И.П. Жеребцов - Основы электроники (1115520), страница 85
Текст из файла (страница 85)
Изменение по- Рнс. 20.5. Вторая фокуснрующая линза элек- тронного прожектора тенциала первого анода влияет на яркость, так как этот анод своим полем воздействует на потенциальный барьер около катода. А изменение напряжения модулятора сдвигает вдоль осн трубки область первого пересечения электронных траекторий, что нарушает фокусировку. Кроме того, регулирование яркости изменяет ток первого анода, а так как в его цепь включены резисторы с большими сопротивлениями, то меняется напряжение на нем, что приводит к расфокусировке, Изменение тока второго анода не влияет на фокусировку, так как в цепь этого анода не включены резисторы и, следовательно, напряжение на нем не может изменяться. В настоящее время применяют прожекторы, в которых между модулятором и первым анодом поставлен дополнительный, ускоряющий (экраиирующий) электрод (рис.
20.6). Он соединен со вторым анодом, и напряжение на нем постоянно. Благодаря зкранирующему действию этого электрода изменение потенциала первого анода при регулировании фокусировки практически не изменяет поле у катода. Фокусирующая система, состоящая из ускоряющего электрода и двух анодов, работает следующим образом. Поле между первым и вторым анодом такое же, как показано на рнс. 20.5,а. Оно осуществляет фокусировку так, как было объяснено ранее. Между ускоряющим электродом и первым анодом имеется неоднородное поле, подобное полю между анодами, но не ускоряющее, а тормозящее.
Электроны, влетающие в это поле расходящимся потоком, в левой половине поля рассеиваются, а в правой — фокусируются. При этом фокусирующее действие сильнее рассеиваю- Рис. 20.6. Электронный прожектор с уско- ряющим (экранирующим) электродом щего, так как в правой половине поля скорость электронов меньше. Таким образом, на участке между ускоряющим электродом и первым анодом также происходит фокусировка. Чем ниже напряжение псрвого анода; тем выше напряженность поля и сильнее фокусировка. Чтобы регулирование яркости меньше влияло на фокусировку, первый анод делают без диафрагм (рис. 20.6). На него электроны не попадают, т.
е. ток первого анода равен нулю. Современные электронные прожекторы дают на экране светящееся пятно с диаметром, не превышающим 0,002 диаметра экрана. Электростатическое отклонение луча. Отклонение электронного луча и светящегося пятна на экране пропорционально напряжению на отклоняющих пластинах. Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называется чувствительносяью трубки. Если обозначить отклонение пятна по вертикали через у, а напряжение на пластинах «игрек» через (7„, то у = 8,(7„ (20.1) где 5„— чувствительность трубки для пластин «игрек», Подобно этому отклонение пятна по горизонтали (20.2) х = 5„(7„. Таким образом, чувствительность электростатической трубки есть отношение отклонения светящегося пятна на экране к соответствующему отклоняющему напряжению: 5„= х/(/„и Я = у/(7„, (20,3) Другими словами, чувствительность есть отклонение светящегося пятна, приходящееся на 1 В отклоняющего напряжения.
Выражают чувствительность в миллиметрах на вольт. Иногда под чувствительностью понимают величину, обратную Я„или 5„, н выражают ее в вольтах на миллиметр. Формулы (20.3) не означают, что чувствительность обратно пропорциональна отклоняющему напряжению. Если увеличить в несколько раз (7 то во 270 столько же раз возрастет у, а значение 5 останется без изменения.
Следовательно, 5„не зависит от бк Чувствительность бывает в пределах О,!— 1,0 мм/В. Она зависит от режима работы н некоторых геометрических размеров трубки (рис. 20.7): 5 = 1 1/(2ь(17ьа), (20.4) где 1ьа — длина отклоняющих пластин; 1 — расстояние от середины пластин до экрана; б — расстояние между пластинами; (7„а — напряжение второго анода. Эту формулу нетрудно объяснить. С увеличением 1, электрон дольше летит в отклоняющем поле и получает большее отклонение.
При одном и том же угловом отклонении смеШение светящегося пятна на экране возрастает с увеличением расстояния 1. Если увеличить Ы, то напряженность поля между пластинами, а следовательно, отклонение уменьшится. Повышение напряжения (/,а приводит к уменьшению-отклонения, поскольку возрастает скорость, с которой электроны пролетают поле между пластинами. Рассмотрим возможность повышения чувствительности исходя из формулы (20.4).
Увеличение расстояния ! нежелательно, так как чрезмерно длинная трубка неудобна в эксплуатации. Если увеличить 1„„ или уменьшить Ы, то нельзя получить значительного отклонения луча, так как он будет попадать на пластины. Чтобы этого не произошло, пластины иэгибают и располагают относительно друг друга так, как показано на рис. 20.8. Можно увеличить чувствительность, понижая напря- Рнс.
20.7. Электростатическое отклонение луча жение (7„. Но это связано с уменьшением яркости свечения, что во многих случаях недопустимо, особенно при большой скорости движения луча по экрану. Понижение анодного напряжения ухудшает также фокусировку. При более высоком напряжении П,з электроны движутся с большими скоростями, меньше сказывается взаимное отталкивание электронов. Их траектории в электронном прожекторе располагаются под малым углом к оси трубки. Такие траектории называются параксиальными. Они обеспечивают лучшую фокусировку и меньшие искажения изображения на экране. Уменьшение яркости свечения при понижении анодного напряжения (7,з компенсируется в трубках с лослеускорением.
В этих трубках электронный прожектор сообщает электронам энергию не более 1,5 кэВ. С такой энергией они пролетают между отклоняющими пластинами, а затем попадают в ускоряющее поле, созданное третьим анодом. Последний представляет собой проводящий слой перед экраном, отделенный от остального слоя, соединенного со вторым анодом (рис.
20.9, а). При этом (7,з > (7,з. Поле между этими двумя слоями образует линзу, которая ускоряет электроны. Но вместе с тем происходит некоторое искривление траекторий электронов. Вследствие этого чувствительность снижается и возникают искажения в изображении. Эти недостатки в значительной степени устраняются при многократном послеускорении, когда имеется несколько проводящих колец с постепенно возрастающим напряжением: (7ьа > Пьз > (7ьз > Рм(Рис. 20.9, б). Чтобы уменьшить паразнтные емкости между пластинами П„и П„, выво- Рвс.
20.8. Отклоняющие пластины хе дз дз дздзда Рис. 20.9. Дополпительпыв аноды для после- ускорения ды от них иногда делают непосредственно через стекло баллона и между парами пластин ставят экран. Из тех же соображений не размещают обе пары пластин в одном месте трубки. За счет неодинакового расстояния пластин П„ и П„до экрана чувствителы|ость по осям х и у несколько различна. Если отклоняющее напряжение изменяется с очень высокой частотой, то в изображении возникают искажения, так как время пролета электронов в поле отклоняющих пластин становится соизмеримым с периодом колебаний отклоняющего напряжения. За это время напряжение на пластинах заметно изменяется (даже может изменить свой знак). Для уменьшения таких искажений отклоняющие пластины делают короткими и применяют более высокие ускоряющие напряжения.
С повышением частоты, кроме того, все больше сказывается влияйие собственной емкости отклоняющих пластин. В настоящее время для осциллографии на СВЧ применяют специальные трубки с более сложными отклонязощими системами. Измерение и наблюдение переменных напряжений. Если к отклоняющим пластинам «игрек» подведено переменное напряжение, то электронный луч совершает колебания и на экране видна вертикальная светящаяся черточка (рис. 20.10, а)! Ее длина пропорциональна двойной амплитуде подведенного напряжения 2(7„.
Зная чувствительность трубки и измерив у, можно определить (7 по формуле (7 = у/(25з). (20.5) 27! а) Рнс. 20.10. Измерение переменного напряже ння с помощью ЗЛТ Например, если Я, = 0,4 мм/В, а у = 20 мм, то У = 20/(2 ° 0,4) = 25 В. Если чувствительность трубки неизвестна, ее определяют. Для этого нужно подвести к пластинам известное переменное напряжение и измерить длину светящейся черточки. Напряжение можно подвести от сети и измерить вольтметром. Следует помнить, что вольтметр покажет действующее значея нне напряжения, которое надо пересчитать в амплитуду, умножив на 1,4. Как видно, ЭЛТ можно использовать в качестве амплитудного вольтметра.
Достоинство такого измерительного устройства — большое входное сопротивление и возможность измерений на весьма высоких частотах. Описанный метод позволяет измерять пиковые значения несннусондальных напряжений, а также амплитуды положительной и отрицательной полу- волн переменного напряжения. Для этого запоминают положение светящегося пятна прн отсутствии измеряемого напряжения, затем его подают н измеряют расстояния у, и уз от начального положения пятна до концов светящейся черточки (рнс.
20.10,'б). Амплитуды полуволн при этом У, = у,/5„и (7 з = уз/бж (20.6) Для наблюдения переменных напряжений к пластинам П„ подводят исследуемое напряжение, а к пластинам τ— напряжение развертки (7р,м, имеющее пилообразную форму (рис. 20.11) и получаемое от специального генератора. Это напряжение осуществляет временную развертку. В течение времени Г,, когда напряжение растет, электронный луч равномерно движется по го- 272 ризонтали в одном направлении, например слева направо, т.е. делает прямой, или рабочий, ход. При резком уменьшении напряжения в течение времени гз луч делает быстрый обратный ход.
Все это повторяется с частотой напряжения развертки. Когда исследуемое напряжение отсутствует, на экране видна горизонтальная светящаяся черточка, играющая роль оси времени. Если подать исследуемое переменное напряжение на пластины П„, то пятно на экране одновременно будет совершать колебание по вертикали и повторяющееся равномерное движение с обратным ходом по горизонтали. В результате наблюдается светящаяся кривая исследуемого напряжения (рис.
20.12). На рисунке показаны осциллограммы синусоидального напряжения, но можно наблюдать напряжение любой формы. Чтобы кривая была неподвижной, период развертывающего напряжения Тя,м должен быть равен периоду исследуемого напряжения Тнли в целое число раз больше его: (20.7) где н — целое число. Рнс. 20.11.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
