katodne cijevi. Uređaj i princip rada katodne cijevi s

Katodna cijev (CRT) koristi snop elektrona iz zagrijane katode za reprodukciju slike na fluorescentnom ekranu. Katoda je izrađena od oksida, sa indirektnim zagrijavanjem, u obliku cilindra sa grijačem. Oksidni sloj se nanosi na dno katode. Oko katode je kontrolna elektroda, nazvana modulator, cilindričnog oblika sa rupom na dnu. Ova elektroda služi za kontrolu gustine elektronskog snopa i za njegovo predfokusiranje. Na modulator se primjenjuje negativan napon od nekoliko desetina volti. Što je ovaj napon veći, više se elektrona vraća na katodu. Ostale elektrode, također cilindrične, su anode. U CRT-u ih ima najmanje dva. Na drugoj anodi napon je od 500 V do nekoliko kilovolti (oko 20 kV), a na prvoj anodi napon je nekoliko puta manji. Unutar anoda nalaze se pregrade sa rupama (dijafragme). Pod djelovanjem ubrzavajućeg polja anoda, elektroni postižu značajnu brzinu. Završno fokusiranje elektronskog snopa vrši se korištenjem neujednačenog električnog polja u prostoru između anoda, kao i zbog dijafragme. Sistem koji se sastoji od katode, modulatora i anoda naziva se elektronski reflektor (elektronski top) i služi za stvaranje elektronskog snopa, odnosno tankog toka elektrona koji leti velikom brzinom od druge anode do fluorescentnog ekrana. Elektronski reflektor se nalazi u uskom grlu CRT sijalice. Ovaj snop se odbija od električnog ili magnetnog polja, a intenzitet snopa se može mijenjati pomoću kontrolne elektrode, čime se mijenja svjetlina mrlje. Luminiscentni ekran se formira nanošenjem tankog sloja fosfora na unutrašnju površinu završnog zida konusnog dijela CRT-a. Kinetička energija elektrona koji bombardiraju ekran pretvara se u vidljivu svjetlost.

CRT Sa elektrostatičkom kontrolom.

Električna polja se obično koriste u malim ekranima CRT. U sistemima skretanja električnog polja, vektor polja je orijentisan okomito na početnu putanju snopa. Skretanje se vrši primjenom razlike potencijala na par skretnih ploča (slika ispod). Tipično, otklonske ploče čine otklon u horizontalnom smjeru proporcionalnim vremenu. Ovo se postiže primjenom napona na otklonske ploče, koji se ravnomjerno povećava kako zrak putuje po ekranu. Tada ovaj napon brzo pada na prvobitni nivo i ponovo počinje da raste ravnomerno. Signal koji se ispituje primjenjuje se na ploče koje se sklanjaju u vertikalnom smjeru. Ako je trajanje jednog horizontalnog sweep-a jednako periodu ili odgovara frekvenciji signala, ekran će kontinuirano prikazivati ​​jedan period talasnog procesa.

1 - CRT ekran, 2 - katoda, 3 - modulator, 4 - prva anoda, 5 - druga anoda, P - odbojne ploče.

CRT sa elektromagnetnom kontrolom

U slučajevima kada je potreban veliki otklon, upotreba električnog polja za skretanje zraka postaje neefikasna.

Elektromagnetne cijevi imaju elektronski top, isto kao i elektrostatičke cijevi. Razlika je u tome što se napon na prvoj anodi ne mijenja, a anode su tu samo da ubrzaju protok elektrona. Magnetna polja su potrebna za odbijanje zraka u televizijskim CRT-ovima sa velikim ekranima.

Fokusiranje elektronskog snopa se vrši pomoću zavojnice za fokusiranje. Zavojnica za fokusiranje ima običan namotaj i stavlja se direktno na tikvicu. Zavojnica za fokusiranje stvara magnetsko polje. Ako se elektroni kreću duž ose, tada će ugao između vektora brzine i linija magnetskog polja biti jednak 0, stoga je Lorentzova sila jednaka nuli. Ako elektron uleti u magnet pod uglom, tada će zbog Lorentzove sile putanja elektrona odstupiti prema centru zavojnice. Kao rezultat, sve putanje elektrona će se ukrštati u jednoj tački. Promjenom struje kroz zavojnicu za fokusiranje, možete promijeniti lokaciju ove točke. Postignite da ova tačka bude u ravni ekrana. Snop se odbija pomoću magnetnih polja koje stvaraju dva para zavojnica za skretanje. Jedan par su zavojnice okomitog otklona, ​​a drugi su zavojnice na način da će njihove magnetske linije sile na središnjoj liniji biti međusobno okomite. Zavojnice imaju složen oblik i nalaze se na vratu cijevi.

Kada koristite magnetna polja za skretanje snopa pod velikim uglovima, CRT se ispostavi da je kratak, a također vam omogućava da napravite ekrane velikih veličina.

kineskopi.

Kineskopi su kombinovani CRT, odnosno imaju elektrostatičko fokusiranje i elektromagnetno skretanje snopa radi povećanja osjetljivosti. Glavna razlika između kineskopa i CRT-a je sljedeća: elektronski top kineskopa ima dodatnu elektrodu, koja se naziva elektroda za ubrzanje. Smješten je između modulatora i prve anode, na njega se primjenjuje pozitivni napon od nekoliko stotina volti u odnosu na katodu i služi za dodatno ubrzanje protoka elektrona.

Šematski uređaj kineskopa za crno-bijelu televiziju: 1- navoj katodnog grijača; 2- katoda; 3- kontrolna elektroda; 4- elektroda za ubrzanje; 5- prva anoda; 6- druga anoda; 7 - provodni premaz (aquadag); 8 i 9 - zavojnice za vertikalno i horizontalno skretanje grede; 10 - elektronski snop; 11 - ekran; 12 - izlaz druge anode.

Druga razlika je u tome što je ekran kineskopa, za razliku od CRT-a, troslojan:

1 sloj - vanjski sloj - staklo. Staklo ekrana kineskopa podložno je povećanim zahtjevima za paralelnost zidova i odsutnost stranih inkluzija.

Sloj 2 je fosfor.

Sloj 3 je tanak aluminijumski film. Ovaj film ima dvije funkcije:

Povećava svjetlinu ekrana, djelujući kao ogledalo.

Glavna funkcija je da zaštiti fosfor od teških iona koji izlete iz katode zajedno s elektronima.

Kineskopi u boji.

Princip rada temelji se na činjenici da se bilo koja boja i nijansa mogu dobiti miješanjem tri boje - crvene, plave i zelene. Zbog toga kineskopi u boji imaju tri elektronska topa i jedan zajednički sistem skretanja. Ekran kineskopa u boji sastoji se od zasebnih dijelova, od kojih svaki sadrži tri fosforne ćelije koje svijetle crvenom, plavom i zelenom bojom. Štaviše, veličine ovih ćelija su tako male i nalaze se tako blizu jedna drugoj da njihov sjaj oko percipira kao total. Ovo je opći princip izgradnje kineskopa u boji.

Mozaik (trijade) kineskopa u boji sa maskom senke: R - crvena, G - zelena, B - plave fosforne "tačke".

Električna provodljivost poluprovodnika

Intrinzična provodljivost poluprovodnika.

Intrinzični poluvodič je savršeno hemijski čist poluprovodnik sa homogenom kristalnom rešetkom u čijoj valentnoj orbiti se nalaze četiri elektrona. Silicijum se najčešće koristi u poluvodičkim uređajima. Si i germanijum Ge.

Elektronska ljuska atoma silicijuma prikazana je ispod. Samo četiri elektrona vanjske ljuske, nazvana valentni elektroni, mogu sudjelovati u formiranju kemijskih veza i u procesu provodljivosti. Deset unutrašnjih elektrona nije uključeno u takve procese.

Kristalna struktura poluvodiča u ravni može se predstaviti na sljedeći način.

Ako je elektron primio energiju veću od pojasa, on prekida kovalentnu vezu i postaje slobodan. Na njegovom mjestu nastaje praznina koja ima pozitivan naboj jednak po veličini naboju elektrona i naziva se rupa. U hemijski čistom poluprovodniku, koncentracija elektrona n jednaka je koncentraciji rupe str.

Proces formiranja para naelektrisanja elektrona i rupa naziva se stvaranje naelektrisanja.

Slobodni elektron može zauzeti mjesto rupe, obnavljajući kovalentnu vezu i pritom zračeći višak energije. Ovaj proces se naziva rekombinacija naboja. U procesu rekombinacije i stvaranja naboja, čini se da se rupa kreće u suprotnom smjeru od smjera kretanja elektrona, stoga se rupa smatra pokretnim pozitivnim nosiocem naboja. Rupe i slobodni elektroni koji nastaju generiranjem nosilaca naboja nazivaju se unutarnjim nosiocima naboja, a provodljivost poluvodiča zbog vlastitih nositelja naboja naziva se intrinzična provodljivost provodnika.

Vodljivost provodnika nečistoća.

Pošto provodljivost hemijski čistih poluprovodnika značajno zavisi od spoljašnjih uslova, u poluprovodničkim uređajima se koriste dopirani poluprovodnici.

Ako se petovalentna nečistoća unese u poluvodič, tada 4 valentna elektrona obnavljaju kovalentne veze s atomima poluvodiča, a peti elektron ostaje slobodan. Zbog toga će koncentracija slobodnih elektrona premašiti koncentraciju rupa. primjesa, zbog čega n> str, zove se donator nečistoća. Poluprovodnik koji n> str, naziva se poluvodič sa elektronskom vrstom provodljivosti, ili poluprovodnik n-tip.

u poluprovodniku n-tip elektroni se nazivaju većinski nosioci naboja, a rupe manjinski nosioci naboja.

Kada se unese trovalentna nečistoća, tri njena valentna elektrona obnavljaju kovalentnu vezu sa atomima poluvodiča, a četvrta kovalentna veza se ne obnavlja, tj. postoji rupa. Kao rezultat, koncentracija rupa će biti veća od koncentracije elektrona.

Nečistoća na kojoj str> n, zove se akceptor nečistoća.

Poluprovodnik koji str> n, naziva se poluvodič sa otvorom provodljivosti ili poluprovodnik p-tip. u poluprovodniku p-tip rupe se nazivaju većinski nosioci naboja, a elektroni manjinski nosioci naboja.

Formiranje prijelaza elektron-rupa.

Zbog neravnomjerne koncentracije na sučelju R i n poluprovodnika, nastaje difuziona struja, zbog koje elektroni iz n- područja useliti u p-region, a na njihovom mjestu ostaju nekompenzirani naboji pozitivnih jona donorske nečistoće. Elektroni koji stignu u p-područje rekombinuju se sa rupama i nastaju nekompenzirani naboji negativnih jona akceptorske nečistoće. Širina R-n prelaz - desetine mikrona. Na sučelju nastaje unutrašnje električno polje p-n spoja, koje će usporavati glavne nosioce naboja i odbijati ih od sučelja.

Za manjinske nosioce naboja, polje će se ubrzavati i prenijeti ih u regiju gdje će oni biti glavni. Maksimalna jačina električnog polja je na interfejsu.

Raspodjela potencijala po širini poluvodiča naziva se dijagram potencijala. Razlika potencijala uključena R-n tranzicija se zove kontakt razlika potencijali ili potencijalna barijera. Da bi glavni nosilac naboja savladao R-n tranzicije, njegova energija mora biti dovoljna da prevlada potencijalnu barijeru.

Direktno i obrnuto uključivanje p-ntranzicija.

Primjenjujemo vanjski napon plus na R- područja. Spoljno električno polje je usmereno ka unutrašnjem polju R-n tranzicije, što dovodi do smanjenja potencijalne barijere. Glavni nosioci naboja mogu lako savladati potencijalnu barijeru, a samim tim i proći R-n preko spoja će teći relativno velika struja uzrokovana glavnim nosiocima naboja.

Takvo uključivanje R-n tranzicija se naziva direktna, a struja kroz R-n tranzicija uzrokovana većinskim nosiocima naboja naziva se i struja naprijed. Vjeruje se da s direktnom vezom R-n tranzicija je otvorena. Ako spojite vanjski napon sa minusom na p-region, i plus dalje n-region, tada nastaje vanjsko električno polje čije se linije intenziteta poklapaju sa unutrašnjim poljem R-n tranzicija. Kao rezultat, to će povećati potencijalnu barijeru i širinu R-n tranzicija. Glavni nosioci naboja neće moći savladati R-n tranzicije, a smatra se da R-n tranzicija je zatvorena. Oba polja - i unutrašnje i eksterno - ubrzavaju se za manjinske nosioce naboja, tako da će manjinski nosioci naboja proći kroz R-n spoj, koji proizvodi vrlo malu struju tzv reverzna struja. Takvo uključivanje R-n tranzicija se također naziva obrnutim.

Svojstva p-ntranzicija.Strujno-naponska karakteristika p-ntranzicija

Nazad na glavne karakteristike R-n tranzicije uključuju:

- svojstvo jednosmjerne provodljivosti;

Temperaturna svojstva R-n tranzicija;

Svojstva frekvencije R-n tranzicija;

Slom R-n tranzicija.

Svojstvo jednosmjerne provodljivosti R-n razmotriti prelaz na strujno-naponskoj karakteristici.

Strujno-naponska karakteristika (CVC) je grafički izražena zavisnost vrijednosti struje koja teče kroz R-n prelaz struje od veličine primijenjenog napona I= f(U) - Fig.29.

Budući da je veličina obrnute struje višestruko manja od istosmjerne struje, obrnutu struju možemo zanemariti i pretpostaviti da je R-n Spoj provodi struju samo u jednom smjeru. temperaturno svojstvo R-n tranzicija pokazuje kako se rad mijenja R-n prelaz sa promenom temperature. Na R-n na prelaz u velikoj meri utiče zagrevanje, u veoma maloj meri - hlađenje. Sa povećanjem temperature povećava se termička generacija nosača naboja, što dovodi do povećanja i prednje i povratne struje. Svojstva frekvencije R-n tranzicije pokazuju kako to funkcionira R-n prijelaz kada se na njega primjenjuje visokofrekventni naizmjenični napon. Svojstva frekvencije R-n spojevi su definirani s dvije vrste kapaciteta spoja.

Prva vrsta kapacitivnosti je kapacitivnost zbog nepokretnih naboja jona donorskih i akceptorskih nečistoća. Zove se kapacitivnost punjenja ili barijere. Drugi tip kapacitivnosti je difuzioni kapacitet zbog difuzije mobilnih nosilaca naboja kroz R-n direktnu tranziciju.

Ako je uključeno R-n spoj za napajanje naizmjeničnim naponom, zatim kapacitivnost R-n prelaz će se smanjivati ​​sa povećanjem frekvencije, a na nekim visokim frekvencijama, kapacitivnost može postati jednaka unutrašnjem otporu R-n tranzicija sa direktnom vezom. U tom slučaju, kada se ponovo uključi, dovoljno velika reverzna struja će teći kroz ovaj kapacitet, i R-n tranzicija će izgubiti svojstvo jednosmjerne provodljivosti.

Zaključak: što je manja vrijednost kapacitivnosti R-n tranzicije, na višim frekvencijama može raditi.

Kapacitivnost barijere ima glavni uticaj na frekvencijska svojstva, budući da se difuzioni kapacitet javlja direktnim povezivanjem, kada unutrašnji otpor R-n mala tranzicija.

slom p-ntranzicija.

S povećanjem obrnutog napona, energija električnog polja postaje dovoljna za generiranje nosača naboja. To dovodi do snažnog povećanja reverzne struje. Fenomen snažnog povećanja reverzne struje pri određenom obrnutom naponu naziva se električni slom. R-n tranzicija.

Električni kvar je reverzibilni slom, odnosno sa smanjenjem obrnutog napona R-n tranzicija vraća svojstvo jednosmjerne provodljivosti. Ako se obrnuti napon ne smanji, tada će poluvodič postati jako vruć zbog termičkog efekta struje i R-n tranzicija je u plamenu. Ova pojava se zove termalni bijeg. R-n tranzicija. Termički kvar je nepovratan.

Poluprovodničke diode

Poluvodička dioda je uređaj koji se sastoji od poluvodičkog kristala, obično sadrži jedan p-n spoj i dva terminala. Postoji mnogo različitih tipova dioda - ispravljačke, impulsne, tunelske, invertne, mikrotalasne diode, kao i zener diode, varikape, fotodiode, LED, itd.

Označavanje dioda sastoji se od 4 oznake:

K C -156 A

Učenik mora znati : blok dijagram osciloskopa; imenovanje glavnih blokova osciloskopa; uređaj i princip rada katodne cijevi; princip rada sweep generatora (napon pilasti), dodavanje međusobno okomitih oscilacija.

Učenik mora biti sposoban : empirijski odrediti cijenu podjele horizontalno i vertikalno, izmjeriti veličinu istosmjernog napona, period, frekvenciju i amplitudu naizmjeničnog napona.

Kratka teorija strukture osciloskopa

Elektronski osciloskop je univerzalni uređaj koji vam omogućava praćenje brzih električnih procesa (do 10 -12 s). Pomoću osciloskopa možete mjeriti napon, struju, vremenske intervale, odrediti fazu i frekvenciju naizmjenične struje.

Jer potencijalne razlike nastaju u funkcionisanju nerava i mišića živih organizama, tada se elektronski osciloskop, ili njegove modifikacije, široko koristi u biološkim i medicinskim proučavanjima rada različitih organa, srca, nervnog sistema, očiju, želuca itd.

Uređaj se može koristiti za promatranje i mjerenje neelektričnih veličina ako se koriste posebni primarni pretvarači.

U osciloskopu nema pokretnih mehaničkih dijelova (vidi sliku 1), već skretanje snopa elektrona u električnim ili magnetskim poljima. Uski snop elektrona, koji udara u ekran obložen posebnim jedinjenjem, uzrokuje da svijetli u toj tački. Kada pomerate elektronski snop, možete ga pratiti kretanjem svetleće tačke na ekranu.

Elektronski snop "prati" promenu u električnom polju koje se proučava, prateći ga, jer elektronski snop je praktično bez inercije.

Rice. 1. Fig. 2.

Struktura katodne cijevi Katoda i modulator

Ovo je velika prednost elektronskog osciloskopa u poređenju sa drugim instrumentima za snimanje.

Moderni elektronski osciloskop ima sljedeće glavne komponente: katodnu cijev (CRT), sweep generator, pojačala i napajanje.

Uređaj i rad katodne cijevi

Razmotrimo dizajn katodne cijevi s elektrostatičkim fokusiranjem i elektrostatičkom kontrolom snopa elektrona.

CRT, shematski prikazan na sl. 1 je staklena boca posebnog oblika, u kojoj se stvara visok vakuum (reda 10 -7 mm Hg). Unutar tikvice su elektrode koje djeluju kao elektronski top za proizvodnju uskog snopa elektrona; ploče koje odbijaju snop i ekran presvučen slojem fosfora.

Elektronski top se sastoji od katode 1, kontrolne (modulacijske) elektrode 2, dodatne zaštitne elektrode 3, te prve i druge anode 4, 5.

Zagrijana katoda 1 izrađena je u obliku malog cilindra od nikla, unutar kojeg se nalazi filament, na prednjem dijelu ima oksidni sloj sa niskim radnim radom elektrona za dobijanje elektrona (slika 2).

Katoda se nalazi unutar kontrolne elektrode ili modulatora, koji je metalna čašica s rupom na kraju kroz koju mogu proći elektroni. Upravljačka elektroda ima negativan potencijal u odnosu na katodu, a promjenom vrijednosti tog potencijala moguće je kontrolisati intenzitet protoka elektrona koji prolaze kroz njenu rupu i na taj način mijenjati svjetlinu ekrana. Istovremeno, električno polje između katode i modulatora fokusira snop elektrona (slika 2).

Zaštitna elektroda 3 ima potencijal nešto veći od potencijala katode i služi da olakša izlazak elektrona, da isključi interakciju električnih polja kontrolne elektrode 2 i prve anode 4.

Dodatno fokusiranje i ubrzanje elektrona nastaje električnim poljem između prve i druge anode, koje formiraju elektronsko sočivo. Ove anode su napravljene u obliku cilindara sa dijafragmama iznutra. Na prvoj anodi 4 se napaja pozitivnim potencijalom u odnosu na katodu reda stotine volti, na drugoj 5 reda od hiljadu volti. Linije jačine električnog polja između ovih anoda prikazane su na Sl.3.

Osciloskopska katodna cijev dizajniran za prikazivanje električnih signala na fluorescentnom ekranu. Slika na ekranu služi ne samo za vizualnu procjenu oblika signala, već i za mjerenje njegovih parametara, au nekim slučajevima i za fiksiranje na film.

Enciklopedijski YouTube

• 1 / 5

  Osciloskop CRT je evakuisana staklena sijalica koja sadrži elektronski top, sistem za odbijanje i luminiscentni ekran. Elektronski top je dizajniran da formira uski snop elektrona i fokusira ga na ekran. Elektrone emituje indirektno zagrijana katoda s grijačem zbog fenomena termoionske emisije. Intenzitet elektronskog snopa, a time i svjetlina tačke na ekranu, kontrolira se negativnim naponom u odnosu na katodu na kontrolnoj elektrodi. Prva anoda služi za fokusiranje, druga za ubrzavanje elektrona. Kontrolna elektroda i anodni sistem čine sistem fokusiranja.

  Odbojni sistem se sastoji od dva para ploča raspoređenih horizontalno i vertikalno. Na horizontalne ploče, koje se zovu vertikalne otklonske ploče, primjenjuje se ispitni napon. Na vertikalne ploče, koje se zovu horizontalne otklonske ploče, pilasti napon se primjenjuje iz sweep generatora. Pod uticajem nastalog električnog polja, leteći elektroni odstupaju od svoje prvobitne putanje proporcionalno primenjenom naponu. Svjetleća tačka na CRT ekranu iscrtava oblik signala koji se proučava. Zbog pilastog napona, tačka se pomera po ekranu s leva na desno.

  Ako se dva različita signala primjenjuju na vertikalne i horizontalne otklonske ploče, tada se na ekranu mogu uočiti Lissajousove figure.

  Na CRT ekranu se mogu uočiti različite funkcionalne zavisnosti, na primjer, strujno-naponska karakteristika mreže s dva terminala, ako se signal proporcionalan promjenjivom naponu koji se na nju primjenjuje na vodoravne otklonske ploče, a signal proporcionalan struja koja teče kroz njega se primjenjuje na vertikalne otklonske ploče.

  U osciloskopskim CRT-ovima se koristi elektrostatičko skretanje snopa, jer signali koji se istražuju mogu imati proizvoljan oblik i širok frekventni spektar, a korištenje elektromagnetnog skretanja u ovim uvjetima je nemoguće zbog frekventne ovisnosti impedance zavojnice otklona.

  Cijevi "niskofrekventnog" opsega (do 100 MHz)

  Sistem elektrostatičkog otklona takvih cijevi sastoji se od dva para otklonskih ploča, vertikalnog i horizontalnog otklona, ​​smještenih unutar CRT-a.

  Kada se posmatraju signali sa frekvencijskim spektrom manjim od 100 MHz, vrijeme leta elektrona kroz sistem za otklanjanje može se zanemariti. Vrijeme leta elektrona se procjenjuje po formuli:

  t ≈ l m 2 e U a (\displaystyle t\približno l(\sqrt (\frac (m)(2eU_(a)))))

  gdje e (\displaystyle e) i m (\displaystyle m) su naelektrisanje i masa elektrona, respektivno, l (\displaystyle l)- dužina ploča, U a (\displaystyle U_(a))- anodni napon.

  otklon snopa ∆ (\displaystyle \Delta ) u ravni ekrana proporcionalan je naponu primijenjenom na ploče U O T (\displaystyle U_(OT))(pod pretpostavkom da tokom leta elektrona u polju otklonskih ploča, napon na pločama ostaje konstantan):

  Δ = U O T l D 2 U a d (\displaystyle \Delta =(\frac (U_(OT)lD)(2U_(a)d)))

  gdje D (\displaystyle D)- udaljenost od centra devijacije ploča do ekrana, d (\displaystyle d) je razmak između ploča.

  U CRT-ovima koji se koriste za posmatranje retko ponavljanih i pojedinačnih signala, koriste se fosfori sa dugim vremenom naknadnog sjaja.

  Cijevi preko 100 MHz

  Za sinusoidne valne oblike koji se brzo mijenjaju, osjetljivost otklona počinje opadati, a kako se period sinusoide približava vremenu leta, osjetljivost na skretanje pada na nulu. Konkretno, kada se promatraju impulsni signali sa širokim spektrom (period gornjeg harmonika je jednak ili prelazi vrijeme leta), ovaj efekat dovodi do izobličenja oblika signala zbog različite osjetljivosti devijacije na različite harmonike. Povećanje anodnog napona ili smanjenje dužine ploča može smanjiti vrijeme leta i smanjiti ova izobličenja, ali se u isto vrijeme smanjuje osjetljivost na otklon. Stoga se za oscilografiju signala čiji frekventni spektar prelazi 100 MHz, sistemi za skretanje izrađuju se u obliku putujuće talasne linije, najčešće spiralnog tipa. Signal se primenjuje na početak spirale i u obliku elektromagnetnog talasa kreće se duž ose sistema faznom brzinom v f (\displaystyle v_(f)):

  v f = c h c l c (\displaystyle v_(f)=(\frac (ch_(c))(l_(c))))

  gdje c (\displaystyle c)- brzina svetlosti, h c (\displaystyle h_(c))- nagib spirale l c (\displaystyle l_(c)) je dužina spirale. Kao rezultat, uticaj vremena leta može se eliminisati ako se brzina elektrona odabere da bude jednaka faznoj brzini talasa u pravcu ose sistema.

  Da bi se smanjili gubici snage signala, zaključci sistema za otklanjanje ovakvih CRT-ova su napravljeni koaksijalno. Geometrija koaksijalnih čaura je odabrana tako da njihov talasni otpor odgovara talasnom otporu spiralnog otklonskog sistema.

  Cijevi sa postakceleracijom

  Da bi se povećala osjetljivost na otklon, potrebno je imati nizak anodni napon, ali to dovodi do smanjenja svjetline slike zbog smanjenja brzine elektrona. Stoga se u oscilografskim CRT-ovima koristi sistem post-akceleracije. To je sistem elektroda koji se nalazi između otklonskog sistema i ekrana, u obliku provodljive prevlake nanesene na unutrašnju površinu kućišta CRT-a.

  Cijevi za pojačalo

  U širokopojasnim CRT-ovima koji rade u opsegu od nekoliko GHz, pojačala svjetline se koriste za povećanje svjetline bez gubitka osjetljivosti. Pojačalo svjetline je mikrokanalna ploča smještena unutar CRT-a ispred fluorescentnog ekrana. Ploča je izrađena od specijalnog poluprovodnog stakla sa visokim faktorom sekundarne emisije. Elektroni snopa koji ulaze u kanale (čiji je prečnik mnogo manji od njihove dužine) izbijaju sekundarne elektrone iz njegovih zidova. Oni se ubrzavaju poljem koje stvara metalni premaz na krajevima ploče i, udarajući o zidove kanala, izbijaju nove elektrone. Ukupno pojačanje mikrokanalnog pojačala može biti 10 5 ... 10 6 . Međutim, zbog akumulacije naelektrisanja na zidovima kanala, mikrokanalni pojačavač je efikasan samo za nanosekundne impulse, pojedinačne ili slijedeće s niskom stopom ponavljanja.

  Scale

  Za mjerenje parametara signala koji se reprodukuje na CRT ekranu, očitavanje se mora izvršiti na skali s podjelama. Prilikom crtanja skale na vanjskoj površini CRT ekrana, tačnost mjerenja je smanjena zbog paralakse uzrokovane debljinom ekrana. Stoga se u modernim CRT-ovima skala pravi direktno na unutrašnjoj površini ekrana, odnosno praktično je poravnata sa signalnom slikom.

  Cijevi za fotografsku registraciju

  Da bi se poboljšala kvaliteta kontaktne fotografije signala, ekran je napravljen u obliku fiberglas diska. Ovo rješenje vam omogućava da prenesete sliku sa unutrašnje površine na vanjsku uz zadržavanje njene jasnoće. Zamućenje slike ograničeno je prečnikom filamenata staklenih vlakana, koji obično ne prelazi 20 µm. U CRT-ovima namijenjenim fotografskom snimanju koriste se fosfori čiji je emisioni spektar u skladu sa spektralnom osjetljivošću filma.

  Književnost

  • Vukolov N. I., Gerbin A. I., Kotovshchikov G. S. Prijemne katodne cijevi: Priručnik.. - M.: Radio i komunikacija, 1993. - 576 str. - ISBN 5-256-00694-0.
  • Zhigarev A. A., Shamaeva G. T. Elektronski snop i fotoelektronski uređaji: Udžbenik za srednje škole. - M. : Viša škola, 1982. - 463 str., ill.

  U skorije vrijeme, katodna cijev je bila uobičajena u širokom spektru uređaja, kao što su analogni osciloskopi, kao iu radiotehničkoj industriji - televiziji i radaru. Ali napredak ne miruje, a katodne cijevi počele su se postupno zamjenjivati ​​modernijim rješenjima. Vrijedi napomenuti da se još uvijek koriste u nekim uređajima, pa pogledajmo o čemu se radi.

  Kao izvor nabijenih čestica u katodnim cijevima koristi se zagrijana katoda, koja emituje elektrone kao rezultat termionske emisije. Unutar kontrolne elektrode, koja ima cilindrični oblik, postavljena je katoda. Ako promijenite negativni potencijal kontrolne elektrode, možete promijeniti svjetlinu svjetlosne tačke na ekranu. To je zbog činjenice da promjena negativnog potencijala elektrode utječe na veličinu fluksa elektrona. Dvije cilindrične anode smještene su iza kontrolne elektrode, unutar kojih su ugrađene dijafragme (pregrade s malim rupama). Ubrzajuće polje koje stvaraju anode osigurava usmjereno kretanje elektrona prema ekranu i istovremeno "prikuplja" tok elektrona u uski mlaz (snop). Osim fokusiranja, koje se provodi pomoću elektrostatičkog polja, fokusiranje magnetskog snopa se također koristi u katodnoj cijevi. Da bi se to ostvarilo, na vrat cijevi se stavlja kalem za fokusiranje. , koji djeluje na elektrone u magnetskom polju koje stvara zavojnica, pritiska ih na os cijevi, formirajući tako tanak snop. Za pomicanje ili skretanje snopa elektrona na ekranu, kao i za fokusiranje, koriste se električna i magnetska polja.

  Elektrostatički sistem skretanja zraka sastoji se od dva para ploča: horizontalne i vertikalne. Leteći između ploča, elektroni će odstupiti prema pozitivno nabijenoj ploči (slika a)):

  Dva međusobno okomita para ploča omogućavaju skretanje snopa elektrona u vertikalnom i horizontalnom smjeru. Magnetni sistem otklona sastoji se od dva para zavojnica 1 - 1 / i 2 - 2 / smještenih na balonu cijevi pod pravim uglom jedan prema drugom (slika b)). U magnetskom polju koje stvaraju ovi kalemovi, Lorentzova sila će djelovati na leteće elektrone.

  Kretanje toka elektrona duž vertikala će uzrokovati magnetsko polje horizontalno smještenih zavojnica. Polje vertikalno raspoređenih zavojnica je horizontalno. Prozirni sloj posebne tvari koja može svijetliti kada je bombardirana elektronima prekriva ekran katodne cijevi. Takve tvari uključuju neke poluvodiče - kalcijum volfram, willemit i druge.

  

  Glavna grupa katodnih cijevi su osciloskopske cijevi, čija je glavna namjena proučavanje brzih promjena struje i napona. U ovom slučaju, struja koja se istražuje se primjenjuje na sistem skretanja, što rezultira otklonom zraka na ekranu proporcionalno jačini ove struje (napona).

  .
  Katodne cijevi, čiji se rad zasniva na formiranju i kontroli intenziteta i položaja jednog ili više elektronskih snopova, razvrstavaju se prema namjeni i načinu upravljanja elektronskim snopom. U zavisnosti od namjene, CRT se dijele na prijemne, odašiljajuće, skladišne ​​itd. Prijemne cijevi se koriste kao indikatorski uređaji. Prema načinu upravljanja elektronskim snopom, CRT se dijele na cijevi s elektrostatičkom i magnetskom kontrolom. U prvom se za kontrolu snopa elektrona koristi električno polje, au drugom magnetsko polje.

  Elektrostatički kontrolirane katodne cijevi daju svojstva veće frekvencije, pa se naširoko koriste kao indikatori elektronskih osciloskopa. Razmotrite rad elektrostatički kontrolirane katodne cijevi, čiji je dizajn shematski prikazan na donjoj slici.

  To je staklena boca u čijem se uskom dijelu nalaze elektronski reflektor (EP) i sistem za odbijanje (OS). U krajnjem dijelu tikvice nalazi se ekran (E), presvučen posebnim sastavom - fosforom, koji može svijetliti kada ga bombardira snop elektrona. Elektronski projektor se sastoji od filamenta zagrijanog (H), katode (K), modulatora (M) i dvije anode (A i A2).

  Elektroni koji su napustili katodu formiraju elektronski oblak, koji se pod dejstvom anodnog polja kreće prema ekranu, formirajući snop elektrona. Ovaj snop prolazi kroz modulator napravljen u obliku šupljeg cilindra sa rupom i donjim dijelom. Na modulator se primjenjuje napon od nekoliko desetina volti, negativan u odnosu na katodu. Ovaj napon stvara usporavajuće polje koje unaprijed fokusira snop elektrona i mijenja svjetlinu sjaja ekrana. Da bi se dobila potrebna energija (brzina) elektronskog snopa, na anode se primjenjuje pozitivan napon u odnosu na katodu: oko nekoliko stotina volti na anodu A1 i nekoliko hiljada volti na anodu A2. Vrijednost napona za anodu A2 bira se iz uslova postavljanja fokusa drugog elektrostatičkog sočiva u ravni ekrana.

  CRT sistem otklona sastoji se od dva para međusobno okomitih ploča raspoređenih simetrično u odnosu na osu sijalice. Napon primijenjen na ploče savija putanju elektronskog snopa, uzrokujući skretanje svjetlosne mrlje na ekranu. Vrijednost ovog odstupanja je direktno proporcionalna naponu na OS pločama i obrnuto proporcionalna naponu Ua na drugoj anodi.

  (Slika ispod), poput elektrostatički kontroliranog CRT-a, uključuje EP i OS. Dizajn EA obje cijevi je sličan.

  

  Preliminarno fokusiranje elektronskog snopa u magnetski kontrolisanoj cevi takođe se vrši pomoću dva elektrostatička sočiva formirana respektivno električnim poljima između modulatora i prve anode i između prve i druge anode. Funkcija prve anode, koja se ponekad naziva i ubrzavajuća elektroda, dodatno uključuje zaštitu modulatora od druge anode, što gotovo u potpunosti eliminira ovisnost svjetline sjaja ekrana o naponu druge anode.

  Unutar CRT-a nalazi se još jedna elektroda koja se zove aquadag (AK). Aquadag je električno povezan sa drugom anodom. Glavno fokusiranje elektronskog snopa vrši se neujednačenim magnetnim poljem zavojnice za fokusiranje (FC), koja se strukturno nalazi na vratu CRT sijalice. Ovo polje, koje nastaje kada jednosmerna struja teče kroz PC, daje elektronima rotaciono kretanje oko ose snopa, fokusirajući ga u ravni ekrana.

  Magnetni OS sadrži dva para međusobno okomitih namotaja povezanih u seriju, strukturno napravljenih u obliku jednog bloka. Rezultirajuće polje koje stvaraju ovi namoti uzrokuje kretanje elektrona u krugu čiji je radijus obrnuto proporcionalan jačini magnetskog polja. Napuštajući polje, elektroni snopa kreću se tangencijalno na početnu putanju, odstupajući od geometrijske ose sijalice.

  U ovom slučaju, skretanje snopa elektrona u CRT-u s magnetskom kontrolom manje ovisi o vrijednosti napona ubrzanja na anodi A2 nego otklonu snopa u CRT-u s elektrostatičkom kontrolom. Stoga, pri datoj vrijednosti napona na drugoj anodi, magnetski kontrolirani CRT daje veći ugao otklona elektronskog snopa od elektrostatički kontroliranog CRT-a, što omogućava značajno smanjenje njegove veličine. Tipična vrijednost maksimalnog ugla otklona u CRT-u sa magnetskom kontrolom je 110°, au CRT-u sa elektrostatičkom kontrolom ne prelazi 30°.

  Shodno tome, za date vrijednosti otklona elektronskog snopa, magnetski kontrolirani CRT radi s većim naponom druge anode od elektrostatički kontroliranog CRT-a, što omogućava povećanje svjetline rezultirajuće slike. Navedenom treba dodati da magnetski kontrolisan CRT omogućava bolje fokusiranje elektronskog snopa, a samim tim i najbolji kvalitet slike, što je predodredilo njihovu široku upotrebu kao uređaja za prikaz računara. Razmatrani CRT-ovi obezbeđuju monohromatski režim za prikaz informacija. Trenutno, CRT sa slikom u boji postaju sve češći.

  (slika ispod) implementira princip dobijanja slika u boji kao zbira slika crvene, zelene i plave boje.

  

  Promjenom relativne svjetline svakog od njih, možete promijeniti boju percipirane slike. Stoga, strukturno, CRT sadrži tri nezavisna EA, čiji su snopovi fokusirani na određenoj udaljenosti od ekrana. U ravnini presjeka greda nalazi se maska ​​za razdvajanje boja - tanka metalna ploča s velikim brojem rupa, čiji promjer ne prelazi 0,25 mm. CRT ekran u boji je heterogen i sastoji se od mnogo luminiscentnih ćelija, čiji je broj jednak broju otvora na maski. Ćelija se sastoji od tri okrugla fosforna elementa koji svijetle crvenom, zelenom ili plavom bojom.

  Na primjer, kineskop u boji sa veličinom ekrana od 59 cm dijagonale ima masku sa više od pola miliona rupa, a ukupan broj luminiscentnih elemenata ekrana prelazi 1,5 miliona. Nakon prolaska kroz rupe na maski, snopovi elektrona se razilaze. Udaljenost između maske i ekrana je odabrana tako da nakon prolaska kroz rupu u maski, elektroni svakog snopa udare u elemente ekrana koji luminesciraju u određenoj boji. Zbog male veličine svjetlećih elemenata ekrana, ljudsko oko nije u stanju da ih razlikuje čak ni na maloj udaljenosti i percipira ukupan sjaj svih ćelija čije integralne boje zavise od intenziteta elektronskog snopa svaki EF.

  Ako se na modulatore sva tri EP primjenjuju jednaki naponi, tada će svjetlosni elementi ekrana svijetliti na isti način, a rezultirajuća boja će se percipirati kao bijela. Sinhronom promjenom napona na modulatorima mijenja se svjetlina bijele boje. Stoga, primjenom jednakih napona na modulatore, možete dobiti sve gradacije sjaja ekrana - od svijetlo bijele do crne. Dakle, kineskopi u boji također mogu reproducirati crno-bijelu sliku bez izobličenja.

  Yu.F.Opadchy, Analogna i digitalna elektronika, 2000