اسيلوسكوپ چيست؟

اسیلوسکوپ یک دستگاه مفید و چند کاره آزمایشگاهی است که برای نمایش *دادن و اندازه گیری ، تحلیل شکل موجها و دیگر پدیده*های مدارهای الکتریکی و الکترونیکی بکار می**رود.



مقدمه

اسیلوسکوپ در حقیقت رسامهای بسیار سریع هستند که سیگنال ورودی را در برابر زمان یا در برابر سیگنال دیگر نمایش می**دهند. قلم این رسام یک لکه نورانی است که در اثر برخورد یک باریکه الکترون به پرده*ای فلوئورسان بوجود می*آید.

به علت لختی بسیار کم باریکه الکترون می**توان این باریکه را برای دنبال کردن تغییرات لحظه*ای (ولتاژهایی که بسیار سریع تغییر می*کنند، یافرکانس*های بسیار بالا) بکار برد. اسیلوسکوپ بر اساس ولتاژ کار می**کند. البته به کمک مبدلها (ترانزیستورها) می**توان 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 ازالکترونها را بوجود می**آورد که شتاب زیادی کسب کرده*اند. این باریکه الکترون با انرژی کافی به صفحه فلوئورسان برخورد می*کند و بر روی آن یک لکه نورانی تولید می**کند. 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 می*شود، گسیل می**شوند. این الکترونها از روزنه کوچکی در شبکه کنترل می**گردند. 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 می**گذرند (به دلیل پتانسیل مثبت زیادی که به آندهای پیش شتاب دهنده و شتاب دهنده اعمال می**شود)، شتاب می**گیرند. باریکه الکترونی را آند کانونی کننده ، کانونی می**کند.
  • صفحات انحراف دهنده :

    صفحات انحراف دهنده شامل دو دسته صفحه است. صفحات انحراف قائم که بطور افقی نسب می*شوند و یک میدان الکتریکی در صفحه قائم ایجاد می**کنند و صفحات y نامیده می**شوند. صفحات انحراف افقی بطور قائم نصب می*شوند و انحراف افقی ایجاد می**کنند و صفحات x نامیده می**شوند. 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 کهانرژی جنبشی الکترونهای برخورد کننده را جذب می**کند و آنها را به صورت یک لکه نورانی ظاهر می*سازد. قسمتهای دیگر لامپ پرتو کاتدی شامل پوشش شیشه*ای ، پایه که از طریق آن اتصالات برقرار می**شود، است.

مولد مبنای زمان

اسیلوسکوپها بیشتر برای اندازه گیری و نمایش کمیات وابسته به زمان بکار می**روند. 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 می**شود. مداری که این ولتاژ مثبت را تولید می**کند، مولد مبنای زمان یا مولد رویش نامیده می**شود.
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 کننده*های قائم قرار گیرند. خروجی تقویت کننده قائم ، از طریق انتخاب همزمانی در وضعیت داخلی، به تقویت کننده همزمان نیز اعمال می**شود.




سیستم انحراف افقی

صفحات انحراف افقی را ولتاژ رویش که مولد مبنای زمان تولید می**کند، تغذیه می*کند. این سیگنال از طریق یک تقویت کننده اعمال می**شود، ولی اگر دامنه سیگنالها به اندازه کافی باشد، می**توان آن را مستقیما اعمال کرد. هنگامی *که به سیستم انحراف افقی ، سیگنال خارجی اعمال می**شود، 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 دندانه*داری که با تقویت کننده همزمان راه اندازی می**شود، می**گیرد.
همزمانی

هر نوع رویشی که بکار می**رود، باید با سیگنال مورد بررسی همزمان باشد. تا یک تصویر بی حرکت بوجود آید. برای این کار باید فرکانس سیگنال مبنای زمان مقسوم علیه*ای از فرکانس سیگنال مورد بررسی باشد.
مواد محو کننده

در طی زمان رویش ، ولتاژ دندانه*دار رویش اعمال شده به صفحات x ، لکه نورانی را بر یک خط افقی از چپ به راست روی صفحه لامپ حرکت می*دهد. اگرسرعت حرکت کم باشد، یک لکه دیده می**شود و اگر سرعت زیاد باشد، لکه به صورت یک خط دیده می**شود. در سرعتهای خیلی زیاد ، ضخامت خط کم شده و تار به نظر می**رسد و یا حتی دیده نمی**شود.
کنترل وضعیت

وسیله*ای برای کنترل حرکت مسیر باریکه بر روی صفحه لازم است. با این کار شکل موج ظاهر شده بر روی صفحه را می**توان بالا یا پائین یا به چپ یا راست حرکت داد. این کار را می**توان با اعمال یک ولتاژ کوچک سیستم داخلی (که مستقل است) به صفحات انحراف دهنده انجام داد. این ولتاژ را می**توان با یک پتانسیومتر تغییر داد.
کنترل کانونی بودن

الکترود کانونی کننده مثل یک عدسی با فاصله کانونی تغییر می**کند. این تغییر با تغییر پتانسیل آند کانونی کننده صورت می**گیرد.
کنترل شدت

شدت باریکه با پتانسیومتر کنترل کننده شدت که پتانسیل شبکه را نسبت به کاتد تغییر می**دهد، تنظیم می**شود.
مدار کالیبره سازی

در اسیلوسکوپهای آزمایشگاهی معمولا یک ولتاژ پایدار داخلی تولید می**شود که دامنه مشخصی دارد. این ولتاژ که برای کالیبره سازی مورد استفاده قرار می*گیرد، معمولا یک موج مربعی است.
اميدوارم مفيد واقع بشه.