na 2025/06/9 226

Oscyloskop Ray Cathode (CRO): Działanie, typy i aplikacje

Ten przewodnik wyjaśnia, czym jest oscyloskop promieni katodowych (CRO) i jak pomaga zobaczyć sygnały elektryczne, gdy zmieniają się one w czasie.Pokazuje, jak działa cro wewnątrz.Dowiesz się, w jaki sposób CRO zamienia niewidoczne sygnały w widoczne przebiegi, które poruszają się po ekranie.Przewodnik mówi również o różnych sposobach użycia CRO, trybów, w których może działać, dostępne typy i o tym, jak CRO są używane w różnych aplikacjach.

Katalog

Co to jest cro?

A Oscyloskop Ray Cathod, Lub Cro, jest narzędziem elektronicznym, które pozwala przeglądać sygnały elektryczne, gdy zmieniają się one z czasem.Wyświetla te zmiany jako ruchomą linię lub krzywą na ekranie, dzięki czemu niewidoczne zmiany napięcia są łatwe do zbadania.CRO są używane do analizy właściwości, takich jak wytrzymałość sygnału, częstotliwość, przesunięcie fazowe i szum.Ekran wyświetla czas wzdłuż osi poziomej i napięcia wzdłuż osi pionowej.Po zastosowaniu sygnału napięcia powstały kształt fali odzwierciedla sposób, w jaki ten sygnał zachowuje się chwilą po chwili.Pomaga to wykryć usterki, analizować czas między częściami obwodu lub sprawdzić, czy projekt działa poprawnie.

Ponieważ CRO mogą szybko reagować i wyświetlać nawet szybkie zmiany sygnałów, są przydatne w zadaniach takich jak strojenie obwodów radiowych, kontrola zasilaczy i analiza szybkich impulsów.Możesz dostosować czułość i sterowanie czasem, aby powiększyć określone części sygnału lub dopasować dłuższe przebiegi na ekranie.Szybkość, prostota i dokładność urządzenia utrzymywały to w laboratoriach, klasach i warsztatach naprawczych od dziesięcioleci.

Schemat bloku CRO

Rysunek 2. Schemat bloków CRO

Ten schemat pokazuje, jak działa oscyloskop promieni katodowych (CRO) i co jest w nim.Po pierwsze sygnał wejściowy wchodzi do Wzmacniacz pionowy, co sprawia, że ​​sygnał jest silniejszy, dzięki czemu można go wyraźnie pokazać.Potem przechodzi przez Linia opóźnienia.To opóźnienie daje CRO wystarczająco dużo czasu, aby zacząć przesuwać wiązkę po ekranie, zanim sygnał się pojawi, dzięki czemu można zobaczyć początek przebiegu.Jakiś pistolet elektronowy, zasilane zarówno wysokim, jak i niskim napięciem, tworzy i dąży do wiązki elektronów.Ta wiązka przemieszcza się przez rurkę próżniową i uderza w ekran, który świeci, gdzie uderza ją wiązka.

. pionowe płytki odchylenia Przesuń wiązkę w górę i w dół w zależności od napięcia sygnału.W tym samym czasie poziome płytki ugięcia Z czasem przesuń wiązkę od lewej do prawej.To tworzy kształt fali na ekranie.. Obwód spustowy Upewnia się, że ruch wiązki zaczyna się w tym samym punkcie sygnału za każdym razem, więc obraz pozostaje stabilny.. Generator podstawy czasu tworzy rosnące napięcie, które porusza wiązką w poziomie i Wzmacniacz poziomy Wzmacnia to napięcie dla płyt odchylenia.

Budowa Cro

Ryc. 3. Budowa CRO

Główną częścią CRO jest rurka Ray Cathode (CRT), która tworzy i kontroluje wiązkę elektronów w celu narysowania sygnału.Spójrzmy na różne części, które sprawiają, że to działają.

Cathode Ray Tube (CRT)

Rurka Ray Cathode jest najważniejszą częścią CRO.Wykonuje dwa główne zadania: przetwarza sygnał i pokazuje go na ekranie.Wewnątrz CRT nie ma powietrza (jest to próżnia), które pomaga elektronom poruszać się swobodnie.Jakiś pistolet elektronowy Na jednym końcu tworzy cienką wiązkę elektronów.Ta wiązka przemieszcza się przez rurkę i uderza w ekran po drugiej stronie.Gdziekolwiek uderza wiązka, ekran się rozświetla.Tam są metalowe płyty Wewnątrz poruszają wiązkę w górę, w dół, w lewo lub w prawo.To pozwala cro rysować fala kształtów na ekranie.CRT jest zbudowany ostrożnie, więc kształty, które widzisz na ekranie, pasują do prawdziwego sygnału, bez zniekształceń.

Pistolet elektronowy

Pistolet elektronowy tworzy i kontroluje wiązkę elektronową.Ma kilka części.A włókno (jak w żarówki) robi się gorąco, gdy przechodzi przez niego mały prąd elektryczny.To ogrzewa katoda, który następnie uwalnia małe cząstki nazywane elektrony.A Kontrola siatki siedzi obok katody.Kontroluje, ile elektronów jest dozwolonych, co zmienia jasne wiązkę jest.Następnie skupienie i przyspieszanie anod przyspieszają elektrony i wciągają je do ciasna wiązka.Wszystkie te części należy dokładnie dostosować.Nawet niewielkie zmiany napięcia mogą wpływać na kształt lub przejrzystość obrazu na ekranie.

Płytki odchylenia

Wewnątrz CRT istnieją dwie pary metalowych płyt.. Płyty Y. Przenieś wiązkę w górę iw dół.Reagują na sygnał wejściowy (rzeczy, które mierzysz).. Płytki X. Przenieś wiązkę na boki.Zwykle dostają stały sygnał rozrządu.Gdy wiązka się porusza, śledzi kształt sygnału na ekranie.Z powodu tej konfiguracji możesz zobaczyć, jak sygnał zmienia się w czasie.Płytki są zaprojektowane tak, aby reagować równomiernie, więc wyświetlacz pozostaje dokładny.

Ekran fluorescencyjny

Na końcu rurki znajduje się ekran pokryty fosforem, materiał, który świeci po uderzeniu elektronami.Ten blask jest tym, co postrzegasz jako ślad lub jasne plamę na ekranie.Ekran może świecić zielonym lub niebieskim, w zależności od rodzaju zastosowanego fosforu.Jest lekko zakrzywiony w celu zmniejszenia zniekształceń obrazu i ułatwienia widzenia pod różnymi kątami.Siła wiązki i rodzaj powłoki wpływają na to, jak jasny i ostry wygląda obraz.

Szklana koperta

Wszystkie części CRT są zamknięte w silnej szklanej skorupce.Utrzymuje to powietrze i utrzymuje próżnię, która jest potrzebna do podróżowania elektronami bez zakłóceń.Ściany wewnętrzne są pokryte cienką warstwą powłoki przewodzącej (takiej jak grafit), która pomaga bezpiecznie poprowadzić nieużywane elektron i utrzymuje stabilność wiązki.Jeśli ta pieczęć próżniowa pęknie, CRT przestaje działać prawidłowo i nie można go naprawić.

Jak działa CRO?

Rysunek 4. Działanie CRO

Działanie oscyloskopu promieni katodowych obraca się wokół generowania i kontrolowania wiązki elektronów w celu wizualnego wyświetlania sygnałów elektrycznych.Wewnątrz CRT (rurka Ray Cathode), podgrzewany katoda emituje elektrony, które są następnie przyspieszane przez przyspieszanie anod i kształtują się w wąską wiązkę za pomocą Elementy skupiające się.Ta wiązka jest skierowana w kierunku ekranu powlekanego fosforami, gdzie tworzy widoczne miejsce, gdy się uderza.Pionowy ruch tej wiązki jest kontrolowany przez pionowe płytki odchylenia, które odbierają sygnał wejściowy przez Wzmacniacz pionowy.

W miarę zmienia się sygnał, napięcie tych płyt zmienia się, powodując odpowiednio odchylenie wiązki w górę i w dół.W tym samym czasie poziome płytki ugięcia są napędzane rampą napięcia z Generator zamiatania Sawtooth, który jest wzmacniany przez Wzmacniacz poziomy, powodując, że wiązka porusza się od lewej do prawej ze stałą szybkością.Tworzy to podstawę czasu, umożliwiając CRO wyświetlanie, w jaki sposób zmienia się sygnał wejściowy w czasie.A Wzmacniacz synchronizacji Zapewnia, że ​​zamiatanie zaczyna się w spójnym punkcie w każdym cyklu sygnału, stabilizując kształt fali na ekranie.Dodatkowe obwody, takie jak obwód Blanking Zapobiegaj niechcianym śladom podczas zamiatania powrotu.Podsumowując, ta konfiguracja pozwala CRO konwertować sygnały elektryczne w kształt fali wizualnej do analizy.

Tryby działania CRO

Oscyloskop promieni katodowych (CRO) może działać w różnych trybach, aby pomóc w różnych rodzajach pomiarów sygnału.Każdy tryb ma specjalne zastosowanie w zależności od tego, co chcesz zobaczyć lub zmierzyć.

• • Tryb Y-T (napięcie vs. czas)

Jest to najczęściej używany tryb na CRO.Pokazuje, jak zmienia się napięcie sygnału w czasie.Linia pionowa (oś y) pokazuje napięcie, a linia pozioma (osi x) pokazuje czas.Jest to pomocne w oglądaniu takich rzeczy, jak fale dźwiękowe, impulsy elektroniczne lub dowolny sygnał, który zmienia się z czasem.

• • Tryb x-y

W tym trybie CRO rysuje jeden sygnał przeciwko drugiego.Zamiast czasu na osi x używa innego sygnału napięcia.Jest to przydatne do porównywania dwóch sygnałów jednocześnie.Na przykład, jeśli dwa sygnały nie są zsynchronizowane (lub poza fazą), ten tryb pokazuje to wyraźnie.Może także tworzyć interesujące kształty zwane wzorami Lissajous, które pomagają zbadać związek między dwoma sygnałami.

• • Tryb podwójnego trupowania

Ten tryb pozwala jednocześnie zobaczyć dwa przebiegi na ekranie.Jest to pomocne, jeśli chcesz porównać sygnały, takie jak wejście i wyjście obwodu.CRO robi to albo szybko przełączając się między dwoma kanałami (tak szybko wygląda na to, że oba są zawsze włączone) lub przy użyciu dwóch oddzielnych wiązek elektronów (w podwójnej wiązce CRO).W ten sposób możesz sprawdzić, jak zachowują się dwie części systemu.

• • Tryb zamiatania

Tryb zamiatania odnosi się do tego, jak CRO kontroluje od lewej do prawej ruchu wyświetlacza, który jest podstawą czasu.Wymiaste przesuwa wiązkę po ekranie ze stałą prędkością, dzięki czemu można zobaczyć, jak sygnał zmienia się w czasie.Możesz dostosować prędkość zamiatania, aby powiększyć lub wyciągnąć sygnał.Możesz także ustawić spust, aby fala zaczyna się w tym samym punkcie za każdym razem, dając ci stały, wyraźny obraz zamiast skakania lub dryfującego.

Rodzaje CRO

Istnieje kilka rodzajów CRO, aby pasowały do ​​różnych wymagań technicznych:

Analog cro

Analogowa oscyloskop promieniowania katodowego (CRO) to tradycyjny rodzaj oscyloskopu, który wykorzystuje analogowe komponenty elektroniczne do wyświetlania przebiegu.Po zastosowaniu sygnału jest on bez opóźnień wyświetlany bezpośrednio na ekranie.To sprawia, że ​​analogowy CRO jest bardzo szybki i idealny do obserwowania sygnałów, które zmieniają się w sposób ciągły i szybko, taki jak w obwodach audio lub radiowych.Fali są wyświetlane jako gładkie, ciągłe linie.Jednak jednym z głównych ograniczeń analogowych CRO jest to, że nie mogą przechowywać ani oszczędzać przebiegów.Gdy sygnał zniknie, zniknie z ekranu i nie można go sprawdzić.Z tego powodu analogowe CRO nie są odpowiednie do przechwytywania rzadkich lub krótkotrwałych sygnałów, które zdarzają się szybko i nie powtarzają.

Digital Storage Oscilosloscope (DSO)

Cyfrowy oscyloskop magazynowy, często nazywany DSO, jest nowoczesnym rodzajem CRO, który przekształca sygnały analogowe w dane cyfrowe przy użyciu specjalnego komponentu zwanego konwerterem analogowo-cyfrowym.Gdy sygnał jest w formie cyfrowej, DSO może przechowywać go w pamięci, wyświetlić go na ekranie i pozwolić na zatrzymanie się, odtwarzanie lub powiększenie sygnału w celu szczegółowej analizy.Ta funkcja sprawia, że ​​DSO jest przydatne do przechwytywania krótkich, rzadkich lub jednorazowych zdarzeń sygnałowych, których pominąłby analogowy CRO.DSO zwykle są również wyposażone w zaawansowane funkcje, takie jak automatyczne pomiary, kursory do precyzyjnych odczytów i opcje łączenia się z komputerami lub dyskami USB w celu zapisywania danych.Ze względu na ich możliwości przechowywania i analizy DSO są szeroko stosowane zarówno w edukacji, jak i w branży w szerokim zakresie zastosowań.

Oscyloskop sygnału mieszanego (MSO)

Oscyloskop sygnału mieszanego lub MSO jest rodzajem cyfrowego oscyloskopu, który jednocześnie obsługuje sygnały analogowe, jak i cyfrowe.Łączy funkcje cyfrowego oscyloskopu magazynowego z dodatkowymi kanałami, które są zaprojektowane do odczytu sygnałów cyfrowych, które są zwykle w postaci wartości binarnych na poziomie lub wyłączonym, 1 lub 0. To sprawia, że ​​MSO są bardzo przydatne do analizy systemów zawierających oba typy sygnałów, takich jak mikrokontrolery, cyfrowe obwody logiczne i FPGA.Dzięki MSO możesz przeglądać fali analogowe wraz z sygnałami cyfrowymi na tym samym ekranie, ułatwiając zobaczenie, jak różne części systemu oddziałują.Na przykład możesz sprawdzić, kiedy cyfrowy sygnał sterujący włączy się i obserwować, jak reaguje analogowa część obwodu.To sprawia, że ​​MSO jest potężnym narzędziem do pracy z nowoczesnymi systemami elektronicznymi, które mieszają technologię analogową i cyfrową.

Zalety i wady CRO

Zalety	Wady
Wyświetlacz fali w czasie rzeczywistym	Obfite projekt z powodu CRT, czyniąc je dużymi i ciężkimi
Wysoka przepustowość umożliwia dokładne śledzenie szybkich sygnałów	Brak wbudowanej pamięci lub automatyzacji, interpretacji ręcznej wymagany
Zapewnia precyzyjne pomiary amplitudy, czasu i częstotliwość	Bardziej bardziej uczenia się krzywa uczenia się, wymaga zrozumienia różnych sterownica
Obsługuje oglądanie podwójnego i wielokanałowego	Wysokie napięcia wewnętrzne stanowią, szczególnie zagrożenia bezpieczeństwa Podczas testowania wysokiego napięcia
Trwałe konstrukcje, zwłaszcza wersje CRT, mogą trwać przez dziesięciolecia	Konserwacja i naprawy są złożone z powodu rurki próżniowej komponenty

Zastosowania

Oto kilka powszechnych sposobów ich używanych:

• •Nadawczy

CRO są bardzo przydatne w transmisji radiowej i telewizji.Pomagają sprawdzić siłę i jakość sygnałów w radiu AM i FM, a także w systemach wideo.Patrząc na przebiegi na ekranie, mogą upewnić się, że sygnały są czyste i działają prawidłowo.Jeśli coś jest nie tak, CRO może pomóc szybko znaleźć i rozwiązać problem.

• • Elektronika mocy

W elektronice energetycznej CRO pomagają badać, jak zachowują się obwody podczas włączania i wyłączania lub gdy moc nagle się zmienia.Te nagłe zmiany nazywane są „przemianami”.CRO mogą pokazać, jak szybko lub powolne działa przełącznik i czy systemy sterowania działają we właściwy sposób.Jest to bardzo ważne przy projektowaniu systemów takich jak falowniki lub zasilacze.

• • Badania naukowe

W laboratoriach naukowych CRO są używane podczas eksperymentów do spojrzenia na sygnały elektryczne.Na przykład mogą być używane do sprawdzenia, w jaki sposób fale zachowują się w obwodach lub do badania takich rzeczy jak fale magnetyczne lub dźwiękowe.Pomaga to zrozumieć, jak reagują różne systemy w różnych warunkach.CRO sprawia, że ​​niewidzialne sygnały są łatwe do zobaczenia i nauki.

• • Automotive i awionika

CRO pomagają również w pojazdach i samolotach.Wielu używa ich do patrzenia na sygnały z czujników, systemów zapłonowych lub jednostek kontrolnych.Jeśli silnik samochodowy lub system samolotów nie działa poprawnie, CRO może pokazać, gdzie rozpada się sygnał.Ułatwia to szybkie i bezpieczne rozwiązywanie problemów.

• • Urządzenia medyczne

Wielu używa CRO w maszynach medycznych, takich jak EKG (które pokazują bicie serca) i EMGS (które wykazują aktywność mięśni).CRO pokazuje wzory sygnałów elektrycznych w ciele, pomagając w diagnozie i upewniając się, że maszyny działają dobrze.Jest to bardzo ważne dla opieki nad pacjentem i bezpieczeństwa.

Wniosek

CRO jest pomocnym narzędziem, które pozwala zobaczyć, jak sygnały elektryczne zmieniają się w czasie, rysując przebiegi na ekranie.Używa wiązki elektronów i specjalnych płyt w rurce próżniowej, aby sygnał był widoczny.Każda część CRO, od wzmacniacza do spustu i ekranu, współpracuje ze sobą, aby wyraźnie pokazać sygnał.Różne tryby pozwalają przeglądać sygnały na różne sposoby i możesz wybierać między podstawowymi modelami analogowymi lub zaawansowanymi typami cyfrowymi.Mimo że ma pewne granice, CRO jest nadal używany, ponieważ jest szybki, dokładny i przydatny do sprawdzania obwodów, rozwiązywania problemów i systemów testowania w wielu dziedzinach.