Лекция 8 §3. Уравнение преобразования электронно-лучевой трубки.

Предположим, что электроны находятся в достаточно разряжённом пространстве, где взаимодействием между молекулами и движущимися электронами можно пренебречь. В электрическом поле с напряженностью Е на

электрон действует сила

F = e Е (1);

под действием которой электрон будет перемещаться из области с низким потенциалом в область с более высоким потенциалом, работа этого перемещения определяется следующим образом:

W=eU_а (2);

Эта работа затрачивается на сообщение электрону кинетической энергии

, (3)

Пиравнивая (2) и (3) получим

V= , (4)

где V - скорость на участке между двумя точками, разность потенциалов которых равна U . Найдем уравнение движения электрона. Предположим, что он влетает в однородное электростатическое поле, образованное двумя вертикальными пластинами, расстояние между которыми равно a и разность потенциалов U . Согласно выражению (1) сила, действующая на электрон вдоль оси х, будет иметь значение

Fx = e E=

В направлении оси X электрон движется по закону .

На основании второго закона Ньютона можно написать:

.

С учетом (1) получим (5).

Правая часть данного уравнения имеет постоянное значение. Это означает, что электрон движется равноускоренно. Уравнение равноускоренного движения и (5) позволяют записать

(6)

Кроме движения вдоль оси х, электрон движется еще и в направлении оси у по закону

. (7)

Откуда

. (8)

Подставив выражение (8) в (6), получим окончательно

(9)

Отсюда видно, что траектория движения электрона в однородном электростатическом поле является параболой и не зависит ни от заряда, ни от массы электрона. После выхода из поля отклоняющих пластин, электроны будут двигаться к экрану по прямой линии, поскольку на их пути отсутствуют электрическое и магнитное поля.

Тогда общее отклонение пятна на экране ЭЛТ от его центрального положения можно определить как h =h1 + h2 , где h1, - отклонение луча от оси на выходе из отклоняющих пластин ОП_х.

; (10)

. (11)

Тангенс угла α можно представить как производную уравнения траектории движения электрона в электростатическом поле, т. е.

(12)

Используя (10) и (12), получим

. (13)

Так как >> , то . (14)

-Уравнение (14)-представляет собой уравнение преобразования шкалы ЭЛТ.

В ЭЛТ с электростатическим отклонением желательно получить большое отклонение пятна при как можно меньшем отклоняющем напряжении U . Поэтому качество отклоняющей системы характеризуется особым параметром, называемым чувствительностью к отклонению. Чувствительность - это отношение отклонения пятна на экране трубки к величине напряжения на пластинах. Она определяется как

Чем больше чувствительность, тем с меньшим напряжением на пластинах можно получить полный размах луча.

Таким образом ЭЛТ - это преобразователь электрических напряжений в механическую величину h.

Лекция 10 §4. Канал y.

Канал Y предназначен для усиления напряжения исследуемого сигнала, его задержки, преобразования однофазного сигнала в двухфазный, т. е. преобразует сигналы в симметричные (противофазные). Обеспечивает выбор работы осциллографа по входу и поиск луча на экране

Рис. 6. Упрощенная схема канала Y.

Входной переключатель (Вх. П. ) осуществляет выбор работы осциллографа по ходу

Делитель (Д) обеспечивает изменение коэффициента отклонения rв в требуемых размерах, т. е. наличие такого делителя позволяет подавать на вход осциллографа значительные напряжения.

Входной делитель должен отвечать следующим требованиям:

- Коэффициент деления должен быть постоянен во всём диапазоне частот, на который рассчитан осциллограф;

- Напряжение должно делиться ступенями известной кратности;

- Входное сопротивление должно быть возможно больше, входная ёмкость - возможно меньше.

Делитель имеет частотно независимую схему.

Рис 7. Частотно независимая схема делителя

Предварительный усилитель (ПУ) обеспечивает основное усиление входного сигнала. В ПУ сосредоточены все необходимые регулировки и в нём создаётся сигнал, управляющий запуском ГР при внутренней синхронизации. ПУ имеет большое входное и малое выходное сопротивления (импедансы). Усилитель помимо усиления служит для расщепления фазы сигнала, т. е. преобразует входной однофазный сигнал в двухфазный. Основные требования к усилителю канала Y:

- Достаточный коэффициент усиления;

- Большое входное сопротивление и малая входная ёмкость;

- Широкий диапазон частот усиливаемых напряжений;

- Минимальные амплитудные и фазовые искажения;

- Симметричное выходное напряжение.

Линия задержки (ЛЗ) обеспечивает неискажённое воспроизведение фронта сигнала в режиме ждущей развёртки. ЛЗ задерживает сигнал на несколько долей микросекунд. ЛЗ используется также при наблюдении формы сигналов в режиме автоколебательной развёртки. В зависимости от частотных свойств осциллографа ЛЗ реализуется с помощью искусственной линии, спиральных и радиочастотных кабелей задержки.

Оконечный усилитель (ОУ) служит для преобразования усиливаемого сигнала в управляющее напряжение, подаваемое на отклоняющие пластины Y. ОУ имеет переключатель коэффициента отклонения.