Развёртка сигнала. Электронная модель.
Заниматься наукой - это значит уметь задаваться вопросами. А что будет, если подать на электроды ЭЛТ не постоянное, а переменное напряжение? Как это будет выглядеть на экране?
В модели ЭЛТ на этой странице мы как раз рассмотрим этот вопрос. Если у нас есть возможность развернуть изображение вдоль осей координат X и Y, то нельзя ли приспособить эту ЭЛТ для построения графиков зависимостей и наблюдения формы электрических сигналов, такая информация во многих областях знаний будет на вес золота от электроники (настройка аппаратуры) до медицины (ЭКГ).
Особенно интересно получается, когда на ось Х подают напряжение линейно меняющееся со временем. В этом случае можно считать, что луч перемещается так, как течёт время. Другими словами ось Х можно считать осью времени t, тогда подавая на ось Y переменное напряжение от какого-либо источника, можно будет наблюдать его поведение во времени или вид функции y(t).
Пронаблюдаем, как это происходит. Кликните кнопку Х, она переключит пластины трубки Х на линейно возрастающее напряжение (слайдер Х больше работать не будет). Наблюдайте, как меняется напряжение U_X на пластинах Х, и как ведёт себя луч на экране и на нижнем рисунке ЭЛТ. Напряжение постепенно растёт, а луч равномерно перемещается слева направо. Когда он доходит до края трубки, напряжение быстро меняется на отрицательное, луч перескакивает к противоположному концу трубки и процесс повторяется сначала. По форме этот сигнал похож на пилу: напряжение понемногу возрастает, затем резко падает, постепенно возрастает, резко падает. Его так и называют - "пила".
Можно подвигать слайдер Y, тогда на экране вы увидите запись ваших действий во времени с учётом величины перемещения, направления, скорости ваших действий.
Можно подать на пластины Y переменное напряжение U_Y, меняющееся во времени по некоторому закону. В нашем случае можно кликнуть кнопку Y, она отключит слайдер Y, и подаст на пластины Y синусоидальное напряжение. В итоге мы увидим на экране, как луч обрисовывает синусоиду.
Слайдером f_X можно менять частоту колебаний пилообразного напряжения на пластинах Х, наблюдайте, как меняется картина на экране ЭЛТ в связи с этим, и как в это время движется луч внутри трубки. Нашу синусоиду удобнее оказывается наблюдать при частоте 0.8 Гц. Заметьте, если вдоль оси Х луч движется равномерно, то по оси Y он середину экрана проходит быстрее, а на краях экрана перемещается медленнее, что и выражено в графике синуса.
Электроны имеют очень маленькую массу, в связи с этим они практически не обладают инертностью, это даёт возможность наблюдать на экране ЭЛТ процессы с частотой до нескольких ГГц! Поистине: "Остановись мгновенье!"
А не зашла ли вам случайно мысль, а что, если и по оси Y подать сигнал пилообразного напряжения развёртки? Мы что увидим на экране? А если информационный сигнал подавать теперь не на Y, а на Z (модулятор яркости)? Найдите в литературе, как этим воспользовались изобретатели Розинг Б.Л. (патент на изобретение № 18076) и Зворыкин В.К. (более 120 патентов на изобретения), став всемирно известными личностями. Всё-таки умение задавать себе вопросы не такая уж праздная затея! Сделайте в классе сообщение об их изобретениях.