Elektronski osciloskopi in njihova uporaba

V elektronskih osciloskopih lahko na zaslonu opazujete krivulje različnih električnih in impulznih procesov, katerih frekvenca se spreminja od nekaj hercev do deset megahercev.

Elektronski osciloskopi lahko merijo različne električne količine, pridobijo družino karakteristik polprevodniških naprav, histerezne zanke magnetnih materialov, določanje parametrov elektronskih naprav ter izvajanje številnih drugih študij.

Elektronski osciloskopi so priključeni na izmenično napetost 127 ali 220 V, s frekvenco 50 Hz, nekateri pa se poleg tega lahko napajajo iz vira izmenične napetosti 115 ali 220 V, frekvence 400 Hz, ali iz vira konstantne napetosti 24 V , vklopljen s pritiskom na tipko «OMREŽJE» (slika 1).

riž. 1. Sprednja plošča elektronskega osciloskopa C1-72

Z vrtenjem dveh ustreznih gumbov, ki se nahajata v spodnjem levem delu sprednje plošče naprave, lahko prilagodite svetlost in ostrenje, da dobite majhno žarečo točko z ostro konturo na zaslonu, ki je ni mogoče pustiti pri miru dolgo časa , da preprečite poškodbe zaslona katodne cevi.

To lokacijo lahko preprosto premaknete kamor koli na zaslonu z obračanjem gumbov, blizu katerih so dvostranske puščice. Vendar pa je bolje, preden osciloskop priključite na vir napajanja, njegove krmilne elemente uredite tako, da namesto točke na zaslonu takoj dobite svetlečo vodoravno črto za skeniranje, katere svetlost, fokus in lokacija na zaslonu lahko prilagodite glede na zahteve poskusa z obračanjem ustreznih gumbov.

Preskusna napetost (T) se napaja s povezovalnim kablom na "INPUT Y", ki napaja delilnik vhodne napetosti, ki ga krmili "AMP Y", nato pa na ojačevalnik navpičnega odklona žarka. Če je prej na zaslonu svetila fiksna točka, se bo zdaj na njem pojavil navpični trak, katerega dolžina je neposredno sorazmerna z amplitudo preučevane napetosti.

Vklop generatorja žagaste napetosti, vgrajenega v osciloskop, ki je povezan z elektronsko cevjo prek vodoravnega odklonskega ojačevalnika žarka z ojačenjem, nastavljenim z vrtenjem stikalnega gumba v zgornjem desnem kotu sprednje plošče naprave, spremeni trajanje premikanja in poskrbi, da se na zaslonu prikaže ukrivljena slika (T).

V primeru, da so bili pred vklopom osciloskopa njegovi krmilniki nastavljeni na položaje, ki zagotavljajo videz vodoravne čistilne črte, dovod preiskovane napetosti na "INPUT Y" spremlja pojav na zaslonu iste krivulje in ti (T). Negibnost proučevane krivulje napetosti dosežemo s pritiskom na enega od gumbov sinhronizacijske enote in z ustreznim vrtenjem gumbov STABILITY in LEVEL. Prozorna lestvica, ki pokriva zaslon CRT, olajša potrebne navpične in vodoravne meritve.

Funkcionalna shema osciloskopa:

Večina elektronskih osciloskopov vam omogoča istočasno uporabo dveh testiranih napetosti na vhodih Y in X, če predhodno pritisnete gumb «INPUT X».

Z dvema sinusoidnima napetostama z enakimi frekvencami in amplitudami, med seboj fazno zamaknjenima za a, se na zaslonu prikažejo Lissajousove figure (slika 2), katerih oblika je odvisna od faznega premika α = arcsin B / A,

kjer je B ordinata točke presečišča Lissajousove figure z navpično osjo; A je ordinata vrhnje točke Lissajousove figure.

riž. 2. Lissagueve figure z dvema sinusnima napetostama enakih frekvenc in enakih amplitud, fazno zamaknjenimi za α.

Prisotnost enega žarka v elektronski cevi je pomembna pomanjkljivost osciloskopa, ki izključuje hkratno opazovanje več procesov na zaslonu, kar se odpravi z uporabo elektronskega stikala.

Dvokanalna elektronska stikala imajo dva vhoda z enim skupnim priključkom in en izhod, ki se poveže z vhodom elektronskega osciloskopa. Ko stikalo deluje, se njegovi vhodi samodejno povežejo enega za drugim multivibrator na vhod Y, zaradi česar se na zaslonu osciloskopa hkrati opazujeta obe krivulji napetosti, ki se napajata na vhode stikala. Odvisno od preklopne frekvence vhodov so krivulje prikazane na zaslonu kot črtkane ali polne črte. Da bi dobili želeno lestvico krivulj, so na vhodih stikal nameščeni delilniki napetosti.

Štirikanalna elektronska stikala imajo štiri vhode z dvema sponkama z delilniki napetosti in en izhod, ki se poveže z vhodom Y elektronskega osciloskopa, ki vam omogoča, da na zaslonu hkrati vidite štiri krivulje. Elektronska stikala imajo običajno gumbe za premikanje valovnih oblik navzgor in navzdol na zaslonu osciloskopa, kar omogoča, da jih postavite v skladu z zahtevami poskusa.

Istočasno opazovanje več krivulj je možno tudi pri večžarkovnih osciloskopih, kjer ima katodna cev več sistemov elektrod, ki ustvarjajo in usmerjajo žarke.

Elektronski osciloskopi omogočajo ne le opazovanje različnih stacionarnih periodičnih procesov na zaslonu, temveč tudi fotografiranje oscilogramov različnih hitrih procesov.

Danes analogne osciloskope nadomeščajo digitalni shranjevalni osciloskopi, ki imajo resnejše funkcionalne in meroslovne zmogljivosti.

Digitalni shranjevalni osciloskopi so povezani z osebnim računalnikom ali prenosnim računalnikom prek vzporednega LPT ali USB priključka in uporabljajo zmogljivosti računalnika za prikazovanje električnih signalov. Večina modelov ne potrebuje dodatnega napajanja.

Vse standardne funkcije osciloskopa se izvajajo s pomočjo posebnih programov, ki se izvajajo na računalniku, tj.računalniški zaslon se uporablja kot zaslon osciloskopa. Ti osciloskopi imajo zelo visoko občutljivost in pasovno širino.

riž. 3. Shranjevalni digitalni osciloskop ZET 302

riž. 4. Program za delo z digitalnim osciloskopom

Shranjevalni digitalni osciloskop je pravzaprav poseben nastavek za računalnik, zavzame veliko manj delovnega prostora v primerjavi z analognimi modeli, saj so funkcije obdelave in prikaza signala prenesene na navaden računalnik. Delovanje digitalnega pomnilniškega osciloskopa je omejeno le z delovanjem računalnika.

Splošni nadzor zaporedja delovanja vozlišč digitalnega osciloskopa izvaja mikroprocesor. Funkcionalni diagram Digitalni osciloskop vsebuje številne komponente, specifične za računalnik. Gre predvsem za mikroprocesor, digitalna krmilna vezja in pomnilnik.

Programska oprema za digitalni osciloskop lahko izvaja številne funkcije, ki niso značilne za osciloskop s svetlobnim žarkom, kot je povprečenje signala za čiščenje šuma, hitra Fourierjeva transformacija za pridobivanje spektrogramov signala in drugo.