Utilizarea osciloscopului la măsurarea parametrilor de semnal

I. GENERALITĂŢI

Osciloscopul este un aparat care permite vizualizarea pe ecranul unui tub catodic a curbelor ce reprezintă variaţia in timp a diferitelor mărimi sau a curbelor ce reprezintă dependenta intre dona mântui. Imaginile obţinute pe ecran se numesc oscilograme.

1. UTILIZĂRI

Osciloscopul este unul dintre cele mai răspândite aparate elec¬tronice, şi are o largă utilizare, fie ca aparat de sine stătător, fie ca parte componentă a altor aparate electronice.

Ca aparat de sine stătător, el se utilizează la:

— vizualizarea şi studierea curbelor de variaţie în timp a diferitelor semnale electrice, (curenţi, tensiuni);

— compararea diferitelor semnale electrice;

— măsurarea unor mărimi electrice (tensiuni, intensităţi ale curentului, frecvenţe, defazaje, grad de modulaţie, distorsiuni ele.);

— măsurarea valorilor instantanee a unor semnale (tensiuni, curenţi);

— măsurarea intervalelor de timp;

— vizualizarea caracteristicilor componentelor electronice (tuburi electronice, tranzistoare), a curbelor de histerezis ale materialelor magnetice etc.

Uneori osciloscopul face parte din sisteme de măsurare şi control sau din aparate mai complexe, cum ar fi: caracterograful (aparat pentru vizualizarea caracteristicilor tranzistoarelor), vobuloscopul (aparat pentru vizualizarea caracteristicilor de frecvenţă ale amplifi¬catoarelor), selectograful (aparat pentru vizualizarea curbelor de selectivitate) etc.

Împreună cu diferite traductoare, osciloscopul poate fi folosit şi la studierea şi măsurarea unor mărimi neelectrice, cum ar fi în medicină, fizică nucleară, geofizică etc.

Osciloscopul se realizează într-o mare varietate de tipuri construc¬tive.

2. PROPRIETATI

Ca aparat de măsurat şi control, osciloscopul prezintă unele avantaje ca :

— impedanţă de intrare mare, de ordinul megohmilor ;

— consum de putere foarte mic de la circuitul de măsurat;

— sensibilitate mare (la unele tipuri constructive constanta fiind de fracţiuni de mV/cm) ;

— bandă de frecvenţe foarte largă, până la sute de megaherţi şi în construcţii speciale (cu eşantionări), până la zeci de gigaherţi;

— comoditate în exploatare.

3. PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE

Elementul principal al unui osciloscop este tubul catodic. Pentru a putea afişa pe ecranul tubului catodic curba ce reprezintă dependenţa între două marimi , A =f(B), este necesar:

— să se obţină pe un ecran un punct luminos (spot);

— să se poată deplasa acest punct după două direcţii, orizontală (x) şi verticală (y), pentru a descrie pe un ecran curba dorită.

Realizarea acestor deziderate este posibilă având în vedere:

— proprietatea unui fascicul de electroni de a produce în punctul de impact (de ciocnire) iluminarea unui ecran tratat cu substanţe luminofore;

— proprietatea unui fascicul de electroni de a fi deviat sub acţiunea unui câmp electric sau magnetic.

Fasciculul de electroni este produs, focalizat şi accelerat în tubul catodic şi loveşte ecranul acestuia producând un punct luminos (spot). Deplasarea spotului pe ecran se realizează prin devierea fasciculului de electroni cu ajutorul unor câmpuri electrice create de două perechi de plăci de deflexie din interiorul tubului catodic, la aplicarea unor tensiuni Uy la plăcile de deflexie pe direcţia y şi Ux la plăcile de deflexie pe direcţia x.

Pentru ca pe ecran să apară curba A = f{B), celor două perechi de plăci de deflexie li se aplică tensiuni Uy şi Ux proporţionale cu mărimile A şi respectiv B. Ca urmare, spotul se va deplasa după direcţiile y şi x în acelaşi ritm în care variază mărimile A şi B.

Dacă mărimile A şi B sînt periodice, pentru ca pe ecran să pară o imagine stabilă este necesar ca între frecvenţele celor două mărimi să existe relaţia:

fA=n*fn

unde n este un număr întreg.

II. CONSTRUCŢIE ŞI FUNCŢIONARE

1. ELEMENTE COMPONENTE SCHEMA BLOC

Deoarece toate osciloscoapele construite în prezent sunt prevăzute cu posibilitatea funcţionării generatorului bază de timp şi în regim declanşat, denumirea de sincroscop folosită pentru osciloscoapele cu; bază de timp declanşată nu mai este practic utilizată.

Osciloscoapele moderne sunt alcătuite din mai multe elemente com¬ponente, conectate între ele după o schemă bloc ca cea reprezentata în figura 1, care conţine: tubul catodic, amplificatoarele Ay şi AX, atenuatoarele Aty şi Atx, generatorul bazei de timp, circuitul de sincronizare (de declanşare), circuitul pentru controlul intensităţii spotului, circuitul de întârziere şi blocul de alimentare.