Generador de señales basado en osciloscopio y usos de señales de radar de banda ancha.
Cómo funciona un osciloscopio
Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico que utiliza las características de los tubos de osciloscopio electrónicos para convertir señales eléctricas alternas que el ojo humano no puede observar directamente en imágenes y mostrarlas en una pantalla fluorescente para su medición. Es un instrumento indispensable e importante para observar fenómenos experimentales de circuitos digitales, analizar problemas en experimentos y medir resultados experimentales. El osciloscopio consta de un tubo de osciloscopio y un sistema de suministro de energía, un sistema de sincronización, un sistema de deflexión del eje X, un sistema de deflexión del eje Y, un sistema de escaneo de retardo y una fuente de señal estándar.
1. tubo de osciloscopio
El tubo de rayos catódicos (CRT), conocido como tubo de osciloscopio, es el núcleo del osciloscopio. Convierte señales eléctricas en señales luminosas. Como se muestra en la Figura 1, el cañón de electrones, el sistema de desviación y la pantalla de fósforo están sellados en una carcasa de vidrio al vacío para formar un tubo de osciloscopio completo.
(1) Pantalla fluorescente
Las pantallas de los tubos de los osciloscopios actuales suelen ser planos rectangulares, con una capa de material fosforescente depositada en la superficie interior para formar una película fluorescente. A menudo se añade una capa de película de aluminio evaporado a la película fluorescente. Los electrones de alta velocidad atraviesan la película de aluminio y golpean el fósforo para formar puntos brillantes. La película de aluminio tiene reflexión interna, lo que es beneficioso para mejorar el brillo de los puntos brillantes. La película de aluminio también tiene otras funciones como la disipación de calor.
Cuando cesa el bombardeo de electrones, el punto brillante no puede desaparecer inmediatamente sino que debe permanecer durante un período de tiempo. El tiempo que tarda el brillo de un punto brillante en caer al 10% de su valor original se denomina "tiempo de resplandor". Un tiempo de luminosidad inferior a 10 μs se denomina luminosidad muy corta, 10 μs-1ms es luminosidad corta, 1 ms-0.1 s es luminosidad media, 0,1 s-1s es luminosidad larga y más de 1 s. Es un resplandor extremadamente largo. Generalmente, los osciloscopios están equipados con tubos de osciloscopio de persistencia media, los osciloscopios de alta frecuencia usan persistencia corta y los osciloscopios de baja frecuencia usan persistencia larga.
(2) Cañón de electrones y enfoque.
El cañón de electrones consta de filamento (F), cátodo (K), rejilla (G1), electrodo de aceleración frontal (G2) (o segunda rejilla), primer ánodo (A1) y segundo ánodo (A2). Su función es emitir electrones y formar un haz de electrones muy fino y de alta velocidad. El filamento se energiza para calentar el cátodo, y el cátodo emite electrones cuando se calienta.
La rejilla es un cilindro metálico con un pequeño orificio en la parte superior, que se coloca fuera del cátodo. Dado que el potencial de puerta es menor que el del cátodo, controla los electrones emitidos por el cátodo. Generalmente, sólo una pequeña cantidad de electrones con una gran velocidad de movimiento inicial pueden pasar a través de los orificios de la compuerta y precipitarse hacia la pantalla fluorescente bajo la acción del voltaje del ánodo. Los electrones con una velocidad inicial pequeña aún regresan al cátodo.
Si el potencial de puerta es demasiado bajo, todos los electrones regresan al cátodo, es decir, el tubo se apaga. Ajustar el potenciómetro W1 en el circuito puede cambiar el potencial de la puerta y controlar la densidad del flujo de electrones hacia la pantalla fluorescente, ajustando así el brillo del punto brillante. El primer ánodo, el segundo ánodo y el electrodo de aceleración frontal son tres cilindros metálicos en el mismo eje que el cátodo. El polo de aceleración frontal G2 está conectado a A2 y el potencial aplicado es mayor que A1. El potencial positivo de G2 acelera los electrones desde el cátodo hacia la pantalla fluorescente.
A medida que el haz de electrones viaja desde el cátodo hasta la pantalla de fósforo, sufre dos procesos de enfoque. El primer enfoque lo completan K, G1 y G2. K, K, G1 y G2 se denominan las primeras lentes electrónicas del tubo del osciloscopio. El segundo enfoque ocurre en las áreas G2, A1 y A2. Ajustar el potencial del segundo ánodo A2 puede hacer que el haz de electrones converja en un punto de la pantalla fluorescente. Este es el segundo enfoque. El voltaje en A1 se llama voltaje de enfoque y A1 también se llama polo de enfoque. A veces, ajustar el voltaje de A1 aún no puede lograr un buen enfoque y es necesario ajustar el voltaje del segundo ánodo A2. A2 también se denomina electrodo de enfoque auxiliar.
(3) Sistema de deflexión
El sistema de desviación controla la dirección del haz de electrones de modo que el punto de luz en la pantalla fluorescente cambie con la señal externa para representar la forma de onda de la señal medida. En la Figura 8.1, dos pares de placas de deflexión mutuamente perpendiculares Y1, Y2 y Xl, X2 forman un sistema de deflexión. La placa de desviación del eje Y está en la parte delantera y la placa de desviación del eje X está en la parte posterior, por lo que la sensibilidad del eje Y es alta (la señal medida se agrega al eje Y después del procesamiento). Se aplica voltaje a los dos pares de placas de desviación respectivamente, de modo que se forma un campo eléctrico entre los dos pares de placas de desviación, que controla la desviación del haz de electrones en las direcciones vertical y horizontal respectivamente.
