3.2. Классификация осциллографов
Осциллографы разделяются на цифровые, аналоговые, универсальные, скоростные, стробоскопические и специальные.
Выбор осциллографа производится на основании следующей классификации:
осциллографы универсальные для наблюдения периодических непрерывных и импульсных сигналов.
Полоса пропускания у большинства ‑ 0…(10-50)Мгц (С1-65),
у некоторых ‑ 0…250МГц (С1-75);
двухлучевые (многолучевые) и двухканальные ЭО предназначены для наблюдения двух и более сигналов в различных участках схемы (С1-69, С1-74);
осциллографы с высокой точностью измерения амплитудно-временных параметров (погрешность не более 1%) имеет устройство цифрового отсчета (С1-40);
высокочувствительные осциллографы для наблюдения очень малых сигналов. Коэффициент отклонения таких осциллографов равен 0,01 мВ/дел (С1-70 с блоком 940-1103);
осциллографы с автоматическим управлением имеют устройства автоматической установки коэффициентов отклонения и развертки а также устройство автоматической компенсации постоянной составляющей сигнала. Они могут работать в составе измерительных систем с ЭВМ (СК1-95);
запоминающие ЭО фиксируют сигналы в полосе частот 0…50 МГц. Применяются бистабильные, полутоновые трубки. Осциллографы на бистабильных трубках (С8-11) обладают малой скоростью записи (5…20 мм/с), но большим временем воспроизведения (до 30 мин). Запоминающие осциллографы на полутоновых трубках обладают большой скоростью записи (до 4000 мм/с) и временем воспроизведения до 60с (С8-12);
многофункциональные осциллографы обладают большими возможностями исследования сигналов благодаря наличию сменных блоков в КВО и КГО (обеспечение необходимого коэффициента отклонения в заданном диапазоне частот, сложение двух исследуемых сигналов, одновременное наблюдение нескольких сигналов, исследование сигналов в режиме стробоскопического преобразования (С1-70, С1-74);
цифровые осциллографы (“бесконечная” память у энергонезависимых осциллографов).
Осциллографические индикаторы применяются в качестве составных частей специальных приборов (анализаторы спектра, измерители АЧХ, и др.).
3.3. Принцип действия и конструкция ЭЛТ
ЭЛТ бывают с двумя и тремя анодами, концентрация луча осуществляется с помощью модулятора (М), представляющего собой цилиндр, окружающий катод. При изменении потенциала модулятора относительно катода изменяется величина тока, проходящего через модулятор, а соответственно и яркость пятна на экране (аналог – сетка в триоде).
На модулятор подают небольшое отрицательное относительно катода напряжение.
Второй анод (А2) – короткий цилиндр, обращенный к экрану, диафрагмой с небольшим отверстием в центре. Его располагают непосредственно за первым анодом и соединяют с “землей” (шасси). На второй анод подают более высокое положительное напряжение, чем на первый.
Фокусировка электронов обеспечивается образованием электрических полей между модулятором и первым анодом, первым и вторым анодом.
Электроны стремятся двигаться перпендикулярно эквипотенциальным линиям электрических полей. В той части полей, где эквипотенциальные линии равного потенциала обращены к катоду своей выпуклостью, электроны отклоняются к оси трубки, т.е. собираются в более узкий пучок.
Каждое из полей образует систему, подобную двойной оптической линзе и называемую электростатической электронной линзой (рис.3.1).
Преобладание собирательного эффекта над рассеивающим достигается конструкцией электродов трубки и подбором разности потенциалов – расстоянием между М, А1 и А2.
При правильном подборе разности потенциалов между электродами можно добится схождения электронов в фокус в точке, находящеся на экране.
При эксплуатации картину электрических полей в трубке обычно изменяют на первом аноде (фокусирующем).
Недостаток ЭЛТ с двумя анодами состоит в том, что регулирование потенциала модулятора (для изменения яркости пятна) влияет на фокусировку, а изменение потенциала первого анода при фокусировке пятна влияет на яркость.
Для устранения этого недостатка используют трубку с тремя анодами. А3 установлен между модулятором и первым (фокусирующим) анодом. Он обычно имеет форму диска и электрически соединен со вторым анодом. Анод А3 действует как экран и уменьшает влияние потенциала А1 на электростатическую линзу (между М и А3). Поэтому изменение напряжения на первом аноде не влияет на яркость пятна.
Так как А3 находится за модулятором, то электроны получают дополнительную скорость, соответствующую потенциалу второго анода и увеличивают ток, получаемый при нулевом потенциале на модуляторе.
Для увеличения яркости изображения используют алюминирование экрана осциллографа. На экран ЭЛТ поверх люминофора наносят тонкую пленку алюминия прозрачную для электронов луча, но не прозрачную для светового излучения. В этом случае яркость свечения повышается за счет отражения светового потока люминофора в сторону оператора.