12. Электронный осциллограф.
Электронный осциллограф (ЭЛО) – это прибор, служащий для наблюдения и измерения параметров электрических сигналов. В нем используется отклонение электронного луча для получения изображения мгновенных значений функциональных зависимостей переменных величин, одной из которых обычно является время.
Основным элементом ЭЛО является электронная трубка (ЭЛТ).
1 – катод (источник электронов)
2 – управляющий электрод (сетка)
3 – 1-й анод – фокусирующий анод
4 – 2-й анод – ускоряющий анод (его задача дать электронам энергию, чтобы они могли долететь до экрана)
1, 2, 3 – электронная пушка
5 – вертикально отклоняющие пластины (y пластины)
6 – горизонтально отклоняющие пластины (x пластины)
7 – экран (с внутренней стороны колба покрывается люменофором)
8 – 3-й анод
l – длина пластины, L – от пластин до экрана, a – расстояние между пластинами, U – напряжение на пластинах.
Полагаем,
что электрическое поле внутри пластин
равномерное и напряженность
,
электрон движущийся прямолинейно и
равномерно с V0, проходя между пластинами
смещается в сторону противоположную
направлению силовых линий поля (к
плюсу).
Движение электрона в поперечном поле описывается уравнением
,
где e – заряд электрона, m – масса
электрона. Для точки выхода электрона
из пространства между пластинами
уравнение принимает вид
Выйдя за пределы пластин, электрон продолжает двигаться прямолинейно по касательной к траектории в точке выхода. Направление движения электрона с осью x образует угол гамма, тангенс которого определяется как производная.
,
отклонение, которое получит электрон,
пройдя L:
,
общее отклонение
,
так как
,
где Ua – ускоряющее напряжение на 2-м
аноде. С учетом
получим:
,
SU
– чувствительность к U (осциллограф
воспринимает ТОЛЬКО напряжение).
;
Видно, что чувствительность зависит
от Uа, с его убыванием повышается
чувствительность, но в таком случае
падает яркость. Чувствительность трубки
низкая, повышается усилителем, но это
уменьшает частотный диапазон.
Для наблюдения и регистрации изменяющихся во времени величин в осциллографе используется временная развертка, т.е. на горизонтально отклоняющие пластины подается напряжение развертки.
В качестве напряжения развертки используется линейно изменяющееся напряжение. В ЭЛО бывает 2 вида развертки: периодическая и ждущая.
Периодическая:
Tp=Тпр+Тобр, Тобр<<Тпр
Условие устойчивого изображения на экране: Тр=СТс (С=1, 2, 3 ….; Тс – период сигнала )
В период развертки должно укладываться целое число периодов исследуемого сигнала.
Для наблюдения и регистрации не периодических, однократных импульсных сигналов периодическая развертка оказывается неудобной. Для этих сигналов используется ждущая развертка (ждет появления сигнала).
t* - момент появления сигнала. Для наблюдения начальной части импульсного сигнала используется линия задержки.
