ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Приборы и принадлежности:
1. Осциллограф С1 -5
2. Звуковой генератор ГЗ-18
3. Специальная приставка
4. Источник питания
Цель работы:
Изучение устройства электронно-лучевого осциллографа типа С1-5 и ознакомление с некоторыми видами наблюдений и измерений, которые можно проводить с его помощью.
Устройство и принцип работы осциллографа.
Осциллографом называется прибор, позволяющий визуально наблюдать быстрые периодические (колебания) процессы: (ascilla - колебание, grafo -пишу).
Осциллографы бывают различного типа и назначения.
Наиболее распространены магнитоэлектрические («шлейфовые») осциллографы и электронные осциллографы («осцилоскопы»).
Область применения осциллографов чрезвычайно обширна.
Возможность преобразования механических, химических, световых, тепловых и других величин в электрические сигналы позволяет применять осциллографы во многих отраслях науки и техники.
Специальные типы осциллографов позволяют наблюдать и фотографировать очень медленные периодические процессы и очень быстрые (вплоть до сверхвысоких частот) колебания, а также одиночные импульсы сложной формы.
С помощью осциллографов можно проводить не только качественные, но и количественные измерения параметров исследуемых сигналов.
Электронно-лучевая трубка.
Основным узлом осциллографа является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). ЭЛТ представляет собой стеклянную колбу специальной формы, показанная на рис. 1, с вмонтированной в нее системой электродов.
Трубка откачена до давления 10"8 - 10"7 мм рт. ст.
Основной узел ЭЛТ - электронно-лучевая пушка, которая формирует электронный луч и направляет его на экран 8, покрытый люминофором, светящимся под ударами электронов.
В её состав входят: источник электронов – катод (1), ускоряющий электрод-сетка (3), фокусирующие электроды – «электронная линза» (4), вертикально отклоняющие пластины (5), горизонтально отклоняющие пластины (6), анод (7) и экран (8), покрытый с внутренней стороны люминофором.
Нить накала - спираль из вольфрама, покрытая керамикой для изоляции от катода.
На спираль подается низкое напряжение (6,3 В). Нагреваясь, спираль накаляет катод до температуры Т С, при которой происходит достаточно интенсивная эмиссия с поверхности катода.
Катод, представляющий собой полый тонкостенный цилиндр с плоским донышком,
покрытым активирующим слоем для уменьшения работы выхода электрона;
Управляющий электрод. Выполняет две функции: предварительную фокусировку электронного луча и регулировку его плоскости.
На управляющий электрод подается отрицательный потенциал по отношению к катоду. Поэтому электроны, вылетающие из торца катода в различных направлениях, отклоняются полем управляющего электрода и проходят через отверстие в его донышко.
Таким образом, управляющий электрод сужает электронный луч, «фокусирует» его.
Изменяя потенциал на управляющем электроде, сопротивлением можно регулировать количество электронов, вылетающих в единицу времени, т.е. регулировать плотность электронного луча и тем самым менять яркость свечения экрана.
В этом случае управляющий электрод играет роль аналогичную управляющей сетке в триоде.
4. Система из двух анодов: первого анода и второга анода. Эти электроды предназначены для ускорения электронного тока и его точной фокусировке.
Для получения свечения экрана ЭЛТ необходимо ускорить электроны до значительных энергий. Поэтому на 2-й анод подается высокое напряжение около 800 В. 1-й анод имеет более низкий потенциал. В результате между 1-м и 2-м анодами образуется электростатическое поле, эквипотенциалы которого имеют форму двояковыпуклой линзы). В таком поле электроны, удаленные от оси трубки, получают дополнительную поперечную скорость, направленную к оси ЭЛТ,
Регулируя величину напряжения между 1-м и 2-м анодами с помощью сопротивления R2 (рис. 1), можно добиться чтобы практически все траектории электронов сходились в одной точке, лежащей на поверхности экрана (8). При этом регулируется только потенциал 1-го анода, т.к. потенциал 2-го анода влияет на яркость свечения и чувствительность ЭЛТ.
Система отклоняющих пластин. Пара параллельных, горизонтально расположенных пластин 6 (рис. 1) служит для отклонения электронного луча в вертикальном направлении и называется вертикально -отклоняющими пластинами.При подаче на них разности потенциалов, светящееся пятно на экране будет отклоняться в сторону положительно заряженной пластины. Величина смещения луча от оси трубки пропорциональна величине приложенной разности потенциалов.