Ostsilloskoobipõhine signaaligeneraator ja lairiba radari signaalide kasutus
Kuidas ostsilloskoop töötab
Ostsilloskoop on elektrooniline mõõteriist, mis kasutab elektrooniliste ostsilloskoobi torude omadusi, et teisendada vahelduvad elektrisignaalid, mida inimsilm ei saa otseselt jälgida, kujutisteks ja kuvada need mõõtmiseks fluorestsentsekraanil. See on asendamatu ja oluline instrument digitaalahela eksperimentaalsete nähtuste vaatlemisel, katsete probleemide analüüsimisel ja katsetulemuste mõõtmisel. Ostsilloskoop koosneb ostsilloskoobi torust ja toitesüsteemist, sünkroniseerimissüsteemist, X-telje läbipaindesüsteemist, Y-telje läbipaindesüsteemist, viiviskaneerimise süsteemist ja standardsest signaaliallikast.
1. Ostsilloskoobi toru
Katoodkiiretoru (CRT), mida nimetatakse ostsilloskoobi toruks, on ostsilloskoobi tuum. See muudab elektrilised signaalid valgussignaalideks. Nagu on näidatud joonisel 1, on elektronpüstol, kõrvalekaldesüsteem ja luminofoorekraan suletud vaakumklaasist kesta, et moodustada terviklik ostsilloskoobitoru.
(1) Luminofoorekraan
Tänapäeva ostsilloskoobi toruekraanid on tavaliselt ristkülikukujulised tasapinnad, mille sisepinnale on ladestunud fosforestseeruva materjali kiht, mis moodustab fluorestseeruva kile. Fluorestseeruvale kilele lisatakse sageli kiht aurustunud alumiiniumkilet. Kiired elektronid läbivad alumiiniumkile ja tabavad fosforit, moodustades heledaid laike. Alumiiniumkilel on sisepeegeldus, mis on kasulik heledate laikude heleduse parandamiseks. Alumiiniumkilel on ka muid funktsioone, näiteks soojuse hajutamine.
Kui elektronpommitamine peatub, ei saa hele laik kohe kaduda, vaid peab jääma teatud aja jooksul. Aega, mis kulub ereda laigu heleduse langemiseks 10%-ni selle algsest väärtusest, nimetatakse "järelvalgustusajaks". Lühemat kui 10 μs järelhõõgumisaega nimetatakse väga lühikeseks järelhõõguks, 10 μs-1ms on lühike järelhõõgumine, 1 ms-0.1 s on keskmine järelhõõgumine, 0,1 s-1s on pikk järelhelend ja rohkem kui 1 s on äärmiselt pikk järelhelend. Üldiselt on ostsilloskoobid varustatud keskmise püsivusega ostsilloskoobid, kõrgsageduslikud ostsilloskoobid kasutavad lühikest püsivust ja madala sagedusega ostsilloskoobid pikka püsivust.
(2) Elektronpüstol ja fookus
Elektronkahur koosneb hõõgniidist (F), katoodist (K), võrest (G1), eesmisest kiirenduselektroodist (G2) (või teisest võrest), esimesest anoodist (A1) ja teisest anoodist (A2). Selle ülesanne on kiirata elektrone ja moodustada väga õhuke kiire elektronkiir. Hõõgniit pingestatakse katoodi soojendamiseks ja katood kiirgab kuumutamisel elektrone.
Võre on metallist silinder, mille ülaosas on väike auk, mis asetatakse katoodist väljapoole. Kuna paisu potentsiaal on madalam kui katoodil, kontrollib see katoodi poolt emiteeritud elektrone. Üldjuhul suudab ainult väike hulk suure algkiirusega elektrone läbida värava auke ja tormata anoodipinge mõjul fluorestsentsekraanile. Väikese algkiirusega elektronid naasevad ikkagi katoodile.
Kui paisupotentsiaal on liiga madal, naasevad kõik elektronid katoodile, see tähendab, et toru lülitatakse välja. W1 potentsiomeetri reguleerimine vooluringis võib muuta paisu potentsiaali ja juhtida elektronide voolu tihedust fluorestsentsekraanile, reguleerides seeläbi ereda koha heledust. Esimene anood, teine anood ja eesmine kiirenduselektrood on kolm metallsilindrit, mis asuvad katoodiga samal teljel. Eesmine kiirenduspoolus G2 on ühendatud A2-ga ja rakendatav potentsiaal on suurem kui A1. G2 positiivne potentsiaal kiirendab elektrone katoodilt fluorestsentsekraani suunas.
Kui elektronkiir liigub katoodilt luminofoorekraanile, läbib see kaks teravustamisprotsessi. Esimese teravustamise lõpetavad K, G1 ja G2. K, K, G1 ja G2 nimetatakse ostsilloskoobitoru esimesteks elektroonilisteks läätsedeks. Teine teravustamine toimub piirkondades G2, A1 ja A2. Teise anoodi A2 potentsiaali reguleerimine võib panna elektronkiire fluorestsentsekraani punktis koonduma. See on teine fookustamine. A1 pinget nimetatakse teravustamispingeks ja A1 nimetatakse ka teravustamispooluseks. Mõnikord ei saa A1 pinge reguleerimisega ikkagi head teravustamist saavutada ja teise anoodi A2 pinget tuleb peenhäälestada. A2 nimetatakse ka abi-fookuselektroodiks.
(3) Paindesüsteem
Paindesüsteem juhib elektronkiire suunda nii, et fluorestsentsekraanil olev valguspunkt muutub koos välise signaaliga, et kujutada mõõdetud signaali lainekuju. Joonisel 8.1 moodustavad kaks paari vastastikku risti asetsevaid painutusplaate Y1, Y2 ja Xl, X2 paindesüsteemi. Y-telje läbipaindeplaat on ees ja X-telje painutusplaat taga, seega on Y-telje tundlikkus kõrge (mõõdetud signaal lisatakse pärast töötlemist Y-teljele). Kahele painutusplaatide paarile rakendatakse pinget, nii et kahe painutusplaatide paari vahele moodustub elektriväli, mis kontrollib elektronkiire läbipaindet vastavalt vertikaal- ja horisontaalsuunas.
