مقاله اسیلوسکوپ

موضوع : مقاله اسیلوسکوپ

توضیح : این فایل به صورت ورد و آماده چاپ می باشد

اسيلوسكوپ
يكي از مهمترين  ابزارهاي اندازه گيري اسيلوسكوپ مي باشد .اين وسيله نقش بسيار مهمي در توسعه علم الكترونيك داشته است .اسيلوسكوپ اين امكان را فراهم مي كند كه كمياتي نظير ولتاژ،جريان ويا توان را برحسب زمان نمايش داد. قلب يك اسيلو سكوپ ،لامپ اشعه كاتدي مي باشد .در لامپ اشعه كاتدي شعاع باريكي از الكترون به صفحه فسفري اصابت كرده وباعث ايجاد يك نقطه نوراني مي شود .با انحراف اشعه در دوجهت  xوy وجابجايي نقطه نوراني مي توان يك شكل دو بعدي را مشاهده كرد. عملا انحراف اشعه در جهت x متناسب با زمان ودر جهت y متناسب با كميت مورد اندازه گيري مثل ولتاژ است. بنابراين مي توان تغييرات ولتاژ ورودي با زمان رامشاهده نمود
فرق عمده اسيلو سكوپ با سيستم هاي ثبات نظير قلم ثبات در سرعت كار آنهاست .در اسيلوسكوپ بخاطر اينكه اشعه الكتروني عملا فاقد اينرسي است، لذا مي تواند تغييرات ورودي را در زمانهاي كمتر از نانو ثانيه نشان دهد .
  بلوك ديا گرام اسيلو سكوپ
همانطوري كه گفته شد مهمترين قسمت يك اسيلوسكوپ لامپ اشعه كاتدي مي باشد .در اين لامپ الكترونها توليد شده وشتاب مي گيرند . همچنين انحراف اشعه براي ايجاد يك تصوير دو بعدي ونهايتا برخورد با صفحه فسفري براي رؤيت اشعه الكتروني در لامپ اشعه كاتدي صورت
 مي گيرد.براي انجام چنين اعمالي نياز به سيگنالها وولتاژ هاي مختلفي
 مي باشد كه بقيه قسمتهاي اسيلوسكوپوظيفه ساخت آنها را برعهده دارند .
شكل 35-8 بلوك دياگرام يك اسيلوسكوپ رانشان مي دهد .منبع تغذيه ولتاژ لازم براي لامپ اشعه كاتدي جهت ايجاد الكترون وشتاب دادن آن راتوليدمي كند . علاوه بر اين ولتاژ مورد نياز براي ساير مدارات اسيلوسكوپ نيز توسط منبع تغذيه ايجاد مي شود ،براي شتاب الكترون نياز به ولتاژ نسبتا زيادي در حد چند هزار ولت مي باشد ، در حالي كه المنت گرم كننده كاتد با ولتاژ چند ولت كار مي كند . ولتاژ بقيه قسمتهاي مدار نيز از حد چند صد ولت تجاوز نمي كند .براي انحراف افقي اشعه  بايد يك ولتاژ دندانه اره اي به صفحات افقي اعمال شود. اين موج توسط بلوك« Time Base generator» توليد مي شود كه پس از تقويت به صفحات انحراف افقي مي رود .سيگنالي كه قرار است نشان داده شود به صفحات انحراف دهنده عمودي داده مي شود .براي اينكه دامنه سيگنال به حدي برسد كه باعث انحراف قابل ملاحضة بيم الكتروني گردد ،آن را ابتدا توسط تقويت كننده عمودي ، تقويت مي كنند .براي اينكه شكل ثابتي روي صفحه اسيلوسكوپ داشته باشيم ،لازم است تا سيگنال ورودي با انحراف افقي سنكرون باشد، بطوري كه در هر بار از حركت  اشعه ،انحراف افقي آن درست د ر لحظه مشخصي از سيگنال ورودي شروع شود .اين وظيفه بر عهده بلوك Tigger Circuit مي باشد كه بعدا راجع به آن توضيح بيشتري خواهيم  داد. بلوك Delay Line باعث تاخيري در حد نانو ثانيه روي سيگنال عمودي
مي شود .براي اينكه به لزوم چنين تاخيري پي ببريم بايد اين نكته را خاطر نشان ساخت كه هر مدار الكترونيكي باعث ايجاد تاخيري ناخواسته در سيگنال
 مي شود.
از آنجائي كه اكثر مدارات اسيلو سكوپ در مسير انحراف افقي قرار دارند، لذا براي جبران تاخير زماني ناچاريم تا يك خط تاخير در مسير سيگنال عمودي اضافه كنيم .بدون اين تاخير قسمت ابتداي سيگنال رويCRT ظاهر نمي شود . در عمل براي ساخت خط تاخير از يك فيلتر تمام گذر استفاده
 مي كنند .
لامپ اشعه كاتدي 
شكل 36-8 برشي عرضي از يك لامپ اشعه كاتدي ساده را كه در اسيلوسكوپ هاي فركانس  پايين استفاده مي شود ،نشان مي دهد .البته در همين بخش به بررسي ساختمان لامپ هاي مدرن تر نيز پرداخته خواهد شد .در اثر حرارت حاصله از گرم كننده كه در پشت كاتد قرار دارد ،كاتد شروع به صدور الكترون مي نمايد .اين الكترونها به سمت پتانسيل مثبت كه روي آند اول قرار گرفته ودر حد چند صد ولت است ،
حركت كرده وشتاب مي گيرند .البته قسمت شبكه كنترل ،مقدار الكترونهايي را كه به سمت آند مي آيند ،كنترل نموده وبدين وسيله روشنايي نقطه نوراني روي صفحه را تنظيم مي كند .هرچه ولتاژ منفي شبكه كنترل نسبت به كاتد بيشتر باشد،عبور الكترونها از آن كمتر شده وشدت روشنايي نقطه نوراني كمتر خواهد بود .اين كنترل هم از طريق پتانسيومتر تنظيم روشنايي كه در قسمت جلوي دستگاه قرار دارد وهم توسط ولتاژي كه به ورودي z اسيلوسكوپ واقع در پشت دستگاه مي توان اعمال نمود ،امكانپذير است.
آند اول نقش شتاب دهندة ابتدايي را دارد. همچنين اين قسمت يك جزء از عدسي الكتروستاتيكي نيز مي باشد كه بعدا بيشتر درباره آن صحبت خواهد شد. پس از شتاب دهندة اوليه،آند متمركز كننده قرار گرفته است وپس از آن نيز آند شتاب دهنده قرار دارد كه براي آخرين مرحله باعث افزايش سرعت الكترونها مي شود .
اگر چه تنها يكي از آندها بنام آند متمركز كننده ناميده مي شود ولي در عمل تمركز اشعه توسط هر سه آند انجام مي شود .بدون وجود اين سه آند كه نقش يك عدسي الكترواستاتيكي را دارند ،نقطه نوراني كه روي صفحه تشكيل
 مي شود ،در اثر واگرايي بيم الكتروني ،پخش شده وغير واضح خواهد بود .در شكل 37-8 عمل تمركز اشعه توسط سه آند ،با جز ئيات بيشتري نشان داده شده است .آند وسطي داراي پتانسيل كمتري نسبت به دو آند ديگر است .
براي اينكه عملكرد عدسي الكترواستاتيكي روشن شود ،به شكل 38-8 توجه كنيد .اين شكل دو استوانه را كه داراي پتانسيل هاي متفاوتي مي باشند ،نشان مي دهد .بخاطر اختلاف پتانسيل موجود يك ميدان الكتريكي بوجود مي آيد.
سطوح هم پتانسيل عمود بر خطوط ميدان بوده وبصورتي كه در شكل نشان داده شده ،در وسط استوانه بصورت كوژ مي باشند .الكترونهايي كه جهت حركت آنها عمود بر صفحه هم پتانسيل است، بدون تغيير جهت به مسير خود ادامه مي دهد.(البته اندازة سرعت آن عوض مي شود ).اگر راستاي حركت الكترون عمود بر صفحه هم پتانسيل نباشد ،جهت حركت آن عوض عوض خواهد شد دليل اين امر تغيير مؤلفه سرعت عمود برصفحه هم پتانسيل
 مي باشد.در شكل39-8 اين مطلب بوضوح نشان داده شده است .
سطح  s  يك سطح هم پتانسيل بوده كه طرف چپ آن داراي
 پتانسيل v- وطرف راست آن داراي پتانسيل +v است . هنگامي كه الكتروني در راستاي AB وبا زاويه  نسبت به نرمال s به سمت هم پتانسيل حركت
مي كند در هنگام خروج از سمت ديگر آن ،نيرويي در جهت نرمال s به آنوارد شده وباعث مي شود تا زاويه  را پيداكند.
فهرست مطالب
اسيلوسكوپ    1
بلوك ديا گرام اسيلو سكوپ    1
لامپ اشعه كاتدي    2
اسيلوسكوپ چند كاناله    6
سيستم انحراف افقي    7
مد اتوماتيك (AUTO Triggering)    9
تريگر خارجي (External Trigger)    10
انتخاب سيگنال تريگر    10
موج جاروب تاخير يافته    11
قسمت انحرا ف عمودي    12
اسيلوسكوپ ديجيتالي    17