اسیلوسکوپ یک دستگاه مفید و چند کاره آزمایشگاهی است که برای نمایش آدادن و اندازه گیری ، تحلیل شکل موجها و دیگر پدیدهآهای مدارهای الکتریکی و الکترونیکی بکار میآآرود
مقدمه: اسیلوسکوپ در حقیقت رسامهای بسیار سریع هستند که سیگنال ورودی را در برابر زمان یا در برابر سیگنال دیگر نمایش میآآدهند. قلم این رسام یک لکه نورانی است که در اثر برخورد یک باریکه الکترون به پردهآای فلوئورسان بوجود میآآید به علت لختی بسیار کم باریکه الکترون میآآتوان این باریکه را برای دنبال کردن تغییرات لحظهآای (ولتاژهایی که بسیار سریع تغییر میآکنند، یا فرکانسآهای بسیار بالا) بکار برد. اسیلوسکوپ بر اساس ولتاژ کار میآآکند. البته به کمک مبدلها (ترانزیستورها) میآآتوان جریان الکتریکی و کمیتهای دیگر فیزیکی و مکانیکی را به ولتاژ تبدیل کرد
قسمتهای مختلف اسیلوسکوپ
· لامپ پرتو کاتدی
اسیلوسکوپ از یک لامپ پرتو کاتدی که قلب دستگاه است و تعدادی مدار برای کار کردن لامپ پرتو کاتدی تشکیل شده است. قسمتهای مختلف لامپ پرتو کاتدی عبارتند از:
·تفنگ الکترونی :
تفنگ الکترونی باریکه متمرکزی از الکترونها را بوجود میآآآورد که شتاب زیادی کسب کردهآاند. این باریکه الکترون با انرژی کافی به صفحه فلوئورسان برخورد میآکند و بر روی آن یک لکه نورانی تولید میآآکند. تفنگ الکترونی از رشته گرمکن ، کاتد ، شبکه آند پیش شتاب دهنده ، آند کانونی کننده و آند شتاب دهنده تشکیل شده است.
الکترونها از کاتدی که بطور غیر مستقیم گرم میآشود، گسیل میآآشوند. این الکترونها از روزنه کوچکی در شبکه کنترل میآآگردند. شبکه کنترل معمولا یک استوانه هم محور با لامپ است و دارای سوراخی است که در مرکز آن قرار دارد. الکترونهای گسیل شده از کاتد که از روزنه میآآگذرند (به دلیل پتانسیل مثبت زیادی که به آندهای پیش شتاب دهنده و شتاب دهنده اعمال میآآشود)، شتاب میآآگیرند. باریکه الکترونی را آند کانونی کننده ، کانونی میآآکند.
· صفحات انحراف دهنده :
صفحات انحراف دهنده شامل دو دسته صفحه است. صفحات انحراف قائم که بطور افقی نسب میآشوند و یک میدان الکتریکی در صفحه قائم ایجاد میآآکنند و صفحات y نامیده میآآشوند. صفحات انحراف افقی بطور قائم نصب میآشوند و انحراف افقی ایجاد میآآکنند و صفحات x نامیده میآآشوند. فاصله صفحات به اندازه کافی زیاد است که باریکه بتواند بدون برخورد با آنها عبور کند.
· صفحه فلوئورسان :
جنس این پرده که در داخل لامپ پرتو کاتدی قرار دارد، از جنس فسفر است. این ماده دارای این خاصیت است که انرژی جنبشی الکترونهای برخورد کننده را جذب میآآکند و آنها را به صورت یک لکه نورانی ظاهر میآسازد. قسمتهای دیگر لامپ پرتو کاتدی شامل پوشش شیشهآای ، پایه که از طریق آن اتصالات برقرار میآآشود، است.
· مولد مبنای زمان
اسیلوسکوپها بیشتر برای اندازه گیری و نمایش کمیات وابسته به زمان بکار میآآروند. برای این کار لازم است که لکه نورانی لامپ روی پرده با سرعت ثابت از چپ به راست حرکت کند. بدین منظور یک ولتاژ مثبت به صفحات انحراف افقی اعمال میآآشود. مداری که این ولتاژ مثبت را تولید میآآکند، مولد مبنای زمان یا مولد رویش نامیده میآآشود.
مدارهای اصلی اسیلوسکوپ
· سیستم انحراف قائم
چون سیگنالها برای ایجاد انحراف قابل اندازه گیری بر روی صفحه لامپ به اندازه کافی قوی نیستند، لذا معمولا تقویت قائم لازم است. هنگام اندازه گیری سیگنالهای با ولتاژ بالا باید آنها را تضعیف کرد تا در محدوده تقویت کنندهآهای قائم قرار گیرند. خروجی تقویت کننده قائم ، از طریق انتخاب همزمانی در وضعیت داخلی، به تقویت کننده همزمان نیز اعمال میآآشود.
· سیستم انحراف افقی
صفحات انحراف افقی را ولتاژ رویش که مولد مبنای زمان تولید میآآکند، تغذیه میآکند. این سیگنال از طریق یک تقویت کننده اعمال میآآشود، ولی اگر دامنه سیگنالها به اندازه کافی باشد، میآآتوان آن را مستقیما اعمال کرد. هنگامی آکه به سیستم انحراف افقی ، سیگنال خارجی اعمال میآآشود، باز هم از طرق تقویت کننده افقی و کلید انتخاب رویش در وضعیت خارجی اعمال خواهد شد. اگر کلید انتخاب رویش در وضعیت داخلی باشد، تقویت کننده افقی ، سیگنال ورودی خود را از مولد رویش دندانهآداری که با تقویت کننده همزمان راه اندازی میآآشود، میآآگیرد.
· همزمانی
هر نوع رویشی که بکار میآآرود، باید با سیگنال مورد بررسی همزمان باشد. تا یک تصویر بی حرکت بوجود آید. برای این کار باید فرکانس سیگنال مبنای زمان مقسوم علیهآای از فرکانس سیگنال مورد بررسی باشد.
· مواد محو کننده
در طی زمان رویش ، ولتاژ دندانهآدار رویش اعمال شده به صفحات x ، لکه نورانی را بر یک خط افقی از چپ به راست روی صفحه لامپ حرکت میآدهد. اگرسرعت حرکت کم باشد، یک لکه دیده میآآشود و اگر سرعت زیاد باشد، لکه به صورت یک خط دیده میآآشود. در سرعتهای خیلی زیاد ، ضخامت خط کم شده و تار به نظر میآآرسد و یا حتی دیده نمیآآشود.
· کنترل وضعیت
وسیلهآای برای کنترل حرکت مسیر باریکه بر روی صفحه لازم است. با این کار شکل موج ظاهر شده بر روی صفحه را میآآتوان بالا یا پائین یا به چپ یا راست حرکت داد. این کار را میآآتوان با اعمال یک ولتاژ کوچک سیستم داخلی (که مستقل است) به صفحات انحراف دهنده انجام داد. این ولتاژ را میآآتوان با یک پتانسیومتر تغییر داد.
· کنترل کانونی بودن
الکترود کانونی کننده مثل یک عدسی با فاصله کانونی تغییر میآآکند. این تغییر با تغییر پتانسیل آند کانونی کننده صورت میآآگیرد.
· کنترل شدت
شدت باریکه با پتانسیومتر کنترل کننده شدت که پتانسیل شبکه را نسبت به کاتد تغییر میآآدهد، تنظیم میآآشود.
· مدار کالیبره سازی
در اسیلوسکوپهای آزمایشگاهی معمولا یک ولتاژ پایدار داخلی تولید میآآشود که دامنه مشخصی دارد. این ولتاژ که برای کالیبره سازی مورد استفاده قرار میآگیرد، معمولا یک موج مربعی است.
دانشنامه رشد
مقدمه: اسیلوسکوپ در حقیقت رسامهای بسیار سریع هستند که سیگنال ورودی را در برابر زمان یا در برابر سیگنال دیگر نمایش میآآدهند. قلم این رسام یک لکه نورانی است که در اثر برخورد یک باریکه الکترون به پردهآای فلوئورسان بوجود میآآید به علت لختی بسیار کم باریکه الکترون میآآتوان این باریکه را برای دنبال کردن تغییرات لحظهآای (ولتاژهایی که بسیار سریع تغییر میآکنند، یا فرکانسآهای بسیار بالا) بکار برد. اسیلوسکوپ بر اساس ولتاژ کار میآآکند. البته به کمک مبدلها (ترانزیستورها) میآآتوان جریان الکتریکی و کمیتهای دیگر فیزیکی و مکانیکی را به ولتاژ تبدیل کرد
قسمتهای مختلف اسیلوسکوپ
· لامپ پرتو کاتدی
اسیلوسکوپ از یک لامپ پرتو کاتدی که قلب دستگاه است و تعدادی مدار برای کار کردن لامپ پرتو کاتدی تشکیل شده است. قسمتهای مختلف لامپ پرتو کاتدی عبارتند از:
·تفنگ الکترونی :
تفنگ الکترونی باریکه متمرکزی از الکترونها را بوجود میآآآورد که شتاب زیادی کسب کردهآاند. این باریکه الکترون با انرژی کافی به صفحه فلوئورسان برخورد میآکند و بر روی آن یک لکه نورانی تولید میآآکند. تفنگ الکترونی از رشته گرمکن ، کاتد ، شبکه آند پیش شتاب دهنده ، آند کانونی کننده و آند شتاب دهنده تشکیل شده است.
الکترونها از کاتدی که بطور غیر مستقیم گرم میآشود، گسیل میآآشوند. این الکترونها از روزنه کوچکی در شبکه کنترل میآآگردند. شبکه کنترل معمولا یک استوانه هم محور با لامپ است و دارای سوراخی است که در مرکز آن قرار دارد. الکترونهای گسیل شده از کاتد که از روزنه میآآگذرند (به دلیل پتانسیل مثبت زیادی که به آندهای پیش شتاب دهنده و شتاب دهنده اعمال میآآشود)، شتاب میآآگیرند. باریکه الکترونی را آند کانونی کننده ، کانونی میآآکند.
· صفحات انحراف دهنده :
صفحات انحراف دهنده شامل دو دسته صفحه است. صفحات انحراف قائم که بطور افقی نسب میآشوند و یک میدان الکتریکی در صفحه قائم ایجاد میآآکنند و صفحات y نامیده میآآشوند. صفحات انحراف افقی بطور قائم نصب میآشوند و انحراف افقی ایجاد میآآکنند و صفحات x نامیده میآآشوند. فاصله صفحات به اندازه کافی زیاد است که باریکه بتواند بدون برخورد با آنها عبور کند.
· صفحه فلوئورسان :
جنس این پرده که در داخل لامپ پرتو کاتدی قرار دارد، از جنس فسفر است. این ماده دارای این خاصیت است که انرژی جنبشی الکترونهای برخورد کننده را جذب میآآکند و آنها را به صورت یک لکه نورانی ظاهر میآسازد. قسمتهای دیگر لامپ پرتو کاتدی شامل پوشش شیشهآای ، پایه که از طریق آن اتصالات برقرار میآآشود، است.
· مولد مبنای زمان
اسیلوسکوپها بیشتر برای اندازه گیری و نمایش کمیات وابسته به زمان بکار میآآروند. برای این کار لازم است که لکه نورانی لامپ روی پرده با سرعت ثابت از چپ به راست حرکت کند. بدین منظور یک ولتاژ مثبت به صفحات انحراف افقی اعمال میآآشود. مداری که این ولتاژ مثبت را تولید میآآکند، مولد مبنای زمان یا مولد رویش نامیده میآآشود.
مدارهای اصلی اسیلوسکوپ
· سیستم انحراف قائم
چون سیگنالها برای ایجاد انحراف قابل اندازه گیری بر روی صفحه لامپ به اندازه کافی قوی نیستند، لذا معمولا تقویت قائم لازم است. هنگام اندازه گیری سیگنالهای با ولتاژ بالا باید آنها را تضعیف کرد تا در محدوده تقویت کنندهآهای قائم قرار گیرند. خروجی تقویت کننده قائم ، از طریق انتخاب همزمانی در وضعیت داخلی، به تقویت کننده همزمان نیز اعمال میآآشود.
· سیستم انحراف افقی
صفحات انحراف افقی را ولتاژ رویش که مولد مبنای زمان تولید میآآکند، تغذیه میآکند. این سیگنال از طریق یک تقویت کننده اعمال میآآشود، ولی اگر دامنه سیگنالها به اندازه کافی باشد، میآآتوان آن را مستقیما اعمال کرد. هنگامی آکه به سیستم انحراف افقی ، سیگنال خارجی اعمال میآآشود، باز هم از طرق تقویت کننده افقی و کلید انتخاب رویش در وضعیت خارجی اعمال خواهد شد. اگر کلید انتخاب رویش در وضعیت داخلی باشد، تقویت کننده افقی ، سیگنال ورودی خود را از مولد رویش دندانهآداری که با تقویت کننده همزمان راه اندازی میآآشود، میآآگیرد.
· همزمانی
هر نوع رویشی که بکار میآآرود، باید با سیگنال مورد بررسی همزمان باشد. تا یک تصویر بی حرکت بوجود آید. برای این کار باید فرکانس سیگنال مبنای زمان مقسوم علیهآای از فرکانس سیگنال مورد بررسی باشد.
· مواد محو کننده
در طی زمان رویش ، ولتاژ دندانهآدار رویش اعمال شده به صفحات x ، لکه نورانی را بر یک خط افقی از چپ به راست روی صفحه لامپ حرکت میآدهد. اگرسرعت حرکت کم باشد، یک لکه دیده میآآشود و اگر سرعت زیاد باشد، لکه به صورت یک خط دیده میآآشود. در سرعتهای خیلی زیاد ، ضخامت خط کم شده و تار به نظر میآآرسد و یا حتی دیده نمیآآشود.
· کنترل وضعیت
وسیلهآای برای کنترل حرکت مسیر باریکه بر روی صفحه لازم است. با این کار شکل موج ظاهر شده بر روی صفحه را میآآتوان بالا یا پائین یا به چپ یا راست حرکت داد. این کار را میآآتوان با اعمال یک ولتاژ کوچک سیستم داخلی (که مستقل است) به صفحات انحراف دهنده انجام داد. این ولتاژ را میآآتوان با یک پتانسیومتر تغییر داد.
· کنترل کانونی بودن
الکترود کانونی کننده مثل یک عدسی با فاصله کانونی تغییر میآآکند. این تغییر با تغییر پتانسیل آند کانونی کننده صورت میآآگیرد.
· کنترل شدت
شدت باریکه با پتانسیومتر کنترل کننده شدت که پتانسیل شبکه را نسبت به کاتد تغییر میآآدهد، تنظیم میآآشود.
· مدار کالیبره سازی
در اسیلوسکوپهای آزمایشگاهی معمولا یک ولتاژ پایدار داخلی تولید میآآشود که دامنه مشخصی دارد. این ولتاژ که برای کالیبره سازی مورد استفاده قرار میآگیرد، معمولا یک موج مربعی است.
دانشنامه رشد