Osciloscopul catodic

Generalitati. Clasificare

Osciloscopul catodic este un aparat de masurare sau observare, care utilizeaza unul sau mai multe fascicule de electroni pentru a da o reprezentare a valorilor instantanee ale semnalului electric masurat in functie de diverse marimi variabile, dintre care cel mai des intâlnita este

timpul. Aceasta reprezentare se realizeaza pe ecranul unui tub catodic, de unde si denumirea de osciloscop catodic. Este instrumentul tipic de analiza a semnalelor in domeniul amplitudine - timp.
Prin folosirea de traductoare adecvate, se poate reprezenta dependenta de timp a oricarei marimi fizice, largind astfel foarte mult aria domeniilor de aplicatie.
Urmare evolutiei lor actuale si prin asociere cu tehnica numerica, osciloscoapele pot fi incluse in sisteme de masurare si comanda automata programata a unor procese.Avantaje care au impus osciloscopul ca un instrument indispensabil din orice laborator de masurari electronice:
– lipsa de inertie a elementului de analiza (spotul luminos) a fenomenului, rezultând posibilitatea de masurare pâna la frecvente de ordinul sute de MHz - ilor;
– consum propriu redus, fenomenul fiind analizat practic fara perturbatii;
– impedanta de intrare de ordinul MW;
– sensibilitate ridicata;
– analiza in domeniul amplitudine-timp a fenomenului si vizualizarea in sistem bidimensional.

Clasificari

Dupa modul de tratare a semnalelor analizate deosebim:

– osciloscoape analogice, in care prelucrarea are loc numai in circuite analogice;
– osciloscoape numerice (digitale), in care semnalul este convertit sub forma numerica, prelucrat astfel si reconvertit in analogic pentru afisare;
– combinate.

Dupa modul de analiza a semnalelor in domeniul timp, deosebim urmatoarele tipuri de osciloscoape:

– osciloscoapele de timp real: sunt osciloscoapele la care intre fiecare punct al imaginii de pe ecran si fiecare valoare momentana a semnalului exista o corespondenta biunivoca. Banda lor de frecventa poate atinge 500 MHz;
– osciloscoapele cu esantionare (DSO- Digital Sampling Oscilloscope), cu care, aplicând o tehnica speciala de esantionare, se pot analiza semnale cu frecvente de pâna la 50 GHz. Datorita acestei tehnici ele se mai numesc si osciloscoape de "timp translatat".
O alta categorie de osciloscoape sunt cele cu

memorie: in tehnica analogica acestea sunt echipate cu tuburi catodice al caror strat de luminofor prezinta proprietatea de remanenta a imaginii; ele sunt deosebit de utile in analiza fenomenelor tranzitorii (foarte rapide si care nu se repeta).

Fig. 7.1 Osciloscopul catodic de timp real. Schema bloc de principiu

Schema bloc de principiu a osciloscopului de timp real. Regimuri de functionare.

tubul catodic TC. Acesta contine ca principale componente:

– PF - placile de fenomen - sunt placile de deflexie pe verticala a fascicolului de electroni;
– PT - placile bazei de timp - placile de deflexie pe orizontala.
Tubului catodic i se asociaza trei axe:
– axa timpului (axa orizontala);
– axa amplitudinii semnalului de vizualizat (axa verticala);
– axa fascicolului de electroni nedeflectat Oz.

etaje de prelucrare a semnalului aplicat la intrarea Y, care au rolul de a furniza placilor de deflexie pe verticala un semnal compatibil cu caracteristicile tubului catodic, incât sa se poata produce deflexia;

etajul baza de timp (generatorul de baleiaj) produce o tensiune liniar variabila in timp care se aplica placilor de deflexie pe orizontala, permitând reprezentarea pe ecran a semnalului de studiat in functie de timp;

etaj de sincronizare si triggerare (amplificator sincronizare), cu urmatoarele functii:

– asigurarea unui raport intreg si stabil intre frecventa f a unui semnal periodic care se vizualizeaza si frecventa f_BT a tensiunii liniar variabile furnizata de etajul baza de timp, conditie necesara pentru ca imaginea de pe ecran sa fie stationara;
– alegerea, in cazul vizualizarii unor semnale aperiodice, a momentului in care sa fie comandata declansarea tensiunii baza de timp, deci inceperea vizualizarii pe ecran a fenomenului studiat;

circuitele de intârziere: au rolul de a introduce o intârziere variabila si etalonata intre momentul declansarii bazei de timp si momentul aplicarii semnalului de studiat pe placile de fenomen (cca.150 ns);

etaje de prelucrare a semnalului aplicat le intrarea X (amplificator X) cu rolul de a amplifica semnalul si a-l aduce la parametrii ceruti de tubul catodic;