Generador de senyals basat en oscil·loscopis i usos de senyals de radar de banda ampla
Com funciona un oscil·loscopi
Un oscil·loscopi és un instrument de mesura electrònic que utilitza les característiques dels tubs de l'oscil·loscopi electrònic per convertir els senyals elèctrics alternatius que l'ull humà no poden observar directament en imatges i mostrar-los en una pantalla fluorescent per mesurar-los. És un instrument indispensable i important per observar fenòmens experimentals de circuits digitals, analitzar problemes en experiments i mesurar resultats experimentals. L'oscil·loscopi consta d'un tub d'oscil·loscopi i un sistema d'alimentació, un sistema de sincronització, un sistema de deflexió de l'eix X, un sistema de deflexió de l'eix Y, un sistema d'exploració de retard i una font de senyal estàndard.
1. Tub d'oscil·loscopi
El tub de raigs catòdics (CRT), conegut com a tub d'oscil·loscopi, és el nucli de l'oscil·loscopi. Converteix senyals elèctrics en senyals lluminosos. Com es mostra a la figura 1, el canó d'electrons, el sistema de desviació i la pantalla de fòsfor es segellen en una carcassa de vidre al buit per formar un tub d'oscil·loscopi complet.
(1) Pantalla fluorescent
Les pantalles de tubs d'oscil·loscopi actuals solen ser plans rectangulars, amb una capa de material fosforescent dipositada a la superfície interior per formar una pel·lícula fluorescent. Sovint s'afegeix una capa de pel·lícula d'alumini evaporada a la pel·lícula fluorescent. Els electrons d'alta velocitat travessen la pel·lícula d'alumini i xoquen amb el fòsfor per formar punts brillants. La pel·lícula d'alumini té reflex intern, que és beneficiós per millorar la brillantor dels punts brillants. La pel·lícula d'alumini també té altres funcions com la dissipació de calor.
Quan el bombardeig electrònic s'atura, el punt brillant no pot desaparèixer immediatament sinó que ha de romandre durant un període de temps. El temps que triga a que la brillantor d'un punt brillant caigui a l'10% del seu valor original s'anomena "temps de resplendor posterior". El temps de resplendor posterior inferior a 10 μs s'anomena permanència molt curta, 10 μs-1ms és resplendor posterior curt, 1ms-0,1s és resplendor posterior mitjà, 0,1s-1s és resplendor posterior llarg i més d'1s. és una llum posterior extremadament llarga. En general, els oscil·loscopis estan equipats amb tubs d'oscil·loscopi de persistència mitjana, els oscil·loscopis d'alta freqüència utilitzen una persistència curta i els de baixa freqüència utilitzen una persistència llarga.
(2) Canó d'electrons i focus
El canó d'electrons consta de filament (F), càtode (K), quadrícula (G1), elèctrode accelerador frontal (G2) (o segona quadrícula), primer ànode (A1) i segon ànode (A2). La seva funció és emetre electrons i formar un feix d'electrons molt prim i d'alta velocitat. El filament s'activa per escalfar el càtode, i el càtode emet electrons quan s'escalfa.
La reixeta és un cilindre metàl·lic amb un petit forat a la part superior, que es col·loca fora del càtode. Com que el potencial de la porta és inferior al càtode, controla els electrons emesos pel càtode. En general, només un petit nombre d'electrons amb una gran velocitat inicial de moviment pot passar pels forats de la porta i córrer cap a la pantalla fluorescent sota l'acció de la tensió de l'ànode. Els electrons amb una velocitat inicial petita encara tornen al càtode.
Si el potencial de la porta és massa baix, tots els electrons tornen al càtode, és a dir, el tub s'apaga. L'ajust del potenciòmetre W1 al circuit pot canviar el potencial de la porta i controlar la densitat del flux d'electrons a la pantalla fluorescent, ajustant així la brillantor del punt brillant. El primer ànode, el segon ànode i l'elèctrode accelerador frontal són tres cilindres metàl·lics en el mateix eix que el càtode. El pol d'acceleració frontal G2 està connectat a A2 i el potencial aplicat és superior a A1. El potencial positiu de G2 accelera els electrons des del càtode cap a la pantalla fluorescent.
A mesura que el feix d'electrons viatja des del càtode a la pantalla de fòsfor, experimenta dos processos d'enfocament. El primer enfocament es completa amb K, G1 i G2. K, K, G1 i G2 s'anomenen les primeres lents electròniques del tub de l'oscil·loscopi. El segon enfocament es produeix a les àrees G2, A1 i A2. L'ajust del potencial del segon ànode A2 pot fer que el feix d'electrons convergi en un punt de la pantalla fluorescent. Aquest és el segon focus. La tensió a A1 s'anomena tensió d'enfocament, i A1 també s'anomena pol d'enfocament. De vegades, ajustar la tensió d'A1 encara no pot aconseguir un bon enfocament i cal ajustar la tensió del segon ànode A2. A2 també s'anomena elèctrode d'enfocament auxiliar.
(3) Sistema de desviació
El sistema de deflexió controla la direcció del feix d'electrons de manera que el punt de llum de la pantalla fluorescent canvia amb el senyal extern per representar la forma d'ona del senyal mesurat. A la figura 8.1, dos parells de plaques de deflexió mútuament perpendiculars Y1, Y2 i Xl, X2 formen un sistema de deflexió. La placa de desviació de l'eix Y es troba a la part davantera i la placa de desviació de l'eix X a la part posterior, de manera que la sensibilitat de l'eix Y és alta (el senyal mesurat s'afegeix a l'eix Y després del processament). S'aplica tensió als dos parells de plaques deflectores respectivament, de manera que es forma un camp elèctric entre els dos parells de plaques deflexió, que controla la deflexió del feix d'electrons en les direccions vertical i horitzontal respectivament.
