Что такое трохотрон и как он работает
Трохотрон представляет собой многоэлектродный электронно-лучевой прибор, в котором формируется особый ленточный электронный пучок, движущийся по трохоидальной траектории. Основное назначение этого устройства — выполнение функций высокоскоростного коммутатора в различных электронных схемах. Формирование и управление электронным лучом основано на сложном взаимодействии двух полей: переменного электрического поля, создаваемого системой внутренних электродов прибора, и постоянного магнитного поля, для которого требуется внешний источник, например, магнит. В результате этого взаимодействия луч удерживается и движется преимущественно вдоль эквипотенциальной поверхности, потенциал которой близок к потенциалу катода. Ключевой процесс коммутации, то есть переключения луча между каналами, осуществляется за счет управляемого смещения этой самой эквипотенциальной поверхности. Это смещение вызывается изменением напряжения на специальных управляющих электродах, которые в трохотроне называются «лопатками».
Типичные параметры и конструктивные разновидности
Рассмотрим, например, широко распространенную модель — линейный десятикратный трохотрон. В его типовой схеме на экран (коллектор) подается постоянное отрицательное напряжение в диапазоне от 50 до 100 вольт. В то же время на анод и каждую из управляющих пластин (лопаток) поступает постоянный положительный потенциал, величина которого может достигать 100 вольт. Такое распределение напряжений обеспечивает стабильное формирование и точное позиционирование электронного луча.
Существует несколько основных типов трохотронов, которые классифицируются по конструкции и расположению электродов, формирующих коммутационные ячейки:
- Двумерный трохотрон: управление электронным пучком здесь осуществляется двумя независимыми группами ячеек, что позволяет реализовать более сложные алгоритмы коммутации.
- Бинарный трохотрон: особенность этой конструкции заключается в том, что лопатки разной длины сгруппированы особым образом, что часто используется для построения двоичных (бинарных) счетчиков и декодеров.
- Кольцевой трохотрон: в этом приборе коммутационные ячейки расположены по окружности. В центре этой окружности находится цилиндрический катод, что делает конструкцию компактной и симметричной.
Области применения
Благодаря своей способности к быстрому и гибкому управлению электрическими токами, трохотроны нашли применение в разнообразных импульсных схемах. Их используют для точного измерения малых временных интервалов, коммутации высокочастотных сигналов, подсчета количества электрических импульсов. Кроме того, трохотроны могут выполнять функцию аналоговой линии задержки, временно храня и затем воспроизводя электрический сигнал, что было особенно важно в ранней вычислительной и измерительной технике.