اسیلوسکوپ ها

[spow 44197]

اسيلوسكوپ ها

كليات

اسيلوسكوپ اشعه كاتدي يك دستگاه نمايش دهنده است. در صورتي كه ديگر دستگاههاي نمايش دهنده فقط مقدار ولتاژ يا مقادير ديگر الكتريكي را نمايش مي دهند اما اسيلوسكوپ اشعه كاتدي قادر است مقدار، فاز، فركانس موج و روابط بين مقادير آنها را نمايش دهد. خلاصه اطلاعات بسيار زيادي از نظر كمي و كيفي در مورد كارهاي اندازه گيري الكترونيك به اسيلوسكوپ داده شده است و با قسمت هاي متعلق به دستگاه هر اندازه گيري با رديف فركانسهاي زياد با اسيلوسكوپ امكان پذير است.

طرح ساده طبقاتي يك اسيلوسكوپ اشعه كاتدي نشان داده شده است. طبقات اين اسيلوسكوپ شامل لامپ اشعه كاتديCRT ، تقويت كننده مرورX-Amp و قسمت منبع تغذيه PUمي باشد.

طرح طبقاتي اسيلوسکوپ ساده و طرح ساده لامپ اشعه کاتدي

لامپ اشعه كاتدي

لامپ اشعه كاتدي در واقع يك لامپ خلاء است كه الكترونهاي آن از يك كاتد گرم منتشر شده و براي رساندن به سرعت كافي ابتداء شتاب داده مي شوند، سپس به شكل اشعه در آمده و

را پايان به يك پرده نيمه شفاف پوشيده از فسفر رسانس برخورد مي نمايد.

محلي كه الكترونها به صورت اشعه در مي آيند لوله پرتاب الكترون ELECTRON GUN گفته مي شود. ساختمان ساده لامپ نشان داده شده، لوله پرتاب مركب از يك كاتد K ، يك شبكه G (الكترود كنترل) و آندهاي است. شدت اشعه الكترون توسط شبكه اي به همان شكل لامپ الكترون معمولي، كنترل مي شود. آند اول در پناسيل مثبت نسبت به كاتد كار مي كند. از اين رو الكترونها هنگام عبور از اين شبكه شتاب مي گيرند و با شكاف كوچكي در وسط آن اشعه الكتروني تهيه مي گردد. الكترونهاي بيرون آمده از آند اول عملاً در مسير خط مستقيمي حركت مي كنند، ليكن نيروي دافعه بين الكترونها دور شدن اشعه را از هم به وجود مي آورند. اين تمايل توسط ميدانهاي الكترواستاتيكي با قرار دادن پتانسيل در آند اول و دوم لامپ كنترل مي شود، از اين رو تقارب اشعه الكتروني لامپ توسط آندهاي اول و دوم نسبت به محور خود يك عدسي الكتروني تشكيل مي دهند. معمولاً پتانسيل آند دوم ثابت است و پتانسيل آند اول براي تمركز اشعه متغير مي باشد، به همين دليل آند اول را الكترود تمركز دهنده نيز مي گويند.

منحرف شدن اشعه الكتروني به روي پرده به طور الكترواستاتيكي انجام مي گيرد. انحراف الكترواستاتيكي توسط صفحات انحراف تهيه مي گردند و به صورت دو وضع افقي(ياX) و عمودي(ياY) با زاويه قائمه نسبت به هم قرار دارند. ميدانهاي انحراف دهنده با اعمال ولتاژ مناسب بين هر دو جفت صفحات انجام مي پذيرد.

وقتي كه ولتاژهاي مختلفي به طور تناوبي به دو جفت صفحات انحراف دهنده وارد مي شوند اشعه الكتروني به طرف بالا و پايين و همچنين در عرض پرده به ترتيب با تغيير مقدار و قطبين ولتاژ حركت مي نمايند. در لامپ اشعه كاتدي وارد نمودن سيگنال مورد نظر به صفحاتY و اعمال يك ولتاژ استاندارد به صفحاتX مرسوم است، به طوري كه تركيب آنها محورهاي مختصات را پديد مي آورند. در تجزيه مدار الكتريكي معمولاً يك چيز در مورد تغييرات مقادير نسبت به زمان جلب نظر مي كند، بنابراين سيگنال مجهول به صفحات عمودي وارد شده و حركت عرضي(مروري) در پرده مستقيماً متناسب با زمان است و اين زمان توسط صفحات افقي با استفاده از ولتاژي كه آن را ولتاژ مرور(TIME BASE) مي گويند ساخته مي شود.

[spow 44197]

در اين صورت مقداري كه نقطه نوراني روي پرده حركت كرده مربوط به دامنه ولتاژ وارد به صفحات انحراف دهنده مي باشد و اين پارامتر حساسيت انحراف لامپ اشعه كاتدي ناميده مي شود، آن را مي توان به صورت ولتاژ(يا جريان) لازم براي حركت نقطه نوراني در فاصله مشخصي روي پرده لامپ اشعه كاتدي تعريف نمود. معمولاً حساسيت انحراف(به طور جداگانه براي هر جفت صفحات) به ميلي متر بر ولت(يا بر ميلي آمپر) بيان مي شود. حساسيت انحراف از نظر مقدار مربوط به طرح اشعه كاتدي و شرايط كار آن مي باشد. براي يك جفت صفحات انحراف دهنده موازي، حساسيت انحراف تقريباً با رابطه زير به دست مي آيد.

كه در آن:

B طول صفحات انحراف

M فاصله وسط صفحات تا پرده

D فاصله بين صفحات

پتانسيل آند دوم

است. معمولاً حساسيت انحراف لامپهاي اشعه كاتدي از 1/0 تا 5/0 ميلي متر بر ولت است

يك سو كننده ولتاژ زياد و مرور

مسئله بسيار ويژه در اسيلوسكپ هاي اشعه كاتدي تهيه ولتاژ زياد يا ولتاژ فوق العاده زياد(E.H.T) براي تغذيه آندهاي آن مي باشد اين ولتاژ از يك تا 20 كيلو ولت متغير است. معمولاً اين مسئله با يك سو كننده ولتاژ زياد مشابه آنچه در شكل نشان داده شده است انجام مي گيرد.

D يك سو كننده ژرمانيومي يا سلنيومي ميله اي شكل مي باشد، مقاومت هاي تا مقسم ولتاژ را

مي سازد و اين ولتاژهاي تغذيه به الكترودهاي لامپ اشعه كاتدي اعمال مي گردد. مقاومت يك پتانسيومتر است كه ولتاژ وارده را براي باياس منفي شبكه و مقاومت روشنائي برقرار مي كند، مقاومت هاي و يك صافي را مي سازد و مقاومت و خازن با هم صافي دكوپلاژ مي باشند. مقاومت نيز يك پتانسيومتر براي كنترل پتانسيل آند اول براي تمركز(ROCUSE) و براي كنترل پتانسيل آند دوم به كار رفته اند. خازنهاي و براي صاف كردن ضربانات استفاده شده اند. سيم پيچ L.T ترانسفورماتورـ Tr ولتاژ تغذيه گرمكن لامپ اشعه كاتدي را (كه 3/6 ولت مي باشد) تهيه نمايد.

طرح مدار يک يکسو کنده ولتاژزياد

قبلاً يادآوري شده است، طرح نمايش تغييرات كميت مجهول نسبت به زمان روي پرده لامپ اشعه كاتدي با وارد نمودن سيگنال مورد نظر به صفحات انحراف عمودي و اعمال يك ولتاژ مرور به صفحات انحراف افقي صورت مي گيرد، ولتاژ مرور بايد خطي باشد زيرا انحراف در جهت افقي مستقيماً با زمان متناسب است. پس نقطه نوراني توسط مرور در جهت افقي با يك سرعت ثابت كشيده مي شود و اين نقطه نيز به طور عمودي توسط تغييرات سيكل ولتاژ وارده منحرف مي گردد. در نتيجه نقطه نوراني روي پرده شكل موج را به همان طريقي كه معمولاً به صورت ترسيمي مي كشند به معرض نمايش در مي آورد.

اگر دوره تناوب ولتاژ متناوب وارد به صفحات عمودي برابر با دوره تناوب مرور باشد بديهي است كه هر دو موج در همان صفحات در همان لحظه از زمان، مرور را شروع خواهند كرد و طرح نمايش داده شده دقيقاً بر مبناي همان تصوير واقعي قرار مي گيرد. چيزي كه ديده مي شود شكل ساكني خواهد بود كه مي توان از آن عكس برداري نمود.

براي اينكه مرور بتواند به طور دوره اي تكرار شود بايد ولتاژ مرور همانطور كه نشان داده شده است شكل موج دندانه اره اي داشته باشد. ولتاژ به طور خطي تاVmax بالا مي رود و سپس سريعاً به ولتاژ شروع VST بر مي گردد. بنابراين در پايان مرور عرضي پرده نقطه نوراني به سمت چپ براي مرور بعدي آماده مي شود. به اين عمل ، برگشـــت اشعه(FLY -BACK) مي گويند و زمان مربوط به آن، زمان برگشت اشعه BACK TIME ـFLY گفته مي شود.

[spow 44197]

ملزومات ولتاژ مرور عبارتند از:

ـ هنگام مرور به طرف جلو اين ولتاژ بايد خطي بوده تا مستقيماً با زمان متناسب باشد.

ـ زمان برگشت اشعه فقط بايد كسر خيلي كوچكي از مدت زمان و مرور به طرف جلو باشد.

ـ اين ولتاژ بايد به قدر كافي قوي باشد تا مرور در تمام طول افقي پرده انجام گيرد.

مدارهاي مختلفي در مولدهاي مرور به كار مي روند. ليكن اصول اساسي همگي آنها يكسان است. مثلاً يك خازن به تدريج شارژ شده و سپس وقتي به يك ولتاژ معيني مي رسد به طور ناگهاي تخليه مي شود، در هر صورت ولتاژ دو سر خازن به طور تناوبي دائماً افزايش يكنواخت و در يك لحظه كاهش دارد.

مولد مرور ساده اي را با استفاده از يك لامپ گازي نئون نشان مي دهد، خازن C از طريق منبع ولتاژ ثابت V و مقاومت متغير R1 شارژ مي گردد.

ولتاژ خازنC در دو سر لامپ گازي و مقاومت R2 قرار گرفته است. وقتي ولتاژ دوسر خازنC برابر با ولتاژ شكست لامپ گازي(Vmax) مي شود، شكست هدايتي لامپ گازي و تخليه ناگهاني خازن از طريق آن طوري انجام ميگيرد تا ولتاژ خازن به ميزاني معادل ولتاژ تهيج لامپ تنزل يابد. در اين لحظه لامپ گازي قطع كرده و عبور جريان تخليه متوقف مي شود و خازن سيكل جديد شارژ خود را شروع مي كند، در نتيجه ولتاژ دو سر خازن شكل موج دندانه اره اي شبيه خط چين نشان داده شده. زمان تخليه بايستي فقط كسري از زمان شارژ كه با حاصل ضرب RICI (ثابت زماني) تعيين مي شود باشد.

مدار مرور تشريح شده در فوق كمتر براي توليد مرور نقطه نوراني در مدار افقي پرده اسيلوسكوپ به كار مي رود، از اين رو از مولد مرور به كمك لامپ تيراترون استفاده مي شود. در اين مولد مرور تا مادامي كه ولتاژ خازن پايين تر از ولتاژ شكست لامپ است آند تيراترون جريان خيلي كمي مي كشد، وقتي ولتاژ خازن به مقدار ولتاژ شكست مي رسد ناگهان هدايت تيراترون شكسته شده و خازن سريعاً در لامپ تخليه مي كند و جريان هدايتي مدار به حداكثر مي رسد، ولتاژ خازن تقريباً به طور آني به ولتاژ تهيج لامپ تنزل مي يابد، ولتاژي كه به خازن اجازه تخليه مي دهد توسط پتانسيونرR وROمقاومت محدود كننده جريان شبكه لامپ قابل تنظيم است. بنابراين دامنه ولتاژ دندانه اره اي مي تواند با آن تنظيم شود، مقاومت Rlim محدود كننده جريان آند لامپ مي باشد.

نحوه مروري كه در بالا اشاره شده است يكي مرور ثابتي در پرده لامپ اشعه كاتدي به وجود مي آورد و فركانس ولتاژ مرور فقط برابر يا چند برابر فركانس سيگنال ورودي مي باشد، در وضعيت هاي ديگري كه فركانس يك كم تغيير مي كند مرور"دوندگي" و يا تبديل به لكه روشني روي پرده خواهد شد.

حال كه مولد مرور نمي تواند عملاً ثبات كافي را تأمين نمايد ونمي تواند دقيقاً در زمان درستي مرور را شروع كند، نمي توان انتظار داشت فركانس سيگنال تحت نمايش كاملاً ثابت باشد. بنابراين احتياج به سنكرون يا همزماني بين مرور اسيلوسكپ و سيگنال ورودي مي باشد، به طريقه معمولي با رساندن قسمتي از سيگنال ورودي به مولد مرور كه به آن همزماني داخلي گفته مي شود همزماني نمايش تأمين مي گردد.

محدوديت استفاده لامپهاي خلاء زياد را در مولد مرور لازم مي سازد.

چنين مولد مروري با استفاده از مولتي ويبراتور با كوپلاژ كاتد در شكل نشان داده شده است. فيد بك مدار توسط مقاومت مشترك واقع در كاتد دو لامپ تهيه مي شود. مقاومتR5بار آند است. فركانس ولتاژ دندانه اره اي با شبكهC1 R3 R4 تعيين مي گردد. كنترل فركانس باR4 فراهم شده است. رديف فركانس با تعويض خازنهاي C1 و C2 به دست مي آيد . دامنه ولتاژ دندانه اره اي با مقاومتR6 تنظيم مي شود.

اسيلوسكپ كامل

علاوه بر لامپ كاتدي(CRT) و قسمت هاي تشريح شده در بخش قبلي، كار عادي اسيلوسكپ اشعه كاتدي مستلزم اجزاء كمكي معيني است، عمل متقابل بين اجزاء با لامپ اشعه كاتدي خواهد شد.

[spow 44197]

براي اينكه نقطه نوراني به قدر كافي روي پرده لامپ اشعه كاتدي انحراف داشته باشد بايستي به صفحات انحراف پتانسيلهاي چندين ده يا چند صد ولت وارد شود، با اينكه ممكن است سيگنالهاي مخصوص وروردي اسيلوسكپ ولتاژ كم داشته باشد، وظيفه توليد ولتاژ كافي براي انحراف توسط افقي (X-) و تقويت كننده عمودي (Y-) انجام مي گيرد.

مقدار صحيح تقويت توسط تقويت كنند افقي با پتانسيومترR2 انتخاب مي شود. اين موضوع در تقويت كننده عمودي با پتانسيومتر ديگري يعنيR1صورت مي گيرد، تا پهنا و ارتفاع نمايش پرده به طور رضايت بخشي قابل كنترل باشد.

در مولد مرور تيراترون سيگنال همزماني با پالس سنكرون Vsync ، از طريق تقويت كننده عمودي به صورت يك پالس مثبت به شبكه مي رسد و اين پالس سبب هدايت تيراترون در لحظه صحيح هر سيكل مي گردد، به طوري كه ولتاژ سيگنال ورودي از لحظه اي كه سيكل خود را آغاز مي كند شروع مرور نقطه نوراني روي پرده لامپ اشعه كاتدي در همان لحظه خواهد بود. اگر لازم باشد نقطه نوراني دو بار پرده را مرور مي كنددو سيكل نمايش داده خواهد شد و پالس همزماني در هر ثانيه يك بار اعمال مي گردد. پالسهاي همزماني به جاي قسمتي از سيگنال ورودي ممكن است از يك مدار خارجي به دست آيد. اين مدار همزماني خارجي(external sync) گفته مي شود و نحوه كار آن به همان صورت همزماني داخلي است.

به دليل تأخير زماني مربوط به ديودهاي گازي و لامپهاي با تخليه گاز(تيراترون) توليد مرور با استفاده از آنها در مولدهاي مرور، فركانس مرور تا 20 يا 25 كيلو سيكل محدود مي شود. به بيان ديگر بعضي اندازه گيري ها با اسيلوسكپ فركانسهاي بسيار زياد(تا چندين مگا سيكل لازم دارد.

بيشتر اسيولسكپ ها پيش بيني هايي براي اتصال مستقيم ولتاژ ورودي به صفحات انحراف دهنده و به جاي تقويت كننده هاي ورودي دارند. اين موضوع مخصوصاً انجام شده تا اينكه سيگنالهاي با فركانس بيشتر از پهناي باند تقويت كننده عمودي قابل نمايش باشند.

مولد مرورTB با اعمال پالس سنكرون از: الف) منبع داخلي، ب) برق 50 سيكل شبكه يا پ) يك منبع خارجي توسط قرار دادن كليد سنكرون (SYNC.SWITCH) اسيلوسكوپ روي هر يك از آنها هماهنگ يا همزمان مي شود. مقدار شدت پالس همزماني يا سنكرون مي تواند با پتانسيومترR5كنترل گردد.

تقويت كننده هاي به كار رفته در اسيلوسكوپ بايستي داراي باند پهن مختلف با پاسخ فركانس خطي باشند تا اينكه شكل موجهاي بدون اعوجاجيدر روي پرده لامپ اشعه كاتدي به دست آيد.

يكي از تقويت كننده هاي باند پهن مناسب براي اسيلوسكپ در شكل (9-7) نشان داده شده است. اين تقويت كننده يك تقويت كننده كوپلاژ R5با استفاده از لامپ پنتود با شيب زياد و باند پهن مي باشد. سيم پيچ فركانس راديويي RFC به صورت سري با مقاومت بارR4آند براي گسترش پهناي باند در جهت فركانسهاي بالاتر اتصال يافته است. براي فركانسهاي پايين تر اين موضوع توسط شبكهC5 R5 واقع در آند انجام مي گيرد.

ولتاژ وارده به تقويت كننده عمودي با پتانسيومتر وروديR1 كنترل مي شود وامپدانس ورودي اسيلوسكپ را تعيين مي كند. اين امپدانس كمتر از 500 كيلو اهم نيست. اگر امپدانس ورودي اسيلوسكپ زياد باشد تقويت كننده جرياني نمي كشد وبراي اين منظور يك شبكه باياس سرخود متشكل از R2C2 در مدار كاتد قرار داده شده است. تقويت كننده داراي تقويت بدون اعوجاجي با رديف فركانس 50ـ30 سيكل تا30ـ10 كيلو سيكل و بهره اي در حدود 100 است، براي پهناي باند بيشتر از مقدار ياد شده بهره تقويت كاهش مي يابد.

تقويت كننده هاي كوپلاژ RC مورد استفاده در اسيلوسكپ هاي موجود پهناي باندي از 50 سيكل تا 20 مگا سيكل دارند. تقويت كننده هاي لامپ T.W.T در دستگاههاي اندازه گيري مخصوص تا پهناي باند چند صد مگا سيكل به كار مي روند.

اسيلوسكپ اشعه كاتدي

C1-1(30-70)

يكي از متداول ترين اسيلوسكپ هاي اسيلوسكپC1-1 مي باشد. در اين اسيلوسكپ از يك لامپ اشعه كاتدي با پرده 125 ميلي متري استفاده شده است. حساسيب انحراف عمودي آن 25/0 سانتي متر بر ميلي ولت و حساسيت انحراف افقي آن 5/4 سانتي متر بر ميلي ولت مي باشد. بهره تقويت كننده عمودي 1800 و بهره تقويت كننده افقي آن 35 است.

امپدانس ورودي تقويت كننده عمودي 2 مگا اهم و كاپاسيتانس آن 30 پيكوفاراد است. رديفهاي فركانس مولد مرور با نوسان آزاد 7ـ2 ، 30ـ7 ، 130ـ30 ، 500ـ130 سيكل و 2ـ5/0 ، 7ـ2 ، 25ـ7 و 50 ـ 25 كيلو سيكل است.

تضعيف كننده پله اي ورودي با مقاومت و خازن ساخته شده است و با كليد انتخاب تضعيف 0، 20 و 40 دسي بل را تهيه مي كند.

سيگنال ورودي از طريق تضعيف كننده ابتداء به تقويت كننده عمودي وارد مي شود و از آنجا به تقويت كننده پوش ـ پول خروجي و سپس به صفحات انحراف عمودي لامپ اشعه كاتدي مي رود.

[spow 44197]

مولد مرور به كار رفته در اسيلوسكپ C1-1 از لامپ تيراترون ساخته شده است. بانده هاي مختلف فركانس مولد مرور با تعويض خازن انجام مي گيرد. فركانس مرور در هر باند فركانس مي تواندبا يك پتانسيومتر اصلي كنترل شود.

تقويت كننده عمودي مي تواند با محل شكل موج تحت نمايش(همزماني داخلي)، و يا از طريق برق متناوب 50 سيكل (همزمان با برق) و يا از طريق يكي منبع خارجي (همزماني خارجي) همزمان شود، همزماني مختلف را مي توان با كليد سنكرون انتخاب نمود.

ولتاژ مرور به تقويت كننده افقي و سپس به تقويت كننده پوش ـ پول خروجي آن مي رود. با تغيير ولتاژهاي تحريك لامپهاي پوش ـ پول محل نقطه نوراني در طول محور افقي (كنترل تغيير مكان عمودي) نيز تغيير نمايد.

اين اسيلوسكپ داراي اتصالاتي براي وارد نمودن مستقيم سيگنال ورودي به صفحات انحراف افقي و عمودي مي باشد.

نمايش دادن پالس

اسيلوسكپ معمولي با مرور نوسان آزاد(تكراري) براي نمايش پديده هاي پالس حتي پالس با كيفيت پايين با مشكل مواجه مي شود. در بعضي از مدارات الكترونيك پالسهايي به كار مي روند كه مدت دوام آنها بسيار كوتاه (كمتر از چند ميكرو ثانيه) و ميزان تكرار سريع (صدها برابر بزرگتر) دارند. حال اگر مدت دوام يك پالس فقط چند صدم زمان مرور اسيلوسكپ باشد اين پالس به صورت يك نوك تيزروي پرده كمي ظاهر شده و براي ارزيابي يا مطالعه اطلاعات چنداني را به دست نخواهد داد.

بنابراين بايد پهناي تصوير با به كار بردن فركانس مروري چندي برابر ميزان تكرار پالس زياد شود. در اين وضعيت هم اثر اشعه روي پرده در طول منحني پالس به صورت تك ضربه يا اينكه در طول خط افقي اثر چندين ضربه را خواهد داشت و به هر حال تصوير پالس نيز براي مطالعه يا عكس برداري غير واضح خواهد بود.

در عوض از نوعي مدار به نام مرور تريگر در اسيلوسكپ براي نمايش دادن پالس استفاده مي شود. مرور تريگر براي مطالعه پالسهاي با دوام كوتاه و هم جريانهاي گذرا با فواصل زماني نا منظم به طور يكسان رضايت بخش است.

در اسيلوسكپ با مرور تريگر در غياب پالس تحت نمايش، مرور قطع و در حال تريگر مي باشد يعني با ورود يك پالس مناسب مرور افقي اسيلوسكپ شروع مي شود. پالس تريگر ممكن است به دو صورت يا از يك منبع داخلي يا از پديده تحت مطالعه گرفته شده و به مولد مرور وارد شود. در حقيقت مولد مرور توسط پالس تريگر يك ولتاژ دندانه اره اي به صفحات عمودي اعمال مي نمايد. در زمان T1(اشعه، مرور رو به جلو را انجام ميدهد و در زمانT3 اشعه برگشت مي كند. درست در لحظه ايكه مولد از كار مي ايستد تا زمان T3 به حال توقف مي ماند تا اينكه پالس تريگر بعدي وارد شود. مجموع T1,T2,T3 برابر با Tts است كه آن را تناوب (زمان) مرور با تريگر مي نامند.

حال نحوه كار مولد مرور تريگر با تفصيل بيشتري مورد مطالعه قرار ميگيرد. همانطور كه تركيب مدار) نشان ميدهد اين مدار با مدار مرور آزاد تفاوتي ندارد بجز اينكه لامپ مدار تا يك پالس تريگر نرسد به كار نمي افتد. وقتي كه مدار در وضعيت ساكن(بدون سيگنال) قرار دارد باياس مثبتي از طريقr3 به شبكه لامپ وارد شده و لامپ در حال هدايت است، خازنc2 به علت مقاومت كم لامپ در حال هدايت عملا تخليه شده است. درست در لحظه اي كه سيگنال مورد نظر به صفحات عمودي اسيلوسكپ وارد مي شود يك تريگر مربع شكل منفي هم از طريق شبكه ديفرانشيتور متشكل از خازن و مقاومت كم R1C1 به شبكه لامپ اعمال مي گردد. دامنه پالس تريگر به اندازه اي است كه لامپ رابه نقطه قطع مي برد. همچنان كه لامپ قطع شد خازنC2 از طريق مقاومت R2 شارژ مي شود و با از بين رفتن پالس تريگر مجددا لامپ شروع به هدايت كرده و خازن C2 سريعا تخليه مي شود ولتاژ دندانه اره اي تهيه شده به صفحات افقي اسيلوسكپ مي رود. ولتاژ دندانه اره اي پالس براي حركت اشعه در طول يك مرور كافي است. بديهي است كه مدت دوام پالس تريگر بايد برابر با زمان مرور باشد. مسئله مهم ديگر در مورد پالس تريگر اين است كه پالس بايد فقط براي شروع نوسان مولد مرور به كار رود و هيچ گونه اثري در كار مدار مرور نداشته باشد.

شكل موج ولتاژ آند لامپ(دو سر خازنC2) در شكل b (11ـ7) نشان داده شده است . زمان افزايش اكسپونانسيل ولتاژ(منحنيAB )در مدت مرور اشعه t1 است كه با رابطه زير بيان مي شود:

در نقطه B داريم:t=t1 كه از آنجا دامنه ولتاژ دندانه اي اره اي:

است. ضريب غير خطي ولتاژ دندانه اي اره اي از ديفرانسيل معادله VC2 به دست مي آيد، يعني:

كه از آنجا:

[spow 44197]

با مراجعه به معادله v ملاحظه مي گردد كه دامنه ولتاژ دندانه اره اي مي تواند از رابطه زير محاسبه شود:

درمدت زمان برگشت اشعه (منحنيbc ) خازن c2 از طريق مقاومت ro يعني مقاومت هدايتي لامپ تخليه مي شود، در مدارهاي عملي ثابت زماني تخليه يك دوم تا يك سوم زمان برگشت اشعه انتخاب مي گردد، در مدت برگشت اشعه ولتاژ دو سر خازن c2 به صورت اكسپونانسيل كاهش مي يابد:

با قرار دادن ولتاژ ثابت زماني برگشت اشعه از معادله فوق:

خواهد بود كه در آن ro مقاومت هدايتي لامپ و c2 ظرفيت خازن مدار مي باشد،‌ از آنجا: مي باشد البته چون است، بنابراين خواهد بود.

اسيلوسكپ اشعه كاتدي

c1-5(si-1)

اسيلوسكپ اشعه كاتدي(s1-1) c1-5 براي مشاهده پديده هاي پالس با مدت دوامي از 1/0 تا 3000 ميكروثانيه و پديده هاي گذرا با ميزان تكرار بالاتر از يك مگا سيكل در نظر گرفته شده است.

لامپ اشعه كاتدي آن داراي حساسيت عمودي 25 ميلي متر بر 3/0 ولت براي باند پهن(10 مگا سيكل) و 25 ميلي متر بر1/0 ولت براي باند باريك (5/0 مگا سيكل) است. امپدانس ورودي آن تقريباً 5/0 مگا اهم و كاپاسيتانس ورودي حدود 50 پيكو فاراد مي باشد. حساسيت افقي لامپ 25 ميلي متر بر 3/0 ولت و امپدانس ورودي تقويت كننده افقي آن تقريبا 80 كيلو اهم است.

اسيلوسكپ دو نوع مرور آماده مي كند:

*مرور تريگر با رديفهاي زماني ثابت 1، 2، 5 ، 10، 30 ،100 ،300 ،1000 و 3000 ميكرو ثانيه با ابعاد مطالعه(40 تا 60 ميلي متر) براي پديده هاي پالس.

* مرور نوسان آزاد با 9 باند فركانس كه مي تواند از 20 سيكل تا 200 كيلو سيكل به طور

مداوم تغيير مي كند.

طرح طبقاتي اسيلوسكپ در شكل(12-7) نشان داده شده است. تضعيف كننده att پله اي ورودي نوع rc بوده و جمعا تضعيف 40 دسي بل را به صورت قابل انتخاب در سه مرحله 10 دسي بل با كمك كليد به وجود مي آورد، سيگنال از طريق تضعيف كننده به تقويت كننده عمودي مي رود.

تقويت كننده عمودي متشكل از يك طبق كاتد فالوورcf1، يك خط تاخيرdl، يك طبقه معكوس كننده فازpit و طبقه پوش ـ پول pp مي باشد كاتد فالوور cf1 به خط تاخير سيم پيچ و خازنdl متصل شده و سيگنال هنگام عبور از آن از نظر زماني 2/0 ميكرو ثانيه تاخير پيدا مي كند، ولتاژ ظاهر شده در آندهاي طبقه پوش ـ پول pp به صورت فاز مخالف به صفحات انحراف مودي لامپ اشعه كاتدي وارد مي شود.

وظايف تقويت كننده همزماني و تقويت كننده افقي همان طور كه از نام اين طبقات ملاحظه مي شود معلوم است. مولد مرور از يك مولتي ويبراتور تشكيل شده است. ولتاژ دندانه اره اي توليد شده با مولتي ويبراتور از طريق يك كليد به مدار كاتد فالوورcf2 مي رود و سپس از طريق معكوس كننده فازpi2 به صفحات انحراف افقي لامپ اشعه كاتدي اعمال مي گردد، باندهاي فركانس مرور با تعويض خازنهايي صورت مي گيرد. در فاصله هر باند فركانس مرور مي تواند به طور پيوسته تنظيم شود. معكوس كننده فازpt2 ولتاژ دندانه اره اي وارد به صفحات افقي را به طور متقارن تامين مي كند.

در طبقه مرور tm يك مولد علامت گذاري زمانtime - market كه نقاط كوچكي را براي تنظيم زمان مرور اسيلوسكپ توليد مي كند وجود دارد. اين مولد از يك نوسان ساز، شش مدار هماهنگ براي تطبيق فركانسهاي موج سينوسي با تناوب 05/0 ،2/0 ،1 ، 20 و 100 ميكرو ثانيه و يك كليد به منظور قرار دادن هماهنگها در مدار تشكيل شده است. ولتاژ توليد شده توسط مولد علامت گذار به كاتد لامپ اشعه كاتدي وارد مي شود و به موجب آن اشعه روشني تصوير را براي اين فركانس تغيير ميدهد و نقاط كوچك روشني روي مرور توليد مي نمايد. اشاره مي شود به كمك وضعيت هاي كليد علامت گذار زمان و شمارش تعداد علامات به سهولت مي توان دوام پالس تحت مطالعه را تعيين نمود.

دامنه سيگنال تحت نمايش مي تواند با مقايسه آن به كمك يك شكل موج ولتاژ آزمايش(test voltage) 50 سيكل كه توسط يك ثابت كننده مناسب در اسيلوسكپ تهيه مي گردد اندازه گيري شود.

اكنون نحوه كار با اسيلوسكپ c1-5 شرح داده مي شود. ابتدا كليد روشن و خاموش اصلي اسيلوسكپ روي "on" قرار ميگيرد. دستگاه پس از دو تا سه دقيقه گرم شده و نقطه نوراني روي پرده از نظر روشنايي (به طوريكه ملايم روشن و به وضوح نمايان باشد) و تمركز آن تا آنجا كه ممكن است با ابعاد كوچك تنظيم مي شود و سپس با كنترل هاي تغيير مكان افقي(x-shift) و تغيير مكان عمودي(y-shift) نقطه نوراني در مركز پرده قرار مي گيرد.

حال نوع مرور، فركانس يا مدت آن نوع همزماني و قرار گرفتن تضعيف كننده ورودي، انتخاب مي شوند، تمام اين پارامترهاي با نوع اندازه گيري و مقدار پديده تحت مطالعه تعيين مي گردد.

براي نمايش پديده هاي پالس با دوام بيشتر از 3000 ميكرو ثانيه، مرور تريگر انتخاب مي گردد. براي پديده هاي تناوبي با جريانات با دوام زير 3000 ميكرو ثانيه مرور نوسان آزاد انتخاب مي شود. مرور مورد نظر با كليد"time -base selector" قابل انتخاب است.

سرعت مرور(رديف زمان) طوري انتخاب خواهد شد كه تمام پالس يا سيكل كامل سيگنال بتواند نمايش داده شود و تصوير حاصل قسمت بزرگي از پرده را اشغال نمايد. سرعت مرور زياد تصوير را در جهت افقي بيشتر باز يا گسترده مي كند.

در مورد نمايش پديده هاي پالس كليد رديف زمان"time range" از نظر زماني در حدود دوام پالس تحت نمايش گذارده مي شود با مرور نوسان آزاد رديف فركانسهاي لازم با كليد باند فركانس انتخاب شده و تنظيم دقيق فركانس در حال رويت تصوير روي پرده با كنترل"freq. Fine" به دست مي آيد.

همزماني وقتي با قسمتي از خود سيگنال انجام مي شود كه كليد"sync" روي همزماني داخلي قرار گيرد، بنابراين اگر سيگنال ورودي نتواند همزمان شود، پالسهاي همزماني از يك منبع خارجي كه به ترمينال"x- input" متصل مي گردد و با قرار دادن كليد"sync."روي وضعيت همزماني خارجي به دست خواهد آمد. اگر سيگنال نمايشي مربوط به فركانس برق شبكه است كليد "sync."روي وضعيت"mains" گذارده مي شود.

حداكثر ولتاژي كه بايد به ورودي اسيلوسكپ وارد شود 200 ولت است اگر ولتاژ ورودي معلوم نباشد تضعيف كننده ورودي روي (40 دسي بل) قرار مي گيرد و كنترل"y-amp."تا هنگامي كه ارتفاع تصوير روي پرده 20 تا 25 ميلي متر نشده نظيم مي گردد. اگر بتوان تصوير با ارتفاع كوچكتر به دست آورد كليد تضعيف كننده روي (20 دسي بل) يا (0 دسي بل) گذارده مي شود.

[spow 44197]

بعضي اوقات اندازه گيري به كمك ولتاژ انحراف افقي از يكي منبع خارجي لازم است. بنابراين كليد انتخاب مرور در وضعيت "AMP." و كليد "SYNC" در وضعيتEXT.SYNC." گذارده خواهد شد و ولتاژ مرور بايستي به ترمينال"X-INPUT" وارد شود و دامنه تصوير به كمك كنترل"SYNC" تنظيم مي شود.

براي تعيين دامنه پالس تحت مطالعه، تضعيف كننده ورودي و كنترل "AMP." به طوري كه بزرگي تصوير از 25 ميلي متر تجاوز نكند تنظيم مي شود ارتفاع از روي درجه بندي پرده قرائت خواهد شد. اكنون كنترل"AMP." رها شده و تضعيف كننده ورودي در محل"CAL."قرار مي گيرد و ولتاژ آزمايش به تقويت كننده عمودي وارد خواهد شد. اين ولتاژ به طوري كه ارتفاع آن با ارتفاع پالس تحت نمايش برابر شود تنظيم مي گردد و از درجه بندي پتانسيومتر AMP.CAL." قرائت مي شود. پس دامنه سيگنال مورد نظر:

خواهد بود كه در آن VC دامنه ولتاژ آزمايش به ولت و K ميزان تنظيم پتانسيومتر مي باشد.

وقتي فركانس سيگنال مجهول خارج از پهناي باند تقويت كننده قرار دارد ، اين سيگنال مستقيماً به كمك ترمينالهاي قرار داده شده در كنار اسيلوسكپ به صفحات انحراف عمودي لامپ اشعه كاتدي وارد مي شود. معمولا اين ترمينالها با يك دو شاخت اتصال كوتاه شده اند حداكثر مقدار اين ولتاژ نبايد از200 ولت تجاوز كند و پالس همزماني بايد از منبع خارجي گرفته شود.

انتخاب باند پهن(10 مگا سيكل) و باند باريك(500 كيلو سيكل) براي اندازه گيري به كمك يك كليد كوچك واقع در كنار اسيلوسكپ فراهم مي آيد.

اسيلوسكپ هاي مخصوص

گاهي اوقات مطالعه چگونگي تغيير دو كميت الكتريكي مختلف نسبت به يكديگر براي اندازه گيري هاي الكترونيك لازم است. براي مثال در آزمايش و مطالعه تقويت كننده هاي با شكل موجهاي مختلف نمايش همزمان دو سيگنال ورودي و خروجي تقويت كننده با هم روي يك پرده اسيلوسكپ به منظور مقايسه آنها قابل توجه است زيرا مي توان اعوجاج دامنه سيگنال خروجي را دقيقا با سيگنال ورودي مشاهده نمود.

اين مطالب توسط اسيلوسكپ هاي مخصوصي مانند اسيلوسكپ دو شعاعي (TWO- BEAM OSCILLOSCOPE) و اسيلوسكپ با مرور دوتايي (DUAL- TRACE SCILLOSCOPE) قابل اجرا است.

اسيلوسكپ دو شعاعي داراي يك لامپ اشعه كاتدي همراه با دو لوله پرتاب الكترون است. بنابراين از لامپ اشعه كاتدي اين اسيلوسكپ دو شعاع الكتروني به دست مي آيد و دو سيستم مستقل انحراف افقي با دو جف صفحات انحراف اين دو اشعه را در جهت افقي منحرف مي نمايند. انحراف افقي دو شعاع هر دو لوله پرتاب الكترون به طور همزمان(يا جداگانه) با اعمال يك ولتاژ دندانه اره اي كنترل مي شوند. كنترل انحراف عمودي دو اشعه جدا از هم مي باشد و شكل موجها به صفحات انحراف عمودي جداگانه اعمال مي گردند.

اسيلوسكپ با مرور دوتايي داراي يك لامپ اشعه كاتدي و يك لوله پرتاب الكترون(مانند اسيلوسكپهاي معمولي) و دو سيستم انحراف جداگانه است. اسيلوسكپ از طريق دو كانال سيگنالهاي ورودي را به طور تناوبي به صفحات انحراف اعمال مي نمايد. بنابراين با مرور سرعت زياد دو تصوير مختلف همزمان روي پرده مشاهده خواهند شد. دو كانال معمولا با A و B علامت گذاري شده و داراي يك مدار كليد الكترونيكي براي هدايت به نوبت سيگنالهاي قسمت مطالعه به صفحات انحراف عمودي است. هردو كانال اسيلوسكپ شامل يك تضعيف كننده، يك مدار اميترفالوور(كاتد فالوور)، يك پيش تقويت كننده و يك معكوس كننده فاز پوش - پول براي انتقال دادن سيگنالهاي ورودي نامتقارن مي باشد. معكوس كننده هاي فاز هر دو كانال به كليد الكترونيك كه داري خط تاخير دهنده و تقويت كننده انتهايي(اصلي) هست كوپلاژ مي شوند. خروجي تقويت كننده انتهايي به صفحات انحراف عمودي اعمال مي گردد و در نتيجه اسيلوسكپ با مرور دوتايي داراي چهار حالت قابل انتخاب براي اندازه گيري مي شود.

ـ حالت انتخاب كانال A و كانالB هر يك به تنهايي براي اندازه گيري جداگانه.

ـ حالت يك در ميان بين دوكانال(ALTERNATE) كه در پايان هر مرور ديگري شروع مي شود.

ـ حالت شكسته(chop.) مثلا در فاصله زماني يك مرور فركانس آن از 500 كيلو سيكل به

يك مگا سيكل تغيير مي يابد.

ـ حالت جمع و يا تفاضل كانالهاي AوB به صورتA-B يا A+B

در اسيلوسكپ با مرور دوتايي از دو مرور اصلي (A) و تاخيري(B) استفاده مي شود. اين دو مرور از دو مولد و يك مدار مقايسه ساخته شده كه مرور A براي مطالعات معمولي به كارمي رود و مرورB براي باز كردن قسمت هاي شكل موج تحت نمايش به وسيله مرور A استفاده مي شود.

تمركز اشعه در اسيلوسكپ با مرور دوتايي دقيق تر از اسيلوسكپ دو شعاعي است، البته روشنايي تصوير اين اسيلوسكپ به علت تناوب نمايش كمتر از اسيلوسكپ دو شعاعي مي باشد. به هر حال اسيلوسكپ با مرور دوتايي به علت ساختمان ساده تر نسبتا ارزان تر بوده و انجام كار بهتري را نشان مي دهد.

طرح طبقاتي ساده يك اسيلوسكپ با مرور دوتايي در شكل (13ـ7) نمايش داده شده است. همانطور كه ملاحظه مي شود اين اسيلوسكپ داراي دو كانال Aو B براي ورود سيگنال است. كانالها هر يك شامل تضعيف كننده، پيش تقويت كننده و خط تاخير دهنده متشكل از مدارهاي با خازنها و سيم پيچهاي زياد براي تاخير مي باشد. مدار كليد الكترونيك در واقع يك تقويت كننده ديفرانسيل است كه سيگنالهاي ورودي دو كانال توسط كليد انتخاب مناسب در ورودي اين طبقه را به حالت چهارگانه به تقويت كننده اصلي عمودي ميدهد. پالسهاي تريگر از طبقه پيش تقويت گرفته شده و از آنجا براي همزماني سيگنالهاي ورودي با مرور به مدار مولد مرور مي رود. ولتاژ دندانه اره اي مولد مرور به تقويت كننده اصلي افقي و از آنجا به صورت متقارن به صفحات افقي اعمال مي شود. شكل (14ـ7) نمايش همزمان دو پالس در حالت هاي الف به طور جداگانه ب مجموع دو پالس و پ تفاضل آنها روي پرده اسيلوسكپ، نشان ميدهد.

[spow 44197]

مرور تاخيري

اندازه گيري پديده هاي پالس (يا ضربه اي) به روشهاي گوناگون و با دقت هاي مختلف انجام مي گيرد. بيشتر اندازه گيريهاي مربوط به فاصله زماني(TIME- INTERVAL) به كمك اسيلوسكپ هاي با مرور تاخيري نتيجه و دقت بهتري را به دست مي دهد. مرور تاخيري از تركيب دو مولد مرور ساخته مي شود كه نمايش مرور توسط دومين مولد مرور صورت مي گيرد. و به مولد مرور اولي مولد در حال تاخير (مولد اصلي) و به دومي مولد تاخيري مي گويند. مطابق شكل (15ـ7) شيب توليد شده توسط مولد در حال تاخير با يك پالس تريگر در زمان t1 شروع مي شود. تا رسيدن يك تراز مقايسه كننده به نام تقسيم تاخير(با شكل موج مستطيلي) اين شيب امتداد مي يابد. در زمانt1 مولد در حال تاخير مي ايستد و مولد تاخيري دوم تازه شروع به كار مي كند. بنابراين امكان دو تركيب براي قرار گرفتن پالس تريگر درمولد تاخيري موجود است.

ـ مولد تاخيري فقط تا رسيدن ولتاژ تاخير(شكل موج مستطيلي) از مقايسه كننده به طور خودكار موج دندانه اره اي طبق شكل(a) 15ـ7 مي سازد كه اين تركيب در مولدهاي تاخير زمان(THME- DELAY GENERATOR) به كار مي رود. طول پالسهاي مستطيلي شكل(تقسيم تاخير) مي تواند با استفاده از يك پتانسيومتر ساده در مدار كنترل شود.

ـ مولد تاخيري با يك پالس تريگر داخلي يا خارجي در زمانtb بعد از t1 طبق شكل(b) 15-7 شروع به كار مي كند. چنين تركيبي درمولدهاي تاخير با تريگر (TREGGER- DELAY GENERATOR) به كار مي رود.

حال دقت اندازه گيري پالس توسط مرور تاخيري مورد رسيدگي قرار ميگيرد. هرگاه يك پالس منفرد براي تاخير زمان از مبداء to اندازه گيري شود دكمه DELAY اسيلوسكپ تا موقعي كه پالس درمركز بوده قرار گيرد تنظيم، و سپس تاخير زمان پالس محاسبه گردد. اگر مثلا زمان مرور اصلي انتخاب 10 ميكرو ثانيه براي هر تقسيم روي پرده باشد و تاخير تقسيم روي 215/6 تقسيم قرار گيردتاخير زمان پالس 15/62 ميكرو ثانيه (براي دقت زمان مرور درصد) يا 2/62 ميكرو ثانيه و دقت 9/1 ميكرو ثانيه است.

اگر مبداء پالس علامت گذار زمان همراه با پالس تحت اندازه گيري(با يك اسيلوسكپ دوكاناله) به كار رود، دقت اساسا افزايش مي يابد، مثلا فرض كنيد پالس مبداء در 50+ to ميكرو ثانيه رخ مي دهد. اگر زمان مرور در حال تاخير 2 ميكرو ثانيه در هر تقسيم قرار داده شود لامپ اشعه كاتدي اسليوسكپ دو پالس جداگانه را با 1/6 تقسيم نشان خواهد داد كه پس از آن اختلاف قرائت 2/12 ميكرو ثانيه مربوط به دقت زمان مرور درصد به دست مي آيد كه درصد مربوط به اثر غير خطي بودن انحراف مي باشد. اين نتايج در مجموع اندازه گيري 2/62 و دقت ميكرو ثانيه را به دست ميدهد. همان طور كه ملاحظه مي شود دقت اندازه گيري با قبل بهبود يافته است.

كاربردهاي ديگر اسيلوسكپ

الف)ترسيم مشخصه استاتيك لامپها

ترسيم منحني هاي مشخصه لامپهاي (يا ترانزيستورها) به روش نقطه يابي كار مشكلي است و در بعضي حالات اين ترسيم به كلي خارج از دسترس مي شود. چون هرگاه مقادير بزرگ ولتاژ يا جريان در مدار زياد ادامه يابد لامپ(يا ترانزيستور) تحت آزمايش در اثر اين ولتاژ يا جريان آسيب خواهد ديد. بر عكس ترسيم منحني هاي مشخصه لامپ به سادگي مي تواند به كمك يك اسيلوسكپ انجام شود.

يك نمونه ساده براي به دست آوردن مشخصه انتقالي شبكه فرمان لامپ در شكل (16-7) نشان داده شده است. به شبكه فرمان لامپ تريود واقع در مدار يك ولتاژ متناوب دندانه اره اي و يك باياس مستقيم منفي VS ، به طوريكه لامپ با زاويه هدايت 180 درجه كار كند مي رسد. قسمتي از ولتاژ دندانه اره اي به عنوان مرور صفحات انحراف افقي اسيلوسكپ استفاده مي شود، ولتاژ دو سر R يعني مقاومت بار آند به صفحات انحراف عمودي اسيلوسكپ كه تغييرات آن متناسب با جريان آند لامپ است اعمال مي شود. در نتيجه نقطه نوراني روي پرده متناسب با ولتاژ دندانه اره اي شبكه فرمان در عرض پرده و متناسب با تغييرات جريان آند به طرف بالا يا پايين ، منحني مشخصه لامپ را ترسيم مي نمايد. اين منحني رابطه جريان آند به جريان شبكه را نشان مي دهد كه همان مشخصه استاتيك لامپ تريود مي باشد.

براي به دست آوردن مشخصه آند لامپ ولتاژ باياس فقط به شبكه فرمان وصل شده و ولتاژ دندانه اره اي به آند لامپ و صفحات انحراف افقي اسيلوسكپ وارد مي شود.

ب) ترسيم مشخصه اتصالPN

براي آزمايش مشخصه ولت ـ آمپر اتصالPN مدار ساده اي به كمك اسيلوسكپ در شكل (17-7) نشان داده شده است، كريستاليCr كه به عنوان يك يكسو كننده نيم موج عمل مي نمايد به ثانويه ترانسفورماتور كاهنده Tr متصل شده است. براي اينكه كريستال در نقطه اتصالPN صدمه نبيند جريان ولتاژ آن كوچك گرفته مي شود. اين موضوع براي هر اندازهگيري در مورد اتصالهاي PN نيز بايد رعايت گردد.

عبور جريان اتصال PN در دو سر مقاومت R افت ولتاژي توليد مي كند كه اين ولتاژ طبق قانوناهم درهر لحظه مستقيماً متناسب با جريان مدار مي باشد. ولتاژ دو سر مقاومت R به صفحات انحراف عمودي(y) اسيلوسكپCO و ولتاژ تغذيه دو سر اتصال PN به ترمينالهاي صفحات انحراف افقي (X) وارد مي شوند. بنابراين مرور اشعه الكتروني روي پرده لامپ اسيلوسكپ به جريان اتصالPNيا افت ولتاژ دو سر اتصال بستگي دارد. به عبارت ديگر با تنظيم صحيح اسيلوسكپ مشخصه اتصال PN ، يعني شاخه رو به جلوي منحني روي پرده نمايش داده خواهد شد.

نمايش شاخه معكوس منحني مشخصه ولت ـ آمپر اتصالPN به كمك مدار نشان داده شده در انجام مي گيرد. اين مدار اساسا مشابه مدار قبل مي باشد و اختلاف آن فقط در نوع ولتاژي است كه به جاي ولتاژ 36 ولت به اسيلوسكپ وارد مي شود. صفحات انحراف افقي اسيلوسكپ با ولتاژ دو سر مقاومت R2شامل مقسم مقاومتي ولتاژ R1R2 تحريك مي گردد. مقدار و شكل موج اين ولتاژ به همان صورتي تغيير مي كند كه مقدار و شكل موج ولتاژ معكوس وارد به نقاطA وB تغيير مي نمايد. طبق شكل(18ـ7) ملاحظه مي شود كه صفحات انحراف افقي (x) متناسب با تغييرات ولتاژ دو سر اتصال PN و صفحات انحراف عمودي(y) متناسب با جريان معكوس اتصال تغيير مي كند و شكل ترسيم شده منحني مشخصه معكوس اتصال PN خواهد بود.

به علت اينكه ولتاژ معكوس كامل به چند درصد ولت مي رسد و ممكن است به اسيوسكپ خسارت وارد آورد از اعمال اين ولتاژ به صفحات انحراف اجتناب مي شود.

ديود D نسبت به TD يعني اتصال PN به صورت مخالف به مدار اتصال يافته است و عملا وقتي TD جريان مي كشد ديودD مدار را قطع مي كند. زيرا عبور جريان رو به جلوي اتصالTD به علت افت ولتاژ قابل ملاحظه دو سر مقاومت R3 يعني:

V=If . R3

به اسيلوسكپ صدمه مي زند. If در معادله،‌ جريان رو به جلوي اتصالPN است.

پ )اسيلوسكپ به عنوان نشان دهنده نول

به كار بردن اسيلوسكپ به عنوان نشان دهنده نول در پلهاي جريان متناوب بسيار متناسب است. زيرا حساسيت و امپدانس ورودي زياد اسيلوسكپ دقت زياد اندازه گيري را تامين مي كند. مدار ساده اتصال اسيلوسكپ در يك پل كشوئي را به عنوان نشان دهنده نول نمايش مي دهد. ولتاژ از طريق بازوي نشان دهنده پل به تقويت كننده عمودي و از آن پس به انحراف عمودي لامپ اشعه كاتدي اسيلوسكپ وارد مي شود. وقتي پل به حالت تعادل (Z1Z3=Z2Z4) است ولتاژ دو سر بازوي نشان دهنده صفر بوده و مرور اشعه روي پرده به يك نقطه تبديل مي گردد. وقتي تعادل پل اختلاف پيدا مي كند نقطه روي پرده به صورت يك خط عمودي ظاهر مي شود.

نظر به اينكه اسيلوسكپ هاي داراي تقويت كننده هاي بهره زياد هستند بنا بر اين مشاهده نول توسط آنها دقيق تر از هر نوع ديگر نشان دهنده خواهد بود.

اندازه گيري مشخصه هاي فركانس

مداري براي به دست آوردن مشخصه هاي فركانس به كمك اسيلوسكپ در شكل (20ـ7) نشان داده شده است. نوسان سازOSC يك نوسان ساز مرور كننده فركانس است كه فركانس آن به طور پيوسته متغير ميباشد و يا اشعه از طريق رديف مورد نظر مرور مي شود. كنترل فركانس در بعضي نوسان سازها به صورت مكانيكي (يعني با يك موتور) كار ميكند و كنترل بعضي به طور كلي الكترونيكي است.

يك نوع كنترل فركانس نوسان ساز با اتصال يك لامپ رأكتانس به صورت موازي به مدار هماهنگ نوسان ساز درست مي شود. اثر لامپ رأكتانس درمدار به يكي از دو حالت اندوكتيو يا كاپا سيتيو خواهد بود، از اين رو لامپ رأكتانس درمدار هماهنگ نوسان ساز ضريب القائي يا ظرفيت متغيري را توليد مي كند. تغييرات رأكتانس توسط وارد نمودن يك ولتاژ مدوله كننده به شبكه فرمان لامپ رأكتانس به وجود مي آيد. در نتيجه سيگنال نوسان ساز فركانسش همراه با سيگنال مدوله كننده تغيير يا مرور دارد. رديف تغييرات مرور سيگنال نوسان ساز با پارامترهاي لامپ رأكتانس در حاليكه سيگنال(با هر سيگنال مدوله شده فركانس) ثابت مي ماند تعيين مي شود و اين موضوع براي به دست آوردن مشخصه يا پاسخ فركانس بسيار ضروريست.

با مراجعه به مدار نوسان سازOSC با ولتاژ دندانه اره اي از طريق مولد مرورTB اسيلوسكپ مدوله مي شود به طوري كه فركانس مرور نوسان ساز با حركت نقطه نوراني روي پرده اسيلوسكپ همزمان است، پس محور افقي لامپ اشعه كاتدي به عنوان محور فركانس عمل مي كند.

از نوسان سازOSC سيگنال مدوله شده فركانس به دستگاه تحت آزمايش (يعني يك تقويت كننده) كه در آن بهره تقويت با فركانس تغيير مي كند مي رسد. به همين دليل دامنه سيگنال نيز در خروجي تقويت كننده با فركانس تغيير مي نمايد، حال اگر تغييرات خروجي تقويت كننده به صفحات عمودي اسيلوسكپ اعمال شود مرور اشعه مشخصه فركانس يا منحني پاسخ تقويت كننده را نشان خواهد داد.

دو قسمت اضافي آشكار سازD براي به دست آوردن يك مشخصه تنها دو مولد علامت گذار MG مي باشد كه در آن علامت هايي از يك فركانس مشخص را به منحني پاسخ نمايش داده شده در لامپ اشعه كاتدي تزريق مي كند. مولد علامت گذار از تركيب دو نوسان ساز كريستالي با فركانسهاي اصلي به ترتيب 1و5 مگا سيكل ساخته شده است. نوسان ساز از اين فركانسها و هارمونيكهاي آن يك طيف فركانس از 1تا20 مگا سيكل با فواصل 1 مگا سيكلي

به وجود مي آورد.

طيف فركانس به آشكار ساز مي رود و در آن با فركانس مرور كننده مخلوط مي شود. وقتي كه فركانس مرور كننده با يك فركانس مولد علامت گذار منطبق مي شود در نتيجه طپش فركانس كم دو علامت روي پرده ظاهر مي گردد، علامتهاي مربوط به فركانس هايي كه با 5 مگا سيكل زياد مي شوند دامنه بزرگتر دارند.

نوع ديگر دستگاه توليد فركانس مرور براي تجزيه و تحليل پاسخ فركانس، مخلوط كردن خروجي هاي يك نوسان ساز مدوله كننده و يك نوسان ساز فركانس ثابت است كه كنترل فركانس مرور آن مانند حالت قبل با موج دندانه اره اي انجام مي گيرد. خروجي حاصل از مخلوط كننده را به تقويت كننده باند پهن داده و سيگنال فركانس طپش پس از تقويت به تضعيف كننده اي با تضعيف 0 و 20 و 40 دسي بل وارد مي شود. خروجي دستگاه مي تواند به صورت دائمي به كمك يك پتانسيومتر قبل از آن كه به دستگاه تحت سنجش وارد شود تنظيم گردد.

[سمندون 19437]

[سمندون 19437]

[سمندون 19437]