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Hewlett-Packard 1741 oscilloscope memoire analogique sinus 1kHz

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HP_1741_oscilloscope_memoire_analogique_sinus_1kHz.JPG

Références : revue HP Journal septembre 1976.
Et ''Storage Cathode-Ray Tubes and Circuits'' Tektronix Concepts N° 062-0861-01 par Chuk Devere en 1969.
Cet oscilloscope est à mémoire analogique et avec une persistance variable. Il date de 1976. Il a été conçu et fabriqué par Hewlett Packard.
Les premiers tubes à mémoire avaient été mis au point pour les besoins des radars et pour réaliser des mémoires d’ordinateurs vers 1947.
Caractéristiques électriques du HP1741: Bande passante 100 MHz, sensibilité max 5 mV / cm.
Principes du tube d’oscilloscope à mémoire : On distingue plusieurs sources d’électrons (les canons à électrons) et un empilage de grilles. C’est encore un chef d’œuvre d’optique électronique.
1) La source d’électrons primaire qui sert à l’écriture(enregistrement de la courbe). La trajectoire des électrons est modifiée par 2 paires de plaques horizontales et verticales et le débit (luminosité de la trace) est fonction du potentiel du Wehnelt. (Writing gun). C’est la partie classique de l’oscilloscope et les électrons d’enregistrement en frappant le phosphore de l’écran rendent directement la courbe en temps réel.
2) La source de lecture de la mémoire indépendante du canon d’écriture dont le débit est constant et dont la trajectoire n’est pas modifiée par les plaques de déviation. Cette source est distribuée dans deux canons à électrons situés de part et d’autre du canon d’écriture. Ces électrons sont accélérés en deux étapes : la première par une électrode de forme conique dite collimatrice puis une grille dite collectrice, la deuxième étape qui produit l’image mémorisée est due aux potentiels locaux répartis sur la grille mémoire. (Flood gun)
Le principe de la mémoire analogique repose sur l’émission secondaire à savoir qu’un électron primaire issu du canon d’écriture suffisamment accéléré vers une cible isolante peut en extraire des électrons par effet de choc. L’extraction des électrons rend le potentiel de cette cible positif et ce potentiel attire ensuite les électrons émis par les canons de lecture qui continuent leur route vers le phosphore de l'écran ce qui restitue l'enregistrement. Les pixels sont donc des zones ayant des potentiels différents et de taille suffisante pour arrêter ou accélérer les électrons de lecture : un pixel blanc sera à un potentiel positif , un pixel noir sera à un potentiel négatif.
(aparté1 : Ce phénomène d’émission secondaire sur les isolants rend leur observation difficile avec les microscopes électroniques à balayage; c’est ce qui rend l’étape de la métallisation indispensable).
(Aparté2 : Le phénomène d’émission secondaire est utilisé aussi dans les photomultiplicateurs, les intensificateurs d’image, il est responsable de l’effet ‘’dynatron’’ dans les tétrodes).
En pratique, la cible est une grille dite grille mémoire placée à 2 mm du phosphore et composée d’un maillage métallique fin (et portée à un faible potentiel positif : valeur typique +3 V) revêtu d’isolant (potentiel typique –9 V ce qui renvoie les électrons et garantit un fond d'écran sombre en l'absence d'enregistrement). Le caractère isolant permet de mémoriser une image latente révélée ensuite sur le phosphore. C’est un principe semblable qui est utilisé dans la ‘’xérographie’’ où c’est la lumière de l’objet à photocopier ou la lumière laser de l’imprimante laser qui est mémorisée sur une surface photoconductrice isolante de sélénium.
Autrement dit, les parties de la grille non ‘’illuminées’’ par le canon primaire resteront donc négatives et n’attirent pas d’électrons de lecture : donc pas de trace sur le phosphore. Les parties ‘’illuminées’’ deviendront d’autant plus positives qu’elles auront reçu des électrons pendant la phase d’enregistrement et attireront d’autant plus les électrons de lecture, le phosphore sera excité et la courbe enregistrée sera rendue. On a un effet de saturation assez rapide et les demi-teintes sont mal reproduites. En arts graphiques, on dit que l’on a un dessin au trait ou un facteur de contraste gamma élevé. A la limite on arrive au fonctionnement bistable.
L’effacement se fait avec un potentiel élevé appliqué à la grille mémoire (typique +156 V).
La persistance variable se fait en appliquant des cycles charge / dé décharge avec un rapport cyclique variable.
L’utilisation de la source d’électrons de lecture à flux constant se constate lors de l’utilisation en mode mémoire. Si le mode mémoire est maintenu trop longtemps, on voit apparaître un voile vert qui finit par noyer l’image mémorisée. De plus lors de l’effacement, on voit apparaître un gros ‘’flash’ vert.
L’utilisation de ce type de tube nécessite beaucoup de réglages et du doigté. On a un réglage délicat de contraste et il faut trouver le compromis entre :
· Intensité du faisceau d’écriture (Beam intensity)
· Intensité du faisceau de lecture (Brightness) Si trop d’intensité la luminosité du fond de l’écran tend à noyer l’enregistrement.
· Durée de la mémorisation.(Persistence).
.Si l'enregistrement est trop faible on ne voit rien et pousser la luminosité ne rend qu'un écran uniformément saturé.
Si l'enregistrement est trop fort, l'image bave et elle manque de détails.
D’où une phase de réglage qui peut faire louper des captures de phénomènes intéressants.. L’enregistrement présenté ici est une sinusoïde à 1 kHz. La qualité est assez bonne, il y a juste une petite bavure en toute fin de balayage.
Pour avoir une mémorisation définitive il n’y avait plus qu’à fixer devant l’écran un appareil photo à développement instantané (Polaroid) et le tour était joué.
Tektronix, le concurrent de HP avait acquis une telle maîtrise de cette technologie qu’il a pu réaliser des terminaux informatiques utilisant de grands tubes à mémoire et avec des résolutions impressionnantes pour l’époque. Voir l’exemple du type 4015 avec une résolution maximum de 4000 x 3000 points en 1976.
Tout cela est bien mort depuis les années 1990 avec l’avènement des mémoires à semi-conducteurs.
L’utilisation en oscilloscopie est morte elle aussi depuis cette époque du fait de l’utilisation des convertisseurs analogiques numériques très rapides et des cartes de traitement de signaux numériques. Les oscilloscopes numériques savent bien émuler les persistances variables et codent même en couleurs le taux de répétition des évènements.

Auteur Ph Maliet
Créée le Dimanche 03 Août 2008
Ajoutée le Vendredi 15 Août 2008
Dimensions 1024*681
Fichier HP_1741_oscilloscope_memoire_analogique_sinus_1kHz.JPG
Poids 243 Ko
Tags cathodique, décharge, Hewlett Packard, Laser, lecture, oscilloscope, photomultiplicateur, tube, Vide, écran, électron, électronique, électrostatique
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