Практическая работа"Изучение электрической схемы управления осциллографа"

Практическая работа  

Изучение  электрической схемы управления электронно- лучевой трубки

Цель работы : Изучить устройство электростатической трубки осциллографа и  схему управления осциллографом

Теория

На рис. 1 показаны принцип устройства электростатической трубки простейшего типа Баллон трубки имеет цилиндрическую форму с расширением в виде конуса или в виде цилиндра большего диаметра. На внутреннюю поверхность основания расширенной части нанесен люминесцентный экран ЛЭ — слой веществ, способных излучать свет под ударами электронов. Внутри трубки расположены электроды, имеющие выводы, как правило, на штырьки цоколя (для упрощения на рисунке выводы проходят непосредственно через стекло баллона).

Катод К обычно бывает оксидный косвенного накала в виде цилиндра с подогревателем. Вывод катода иногда совмещен с одним выводом подогревателя. Оксидный слой нанесен на донышко катода. Вокруг катода располагается управляющий электрод, называемый модулятором (М), цилиндрической формы с отверстием в донышке. Этот электрод служит для управления плотностью электронного потока и для предварительной фокусировки его. На модулятор подается отрицательное - напряжение (обычно десятки вольт). С увеличением этого напряжения все больше электронов возвращается на катод. При некотором отрицательном напряжении модулятора трубка запирается.

Следующие электроды, также цилиндрической формы, являются анодами. В простейшем случае их два. На втором аноде А₂ напряжение бывает от 500 В до нескольких киловольт (иногда 10 — 20 кВ), а на первом аноде А₁ напряжение в несколько раз меньше. Внутри анодов перегородки с отверстиями (диафрагмы). Под действием ускоряющего поля анодов электроны приобретают значительную скорость. Окончательная фокусировка электронного потока осуществляется с помощью неоднородного электрического поля в пространстве между анодами, а также благодаря диафрагмам. Более сложные фокусирующие системы содержат большее число цилиндров.

Система, состоящая из катода, модулятора и анодов, называется электронным прожектором (электронной пушкой) и служит для создания электронного луча, т. е. тонкого потока электронов, летящих с большой скоростью от второго анода к люминесцентному экрану. Свечение люминесцентного экрана объясняется возбуждением атомов вещества экрана. Электроны, ударяя в экран, передают свою энергию атомам экрана, в которых один из электронов переходит на более удаленную от ядра орбиту. При возвращении электрона обратно, на свою орбиту, выделяется квант лучистой энергии (фотон) и наблюдается свечение. Это явление называется катодолюминесценцией, а

вещества, светящиеся под ударами электронов, называются катодолюминофорами или просто люминофорами.

Электроны, попадающие на экран, могут зарядить его отрицательно и создать тормозящее поле, уменьшающее их скорость. От этого уменьшится яркость свечения экрана и может вообще прекратиться попадание электронов на экран. Поэтому необходимо снимать отрицательный заряд с экрана. Для этого на внутреннюю поверхность баллона наносится проводящий слой. Он обычно бывает графитовым и называется аквадагом. Аквадаг соединяется со вторым анодом. Вторичные электроны, выбиваемые из экрана ударами первичных электронов, летят к проводящему слою. Рис.2. Питание электростатической трубки от двух источников

Постоянные напряжения подаются на электроды от двух выпрямителей E₁ и Е₂. Первый должен давать высокое напряжение (сотни и тысячи вольт) , источник Е₂ — напряжение, в несколько раз меньшее. Питание электронного прожектора осуществляется через делитель, состоящий из резисторов R₁ R₂, R₃ и R₄. Их сопротивление обычно большое (сотни килоом), чтобы делитель потреблял небольшой ток.

Переменный резистор R₁ является регулятором яркости. Он регулирует отрицательное напряжение модулятора, которое снимается с правого участка R₁ Увеличение этого напряжения по абсолютному значению уменьшает число электронов в луче и, следовательно, яркость свечения.

Для регулирования фокусировки луча служит переменный резистор R₃, с помощью которого изменяют напряжение первого анода. При этом изменяется разность потенциалов, а следовательно, и напряженность поля между анодами. Если, например, понижать

потенциал первого анода, то разность потенциалов между анодами возрастет, поле станет сильнее и его фокусирующее действие увеличится.

Для начальной установки светящегося пятна на экране служат переменные резисторы R₅ и R₆, подключенные к источнику Е₂. Движки этих резисторов через резисторы R₇ и R₈ с большим сопротивлением подключены к отклоняющим пластинам. Когда движки резисторов R₅, R₆ находятся в среднем положении, то на отклоняющих пластинах напряжение равно нулю. Смещая движки от среднего положения, можно подавать на пластины различные напряжения, отклоняющие электронный луч по вертикали или горизонтали и устанавливающие светящееся пятно в любой точке экрана.

На отклоняющие пластины через разделительные конденсаторы C₁ и С₂ подается также переменное напряжение, например исследуемое напряжение при использовании трубки для осциллографии.

 Отклонение электронного луча и светящегося пятна на экране пропорционально напряжению на отклоняющих пластинах. Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называется чувствительностью трубки. Если обозначить отклонение пятна по вертикали через у, а напряжение на пластинах «игрек» через U_y, то

y = S_yU_y,

где S_y — чувствительность трубки для пластин «игрек».

Подобно этому отклонение пятна по горизонтали

x = S_xU_x.

Таким образом, чувствительность электростатической трубки есть отношение отклонения светящегося пятна на экране к соответствующему отклоняющему напряжению:

S_x = x/U_x и S_y = y/U_y.

 Таким чувствительность есть отклонение светящегося пятна, приходящееся на 1 В отклоняющего напряжения.

Задание

1. Перечислите основные элементы электростатической трубки осциллографа и их назначение

2.Изобразите электрическую схему управления электронно-лучевой трубки осциллографа.

3.Опишите назначение каждого элемента электрической цепи , кратко опишите его роль в управлении электронного луча осциллографа.

Литература

1. Гальперин Михаил Владимирович.      Электротехника и электроника. Учебник. Издательство "ФОРУМ".2017.

2.Немцов М.В. Немцова М.Л. Электротехника и электроника: Учебник для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 480 с.