Електронно-променеві трубки, Радіоаматор-конструктор
. Електронно-променеві трубки, дія яких заснована на формуванні та управлінні по інтенсивності та положенню одним або більше електронними пучками, класифікують за призначенням та способом управління електронним пучком. Залежно від призначення ЕПТ поділяють на приймальні, що передають, запам'ятовують та ін. Як індикаторні прилади використовують приймальні трубки. За способом управління електронним пучком ЕПТ поділяють на трубки з електростатичним та магнітним управлінням. По-перше, для управління пучком електронів застосовують електричне поле, а по-друге — магнітне.
Електронно-променеві трубки з електростатичним управлінням забезпечують більш високі частотні властивості, тому їх широко використовують як індикатори електронних осцилографів. Розглянемо роботу електронно-променевої трубки з електростатичним керуванням, конструкція якої схематично показана на малюнку нижче.
Вона являє собою скляну колбу, у вузькій частині якої розташовані електронний прожектор (ЕП) та система, що відхиляє (ОС). У торцевій частині колби знаходиться екран (Е), покритий спеціальним складом - люмінофором, здатним світитися під час бомбардування електронним пучком. Електронний прожектор складається з нитка розжарювання (Н), катода (К), модулятора (М) і двох анодів (А, і А2).
Електрони, що залишили катод, утворюють електронну хмару, яка під дією поля анодів рухається у бік екрану, формуючи електронний пучок. Цей пучок проходить модулятор, виконаний у вигляді пологого циліндра з отвором та донною частиною. До модулятора прикладається негативна щодо катода напруга кілька десятків вольт. Ця напруга створює гальмівне поле, що попередньо фокусуєелектронний пучок та змінююча яскравість свічення екрану. Для отримання необхідної енергії (швидкості) електронного пучка на аноди подається позитивна щодо катода напруга: на анод A1 — близько кількох сотень, а на анод А2 — кількома тисячами вольт. Значення напруги для анода А2 вибирають із умови встановлення фокусу другої електростатичної лінзи в площині екрану.
Система, що відхиляє ЕПТ, складається з двох пар взаємно перпендикулярних пластин, розташованих симетрично щодо осі колби. Напруга, що прикладається до пластин, викривляє траєкторію електронного пучка, викликаючи тим самим відхилення світлової плями на екрані. Значення цього відхилення прямо пропорційно напрузі на пластинах ОС і обернено пропорційно напрузі Uа на другому аноді.
Електронно-променева трубка з магнітним управлінням (рисунок нижче), як і ЕПТ з електростатичним управлінням, включає ЕП і ОС. Конструкції ЕП обох трубок аналогічні.
Попереднє фокусування електронного пучка в трубці з магнітним управлінням також здійснюється двома електростатичними лінзами, утвореними відповідно електричними полями між модулятором і першим анодом між першим і другим анодами. У функції першого анода, званого іноді прискорюючим електродом, додатково входить екранування модулятора другого анода, що майже повністю виключає залежність яскравості свічення екрана від напруги другого анода.
Всередині ЕПТ розташований ще один електрод, званий аквадагом (АК). Аквадаг електрично з'єднаний із другим анодом. Основне фокусування електронного пучка проводиться неоднорідним магнітним полем котушки, що фокусує (ФК), конструктивно розташованої на горловині колби ЕПТ. Це поле, що виникає при протіканні поФК постійного струму надає електронам обертальний рух навколо осі пучка, фокусуючи його в площині екрану.
Магнітна ОС містить дві пари послідовно включених взаємно перпендикулярних обмоток конструктивно виконаних у вигляді єдиного блоку. Результуюче поле, створюване цими обмотками, змушує електрони рухатися по колу, радіус якого обернено пропорційний напруженості магнітного поля. Залишаючи поле, електрони пучка рухаються дотичною до вихідної траєкторії, відхиляючись від геометричної осі колби.
При цьому відхилення електронного пучка в ЕЛТ з магнітним керуванням менше залежить від значення прискорюючої напруги на аноді А2, ніж відхилення пучка в ЕЛТ з електростатичним керуванням. Тому при заданому значенні напруги на другому аноді ЕПТ з магнітним управлінням забезпечує більший кут відхилення електронного пучка, ніж ЕПТ з електростатичним управлінням, що дозволяє значно зменшити її розміри. Типове значення максимального кута відхилення в ЕПТ з магнітним управлінням становить 110 °, а в ЕПТ з електростатичним управлінням - не перевищує 30 °.
Відповідно при заданих значеннях відхилення електронного пучка ЕПТ з магнітним управлінням працює з більшими значеннями напруги другого анода, ніж ЕПТ з електростатичним управлінням, що дозволяє підвищити яскравість одержуваного зображення. До сказаного слід додати, що ЕПТ з магнітним управлінням забезпечує кращу фокусування електронного пучка, а отже, і кращу якість зображення, що і зумовило їх широке поширення як індикаторні пристрої ЕОМ. Розглянуті ЕПТ забезпечують монохроматичний режим відображення інформації. В даний час все більшого поширення знаходять ЕЛТ з кольоровимзображенням.
Електронно-променева трубка з кольоровим зображенням (рисунок нижче) реалізує принцип отримання кольорових образів як суму зображень червоного, зеленого та синього кольорів.
Змінюючи відносну яскравість кожного з них, можна змінювати колір зображення, що сприймається. Тому конструктивно ЕПТ містить три самостійні ЕП, пучки яких сфокусовані на деякій відстані від екрану. У площині перетину променів розташована колірна маска - тонка металева пластина з великим числом отворів, діаметр яких не перевищує 0,25 мм. Екран кольоровий ЕПТ неоднорідний і складається з безлічі люмінесцентних осередків, число яких дорівнює кількості отворів маски. Осередок складається з трьох круглих елементів люмінофора, що світяться червоним, зеленим або синім кольором.
Наприклад, кольоровий кінескоп з розміром екрану по діагоналі 59 см має маску з більш ніж півмільйоном отворів, а загальна кількість люмінесцентних елементів екрану перевищує 1,5 млн. Пройшовши через отвори маски, електронні пучки розходяться. Відстань між маскою та екраном підібрано так, щоб після проходження отвору маски електрони кожного пучка потрапляли на елементи екрану, що люмінескують певним кольором. Через малих розмірів елементів екрана очей людини, що світяться, вже на невеликому видаленні не здатний розрізняти їх і сприймає сумарне світіння всіх осередків, інтегральні кольори яких залежать від інтенсивності електронного пучка кожного ЕП.
Якщо на модулятори всіх трьох ЕП подати рівні напруги, то світлові елементи екрана світитимуться однаково і результуючий колір сприйматиметься як білий. При зміні напруги на модуляторах змінюється яскравість білого кольору. Отже, подаючи на модулятори рівні напруги,можна отримати всі градації свічення екрана – від яскраво-білого до чорного. Таким чином, кольорові кінескопи можуть без спотворень відтворювати чорно-біле зображення.
Ю.Ф.Опадчий, Аналогова та цифрова електроніка, 2000 р.