Generátor signálu na bázi osciloskopu a použití širokopásmových radarových signálů
Jak funguje osciloskop
Osciloskop je elektronický měřicí přístroj, který využívá charakteristiky elektronek elektronického osciloskopu k převodu střídavých elektrických signálů, které nelze přímo pozorovat lidským okem, na obrazy a jejich zobrazení na fluorescenční obrazovce pro měření. Je to nepostradatelný a důležitý nástroj pro pozorování experimentálních jevů číslicových obvodů, analýzu problémů v experimentech a měření experimentálních výsledků. Osciloskop se skládá z elektronky osciloskopu a napájecího systému, synchronizačního systému, systému vychylování osy X, systému vychylování osy Y, systému zpoždění skenování a standardního zdroje signálu.
1. Osciloskopická trubice
Jádrem osciloskopu je katodová trubice (CRT), označovaná jako osciloskopová trubice. Převádí elektrické signály na světelné signály. Jak je znázorněno na obrázku 1, elektronové dělo, vychylovací systém a fosforová clona jsou utěsněny ve vakuovém skleněném plášti, aby vytvořily kompletní trubici osciloskopu.
(1) Fluorescenční stínítko
Dnešní obrazovky trubic osciloskopu jsou obvykle pravoúhlé roviny, s vrstvou fosforeskujícího materiálu nanesenou na vnitřním povrchu, aby vytvořil fluorescenční film. K fluorescenčnímu filmu se často přidává vrstva odpařeného hliníkového filmu. Vysokorychlostní elektrony procházejí hliníkovým filmem a dopadají na fosfor za vzniku jasných bodů. Hliníková fólie má vnitřní odraz, což je výhodné pro zlepšení jasu světlých bodů. Hliníková fólie má i další funkce, jako je odvod tepla.
Když ostřelování elektrony ustane, jasná skvrna nemůže okamžitě zmizet, ale musí po určitou dobu zůstat. Doba, za kterou jas jasného bodu klesne na 10% původní hodnoty, se nazývá „doba dosvitu“. Doba dosvitu kratší než 10μs se nazývá velmi krátký dosvit, 10μs-1ms je krátký dosvit, 1ms-0.1s je střední dosvit, 0,1s-1s je dlouhý dosvit a více než 1s je extrémně dlouhý dosvit. Obecně jsou osciloskopy vybaveny trubicemi osciloskopu se střední perzistencí, vysokofrekvenční osciloskopy používají krátkou perzistenci a nízkofrekvenční osciloskopy používají dlouhou perzistenci.
(2) Elektronová pistole a ohnisko
Elektronové dělo se skládá z vlákna (F), katody (K), mřížky (G1), přední urychlovací elektrody (G2) (nebo druhé mřížky), první anody (A1) a druhé anody (A2). Jeho funkcí je emitovat elektrony a vytvořit velmi tenký, vysokorychlostní elektronový paprsek. Vlákno je nabuzeno k ohřevu katody a katoda při zahřívání emituje elektrony.
Mřížka je kovový válec s malým otvorem na horní straně, který je umístěn mimo katodu. Protože potenciál brány je nižší než katoda, řídí elektrony emitované katodou. Obecně jen malý počet elektronů s velkou počáteční rychlostí pohybu může projít otvory hradla a spěchat k fluorescenčnímu stínítku působením anodového napětí. Elektrony s malou počáteční rychlostí se stále vracejí ke katodě.
Pokud je potenciál brány příliš nízký, všechny elektrony se vrátí ke katodě, to znamená, že elektronka se vypne. Nastavením potenciometru W1 v obvodu lze změnit potenciál brány a řídit hustotu toku elektronů do fluorescenční obrazovky, čímž se nastaví jas jasného bodu. První anoda, druhá anoda a přední urychlovací elektroda jsou tři kovové válce na stejné ose jako katoda. Přední urychlovací pól G2 je připojen k A2 a aplikovaný potenciál je vyšší než A1. Kladný potenciál G2 urychluje elektrony od katody směrem k fluorescenčnímu stínítku.
Jak elektronový paprsek putuje od katody k fosforové obrazovce, prochází dvěma zaostřovacími procesy. První zaostření je dokončeno pomocí K, G1 a G2. K, K, G1 a G2 se nazývají první elektronické čočky tubusu osciloskopu. Druhé zaostření probíhá v oblastech G2, A1 a A2. Nastavením potenciálu druhé anody A2 se může elektronový paprsek sblížit v bodě na fluorescenčním stínítku. Toto je druhé zaostření. Napětí na A1 se nazývá zaostřovací napětí a A1 se také nazývá zaostřovací pól. Někdy nastavením napětí A1 stále nelze dosáhnout dobrého zaostření a napětí druhé anody A2 je třeba doladit. A2 se také nazývá pomocná zaostřovací elektroda.
(3) Vychylovací systém
Vychylovací systém řídí směr elektronového paprsku tak, aby se světelná skvrna na fluorescenčním stínítku měnila s externím signálem a zobrazovala tvar vlny měřeného signálu. Na obrázku 8.1 tvoří dva páry vzájemně kolmých vychylovacích plechů Y1, Y2 a Xl, X2 vychylovací systém. Vychylovací deska osy Y je vpředu a vychylovací deska osy X je vzadu, takže citlivost osy Y je vysoká (naměřený signál se po zpracování přidá k ose Y). Na oba páry vychylovacích desek je přivedeno napětí, takže mezi dvěma páry vychylovacích desek je vytvořeno elektrické pole, které řídí vychylování elektronového paprsku ve vertikálním a horizontálním směru.
