cw050.pdf

Ćwiczenie 50

E. Popko

LAMPA OSCYLOSKOPOWA

Cel ćwiczenia: wyznaczenie czułości odchylania X i Y lampy

oscyloskopowej.

Zagadnienia: pole elektryczne, lampa oscyloskopowa, czułość odchylania.

50.1. Budowa i zasada działania lampy oscyloskopowej

Na rys. 50.1. przedstawiono schematycznie lampę oscyloskopową. Źródłem

elektronów w lampie oscyloskopowej jest cylindryczna katoda, pośrednio

żarzona. Katoda mieści się wewnątrz cylindra z niewielkim otworem,

nazywanego cylindrem Wehnelta lub siatką sterującą. Przez zmianę potencjału

tej elektrody w stosunku do katody uzyskuje się zmianę natężenia wiązki

elektronów bombardujących ekran, a więc zmianę jaskrawości świecenia.

Rys. 50.1. Budowa lampy oscyloskopowej, objaśnienia w tekście

Umieszczone za siatką sterującą elektrody ogniskujące – anody , o odpo-

wiednio dobranych kształtach i wysokich dodatnich względem katody

potencjałach mają za zadanie zogniskowanie wiązki elektronów na

powierzchni ekranu lampy. Ostatnia anoda, A , o najwyższym potencjale jest

elektrodą przyspieszającą. Ponieważ anoda ta musi mieć potencjał zbliżony do

średniego potencjału płytek odchylających, to zwykle połączona jest ona z

masą oscyloskopu, a katoda lampy znajduje się na wysokim (kilka kV)

ujemnym potencjale względem tej masy. Odchylenie strumienia elektronów a

więc i plamki na ekranie od położenia osiowego odbywa się za pomocą dwóch

par płytek wzajemnie prostopadłych: płytek odchylania poziomego X i płytek

odchylania pionowego Y .

A 1

Po doprowadzeniu napięcia stałego U , np. do płytek Y , w obszarze między

płytkami zostanie wytworzone pole elektryczne o natężeniu

EU d

, gdzie

d jest odległością między płytkami. Wówczas na elektron działa siła

= E

W wyniku działania tej siły elektron porusza się po torze krzywoliniowym

a odchylenie od osi lampy na ekranie można opisać następującym równaniem:

ULI

(50.1)

gdzie: – napięcie przyspieszające; l – długość płytek odchylających, L –

odległość od końca płytek do ekranu. Jak wynika z równania (50.1),

odchylenie plamki od osi jest proporcjonalne do wartości przyłożonego

napięcia U .

U a

O jakości układu odchylania świadczy czułość odchylania k , czyli wartość

stosunku przyrostu odchylenia plamki do przyrostu napięcia odchylającego.

Wielkością odwrotną do czułości odchylania jest stała (współczynnik) odchy-

lania, wskazująca wartość napięcia potrzebną do odchylenia plamki na ekranie

o 1 cm.

= /

Następnym elementem lampy oscyloskopowej jest ekran luminescencyjny,

który stanowi przednia część bańki lampy ,pokryta od strony wewnętrznej

warstwą luminoforu. Elektrony bombardujące luminofor wywołują jego

świecenie – luminescencję. W efekcie na ekranie obserwujemy jasną plamkę.

50.2. Układ pomiarowy i zasada pomiaru

50.2.1. Wyznaczenie czułości odchylania i płytek X i Y

k x

k y

W celu wyznaczenia czułości odchylania, np. płytek Y , do tych płytek

doprowadza się napięcie stałe i mierzy odchylenie y plamki od

pierwotnego położenia spowodowane przez to napięcie w kierunku osi Y . W

przypadku lampy oscyloskopowej zastosowanej w zestawie pomiarowym

pokrętła regulacji napięcia doprowadzanego do płytek X i Y z zasilacza

wbudowanego w lampę znajdują się na przedniej ściance, w głębi pod

pokrętłami regulacji jasności i ostrości plamki świetlnej na ekranie. Gniazdka

pomiarowe połączone bezpośrednio z płytkami odchylającymi, znajdują się na

tylnej ściance oscyloskopu. Do nich należy podłączyć woltomierz i zmierzyć

U y

Czułość odchylania pionowego można wyznaczyć ze wzoru

k y

= .

(50.2)

Analogicznie czułość odchylania poziomego k x jest rowna

= .

(50.3)

W celu dokładniejszego wyznaczenia czułości odchylania wykonuje się

pomiary y dla różnych wartości

U y

i otrzymuje się zależność

yf U = )

(

której można określić czułość odchylania jako współczynnik kierunkowy

otrzymanej prostej. Podobnie wyznacza się czułość płytek odchylania X .

k y

50.2.2. Pomiar nieznanych napięć stałych i przemiennych

Korzystając z wyników pomiarów czułości odchylania można pomierzyć

napięcia stałe i przemienne na wyjściu zasilacza. W tym celu należy połączyć

wyjście zasilacza z płytkami X lub Y . Przed włączeniem zasilacza należy

ustawić plamkę na środku ekranu.

50.3. Zadania do wykonania

k y

Wykonać pomiary czułości odchylania płytek X i płytek Y dla dwóch

różnych napięć przyspieszających. Przełącznik umożliwiający wybór dwóch

napięć przyspieszających znajduje się na tylnej ściance lampy.

2. Pomiar napięć na wyjściu zasilacza

Wykonać pomiary napięć z różnych wyjść zasilacza mierząc wychylenie

plamki po podłączeniu napięć z zasilacza.

B) Opracowanie wyników

1. Narysować wykresy ( )

= ) oraz ( )

yf U y

. Z prostoliniowej części

wykresów wyznaczyć czułość odchylania

x i oraz odpowiadające im

współczynniki odchylania.

2. Obliczyć wartości napięć stałych i amplitudy napięć przemiennych,

korzystając ze wzorów (50.2) i (50.3) i pamiętając o tym, że dla napięć

przemiennych obserwuje się podwojoną amplitudę.

Literatura

1. Karkowski Z., Miernictwo elektroniczne , WSiP, Warszawa 1980

A) Pomiary

1. Pomiar czułości odchylania k x i płytek X i płytek Y

xf U x

k y

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: