Generator signala temeljen na osciloskopu i upotreba širokopojasnih radarskih signala
Kako radi osciloskop
Osciloskop je elektronički mjerni instrument koji koristi karakteristike cijevi elektroničkog osciloskopa za pretvaranje izmjeničnih električnih signala koje ljudsko oko ne može izravno promatrati u slike i njihovo prikazivanje na fluorescentnom ekranu za mjerenje. To je nezamjenjiv i važan instrument za promatranje eksperimentalnih fenomena digitalnih sklopova, analizu problema u eksperimentima i mjerenje eksperimentalnih rezultata. Osciloskop se sastoji od osciloskopske cijevi i sustava napajanja, sustava sinkronizacije, sustava otklona osi X, sustava otklona osi Y, sustava za skeniranje kašnjenja i standardnog izvora signala.
1. Cijev osciloskopa
Katodna cijev (CRT), poznata i kao osciloskopska cijev, jezgra je osciloskopa. Pretvara električne signale u svjetlosne signale. Kao što je prikazano na slici 1, elektronski top, otklonski sustav i fosforni zaslon zatvoreni su u vakuumsku staklenu ljusku kako bi formirali kompletnu cijev osciloskopa.
(1) Fluorescentni zaslon
Današnji zasloni cijevi osciloskopa obično su pravokutne ravnine, sa slojem fosforescentnog materijala nanesenog na unutarnju površinu kako bi se formirao fluorescentni film. Fluorescentnom filmu često se dodaje sloj isparenog aluminijskog filma. Elektroni velike brzine prolaze kroz aluminijski film i udaraju o fosfor stvarajući svijetle točke. Aluminijski film ima unutarnju refleksiju, što je korisno za poboljšanje svjetline svijetlih točaka. Aluminijska folija ima i druge funkcije kao što je odvođenje topline.
Kada prestane bombardiranje elektronima, svijetla točka ne može odmah nestati, već mora ostati određeno vrijeme. Vrijeme koje je potrebno da svjetlina svijetle točke padne na 10% svoje izvorne vrijednosti naziva se "vrijeme naknadnog sjaja". Vrijeme naknadnog odsjaja kraće od 10 μs naziva se vrlo kratkim naknadnim odsjajem, 10 μs-1ms je kratkim odsjajem, 1ms-0.1 s srednjim odsjajem, 0,1 s-1s dugim odsjajem, a više od 1 s je izuzetno dug naknadni sjaj. Općenito, osciloskopi su opremljeni osciloskopskim cijevima srednje postojanosti, visokofrekventni osciloskopi koriste kratku postojanost, a niskofrekventni osciloskopi koriste dugu postojanost.
(2) Elektronski top i fokus
Elektronski top se sastoji od žarne niti (F), katode (K), rešetke (G1), prednje elektrode za ubrzavanje (G2) (ili druge rešetke), prve anode (A1) i druge anode (A2). Njegova funkcija je emitiranje elektrona i formiranje vrlo tanke elektronske zrake velike brzine. Vlakna se napaja da zagrije katodu, a katoda emitira elektrone kada se zagrije.
Rešetka je metalni cilindar s malom rupom na vrhu, koji se nalazi izvan katode. Budući da je potencijal vrata niži od potencijala katode, on kontrolira elektrone koje emitira katoda. Općenito, samo mali broj elektrona s velikom početnom brzinom gibanja može proći kroz otvore vrata i jurnuti do fluorescentnog zaslona pod djelovanjem anodnog napona. Elektroni male početne brzine ipak se vraćaju na katodu.
Ako je potencijal vrata prenizak, svi se elektroni vraćaju na katodu, odnosno cijev se gasi. Podešavanje potenciometra W1 u krugu može promijeniti potencijal vrata i kontrolirati gustoću protoka elektrona na fluorescentni zaslon, čime se podešava svjetlina svijetle točke. Prva anoda, druga anoda i prednja ubrzavajuća elektroda su tri metalna cilindra na istoj osi kao i katoda. Prednji akceleracijski pol G2 spojen je na A2, a primijenjeni potencijal je veći od A1. Pozitivni potencijal G2 ubrzava elektrone od katode prema fluorescentnom ekranu.
Dok elektronski snop putuje od katode do fosfornog zaslona, prolazi kroz dva procesa fokusiranja. Prvo fokusiranje dovršavaju K, G1 i G2. K, K, G1 i G2 nazivaju se prvim elektroničkim lećama cijevi osciloskopa. Drugo fokusiranje događa se u područjima G2, A1 i A2. Podešavanje potencijala druge anode A2 može dovesti do konvergacije elektronske zrake u točki na fluorescentnom ekranu. Ovo je drugo fokusiranje. Napon na A1 naziva se napon fokusiranja, a A1 se naziva i pol fokusa. Ponekad se podešavanjem napona A1 još uvijek ne može postići dobro fokusiranje, a napon druge anode A2 treba fino podesiti. A2 se također naziva i pomoćna elektroda za fokusiranje.
(3) Sustav otklona
Sustav otklona kontrolira smjer elektronske zrake tako da se svjetlosna točka na fluorescentnom ekranu mijenja s vanjskim signalom kako bi prikazala valni oblik mjerenog signala. Na slici 8.1 dva para međusobno okomitih otklonskih ploča Y1, Y2 i Xl, X2 čine otklonski sustav. Otklonska ploča Y-osi je sprijeda, a otklonska ploča X-osi straga, tako da je osjetljivost Y-osi visoka (izmjereni signal dodaje se Y-osi nakon obrade). Napon se primjenjuje na dva para otklonskih ploča, tako da se između dva para otklonskih ploča formira električno polje, koje kontrolira otklon elektronskog snopa u okomitom i vodoravnom smjeru.
