3. Отклоняющие системы электронно-лучевых трубок.

В трубках с электростатическим отклонением луча вблизи второго анода помещают перпендикулярно друг к другу две пары отклоняющих пластин Х и У. Обычно на X-пластины в осциллографах подаётся развёртывающее пилообразное напряжение, а на У-пластины – исследуемый сигнал. Если к пластинам приложить напряжения, то пучок, а_; следовательно, и пятно на экране сместятся в сторону пластин к большим положительным потенциалам. Величина отклонения луча на экране для наиболее простой отклоняющей системы – пары плоско-параллельных пластин длинойl, расположенных на расстоянииL от экрана иd– друг от друга, приближённо равна:

(5.1)

где U_y - величина управляющей разности потенциалов между пластинами,U_a – напряжение второго анода.

О

Рис.5.4. Картина электрического поля при несимметричном(а) и симметричном(б) питании отклоняющих пластин

дним из важных параметров электронно-лучевой трубки является чувствительность – отношение величины смещения пятна на экране к величине отклоняющего напряжения;

(5.2)

Это выражение показывает, что для повышения чувствительности необходимо сближать пластины и увеличивать их длину. Для того чтобы при этом не уменьшить предельный угол отклонения, отклоняющие пластины изготавливают с отогнутыми в сторону экрана краями. Таким способом удаётся повысить чувствительность отклоняющих пластин в 1,5-2 раза. Повышение чувствительности может быть достигнуто за счёт увеличения расстояния от пластин до экрана, но при этом возрастает длина трубки, или за счёт снижения напряжения второго анода, но при этом падает яркость пятна на экране и ухудшается его фокусировка. В современных осциллографических трубках чувствительность составляет величину от 0,2 до 1 мм/В.

Из формулы (5.2) следует, что чувствительность трубки с электростатическим отклонением не зависит от величины отклоняющего напряжения и, следовательно, луч на экране без искажений воспроизведёт форму исследуемого сигнала. Однако на практике важное значение имеет способ подачи напряжения на отклоняющие пластины.

Существует два способа питания отклоняющих пластин - симметричный и несимметричный. При несимметричном способе (рис.5.4.а) одна из пластин непосредственно соединяется со вторым анодом, а на другую подаётся отклоняющее напряжениеU_y. При этом потенциал на оси отклоняющей системы, определяющий скорость отклоняемых электронов, равенU_a±U_y/2. Это приводит к тому, что форма исследуемого сигнала на экране трубки будет искажена, так как более точное выражение для этого случая чувствительности трубки следует записать следующим образом:

(5.3)

Отсюда следует, что при увеличении положительного отклоняющего напряжения чувствительность будет падать, а при подаче отрицательного – возрастать.

Кроме этого при несимметричном питании отклоняющих пластин сильно проявляется дополнительное фокусирующее действие отклоняющего напряжения, обусловленное, в. основном, конечностью поперечного размера пучка в области отклонения. Сфокусировав пятно в центре экрана, мы получим расфокусировку тем большую, чем больше отклонение луча. Перечисленные недостатки

существенно уменьшаются при симметричном питании пластин (рис.5.4.б), когда обе пластины соединяются со вторым анодом через достаточно большого сопротивления резисторы, а отклонявшее напряжение используется в виде двух противофазных сигналов.

В трубках с магнитным отклонением на горловину трубки одеваются две пары отклоняющих катушек, создающих магнитное поле, перпендикулярное оси трубки (рис.5.3). В трубках с магнитным отклонением чувствительность определяется отношением величины смещения пятнана экране к числу ампер-витков отклоняющей системы.

(5.4)

где k - коэффициент пропорциональности,l– ширина поля катушки,L - расстояние от середины катушки до экрана.

Формула (5.4) показывает, что чувствительность трубки с магнитным отклонением зависит от величины ускоряющего напряжения в меньшей степени, чем трубки с электростатическим отклонением. Кроме того, при магнитном отклонении искажения формы отклоняющего сигнала и дефокусировка пучка могут быть сделаны весьма небольшими. Благодаря этому, магнитная отклоняющая система позволяет получать предельные углы отклонения луча значительно большие, чем электростатическая.

Частотный диапазон магнитной отклоняющей системы значительно ниже, чем у электростатической, из-за того, что индуктивное сопротивление отклоняющих катушек имеет большую величину и зависит от частоты.