‘ятовуюча ЕПТ (ЗЕПТ).

Запам’ятовуючі осцилографи характеризуються швидкістю запису, часом відтворення і часом зберігання.

Під швидкістю запису розуміють максиРисьну швидкість переміщення променя вздовж екрана (швидкість запису осцилографів С8-13, С8-17 складає 5...40 км/с), при якій забезпечується запам‘ятовування зображення.

Часом відтворення називають інтервал часу, протягом якого забезпечується безперервне відтворення записаного процесу при максиРисьній швидкості без втрати якості зображення.

Час зберігання - інтервал часу, впродовж якого при вимкнутому приладі зберігається записане зображення до наступного вмикання приладу або відтворення.

Осцилограф С8-9А, наприклад, характеризується такими даними: швидкість запису не менш як 100 км/с, час відтворення - 1 хв, час зберігання - 16 год, смуга пропускання - 0...2 МГц.