katodne cevi. Naprava in princip delovanja katodne cevi z

Katodna cev (CRT) uporablja žarek elektronov iz segrete katode za reprodukcijo slike na fluorescentnem zaslonu. Katoda je iz oksida, s posrednim segrevanjem, v obliki valja z grelcem. Oksidna plast se nanese na dno katode. Okrog katode je krmilna elektroda, imenovana modulator, cilindrične oblike z luknjo na dnu. Ta elektroda služi za nadzor gostote elektronskega žarka in za njegovo predfokusiranje. Na modulator se napaja negativna napetost nekaj deset voltov. Višja kot je ta napetost, več elektronov se vrne na katodo. Druge elektrode, tudi cilindrične, so anode. V CRT sta vsaj dva. Na drugi anodi je napetost od 500 V do nekaj kilovoltov (približno 20 kV), na prvi anodi pa je napetost nekajkrat manjša. Znotraj anod so predelne stene z luknjami (diafragme). Pod delovanjem pospeševalnega polja anod elektroni pridobijo pomembno hitrost. Končno fokusiranje elektronskega žarka se izvede z uporabo neenakomernega električnega polja v prostoru med anodama, pa tudi zaradi diafragm. Sistem, sestavljen iz katode, modulatorja in anode, se imenuje elektronski iskalnik (elektronska pištola) in služi za ustvarjanje elektronskega snopa, to je tankega toka elektronov, ki letijo z veliko hitrostjo od druge anode do fluorescenčnega zaslona. Elektronski iskalnik je nameščen v ozkem vratu CRT žarnice. Ta žarek se odkloni z električnim ali magnetnim poljem, jakost žarka pa lahko spreminjamo s pomočjo krmilne elektrode in s tem spreminjamo svetlost pege. Luminescentni zaslon se oblikuje z nanosom tanke plasti fosforja na notranjo površino končne stene stožčastega dela CRT. Kinetična energija elektronov, ki obstreljujejo zaslon, se pretvori v vidno svetlobo.

CRT z elektrostatičnim nadzorom.

Električna polja se običajno uporabljajo v majhnih zaslonih CRT. V sistemih za odklon električnega polja je vektor polja usmerjen pravokotno na začetno pot žarka. Odklon se izvede z uporabo potencialne razlike na paru odklonskih plošč (slika spodaj). Običajno odklonske plošče naredijo odklon v vodoravni smeri sorazmeren s časom. To se doseže z uporabo napetosti na odklonskih ploščah, ki enakomerno narašča, ko žarek potuje po zaslonu. Nato ta napetost hitro pade na prvotno raven in spet začne enakomerno naraščati. Signal, ki ga je treba preiskati, se nanaša na plošče, ki se odklanjajo v navpični smeri. Če je trajanje posameznega vodoravnega premikanja enako periodi ali ustreza frekvenci signala, bo zaslon neprekinjeno prikazoval eno periodo valovnega procesa.

1 - CRT zaslon, 2 - katoda, 3 - modulator, 4 - prva anoda, 5 - druga anoda, P - odklonske plošče.

CRT z elektromagnetnim krmiljenjem

V primerih, ko je potreben velik odklon, postane uporaba električnega polja za odklon žarka neučinkovita.

Elektromagnetne cevi imajo elektronski top, enako kot elektrostatične cevi. Razlika je v tem, da se napetost na prvi anodi ne spreminja, anode pa so tam samo zato, da pospešijo pretok elektronov. Za odklon žarka v televizijskih CRT z velikimi zasloni so potrebna magnetna polja.

Fokusiranje elektronskega žarka se izvaja s tuljavo za fokusiranje. Tuljava za fokusiranje ima navadno navitje in se namesti neposredno na bučko cevi. Fokusna tuljava ustvarja magnetno polje. Če se elektroni premikajo vzdolž osi, bo kot med vektorjem hitrosti in magnetnimi silnicami enak 0, zato je Lorentzova sila enaka nič. Če elektron prileti v magnetek pod kotom, potem bo zaradi Lorentzove sile tir elektrona odstopal proti središču tuljave. Posledično se bodo vse poti elektronov sekale v eni točki. S spreminjanjem toka skozi fokusno tuljavo lahko spremenite lokacijo te točke. Dosežite, da je bila ta točka v ravnini zaslona. Žarek se odkloni z uporabo magnetnih polj, ki jih ustvarjata dva para odklonskih tuljav. En par so navpične odklonske tuljave, drugi pa so tuljave tako, da bodo njihove magnetne silnice na središčnici medsebojno pravokotne. Tuljave imajo kompleksno obliko in se nahajajo na vratu cevi.


Pri uporabi magnetnih polj za odklon žarka pod velikimi koti se CRT izkaže za kratkega in vam omogoča tudi izdelavo zaslonov velikih velikosti.

kineskopi.

Kineskopi so kombinirani CRT, kar pomeni, da imajo elektrostatično ostrenje in odklon elektromagnetnega žarka za povečanje občutljivosti. Glavna razlika med kineskopi in CRT je naslednja: elektronska pištola kineskopov ima dodatno elektrodo, ki se imenuje pospeševalna elektroda. Nahaja se med modulatorjem in prvo anodo, nanjo je dovedena pozitivna napetost nekaj sto voltov glede na katodo in služi za dodatno pospeševanje pretoka elektronov.

Shematska naprava kineskopa za črno-belo televizijo: 1- navoj katodnega grelnika; 2- katoda; 3- krmilna elektroda; 4- pospeševalna elektroda; 5- prva anoda; 6- druga anoda; 7 - prevodna prevleka (aquadag); 8 in 9 - tuljave za navpični in vodoravni odklon žarka; 10 - elektronski žarek; 11 - zaslon; 12 - izhod druge anode.

Druga razlika je v tem, da je zaslon kineskopa, za razliko od CRT, triplasten:

1 sloj - zunanji sloj - steklo. Za steklo kineskopskega zaslona veljajo povečane zahteve glede vzporednosti sten in odsotnosti tujih vključkov.

Plast 2 je fosfor.

Plast 3 je tanka aluminijasta folija. Ta film ima dve funkciji:

Poveča svetlost zaslona in deluje kot ogledalo.

Glavna funkcija je zaščititi fosfor pred težkimi ioni, ki letijo iz katode skupaj z elektroni.

Barvni kineskopi.

Načelo delovanja temelji na dejstvu, da je mogoče dobiti katero koli barvo in odtenek z mešanjem treh barv - rdeče, modre in zelene. Zato imajo barvni kineskopi tri elektronske topove in en skupni odklonski sistem. Zaslon barvnega kineskopa je sestavljen iz ločenih delov, od katerih vsaka vsebuje tri fosforne celice, ki svetijo rdeče, modro in zeleno. Poleg tega so velikosti teh celic tako majhne in se nahajajo tako blizu druga drugi, da oko zazna njihov sijaj kot celoto. To je splošno načelo gradnje barvnih kineskopov.

Mozaik (triade) barvnega kineskopskega zaslona s senčno masko: R - rdeča, G - zelena, B - modre fosforne "pike".

Električna prevodnost polprevodnikov

Lastna prevodnost polprevodnikov.

Intrinzični polprevodnik je popolnoma kemično čist polprevodnik s homogeno kristalno mrežo, v valenčni orbiti katere so štirje elektroni. Silicij se najpogosteje uporablja v polprevodniških napravah. Si in germanij Ge.

Spodaj je prikazana elektronska lupina atoma silicija. Samo štirje elektroni zunanje lupine, imenovani valenčni elektroni, lahko sodelujejo pri tvorbi kemičnih vezi in v procesu prevajanja. Deset notranjih elektronov ni vključenih v takšne procese.


Kristalno strukturo polprevodnika v ravnini lahko predstavimo na naslednji način.

Če je elektron prejel energijo, ki je večja od prepovedanega pasu, prekine kovalentno vez in postane prost. Na njegovem mestu nastane prazno mesto, ki ima pozitiven naboj, ki je po velikosti enak naboju elektrona in se imenuje luknja. V kemično čistem polprevodniku koncentracija elektronov n je enaka koncentraciji lukenj str.

Proces nastajanja para nabojev elektronov in lukenj imenujemo generiranje nabojev.

Prosti elektron lahko prevzame mesto luknje, obnovi kovalentno vez in pri tem seva presežek energije. Ta proces se imenuje rekombinacija naboja. V procesu rekombinacije in generiranja nabojev se zdi, da se luknja premika v nasprotni smeri od smeri gibanja elektronov, zato velja, da je luknja mobilni nosilec pozitivnega naboja. Luknje in prosti elektroni, ki so posledica generiranja nosilcev naboja, se imenujejo intrinzični nosilci naboja, prevodnost polprevodnika zaradi lastnih nosilcev naboja pa imenujemo intrinzična prevodnost prevodnika.

Nečisto prevodnost prevodnikov.

Ker je prevodnost kemično čistih polprevodnikov močno odvisna od zunanjih pogojev, se v polprevodniških napravah uporabljajo dopirani polprevodniki.


Če v polprevodnik vnesemo pentavalentno nečistočo, potem 4 valenčni elektroni obnovijo kovalentne vezi z atomi polprevodnika, peti elektron pa ostane prost. Zaradi tega bo koncentracija prostih elektronov presegla koncentracijo lukenj. primes, zaradi česar n> str, je poklican darovalec nečistoča. Polprevodnik, ki n> str, imenujemo polprevodnik z elektronsko vrsto prevodnosti ali polprevodnik n- vrsta.

v polprevodniku n- vrsta elektroni se imenujejo večinski nosilci naboja, luknje pa manjšinski nosilci naboja.

Ko vnesemo trivalentno nečistočo, trije njeni valenčni elektroni obnovijo kovalentno vez z atomi polprevodnika, četrta kovalentna vez pa se ne obnovi, tj. obstaja luknja. Posledično bo koncentracija lukenj večja od koncentracije elektronov.

Nečistoča, pri kateri str> n, je poklican akceptor nečistoča.

Polprevodnik, ki str> n, imenujemo polprevodnik z luknjasto prevodnostjo ali polprevodnik p-tip. v polprevodniku p-tip luknje imenujemo večinski nosilci naboja, elektrone pa manjšinski nosilci naboja.

Nastanek prehoda elektron-luknja.

Zaradi neenakomerne koncentracije na vmesniku R in n polprevodnika nastane difuzijski tok, zaradi katerega elektroni iz n- območja premakniti v p-regija, na svojem mestu pa ostanejo nekompenzirani naboji pozitivnih ionov donorske nečistoče. Elektroni, ki pridejo v p-regijo, se rekombinirajo z luknjami in nastanejo nekompenzirani naboji negativnih ionov akceptorske nečistoče. Premer R-n prehod - desetinke mikrona. Na vmesniku nastane notranje električno polje p-n spoja, ki bo zaviralo glavne nosilce naboja in jih bo zavrnilo iz vmesnika.

Pri manjšinskih nosilcih naboja se bo polje pospeševalo in jih bo prenašalo v regijo, kjer bodo glavni. Največja električna poljska jakost je na vmesniku.

Porazdelitev potenciala po širini polprevodnika imenujemo potencialni diagram. Potencialna razlika vklopljena R-n se imenuje prehod kontaktna razlika potenciali oz potencialna ovira. Da bi glavni nosilec naboja premagal R-n prehodu, mora njegova energija zadostovati za premagovanje potencialne ovire.

Neposredna in povratna vključitev p-nprehod.

Priključimo zunanjo napetost plus R- območja. Zunanje električno polje je usmerjeno proti notranjemu polju R-n prehod, kar vodi do zmanjšanja potencialne ovire. Glavni nosilci naboja zlahka premagajo potencialno oviro in s tem skozi R-n na stičišču bo tekel razmeroma velik tok, ki ga povzročajo večinski nosilci naboja.


Takšno vključevanje R-n prehod se imenuje neposredni, tok pa skozi R-n prehod, ki ga povzročijo večinski nosilci naboja, imenujemo tudi prednji tok. Menijo, da z neposredno povezavo R-n prehod je odprt. Če priključite zunanjo napetost z minusom na p-regija in plus naprej n-regija, potem nastane zunanje električno polje, katerega intenzitetne črte sovpadajo z notranjim poljem R-n prehod. Posledično bo to povečalo potencialno oviro in širino R-n prehod. Večji nosilci polnjenja ne bodo mogli premagati R-n prehod, in velja, da R-n prehod je zaprt. Obe polji - tako notranja kot zunanja - pospešujeta manjšinske nosilce naboja, zato bodo manjšinski nosilci naboja šli skozi R-n spoj, ki proizvaja zelo majhen tok, imenovan povratni tok. Takšno vključevanje R-n prehod imenujemo tudi obratni.

Lastnosti p-nprehod.Tokovno-napetostna karakteristika p-nprehod

Nazaj na glavne funkcije R-n prehodi vključujejo:

- lastnost enosmerne prevodnosti;

Temperaturne lastnosti R-n prehod;

Frekvenčne lastnosti R-n prehod;

Zlomiti se R-n prehod.

Lastnost enosmerne prevodnosti R-n razmislite o prehodu na tokovno-napetostno karakteristiko.

Tokovno-napetostna karakteristika (CVC) je grafično izražena odvisnost vrednosti toka, ki teče skozi R-n prehod toka iz velikosti uporabljene napetosti jaz= f(U) - sl.29.

Ker je velikost povratnega toka mnogokrat manjša od enosmernega, lahko povratni tok zanemarimo in predpostavimo, da R-n Spoj prevaja tok samo v eno smer. temperaturna lastnost R-n prehod kaže, kako se delo spreminja R-n prehod s spremembo temperature. Na R-n na prehod v veliki meri vpliva segrevanje, v zelo majhni meri - hlajenje. S povišanjem temperature se poveča toplotna generacija nosilcev naboja, kar vodi do povečanja tako prednjega kot povratnega toka. Frekvenčne lastnosti R-n prehodi kažejo, kako deluje R-n prehod, ko je nanj priključena visokofrekvenčna izmenična napetost. Frekvenčne lastnosti R-n stiki so definirani z dvema vrstama kapacitivnosti spoja.

Prva vrsta kapacitivnosti je kapacitivnost zaradi nepremičnih nabojev ionov donorskih in akceptorskih nečistoč. Imenuje se polnilna ali pregradna kapacitivnost. Druga vrsta kapacitivnosti je difuzijska kapacitivnost zaradi difuzije mobilnih nosilcev naboja skozi R-n neposredni prehod.

Če je vklopljen R-n spoj za napajanje izmenične napetosti, nato kapacitivnost R-n prehod se bo zmanjšal z naraščajočo frekvenco in pri nekaterih visokih frekvencah lahko kapacitivnost postane enaka notranjemu uporu R-n prehod z direktno povezavo. V tem primeru bo ob ponovnem vklopu skozi to kapacitivnost stekel dovolj velik povratni tok in R-n prehod bo izgubil lastnost enosmerne prevodnosti.

Zaključek: manjša je vrednost kapacitivnosti R-n prehod, višje frekvence lahko deluje.

Pregradna kapacitivnost ima glavni vpliv na frekvenčne lastnosti, saj se difuzijska kapacitivnost pojavi pri neposredni povezavi, ko notranji upor R-n majhen prehod.

Razčlenitev p-nprehod.

S povečanjem povratne napetosti postane energija električnega polja dovolj za generiranje nosilcev naboja. To vodi do močnega povečanja povratnega toka. Pojav močnega povečanja povratnega toka pri določeni povratni napetosti imenujemo električni preboj. R-n prehod.

Električna razčlenitev je reverzibilna razčlenitev, to je z zmanjšanjem povratne napetosti R-n prehod povrne lastnost enosmerne prevodnosti. Če se povratna napetost ne zmanjša, bo polprevodnik zaradi toplotnega učinka toka in R-n prehod je v ognju. Ta pojav imenujemo termični beg. R-n prehod. Toplotna razgradnja je nepopravljiva.

Polprevodniške diode

Polprevodniška dioda je naprava, sestavljena iz polprevodniškega kristala, ki običajno vsebuje en p-n spoj in dva priključka. Obstaja veliko različnih vrst diod - usmerniške, impulzne, tunelske, invertne, mikrovalovne diode, pa tudi zener diode, varikape, fotodiode, LED itd.

Označevanje diod je sestavljeno iz 4 oznak:

K C -156 A

Študent mora vedeti : blokovni diagram osciloskopa; imenovanje glavnih blokov osciloskopa; naprava in princip delovanja katodne cevi; princip delovanja generatorja pomika (napetost žagastega zoba), dodajanje medsebojno pravokotnih nihanj.

Študent mora znati : empirično določi ceno delitve vodoravno in navpično, izmeri velikost enosmerne napetosti, periodo, frekvenco in amplitudo izmenične napetosti.

Kratka teorija zgradbe osciloskopa

Elektronski osciloskop je univerzalna naprava, ki vam omogoča spremljanje hitrih električnih procesov (do 10 -12 s). Z osciloskopom lahko merite napetost, tok, časovne intervale, določite fazo in frekvenco izmeničnega toka.

Ker potencialne razlike nastanejo v delujočih živcih in mišicah živih organizmov, potem se elektronski osciloskop ali njegove modifikacije pogosto uporabljajo v bioloških in medicinskih študijah delovanja različnih organov, srca, živčnega sistema, oči, želodca itd.

Napravo lahko uporabimo za opazovanje in merjenje neelektričnih veličin, če uporabimo posebne primarne pretvornike.

V osciloskopu ni gibljivih mehanskih delov (glej sliko 1), temveč odklon elektronskega žarka v električnem ali magnetnem polju. Ozek snop elektronov, ki zadene zaslon, prevlečen s posebno spojino, povzroči, da na tej točki zasije. Ko premikate elektronski žarek, mu lahko sledite s premikanjem svetleče pike na zaslonu.

Elektronski žarek "sledi" spremembi v preučevanem električnem polju in je v koraku z njo, ker elektronski žarek je praktično brez inercije.

riž. 1. Sl. 2.

Zgradba katodne cevi Katoda in modulator

To je velika prednost elektronskega osciloskopa v primerjavi z drugimi snemalnimi instrumenti.

Sodobni elektronski osciloskop ima naslednje glavne sestavne dele: katodno cev (CRT), sweep generator, ojačevalnike in napajalnik.

Naprava in delovanje katodne cevi

Razmislite o zasnovi katodne cevi z elektrostatičnim fokusiranjem in elektrostatičnim nadzorom elektronskega žarka.

CRT, shematično prikazan na sl. 1 je steklena bučka posebne oblike, v kateri se ustvari visok vakuum (reda 10 -7 mm Hg). Znotraj bučke so elektrode, ki delujejo kot elektronska puška za ustvarjanje ozkega žarka elektronov; plošče za odklon snopa in zaslon, prevlečen s plastjo fosforja.

Elektronski top je sestavljen iz katode 1, krmilne (modulirajoče) elektrode 2, dodatne zaščitne elektrode 3 ter prve in druge anode 4, 5.

Ogrevana katoda 1 je izdelana v obliki majhnega nikljevega cilindra, znotraj katerega je žarilna nitka, ima na sprednjem koncu oksidno plast z nizko delovno funkcijo elektronov za pridobivanje elektronov (slika 2).

Katoda se nahaja znotraj krmilne elektrode ali modulatorja, ki je kovinska skodelica z luknjo na koncu, skozi katero lahko prehajajo elektroni. Krmilna elektroda ima negativen potencial glede na katodo in s spreminjanjem vrednosti tega potenciala je mogoče nadzorovati intenzivnost pretoka elektronov, ki prehajajo skozi njeno luknjo, in s tem spremeniti svetlost zaslona. Istočasno električno polje med katodo in modulatorjem fokusira elektronski žarek (slika 2).

Zaščitna elektroda 3 ima potencial nekoliko višji od potenciala katode in služi za olajšanje izstopa elektronov, da se izključi interakcija električnih polj krmilne elektrode 2 in prve anode 4.

Dodatno fokusiranje in pospeševanje elektronov poteka z električnim poljem med prvo in drugo anodo, ki tvorita elektronsko lečo. Te anode so izdelane v obliki valjev z diafragmami v notranjosti. Na prvi anodi 4 se napaja pozitiven potencial glede na katodo reda stotine voltov, na drugi 5 reda tisoč voltov. Črte električne poljske jakosti med temi anodami so prikazane na sliki 3.

Katodna cev osciloskopa zasnovan za prikazovanje električnih signalov na fluorescentnem zaslonu. Slika na zaslonu ne služi samo za vizualno oceno oblike signala, temveč tudi za merjenje njegovih parametrov in v nekaterih primerih - za pritrditev na film.

Enciklopedični YouTube

  • 1 / 5

    Osciloskop CRT je vakuumska steklena žarnica, ki vsebuje elektronsko pištolo, odklonski sistem in luminescentni zaslon. Elektronska pištola je zasnovana tako, da tvori ozek žarek elektronov in ga fokusira na zaslon. Elektrone oddaja posredno segreta katoda z grelcem zaradi pojava termionske emisije. Intenzivnost elektronskega žarka in s tem svetlost točke na zaslonu se krmili z negativno napetostjo glede na katodo na krmilni elektrodi. Prva anoda služi za fokusiranje, druga za pospeševanje elektronov. Kontrolna elektroda in anodni sistem tvorita fokusiralni sistem.

    Odklonski sistem je sestavljen iz dveh parov plošč, razporejenih vodoravno in navpično. Na vodoravne plošče, ki se imenujejo navpične odklonske plošče, se uporabi preskusna napetost. Do navpičnih plošč, ki se imenujejo horizontalne odklonske plošče, žagasta napetost se uporablja iz generatorja pomika. Pod vplivom nastalega električnega polja leteči elektroni odstopajo od svoje prvotne poti sorazmerno z uporabljeno napetostjo. Svetleča točka na zaslonu CRT nariše obliko proučevanega signala. Zaradi žagaste napetosti se pega premika po zaslonu od leve proti desni.

    Če sta na navpični in vodoravni odklonski plošči uporabljena dva različna signala, lahko na zaslonu opazite Lissajousove figure.

    Na zaslonu CRT je mogoče opaziti različne funkcionalne odvisnosti, na primer tokovno-napetostno karakteristiko dvopolnega omrežja, če se na horizontalne odklonske plošče uporabi signal, ki je sorazmeren s spreminjajočo se napetostjo, in signal, ki je sorazmeren z tok, ki teče skozenj, se nanaša na navpične odklonske plošče.

    V osciloskopih CRT se uporablja elektrostatična deformacija žarka, ker imajo lahko preiskovani signali poljubno obliko in širok frekvenčni spekter, uporaba elektromagnetne deformacije pod temi pogoji pa je nemogoča zaradi frekvenčne odvisnosti impedance odklonske tuljave.

    Cevi "nizkofrekvenčnega" območja (do 100 MHz)

    Elektrostatični odklonski sistem takih cevi je sestavljen iz dveh parov odklonskih plošč, navpičnega in vodoravnega odklona, ​​ki se nahajata znotraj CRT.

    Pri opazovanju signalov s frekvenčnim spektrom, manjšim od 100 MHz, lahko čas preleta elektronov skozi odklonski sistem zanemarimo. Čas letenja elektronov je ocenjen po formuli:

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

    kje e (\displaystyle e) in m (\displaystyle m) sta naboj in masa elektrona, l (\displaystyle l)- dolžina plošč, U a (\displaystyle U_(a))- anodna napetost.

    odklon žarka ∆ (\displaystyle \Delta ) v ravnini zaslona je sorazmerna z napetostjo na ploščah U O T (\displaystyle U_(OT))(ob predpostavki, da med letom elektronov v polju odklonskih plošč ostane napetost na ploščah konstantna):

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

    kje D (\displaystyle D)- razdalja od središča odstopanja plošč do zaslona, d (\displaystyle d) je razdalja med ploščama.

    V CRT, ki se uporabljajo za opazovanje redko ponavljajočih se in posameznih signalov, se uporabljajo fosforji z dolgim ​​časom posvetlenja.

    Elektronke nad 100 MHz

    Za hitro spreminjajoče se sinusne valovne oblike se občutljivost na odklon začne zmanjševati in ko se perioda sinusoide približuje času leta, občutljivost na odklon pade na nič. Zlasti pri opazovanju impulznih signalov s širokim spektrom (perioda zgornjega harmonika je enaka ali presega čas letenja) ta učinek povzroči izkrivljanje oblike signala zaradi različne občutljivosti odstopanja na različne harmonike. Povečanje anodne napetosti ali zmanjšanje dolžine plošč lahko zmanjša čas letenja in zmanjša ta popačenja, vendar to zmanjša občutljivost na odklon. Zato so za oscilografijo signalov, katerih frekvenčni spekter presega 100 MHz, odklonski sistemi izdelani v obliki črte potujočega vala, običajno spiralnega tipa. Signal se nanaša na začetek spirale in se v obliki elektromagnetnega valovanja premika vzdolž osi sistema s fazno hitrostjo v f (\displaystyle v_(f)):

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

    kje c (\displaystyle c)- hitrost svetlobe, h c (\displaystyle h_(c))- korak vijačnice l c (\displaystyle l_(c)) je dolžina vijačnice. Posledično se lahko vpliv časa leta odpravi, če se hitrost elektronov izbere tako, da je enaka fazni hitrosti valovanja v smeri osi sistema.

    Za zmanjšanje izgub moči signala so zaključki odklonskega sistema takih CRT koaksialni. Geometrija koaksialnih puš je izbrana tako, da njihov valovni upor ustreza valovnemu uporu spiralnega odklonskega sistema.

    Cevi z naknadnim pospeškom

    Za povečanje občutljivosti na odklon je potrebna nizka anodna napetost, vendar to vodi do zmanjšanja svetlosti slike zaradi zmanjšanja hitrosti elektronov. Zato se v oscilografskih CRT uporablja sistem naknadnega pospeševanja. Gre za sistem elektrod, ki se nahajajo med odklonskim sistemom in zaslonom v obliki prevodne prevleke, nanesene na notranjo površino ohišja CRT.

    Ojačevalne cevi

    V širokopasovnih CRT, ki delujejo v območju nekaj GHz, se za povečanje svetlosti brez izgube občutljivosti uporabljajo ojačevalniki svetlosti. Ojačevalnik svetlosti je mikrokanalna plošča, ki se nahaja znotraj CRT pred fluorescenčnim zaslonom. Plošča je izdelana iz posebnega polprevodnega stekla z visokim faktorjem sekundarne emisije. Žarek elektronov, ki vstopajo v kanale (katerih premer je veliko manjši od njihove dolžine), izbijejo sekundarne elektrone iz njegovih sten. Pospeši jih polje, ki ga ustvari kovinska prevleka na koncih plošče, in ob udarcu v stene kanala izločijo nove elektrone. Celotno ojačanje mikrokanalnega ojačevalnika je lahko 10 5 ... 10 6 . Vendar pa je zaradi kopičenja nabojev na stenah kanala mikrokanalni ojačevalnik učinkovit le za nanosekundne impulze, posamezne ali sledijo z nizko stopnjo ponavljanja.

    Lestvica

    Za merjenje parametrov signala, reproduciranega na zaslonu CRT, je treba odčitek opraviti na lestvici z delitvami. Pri risanju merila na zunanjo površino zaslona CRT se natančnost meritev zmanjša zaradi paralakse, ki jo povzroči debelina zaslona. Zato je v sodobnih CRT lestvica izdelana neposredno na notranji površini zaslona, ​​​​tj je praktično poravnana s signalno sliko.

    Cevi za fotografsko registracijo

    Za izboljšanje kakovosti kontaktne fotografije signala je zaslon izdelan v obliki plošče iz steklenih vlaken. Ta rešitev vam omogoča prenos slike z notranje površine na zunanjo, hkrati pa ohranja njeno jasnost. Zamegljenost slike je omejena s premerom filamentov steklenih vlaken, ki običajno ne presega 20 µm. V CRT, namenjenih fotografskemu snemanju, se uporabljajo fosforji, katerih emisijski spekter je skladen s spektralno občutljivostjo filma.

    Literatura

    • Vukolov N. I., Gerbin A. I., Kotovščikov G. S. Sprejem katodnih cevi: priročnik .. - M .: Radio in komunikacije, 1993. - 576 str. - ISBN 5-256-00694-0.
    • Žigarev A. A., Šamajeva G. T. Elektronske žarkovne in fotoelektronske naprave: učbenik za srednje šole. - M.: Višja šola, 1982. - 463 str., bolan.

    Pred kratkim je bila katodna cev pogosta v najrazličnejših napravah, kot so analogni osciloskopi, pa tudi v industriji radijskega inženiringa - televiziji in radarju. Toda napredek ne miruje in katodne cevi so začele postopoma nadomeščati sodobnejše rešitve. Omeniti velja, da se še vedno uporabljajo v nekaterih napravah, zato poglejmo, kaj je.

    Kot vir nabitih delcev v katodnih ceveh se uporablja segreta katoda, ki oddaja elektrone kot posledico termionske emisije. Znotraj krmilne elektrode, ki ima valjasto obliko, je nameščena katoda. Če spremenite negativni potencial krmilne elektrode, lahko spremenite svetlost svetlobne točke na zaslonu. To je posledica dejstva, da sprememba negativnega potenciala elektrode vpliva na velikost pretoka elektronov. Za krmilno elektrodo sta nameščeni dve cilindrični anodi, znotraj katerih so nameščene diafragme (pregrade z majhnimi luknjami). Pospeševalno polje, ki ga ustvarjajo anode, zagotavlja usmerjeno gibanje elektronov proti zaslonu in hkrati »zbira« tok elektronov v ozek tok (žarek). Poleg fokusiranja, ki se izvaja z elektrostatičnim poljem, se v katodni cevi uporablja tudi magnetno fokusiranje žarka. Da bi to uresničili, je na vratu cevi nameščena tuljava za fokusiranje. , ki deluje na elektrone v magnetnem polju, ki ga ustvari tuljava, jih pritisne ob os cevi in ​​tako tvori tanek žarek. Za premikanje ali odklon elektronskega žarka na zaslonu se tako kot za ostrenje uporabljata električno in magnetno polje.

    Elektrostatični odklonski sistem je sestavljen iz dveh parov plošč: vodoravnih in navpičnih. Elektroni, ki letijo med ploščama, odstopajo proti pozitivno nabiti plošči (slika a)):

    Dva medsebojno pravokotna para plošč omogočata odklon elektronskega žarka v navpični in vodoravni smeri. Magnetni odklonski sistem je sestavljen iz dveh parov tuljav 1 - 1 / in 2 - 2 /, nameščenih na cevnem balonu pravokotno druga na drugo (slika b)). V magnetnem polju, ki ga ustvarijo te tuljave, bo Lorentzova sila delovala na leteče elektrone.

    Gibanje toka elektronov vzdolž navpičnic bo povzročilo magnetno polje vodoravno nameščenih tuljav. Polje navpično razporejenih tuljav je vodoravno. Zaslon katodne cevi prekriva prosojni sloj posebne snovi, ki lahko sveti ob bombardiranju z elektroni. Takšne snovi vključujejo nekatere polprevodnike - kalcijev volfram, willemite in druge.

    Glavna skupina katodnih cevi so osciloskopske cevi, katerih glavni namen je proučevanje hitrih sprememb toka in napetosti. V tem primeru se preiskovani tok uporabi za odklonski sistem, kar povzroči odklon žarka na zaslonu sorazmerno z jakostjo tega toka (napetosti).

    .
    Katodne cevi, katerih delovanje temelji na tvorjenju in krmiljenju jakosti in položaja enega ali več elektronskih žarkov, razvrščamo glede na namen in način krmiljenja elektronskega žarka. Glede na namen delimo CRT na sprejemne, oddajne, hranilne itd. Sprejemne cevi se uporabljajo kot indikatorske naprave. Glede na način krmiljenja elektronskega žarka CRT delimo na elektrostatične in magnetne. Pri prvem se za krmiljenje žarka elektronov uporablja električno polje, pri drugem pa magnetno polje.

    Elektrostatično krmiljene katodne cevi zagotavljajo višje frekvenčne lastnosti, zato se pogosto uporabljajo kot indikatorji elektronskih osciloskopov. Razmislite o delovanju elektrostatično krmiljene katodne cevi, katere zasnova je shematično prikazana na spodnji sliki.

    Gre za steklenico, v ožjem delu katere sta elektronski iskalnik (EP) in odklonski sistem (OS). V končnem delu bučke je zaslon (E), prevlečen s posebno sestavo - fosforjem, ki lahko sveti, ko ga obstreljuje elektronski žarek. Elektronski projektor je sestavljen iz ogrevane žarilne nitke (H), katode (K), modulatorja (M) in dveh anod (A in A2).

    Elektroni, ki so zapustili katodo, tvorijo elektronski oblak, ki se pod delovanjem anodnega polja premika proti zaslonu in tvori elektronski žarek. Ta žarek prehaja skozi modulator, ki je izdelan v obliki votlega valja z luknjo in spodnjim delom. Na modulator se napaja napetost nekaj deset voltov, negativna glede na katodo. Ta napetost ustvari zaviralno polje, ki predhodno fokusira elektronski žarek in spremeni svetlost sijaja zaslona. Za pridobitev zahtevane energije (hitrosti) elektronskega žarka se na anodi dovaja pozitivna napetost glede na katodo: približno nekaj sto voltov na anodo A1 in nekaj tisoč voltov na anodo A2. Vrednost napetosti za anodo A2 je izbrana iz pogoja nastavitve fokusa druge elektrostatične leče v ravnini zaslona.

    Odklonski sistem CRT je sestavljen iz dveh parov medsebojno pravokotnih plošč, razporejenih simetrično glede na os žarnice. Napetost, uporabljena na ploščah, ukrivi pot elektronskega žarka in tako povzroči odklon svetlobne točke na zaslonu. Vrednost tega odstopanja je premo sorazmerna z napetostjo na OS ploščah in obratno sorazmerna z napetostjo Ua na drugi anodi.

    (Slika spodaj), tako kot elektrostatično krmiljen CRT, vključuje EP in OS. Zasnova EA obeh cevi je podobna.

    Predhodno fokusiranje elektronskega žarka v magnetno krmiljeni cevi se izvaja tudi z dvema elektrostatičnima lečama, ki ju tvorita električna polja med modulatorjem in prvo anodo ter med prvo in drugo anodo. Funkcija prve anode, včasih imenovane pospeševalna elektroda, dodatno vključuje zaščito modulatorja pred drugo anodo, kar skoraj popolnoma odpravi odvisnost svetlosti sijaja zaslona od napetosti druge anode.

    Znotraj CRT je druga elektroda, imenovana aquadag (AK). Aquadag je električno povezan z drugo anodo. Glavno fokusiranje elektronskega žarka izvaja neenakomerno magnetno polje tuljave za fokusiranje (FC), ki je strukturno nameščena na vratu CRT žarnice. To polje, ki nastane, ko enosmerni tok teče skozi PC, daje elektronom rotacijsko gibanje okoli osi žarka in ga fokusira v ravnino zaslona.

    Magnetni OS vsebuje dva para medsebojno pravokotnih navitij, povezanih zaporedno, strukturno izdelanih v obliki enega bloka. Nastalo polje, ki ga ustvarijo ta navitja, povzroči, da se elektroni premikajo v krogu, katerega polmer je obratno sorazmeren z jakostjo magnetnega polja. Ko zapustijo polje, se žarek elektronov premakne tangencialno na začetno pot in odstopa od geometrijske osi žarnice.

    V tem primeru je odklon elektronskega žarka pri CRT z magnetnim krmiljenjem manj odvisen od vrednosti pospeševalne napetosti na anodi A2 kot odklon žarka pri CRT z elektrostatičnim krmiljenjem. Zato pri dani vrednosti napetosti na drugi anodi magnetno krmiljen CRT zagotavlja večji odklonski kot elektronskega žarka kot elektrostatično krmiljen CRT, kar omogoča znatno zmanjšanje njegove velikosti. Tipična vrednost največjega kota odklona pri CRT z magnetnim krmiljenjem je 110°, pri CRT z elektrostatičnim krmiljenjem pa ne presega 30°.

    V skladu s tem za dane vrednosti odklona elektronskega žarka deluje magnetno krmiljen CRT z višjo drugo anodno napetostjo kot elektrostatično nadzorovan CRT, kar omogoča povečanje svetlosti nastale slike. K zgoraj navedenemu je treba dodati, da magnetno krmiljeni CRT zagotavljajo boljše fokusiranje elektronskega žarka in posledično najboljšo kakovost slike, kar je vnaprej določilo njihovo široko uporabo kot prikazovalne naprave računalniških zaslonov. Obravnavani CRT-ji zagotavljajo monokromatski način za prikaz informacij. Trenutno so CRT-ji z ​​barvno sliko vse pogostejši.

    (slika spodaj) izvaja princip pridobivanja barvnih slik kot vsoto slik rdeče, zelene in modre barve.

    S spreminjanjem relativne svetlosti vsakega od njih lahko spremenite barvo zaznane slike. Zato strukturno CRT vsebuje tri neodvisne EA, katerih žarki so usmerjeni na določeno razdaljo od zaslona. V ravnini presečišča žarkov je maska ​​za ločevanje barv - tanka kovinska plošča z velikim številom lukenj, katerih premer ne presega 0,25 mm. Barvni CRT zaslon je heterogen in sestavljen iz številnih luminiscenčnih celic, katerih število je enako številu lukenj maske. Celico sestavljajo trije okrogli fosforni elementi, ki svetijo rdeče, zeleno ali modro.

    Na primer, barvni kineskop z velikostjo zaslona 59 cm diagonale ima masko z več kot pol milijona lukenj, skupno število luminiscenčnih zaslonskih elementov pa presega 1,5 milijona.Po prehodu skozi luknje maske se elektronski žarki razhajajo. Razdalja med masko in zaslonom je izbrana tako, da elektroni vsakega žarka po prehodu skozi luknjo v maski zadenejo elemente zaslona, ​​ki svetijo v določeni barvi. Zaradi majhnosti svetlečih elementov zaslona jih človeško oko ne more razločiti niti na majhni razdalji in zazna skupni sij vseh celic, katerih integralne barve so odvisne od intenzivnosti elektronskega žarka vsak EF.

    Če na modulatorje vseh treh EP-jev nanesemo enake napetosti, bodo svetlobni elementi zaslona svetili na enak način in nastala barva bo zaznana kot bela. S sinhrono spremembo napetosti na modulatorjih se spremeni svetlost bele barve. Zato lahko z uporabo enakih napetosti na modulatorjih dobite vse gradacije sijaja zaslona - od svetlo bele do črne. Tako lahko barvni kineskopi brez popačenj reproducirajo tudi črno-belo sliko.

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