Электронные генераторы пилообразного напряжения.

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 рис. 32.1

при заряде конденсатора. Простейшая схема генератора пилообразного напряжения показана на рис. 32.1,а.

В исходном состоянии, когда входной сигнал отсутствует, транзистор VТ находится в открытом состоянии за счет положительного потенциала подаваемого на базу транзистора через резистор Rб. Напряжение на конденсаторе С равно напряжению между коллектором и эмиттером открытого транзистора. С поступлением на вход генератора импульса напряжения прямоугольной формы отрицательной полярности транзистор закрывается и конденсатор С начинает заряжаться от источника коллекторного питания через резистор Rк.После прекращения действия входного импульса транзистор VТ открывается и происходит относительно быстрый разряд конденсатора С через открытый транзистор. Длительность пилообразного импульса равна длительности входного прямоугольного им­пульса (рис. 32,6), а длительность обратного хода — времени разряда конденсатора через транзистор. Так как сопротивление резистора Rк значительно больше сопротивления открытого транзистора, то длительность импульса значительно больше длительности обратного хода. Таким образом выходное напряжение снимаемое с конденсатора имеет пилообразную форму

ГПН применяются для получения развертки элект­ронного луча в электронно-лучевых трубках осциллографических, телевизионных и радиолокационных устройств.

 

33. Общие сведения об электронных осциллографах.

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

Широкое распространение электронных осцил­лографов обусловлено их универсальностью, нагляд­ностью изображения исследуемого процесса и хоро­шими измерительными параметрами.

Для того чтобы разобраться в работе электронного осциллографа, необходимо прежде всего изучить работу основного его узла — электронно-лучевой трубки.

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

Большинство электронно-лучевых трубок относится к группе электронно-графических электровакуумных приборов, предназначенных для получения на экране видимого изображения, светящегося под действием

--1500В Яркость фокус

Рис. 33.1

падающего потока электронов, или для регистрации получаемого изображения на светочувст­вительном слое. К ним относятся и осциллографи-ческие трубки.

Устройство и схема включения осциллографической электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) с электроста­тическими фокусировкой и отклонением электронного луча показаны на рис. 33.1.

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, управляющего электрода и двух анодов и располага­ется в узкой удлиненной части баллона. Катод К изготовляется в виде небольшого никелевого ци­линдра, на торцевую часть которого наносится оксидный слой, испускающий при нагреве электроны. Катод заключен в управляющий электрод (модуля­тор) М также цилиндрической формы. В торце управляющего электрода имеется маленькое отверс­тие (диафрагма), через которое проходит электрон­ный луч. На управляющий электрод подается несколько десятков вольт отрицательного но отношению к катоду напряжения, с помощью которого регулируется яркость свечения пятна на экране трубки. Управляющий электрод действует подобно управляющей сетке электронной лампы. При некотором значении этого напряжения происходит запирание трубки, и светящееся пятно исчезает. Указанная регулировка выносится на переднюю па­нель осциллографа и снабжается надписью «Яр­кость».

Предварительная фокусировка электронного луча производится в пространстве между модулятором и первым анодом. Электрическое поле между этими электродами прижимает электроны к оси трубки и они сходятся в точку О на некотором расстоянии от управляющего электрода (рис. 33.2). Дальнейшая фо­кусировка луча выполняется системой двух анодов А₁ и А ₂

Первый и второй аноды выполнены в виде открытых металлических цилиндров различных длин и диаметров, внутри которых на некотором расстоя­нии друг от друга расположены диафрагмы с небольшими отверстиями.

+300 В +1500В

На аноды подается положительное ускоряющее напряжение (на первый

рис. 33.2

300—1000 В, на второй 1000-5000 В и более). Так как потенциал второго анода А₂ выше потенциала первого анода А₁, то электрическое поле между ними будет направлено от второго анода к первому. Электроны, попавшие в такое электрическое поле, будут откло­няться им в направлении к оси трубки и получать ускорение в направлении движения к экрану. Таким образом, действие системы анодов эквивалентно действию оптической системы из собирательной и рассеиваю­щей линз. Поэтому фокусирующую систему анодов электронно-лучевой трубки иногда называют элект­ронно-статической линзой. 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 У₁У₂, называемых электростатической откло­няющей системой. Первая пара плас­тин Х₁Х₂, расположенных вертикально, вызывает отклонение луча в горизонтальном направлении. Пластины второй пары У₁У₂, расположенные гори­зонтально, вызывают отклонение луча в вертикаль­ном направлении. Когда к паре пластин подводится постоянное напряжение, то электронный луч отклоня­ется в сторону пластины, находящейся под положи­тельным потенциалом, что приводит к соответствую­щему 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.

Для получения изображения на экране труб­ки исследуемое напряжение сигнала подают на вертикально отклоня­ющие пластины У₁У₂, а па пластины Х₁Х₂ — пи­лообразное напряжение называемое напряже­нием развертки (рис. 33.3).

На участке АВ напряжение развертки линейно зависит от времени, и под действием этого напряжения световое пятно переме­щается по экрану трубки вдоль горизонтальной оси пропорционально времени. На участке ВС напряже­ние развертки резко падает, а световое пятно возвращается в исходное положение.

Рис. 33.4

Если одновременно с напряжением развертки к пластинам У₁У₂ подвести исследуемое синусоидаль­ное напряжение, то на экране трубки получится один период синусоиды (рис. 33.4).

Рис. 33.3

Положения 0, 1, 2, ...светового пятна на экране трубки в соответствующие моменты времени опреде­ляются мгновенными значениями исследуемого и развертывающего напряжений.

Если период развертки Тр выбран кратным пе­риоду исследуемого напряжения, то осциллограммы, получаемые в последующие периоды, накладываются друг на друга и на экране наблюдается устойчивое и четкое изображение исследуемого процесса