030 bmp

5. Zastosowanie oscyloskopu katodowego

5.1. Wiadomości ogólne

Oscyloskop katodowy jest przyrządem stosowanym powszechnie do obserwacji i rejestrowania szybkozmiennych sygnałów elektrycznych oraz pomiaru ich parametrów.

5.2. Lampa oscyloskopowa

Zasadniczym elementem oscyloskopu jest próżniowa lampa oscyloskopowa, która zawiera zespół elektrod służących do wytwarzania i sterowania wiązki elektronów. Schemat budowy lampy oscyloskopowej przedstawia rysunek 5.1.

Rys. 5.1. Schemat budowy lampy oscyloskopowej

Podgrzewana grzejnikiem 1 katoda 2 emituje elektrony skupione wstępnie przez siatkę sterującą 3 o potencjale ujemnym względem katody. Anoda 4 o potencjale dodatnim względem katody przyspiesza ruch elektronów, które są z kolei formowane w wiązkę przez elektrodę ogniskową 5. W dalszym ciągu na drodze elektronów znajdują się dwie pary elektrod 6 i 7, które pod wpływem przyłożonego do nich napięcia mogą odchylać wiązkę w pionie (płytki poziome 6) i w poziomie (płytki pionowe 7). Wiązka elektronów, padając na pokryte luminoforem 9 dno (ekran oscyloskopu) bańki szklanej 10 obudowującej lampę, wywołuje efekt świecenia. Plamka świetlna wywołana pobudzeniem luminoforu widoczna jest z zewnętrznej strony ekranu. Dla uzyskania odpowiedniej energii wiązki elektronów' bombardujących luminofor pozwalającej na uzyskanie właściwej jasności świecenia ekranu stosuje się usytuowaną pomiędzy płytkami odchylającymi a ekranem elektrodę 8 przyspieszającą ruch elektronów.

Napięcie istniejące na elektrodzie wynosi do kilkunastu tysięcy woltów.

5.3. Działanie oscyloskopu

Odwzorowanie czasowego przebiegu sygnału napięciowego U(t) na ekranie oscyloskopu uzyskuje się za pośrednictwem płytek odchylenia poziomego i pionowego odchylających wiązkę elektronów we wzajemnie prostopadłych kierunkach, które traktuje się jako osie prostokątnego układu współrzędnych. Wychylenie wiązki w kierunku poziomym proporcjonalne do czasu uzyskuje się, przykładając do płytek pionowych napięcie piłokształtne U_pc (rys. 5.2) uzyskiwane w układzie oscyloskopu z generatora podstawy czasu. Przy minimalnej wartości U_pr (punkt O, rys. 5.2) plamka na ekranie znajduje się w lewym skrajnym położeniu. Wzrost wartości napięcia piło kształtnego (odcinek O A, rys. 5.2a) powoduje poziome przemieszczenie się planiki na ekranie oscyloskopu ze stałą prędkością w czasie t_r. W czasie t_pw zmniejszania się napięcia U_pc wzdłuż odcinka AB plamka wykonuje ruch powrotny na ekranie, zajmując położenie pierwotne. Długość drogi odbytej przez plamkę na ekranie oscyloskopu zależy od amplitudy napięcia piło-kształtnego.

Dla napięcia podstawy czasu charakterystyczna jest nierówność t_pw « t_r. Ustawienie w generatorze napięcia podstawy czasu przebiegu o częstotliwości / = (1/t^) > 20 [Hz]; (V = t_r + t_pw) wywołuje ruch plamki, przy którym obserwator odnosi wrażenie wywołane bezwładnością wzroku istnienia na ekranie ciągłego poziomego odcinka - osi czasu o długości 0’A\ Generator podstawy czasu generujący samoczynnie periodyczny przebieg napięcia piłokształtnego wytwarza tzw. ciągłą podstawę czasu pozwalającą obserwować na ekranie przebiegi periodyczne napięcia. Badane napięcie podawane jest na płytki poziome odchylające wiązkę elektronów w pionie proporcjonalnie do wartości napięcia.

Na rysunku 5.3 podany jest sposób odchylenia wiązki przy podaniu napięcia podstawy czasu i sinusoidalnie zmiennego napięcia badanego lI_b równocześnie na obie pary płytek odchylających.

Uzyskanie na ekranie oscyloskopu nieruchomego przebiegu napięcia mierzonego jest możliwe, jeżeli częstotliwościfpc i f, przebiegów U_pc i U_b spełniają zależność

f_b = nf_pc .,    (5.1)

61