Что такое двухканальный осциллограф? Определение принцип работы и режимы пояснены

Что такое осциллограф с двумя следами?

Определение

Осциллограф с двумя следами использует один электронный луч для генерации двух отдельных следов, каждый из которых отклоняется независимым источником входного сигнала. Для создания этих двух следов он в основном использует два режима работы — чередующийся и импульсный, управляемые переключателем.

Назначение осциллографа с двумя следами

При анализе или исследовании нескольких электронных цепей часто критически важно сравнивать их напряжения. Хотя можно использовать несколько осциллографов для таких сравнений, синхронизация запуска развертки каждого устройства является очень сложной задачей. Осциллограф с двумя следами решает эту проблему, генерируя два следа с помощью одного электронного луча, что позволяет удобно и точно проводить одновременный анализ.

Блок-схема и принцип работы осциллографа с двумя следами

Блок-схема осциллографа с двумя следами показана ниже:

Как показано на рисунке выше, осциллограф имеет два независимых вертикальных входных канала, обозначенные A и B. Каждый вход подается отдельно на предварительный усилитель и этап аттенюатора. Выходы с этих двух этапов затем направляются на электронный переключатель, который пропускает сигнал только одного канала к вертикальному усилителю в любой данный момент времени. Схема также включает переключатель выбора триггера, позволяющий осуществлять запуск через канал A, канал B или внешний сигнал.

Горизонтальный усилитель подает сигналы на электронный переключатель, источник которого определяется переключателями S0 и S2 — либо генератор развертки, либо канал B. Это устройство позволяет передавать вертикальные сигналы от канала A и горизонтальные сигналы от канала B на CRT, обеспечивая работу в режиме X-Y для точных измерений X-Y.

Режимы работы осциллографа выбираются с помощью элементов управления на передней панели, позволяя пользователю отображать следы только канала A, только канала B или оба канала одновременно. Как уже отмечалось, осциллографы с двумя следами работают в двух ключевых режимах:

Чередующийся режим

Когда активирован чередующийся режим, электронный переключатель чередует два канала, переключаясь в начале каждой новой развертки. Частота переключения синхронизируется с частотой развертки, обеспечивая отображение следа каждого канала в отдельных развертках: след канала A появляется в первой развертке, а след канала B — в следующей.

Переключение между каналами происходит во время периода обратного хода развертки, когда электронный луч невидим, что предотвращает любое видимое нарушение следов. В результате на экране отображается полный сигнал развертки от одного вертикального канала, за которым следует полная развертка от другого канала в следующем цикле.

Волновая форма выходного сигнала осциллографа, работающего в чередующемся режиме, показана на рисунке ниже:

Этот режим сохраняет правильное фазовое соотношение между сигналами каналов A и B. Однако у него есть недостаток: дисплей показывает два сигнала как происходящие в разное время, хотя они фактически одновременны. Кроме того, чередующийся режим не подходит для отображения сигналов низкой частоты.

Импульсный режим

В импульсном режиме электронный переключатель быстро чередует два канала несколько раз за одну развертку. Переключение происходит так быстро, что даже мельчайшие сегменты каждого сигнала отображаются, создавая иллюзию непрерывных следов для обоих каналов. Волновая форма отображения в импульсном режиме показана на рисунке ниже:

В импульсном режиме электронный переключатель работает в свободном режиме с высокой частотой (обычно 100 кГц до 500 кГц), независимо от частоты генератора развертки. Быстрое переключение обеспечивает непрерывную подачу маленьких сегментов сигналов обоих каналов к усилителю.

Когда частота переключения превышает горизонтальную частоту развертки, отрезки, полученные путем переключения, плавно сливаются на экране CRT, восстанавливая исходные волновые формы каналов A и B. Наоборот, если частота переключения ниже частоты развертки, на дисплее будут видны разрывы, что делает чередующийся режим более подходящим в таких случаях. Пользователи могут выбрать желаемый режим работы с помощью элементов управления на передней панели.