Генератор сигналів на основі осцилографа та використання широкосмугових радіолокаційних сигналів
Як працює осцилограф
Осцилограф — це електронний вимірювальний прилад, який використовує характеристики електронних трубок осцилографа для перетворення змінних електричних сигналів, які неможливо безпосередньо спостерігати людським оком, у зображення та відображення їх на флуоресцентному екрані для вимірювання. Це незамінний і важливий інструмент для спостереження за експериментальними явищами цифрових схем, аналізу проблем в експериментах і вимірювання результатів експериментів. Осцилограф складається з осцилографічної трубки та системи живлення, системи синхронізації, системи відхилення осі X, системи відхилення осі Y, системи сканування затримки та стандартного джерела сигналу.
1. Трубка осцилографа
Електронно-променева трубка (CRT), яка називається осцилографом, є ядром осцилографа. Він перетворює електричні сигнали в світлові. Як показано на малюнку 1, електронна гармата, система відхилення та люмінофорний екран запечатані у вакуумній скляній оболонці, щоб утворити повну трубку осцилографа.
(1) Флуоресцентний екран
Сучасні екрани трубок осцилографів зазвичай являють собою прямокутні площини з шаром фосфоресцентного матеріалу, нанесеного на внутрішню поверхню, щоб утворити флуоресцентну плівку. До флуоресцентної плівки часто додають шар напареної алюмінієвої плівки. Високошвидкісні електрони проходять крізь алюмінієву плівку і потрапляють на люмінофор, утворюючи яскраві плями. Алюмінієва плівка має внутрішнє відображення, що сприяє покращенню яскравості яскравих плям. Алюмінієва плівка також виконує інші функції, такі як розсіювання тепла.
Коли бомбардування електронами припиняється, яскрава пляма не може зникнути відразу, а повинна залишатися протягом деякого часу. Час, потрібний для падіння яскравості яскравої плями до 10% від початкового значення, називається «часом післясвітіння». Час післясвічення, менший за 10 мкс, називається дуже коротким післясвіченням, 10 мкс-1 мс — коротким післясвіченням, 1 мс-0.1 с — середнім післясвіченням, 0,1 с-1 с — довгим післясвіченням і більше 1 с має надзвичайно тривале післясвітіння. Як правило, осцилографи оснащені трубками осцилографів із середньою стійкістю, високочастотні осцилографи використовують коротку стійкість, а низькочастотні осцилографи використовують тривалу стійкість.
(2) Електронна гармата та фокус
Електронна гармата складається з нитки (F), катода (K), сітки (G1), переднього прискорювального електрода (G2) (або другої сітки), першого анода (A1) і другого анода (A2). Його функція полягає у випромінюванні електронів і формуванні дуже тонкого, високошвидкісного електронного променя. На нитку розжарювання подається напруга, щоб нагріти катод, і катод при нагріванні випускає електрони.
Сітка являє собою металевий циліндр з невеликим отвором у верхній частині, який розміщений поза катодом. Оскільки потенціал затвора нижчий, ніж потенціал катода, він контролює електрони, що випромінюються катодом. Як правило, лише невелика кількість електронів з великою початковою швидкістю руху може пройти через затворні отвори і під дією анодної напруги кинутися до флуоресцентного екрану. Електрони з малою початковою швидкістю все одно повертаються до катода.
Якщо потенціал затвора занадто низький, усі електрони повертаються на катод, тобто трубка вимикається. Регулювання потенціометра W1 у схемі може змінити потенціал затвора та контролювати щільність потоку електронів до флуоресцентного екрана, таким чином регулюючи яскравість яскравої плями. Перший анод, другий анод і передній прискорювальний електрод являють собою три металеві циліндри на одній осі з катодом. Передній прискорювальний полюс G2 з’єднаний з A2, і прикладений потенціал вище, ніж A1. Позитивний потенціал G2 прискорює електрони від катода до флуоресцентного екрана.
Коли електронний промінь рухається від катода до люмінофорного екрана, він проходить два процеси фокусування. Перше фокусування завершують K, G1 і G2. K, K, G1 і G2 називають першими електронними лінзами трубки осцилографа. Друге фокусування відбувається в областях G2, A1 і A2. Регулювання потенціалу другого анода A2 може змусити електронний промінь сходитися в точці на флуоресцентному екрані. Це друге фокусування. Напруга на A1 називається напругою фокусування, а A1 також називається полюсом фокусування. Іноді регулювання напруги A1 все одно не може досягти хорошого фокусування, і напруга другого анода A2 потребує точного налаштування. А2 також називають допоміжним фокусуючим електродом.
(3) Система відхилення
Система відхилення контролює напрямок електронного променя таким чином, щоб світлова пляма на флуоресцентному екрані змінювалася разом із зовнішнім сигналом, щоб відобразити форму хвилі вимірюваного сигналу. На малюнку 8.1 дві пари взаємно перпендикулярних відхиляючих пластин Y1, Y2 і Xl, X2 утворюють систему відхилень. Відхиляюча пластина осі Y розташована спереду, а пластина відхилення осі X — позаду, тому чутливість осі Y висока (виміряний сигнал додається до осі Y після обробки). Напруга прикладається до двох пар відхиляючих пластин відповідно, так що між двома парами відхиляючих пластин утворюється електричне поле, яке контролює відхилення електронного променя відповідно у вертикальному та горизонтальному напрямках.
