مولد سیگنال مبتنی بر اسیلوسکوپ و استفاده از سیگنال های رادار پهن باند
اسیلوسکوپ چگونه کار می کند
اسیلوسکوپ یک ابزار اندازهگیری الکترونیکی است که از ویژگیهای لولههای اسیلوسکوپ الکترونیکی برای تبدیل سیگنالهای الکتریکی متناوب که مستقیماً توسط چشم انسان قابل مشاهده نیست به تصویر تبدیل میکند و آنها را برای اندازهگیری روی صفحه فلورسنت نمایش میدهد. این یک ابزار ضروری و مهم برای مشاهده پدیده های تجربی مدار دیجیتال، تجزیه و تحلیل مسائل در آزمایش ها و اندازه گیری نتایج تجربی است. اسیلوسکوپ از یک لوله اسیلوسکوپ و سیستم منبع تغذیه، سیستم هماهنگ سازی، سیستم انحراف محور X، سیستم انحراف محور Y، سیستم اسکن تاخیری و منبع سیگنال استاندارد تشکیل شده است.
1. لوله اسیلوسکوپ
لوله اشعه کاتدی (CRT)، که به عنوان لوله اسیلوسکوپ شناخته می شود، هسته اسیلوسکوپ است. سیگنال های الکتریکی را به سیگنال های نوری تبدیل می کند. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، تفنگ الکترونی، سیستم انحراف و صفحه فسفر در یک پوسته شیشه ای خلاء مهر و موم شده اند تا یک لوله اسیلوسکوپ کامل را تشکیل دهند.
(1) صفحه نمایش فلورسنت
صفحه های لوله اسیلوسکوپ امروزی معمولاً صفحات مستطیلی شکل هستند که لایه ای از مواد فسفری روی سطح داخلی آن قرار می گیرد تا یک فیلم فلورسنت ایجاد کند. یک لایه از فیلم آلومینیومی تبخیر شده اغلب به فیلم فلورسنت اضافه می شود. الکترونهای با سرعت بالا از لایه آلومینیومی عبور میکنند و با فسفر برخورد میکنند و لکههای درخشانی را تشکیل میدهند. فیلم آلومینیومی دارای انعکاس داخلی است که برای بهبود روشنایی نقاط روشن مفید است. فیلم آلومینیومی عملکردهای دیگری مانند اتلاف گرما نیز دارد.
هنگامی که بمباران الکترونی متوقف می شود، نقطه روشن نمی تواند بلافاصله ناپدید شود، بلکه باید برای مدتی باقی بماند. مدت زمانی که طول می کشد تا روشنایی یک نقطه روشن به 10٪ از مقدار اولیه آن کاهش یابد، "زمان پس از تابش" نامیده می شود. زمان پسدرخشش کوتاهتر از 10 میکروثانیه، پستابش بسیار کوتاه، 10 میکروثانیه-1مثلثانیه پستابش کوتاه، ۱ میلیثانیه-0. پس درخشش بسیار طولانی است. به طور کلی، اسیلوسکوپ ها مجهز به لوله های اسیلوسکوپ با ماندگاری متوسط هستند، اسیلوسکوپ های فرکانس بالا از ماندگاری کوتاه و اسیلوسکوپ های فرکانس پایین از ماندگاری طولانی استفاده می کنند.
(2) تفنگ الکترونی و تمرکز
تفنگ الکترونی از رشته (F)، کاتد (K)، شبکه (G1)، الکترود شتاب دهنده جلو (G2) (یا شبکه دوم)، آند اول (A1) و آند دوم (A2) تشکیل شده است. وظیفه آن انتشار الکترون و تشکیل یک پرتو الکترونی بسیار نازک و پرسرعت است. فیلامنت برای گرم کردن کاتد انرژی می گیرد و کاتد هنگام گرم شدن، الکترون ساطع می کند.
شبکه یک استوانه فلزی با یک سوراخ کوچک در بالای آن است که در خارج از کاتد قرار می گیرد. از آنجایی که پتانسیل دروازه کمتر از کاتد است، الکترون های ساطع شده از کاتد را کنترل می کند. به طور کلی، تنها تعداد کمی از الکترون ها با سرعت حرکت اولیه زیاد می توانند از سوراخ های دروازه عبور کرده و تحت تأثیر ولتاژ آند به صفحه فلورسنت هجوم ببرند. الکترون هایی با سرعت اولیه کم هنوز به کاتد باز می گردند.
اگر پتانسیل گیت خیلی کم باشد، همه الکترون ها به کاتد باز می گردند، یعنی لوله خاموش می شود. تنظیم پتانسیومتر W1 در مدار می تواند پتانسیل گیت را تغییر دهد و چگالی جریان الکترون را به صفحه فلورسنت کنترل کند و در نتیجه روشنایی نقطه روشن را تنظیم کند. آند اول، آند دوم و الکترود شتاب دهنده جلو سه سیلندر فلزی در همان محور کاتد هستند. قطب شتاب جلو G2 به A2 متصل است و پتانسیل اعمال شده بالاتر از A1 است. پتانسیل مثبت G2 الکترون ها را از کاتد به سمت صفحه فلورسنت شتاب می دهد.
همانطور که پرتو الکترونی از کاتد به صفحه فسفر می رود، تحت دو فرآیند تمرکز قرار می گیرد. اولین فوکوس توسط K، G1 و G2 تکمیل می شود. K، K، G1 و G2 اولین لنزهای الکترونیکی لوله اسیلوسکوپ نامیده می شوند. دومین فوکوس در نواحی G2، A1 و A2 رخ می دهد. تنظیم پتانسیل آند دوم A2 می تواند پرتو الکترونی را در نقطه ای از صفحه فلورسنت همگرا کند. این دومین تمرکز است. ولتاژ A1 را ولتاژ تمرکز و A1 را قطب تمرکز نیز میگویند. گاهی اوقات تنظیم ولتاژ A1 هنوز نمی تواند به فوکوس خوبی دست یابد و ولتاژ آند دوم A2 نیاز به تنظیم دقیق دارد. A2 را الکترود فوکوس کمکی نیز می نامند.
(3) سیستم انحراف
سیستم انحراف جهت پرتو الکترونی را کنترل می کند تا نقطه نوری روی صفحه فلورسنت با سیگنال خارجی تغییر کند تا شکل موج سیگنال اندازه گیری شده را به تصویر بکشد. در شکل 8.1، دو جفت صفحه انحراف متقابل عمود بر هم Y1، Y2 و Xl، X2 یک سیستم انحراف را تشکیل می دهند. صفحه انحراف محور Y در جلو و صفحه انحراف محور X در عقب قرار دارد، بنابراین حساسیت محور Y زیاد است (سیگنال اندازه گیری شده پس از پردازش به محور Y اضافه می شود). ولتاژ به ترتیب به دو جفت صفحه انحراف اعمال می شود، به طوری که یک میدان الکتریکی بین دو جفت صفحه انحراف تشکیل می شود که انحراف پرتو الکترونی را به ترتیب در جهت عمودی و افقی کنترل می کند.
