Budowa i zasada działania oscyloskopu

Oscyloskop jest przyrządem, w którym strumień elektronów wykorzystuje się do obserwacji i pomiarów przebiegów zmiennych w czasie oraz funkcyjnych zależności par wielkości fizycznych. Główną część przyrządu stanowi lampa oscyloskopowa. W szklanym naczyniu odpompowanym z powietrza znajdują się trzy zasadnicze części lampy: działo elektronowe, płytki odchylające oraz ekran. Zadaniem działa elektronowego jest wytworzenie skolimowanej wiązki elektronów. Ich źródło stanowi rozżarzona katoda. Otaczający katodę metalowy cylinder z otworkiem, tzn. cylinder Wenhelta, spełnia rolę siatki. Zmieniając jego potencjał reguluje się natężenie wiązki, a więc jasność obrazu na ekranie. Między katodą, cylindrem i anodami przykładane jest wysokie napięcie rzędu kilkunastu kV. Zwróćmy uwagę, że ostatnia anoda (podobnie jak i ekran) znajduje się na potencjale ziemi, czyli przyśpieszenie wiązki ma miejsce tylko w przestrzeni między katodą a anodą. Cały zespół elektrod nosi obrazową nazwę działa elektronowego. Po opuszczeniu działa wiązka elektronów bez przyłożenia pól odchylających poruszałaby się ruchem jednostajnym.

Do sterowania ruchem wiązki w większości lamp oscyloskopowych używa się pól elektrycznych, wytwarzanych przez dwa kondensatory płaskie zwane płytkami odchylającymi(odchylanie, za pomocą pól magnetycznych, wytwarzanych przez odpowiednie cewki stosuje się w oscyloskopach wolnych przebiegów i prawie wszystkich lampach kineskopowych). Część lampy za płytkami odchylającymi ma kształt stożka, którego podstawę stanowi ekran pokryty substancją fluoryzującą lub fosforyzującą pod wpływem padającej wiązki elektronów.

Przy badaniu przebiegów periodycznych, do płytek x podłącza się generator podstawy czasu dający drgające napięcie piłokształtne. Cechuje je liniowy wzrost w pierwszej części okresu, a następnie raptowny spadek, po czym proces się powtarza. Badane napięcie przykłada się do płytek y. Warunkiem uzyskania na ekranie stojącego obrazu jest by częstotliwość obserwowanego przebiegu była całkowitą wielokrotnością podstawy czasu.

Gdy chcemy badać zależność wzajemną dwóch różnych wielkości, przykładamy je do odpowiednich płytek odchylających. Na przykład, aby otrzymać pętlę histerezy magnetycznej do płytek x przykładamy napięcie proporcjonalne do prądu magnesującego, do płytek y - napięcie proporcjonalne do namagnesowania.

Wzmacniacz

Wzmacniacz elektryczny to układ elektroniczny, którego zadaniem jest wytworzenie na wyjściu sygnału o wartości większej, proporcjonalnej do sygnału wejściowego. Dzieje się to kosztem energii pobieranej z zewnętrznego źródła zasilania. Wzmacniacza są budowane przy użyciu elementów aktywnych - tranzystorów. Ze względu na parametr sygnału który jest wzmazniany, wzmiacniacze dzielone są na:

- wzmacniacze prądu (współczynnik wzmocnienia napięciowego równy jest 1),

- wzmacniacze napięcia (współczynnik wzmocnienia prądowego równy jest 1),

- wzmacniacze mocy (wzmacniane są równocześnie prąd i napięcie) - najczęściej stosowane we wzmacniaczach akustycznych,

Ze względu na rodzaj wzmacnianego sygnału elektrycznego stosuje się podział:

- wzmacniacze stałoprądowe (lub wzmacniacze przebiegów wolnozmiennych),

- wzmacniacze pasmowe - wzmacniają sygnału z zadanego zakresu częstotliwości,

- wzmacniacze selektywne - zakres częstotliwości jest względnie wąski,

- wzmacniacze szerokopasmowe,

Najważniejsze parametry elektryczne wzmacniaczy to:

- współczynnik wzmocnienia prądowego,

- współczynnik wzmocnienia napięciowego,

- rezystancja (impedancja) wejściowa - określa jak bardzo wzmacniacz obciąża źródło sygnału (im większa, tym lepiej),

- rezystancja (impedancja) wyjściowa - określa jak duża część wzmocnionego sygnału zostanie "stracona" w obwodach wzmacniacza (im mniejsza, tym lepiej),

- pasmo przenoszonych częstotliwości,

- stosunek sygnał/szum.

Schemat oscyloskopu

Napięcie piłokształtne

---