Осциллограф — один из самых незаменимых устройств для научных изучений. С его помощью изучают явления и процессы, происходящие в разных цепях и электрических схемах. Везде, где требуется контроль, где необходимо наладить либо отремонтировать электроаппаратуру либо радиоаппаратуру, экспертам не обойтись без осциллографа.
На рисунке продемонстрировано, как устроен осциллограф. Главным его элементом есть кинескоп, либо электроннолучевая трубка, — стеклянный баллон с откачанным из него воздухом. В узкой части баллона смонтирована электронная «пушка», которая испускает узкий, как игла, пучок электронов. Вырвавшись из пушки, электронный луч проходит последовательно между двумя парами пластин-электродов и ударяется в экран, покрытый люминесцентным составом. В месте удара луча на экране появляется светящаяся точка.
Две пары пластин-электродов образуют отклоняющую совокупность кинескопа: первая пара помогает для отклонения луча по вертикали, вторая — по горизонтали. В то время, когда на электродах нет напряжения, луч ударяется совершенно верно в центр экрана. В случае, если подать некое напряжение на первую несколько пластин, то между ними покажется электрическое поле. Электроны под действием электрических сил начнут смещаться, и луч отклонится от центра экрана. Точка на экране сместится по вертикали тем дальше, чем больше поданное на пластины напряжение. Будем понемногу уменьшать напряжение до нуля — точка двинется назад, к центру экрана.
Представим сейчас, что на первую несколько пластин мы подали переменное напряжение, к примеру как в бытовой электросети. Мы заметим, что точка начнет колебаться вверх-вниз относительно центра, повторяя колебания напряжения в сети. Правильнее, мы заметим не точку, а светящуюся вертикальную прямую, след от стремительных перемещений точки, потому, что колеблется она с частотой 50 Гц — стремительнее, чем может уловить отечественный глаз.
Совершенно верно такую же прямую вычерчивает на неподвижном листе бумаги перо с чернилами, прикрепленное к маятнику.
Подобным образом возможно на экране осциллографа взять и картину колебаний электрического тока. Лишь для этого необходимо не двигать экран довольно «электронного пера», а, напротив, вынудить двигаться электронный луч относительно экрана, не только по вертикали, но еще и по горизонтали. С целью этого на вторую несколько электродов также подают напряжение, лишь особенное: оно равномерно увеличивается от нуля до некоего значения, после этого практически мгновенно падает до нуля, опять возрастает и опять падает. Под действием для того чтобы напряжения луч медлено перемещается по горизонтали от одного края экрана к второму, после этого скоро возвращается обратно, дабы опять повторить собственный путь. В итоге колебания точки по вертикали, складываясь с поступательным перемещением по горизонтали, как бы разворачиваются из прямой линии в плоскость, и на экране мы видим синусоиду, отображающую изменение напряжения в сети. Данный процесс именуют разверткой по времени, а напряжение, подаваемое на вторую несколько отклоняющих пластин, — напряжением развертки.
Таким методом приобретают графическое изображение — осциллограмму — электрических сигналов любой характера и формы. В случае, если напряжение в изучаемой цепи недостаточное, дабы сместить луч на заметное расстояние по экрану, сигнал, подаваемый на первую несколько пластин, усиливают посредством входного усилителя вертикального отклонения.
Одновременно с этим с генератора развертки на вторую несколько пластин поступает напряжение развертки для отклонения луча по горизонтали.
Осциллограф позволяет не только замечать разные сигналы, но и измерять их главные параметры. Это делается посредством вертикальной и горизонтальной шкал с делениями, нанесенными на стекло экрана. К примеру, измеряя вертикальный размер изображения сигнала и зная коэффициент усиления входного усилителя, возможно найти значение напряжения (амплитуду сигнала), поданного на вход осциллографа. А посредством горизонтальной шкалы определяют период колебания либо продолжительность импульсного сигнала.
Задачи электротехнических и радиотехнических измерений очень многообразны. И это потребовало создания целого семейства осциллографов, любой из которых оптимальнее приспособлен, специален для ответа какой-то одной задачи либо круга задач, родных по собственному характеру. К примеру, низкочастотные осциллографы правильнее отображают картину медленных электрических колебаний с частотой от 0 до десятков МГц, но неточны при изучении высокочастотных процессов, очень стремительных трансформаций электрических сигналов при частотах более 100 МГц. У так именуемого широкополосного осциллографа диапазон частот значительно шире — от 0 до нескольких ГГц, но точность измерения напряжений у него многократно хуже, чем у низкочастотного. Для измерения больших напряжений — до 10—20 кВ — существуют особые высоковольтные осциллографы.
Весьма эргономичен миниатюрный портативный осциллограф на транзисторах с размером экрана 20 мм по диагонали.