5.5.Генераторы пилообразного напряжения.

Кроме импульсных генераторов прямоугольной формы в электронных схемах находят широкое распространение генераторы пилообразного напряже­ния (ГПН). Пилообразным называется напряжение, которое сравнительно медленно нарастает по линей­ному закону и затем быстро уменьшается до первона­чального значения. Пилообразное напряжение полу­чают при заряде конденсатора. Простейшая схема генератора пилообразного напряжения показана на рис. 5.6.

В исходном состоянии, когда входной сигнал отсутствует, транзистор VT находится в режиме насыщения. Напряжение на конденсаторе С равно напряжению между коллектором и эмиттером насы­щенного транзистора. С поступлением на вход генератора импульса напряжения прямоугольной формы отрицательной полярности транзистор закры­вается и конденсатор С начинает заряжаться от источника коллекторного питания через зарядный резистор R_K. После прекращения действия входного импульса транзистор VT открывается и происходит относительно быстрый разряд конденсатора С через транзистор. Длительность пилообразного импульса равна длительности входного прямоугольного импульса, а длительность обратного хода – времени разряда конденсатора через транзистор.

Рис.5.6.Схема генератора пилообразного напряже- ния(а) и формы напряжений (б)

ГПН применяются для получения развертки электронного луча в электрон- но-лучевых трубках осциллографических, телевизионных и радиолокационных устройств, в устройствах формирования временной задержки и в других устройствах.

5.6. Электронный осциллограф

Электронным осциллографом называют прибор, предназначенный для визуального наблюдения, ре­гистрации и измерения параметров электрических сигналов.

Электронный осциллограф является одним из наиболее распространенных радиоизмерительных приборов, который применяют при иссле­дованиях радиоэлектронных схем, в биологии, медицине и т. д. Широкое распространение электронных осцил­лографов обусловлено их универсальностью, нагляд­ностью изображения исследуемого процесса и хоро­шими измерительными параметрами.

Чтобы разобраться в работе электронно­го осциллографа, нужно изучить работу основного его узла — электронно-лучевой трубки.

Электронно-лучевыми трубками называют элект­ровакуумные приборы, в которых используется элект­ронный поток, сконцентрированный в форме луча или пучка лучей.

Большинство электронно-лучевых трубок относит­ся к группе электронно-графических электровакуум­ных приборов, предназначенных для получения на экране видимого изображения, светящегося под действием падающего потока электронов, или для регистрации получаемого изображения на светочувст­вительном слое. К ним относятся и осциллографические трубки.

Рис.6.1. Устройство и схема включения осциллографической ЭЛТ

с электростатической фокусировкой и отклонением луча.

Электронно-лучевая трубка состоит из следующих основных частей:

1.Стеклянного баллона, в котором создается вакуум;

2.Электронного прожектора, создающего узкий электронный луч, направленный вдоль оси трубки;

3.Отклоняющей системы, изменяющей направле­ние электронного луча;

4.Экрана, светящегося под действием пучка элект­ронов.

Рассмотрим назначение и устройство отдельных элементов трубки.

В баллоне создается глубокий вакуум, необходи­мый для беспрепятственного пролета электронов. Электронный прожектор трубки состоит из катода, управ- ляющего электрода и двух анодов и располага­ется в узкой удлиненной части баллона. Катод К-небольшой никелевый ци­линдр, с оксидным слоем на тор- цевой части, испускающий при нагреве электроны. Катод заключен в управля- ющий электрод (модуля­тор) М цилиндрической формы, в торце которого есть маленькое отверс­тие (диафрагма), через которое проходит электрон­ный луч (рис. 6.1). На управляющий электрод подается несколько десятков вольт отрицательного по отношению к катоду напряжения, которым регулируется яркость свечения пятна на экране. При некотором значении этого напряжения происходит запирание трубки, и светящееся пятно исчезает. Регулировка выносится на переднюю па­нель и снабжается надписью «Яр­кость».

Предварительная фокусировка электронного луча производится в пространстве между модулятором и первым анодом. Эл. поле между этими электродами прижимает электроны к оси трубки и они сходятся в точку D на некотором расстоянии от управляющего электрода. Дальнейшая фо­кусировка луча выполняется системой двух анодов A₁и А₂ в виде открытых металличес- ких цилиндров различных длин и диаметров, внутри которых расположены диафрагмы с небольшими отверстиями. На аноды подается положительное ускоряющее напряжение (на первый 300—1000 В, на второй 1000—5000 В и более). Так как потенциал второго анода А₂ выше потенциала первого А₁, то эл. поле между ними будет направлено от второго анода к первому. Электроны, попавшие в такое эл. поле, будут откло­няться им в направлении к оси трубки и получать ускорение в направлении движения к экрану. Действие системы анодов эквивалентно действию оптической системы из собирательной и рассеи- ваю­щей линз, причем собирающее действие левой части электростатической линзы больше рассеивающего действия правой части, так как скорость электро- нов на участке первого анода меньше, чем на участке второго анода. Поэтому фокусирующую систему анодов электронно-лучевой трубки иногда называют элект­ронно-статической линзой. Чем меньше скорость, тем дольше находится электрон в откло­няющем поле и тем больше испытываемое им отклонение, и наоборот. Точная фокусировка луча производится изменением напряжения на первом аноде. Эта регулировка выносится на переднюю панель осциллографа и снабжается надписью «Фо­кус».

Сформированный электронный луч после второго анода попадает в пространство между двумя парами взаимно перпендикулярных отклоняющих пластин Х₁Х₂ и Y₁Y₂ -электростатической откло­няющей системой. Первая пара вертикально расположенных плас­тин Х₁Х₂, вызывает отклонение луча в горизонтальном направлении. Пластины второй пары Y₁Y₂, расположенные гори­зонтально, вызывают отклонение луча в вертикаль­ном направлении. Когда к паре пластин подводится постоянное напряжение, то электронный луч откло- ня­ется в сторону пластины, находящейся под положи­тельным потенциалом, что приводит к перемещению светящегося пятна на экране.

Когда на пластины подается переменное напряже­ние, перемещение светящегося пятна по экрану образует светящиеся линии.

Экран Э электронно-лучевой трубки представляет собой стеклянную поверхность, покрытую с внутрен­ней стороны тонким слоем специального вещества (люминофора), способного светиться при бомбарди­ровке его электронами. Цвет свечения зависит от химического состава люминофора. Например, для визуальных наблюдений наиболее целесообразен лю­минофор с желто-зеленым цветом свечения, к которо­му наиболее чувствителен человеческий глаз .Чтобы вторичные электроны, которые при бом­бардировке электронным лучом выбиваются с по­верхности экрана, не накапливались на стенках трубки и не нарушали ее нормальную работу, на внутреннюю поверх- ность конического раструба и части цилиндрической горловины колбы наносят тонкий графитовый слой (аквадаг) А_к , соединенный со вторым анодом, на который стекают вторичные электроны.