Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров) (554136), страница 25
Текст из файла (страница 25)
В осциллографах применяют, как правило, электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) с электростатическим управлением и формированием луча. ЭЛТ представляет собой стеклянную вакуумную оболочку с люминесцентным экраном (рис. 6.1). Внутри оболочки расположены: катод с подогревателем; электроды ускорения и фокусировки луча (1-й — 3-й аноды); модулятор яркости светового пятна; пара пластин для отклонения луча по вертикали (ось У); пара пластин„отклоняющих луч по горизонтальной координате (ось Х).
Принцип действия ЭЛТ основан на следующем. Электроны, эмиттированные с катода, ускоряются и формируются в узкий пучок (электронньрй луч). Проходя мимо пластин, электронный луч под воздействием приложенного к нпм напряжения отклоняется по осям Х р У. Попадая на люминесцентный экран, электроны вызывают свечение в виде яркой точки.
Размеры и конфигурацию пластин выбирают так, чтобы смещение светового пятна было пропорционально значениям отклоняющих напряжений, поданных на 'пластины, При этом световое пятно описывает траекторию, называемую осциллограммой. Основные эксплуатационные параметры ЭЛТ описываются следующими эксплуатационными параметрами: 1) чувствительностью ЭЛТ по осям Х и У (Ь и Ьр), которая выражается величиной пе- 115 в>п (путав) ~л ~у мутна График зависимости динамической чувствительности от частоты йриведен на рис. 6.2.
Динамическая чувствительность на частотах )=п/тир (в=1, 2, ...) обращается в нуль. Частоту ( =1/тпр называют критической; она зависит от значения ускоряюшего'найряжения и длины пластин. (6.1) Рис. 6.3. Эквивалентная схема отклоняющих пластин Рис. 62. сзависимость динамической чувст- вительности ЭЛТ от частоты Полоса пропускания ЭЛТ обычно задается верхней граничной частотой(ы на которой Ьл=0,707Ьт. Кроме пролетных явлений, учитываемых соотношением (6.1), на нее влияют емкость пластин и индуктивность их выводов. Поясним это, рассмотрев эквивалентную схему отклоняющих пластин (рнс. 6.3).
Последовательный контур, образованный паразитными реактивностями Е, и С,, имеет малое входное сопротивление на частоте собственного резонанса: 2мф26 С (6.2) Напряжение на пластинах зависит от частоты по закону, показанному на рис. 6.4. Как видно из графика, на частотах выше резонансной чувствительность ЭЛТ резко падает. Для повышения резонансной частоты уменьшают индуктивность выводов и емкость пластин. 116 ремешения светового пятна, вызванного отклоняющим напряжением величиной 1 В; 2) полосой пропускания ЭЛТ вЂ” диапазоном частот, в пределах.
которого чувствительность по вертикали составляет не менее 0,707 от максимального значения. Из-за конечного времени пролета электронов вдоль отклоняющих пластин т,р полоса пропускания ограничена со стороны верхних частот. Для учета этого эффекта используют понятие динамической чувствительности, которая связана со статической чувствительностью, введенной ранее, следующей зависимостью: вля Рассмотренные причины являются факторами, ограничивающими рабочую полосу ЭЛТ широкого применения частотами 200— 600 й4Гц.
Статическая чувствительность их находится в пределах 0,6 — 6 мм/В по оси У. Важным параметром ЭЛТ также является размер рабочей части экрана, в пределах которой искажения осциллограммы минимальны. Для улучшения использования площади экрана современные ЭЛТ имеют прямоугольный экран. К световым параметрам ЭЛТ относят следующие: 1) диаметр светового пятна при оптилальной яркости.
Этот параметр определяет разрешающую способность ЭЛТ; 2) максимальная яркость свечения экрана. Она зависит от плотности электронного .пучка. Яр- ввяял кость регулируется путем изменения отрицательного напряжения на модуляторе; 3) цвет свечения экрана.
Чаще всего используют зеленый и желтый цвета, обеспечивающие наименьшую утомляемость глаза оператора. Для фотографирования р с экрана применяют ЭЛТ с голубым свечением, к котоРомУ более чУвст- р а 4 зависим ть отклояявнтельны фотоматериалы; 4) время яяпего напряжения яя пяястяпослесвечения. Для улучшения ви- ках У от частоты вуального восприятия оспиллограммы время свечения экрана должно превышать время воздействия на него электронов (послесвечение). Для наблюдения процессов с частотой более 10 Гц используют экраны с послесвечением средней продолжительности — до 100 мс. Для фоторегистрации более предпочтителен люминофор с малым (до 10 мс) послесвечением.
При исследовании медленных процессов используют экраны, имеющие послесвечение более 100 мс. Рассмотрим некоторые пути улучшения параметров ЭЛТ. Шкала экрана ЭЛТ наносится на внутреннюю поверхность стекла. Это устраняет субъективные ошибки из-за параллакса, которые возникают при использовании шкалы, накладываемой на ЭЛТ снаружи. Для увеличения яркости изображения используют металлизированный экран. Изнутри на него наносят тонкую пленку алюминия, пРозРачную для электронов, но отражающую световой поток (направленный внутрь трубки) в сторону оператора. Другим способом увеличения яркости, применяемым при фоторегнстрации быстропротекающих процессов, - является применение стекловолоконных экранов. Такие экраны представляют собой совокупность коротких отрезков световодов — стеклянных нитей с отражающей оболочкой.
В каждом световоде излучение распространяется от одного торца к другому с минимальным боковым Рассеянием, поэтому практически вся световая энергия достигает фотопленки, наложенной непосредственно на экран- .с,=у Х7С, где С вЂ” емкость пластин каждой секции. (6.3) Е/Я Е Е Е Е Ег'2 и т1ги7 Рис. б.б. Отклоииющаи система типа бегущей волны Исследуемый сигнал подается на пластины первой секции. При этом в линии возбуждается бегущая волна, распространяющаяся в сторону экрана трубки со скоростью 4 '= ЬфтХС, (6.4) где Ь вЂ” период линии.
Так как на конце линия нагружена на активное сопротивление Й, равное волновому, то отраженная волна отсутствует. Если выбрать скорость Г равной скорости электронов, то отклоняющее поле для каждого электрона пучка будет синфазным и на протяжении всей отклоняющей системы не прнводит к уменьшению чувствительности трубки. На практике (из-за конечной длины секций, частотной зависимости скорости н т. д.) полоса пропускания ограничена, однако применение широкополосной замедляющей системы для отклонения луча позволяет расширить частотный диапазон трубки бегущей волны примерно на порядок по сравнению с традиционными ЭЛТ.
Современные ЭЛТ бегущей волны имеют рабочую полосу до нескольких ГГц прн чувствительности 1Π— 16 "мм/В. Запоминающие трубки. Эти трубки содержат те же элементы, что и ЭЛТ широкого применения. Это позволяет использовать их в регкиме осциллографирования без запоминания. Дополнительно запоминающие ЭЛТ оснащают узлом памяти, узлом воспроизведения и вспомогательными электродами (рис. 6.6).
Узел памяти со. 118 Расширения полосы пропускания достигают введением в ЭЛТ отклоняющей системы типа бегущей волны. Принцип действия трубки бегущей волны поясняет схема на рис. 6.6. Отклоняющая пластина, длина которой 1, обеспечивает достаточную статическую чувствительность трубки н разрезана на отдельные секции длиной 1'. Секции соединены между собой индуктивностями Е. так, чтобы образовать искусственную линию с постоянным волновым сопро- тивлением держит мишень — сетку„покрытую слоем диэлектрика, и коллек.тор — более крупноструктурную сетку, расположенную поверх мишени.
Запись изображения осуществляется электронным лучом высокой энергии (записывающий луч). Электроны луча оседают на мишени„причем количество заряда пропорционально току луча. При перемещении луча на мишени создается потенциальный рельеф, повторяющий форму осциллограммы. После прекращения действия сигнала потенциальный рельеф мишени сохраняется длительное время (особенно при отклю- о.5 б гв ченном питании ЭЛТ).
Для наблюдения записанного . изображения служит узел воспроизведения, состоящий из катода с Хл подогревателем, модулятора и ф~ электродов коллиматора. Катод создает поток :электронов малой энергии, плотность которого регу- 1 лируется модулятором. Коллима- 1 тор формирует широкий пучок, равномерно облучающий мишень.
Потенциалы мишени и коллекто- Рно. 66, узел намнтн запоминаюра подобраны таким образом, щнй элт: чтобы при отсутствии записанно- т — натрааатальь г — катод;  — моду- лнтор; 4 — ноннын отражаталь; В— го изображения медленные влек-;н„,р;  — р; г'— троны. воспроизводящего пучка не нтань;  — акран могли пройти через мишень.
В этом случае свечение экрана минимально. При наличии потенциального рельефа в этих точках мишени часть электронов проходят к экрану, вызывая его свечение. На экране появляется осцилло-- грамма, повторяющая форму потенциального рельефа мишени. Стирание записи производится подачей на мишень положительного импульса, выравнивающего потенциал мишени. Запоминающие ЭЛТ характеризуют следующими параметрами: яркость свечения экрана в режиме воспроизведении; она регулируется напряжением на модуляторе воспроизводящего узла н может быть высока, так как воспроизведение производится непрерывно (в отличие от обычной ЭЛТ); время воспроизведения изображения; это время ограничивается устойчивостью потенциального рельефа к ионной бомбардировке, имеющей место в любой ЭЛТ, а также утечками;.в современных ЭЛТ время воспроизведения может достигать десятков минут; время сохранения записи; оно определяется прн снятом напряжении с ЭЛТ; скорость записи важный параметр, определякпций быстродействие ЭЛТ в режиме запоминания; определяется временем, необходимым для создания потенциального рельефа достаточной величины.
Современные запоминающие ЭЛТь имеют скорость записи от 5— 10 до 4000 км/с. Остальные параметры запоминающих ЭЛТ не отличаются от параметров ЭЛТ широкого применения. 119 Перспективным типом отображающего устройства, применяемого в осциллографах с аналого-цифровым преобразованием исследуемого сигнала, является матричная индикаторная панель. Она представляет собой совокупность отдельных дискретных излучателей (газоразрядных, твердотельных и пр.). На рис. 6.7 изображена конструкция матричной газоразрядной панели. Опа содержит две стеклянные пластины, на внутренних поверхностях которых напылены тонкие проводящие полоски (аног ды и катоды).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
