Oscilografická katódová trubica. Katódová trubica

Ako funguje katódová trubica?

Katódové trubice sú vákuové zariadenia, v ktorých je malý elektrónový lúč prierez, a elektrónový lúč sa môže vychýliť v požadovanom smere a pri dopade na luminiscenčnú clonu spôsobiť jeho rozžiarenie (obr. 5.24). Katódová trubica je elektrónovo-optický konvertor, ktorý prevádza elektrický signál na zodpovedajúci obraz vo forme pulzného tvaru vlny, ktorý sa reprodukuje na obrazovke trubice. Elektrónový lúč sa vytvára v elektrónovom projektore (alebo elektrónovom dele) pozostávajúcom z katódy a zaostrovacích elektród. Prvá zaostrovacia elektróda, tiež tzv modulátor, vykonáva funkcie mriežky so záporným predpätím, ktorá vedie elektróny k osi trubice. Zmena predpätia mriežky ovplyvňuje počet elektrónov a následne aj jas obrazu získaného na obrazovke. Za modulátorom (smerom k obrazovke) sú nasledujúce elektródy, ktorých úlohou je sústrediť a urýchliť elektróny. Fungujú na princípe elektronických šošoviek. Zaostrovacie urýchľovacie elektródy sú tzv anódy a je na ne privedené kladné napätie. V závislosti od typu elektrónky sa anódové napätie pohybuje od niekoľkých stoviek voltov až po niekoľko desiatok kilovoltov.

Ryža. 5.24. Schematické znázornenie katódová trubica:

1 - katóda; 2 - anóda I: 3 - anóda II; 4 - horizontálne vychyľovacie dosky; 5 - elektrónový lúč; 6 - obrazovka; 7 - vertikálne vychyľovacie dosky; 8 - modulátor

V niektorých trubiciach je lúč zaostrený pomocou magnetického poľa pomocou cievok umiestnených mimo lampy, namiesto elektród umiestnených vo vnútri trubice a vytvárajúcich zaostrovacie elektrické pole. Vychyľovanie lúča sa tiež vykonáva dvoma spôsobmi: pomocou elektrického alebo magnetického poľa. V prvom prípade sú v rúrke umiestnené vychyľovacie dosky, v druhom sú vychyľovacie cievky namontované mimo rúrky. Na vychýlenie v horizontálnom aj vertikálnom smere sa používajú dosky (alebo cievky) vertikálneho alebo horizontálneho vychyľovania nosníka.

Obrazovka elektrónky je zvnútra pokrytá materiálom - fosforom, ktorý žiari vplyvom bombardovania elektrónmi. Fosfory sa odlišujú inou farbou žiary a inou dobou žiary po ukončení budenia, tzv. čas dosvitu. Zvyčajne sa pohybuje od zlomkov sekundy po niekoľko hodín, v závislosti od účelu skúmavky.

Pracovné úlohy

1. všeobecné oboznámenie sa s prístrojom a princípom činnosti elektronických osciloskopov,
2. stanovenie citlivosti osciloskopu,
3. vykonávanie niektorých meraní v obvode striedavého prúdu pomocou osciloskopu.

Všeobecné informácie o konštrukcii a prevádzke elektronického osciloskopu

Pomocou katódy katódovej trubice osciloskopu vzniká prúd elektrónov, ktorý sa v trubici sformuje do úzkeho lúča smerujúceho k obrazovke. Elektrónový lúč zaostrený na tienidlo trubice spôsobí v mieste dopadu svetelný bod, ktorého jas závisí od energie lúča (tienidlo je pokryté špeciálnou luminiscenčnou zlúčeninou, ktorá žiari vplyvom elektrónového lúča ). Elektrónový lúč je prakticky bez zotrvačnosti, takže svetelný bod sa môže pohybovať takmer okamžite v akomkoľvek smere na obrazovke, ak je elektrónový lúč vystavený elektrickému poľu. Pole je vytvorené pomocou dvoch párov planparalelných dosiek nazývaných vychyľovacie dosky. Malá zotrvačnosť lúča umožňuje pozorovať rýchlo sa meniace procesy s frekvenciou 10 9 Hz alebo viac.

Vzhľadom na existujúce osciloskopy, ktoré sa líšia dizajnom a účelom, môžete vidieť, že ich funkčný diagram je približne rovnaký. Hlavné a povinné uzly by mali byť:

Katódová trubica na vizuálne pozorovanie skúmaného procesu;

Napájacie zdroje na získanie potrebného napätia aplikovaného na elektródy trubice;

Zariadenie na nastavenie jasu, zaostrovanie a posúvanie lúča;

Sweep generátor na pohyb elektrónového lúča (a podľa toho aj svetelného bodu) cez sito trubice pri určitej rýchlosti;

Zosilňovače (a atenuátory) používané na zosilnenie alebo zoslabenie napätia skúmaného signálu, ak nestačí lúč na elektrónkovej clone citeľne vychýliť alebo je naopak príliš vysoké.

Zariadenie s katódovou trubicou

V prvom rade zvážte konštrukciu katódovej trubice (obr. 36.1). Zvyčajne je to sklenená banka 3, evakuovaná do vysokého vákua. V jeho úzkej časti je umiestnená vyhrievaná katóda 4, z ktorej vylietavajú elektróny vplyvom termionickej emisie.Sústava valcových elektród 5, 6, 7 sústreďuje elektróny do úzkeho zväzku 12 a riadi jeho intenzitu. Potom nasledujú dva páry vychyľovacích dosiek 8 a 9 (horizontálna a vertikálna) a nakoniec sito 10 - spodok banky 3, potiahnutý luminiscenčnou kompozíciou, vďaka ktorej je stopa elektrónového lúča viditeľná.

Súčasťou katódy je volfrámové vlákno - ohrievač 2, umiestnené v úzkej trubici, ktorej koniec (pre zníženie funkcie práce elektrónov) je pokrytý vrstvou oxidu bária alebo stroncia a je vlastne zdrojom toku elektrónov.

Proces formovania elektrónov do úzkeho lúča pomocou elektrostatických polí je v mnohom podobný pôsobeniu optických šošoviek na svetelný lúč. Preto sa systém elektród 5, 6, 7 nazýva elektrónovo-optické zariadenie.

Elektróda 5 (modulátor) vo forme uzavretého valca s úzkym otvorom je pod malým negatívnym potenciálom vzhľadom na katódu a vykonáva funkcie podobné riadiacej mriežke elektrónovej lampy. Zmenou hodnoty záporného napätia na modulačnej alebo riadiacej elektróde môžete zmeniť počet elektrónov prechádzajúcich jej otvorom. Preto pomocou modulačnej elektródy je možné regulovať jas lúča na obrazovke. Potenciometer, ktorý riadi veľkosť záporného napätia na modulátore, je zobrazený na prednom paneli osciloskopu s nápisom „jas“.

Systém dvoch koaxiálnych valcov 6 a 7, nazývaných prvá a druhá anóda, slúži na zrýchlenie a zaostrenie lúča. Elektrostatické pole v medzere medzi prvou a druhou anódou je nasmerované tak, že vychyľuje rozbiehajúce sa dráhy elektrónov späť k osi valca, rovnako ako na rozbiehavý svetelný lúč pôsobí optická sústava dvoch šošoviek. V tomto prípade katóda 4 a modulátor 5 tvoria prvú elektronickú šošovku a ďalšia elektronická šošovka zodpovedá prvej a druhej anóde.

Výsledkom je, že elektrónový lúč je zaostrený na bod, ktorý by mal ležať v rovine tienidla, čo je možné pri vhodnej voľbe rozdielu potenciálov medzi prvou a druhou anódou. Gombík potenciometra, ktorý reguluje toto napätie, je zobrazený na prednom paneli osciloskopu s nápisom „focus“.

Pri dopade elektrónového lúča na tienidlo sa na ňom vytvorí ostro obrysový svetelný bod (zodpovedajúci prierezu lúča), ktorého jas závisí od počtu a rýchlosti elektrónov v lúči. Väčšina energie lúča sa pri bombardovaní obrazovky premení na teplo. Aby sa predišlo prepáleniu luminiscenčného povlaku, pri stacionárnom elektrónovom lúči nie je povolený vysoký jas. Vychýlenie lúča sa vykonáva pomocou dvoch párov planparalelných dosiek 8 a 9, ktoré sú navzájom kolmé.

Ak je na doskách jedného páru potenciálny rozdiel, rovnomerné elektrické pole medzi nimi vychyľuje trajektóriu elektrónového lúča v závislosti od veľkosti a znamienka tohto poľa. Výpočty ukazujú, že veľkosť vychýlenia lúča na obrazovke trubice D(v milimetroch) súvisí s napätím platní U D a napätie na druhej anóde Ua 2(vo voltoch) nasledujúcim spôsobom:

(36.1),

katódové trubice (CRT) s elektrostatické ovládanie, teda so zaostrovaním a vychyľovaním lúča elektrickým poľom, skrátene nazývaným elektrostatické trubice, používa sa najmä v osciloskopoch.

Ryža. 20.1. Princíp zariadenia (a) a symbolické grafické označenie (b) elektrostatickej katódovej trubice

Na obr. 20.1 je znázornený princíp zariadenia elektrostatickej trubice najjednoduchšieho typu a jej znázornenie v schémach. Rúrkový balónik má valcový tvar s predĺžením v tvare kužeľa alebo v tvare valca väčšieho priemeru. Na vnútorný povrch základne sa nanáša expandovaná časť luminiscenčná obrazovka LE- vrstva látok schopná pri dopade elektrónov vyžarovať svetlo. Vo vnútri trubice sú elektródy, ktoré majú vodiče spravidla na kolíkoch základne (pre jednoduchosť na obrázku vodiče prechádzajú priamo cez sklo valca).

Katóda TO zvyčajne existuje oxidový nepriamy ohrev vo forme valca s ohrievačom. Katódová svorka je niekedy kombinovaná s jednou svorkou ohrievača. Vrstva oxidu je nanesená na dne katódy. Okolo katódy je riadiaca elektróda tzv modulátor (M), valcového tvaru s otvorom na dne. Táto elektróda slúži na riadenie hustoty elektrónového lúča a na jeho predbežné zaostrenie. Na modulátor sa aplikuje záporné napätie (zvyčajne desiatky voltov). Ako sa toto napätie zvyšuje, stále viac a viac elektrónov sa vracia na katódu. Pri určitom zápornom napätí modulátora je trubica zablokovaná.

Nasledujúce elektródy, tiež valcové, sú anódy. V najjednoduchšom prípade sú dve. Zapnuté druhá anóda A 2 napätie je od 500 V do niekoľkých kilovoltov (niekedy 10 - 20 kV) a na prvá anóda A 1 napätie je niekoľkonásobne nižšie. Vo vnútri anód sú priečky s otvormi (membrány). Pôsobením urýchľovacieho poľa anód získavajú elektróny značnú rýchlosť. Konečné zaostrenie elektrónového lúča sa uskutočňuje pomocou nerovnomerného elektrického poľa v priestore medzi anódami, ako aj v dôsledku membrán. Zložitejšie zaostrovacie systémy obsahujú viac valcov.

Systém pozostávajúci z katódy, modulátora a anód sa nazýva elektronický projektor (elektrónová zbraň) a slúži na vytvorenie elektrónového lúča, teda tenkého prúdu elektrónov letiacich vysokou rýchlosťou z druhej anódy na luminiscenčnú clonu.

Na dráhe elektrónového lúča sú dva páry vychyľovacie dosky R X A P r . Napätie, ktoré sa na ne aplikuje, vytvára elektrické pole, ktoré vychyľuje elektrónový lúč smerom ku kladne nabitej doske. Pole platní je pre elektróny priečne. V takomto poli sa elektróny pohybujú po parabolických trajektóriách a po opustení sa pohybujú priamočiaro zotrvačnosťou, t.j. elektrónový lúč dostane uhlovú odchýlku. Čím väčšie je napätie na platniach, tým viac je lúč vychýlený a tým viac svietiaca, tzv. elektronický spot, vznikajúce pri nárazoch elektrónov.

taniere P r vychyľujú lúč vertikálne a sú tzv vertikálne vychyľovacie dosky (Y-dosky), a taniere P X - dosky vodorovného vychýlenia (dosky "x"). Jedna doska z každého páru je niekedy pripojená k skrini zariadenia (šasi), t.j. má nulový potenciál. Toto začlenenie platní sa nazýva asymetrické. Aby sa medzi druhou anódou a puzdrom nevytváralo elektrické pole, ktoré by ovplyvňovalo let elektrónov, je k puzdru zvyčajne pripojená aj druhá anóda. Potom pri absencii napätia na vychyľovacích doskách medzi nimi a druhou anódou nebude na elektrónový lúč pôsobiť žiadne pole.

Ryža. 20.2. Napájanie elektrostatickej trubice z dvoch zdrojov

Keďže druhá anóda je pripojená k puzdru, katóda, ktorá má vysoký záporný potenciál rovný napätiu druhej anódy, musí byť dobre izolovaná od puzdra. Keď je napájanie zapnuté, dotyk vodičov katódy, modulátora a vláknového obvodu je nebezpečný. Pretože vonkajšie elektrické a magnetické polia môžu ovplyvňovať elektrónový lúč, trubica je často umiestnená v tieniacom puzdre z mäkkej ocele.

Žiara luminiscenčnej obrazovky sa vysvetľuje excitáciou atómov látky obrazovky. Elektróny dopadajúce na tienidlo prenášajú svoju energiu na atómy tienidla, v ktorých jeden z elektrónov prechádza na obežnú dráhu vzdialenejšiu od jadra. Keď sa elektrón vráti späť na svoju obežnú dráhu, kvantum žiarivej energie (fotón) a je pozorovaná žiara. Tento jav sa nazýva katodoluminiscencia, a látky, ktoré žiaria pod dopadom elektrónov, sa nazývajú katodoluminofory alebo jednoducho fosfory.

Elektróny dopadajúce na obrazovku ju môžu negatívne nabiť a vytvoriť spomaľovacie pole, ktoré zníži ich rýchlosť. Z toho sa zníži jas obrazovky a elektróny na obrazovke sa môžu úplne zastaviť. Preto je potrebné odstrániť záporný náboj z obrazovky. Za týmto účelom sa na vnútorný povrch valca aplikuje vodivá vrstva. Zvyčajne ide o grafit a je tzv aquadag. Aquadag je pripojený k druhej anóde. Sekundárne elektróny, vyrazené z obrazovky nárazmi primárnych elektrónov, letia k vodivej vrstve. Po odchode sekundárnych elektrónov je potenciál tienenia zvyčajne blízky potenciálu vodivej vrstvy. Niektoré trubice majú vývod z vodivej vrstvy ( PS na obrázku), ktorý možno použiť ako prídavnú anódu s vyšším napätím. V tomto prípade sú elektróny po vychýlení v sústave vychyľovacích platní (tzv. dodatočné zrýchlenie).

Vodivá vrstva tiež vylučuje tvorbu záporných nábojov na stenách balóna z elektrónov, ktoré tam vstupujú. Tieto poplatky môžu vytvoriť ďalšie polia, ktoré porušujú normálna práca rúrky. Ak v trubici nie je vodivá vrstva, sekundárne elektróny opúšťajú tienidlo k vychyľovacím doskám a druhej anóde.

Všetky trubicové elektródy sú zvyčajne namontované s kovovými držiakmi a izolátormi na sklenenej nohe trubice.

Potravinové reťazce. Napájacie obvody elektrostatickej trubice sú znázornené na obr. 20.2. Konštantné napätia sú privádzané do elektród z dvoch usmerňovačov E 1 A E 2 . Prvý by mal poskytnúť vysoké napätie (stovky a tisíce voltov) pri prúde miliampérov, zdroj E 2 - napätie, niekoľkonásobne menšie. Ostatné kaskády, ktoré pracujú v spojení s trubicou, sú napájané z rovnakého zdroja. Preto je určený na prúd desiatok miliampérov.

Elektronický projektor je napájaný cez delič pozostávajúci z rezistorov R 1 R 2 , R 3 a R 4. Ich odpor je zvyčajne veľký (stovky kiloohmov), takže delič spotrebúva malý prúd. Samotná elektrónka tiež odoberá malé množstvo prúdu: vo väčšine prípadov desiatky alebo stovky mikroampérov.

Variabilný odpor R 1 je ovládanie jasu. Reguluje záporné napätie modulátora, ktoré sa odoberá z pravej časti R 1 Zvýšenie tohto napätia v absolútnej hodnote znižuje počet elektrónov v lúči a následne aj jas žiary.

Pre nastavenie zaostrenia lúča slúži ako premenlivý odpor R 3 , s ktorým sa mení napätie prvej anódy. Tým sa mení potenciálny rozdiel, a tým aj intenzita poľa medzi anódami. Ak sa napríklad zníži potenciál prvej anódy, potom sa potenciálny rozdiel medzi anódami zvýši, pole zosilnie a zvýši sa jeho zaostrovací efekt. Od napätia prvej anódy U a 1 by sa nemalo znížiť na nulu alebo zvýšiť na napätie druhej anódy U a 2 , odpory sú vložené do deliča R 2 A R 4

Napätie druhej anódy U a 2 len o niečo menej ako napätie E 1 (rozdiel je pokles napätia na rezistore R 1 ). Malo by sa pamätať na to, že rýchlosť elektrónov emitovaných z reflektora závisí iba od napätia druhej anódy, ale nie od napätia modulátora a prvej anódy. K anódam sa dostane určitý počet elektrónov, najmä ak sú anódy s membránami. Preto prúdy v zlomkoch miliampérov tečú v anódových obvodoch a uzatvárajú sa cez zdroj E 1 . Napríklad prúdové elektróny prvej anódy sa pohybujú v smere od katódy k anóde, potom cez pravú časť rezistora R 3 a cez odpor R 4 plus zdroj E 1 ďalej vo vnútri a cez odpor R 1 ku katóde.

Variabilné odpory sa používajú na počiatočné nastavenie svetelného bodu na obrazovke. R 5 a R 6 , pripojený k zdroju E 2 . Posúvače týchto odporov cez odpory R 7 a R 8 s vysokým odporom sú spojené s vychyľovacími doskami. Navyše s odpormi R 9 A R 10 , s rovnakým odporom sa vytvorí bod nulového potenciálu spojený s telom. Rezistory R 5 a R 6 na koncoch sa získa potenciál +0,5 E 2 a -0,5 E 2 a ich stredy majú nulový potenciál. Keď sa posúvače odporu R 5 , R 6 sú v strednej polohe, potom je napätie na vychyľovacích doskách nulové. Posunutím posúvačov zo strednej polohy je možné aplikovať rôzne napätia na platne, ktoré vychyľujú elektrónový lúč vertikálne alebo horizontálne a vytvárajú svetelný bod v akomkoľvek bode obrazovky.

Na vychyľovacie dosky cez spojovacie kondenzátory C 1 a S 2 je privádzané aj striedavé napätie, napríklad skúmané napätie pri použití osciloskopickej trubice. Bez kondenzátorov by vychyľovacie dosky posúvali jednosmerné napätie vnútorným odporom zdroja striedavého napätia. Pri malom vnútornom odpore by sa konštantné napätie na vychyľovacích doskách prudko znížilo. Na druhej strane zdroj striedavého napätia niekedy poskytuje aj konštantné napätie, ktoré je nežiaduce aplikovať na vychyľovacie dosky. V mnohých prípadoch je tiež neprijateľné, aby sa jednosmerné napätie dostupné v obvodoch vychyľovacích dosiek dostalo do zdroja striedavého napätia.

Rezistory R 7 a R 8 zaradiť za účelom zvýšenia vstupného odporu vychyľovacieho systému pre zdroje striedavého napätia. Bez takýchto rezistorov by boli tieto zdroje zaťažené oveľa menším odporom, vytvoreným len rezistormi. R 5 , R 6 a odpory R 9 , R 10 . Zatiaľ čo odpory R 7 a R 8 neznižujte jednosmerné napätie aplikované na vychyľovacie dosky, pretože cez ne nepretekajú jednosmerné prúdy.

Užitočný prúd je prúd elektrónového lúča. Elektróny tohto prúdu sa pohybujú z katódy na luminiscenčnú obrazovku a vyraďujú z nej sekundárne elektróny, ktoré letia do vodivej vrstvy a potom sa pohybujú smerom k plusu zdroja. E 1 , potom cez jeho vnútorný odpor a rezistor R 1 ku katóde.

Ryža. 20.3. Prvá šošovka elektronického vyhľadávača

Rúrkové elektródy môžu byť napájané aj inými možnosťami, napríklad z jedného vysokonapäťového zdroja.

Elektronické reflektory. Elektronický projektor predstavuje elektrónovo-optický systém, pozostávajúce z niekoľkých elektrostatických elektronické šošovky. Každá šošovka je tvorená nehomogénnym elektrickým poľom, ktoré spôsobuje ohýbanie dráh elektrónov (podobne ako lom svetelných lúčov v optických šošovkách), a tiež urýchľuje alebo spomaľuje elektróny.

Najjednoduchší reflektor obsahuje dve šošovky. Prvý objektív, príp šošovka s predostrením, tvorený katódou, modulátorom a prvou anódou. Na obr. 20.3 ukazuje pole v tejto časti reflektora. Ekvipotenciálne plochy sú znázornené plnými čiarami a siločiary sú prerušované. Ako je možné vidieť, časť siločiar z prvej anódy ide do priestorového náboja v blízkosti katódy a zvyšok do modulátora, ktorý má nižší negatívny potenciál ako katóda. Linka BB' podmienečne rozdeľuje pole na dve časti. Ľavá strana poľa sústreďuje tok elektrónov a dáva im rýchlosť. Pravá strana poľa ďalej urýchľuje elektróny a trochu ich rozptyľuje. Ale rozptylový efekt je slabší ako zaostrovací, keďže na pravej strane poľa sa elektróny pohybujú vyššou rýchlosťou.

Ryža. 20.4. Trajektórie elektrónov v prvej šošovke elektrónového projektora

Uvažované pole je podobné systému dvoch šošoviek - zhromažďovanie A rozptyl. Konvergovaná šošovka je silnejšia ako divergujúca a vo všeobecnosti systém zaostruje. Pohyb tokov elektrónov sa však deje podľa iných zákonov, ako je lom svetelných lúčov v šošovkách.

Na obr. 20.4 ukazuje trajektórie elektrónov pre extrémne elektrónové lúče vychádzajúce z katódy. Elektróny sa pohybujú po krivočiarych trajektóriách. Ich toky sa sústreďujú a pretínajú na malom území tzv prvý prechod alebo prechod a vo väčšine prípadov je umiestnený medzi modulátorom a prvou anódou.

Prvý objektív krátky hod pretože rýchlosť elektrónov v ňom je relatívne malá a ich trajektórie sú pomerne silne ohnuté.

Keď sa záporné napätie modulátora v absolútnej hodnote zvyšuje, potenciálna bariéra v blízkosti katódy sa zvyšuje a čím ďalej menší počet elektrónov ju dokáže prekonať. Katódový prúd klesá a následne prúd elektrónového lúča a jas obrazovky. Potenciálna bariéra stúpa v menšej miere v blízkosti centrálnej časti katódy, pretože tu pôsobí silnejšie urýchľovacie pole, ktoré preniká z prvej anódy cez otvor modulátora. Pri určitom zápornom napätí modulátora potenciálová bariéra na okrajoch katódy stúpne natoľko, že ju elektróny už nedokážu prekonať. Funkčná zostáva iba stredná časť katódy. Ďalšie zvýšenie záporného napätia zmenšuje plochu pracovnej časti katódy a nakoniec ju zníži na nulu, t.j. elektrónka je zablokovaná. Regulácia jasu je teda spojená so zmenou plochy pracovnej plochy katódy.

Ryža. 20.5. Druhá zaostrovacia šošovka elektronického projektora

Ryža. 20.6. Elektronický projektor s urýchľovacou (tienením) elektródou

Zvážte zaostrenie elektrónového lúča v druhej šošovke, t.j. v systéme dvoch anód (obr. 20.5, a). Linka BB' rozdeľuje pole medzi anódami na dve časti. Divergujúci elektrónový tok vstupuje do ľavej strany poľa, ktorá je zameraná, a tok je rozptýlený na pravej strane poľa. Účinok rozptylu je slabší ako zaostrovací, pretože rýchlosť elektrónov na pravej strane poľa je vyššia ako na ľavej strane. Celé pole je ako optický systém pozostávajúci z konvergujúcej a divergentnej šošovky (obr. 20.5, b). Pretože rýchlosti elektrónov v poli medzi anódami sú vysoké, systém sa ukazuje ako taký teleobjektív. To je potrebné, pretože je potrebné zaostriť elektrónový lúč na tienidlo umiestnené dosť ďaleko.

S nárastom potenciálneho rozdielu medzi anódami (pokles napätia prvej anódy) sa zvyšuje intenzita poľa a zvyšuje sa zaostrovací efekt. V zásade je možné zaostrovanie ovládať zmenou napätia druhej anódy, čo je však nepohodlné, pretože sa zmení rýchlosť elektrónov emitovaných z reflektora, čo povedie k zmene jasu žiary na obrazovke a ovplyvniť vychýlenie lúča vychyľovacími doskami.

Nevýhodou popisovaného reflektora je vzájomné ovplyvňovanie regulácie jasu a zaostrovania. Zmena potenciálu prvej anódy ovplyvňuje jas, pretože táto anóda svojím poľom ovplyvňuje potenciálnu bariéru v blízkosti katódy. Zmena napätia modulátora posúva oblasť prvého priesečníka elektronických trajektórií pozdĺž osi trubice, čo narúša zaostrovanie. Okrem toho regulácia jasu mení prúd prvej anódy a keďže v jej obvode sú zahrnuté odpory s vysokými odpormi, mení sa napätie na nej, čo vedie k rozostreniu. Zmena prúdu druhej anódy neovplyvňuje zaostrovanie, pretože odpory nie sú zahrnuté v obvode tejto anódy, a preto sa napätie na nej nemôže meniť.

V súčasnosti sa používajú svetlomety, v ktorých je medzi modulátor a prvú anódu umiestnený ďalší, zrýchľovanie (tienenie) elektróda(obr. 20.6). Je pripojený k druhej anóde a napätie na nej je konštantné. Vďaka tieniacemu efektu tejto elektródy zmena potenciálu prvej anódy pri nastavovaní zaostrovania prakticky nemení pole na katóde.

Zaostrovací systém pozostávajúci z urýchľovacej elektródy a dvoch anód funguje nasledovne. Pole medzi prvou a druhou anódou je rovnaké ako na obr. 20,5 hod. Vykonáva zaostrovanie, ako bolo vysvetlené vyššie. Medzi urýchľovacou elektródou a prvou anódou je nehomogénne pole podobné poľu medzi anódami, ale nie zrýchľujúce, ale spomaľujúce. Elektróny letiace do tohto poľa v divergentnom toku sú rozptýlené v ľavej polovici poľa a zaostrené v pravej polovici. V tomto prípade je zaostrenie silnejšie ako rozptylové, pretože rýchlosť elektrónu je nižšia v pravej polovici poľa. K zaostrovaniu teda dochádza aj v oblasti medzi urýchľovacou elektródou a prvou anódou. Čím nižšie je napätie prvej anódy, tým vyššia je intenzita poľa a tým silnejšie je zaostrenie.

Ryža. 20.7. Elektrostatické vychýlenie lúča

Aby mala regulácia jasu menší vplyv na zaostrovanie, je prvá anóda vyrobená bez membrán (obr. 20.6). Elektróny na ňu nedopadajú, t.j. prúd prvej anódy je nulový. Moderné elektronické projektory vytvárajú svetelný bod na obrazovke s priemerom nepresahujúcim 0,002 priemeru obrazovky.

Elektrostatické vychýlenie lúča. Vychýlenie elektrónového lúča a svetelný bod na obrazovke je úmerný napätiu na vychyľovacích doskách. Koeficient proporcionality v tejto závislosti je tzv citlivosť trubice. Ak vertikálnu odchýlku škvrny označíme ako y, a napätie na Y platniach cez U r , To

r = S r U r , (20.1)

Kde S r - citlivosť trubice na Y-platne.

Podobne aj horizontálna odchýlka škvrny

X = S X U X . (20.2)

Citlivosť elektrostatickej trubice je teda pomer vychýlenia svetelného bodu na obrazovke k príslušnému vychyľovaciemu napätiu:

S X = x/U X A S r =y/U r . (20.3)

Inými slovami, citlivosť je odchýlka svetelného bodu na 1 V vychyľujúceho napätia. Citlivosť uveďte v milimetroch na volt. Niekedy sa citlivosť chápe ako recipročná S X alebo S r , a vyjadrené vo voltoch na milimeter.

Vzorce (20.3) neznamenajú, že citlivosť je nepriamo úmerná vychyľovaciemu napätiu. Ak niekoľkokrát zvýšite U r , zvýši sa o rovnakú sumu y, a hodnotu S r zostane nezmenená. teda S r nezávisí od U r . Citlivosť je v rozsahu 0,1 - 1,0 mm/V. Závisí to od režimu prevádzky a niektorých geometrické rozmery rúrky (obr. 20.7):

S = l pl l /(2dU a 2) , (20.4)

Kde l pl - dĺžka vychyľovacích dosiek; l- vzdialenosť od stredu dosiek k obrazovke; d - vzdialenosť medzi doskami; U a 2 - napätie druhej anódy.

Tento vzorec sa dá ľahko vysvetliť. S nárastom l pl elektrón letí dlhšie vo vychyľovacom poli a dostáva väčšiu výchylku. Pri rovnakej uhlovej odchýlke sa s narastajúcou vzdialenosťou zväčšuje aj posunutie svietiaceho bodu na obrazovke l. Ak zvýšite d, potom sa intenzita poľa medzi doskami a následne odchýlka zníži. Zvýšenie napätia U a 2 vedie k zníženiu vychýlenia, pretože rýchlosť, ktorou elektróny preletia poľom medzi doskami, sa zvyšuje.

Zvážte možnosť zvýšenia citlivosti na základe vzorca (20.4). Zväčšenie vzdialenosti l nežiaduce, pretože príliš dlhá trubica je nepohodlná na použitie. Ak zvýšite l pl alebo znížiť d, potom nie je možné dosiahnuť významné vychýlenie lúča, pretože spadne na dosky. Aby sa tomu zabránilo, dosky sú ohnuté a umiestnené voči sebe navzájom, ako je znázornené na obr. 20.8. Citlivosť môžete zvýšiť znížením napätia U a 2 . Je to však spôsobené znížením jasu žiary, čo je v mnohých prípadoch neprijateľné, najmä pri vysokej rýchlosti lúča cez obrazovku. Zníženie anódového napätia tiež zhoršuje zaostrovanie. Pri vyššom napätí U a 2 elektróny sa pohybujú s vysoké rýchlosti, vzájomné odpudzovanie elektrónov je menej ovplyvnené. Ich trajektórie v elektrónovom svetlomete sú umiestnené v malom uhle k osi trubice. Takéto trajektórie sa nazývajú paraxiálne. Poskytujú lepšie zaostrenie a menšie skreslenie na obrazovke.

Zníženie jasu žiary s poklesom anódového napätia U a 2 kompenzované v rúrach s po zrýchlení. V týchto trubiciach elektronický projektor dodáva elektrónom energiu nie väčšiu ako 1,5 keV. S takouto energiou lietajú medzi vychyľovacími doskami a potom padajú do zrýchľovacieho poľa vytvoreného treťou anódou. Posledne menovaná je vodivá vrstva pred obrazovkou, oddelená od zvyšku vrstvy pripojenej k druhej anóde (obr. 20.9, a). V čom U a 3 > U a 2 . Pole medzi týmito dvoma vrstvami tvorí šošovku, ktorá urýchľuje elektróny. Zároveň však dochádza k určitému zakriveniu trajektórií elektrónov. Výsledkom je zníženie citlivosti a skreslenie obrazu. Tieto nedostatky sú do značnej miery odstránené pri viacnásobnom zrýchlení, keď existuje niekoľko vodivých krúžkov s postupne sa zvyšujúcim napätím: U a 4 > U a 3 > U a 2 > U a1 (obr. 20.9, b).

Ryža. 20.8. vychyľovacie dosky

Ryža. 20.9. Prídavné anódy pre dodatočné zrýchlenie

Ak sa vychyľovacie napätie mení s veľmi vysokou frekvenciou, dochádza k skresleniu obrazu, pretože doba letu elektrónov v poli vychyľovacích dosiek je úmerná perióde oscilácie vychyľovacieho napätia. Počas tejto doby sa namáhanie platničiek citeľne mení (dokonca môže zmeniť aj znamienko). Na zníženie takýchto skreslení sa vychyľovacie dosky skrátia a použijú sa vyššie urýchľovacie napätia. So zvyšujúcou sa frekvenciou sa navyše čoraz viac prejavuje vplyv vlastnej kapacity vychyľovacích dosiek.

V súčasnosti sa na mikrovlnnú oscilografiu používajú špeciálne elektrónky so zložitejšími vychyľovacími systémami.

Meranie a pozorovanie premenných napätí. Ak je na vychyľovacie dosky „y“ privedené striedavé napätie, elektrónový lúč osciluje a na obrazovke je viditeľná vertikálna svetelná čiarka (obr. 20.10, A) Jeho dĺžka je úmerná dvojnásobnej amplitúde použitého napätia 2 U m . Poznanie citlivosti trubice a meranie y, možno určiť U m podľa vzorca

U m =y/(2S y) . (20.5)

Ryža. 20.10. Meranie striedavého napätia pomocou CRT

Ryža. 20.11. Napätie pílových zubov pre lineárne zametanie

Ryža. 20.12. Oscilogramy sínusového napätia pri viacnásobnom pomere frekvencií

Napríklad, ak S r = 0,4 mm/V a pri= 20 mm, potom U m \u003d 20 / (2 0,4) \u003d 25 V.

Ak je citlivosť trubice neznáma, určí sa. Aby ste to dosiahli, musíte na dosky priviesť známe striedavé napätie a zmerať dĺžku svetelnej pomlčky. Napätie je možné pripojiť zo siete a merať voltmetrom. Malo by sa pamätať na to, že voltmeter zobrazí efektívnu hodnotu napätia, ktorá sa musí previesť na amplitúdu, vynásobenú 1,4.

Ako vidíte, CRT možno použiť ako amplitúdový voltmeter. Výhodou takéhoto meracieho prístroja je veľká vstupná impedancia a možnosť merania na veľmi vysokých frekvenciách.

Opísaná metóda umožňuje merať špičkové hodnoty nesínusových napätí, ako aj amplitúdy kladných a záporných polovičných vĺn striedavého napätia. Za týmto účelom si zapamätajte polohu svetelného bodu pri absencii nameraného napätia, potom sa aplikuje a merajú sa vzdialenosti. pri 1 a pri 2 od počiatočnej polohy bodu po konce svetelnej čiary (obr. 20.10, b). V tomto prípade amplitúdy polovičných vĺn

U m1 = pri 1 /S r A U m2 = pri 2 /S r . (20.6)

Na pozorovanie premenlivých napätí platní P pri napätie, ktoré sa skúma, a na dosky P X - sweep napätie U vyvinuté, majúce tvar pílových zubov (obr. 20.11) a získané zo špeciálneho generátora. Toto napätie vytvára časovú základňu. Na istý čas t 1 keď napätie stúpa, elektrónový lúč sa pohybuje rovnomerne horizontálne v jednom smere, napríklad zľava doprava, t.j. rovný, alebo robotník, presťahuj sa. S prudkým poklesom napätia v priebehu času t 2 lúč robí rýchlo spätný pohyb. Toto všetko sa opakuje s frekvenciou rozmietacieho napätia.

Pri absencii skúmaného napätia je na obrazovke viditeľná horizontálna svetelná pomlčka, ktorá hrá úlohu časovej osi. Ak použijete skúmané striedavé napätie na platničky P pri , potom bude bod na obrazovke súčasne vertikálne oscilovať a opakovane sa rovnomerne pohybovať so spätným pohybom horizontálne. V dôsledku toho sa pozoruje žiariaca krivka skúmaného napätia (obr. 20.12). Obrázok ukazuje oscilogramy sínusového napätia, ale môžete pozorovať napätie v akejkoľvek forme.

Aby bola krivka stacionárna, obdobie rozvíjania stresu T unv by sa malo rovnať perióde skúmaného napätia T alebo celé číslo, ktoré je viackrát väčšie ako:

T rozvinúť = nT, (20.7)

Kde P je celé číslo.

Ryža. 20.13. Oscilogramy sínusového napätia s pomerom zlomkovej frekvencie

V súlade s tým musí byť frekvencia rozmietania V a z V celé číslo, koľkokrát je menšia ako frekvencia skúmaného napätia:

f rozvinúť = f /n. (20.8)

Potom v čase T akonáhle prejde celočíselný počet kmitov skúmaného napätia a na konci spätného zdvihu bude bod na obrazovke v mieste, z ktorého sa pri doprednom zdvihu začal pohybovať. Obrázok ukazuje pozorované oscilogramy pri n = 1, príp T rozvinúť = T, A P= 2, t.j. T razv = 2 T Obrátený čas t 2 je žiaduce mať čo najmenšie, pretože vďaka tomu sa časť krivky nereprodukuje (ťahy na obrázku). Navyše, čím menej t 2 , čím rýchlejší je návrat lúča a tým slabší je viditeľný. Mal by byť nainštalovaný P aspoň 2, aby bolo možné úplne vidieť aspoň jedno celé kmitanie. Výber hodnoty P vytvorené zmenou frekvencie generátora rozmietania. Ak P nie je celé číslo, potom oscilogram nezostane nehybný a namiesto jednej krivky sa ich pozoruje niekoľko, čo je nepohodlné. Na obr. 20.13 ukazuje oscilogramy sínusového napätia pri P = 1 / 2 A P= 3/4. Pre jednoduchosť sa tu predpokladá, že čas návratu t 2 = 0. Šípky s číslami na obrázku označujú postupnosť pohybu bodu na obrazovke.

Zhodné celé číslo P zvyčajne sa udržiava len krátky čas, pretože generátor rozmietania má nestabilnú frekvenciu a frekvencia skúmaného napätia sa môže tiež meniť. Ak chcete uložiť vybrané P po dlhú dobu sa používa synchronizácia generátora rozmietania so skúmaným napätím. Synchronizácia spočíva v tom, že skúmané napätie sa privádza do generátora rozmietania a generuje pílovité napätie s frekvenciou, ktorá je o celé číslo menšia ako frekvencia skúmaného napätia.

Skúmané napätia sa zvyčajne privádzajú na vychyľovacie dosky cez väzbové kondenzátory (pozri obr. 20.2). Preto konštantná zložka nedopadá na platne a pozoruje sa iba premenná. Časová os (nulová os) tohto komponentu je vodorovná čiara, ktorá zostane na obrazovke, ak sa zastaví dodávka skúmaného napätia. Na získanie skutočného oscilogramu napätia obsahujúceho konštantnú zložku je potrebné ho aplikovať priamo na platne a nie cez kondenzátory.

Ak potrebujete sledovať priebeh prúdu, potom je v jeho obvode zahrnutý odpor R. Napätie na ňom, úmerné skúmanému prúdu, sa privádza na platne P pri . Toto napätie je určené zo známej citlivosti elektrónky. Rozdelenie na odpor R, nájsť prúd. Aby sa prúd pri zapnutí odporu výrazne nezmenil R, ten druhý by mal mať relatívne malý odpor. Ak je napätie nedostatočné, potom bude musieť byť napájané cez zosilňovač so známym ziskom.

Skreslenie obrazu. V elektrostatických elektrónkach sú skreslenia oscilogramu pozorované hlavne vtedy, keď sú vychyľovacie dosky zapnuté asymetricky, to znamená, keď je jedna doska z každého páru pripojená k druhej anóde (pozri obr. 20.2). Nechajte s takýmto začlenením na taniere P pri aplikované striedavé napätie s amplitúdou U m . Potom na jednej doske je potenciál nulový vzhľadom na puzdro a na druhej doske sa mení z + U m predtým - U m (Obr. 20.14, A). Podľa toho sa menia aj potenciály. rôzne body v priestore medzi platňami. Pri kladnej polvlne napätia prelietavajú elektróny bodmi s potenciálmi vyššími ako U a2. V dôsledku toho sa ich rýchlosť zvyšuje a citlivosť trubice sa znižuje. Pri zápornej polvlne sa rýchlosť elektrónov znižuje, pretože potenciál bodov medzi doskami je nižší U a2. Tým sa zvýši citlivosť trubice. V dôsledku toho odchýlka r 1 s kladnou polvlnou bude menšia ako odchýlka pri 2 s negatívnou polovičnou vlnou. Oscilogram sínusového napätia sa stane nesínusovým, t.j. dôjde k nelineárnemu skresleniu.

Ryža. 20.14. Vychýlenie elektrónového lúča s asymetrickým (a) a symetrickým (b) zahrnutím vychyľovacích dosiek

Pri symetrickej inklúzii nie je žiadna z vychyľovacích dosiek pripojená priamo k telesu a druhej anóde a body nulového potenciálu sú v strednej rovine medzi doskami (obr. 20.14, b). Potenciály dosiek majú v každom okamihu rovnakú hodnotu a opačné znamienka. Na jednej doske má potenciál extrémne hodnoty ±0,5 U m , a na druhej strane − + 0,5U m . K vychýleniu elektrónového lúča na ktorúkoľvek z platní dochádza za rovnakých podmienok, a teda pri 1 = pri 2 . Na obr. 20.15 je znázornené symetrické začlenenie vychyľovacích dosiek. Jednosmerné napätie pre počiatočné bodové nastavenie sa odoberá z dvojitého odporu R 6 , R 6 ´. Pri súčasnom pohybe ich posúvačov pomocou jednej rukoväte sa potenciály vychyľovacích dosiek menia rovnako v hodnote, ale v opačnom znamienku.

Ryža. 20.15. Symetrické zahrnutie vychyľovacích dosiek

Symetrické začlenenie doštičiek redukuje aj ďalšie nepríjemné javy, ako je zhoršenie ostrosti pri posune bodu k okraju obrazovky.

Asymetrické zahrnutie tanierov vzdialenejších od reflektora vytvára lichobežníkový skreslenie. Vznikajú v dôsledku prítomnosti poľa na ceste elektrónov z jedného páru platní k druhému. Nechajte napríklad na tanieroch najbližšie k žiareniu reflektorov P pri , zapnuté akýmkoľvek spôsobom, je aplikované striedavé napätie, a na platniach P X , zapojené asymetricky, napätie je nulové. Potom je na obrazovke viditeľná vertikálna svietiaca pomlčka 1 (obr. 20.16).

Ryža. 20.16. Keystone

Ryža. 20.17. Princíp zariadenia a konvenčné grafické označenie magnetickej katódovej trubice

Ak sa aplikuje na platňu P X , nie je pripojený k puzdru, kladný potenciál, potom sa pomlčka posunie smerom k tejto doske (čiara 2 ), ale bude o niečo kratší. Je to preto, že medzi kladne nabitou doskou P X a taniere P pri vytvorilo sa dodatočné urýchľovacie pole, ktoré trochu ohýba trajektórie elektrónov a znižuje ich odchýlku spôsobenú napätím na platniach P pri . Pri zápornom potenciáli tej istej platne P X na elektrónoch emitovaných z platní P pri , existuje ďalšie spomaľovacie pole, ktoré mierne zvýši ich odchýlku; pomlčka na obrazovke sa posunie doľava a bude dlhšia (riadok 3 ). Uvažované svetelné čiarky tvoria obrazec vo forme lichobežníka, ktorý vysvetľuje názov týchto skreslení. Na zníženie skreslenia sú medzi platňami inštalované obrazovky. P X A P pri a dať tanierom vzdialenejším od reflektora zvláštny tvar.

V súčasnosti sa spravidla používa symetrické zahrnutie dosiek, pretože znižuje mnohé typy skreslenia. Asymetrické začlenenie je možné použiť v prípade, že lúč bude vychýlený iba jedným smerom.

.
Katódové trubice, ktorých činnosť je založená na vytváraní a riadení intenzity a polohy jedného alebo viacerých elektrónových lúčov, sa klasifikujú podľa účelu a spôsobu ovládania elektrónového lúča. Podľa účelu sa CRT delia na prijímacie, vysielacie, ukladacie atď. Prijímacie trubice sa používajú ako indikačné zariadenia. Podľa spôsobu ovládania elektrónového lúča sa CRT delia na elektrónky s elektrostatickým a magnetickým ovládaním. V prvom sa na ovládanie elektrónového lúča používa elektrické pole a v druhom magnetické pole.

Elektrostaticky riadené katódové trubice poskytujú vyššie frekvenčné vlastnosti, preto sú široko používané ako indikátory elektronických osciloskopov. Zvážte činnosť elektrostaticky riadenej katódovej trubice, ktorej konštrukcia je schematicky znázornená na obrázku nižšie.

Ide o sklenenú banku, v úzkej časti ktorej je elektronický vyhľadávací svetlomet (EP) a vychyľovací systém (OS). V koncovej časti banky je sito (E), potiahnuté špeciálnym zložením - fosforom, schopné žiariť pri bombardovaní elektrónovým lúčom. Elektronický projektor pozostáva z vyhrievaného vlákna (H), katódy (K), modulátora (M) a dvoch anód (A a A2).

Elektróny, ktoré opustili katódu, tvoria elektrónový oblak, ktorý sa pôsobením anódového poľa pohybuje smerom k obrazovke a vytvára elektrónový lúč. Tento lúč prechádza cez modulátor vyrobený vo forme dutého valca s otvorom a spodnou časťou. Na modulátor sa aplikuje napätie niekoľko desiatok voltov, záporné vzhľadom na katódu. Toto napätie vytvára spomaľovacie pole, ktoré predbežne zaostruje elektrónový lúč a mení jas žiary obrazovky. Na získanie požadovanej energie (rýchlosti) elektrónového lúča sa na anódy aplikuje kladné napätie vzhľadom na katódu: približne niekoľko stoviek voltov na anódu A1 a niekoľko tisíc voltov na anódu A2. Hodnota napätia pre anódu A2 sa volí z podmienky nastavenia ohniska druhej elektrostatickej šošovky v rovine obrazovky.

Vychyľovací systém CRT pozostáva z dvoch párov vzájomne kolmých dosiek usporiadaných symetricky vzhľadom na os žiarovky. Napätie aplikované na platne ohýba dráhu elektrónového lúča, čím spôsobuje vychýlenie svetelného bodu na obrazovke. Hodnota tejto odchýlky je priamo úmerná napätiu na OS platniach a nepriamo úmerná napätiu Ua na druhej anóde.

(Obrázok nižšie), podobne ako elektrostaticky riadená CRT, obsahuje EP a OS. Konštrukcia ES oboch rúr je podobná.

Predbežné zaostrenie elektrónového lúča v trubici s magnetickým ovládaním je tiež vykonávané dvoma elektrostatickými šošovkami vytvorenými resp. elektrické polia medzi modulátorom a prvou anódou a medzi prvou a druhou anódou. Funkcia prvej anódy, niekedy nazývanej aj urýchľovacia elektróda, navyše zahŕňa tienenie modulátora od druhej anódy, čím sa takmer úplne eliminuje závislosť jasu žiaru obrazovky od napätia druhej anódy.

Vo vnútri CRT je ďalšia elektróda nazývaná aquadag (AK). Aquadag je elektricky spojený s druhou anódou. Hlavné zaostrovanie elektrónového lúča je vykonávané nerovnomerným magnetickým poľom zaostrovacej cievky (FC), ktorá je konštrukčne umiestnená na hrdle CRT žiarovky. Toto pole, ktoré vzniká, keď cez PC preteká jednosmerný prúd, dáva elektrónom rotačný pohyb okolo osi lúča a zaostruje ho v rovine obrazovky.

Magnetický OS obsahuje dva páry vzájomne kolmých vinutí zapojených do série, konštrukčne vyhotovených vo forme jedného bloku. Výsledné pole generované týmito vinutiami spôsobuje, že sa elektróny pohybujú v kruhu, ktorého polomer je nepriamo úmerný sile magnetického poľa. Po opustení poľa sa elektróny lúča pohybujú tangenciálne k počiatočnej trajektórii, pričom sa odchyľujú od geometrickej osi banky.

V tomto prípade vychýlenie elektrónového lúča v CRT s magnetickým riadením závisí menej od hodnoty urýchľovacieho napätia na anóde A2 ako vychýlenie lúča v CRT s elektrostatickým riadením. Preto pri danej hodnote napätia na druhej anóde poskytuje magneticky riadená CRT väčší uhol vychýlenia elektrónového lúča ako elektrostaticky riadená CRT, čo umožňuje výrazne zmenšiť jej veľkosť. Typická hodnota maximálneho uhla vychýlenia v CRT s magnetickým ovládaním je 110° a v CRT s elektrostatickým ovládaním nepresahuje 30°.

V súlade s tým pri daných hodnotách vychýlenia elektrónového lúča magneticky riadená CRT pracuje s vyšším napätím druhej anódy ako elektrostaticky riadená CRT, čo umožňuje zvýšiť jas výsledného obrazu. Okrem vyššie uvedeného treba dodať, že CRT s magnetickým ovládaním poskytuje lepšie zaostrenie elektrónového lúča, a teda najlepšiu kvalitu obrazu, čo predurčilo ich široké využitie ako zobrazovacie zariadenia pre počítačové displeje. Uvažované CRT poskytujú monochromatický režim zobrazovania informácií. V súčasnosti sú CRT s farebným obrázkom čoraz bežnejšie.

(obrázok nižšie) implementuje princíp získavania farebných obrázkov ako súčtu obrázkov červenej, zelenej a modrej farby.

Zmenou relatívneho jasu každého z nich môžete zmeniť farbu vnímaného obrazu. Štrukturálne preto CRT obsahuje tri nezávislé EA, ktorých lúče sú zaostrené v určitej vzdialenosti od obrazovky. V rovine priesečníka lúčov je farebne oddeľujúca maska ​​- tenká kovová platňa s veľkým počtom otvorov, ktorej priemer nepresahuje 0,25 mm. Farebná CRT obrazovka je heterogénna a pozostáva z mnohých luminiscenčných buniek, ktorých počet sa rovná počtu otvorov masky. Bunka je tvorená tromi okrúhlymi fosforovými prvkami žiariacimi na červeno, nazeleno alebo namodro.

Napríklad farebný kineskop s uhlopriečkou obrazovky 59 cm má masku s viac ako pol miliónom otvorov a celkový počet luminiscenčných prvkov obrazovky presahuje 1,5 mil.. Po prechode cez otvory masky sa elektrónové lúče rozchádzajú. Vzdialenosť medzi maskou a obrazovkou je zvolená tak, aby po prechode otvorom masky dopadali elektróny každého lúča na prvky obrazovky, ktoré luminiscujú v určitej farbe. Vzhľadom na malú veľkosť svietiacich prvkov obrazovky ich ľudské oko nie je schopné rozlíšiť ani na malú vzdialenosť a vníma celkovú žiaru všetkých buniek, ktorých celistvé farby závisia od intenzity elektrónového lúča každý EF.

Ak sa na modulátory všetkých troch EP aplikuje rovnaké napätie, svetelné prvky obrazovky budú svietiť rovnakým spôsobom a výsledná farba bude vnímaná ako biela. Pri synchrónnej zmene napätia na modulátoroch jas biela farba zmeny. Preto použitím rovnakého napätia na modulátory môžete získať všetky stupne žiary obrazovky - od jasne bielej po čiernu. Farebné kineskopy teda dokážu reprodukovať aj čiernobiely obraz bez skreslenia.

Yu.F.Opadchy, Analógová a digitálna elektronika, 2000

Nedávno bola katódová trubica bežná v širokej škále zariadení, ako sú analógové osciloskopy, ako aj v rádiotechnickom priemysle - televízia a radar. Pokrok však nezostáva stáť a katódové trubice sa začali postupne nahrádzať modernejšími riešeniami. Stojí za zmienku, že sa stále používajú v niektorých zariadeniach, takže sa pozrime, čo to je.

Ako zdroj nabitých častíc v katódových trubiciach sa používa vyhrievaná katóda, ktorá emituje elektróny v dôsledku termionickej emisie. Vo vnútri riadiacej elektródy je umiestnená katóda, ktorá má valcový tvar. Ak zmeníte záporný potenciál riadiacej elektródy, môžete zmeniť jas svetelného bodu na obrazovke. Je to spôsobené tým, že zmena záporného potenciálu elektródy ovplyvňuje veľkosť toku elektrónov. Za riadiacou elektródou sú umiestnené dve valcové anódy, vo vnútri ktorých sú inštalované diafragmy (priečky s malými otvormi). Urýchľovacie pole vytvorené anódami zabezpečuje usmernený pohyb elektrónov smerom k tienidlu a zároveň „zhromažďuje“ prúd elektrónov do úzkeho prúdu (lúča). Okrem zaostrovania, ktoré sa realizuje pomocou elektrostatického poľa, sa v katódovej trubici používa aj zaostrovanie magnetickým lúčom. Aby ste to dosiahli, na hrdlo trubice sa umiestni zaostrovacia cievka. , ktorý pôsobí na elektróny v magnetickom poli vytvorenom cievkou, tlačí ich proti osi trubice, čím vytvára tenký lúč. Na pohyb alebo vychýlenie elektrónového lúča na obrazovke sa rovnako ako na zaostrovanie používajú elektrické a magnetické polia.

Systém vychyľovania elektrostatického lúča pozostáva z dvoch párov dosiek: horizontálnej a vertikálnej. Pri lietaní medzi platňami sa elektróny budú odchyľovať smerom ku kladne nabitej platni (obrázok a)):

Dva na seba kolmé páry dosiek umožňujú vychyľovanie elektrónového lúča vertikálne aj horizontálne. Magnetický vychyľovací systém pozostáva z dvoch párov cievok 1 - 1 / a 2 - 2 / umiestnených na balóniku v pravom uhle k sebe (obrázok b)). V magnetickom poli vytvorenom týmito cievkami budú lietajúce elektróny ovplyvňované Lorentzovou silou.

Pohyb toku elektrónov pozdĺž vertikál spôsobí magnetické pole horizontálne umiestnených cievok. Pole vertikálne usporiadaných cievok je horizontálne. Priesvitná vrstva špeciálnej látky, ktorá môže žiariť pri bombardovaní elektrónmi, pokrýva obrazovku katódovej trubice. Medzi takéto látky patria niektoré polovodiče – vápenatý volfrám, willemit a iné.

Hlavnou skupinou katódových trubíc sú osciloskopové trubice, ktorých hlavným účelom je štúdium rýchlych zmien prúdu a napätia. V tomto prípade sa skúmaný prúd aplikuje na vychyľovací systém, čo vedie k vychýleniu lúča na obrazovke úmerne sile tohto prúdu (napätiu).