Базиран на осцилоскоп генератор на сигнали и използване на широколентови радарни сигнали
Как работи осцилоскопът
Осцилоскопът е електронен измервателен уред, който използва характеристиките на тръбите на електронния осцилоскоп, за да преобразува променливи електрически сигнали, които не могат да бъдат наблюдавани директно от човешкото око, в изображения и да ги показва на флуоресцентен екран за измерване. Това е незаменим и важен инструмент за наблюдение на експериментални явления в цифрови схеми, анализиране на проблеми в експерименти и измерване на експериментални резултати. Осцилоскопът се състои от осцилоскопна тръба и система за захранване, система за синхронизация, система за отклонение по оста X, система за отклонение по оста Y, система за сканиране със закъснение и стандартен източник на сигнал.
1. Осцилоскопска тръба
Катодната тръба (CRT), наричана осцилоскопна тръба, е ядрото на осцилоскопа. Преобразува електрическите сигнали в светлинни. Както е показано на фигура 1, електронният пистолет, отклонителната система и фосфорният екран са запечатани във вакуумна стъклена обвивка, за да образуват цялостна тръба на осцилоскоп.
(1) Флуоресцентен екран
Днешните екрани на тръбата на осцилоскопа обикновено са правоъгълни равнини, със слой от фосфоресциращ материал, отложен върху вътрешната повърхност, за да образуват флуоресцентен филм. Слой от изпарен алуминиев филм често се добавя към флуоресцентния филм. Високоскоростните електрони преминават през алуминиевия филм и удрят фосфора, за да образуват ярки петна. Алуминиевият филм има вътрешно отражение, което е полезно за подобряване на яркостта на ярките петна. Алуминиевият филм има и други функции като разсейване на топлината.
Когато електронното бомбардиране спре, светлото петно не може да изчезне веднага, а трябва да остане за определен период от време. Времето, необходимо на яркостта на светло петно да спадне до 10% от първоначалната си стойност, се нарича „време на следсветене“. Времето на последващо светене, по-кратко от 10 μs, се нарича много кратко последващо светене, 10 μs-1ms е кратко последващо светене, 1ms-0.1s е средно последващо светене, 0,1s-1s е дълго последващо светене и повече от 1s е изключително дълъг послеблясък. Обикновено осцилоскопите са оборудвани с осцилоскопни тръби със средна устойчивост, високочестотните осцилоскопи използват кратка устойчивост, а нискочестотните осцилоскопи използват дълга устойчивост.
(2) Електронен пистолет и фокус
Електронният пистолет се състои от нишка (F), катод (K), решетка (G1), преден ускоряващ електрод (G2) (или втора решетка), първи анод (A1) и втори анод (A2). Неговата функция е да излъчва електрони и да образува много тънък, високоскоростен електронен лъч. Нажежаемата жичка се захранва, за да загрее катода, а катодът излъчва електрони при нагряване.
Решетката представлява метален цилиндър с малък отвор отгоре, който се поставя извън катода. Тъй като потенциалът на затвора е по-нисък от този на катода, той контролира електроните, излъчвани от катода. Обикновено само малък брой електрони с голяма начална скорост на движение могат да преминат през отворите на портата и да се втурнат към флуоресцентния екран под действието на анодното напрежение. Електроните с малка начална скорост все още се връщат към катода.
Ако потенциалът на затвора е твърде нисък, всички електрони се връщат към катода, т.е. тръбата се изключва. Регулирането на потенциометъра W1 във веригата може да промени потенциала на затвора и да контролира плътността на електронния поток към флуоресцентния екран, като по този начин регулира яркостта на яркото петно. Първият анод, вторият анод и предният ускоряващ електрод са три метални цилиндъра на същата ос като катода. Предният ускоряващ полюс G2 е свързан към A2 и приложеният потенциал е по-висок от A1. Положителният потенциал на G2 ускорява електроните от катода към флуоресцентния екран.
Докато електронният лъч се движи от катода към фосфорния екран, той претърпява два процеса на фокусиране. Първото фокусиране е завършено от K, G1 и G2. K, K, G1 и G2 се наричат първите електронни лещи на тръбата на осцилоскопа. Второто фокусиране се случва в зоните G2, A1 и A2. Регулирането на потенциала на втория анод А2 може да накара електронния лъч да се сближи в точка на флуоресцентния екран. Това е второто фокусиране. Напрежението върху A1 се нарича фокусиращо напрежение, а A1 също се нарича фокусиращ полюс. Понякога регулирането на напрежението на A1 все още не може да постигне добро фокусиране и напрежението на втория анод A2 трябва да бъде фино настроено. A2 се нарича още допълнителен фокусиращ електрод.
(3) Отклоняваща система
Системата за отклоняване контролира посоката на електронния лъч, така че светлинното петно върху флуоресцентния екран да се променя с външния сигнал, за да изобрази формата на вълната на измерения сигнал. На фигура 8.1 две двойки взаимно перпендикулярни отклоняващи плочи Y1, Y2 и X1, X2 образуват отклоняваща система. Отклоняващата пластина по оста Y е отпред, а пластината за отклонение по оста X е отзад, така че чувствителността на оста Y е висока (измереният сигнал се добавя към оста Y след обработка). Напрежението се прилага съответно към двете двойки отклоняващи плочи, така че между двете двойки отклоняващи плочи се образува електрическо поле, което контролира отклонението на електронния лъч съответно във вертикална и хоризонтална посока.
