طرز کار اسیلوسکوپ
1ـ ساختمان و طرز کار اسیلوسکوپ:
اسیلوسکوپ یک دستگاه اندازه گیری است که از آن برای مشاهده ی شکل موج ها و اندازهگیری ولتاژ، زمان تناوب، اختلاف فاز و همچنین مشخصه های ولت آمپر عناصر نیمه هادی مانند دیود ها، ترانزیستورها و. . . استفاده می گردد.
اسیلوسکوپ یک ولتمتر بسیار دقیق است که میتواند ولتاژهای تا حدود یک هزارم ولت متناوب را در فرکانس های خیلی بالا (حتی چند صد مگا هرتز) اندازهگیری نماید، حال آنکه ولتمترهای ساخته شدهی امروزی قادر به اندازه گیری ولتاژ های کم در این فرکانس نیستند.
اندازه گیری و مشاهدهی شکل موجها در اسیلوسکوپ از ولتاژ با فر کانس صفر(DC) شروع و به فرکانس مشخصی (به خاطر محدودیت پهنای باند تقویت کنندهها) ختم می گردد که معمولاً اسیلوسکوپ را با این فرکانس مشخص می نماید. مثلاً اسیلوسکوپ 20مگاهرتز، یعنی اسیلوسکوپی که می تواند ولتاژ های DC تا MHZ 20 را نمایش میدهد.
ساختمان اسیلوسکوپ از دو قسمت اصلی تشکیل شده است:
الف: لامپ اشعه ی کاتدیک(CRT)
ب: مدارهای آماده سازی لامپ و سیگنال
لامپ اشعه ی کاتدیک:
لامپ اشعهی کاتدیک امروزه قسمت اصلی مانیتور های کامپیوتر، تلویزیون، دستگاههای کنترل کنندهی ضربان قلب در پزشکی و. . . را تشکیل می دهد. در حقیقت با اعمال هر سیگنال الکتریکی به دستگاه های نام برده آن سیگنال روی صفحهی حساس لامپ اشعهی کاتدیک نقش می بندد. اساس کار لامپ اشعه ی کاتدیک، بمباران یک صفحه حساس با یک دسته اشعه ی الکترونی می باشد. بر اثر بمباران صفحهی حساس، آن قسمت از صفحه که بمباران شده است از خود نور ساطع می کند. منظور از اشعهی الکترونی تعدادزیادی الکترون میباشد که به صورت یک اشعهی فوقالعاده باریک در آمده و با سرعت بسیار زیاد (چند هزار کیلومتر در ثانیه) در حرکت است.
مقدار نور ایجاد شده روی صفحهی حساس به دو عامل، سرعت الکترونها و تعداد الکترونها بستگی دارد، به عبارتی هر قدر تعداد الکترونهای اشعهی الکترونی و سرعت الکترون ها زیادتر باشد نور ایجاد شده بیشتر خواهد بود. در عمل برای کنترل مقدار نور ایجاد شده تعداد الکترون های اشعه را تغییر می دهند، زیرا این عمل به سهولت امکانپذیر است.
صفحهی حساس که شکل موج روی آن نقش می بندد، از یک شیشهی معمولی که پشت آن از مواد فسفرسانس (ترکیب روی و فسفر) پوشیده شده است. رنگ نور ایجاد شده به درصد ترکیب روی و فسفر بستگی دارد.
تولید اشعه الکترونی بوسیله گرم کردن یک استوانه فلزی که قسمت جلوی آن از مواد اکسیدی (معمولا 50% اکسید باریم و 50% اکسید استرانسیوم) پوشانده است صورت میگیرد. نحوه کار بدین صورت است که ابتدا فیلامان داخل استوانه را با عبور جریان الکتریکی از آن گرم می کنند. گرمای فیلامان منجر به گرم شدن استوانه شده در نتیجه مواد اکسیدی گرم می شوندو بر اثر این گرما از خود الکترون ساطع می کنند. در جلوی این استوانه یک شبکه که دارای روزنه بسیارکوچکی است (حدود کسری از میلیمتر) قرار گرفته است. این کار مقدمه تولید اشعه به صورت باریک می باشد. شبکه جلوی این استوانه ، شبکه کنترل و استوانه ای که مواد اکسیدی ، صفحه جلوی آنرا پوشانده است کاتد نام دارد.
word: نوع فایل
سایز:11.3 KB
تعداد صفحه:10
تحقیق اسیلوسکوپ
یکی از مهمترین ابزارهای اندازه گیری اسیلوسکوپ می باشد .این وسیله نقش بسیار مهمی در توسعه علم الکترونیک داشته است .اسیلوسکوپ این امکان را فراهم می کند که کمیاتی نظیر ولتاژ،جریان ویا توان را برحسب زمان نمایش داد. قلب یک اسیلو سکوپ ،لامپ اشعه کاتدی می باشد .در لامپ اشعه کاتدی شعاع باریکی از الکترون به صفحه فسفری اصابت کرده وباعث ایجاد یک نقطه نورانی می شود .با انحراف اشعه در دوجهت xوy وجابجایی نقطه نورانی می توان یک شکل دو بعدی را مشاهده کرد. عملا انحراف اشعه در جهت x متناسب با زمان ودر جهت y متناسب با کمیت مورد اندازه گیری مثل ولتاژ است. بنابراین می توان تغییرات ولتاژ ورودی با زمان رامشاهده نمود
فرق عمده اسیلو سکوپ با سیستم های ثبات نظیر قلم ثبات در سرعت کار آنهاست .در اسیلوسکوپ بخاطر اینکه اشعه الکترونی عملا فاقد اینرسی است، لذا می تواند تغییرات ورودی را در زمانهای کمتر از نانو ثانیه نشان دهد .
بلوک دیا گرام اسیلو سکوپ
همانطوری که گفته شد مهمترین قسمت یک اسیلوسکوپ لامپ اشعه کاتدی می باشد .در این لامپ الکترونها تولید شده وشتاب می گیرند . همچنین انحراف اشعه برای ایجاد یک تصویر دو بعدی ونهایتا برخورد با صفحه فسفری برای رؤیت اشعه الکترونی در لامپ اشعه کاتدی صورت
می گیرد.برای انجام چنین اعمالی نیاز به سیگنالها وولتاژ های مختلفی
می باشد که بقیه قسمتهای اسیلوسکوپوظیفه ساخت آنها را برعهده دارند .
شکل 35-8 بلوک دیاگرام یک اسیلوسکوپ رانشان می دهد .منبع تغذیه ولتاژ لازم برای لامپ اشعه کاتدی جهت ایجاد الکترون وشتاب دادن آن راتولیدمی کند . علاوه بر این ولتاژ مورد نیاز برای سایر مدارات اسیلوسکوپ نیز توسط منبع تغذیه ایجاد می شود ،برای شتاب الکترون نیاز به ولتاژ نسبتا زیادی در حد چند هزار ولت می باشد ، در حالی که المنت گرم کننده کاتد با ولتاژ چند ولت کار می کند . ولتاژ بقیه قسمتهای مدار نیز از حد چند صد ولت تجاوز نمی کند .برای انحراف افقی اشعه باید یک ولتاژ دندانه اره ای به صفحات افقی اعمال شود. این موج توسط بلوک« Time Base generator» تولید می شود که پس از تقویت به صفحات انحراف افقی می رود .سیگنالی که قرار است نشان داده شود به صفحات انحراف دهنده عمودی داده می شود .برای اینکه دامنه سیگنال به حدی برسد که باعث انحراف قابل ملاحضة بیم الکترونی گردد ،آن را ابتدا توسط تقویت کننده عمودی ، تقویت می کنند .برای اینکه شکل ثابتی روی صفحه اسیلوسکوپ داشته باشیم ،لازم است تا سیگنال ورودی با انحراف افقی سنکرون باشد، بطوری که در هر بار از حرکت اشعه ،انحراف افقی آن درست د ر لحظه مشخصی از سیگنال ورودی شروع شود .این وظیفه بر عهده بلوک Tigger Circuit می باشد که بعدا راجع به آن توضیح بیشتری خواهیم داد. بلوک Delay Line باعث تاخیری در حد نانو ثانیه روی سیگنال عمودی
می شود .برای اینکه به لزوم چنین تاخیری پی ببریم باید این نکته را خاطر نشان ساخت که هر مدار الکترونیکی باعث ایجاد تاخیری ناخواسته در سیگنال می شود.
از آنجائی که اکثر مدارات اسیلو سکوپ در مسیر انحراف افقی قرار دارند، لذا برای جبران تاخیر زمانی ناچاریم تا یک خط تاخیر در مسیر سیگنال عمودی اضافه کنیم .بدون این تاخیر قسمت ابتدای سیگنال رویCRT ظاهر نمی شود . در عمل برای ساخت خط تاخیر از یک فیلتر تمام گذر استفاده می کنند .
word: نوع فایل
سایز: 566 KB
تعداد صفحه:21
اسیلوسکوپ
اسیلوسکوپ یک دستگاه مفید و چند کاره آزمایشگاهی است که برای نمایش دادن و اندازه گیری ، تحلیل شکل موجها و دیگر پدیدههای مدارهای الکتریکی و الکترونیکی بکار میرود.
مقدمه
اسیلوسکوپ در حقیقت رسامهای بسیار سریع هستند که سیگنال ورودی را در برابر زمان یا در برابر سیگنال دیگر نمایش میدهند. قلم این رسام یک لکه نورانی است که در اثر برخورد یک باریکه الکترون به پردهای فلوئورسان بوجود میآید.
به علت لختی بسیار کم باریکه الکترون میتوان این باریکه را برای دنبال کردن تغییرات لحظهای (ولتاژهایی که بسیار سریع تغییر میکنند، یا فرکانسهای بسیار بالا) بکار برد. اسیلوسکوپ بر اساس ولتاژ کار میکند. البته به کمک مبدلها (ترانزیستورها) میتوان 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 میآورد که شتاب زیادی کسب کردهاند. این باریکه الکترون با انرژی کافی به صفحه فلوئورسان برخورد میکند و بر روی آن یک لکه نورانی تولید میکند. 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 میشود، گسیل میشوند. این الکترونها از روزنه کوچکی در شبکه کنترل میگردند. 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 میگذرند (به دلیل پتانسیل مثبت زیادی که به آندهای پیش شتاب دهنده و شتاب دهنده اعمال میشود)، شتاب میگیرند. باریکه الکترونی را آند کانونی کننده ، کانونی میکند.
صفحات انحراف دهنده :
صفحات انحراف دهنده شامل دو دسته صفحه است. صفحات انحراف قائم که بطور افقی نسب میشوند و یک میدان الکتریکی در صفحه قائم ایجاد میکنند و صفحات y نامیده میشوند. صفحات انحراف افقی بطور قائم نصب میشوند و انحراف افقی ایجاد میکنند و صفحات x نامیده میشوند. فاصله صفحات به اندازه کافی زیاد است که باریکه بتواند بدون برخورد با آنها عبور کند.
word: نوع فایل
سایز:22.9 KB
تعداد صفحه:13
اسیلوسکوپ ها
کلیات
اسیلوسکوپ اشعه کاتدی یک دستگاه نمایش دهنده است. در صورتی که دیگر دستگاههای نمایش دهنده فقط مقدار ولتاژ یا مقادیر دیگر الکتریکی را نمایش می دهند اما اسیلوسکوپ اشعه کاتدی قادر است مقدار، فاز، فرکانس موج و روابط بین مقادیر آنها را نمایش دهد. خلاصه اطلاعات بسیار زیادی از نظر کمی و کیفی در مورد کارهای اندازه گیری الکترونیک به اسیلوسکوپ داده شده است و با قسمت های متعلق به دستگاه هر اندازه گیری با ردیف فرکانسهای زیاد با اسیلوسکوپ امکان پذیر است.
طرح ساده طبقاتی یک اسیلوسکوپ اشعه کاتدی نشان داده شده است. طبقات این اسیلوسکوپ شامل لامپ اشعه کاتدیCRT ، تقویت کننده مرورX-Amp و قسمت منبع تغذیه PUمی باشد.
طرح طبقاتی اسیلوسکوپ ساده و طرح ساده لامپ اشعه کاتدی
لامپ اشعه کاتدی
لامپ اشعه کاتدی در واقع یک لامپ خلاء است که الکترونهای آن از یک کاتد گرم منتشر شده و برای رساندن به سرعت کافی ابتداء شتاب داده می شوند، سپس به شکل اشعه در آمده و
را پایان به یک پرده نیمه شفاف پوشیده از فسفر رسانس برخورد می نماید.
محلی که الکترونها به صورت اشعه در می آیند لوله پرتاب الکترون ELECTRON GUN گفته می شود. ساختمان ساده لامپ نشان داده شده، لوله پرتاب مرکب از یک کاتد K ، یک شبکه G (الکترود کنترل) و آندهای است. شدت اشعه الکترون توسط شبکه ای به همان شکل لامپ الکترون معمولی، کنترل می شود. آند اول در پناسیل مثبت نسبت به کاتد کار می کند. از این رو الکترونها هنگام عبور از این شبکه شتاب می گیرند و با شکاف کوچکی در وسط آن اشعه الکترونی تهیه می گردد. الکترونهای بیرون آمده از آند اول عملاً در مسیر خط مستقیمی حرکت می کنند، لیکن نیروی دافعه بین الکترونها دور شدن اشعه را از هم به وجود می آورند.