Oscilloscopi elettronici e loro utilizzo

Negli oscilloscopi elettronici è possibile osservare sullo schermo le curve di vari processi elettrici e impulsivi, con frequenza variabile da pochi hertz a decine di megahertz.

Gli oscilloscopi elettronici possono misurare varie grandezze elettriche, ottenere una famiglia di caratteristiche di dispositivi a semiconduttore, cicli di isteresi di materiali magnetici, determina i parametri dei dispositivi elettronici, oltre a eseguire molti altri studi.

Gli oscilloscopi elettronici sono collegati a una tensione alternata di 127 o 220 V, con una frequenza di 50 Hz, e alcuni di essi, inoltre, possono essere alimentati da una sorgente di tensione alternata di 115 o 220 V, una frequenza di 400 Hz, oppure da una sorgente di tensione costante di 24 V , accesa premendo il pulsante «NETWORK» (fig. 1).

Riso. 1. Pannello frontale dell'oscilloscopio elettronico C1-72

Ruotando le due manopole corrispondenti situate nella parte inferiore sinistra del pannello frontale del dispositivo, è possibile regolare la luminosità e la messa a fuoco per ottenere un piccolo punto luminoso con un contorno netto sullo schermo, che non può essere lasciato fermo per lungo tempo , per evitare danni allo schermo del tubo catodico.

Questa posizione può essere facilmente spostata in qualsiasi punto dello schermo ruotando i pulsanti vicino ai quali sono presenti frecce a doppia faccia. È meglio, tuttavia, prima di collegare l'oscilloscopio a una fonte di alimentazione, disporre i suoi controlli in modo che invece di un punto sullo schermo, si ottenga immediatamente una linea orizzontale luminosa da scansionare, la cui luminosità, messa a fuoco e posizione sullo schermo può essere regolato in base alle esigenze dell'esperimento ruotando le manopole corrispondenti.

Una tensione di prova (T) è fornita da un cavo di collegamento a "INPUT Y", che fornisce la sua alimentazione al partitore di tensione di ingresso controllato da "AMP Y" e quindi all'amplificatore di deflessione del raggio verticale. Se prima sullo schermo brillava un punto fisso, ora su di esso apparirà una striscia verticale, la cui lunghezza è direttamente proporzionale all'ampiezza della tensione studiata.

L'accensione del generatore di tensione a dente di sega integrato nell'oscilloscopio, collegato al tubo del fascio di elettroni tramite un amplificatore di deflessione del fascio orizzontale con guadagno regolato ruotando la manopola dell'interruttore situata nell'angolo in alto a destra del pannello frontale del dispositivo, cambia la durata dello sweep e assicura che sullo schermo appaia un'immagine curva (T).

Nel caso in cui prima di accendere l'oscilloscopio i suoi comandi fossero impostati su posizioni che garantiscano la comparsa di una linea di pulizia orizzontale, l'erogazione della tensione indagata a "INPUT Y" è accompagnata dalla comparsa sullo schermo della stessa curva e tu (T). L'immobilità della curva di tensione studiata si ottiene premendo uno dei pulsanti dell'unità di sincronizzazione e ruotando corrispondentemente le manopole STABILITY e LEVEL. Una scala trasparente che copre lo schermo CRT facilita le misurazioni verticali e orizzontali necessarie.

Schema funzionale dell'oscilloscopio:

La maggior parte degli oscilloscopi elettronici consente di applicare contemporaneamente due tensioni testate rispettivamente agli ingressi Y e X, se si preme in precedenza il pulsante «INPUT X».

Con due tensioni sinusoidali con le stesse frequenze e ampiezze, sfasate l'una rispetto all'altra di a, sullo schermo compaiono figure di Lissajous (Fig. 2), la cui forma dipende dallo sfasamento α = arcsin B / A,

dove B è l'ordinata del punto di intersezione della figura di Lissajous con l'asse verticale; A è l'ordinata del punto superiore della figura di Lissajous.

Riso. 2. Figure di Lissague con due tensioni sinusoidali delle stesse frequenze e uguali ampiezze, sfasate di α.

La presenza di un singolo raggio nel tubo del fascio di elettroni è uno svantaggio significativo dell'oscilloscopio, che esclude l'osservazione simultanea di più processi sullo schermo, che viene eliminata utilizzando un interruttore elettronico.

Gli interruttori elettronici a due canali hanno due ingressi con un terminale comune e un'uscita che si collega all'ingresso dell'oscilloscopio elettronico. Quando l'interruttore è in funzione, i suoi ingressi vengono collegati automaticamente uno alla volta multivibratore all'ingresso Y, in conseguenza del quale entrambe le curve di tensione alimentate agli ingressi dell'interruttore vengono osservate contemporaneamente sullo schermo dell'oscilloscopio. A seconda della frequenza di commutazione degli ingressi, le curve vengono visualizzate sullo schermo come linee tratteggiate o continue. Per ottenere la scala desiderata delle curve, agli ingressi degli interruttori sono installati dei divisori di tensione.

Gli interruttori elettronici a quattro canali hanno quattro ingressi bi-clamp con divisori di tensione e un'uscita che si collega all'ingresso Y di un oscilloscopio elettronico che consente di vedere contemporaneamente quattro curve sullo schermo. Gli interruttori elettronici di solito hanno manopole per spostare le forme d'onda su e giù sullo schermo dell'oscilloscopio, consentendo loro di essere posizionate in base ai requisiti dell'esperimento.

L'osservazione simultanea di diverse curve è possibile anche con oscilloscopi multibeam, in cui il tubo a raggi catodici ha diversi sistemi di elettrodi che creano e dirigono i fasci.

Gli oscilloscopi elettronici consentono non solo di osservare vari processi periodici stazionari sullo schermo, ma anche di fotografare oscillogrammi di vari processi veloci.

Al giorno d'oggi, gli oscilloscopi analogici vengono sostituiti da oscilloscopi a memoria digitale, che hanno capacità funzionali e metrologiche più serie.

Gli oscilloscopi a memoria digitale sono collegati a un personal computer o laptop tramite una porta parallela LPT o USB e utilizzano le capacità di un computer per visualizzare i segnali elettrici. La maggior parte dei modelli non richiede alimentazione aggiuntiva.

Tutte le funzioni standard dell'oscilloscopio vengono eseguite utilizzando programmi speciali eseguiti su un computer, ad es.il display del computer viene utilizzato come schermo dell'oscilloscopio. Questi oscilloscopi hanno sensibilità e larghezza di banda molto elevate.

Riso. 3. Oscilloscopio digitale a memoria ZET 302

Riso. 4. Programma per lavorare con un oscilloscopio digitale

L'oscilloscopio digitale di archiviazione è in realtà un allegato speciale a un computer, occupa molto meno spazio di lavoro rispetto ai modelli analogici, poiché le funzioni di elaborazione e visualizzazione del segnale vengono trasferite a un normale computer. Il funzionamento di un oscilloscopio a memoria digitale è limitato solo dal funzionamento di un computer.

Il controllo generale della sequenza di funzionamento dei nodi dell'oscilloscopio digitale viene eseguito da un microprocessore. Diagramma funzionale Un oscilloscopio digitale contiene una serie di componenti specifici del computer. È principalmente un microprocessore, circuiti di controllo digitali e memoria.

Il software dell'oscilloscopio digitale può eseguire molte funzioni non tipiche di un oscilloscopio a raggio di luce, come la media di un segnale per ripulirlo dal rumore, la trasformazione rapida di Fourier per ottenere spettrogrammi del segnale e altro ancora.