Осцилограф (від латів.(латинський) oscillo — гойдаюся і ...граф ) електроннопроменевий, прилад для спостереження функціонального зв'язку між двома або декількома величинами (параметрами і функціями; електричними або перетвореними в електричних). Для цієї мети сигнали параметра і функції подають на взаємно перпендикулярні пластини , що відхиляють, осцилографічної електроннопроменевої трубки і спостерігають, вимірюють і фотографують графічне зображення залежності на екрані трубки. Це зображення називають осцилограмою. Найчастіше осцилограма змальовує форму електричного сигналу в часі. По ній можна визначити полярність, амплітуду і тривалість сигналу. О. часто має проградуйовані в в по вертикалі і в сік по горизонталі шкали на екрані трубки. Це забезпечує можливість одночасного спостереження і виміру тимчасових і амплітудних характеристик всього сигналу або його частини, а також виміри параметрів випадкових або однократних сигналів. Інколи зображення досліджуваного сигналу порівнюють з калібрувальним сигналом або застосовують компенсаційний метод вимірів .

  Досліджуваний сигнал А ( мал. 1 ) поступає на вхід підсилювача вертикального відхилення, призначеного для узгодження величини відхилення світивши з велічиной вхідного сигналу. Коефіцієнт посилення регулюється. Горизонтальне переміщення променя створюється генератором розгортки, який формує для цієї мети пилкоподібну напругу Г (що лінійно змінюється в часі). Пилкоподібна напруга поступає на вхід підсилювача горизонтального відхилення, який забезпечує на виході напругу Е, що подається на пластини трубки, що горизонтально відхиляють. Електронний промінь переміщається по горизонталі з постійною швидкістю, створюючи таким чином лінійну розгортку часу. Швидкість розгортки регулюється.

  Для здобуття стабільного зображення досліджуваного сигналу на екрані трубки кожна нова розгортка повинна починатися з однієї і тієї ж фази сигналу. Це забезпечується подачею досліджуваного сигналу з вертикального підсилювача на синхронізатор, який формує імпульс В запуску генератора розгортки в момент, відповідний вибраній точці досліджуваного сигналу. Для того, щоб електронний промінь був видний лише під час прямого ходу світивши ( t ₂ — t ₁ ), генератор виробляє імпульс Д підсвітла світивши, який подається на сітку (модулятор) трубки, що управляє. Він має позитивну полярність, прямокутну форму і тривалість, рівну тривалості прямого ходу розгортки. Т. до. для запуску генератора розгортки використовується досліджуваний сигнал, а синхронізатор і генератор розгортки спрацьовують не миттєво, а з деяким запізнюванням (долі мксек ), то для спостереження початкової ділянки сигналу в тракт вертикального відхилення вводиться лінія затримки, компенсуюча час спрацьовування синхронізатора і генератора розгортки (час затримки сигналу декілька перевищує час спрацьовування). За відсутності лінії затримки на екрані трубки можна бачити лише ту частину досліджуваного сигналу, яка слідує після моменту t ₁ (крива Б).

  О. містить також джерела високовольтного і низьковольтного живлення. Перший використовується лише для живлення трубки, а другий — для живлення електронної схеми останніх вузлів і блоків приладу.

  Важливими характеристиками О. що визначають його експлуатаційні можливості, є: 1) коефіцієнт відхилення — відношення напруги вхідного сигналу до відхилення світивши, викликаному цією напругою ( в / см або в / подів ); 2) смуга пропускання — діапазон частот, в межах якого коефіцієнт відхилення О. зменшується не більше ніж на 3 дб відносно його значення на середній (опорной) частоті; 3) час наростання t _н , протягом якого перехідна характеристика О. наростає від 0,1 до 0,9 від амплітудного значення (часто уживається замість смуги пропускання); верх. гранична частота смуги пропускання f _в пов'язана з t _н співвідношенням: ; 4) коефіцієнт розгортки — відношення часу t _н до величини відхилення світивши, викликаного напругою розгортки за цей час (у сік / см або сік / подів ); 5) швидкість запису — максимальна швидкість переміщення світивши по екрану, при якій забезпечується фотографування або запам'ятовування (для О., що запам'ятовує) однократного сигналу. Перераховані параметри визначають амплітудний, часовий і частотний діапазони досліджуваних сигналів.

  Погрішність виміру сигналів залежить від погрішностей коефіцієнта відхилення і коефіцієнта розгортки (зазвичай ~2—5%). від частоти (тривалість) досліджуваного сигналу і смуги пропускання (часу наростання сигналу t _н ). Якщо вимірюваний параметр сигналу ³ 5 t _н , то він відтворюється на екрані О. з погрішністю £ 2%.

  Замість погрішностей коефіцієнтів відхилення і розгортки для О. часто вказують близькі їм погрішність виміру амплітуди стандартного сигналу (синусоїдального певної частоти або прямокутного імпульсу вистачає великій тривалості) і погрішність виміру тимчасових інтервалів.

  Для одночасного дослідження два або більш за сигнали використовуються багатопроменеві О., а також багатоканальні електронні комутатори, що вбудовуються в тракт вертикального відхилення. Електронний комутатор забезпечує здобуття зображення декількох сигналів на одинпроменевій трубці при послідовному підключенні джерел цих сигналів до тракту вертикального відхилення. Електронні комутатори використовуються, як правило, для дослідження тимчасових (фазових) співвідношень декількох синхронних сигналів.

  Для вивчення частини досліджуваного сигналу, у тому числі віддаленою на значний час від його початку, застосовується розтяжка розгортки (частина пилкоподібної напруги, що подається на вхід підсилювача горизонтального відхилення, посилюється у декілька разів, що еквівалентно збільшенню у декілька разів довжини розгортки) або затримка запуску розгортки (затримана розгортка). Затримана розгортка еквівалентна розтяжці розгортки в декілька тисяч разів.

  Найбільшими функціональними можливостями володіють О. із змінними блоками в трактах вертикального і горизонтального відхилення ( мал. 2 ). Перестановкою блоків можна отримати О. з різними характеристиками: широкосмуговий, високочутливий, 2- або 4-канальний, диференціальний і т.д. У залежності від особливостей схеми О. діляться на універсальні, такі, що запам'ятовують, стробоскопічні, швидкісні і спеціальні (див. таблиці.).

Деякі типи осцилографів і їх характеристики

Універсальними називаються О., побудовані за функціональною схемою мал. 1 . Що запам'ятовують О. мають трубку з накопиченням заряду. Вони зберігають зображення сигналу тривалий час і тому зручні для дослідження однократних і таких, що рідко повторюються сигналів (див. Електроннопроменева трубка, що запам'ятовує ). Швидкість запису що запам'ятовують О. досягає декількох тис. км. / сік . Час відтворення записаного зображення для різних моделей лежить в межах 1—30 мін . Що запам'ятовують О., як правило, володіють властивістю зберігати зображення при виключенні О. і подальшому його включенні через декілька діб, функціональну схему тих, що запам'ятовують О. відрізняється від мал. 1 додатковим блоком, режимом роботи трубки, що запам'ятовує, що управляє (запис, відтворення зображення і його стирання).

  В стробоскопічному О. використовується принцип послідовного стробування миттєвих значень сигналу для перетворення (стискування) його спектру; при кожному повторенні сигналу визначається (відбирається) миттєве значення сигналу в одній крапці. До приходу наступного сигналу точка відбору переміщається по сигналу, і так до тих пір, поки він не буде весь простробірован. Перетворений сигнал, що є що огинає миттєвих значень вхідного сигналу, повторює його форму. Тривалість перетвореного сигналу у багато разів перевищує тривалість досліджуваного, і, отже, має місце стискування спектру, що еквівалентно відповідному розширенню смуги пропускання О. Стробоськопічеський О. найбільш широкосмугові і дозволяють досліджувати періодичні сигнали тривалістю ~ 10 ^—11 сік .

  Швидкісні О. мають трубки з системою типа хвилі, що «біжить, що вертикально відхиляє». Вони характеризуються широкосмуговою (1—5×10 ⁹ Мгц ) і великою швидкістю запису. Швидкісні О. не мають підсилювача в тракті вертикального відхилення і, на відміну від стробоскопічних, дозволяють досліджувати не лише періодичні, але і однократні бистропротекающие сигнали. Спеціальні О. служать для дослідження телевізійних або високовольтних сигналів і т.п.

  Літ.: Вішенчук І. М., Соголовський Е. П., Швецкий Би. І., Електроннопроменевий осцилограф і його вживання у вимірювальній техніці, М., 1957; Новопольський Ст А., Електроннопроменевий осцилограф, М., 1969; Чех І., Осцилографи у вимірювальній техніці, пер.(переведення) з йому.(німецький) М., 1965; Вираження властивостей електроннопроменевих осцилографів. Рекомендації по стандартизації Міжнародної електротехнічної комісії. Публікація № 351, М., 1971; Осцилографи електронно-променеві. Каталог, М., 1971.

  А. А. Каламкаров, А. І. Федоренчик.

Мал. 2. Універсальний осцилограф із змінними блоками.

Мал. 1. Спрощена блок-схема електроннопроменевого осцилографа.