В.Ю. Кончаловский
Пособие для выполнения лабораторной работы N6
"Электронно-лучевые осциллографы и их применение"

КАК РАБОТАТЬ С ДВУХКАНАЛЬНЫМ
ОСЦИЛЛОГРАФОМ АСК - 1021?



ЛИЦЕВАЯ ПАНЕЛЬ


Для облегчения ориентации на лицевой панели осциллографа справа от экрана выделено шесть областей (рис.1)

       Две одинаковые симметрично расположенные области голубого цвета; они относятся к вертикальному отклонению луча в канале 1 (левая) и в канале 2 (правая), поэтому они обозначены CH1 и CH2 (channel - канал). Справа от этих обозначений есть ещё вторые: X и Y в квадратиках. Они относятся к т.н. режиму X - Y, когда на экране получаются фигуры Лиссажу, соответствующие зависимости Y(X), где X и Y - напряжения, поданные на входы каналов 1 и 2.
       В каждой из этих двух областей имеется:
       - Гнездо для подключения входного кабеля с обозначением 1 МOm 25pF (входное сопротивление и входная ёмкость).
       - Переключатель на три позиции (рис.2):

  • АС (alternative current - переменный ток) - проходит только переменная составляющая входного напряжения;
  • GND (ground - земля) - входной сигнал отключён, вход замкнут на корпус осциллографа, т.е. на землю, если корпус соединён с землёй;
  • DC (direct current - постоянный ток) - вход открыт для постоянной составляющей входного напряжения.


Рис.2. Схема переключателя AC - GND - DC на входах каналов 1 и 2.

       - Переключатель масштаба по вертикали на 10 значений от 5 В/дел. (крайнее против часовой стрелки) до 5 мВ/дел. (крайнее по часовой), над ним обозначение VOLT/DIV (В/дел.; division - деление).
       - Красная ручка на этом же переключателе масштаба с обозначением VAR, обеспечивающая две возможности:

а) Если её вытянуть на себя, то чувствительность будет увеличена в 5 раз; если, например, переключатель масштаба установлен в положение 5 мВ/дел., то при вытянутой ручке масштаб становится 1 мВ/дел. Этот режим обозначен PULL x5 под переключателем масштаба (pull - тянуть, x5 - увеличение чувствительности в 5 раз).
б) Поворотом этой ручки можно плавно изменять чувствительность, т.е. размер изображения по вертикали.
ВНИМАНИЕ! Установленный масштаб верен только в том случае, если эта ручка повёрнута до конца по часовой стрелке, что ощутимо по лёгкому щелчку. Перед измерением с использованием масштаба удостоверьтесь, что она находится в этом положении.

       - Ручка для плавного перемещения изображения вверх или вниз без изменения размеров. Над ней обозначение POS (position - положение) с двумя стрелками, направленными вверх и вниз. Под ней обозначение PULL ALT. TRIG, которое надо понимать так: если эту ручку вытянуть на себя (pull), то будет установлен режим попеременного (alternative) запуска (triggering) развёртки напряжениями в каналах 1 и 2. При этом изображения этих напряжений будут неподвижны, даже если их частоты не равны и не кратны. Заметим, что такой режим попеременного запуска является отличительной особенностью данного осциллографа, он предусмотрен далеко не во всех моделях. Под аналогичной ручкой POS в канале 2 сделано обозначение PULL INV, которое надо понимать так: если эту ручку вытянуть на себя, то изображение сигнала в канале 2 будет инвертировано.

       Между двумя голубыми областями находится серая область с переключателем VERT. MODE (режим по вертикали) на 4 позиции:

  • CH1 - на экран выведено изображение напряжения, поданного на вход канала 1;
  • CH2 - то же, но на вход канала 2; у этой позиции справа от переключателя есть ещё второе обозначение X - Y: переключатель должен быть поставлен в эту позицию в режиме X - Y;
  • DUAL - на экран выведены изображения напряжений, поданных на входы обоих каналов;
  • ADD - изображение на экране соответствует сумме напряжений, поданных на входы обоих каналов или их разности, если напряжение в канале 2 инвертируется.

       Голубая область справа относится к временнoй развёртке (TIME BASE). В ней:
       - Переключатель масштаба горизонтального отклонения TIME/DIV на 23 значения от 2 с/дел. (крайнее против часовой стрелки) до 0,1 мкс/дел. (крайнее по часовой).
       - Ручка с обозначением VAR SWEEP (изменение размаха), которой можно плавно изменять скорость развёртки, т.е. сжимать или растягивать изображение по горизонтали.
       ВНИМАНИЕ! Установленный по горизонтали масштаб верен только в том случае, если эта ручка повёрнута до конца по часовой стрелке (лёгкий щелчок, обозначение CAL - калибровка). Перед измерением с использованием масштаба удостоверьтесь, что она находится в этом положении.
       - Ручка для плавного перемещения изображения направо или налево без изменения размеров. Над ней обозначение POS (position - положение) с двумя стрелками, направленными направо и налево, а под ней обозначение PULL x10, т.е. в вытянутом положении скорость развёртки увеличивается в 10 раз. Если, например, переключатель масштаба установлен в положение 0,1 мкс/дел., то при вытянутой ручке он становится 0,01 мкс/дел. = 10 нс/дел.
       - Красная квадратная кнопка с обозначением X - Y. Если её нажать, то будет установлен режим X - Y, при котором на экране получается фигура Лиссажу, соответствующая зависимости Y(X), а временнaя развёртка входных напряжений выключается.
       ВНИМАНИЕ! При использовании временнoй развёртки удостоверьтесь, что эта кнопка не нажата.

       Область вверху (серый прямоугольник) относится к синхронизации, т.е. к запуску развёртки. В ней:
       - Переключатель COUPLING (связь) на 4 позиции:

  • AUTO - автоколебательный режим генератора развёртки, при котором развёртка происходит без запускающего импульса;
  • NORM - ждущая развёртка, при которой генератор развёртки для выполнения каждого своего цикла (т.е. каждого "зуба пилы") ждёт запускающего синхроимпульса;
  • TV - V и TV - H - используются при наблюдении телевизионных сигналов.

       - Переключатель SOURCE (источник) на 4 позиции:
  • CH1 - внутренняя синхронизация сигналом в канале 1; у этой позиции справа от переключателя есть ещё два обозначения X - Y и ALT.: переключатель должен быть поставлен в эту позицию в режимах X - Y и ALT. TRIG.
  • CH2 - внутренняя синхронизация сигналом в канале 2;
  • LINE - внутренняя синхронизация сетевым напряжением;
  • EXT - внешняя синхронизация.

       - Ручка плавной регулировки уровня запуска с обозначением над ней TRIG. LEVEL ( triggering - запуск, level - уровень). Она позволяет устанавливать тот уровень сигнала, по достижении которого начинается очередной цикл ждущей развёртки. Если риска находится в правой части окружности, то этот уровень положительный (обозначен +), если в левой - отрицательный (обозначен - ). Под этой ручкой имеется обозначение PULL (-) SLOPE, которое надо понимать так: если её вытянуть, то запуск будет производиться не фронтом, а спадом импульса; иногда это называют знаком синхронизации, т.е. фронт - это плюс, а спад - минус. Но этот знак нельзя путать со знаком уровня запуска: уровень может быть отрицательный, а запуск, если ручка не вытащена, будет происходить при возрастании сигнала, и наоборот (рис. 3).
       - Ручка плавной регулировки паузы между следующими друг за другом циклами развёртки с обозначением над ней HOLD OFF (hold off - удерживать, т.е. удерживание очередного цикла). Поворот против часовой стрелки уменьшает паузу. При этом повышается яркость изображения: луч чаще пробегает по своему пути на экране. Обычно имеет смысл устанавливать минимальную паузу, для чего нужно повернуть ручку HOLD OFF до конца против часовой стрелки. Увеличение паузы может понадобиться при исследовании сложно изменяющихся напряжений, таких, например, как показанное на рис. 4.а. При минимальной паузе на экране получится наложение третьего Обозначение PULL CHOP под этой ручкой надо понимать так: если ручку вытащить, то каналы 1 и 2 будут быстро переключаться (с частотой примерно 500 кГц) и изображение двух сигналов на экране будет пунктирным (chop - перемена). Этот режим имеет смысл использовать на низких частотах исследуемых сигналов, когда обычное, более медленное переключение даёт мелькание изображений.


Рис.3. Уровень и знак синхронизации: левые рисунки - риска ручки TRIG LEVEL в правой половине окружности, правые - в левой; верхние рисунки - ручка утоплена (не вытянута), нижние - вытянута.




Рис. 4. К пояснению смысла регулировки HOLD OFF.

       В чёрном прямоугольнике находится красная квадратная кнопка с обозначением POWER, при нажатии которой включается осциллограф, если вилка шнура питания включена в сетевую розетку. При этом светится красный индикатор с обозначением ON.

       Вне описанных шести областей расположены:
       - Слева вверху - ручки плавной регулировки яркости (INTENCITY) и фокуca (FOCUS).
       - Справа внизу гнездо для подключения кабеля, по которому подаётся сигнал внешней синхронизации (EXT. TRIG - внешний запуск).
       - В середине внизу: гнездо для заземления корпуса осциллографа (GND) и выходное гнездо калибровочного сигнала (CAL).




РЕЖИМЫ РАБОТЫ

       Предусмотрены три режима:

  • Одноканальный;
  • Двухканальный с временнОй развёрткой;
  • Двухканальный режим X - Y (фигуры Лиссажу).

      В первых двух предусмотрены ещё различные варианты синхронизации.
      Перед началом работы в том или другом режиме рекомендуется произвести настройку: оптимально отрегулировать яркость и фокус. Для того, чтобы выполнять настройку, а затем работать в выбранном режиме, надо определённым образом установить описанные выше переключатели (табл. 1). При работе в одноканальном режиме можно выбрать любой из двух каналов. Далее будем считать, что выбран канал 1.

      Таблица 1

Позиции переключателей в разных режимах

Переключатель
Режим
Настройка
Одноканальный
(канал 1)
Двухканальный
X-Y
AC-GND-DC
(канал 1)
GND
AC или DC1)
AC или DC1)
AC или DC1)
AC-GND-DC
(канал 2)
безразлично
безразлично
AC или DC1)
AC или DC1)
VERT MODE
CH1
CH1
DUAL или ADD2)
CH2 (X-Y)
COUPLING
AUTO
NORM
NORM
безразлично
SOURCE
CH1
CH1 или LINE или EXT3)
CH1 или CH2 или LINE или EXT4)
CH1 (X-Y)

       1) Смотря по тому, хотите ли Вы исключить постоянную составляющую входного напряжения, или нет.
       2) Смотря по тому, хотите ли Вы видеть на экране оба входных напряжения или их сумму.
       3) LINE - только в случае, если частота входного напряжения равна или кратна частоте сети; EXT - в случае, если есть импульс, опережающий исследуемый, и есть необходимость начинать развёртку с опережением.
       4) CH1 или CH2 - смотря по тому, хотите ли Вы синхронизировать развёртку по напряжению в канале 1 или в канале 2; LINE - только в случае, если частоты входных напряжений равны или кратны частоте сети; EXT - как в 3).

       Исходное положение кнопок и ручек

  • Кнопки POWER и X - Y не нажаты.
  • Все семь ручек, обозначения под которыми начинаются со слова PULL, утоплены, т.е. не вытянуты.
  • Три ручки в голубых областях: две красных с обозначением VAR в областях каналов 1 и 2 и ручка VAR SWEEP в области развёртки установлены в крайнее положение по часовой стрелке до щелчка.
  • Ручка HOLD OFF в области синхронизации установлена в крайнее положение против часовой стрелки.
  • Ручки INTENSITY, FOCUS, все три POS, TRIG LEVEL примерно в средних положениях.

       Настройка

  • Установите переключатели в позиции, указанные в табл.1 для настройки.
  • Нажмите красную кнопку POWER в чёрной области; если всё в порядке, слева от неё должен засветиться красный индикатор ON.
  • Примерно через 20 секунд на экране должна появиться горизонтальная линия. Ручкой POS в области канала 1 установите её в середине экрана.
  • Ручкой INTENSITY отрегулируйте яркость, а ручкой FOCUS сфокусируйте эту линию.
  • ВНИМАНИЕ! Чем меньше яркость, тем острее можно сфокусировать изображение, т.е. тем тоньше будет линия и точнее измерения.

       Одноканальный режим (канал 1)

  • Присоедините кабель с исследуемым напряжением к гнезду 1 MOm 25pF в канале 1.
  • Установите переключатели в позиции, указанные в табл.1.
  • Установите переключатель масштаба по вертикали VOLT/DIV в канале 1 в положение 5 В/дел., а переключатель масштаба по горизонтали TIME/DIV в положение 0,5 мс/дел.
  • Поворачивая ручку переключателя VOLT/DIV по часовой стрелке, подберите такое её положение, при котором измеряемый по вертикали отрезок, например, соответствующий размаху (двойной амплитуде) синусоиды займёт как можно бОльшую часть экрана по вертикали. При этом пользуйтесь ручкой POS в канале 1 для перемещения изображения вверх - вниз без изменения размеров.
  • Поворачивая ручку переключателя TIME/DIV в ту или другую сторону, подберите такое её положение, при котором измеряемый по горизонтали отрезок, например, соответствующий периоду синусоиды займёт как можно бОльшую часть экрана. При этом пользуйтесь ручкой POS в области развёртки для перемещения изображения вправо - влево без изменения размеров.

       Двухканальный режим с временнОй развёрткой

  • Присоедините кабели с исследуемыми напряжениями к гнёздам 1 MOm 25pF в каналах 1 и 2.
  • Установите переключатели в позиции, указанные в табл.1.
  • Произведите с переключателем масштаба по вертикали VOLT/DIV и ручкой POS в канале 2 те же действия, что были описаны для аналогичного переключателя и ручки в канале 1 для одноканального режима.

       Двухканальный режим X - Y (фигуры Лиссажу)

  • Присоедините кабели с исследуемыми напряжениями к гнёздам 1 MOm 25pF в каналах 1 и 2.
  • Установите переключатели в позиции, указанные в табл.1.
  • Нажмите красную кнопку X - Y.
  • Переключателями VOLT/DIV выберите подходящий размер фигуры Лиссажу, а ручками POS в каналах 1 и 2 - её расположение на экране.