Что такое осциллограф с электронно-лучевой трубкой (CRO)

Что такое осциллограф на луче катода (CRO)?

Определение

Осциллограф на луче катода (CRO) — это электрический прибор для измерения, анализа и визуализации волновых форм и других электронных/электрических явлений. Как высокоскоростной X-Y плоттер, он показывает входной сигнал по отношению к другому сигналу или времени. Способен анализировать волновые формы, переходные явления и переменные во времени величины в широком диапазоне частот (от очень низких до радиочастот), он в основном работает с напряжением. Другие физические величины (ток, деформация и т.д.) могут быть преобразованы в напряжение через преобразователи для отображения.

Основные принципы работы

Светящаяся точка (от электронного пучка, попадающего на люминесцентный экран) перемещается на дисплее в соответствии с входными напряжениями. Стандартный CRO использует внутреннее горизонтальное пилообразное напряжение ("временная база") для движения слева направо, а вертикальное движение контролируется испытуемым напряжением, что позволяет стационарно наблюдать быстро меняющиеся сигналы.

Конструкция

Основные компоненты:

• Лампа на луче катода (CRT):Вакуумная трубка, преобразующая электрические сигналы в визуальные, с электронным пистолетом и электростатическими пластинами отклонения (вертикальными/горизонтальными). Пистолет создает сфокусированный, высокоскоростной электронный пучок; пластины перемещают пучок независимо для позиционирования на экране.

• Электронный пистолет:Излучает и формирует электронный пучок, включая нагреватель, катод (покрытый барием/стронцием для эмиссии электронов), управляющую сетку (регулирует интенсивность пучка через отрицательный потенциал) и аноды (для ускорения при ~1500 В). Фокусировка осуществляется электростатическими методами (стандарт в CRO).

• Пластины отклонения:Две пары: "Y-пластины" (вертикальные) и "X-пластины" (горизонтальные) контролируют движение пучка.

• Люминесцентный экран:Фасад CRT (плоский для маленьких, изогнутый для больших экранов), покрытый фосфором. Электроны, попадающие на него, вызывают люминесценцию (излучение света).

• Стеклянная оболочка:Высокоэвакуированная, конусообразная. Внутренняя поверхность имеет аквадаг (проводящее покрытие, соединенное с ускоряющим анодом) для помощи в фокусировке электронов.

Принцип работы

Электроны, исходящие от катода, проходят через управляющую сетку (отрицательный потенциал регулирует интенсивность). Ускоренные анодами, сфокусированные и отклоняемые пластинами в соответствии с входными напряжениями, они попадают на экран, создавая видимую точку для трассировки волновых форм.

После прохождения через управляющую сетку, электронный пучок проходит через фокусирующие и ускоряющие аноды. Ускоряющие аноды, находящиеся под высоким положительным потенциалом, сходятся к точке на экране.

Выходя из ускоряющего анода, пучок попадает под влияние пластин отклонения. При нулевом потенциале на пластинах отклонения пучок образует точку в центре экрана. Применение напряжения к вертикальным пластинам отклонения отклоняет электронный пучок вверх; применение напряжения к горизонтальным пластинам отклонения отклоняет световую точку горизонтально.