Электронно-лучевая трубка

ТЕОРИЯ

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА

Лабораторная работа №7

Цель работы:ознакомление с принципом действия электронного осциллографа и его основных узлов; определение чувствительности вертикального входа осциллографа к переменному напряжению; изменение величины неизвестного напряжения; наблюдение формы исследуемых сигналов, определение частоты неизвестного сигнала.

Приборы и принадлежности:электронный осциллограф, источник исследуемого напряжения, одно- и двухполупериодный выпрямители, релаксационный генератор, трансформатор, звуковой генератор.

Электронный осциллограф (ЭО) применяется для исследования и визуального наблюдения быстроизменяющихся процессов электрического характера. Осциллографические устройства применяются в медицине для регистрации биопотенциалов с последующим их анализом, что играет большую роль при специфических исследованиях и диагностике заболеваний.

Достоинствами электронного осциллографа являются высокая чувствительность и безынерционность действия, что позволяет исследовать процессы длительностью до с.

Устройство электронного осциллографа можно представить блок-схемой (рис.1)

На рис. 1 введены следующие обозначения:

ЭЛТ - электронно-лучевая трубка, служащая для преобразования электрических сигналов в видимое графическое изображение;

ВУ - вертикальный усилитель, служащий для усиления входного сигнала U_ИССЛ. , которое подается на вертикально отклоняющие пластины «YY» ( U_ВЕРТ.).

ГУ- горизонтальный усилитель, служащий для усиления сигнала генератора развертки ГР - U_РАЗВ., которое подается на горизонтально отклоняющие пластины «XX» ( U_ГОРИЗ,).

ВхУ - входное устройство, служащее для согласования исследуемого U_ИССЛ. сигнала с вертикальным усилителем ВУ.

ГР - генератор развертки, вырабатывающий пилообразное напряжение, равномерно перемещающее электронный луч по экрану ЭЛТ в горизонтальном направлении.

БС - блок синхронизации, осуществляющий процесс согласования периодов напряжения исследуемого сигнала и генератора развертки.

БП - блок питания всех блоков осциллографа.

Рассмотрим принцип действия всех блоков осциллографа.

Электронно-лучевая трубка является главным рабочим элементом осциллографа. Она представляет собой электровакуумный прибор, состоящий из баллона, расширенная часть которого заканчивается экраном. Внутри трубки впаян ряд электродов различного назначения, находящихся в условиях высокого вакуума ( давление мм рт.ст.)

На рис.2 показаны основные элементы электронно-лучевой трубки с электростатическим управлением. В узкой части трубки находятся электроды, образующие «электронную пушку», в расширенной - система отклоняющих пластин YY и XX, АКВ - аквадаг ( суспензия графита в воде, применяемая для образования электропроводящего слоя на внутренней поверхности электронно-лучевой трубки ), Э - экран.

Электронная пушка

Электронная пушка включает в себя нить накала Н, катод К, модулятор М, аноды А1 и А2. Нить накала нагревается от блока питания и подогревает катод до высокой температуры Т=1000-1100 ⁰К. В результате этого электроны выходят с поверхности катода (термоэлектронная эмиссия) и образуют вблизи катода электронное облако). При подаче на аноды А1 и А2 больших положительных относительно катода потенциалов электроны от катода устремляются к анодам и экрану, образуя рассеянный электронный пучок. Модулятор, потенциал которого отрицателен относительно катода, располагается намного ближе к катоду, чем аноды А1 и А2. На рис.3 графически изображено электрическое поле между катодом и модулятором.

Под действием силы Кулона часть электронов, вылетающих из катода К, возвращается к катоду, а другая часть движется под некоторым углом к силовым линиям электрического поля и вылетает через отверстие в модуляторе.