Osiloskop tabanlı sinyal üreteci ve geniş bant radar sinyallerinin kullanımları
Osiloskop nasıl çalışır?
Osiloskop, insan gözüyle doğrudan gözlemlenemeyen alternatif elektrik sinyallerini görüntülere dönüştürmek ve bunları ölçüm için floresan ekranda görüntülemek için elektronik osiloskop tüplerinin özelliklerini kullanan elektronik bir ölçüm cihazıdır. Dijital devre deneysel olaylarını gözlemlemek, deneylerdeki problemleri analiz etmek ve deneysel sonuçları ölçmek için vazgeçilmez ve önemli bir araçtır. Osiloskop, bir osiloskop tüpü ve güç kaynağı sistemi, senkronizasyon sistemi, X ekseni saptırma sistemi, Y ekseni saptırma sistemi, gecikme tarama sistemi ve standart sinyal kaynağından oluşur.
1. Osiloskop tüpü
Osiloskop tüpü olarak adlandırılan katot ışın tüpü (CRT), osiloskobun çekirdeğidir. Elektrik sinyallerini ışık sinyallerine dönüştürür. Şekil 1'de gösterildiği gibi, elektron tabancası, saptırma sistemi ve fosfor ekranı, tam bir osiloskop tüpü oluşturmak üzere vakumlu bir cam kabuk içine kapatılmıştır.
(1) Floresan ekran
Günümüzün osiloskop tüp ekranları genellikle dikdörtgen düzlemlerdir ve iç yüzeyinde bir floresan film oluşturmak üzere bir fosforesan malzeme tabakası biriktirilir. Floresan filme sıklıkla buharlaştırılmış bir alüminyum film tabakası eklenir. Yüksek hızlı elektronlar alüminyum filmden geçerek fosfora çarparak parlak noktalar oluşturur. Alüminyum film, parlak noktaların parlaklığını artırmaya faydalı olan iç yansımaya sahiptir. Alüminyum filmin ayrıca ısı dağıtımı gibi başka işlevleri de vardır.
Elektron bombardımanı sona erdiğinde parlak nokta hemen yok olamaz ancak bir süre kalması gerekir. Parlak bir noktanın parlaklığının orijinal değerinin %10'ine düşmesi için geçen süreye "gün batımı sonrası kızıllık süresi" adı verilir. 10μs'den daha kısa olan görüntü tutma süresi, çok kısa görüntü tutma özelliği olarak adlandırılır, 10μs-1ms kısa görüntü tutma özelliğidir, 1ms-0,1s orta parlaklık düzeyidir, 0,1s-1s uzun görüntü tutma özelliğidir ve 1 saniyeden fazladır son derece uzun bir gün batımı sonrası kızıllıktır. Genel olarak osiloskoplar orta kalıcılığa sahip osiloskop tüpleriyle donatılmıştır, yüksek frekanslı osiloskoplar kısa kalıcılığa sahiptir ve düşük frekanslı osiloskoplar uzun kalıcılığa sahiptir.
(2) Elektron tabancası ve odaklama
Elektron tabancası filaman (F), katot (K), ızgara (G1), ön hızlandırıcı elektrot (G2) (veya ikinci ızgara), birinci anot (A1) ve ikinci anottan (A2) oluşur. İşlevi elektron yaymak ve çok ince, yüksek hızlı bir elektron ışını oluşturmaktır. Katodu ısıtmak için filamana enerji verilir ve katot ısıtıldığında elektron yayar.
Izgara, katodun dışına yerleştirilen, üst kısmında küçük bir delik bulunan metal bir silindirdir. Geçit potansiyeli katottan daha düşük olduğundan katot tarafından yayılan elektronları kontrol eder. Genel olarak, büyük bir başlangıç hareket hızına sahip az sayıda elektron geçit deliklerinden geçebilir ve anot voltajının etkisi altında floresan ekrana doğru koşabilir. Başlangıçtaki hızı küçük olan elektronlar yine de katoda geri döner.
Geçit potansiyeli çok düşükse tüm elektronlar katoda döner, yani tüp kapatılır. Devredeki W1 potansiyometresinin ayarlanması geçit potansiyelini değiştirebilir ve floresan ekrana elektron akışının yoğunluğunu kontrol edebilir, böylece parlak noktanın parlaklığını ayarlayabilir. Birinci anot, ikinci anot ve ön hızlandırıcı elektrot, katotla aynı eksende bulunan üç metal silindirdir. Ön hızlanma kutbu G2 A2'ye bağlıdır ve uygulanan potansiyel A1'den yüksektir. G2'nin pozitif potansiyeli elektronları katottan floresan ekrana doğru hızlandırır.
Elektron ışını katottan fosfor ekrana doğru giderken iki odaklanma sürecinden geçer. İlk odaklanma K, G1 ve G2 tarafından tamamlanır. K, K, G1 ve G2 osiloskop tüpünün ilk elektronik lensleri olarak adlandırılır. İkinci odaklanma G2, A1 ve A2 alanlarında gerçekleşir. İkinci anot A2'nin potansiyelinin ayarlanması, elektron ışınının floresan ekran üzerinde bir noktada birleşmesini sağlayabilir. Bu ikinci odaklanmadır. A1'deki voltaja odaklanma voltajı denir ve A1'e aynı zamanda odaklama kutbu da denir. Bazen A1'in voltajının ayarlanması hala iyi bir odaklanma sağlayamaz ve ikinci anot A2'nin voltajının ince ayarlanması gerekir. A2'ye yardımcı odaklama elektrodu da denir.
(3) Saptırma sistemi
Saptırma sistemi, floresan ekrandaki ışık noktasının, ölçülen sinyalin dalga biçimini gösterecek şekilde harici sinyalle değişmesini sağlayacak şekilde elektron ışınının yönünü kontrol eder. Şekil 8.1'de iki çift karşılıklı olarak dik olan Y1, Y2 ve Xl, X2 saptırma plakası bir saptırma sistemi oluşturmaktadır. Y ekseni saptırma plakası önde, X ekseni saptırma plakası arkada olduğundan Y ekseni hassasiyeti yüksektir (ölçülen sinyal işlendikten sonra Y eksenine eklenir). Gerilim, sırasıyla iki saptırma plakası çiftine uygulanır, böylece iki saptırma plakası çifti arasında, elektron ışınının sırasıyla dikey ve yatay yönlerde sapmasını kontrol eden bir elektrik alanı oluşturulur.
