Електричні процеси, які у ланцюгах радіоелектронних пристроїв, часто дуже складні, і характеризуються великим числом параметрів, не всі з яких можна безпосередньо виміряти стрілочними вимірювальними приладами Дійсно, вольтметром змінного струму що описується

Рис 88 Пристрій електронно-променевої трубки:

I – підігрівач 2 – катод 3 – керуючий електрод (модулятор) 4 – фокусуючий електрод (перший анод) 5 – анод (другий анод) б – пластини вертикального відхилення променя 7 – пластини горизонтального відхилення променя 8 – аквадаг 9 – люмінофор 10 – балон ЕПТ 11 – електронний промінь

мій лабораторії можна виміряти тільки среднеквадратическое ефективне значення змінної напруги у відносно вузькому діапазоні частот і тег якщо його форма близька до синусоїдальної Якщо ж форма коливань значно відрізняється від синусоїдальної, похибка вимірювань різко зростає Правда, цю похибку можна врахувати, але для цього необхідно знати, наскільки форма коливань відрізняється від синусоїдальної Для повної ж характеристики електричних процесів в тій чи іншій ланцюга необхідно знати закон їх зміни в часі

Для візуального спостереження і дослідження електричних процесів коливань будь-якої форми використовують електронно-променеві осцилографи Осцилограф – це, мабуть, найбільш універсальний вимірювальний прилад Крім якісної оцінки досліджуваних коливань, за допомогою осцилографа можна виміряти ряд їх параметрів: максимальні та миттєві значення напруг і струмів, потужність, тривалість імпульсів, частоту, девіацію частоти, фазовий зсув і т д Мала інерційність електронно-променевих осцилографів дозволяє застосовувати їх для дослідження періодичних коливань в широкому діапазоні частот, а також неперіодичних або рідко повторюються коливань, наприклад одиночних імпульсів

Індикатором осцилографа є екран електронно-променевої трубки Пристрій однією з сучасних електронно-променевих трубок показано на рис 88 Вона являє собою електровакуумний прилад у вигляді довгого скляного балона 10 циліндричної форми, на одному з кінців якого є конусообразное розширення У циліндричної частини балона (горловині) розміщені дві групи електродів, одна з яких утворює так звану електронну гармату, а інша – отклоняющую систему Екраном 9 трубки служить найтонший шар спеціальної речовини – люмінофора, нанесений на підставу конічної частини Під ударами електронів, сфокусованих в тонкий промінь, люмінофор починає світитися, завдяки чому досліджувані коливання стають видимими

Електронна гармата призначена для створення вузького пучка електронів (електронного променя) До складу електронної гармати входять: катод 2 з підігрівачем 1, керуючий електрод або модулятор 3, фокусирующий електрод 4 (або перший анод) і анод 5 (або другий анод)

Джерелом електронів в трубці, як і в електронних лампах, служить катод 2 Під дією напруги напруження UH підігрівач 1 розпалює катод, і його торцева поверхня, на яку нанесений оксидний шар, починає випускати електрони Для формування електронного променя на фокусуючий електрод 4 і анод 5 подають позитивні (стосовно катода) напруги: на перший-100 .. 500, на другому-1000 .. 3000 В Між катодом і цими електродами встановлений керуючий електрод 3, що охоплює катод і представляє собою металевий стакан з невеликим круглим отвором в дні На цей електрод подається негативна (також по відношенню до катода) напругу близько кількох десятків вольт, під дією якого електрони групуються поблизу осі трубки Тут вони потрапляють в електростатичне поле фокусирующего електрода 4, який, як і анод 5, притягує їх Під дією електростатичного поля частина електронів проскакує через центральний отвір керуючого електрода і спрямовується до фокусується електроду 4

Якщо тепер змінити напругу на керуючому електроді, то зміниться і кількість електронів, що утворюють електронний промінь, а отже, і яскравість світиться плями на екрані трубки Чим менше (по абсолютною величиною) напруга на цьому електроді, тим яскравіше зображення на екрані, і, навпаки, чим воно більше, тим яскравість менше При деякому значенні цієї напруги зображення на екрані повністю пропадає Інакше кажучи, керуючий електрод в електронно-променевій трубці виконує ті ж функції, що і керуюча сітка в електронній лампі (звідси і його назва)

Фокусуючий електрод 4 також виконаний у вигляді циліндра, вісь якого збігається з віссю трубки, але всередині його є кілька перегородок (на малюнку – три) з отворами в центрі Потрапивши всередину фокусирующего електрода, електрони рухаються так, що їх траєкторії перехрещуються поблизу деякої точки Оь а потім знову розходяться Для обмеження ширини розбіжного електронного пучка і служать перегородки з отворами

Остаточне формування пучка електронів в промінь І і фокусування відбуваються між фокусирующим електродом 4 і анодом 5 Усередині фокусирующего електрода силові лінії електростатичного поля йдуть під великим кутом до осі трубки, тому на електрони діють значні сили, «прижимающие» їх до осі Усередині ж анода напрямок силових ліній змінюється так, що електрони, продовжуючи рухатися прискорено, наскільки відходять від осі трубки За межами анода електрони рухаються з постійною швидкістю під малим кутом до осі трубки Їх траєкторії на цій ділянці шляху прямолінійні і сходяться в деякій точці О2, лежачої на осі трубки Змінюючи напругу на фокусуючому електроді за допомогою змінного резистора Іф, Підбирають електростатичне поле вдежду фокусирующим електродом і анодом так, щоб електронний промінь фокусувався в чітку крапку, що світиться на поверхні екрана

Електронно-променева трубка, пристрій якої ми розглядаємо, володіє одним недоліком При зміні напруги на фокусуючому електроді змінюється і яскравість світиться плями на екрані трубки Відбувається це тому, що зміна напруги на фокусуючому електроді приводить до зміни електростатичного поля між ним та управителем електродом Цей недолік усувають введенням ще одного електрода у вигляді довгого циліндра з перегородками, який електрично зєднують з анодом Завдяки цьому електрони майже не потрапляють на фокусуючий електрод, його ток стає близьким до нуля і регулювання яскравості виходить незалежною від фокусування променя Так, зокрема, влаштована і електронно-променева трубка 5JI038, на якій зібрано описуваний тут нескладний аматорський осцилограф

Досягаючи екрану і вдаряючись в люмінофор, електрони променя вибивають з нього так звані вторинні електрони, що впливають на фокусування променя Для їх відведення на внутрішню поверхню трубки, починаючи від анода і майже до самого екрана, наносять провідний шар графіту 8, який електрично зєднують з анодом Графітове покриття (аквадаг) корисно і тим, що в деякій мірі екранує промінь від впливу зовнішніх електричних полів Однак такий екранировки часто недостатньо, тому трубку, як правило, додатково екранують, поміщаючи її в циліндричний екран з матеріалу з високою магнітною проникністю (Пермаллой, сталь)

Для того щоб електронний промінь відтворив на екрані трубки форму досліджуваних електричних коливань, його, очевидно, необхідно змусити відхилитися від центру екрану Це завдання виконує отклоняющая система, що складається з двох пар відхиляють пластин 6 і 7, площини яких взаємно перпендикулярні і утворюють два конденсатора малої (1 .. 3 пФ) ємності Залежно від того, в якій площині пластини відхиляють промінь, їх називають пластинами горизонтального відхилення (або пластинами X) і пластинами вертикального відхилення (або пластинами Υ)

Якщо, наприклад, на пластини вертикального відхилення б подати деякий постійна напруга, то електронний промінь, проходячи між ними, відхилиться убік позитивно зарядженої пластини, а світиться пляма переміститься в точку Оз При зміні значення і знака відхиляє напруги крапка, що світиться буде переміщатися по екрану, прокреслюючи на ньому вертикальну лінію Ця лінія буде видно і при повільному зміні відхиляє напруги Відбувається це тому, що всі люмінофори, якими покривають екрани трубок, володіють так званим післясвіченням, тобто світяться і після припинення впливу на них електронного променя Ця властивість люмінофора, а також інерція очі дозволяють спостерігати зображення (осцилограми) електричних процесів не у вигляді переміщається по екрану тотеі, а у вигляді злитої кривої

Джерело: Борисов В Г, Фролов В В, Вимірювальна лабораторія початківця радіоаматора – 3-е изд, Стереотип – М: Радіо і звязок, 1995 – 144 с, Мул – (Масова радіобібліотека Вип 1213)