- •Глава 4 электронно-лучевой осциллограф
- •4.1. Устройство электронно-лучевого осциллографа
- •4.1.2. Электронно-лучевая трубка
- •4.1.3. Двухканальные электронно-лучевые осциллографы
- •4.2. Формирование изображений на экране электронно-лучевой трубки
- •4.2.1. Режим линейной развертки (режим y – t )
- •4.2.2. Режим y – X
- •4.2.3. Растровый режим (режим y – X – z)
- •4.3. Метрология осциллографических измерении
- •4.3.1. Инструментальная погрешность
- •4.3.2. Погрешность взаимодействия
- •4.3.3. Субъективная погрешность
- •4.4. Оценка погрешностей результатов измерений
- •4.4.1. Режим линейной развертки (режим y t)
- •4.4.2. Режим y – X
- •4.34. Погрешность определения фазового сдвига при их равенстве у обоих каналов и неравенстве: а, в, г идеальный случай; б, г реальный случай
4.1.2. Электронно-лучевая трубка
Конструктивно электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) – основной элемент ЭЛО – представляет собой стеклянный баллон с глубоким вакуумом, в который встроены металлические электроды (рис. 4.2). Внутренняя поверхность экрана ЭЛТ покрыта люминофором – веществом, которое светится в месте удара потока электронов.
Нить накала (НН), находящаяся внутри цилиндра катода (К), нагревает его. С поверхности нагретого катода вылетают электроны, которые, стремясь к высокому положительному потенциалу анодов А1 и А2, проходят сквозь модулятор («сетку»). Модулятор (М) имеет отрицательный по отношению к катоду потенциал, изменяя который (см. рис. 4.1), можно менять число проходящих сквозь него электронов и, тем самым, регулировать яркость изображения на экране ЭЛТ. Аноды А1 и А2 образуют своеобразную электронную линзу, благодаря которой осуществляется фокусирование потока электронов (и, следовательно — изображения). Кроме того, аноды обеспечивают значительную скорость движения электронов, достаточную для нормального свечения люминофора экрана в месте удара.
Рассмотренные электроды (НН, К, М, А1 и А2) образуют так называемую электронную пушку, назначение которой – формирование узкого пучка летящих с большой скоростью электронов (луча). Далее поток электронов пролетает между двумя парами отклоняющих его пластин (X и Y), расположенных взаимно- перпендикулярно.
Рис. 4.2. Устройство ЭЛТ:
НН – нить накала; К – катод; М – модулятор; А1, А2 – аноды; X, Y – пластины;
1– поток электронов; 2 – экран
Приложенные к пластинам Х и Y напряжения отклоняют луч и, как следствие, определяют положение светящегося пятна на экране. Отклонение потока электронов в электрическом поле пластин (на примере действия одной пары пластин – пластин Y) иллюстрирует рис. 4.3. Если к пластинам Y приложено некоторое постоянное напряжение UY, то между пластинами возникает электрическое поле, напряженность которого E прямо пропорциональна напряжению UY и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами.
Поток электронов, пролетая в электрическом поле пластин, испытывает действие силы F. Значение этой силы F пропорционально напряженности Е электрического поля. Таким образом, отклонение потока электронов и, следовательно, вертикальное отклонение h светящегося пятна на экране определяются напряжением на пластинах UY. Если напряжение на пластинах UY меняется, то пропорционально меняется и отклонение пятна на экране h.
Действие другой пары пластин – пластин X – на поток электронов аналогично рассмотренному, но только отклонение потока электронов при подаче напряжения UX происходит в горизонтальной плоскости и, следовательно, на экране в горизонтальном направлении, т.е. вдоль оси X.
Чувствительность собственно ЭЛТ низка, поэтому для работы с сигналами
Рис. 4.3. Отклонение потока электронов в поле пластин:
1 – поток электронов; 2 – экран; 3 – люминофор
обычных уровней (доли вольта – единицы вольт) необходимо предварительное усиление исследуемых сигналов. Кроме того, для организации различных режимов работы, возможности измерения сигналов в достаточно широких диапазонах изменения их амплитуд и частот необходимы дополнительные узлы. Для обеспечения этих возможностей и предназначены элементы каналов Y и X.