Generator signala zasnovan na osciloskopu i upotreba širokopojasnih radarskih signala
Kako radi osciloskop
Osciloskop je elektronski mjerni instrument koji koristi karakteristike elektronskih osciloskopskih cijevi za pretvaranje naizmjeničnih električnih signala koje ljudsko oko ne može direktno primijetiti u slike i prikazivanje na fluorescentnom ekranu radi mjerenja. To je nezamjenjiv i važan instrument za promatranje eksperimentalnih fenomena digitalnih kola, analizu problema u eksperimentima i mjerenje eksperimentalnih rezultata. Osciloskop se sastoji od cijevi osciloskopa i sistema napajanja, sistema za sinhronizaciju, sistema skretanja X-ose, sistema otklona Y-ose, sistema za skeniranje odgode i standardnog izvora signala.
1. Cijev osciloskopa
Katodna cijev (CRT), koja se naziva osciloskopska cijev, je jezgro osciloskopa. Pretvara električne signale u svjetlosne. Kao što je prikazano na slici 1, elektronski pištolj, sistem za otklanjanje i fosforno sito su zapečaćeni u vakuum staklenoj školjki da formiraju kompletnu osciloskopsku cijev.
(1) Fluorescentni ekran
Današnji ekrani osciloskopa su obično pravougaone ravni, sa slojem fosforescentnog materijala nanesenog na unutrašnju površinu kako bi se formirao fluorescentni film. Sloj isparenog aluminijskog filma često se dodaje fluorescentnom filmu. Elektroni velike brzine prolaze kroz aluminijumski film i udaraju u fosfor formirajući svetle tačke. Aluminijski film ima unutrašnju refleksiju, što je korisno za poboljšanje svjetline svijetlih tačaka. Aluminijska folija ima i druge funkcije kao što je odvođenje topline.
Kada bombardovanje elektrona prestane, svijetla tačka ne može odmah nestati, već mora ostati neko vrijeme. Vrijeme koje je potrebno da svjetlina svijetle tačke padne na 10% svoje originalne vrijednosti naziva se "vrijeme nakon sjaja". Vrijeme naknadnog sjaja kraće od 10μs naziva se vrlo kratko naknadno sjajenje, 10μs-1ms je kratko poslijesjaj, 1ms-0.1s je srednji naknadni sjaj, 0.1s-1s je dug naknadni sjaj, a više od 1s je izuzetno dug naknadni sjaj. Općenito, osciloskopi su opremljeni osciloskopskim cijevima srednje postojanosti, visokofrekventni osciloskopi koriste kratku postojanost, a niskofrekventni osciloskopi dugotrajnost.
(2) Elektronski pištolj i fokus
Elektronski top se sastoji od filamenta (F), katode (K), rešetke (G1), prednje elektrode za ubrzanje (G2) (ili druge mreže), prve anode (A1) i druge anode (A2). Njegova funkcija je da emituje elektrone i formira veoma tanak elektronski snop velike brzine. Filament je pod naponom da zagrije katodu, a katoda emituje elektrone kada se zagrije.
Rešetka je metalni cilindar sa malom rupom na vrhu, koja se nalazi izvan katode. Budući da je potencijal kapije niži od katode, on kontrolira elektrone koje emituje katoda. Općenito, samo mali broj elektrona sa velikom početnom brzinom kretanja može proći kroz otvore na kapiji i pojuriti do fluorescentnog ekrana pod djelovanjem anodnog napona. Elektroni sa malom početnom brzinom se i dalje vraćaju na katodu.
Ako je potencijal gejta prenizak, svi elektroni se vraćaju na katodu, odnosno cijev se isključuje. Podešavanjem potenciometra W1 u kolu može se promijeniti potencijal gejta i kontrolisati gustinu protoka elektrona do fluorescentnog ekrana, čime se podešava svjetlina svijetle točke. Prva anoda, druga anoda i prednja elektroda za ubrzanje su tri metalna cilindra na istoj osi kao i katoda. Prednji ubrzavajući pol G2 spojen je na A2, a primijenjeni potencijal je veći od A1. Pozitivni potencijal G2 ubrzava elektrone od katode prema fluorescentnom ekranu.
Kako elektronski snop putuje od katode do fosfornog ekrana, on prolazi kroz dva procesa fokusiranja. Prvo fokusiranje završavaju K, G1 i G2. K, K, G1 i G2 se nazivaju prvim elektronskim sočivima cijevi osciloskopa. Drugo fokusiranje se dešava u oblastima G2, A1 i A2. Podešavanje potencijala druge anode A2 može učiniti da se elektronski snop konvergira u tački na fluorescentnom ekranu. Ovo je drugo fokusiranje. Napon na A1 naziva se napon fokusiranja, a A1 se naziva i pol za fokusiranje. Ponekad se podešavanjem napona A1 ipak ne može postići dobro fokusiranje, a napon druge anode A2 treba fino podesiti. A2 se naziva i pomoćna elektroda za fokusiranje.
(3) Sistem skretanja
Sistem skretanja kontroliše pravac snopa elektrona tako da se svetlosna tačka na fluorescentnom ekranu menja sa spoljnim signalom da bi prikazala talasni oblik merenog signala. Na slici 8.1, dva para međusobno okomitih otklonskih ploča Y1, Y2 i Xl, X2 čine sistem otklona. Ploča za otklon osi Y je naprijed, a ploča za otklon osi X pozadi, tako da je osjetljivost osi Y visoka (mjereni signal se dodaje na Y os nakon obrade). Napon se primjenjuje na dva para otklonskih ploča, respektivno, tako da se između dva para otklonskih ploča formira električno polje, koje kontrolira otklon elektronskog snopa u vertikalnom i horizontalnom smjeru.
