Generator sinyal berbasis osiloskop dan penggunaan sinyal radar broadband
Cara kerja osiloskop
Osiloskop adalah alat ukur elektronik yang menggunakan karakteristik tabung osiloskop elektronik untuk mengubah sinyal listrik bolak-balik yang tidak dapat diamati secara langsung oleh mata manusia menjadi gambar dan menampilkannya pada layar fluoresen untuk pengukuran. Ini adalah instrumen yang sangat diperlukan dan penting untuk mengamati fenomena eksperimen rangkaian digital, menganalisis masalah dalam eksperimen, dan mengukur hasil eksperimen. Osiloskop terdiri dari tabung osiloskop dan sistem catu daya, sistem sinkronisasi, sistem defleksi sumbu X, sistem defleksi sumbu Y, sistem pemindaian penundaan, dan sumber sinyal standar.
1. Tabung osiloskop
Tabung sinar katoda (CRT), disebut sebagai tabung osiloskop, adalah inti dari osiloskop. Ini mengubah sinyal listrik menjadi sinyal cahaya. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, senapan elektron, sistem defleksi, dan layar fosfor disegel dalam cangkang kaca vakum untuk membentuk tabung osiloskop lengkap.
(1) Layar neon
Layar tabung osiloskop saat ini biasanya berbentuk bidang persegi panjang, dengan lapisan bahan berpendar diendapkan pada permukaan bagian dalam untuk membentuk film berpendar. Lapisan film aluminium yang diuapkan sering ditambahkan ke film fluoresen. Elektron berkecepatan tinggi melewati film aluminium dan menabrak fosfor untuk membentuk titik terang. Film aluminium memiliki refleksi internal, yang bermanfaat untuk meningkatkan kecerahan titik terang. Film aluminium juga memiliki fungsi lain seperti pembuangan panas.
Ketika pemboman elektron berhenti, titik terang tidak bisa langsung hilang tetapi harus tetap ada dalam jangka waktu tertentu. Waktu yang diperlukan hingga kecerahan titik terang turun hingga 10% dari nilai aslinya disebut "waktu pijar". Waktu pijaran yang lebih pendek dari 10μs disebut pijaran sangat pendek, 10μs-1ms adalah pijaran pendek, 1ms-0.1s adalah pijaran sedang, 0,1s-1s adalah pijaran panjang, dan lebih dari 1s adalah perasaan senang sesudah mengalami kesenganan yang sangat lama. Umumnya osiloskop dilengkapi dengan tabung osiloskop persistensi sedang, osiloskop frekuensi tinggi menggunakan persistensi pendek, dan osiloskop frekuensi rendah menggunakan persistensi lama.
(2) Pistol elektron dan fokus
Pistol elektron terdiri dari filamen (F), katoda (K), grid (G1), elektroda percepatan depan (G2) (atau grid kedua), anoda pertama (A1) dan anoda kedua (A2). Fungsinya untuk memancarkan elektron dan membentuk berkas elektron yang sangat tipis dan berkecepatan tinggi. Filamen diberi energi untuk memanaskan katoda, dan katoda memancarkan elektron ketika dipanaskan.
Grid adalah silinder logam dengan lubang kecil di bagian atas, yang ditempatkan di luar katoda. Karena potensial gerbang lebih rendah dari katoda, ia mengontrol elektron yang dipancarkan oleh katoda. Umumnya, hanya sejumlah kecil elektron dengan kecepatan awal yang besar yang dapat melewati lubang gerbang dan bergegas menuju layar fluoresen di bawah aksi tegangan anoda. Elektron dengan kecepatan awal yang kecil masih kembali ke katoda.
Jika potensial gerbang terlalu rendah, semua elektron kembali ke katoda, yaitu tabung dimatikan. Menyesuaikan potensiometer W1 pada rangkaian dapat mengubah potensial gerbang dan mengontrol kerapatan aliran elektron ke layar fluoresen, sehingga menyesuaikan kecerahan titik terang. Anoda pertama, anoda kedua, dan elektroda percepatan depan merupakan tiga silinder logam yang terletak pada sumbu yang sama dengan katoda. Kutub percepatan depan G2 dihubungkan ke A2, dan potensial yang diterapkan lebih tinggi dari A1. Potensi positif G2 mempercepat elektron dari katoda menuju layar fluoresen.
Ketika berkas elektron bergerak dari katoda ke layar fosfor, ia mengalami dua proses pemfokusan. Pemfokusan pertama diselesaikan oleh K, G1, dan G2. K, K, G1, dan G2 disebut lensa elektronik pertama dari tabung osiloskop. Pemfokusan kedua terjadi di area G2, A1, dan A2. Menyesuaikan potensi anoda kedua A2 dapat membuat berkas elektron berkumpul pada suatu titik pada layar fluoresen. Ini adalah fokus kedua. Tegangan pada A1 disebut tegangan pemfokusan, dan A1 disebut juga kutub pemfokusan. Terkadang penyesuaian tegangan A1 masih belum dapat mencapai pemfokusan yang baik, dan tegangan anoda kedua A2 perlu disetel dengan baik. A2 juga disebut elektroda pemfokusan bantu.
(3) Sistem defleksi
Sistem defleksi mengontrol arah berkas elektron sehingga titik cahaya pada layar fluoresen berubah mengikuti sinyal eksternal untuk menggambarkan bentuk gelombang dari sinyal yang diukur. Pada Gambar 8.1, dua pasang pelat defleksi yang saling tegak lurus Y1, Y2 dan Xl, X2 membentuk sistem defleksi. Pelat defleksi sumbu Y berada di depan dan pelat defleksi sumbu X berada di belakang, sehingga sensitivitas sumbu Y tinggi (sinyal terukur ditambahkan ke sumbu Y setelah diproses). Tegangan diterapkan masing-masing pada dua pasang pelat defleksi, sehingga terbentuk medan listrik di antara dua pasang pelat defleksi, yang mengontrol defleksi berkas elektron masing-masing dalam arah vertikal dan horizontal.
