Composição do circuito de exibição do osciloscópio
O circuito de exibição inclui duas partes: o tubo do osciloscópio e seu circuito de controle. O osciloscópio é um tipo especial de tubo eletrônico e é uma parte importante do osciloscópio. O tubo do osciloscópio consiste em três partes: canhão de elétrons, sistema de deflexão e tela fluorescente.
(1) Arma de elétrons
O canhão de elétrons é usado para gerar e formar um fluxo de elétrons focado e de alta velocidade para bombardear a tela fluorescente e fazer com que ela emita luz. Consiste principalmente no filamento F, cátodo K, eletrodo de controle G, primeiro ânodo A1 e segundo ânodo A2. Com exceção do filamento, as estruturas dos demais eletrodos são cilindros metálicos e seus eixos são mantidos no mesmo eixo. Depois que o cátodo é aquecido, ele pode emitir elétrons ao longo da direção axial; o eletrodo de controle tem um potencial negativo em relação ao cátodo. Alterar o potencial pode alterar o número de elétrons que passam pelos orifícios extremamente pequenos, que controlam o brilho dos pontos de luz na tela fluorescente. Para aumentar o brilho do ponto de luz na tela sem reduzir a sensibilidade à deflexão do feixe de elétrons, um eletrodo pós-aceleração A3 é adicionado entre o sistema de deflexão e a tela de fósforo nos tubos dos osciloscópios modernos.
O primeiro ânodo tem uma tensão positiva de cerca de várias centenas de volts aplicada ao cátodo. Uma tensão positiva mais alta que a do primeiro ânodo é aplicada ao segundo ânodo. O feixe de elétrons que passa pelo orifício extremamente pequeno é acelerado pelo alto potencial do primeiro ânodo e do segundo ânodo e se move em direção à tela fluorescente em alta velocidade. Como cargas semelhantes se repelem, o feixe de elétrons se espalha gradualmente. Através do efeito de focagem do campo elétrico entre o primeiro ânodo e o segundo ânodo, os elétrons são reagrupados e convergem em um ponto. Ao controlar adequadamente a diferença de potencial entre o primeiro ânodo e o segundo ânodo, o foco pode simplesmente cair na tela fluorescente e um pequeno e brilhante ponto aparecerá. Alterar a diferença de potencial entre o primeiro ânodo e o segundo ânodo pode ajustar o foco do ponto de luz. Este é o princípio de ajuste de “foco” e “foco auxiliar” do osciloscópio. O terceiro ânodo é formado revestindo o interior do cone do osciloscópio com uma camada de grafite. Geralmente é aplicado com uma tensão muito alta. Tem três funções: 1. Acelera ainda mais os elétrons após passarem pelo sistema de deflexão, para que os elétrons tenham energia suficiente para bombardear a tela fluorescente para obter brilho suficiente; ② A camada de grafite cobre todo o cone, o que pode desempenhar uma função de proteção; ③ O feixe de elétrons bombardeia a tela fluorescente para gerar elétrons secundários, e A3 em alto potencial pode absorver esses elétrons.
(2) Sistema de deflexão
A maioria dos sistemas de deflexão dos tubos do osciloscópio são tipos de deflexão eletrostática, que consistem em dois pares de placas metálicas paralelas perpendiculares entre si, chamadas placas de deflexão horizontais e placas de deflexão verticais, respectivamente. Controle o movimento do feixe de elétrons nas direções horizontal e vertical, respectivamente. Quando os elétrons se movem entre as placas de deflexão, se nenhuma tensão for aplicada às placas de deflexão e não houver campo elétrico entre as placas de deflexão, os elétrons que entram no sistema de deflexão após deixar o segundo ânodo se moverão ao longo do eixo e dispararão em direção ao centro de a tela. Se houver tensão na placa de deflexão, haverá um campo elétrico entre as placas de deflexão, e os elétrons que entram no sistema de deflexão serão direcionados para a posição designada da tela fluorescente sob a ação do campo elétrico de deflexão.
Se as duas placas de deflexão forem paralelas entre si e sua diferença de potencial for igual a zero, então o feixe de elétrons com velocidade υ passando pelo espaço da placa de deflexão se moverá ao longo da direção original (definida como a direção do eixo) e atingirá a origem coordenada da tela fluorescente. . Se houver uma diferença de potencial constante entre as duas placas de deflexão, um campo elétrico será formado entre as placas de deflexão. Este campo elétrico é perpendicular à direção do movimento dos elétrons, de modo que os elétrons serão desviados em direção à placa de deflexão com maior potencial. Desta forma, no espaço entre as duas placas de deflexão, os elétrons se movem tangencialmente ao longo da parábola neste ponto. Finalmente, o elétron pousa no ponto A da tela fluorescente. Este ponto A está a uma certa distância da origem (0) da tela fluorescente. Essa distância é chamada de quantidade de deflexão, representada por y. A quantidade de deflexão y é proporcional à tensão Vy aplicada à placa de deflexão. Da mesma forma, quando uma tensão CC é aplicada à placa de deflexão horizontal, ocorre uma situação semelhante, exceto que o ponto de luz é desviado na direção horizontal.
(3) Tela fluorescente
A tela fluorescente está localizada no terminal do tubo do osciloscópio. Sua função é exibir o feixe de elétrons desviado para observação. A parede interna da tela de fósforo do osciloscópio é revestida com uma camada de material luminescente, de modo que os locais da tela de fósforo que são impactados por elétrons de alta velocidade emitem fluorescência. O brilho do ponto de luz neste momento depende do número, densidade e velocidade do feixe de elétrons. Quando a tensão do eletrodo de controle é alterada, o número de elétrons no feixe de elétrons muda de acordo e o brilho do ponto de luz também muda. Ao usar um osciloscópio, não é aconselhável permitir que um ponto de luz muito brilhante apareça fixamente em uma posição na tela fluorescente do tubo do osciloscópio, caso contrário o material fluorescente naquele ponto será queimado devido ao impacto de longo prazo pelos elétrons, assim perdendo sua capacidade de emitir luz.
Telas fluorescentes revestidas com diferentes substâncias fluorescentes exibirão cores e tempos de brilho diferentes quando impactadas por elétrons. Normalmente, aquele usado para observar formas de onda de sinais gerais emite luz verde e é um tubo de osciloscópio de pós-luminescência média para observação não periódica. Para sinais de alta e baixa frequência, o tubo do osciloscópio que emite luz amarelo-alaranjada e é de longa duração osciloscópio de persistência é geralmente usado. Em osciloscópios usados para fotografia, geralmente são usados tubos osciloscópios de curta permanência que emitem luz azul.
