Cathode Ray Oscilloscopes - Λεπτομέρειες εργασίας και λειτουργίας

Σε αυτήν την ανάρτηση θα συζητήσουμε λεπτομερώς πώς λειτουργεί το Cathode Ray Oscilloscopes (CRO) και την εσωτερική του κατασκευή. Θα μάθουμε επίσης πώς να χρησιμοποιούμε CRO χρησιμοποιώντας τα διάφορα στοιχεία ελέγχου και να κατανοούμε τις γραφικές παραστάσεις των διαφόρων σημάτων εισόδου στην οθόνη εμφάνισης του πεδίου.

Σημασία των παλμογράφων Cathode Ray (CRO)

Γνωρίζουμε ότι η πλειονότητα των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων εμπλέκει αυστηρά και λειτουργεί χρησιμοποιώντας ηλεκτρονική κυματομορφή ή ψηφιακή κυματομορφή, τα οποία συνήθως παράγονται ως συχνότητα. Αυτά τα σήματα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε τέτοια κυκλώματα με τη μορφή πληροφοριών ήχου, δεδομένων υπολογιστή, τηλεοπτικών σημάτων, ταλαντωτών και γεννητριών χρονισμού (όπως εφαρμόζεται στα ραντάρ) κ.λπ. Επομένως, η μέτρηση αυτών των παραμέτρων με ακρίβεια και σωστή γίνεται πολύ κρίσιμη κατά τη δοκιμή και την αντιμετώπιση προβλημάτων αυτών των τύπων κυκλωμάτων

Οι συνήθως διαθέσιμοι μετρητές, όπως ψηφιακά πολύμετρα ή αναλογικά πολύμετρα, έχουν περιορισμένες εγκαταστάσεις και μπορούν να μετρήσουν μόνο τάσεις dc ή ac, ρεύματα ή σύνθετες αντίσταση. Ορισμένοι προηγμένοι μετρητές είναι σε θέση να μετρήσουν τα σήματα εναλλασσόμενου ρεύματος, αλλά μόνο εάν το σήμα είναι εξαιρετικά καθαρό και με τη μορφή συγκεκριμένων παραμορφωμένων ημιτονοειδών σημάτων. Ως εκ τούτου, αυτοί οι μετρητές αποτυγχάνουν να εξυπηρετήσουν τον σκοπό όταν πρόκειται για την ανάλυση κυκλωμάτων που περιλαμβάνουν κυματομορφή και χρονισμένους κύκλους.

Αντίθετα, ένας παλμογράφος είναι μια συσκευή που έχει σχεδιαστεί για την αποδοχή και τη μέτρηση της κυματομορφής, επιτρέποντας στον χρήστη να απεικονίζει πρακτικά το σχήμα του παλμού ή της κυματομορφής.

Ο CRO είναι ένας από αυτούς τους παλμογράφους υψηλής ποιότητας που επιτρέπει στο χρήστη να δει μια οπτική αναπαράσταση μιας εν λόγω εφαρμοζόμενης κυματομορφής.

Χρησιμοποιεί έναν καθοδικό σωλήνα ακτίνων (CRT) για τη δημιουργία της οπτικής οθόνης που αντιστοιχεί στο σήμα που εφαρμόζεται στην είσοδο ως κυματομορφή.

Η δέσμη ηλεκτρονίων μέσα στο CRT περνά από εκτροπές κινήσεων (σκούπισμα) κατά μήκος της όψης του σωλήνα (οθόνη) ως απόκριση στα σήματα εισόδου, δημιουργώντας ένα οπτικό ίχνος στην οθόνη που αντιπροσωπεύει το σχήμα της κυματομορφής. Αυτά τα συνεχή ίχνη στη συνέχεια επιτρέπουν στον χρήστη να εξετάσει τη κυματομορφή και να ελέγξει τα χαρακτηριστικά του.

Το χαρακτηριστικό ενός παλμογράφου για την παραγωγή της πραγματικής εικόνας της κυματομορφής καθίσταται πολύ χρήσιμο σε σύγκριση με τα ψηφιακά πολύμετρα που είναι σε θέση να παρέχουν μόνο αριθμητικές τιμές της κυματομορφής.

Όπως όλοι γνωρίζουμε τα παλμογράφοι καθοδικών ακτίνων λειτουργούν με δέσμες ηλεκτρονίων για την ένδειξη των διαφόρων μετρήσεων στην οθόνη του παλμογράφου. Για εκτροπή ή επεξεργασία της δέσμης οριζόντια μια λειτουργία που ονομάζεται τάση σάρωσης ενσωματώνεται, ενώ η κατακόρυφη επεξεργασία γίνεται από την τάση εισόδου που μετράται.

ΣΩΛΗΝΟΣ ΚΑΘΟΔΟΥ - ΘΕΩΡΙΑ ΚΑΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ

Μέσα σε παλμογράφο καθοδικής ακτίνας (CRO), ο σωλήνας Cathode Ray (CRT) γίνεται το κύριο συστατικό της συσκευής. Το CRT καθίσταται υπεύθυνο για τη δημιουργία της σύνθετης απεικόνισης κυματομορφής στην οθόνη του πεδίου.

Το CRT αποτελείται βασικά από τέσσερα μέρη:

1. Ένα πιστόλι ηλεκτρονίων για τη δημιουργία της δέσμης ηλεκτρονίων.
2. Εστίαση και επιτάχυνση εξαρτημάτων για τη δημιουργία ακριβούς δέσμης ηλεκτρονίων.
3. Οριζόντιες και κάθετες πλάκες εκτροπής για χειρισμό της γωνίας της δέσμης ηλεκτρονίων.
4. Ένα εκκενωμένο γυάλινο περίβλημα επικαλυμμένο με φωσφορίζουσα οθόνη για τη δημιουργία της απαιτούμενης ορατής λάμψης ως απόκριση στην πρόσκρουση της δέσμης ηλεκτρονίων στην επιφάνειά της

Το παρακάτω σχήμα παρουσιάζει τις βασικές λεπτομέρειες κατασκευής ενός CRT

Τώρα ας καταλάβουμε πώς λειτουργεί το CRT με τις βασικές του λειτουργίες.

Πώς λειτουργεί το Cathode Ray Oscilloscope (CRO)

Ένα θερμό νήμα μέσα στο CRT χρησιμοποιείται για τη θέρμανση της καθόδου (Κ) πλευρά του σωλήνα που αποτελείται από μια επίστρωση οξειδίου. Αυτό οδηγεί σε άμεση απελευθέρωση ηλεκτρονίων από την επιφάνεια της καθόδου.

Ένα στοιχείο που ονομάζεται πλέγμα ελέγχου (G) ελέγχει την ποσότητα ηλεκτρονίων που μπορούν να περάσουν μακρύτερα κατά μήκος του σωλήνα. Το επίπεδο της τάσης που εφαρμόζεται στο πλέγμα καθορίζει την ποσότητα των ηλεκτρονίων που απελευθερώνονται από τη θερμαινόμενη κάθοδο και πόσα από αυτά επιτρέπεται να κινηθούν προς τα εμπρός προς το πρόσωπο του σωλήνα.

Μόλις τα ηλεκτρόνια ξεπεράσουν το πλέγμα ελέγχου, περνούν από την επόμενη εστίαση σε μια απότομη δέσμη και επιτάχυνση υψηλής ταχύτητας με τη βοήθεια της επιτάχυνσης των ανόδων.

Αυτή η εξαιρετικά επιταχυνόμενη δέσμη ηλεκτρονίων στην επόμενη φάση διέρχεται μεταξύ δύο σετ πλακών εκτροπής. Η γωνία ή ο προσανατολισμός της πρώτης πλάκας συγκρατείται με τέτοιο τρόπο ώστε να εκτρέπει την δέσμη ηλεκτρονίων κάθετα προς τα πάνω ή προς τα κάτω. Αυτό με τη σειρά του ελέγχεται από την πολικότητα τάσης που εφαρμόζεται σε αυτές τις πλάκες.

Επίσης, από το πόσο επιτρέπεται η εκτροπή της δέσμης καθορίζεται από την ποσότητα τάσης που εφαρμόζεται στις πλάκες.

Αυτή η ελεγχόμενη εκτροπή δέσμης περνά στη συνέχεια περισσότερη επιτάχυνση μέσω εξαιρετικά υψηλών τάσεων που εφαρμόζονται στον σωλήνα, γεγονός που προκαλεί τελικά τη δέσμη να χτυπήσει την επικάλυψη φωσφορίζουσας στρώσης της εσωτερικής επιφάνειας του σωλήνα.

Αυτό προκαλεί αμέσως το φωσφόρο να λάμπει σε απόκριση της πρόσκρουσης της δέσμης ηλεκτρονίων δημιουργώντας την ορατή λάμψη στην οθόνη για τον χρήστη που χειρίζεται το πεδίο.

Το CRT είναι μια ανεξάρτητη πλήρης μονάδα που έχει κατάλληλους ακροδέκτες που προεξέχουν μέσω μιας πίσω βάσης σε συγκεκριμένα pinouts.

Διαφορετικές μορφές CRT διατίθενται στην αγορά σε πολλές διαφορετικές διαστάσεις, με διακεκριμένους σωλήνες επικαλυμμένους με φωσφόρο και τοποθέτηση ηλεκτροδίου εκτροπής.

Ας εξετάσουμε τώρα πώς χρησιμοποιείται το CRT σε παλμογράφο.

Τα μοτίβα κυματομορφής που απεικονίζουμε για ένα δεδομένο δείγμα σήματος εκτελούνται με αυτόν τον τρόπο:

Καθώς η τάση σάρωσης μετακινεί την δέσμη ηλεκτρονίων οριζόντια στην εσωτερική όψη της οθόνης CRT, το σήμα εισόδου που μετράται ταυτόχρονα αναγκάζει τη δέσμη να εκτρέψει κάθετα, δημιουργώντας το απαιτούμενο σχέδιο στο γράφημα οθόνης για την ανάλυσή μας.

Τι είναι ένα μόνο σκούπισμα

Κάθε σάρωση της δέσμης ηλεκτρονίων στην οθόνη CRT ακολουθείται με ένα κλασματικό «κενό» χρονικό διάστημα. Κατά τη διάρκεια αυτής της κενής φάσης, η δέσμη απενεργοποιείται για λίγο μέχρι να φτάσει στο σημείο εκκίνησης ή στην προηγούμενη ακραία πλευρά της οθόνης. Αυτός ο κύκλος κάθε σάρωσης ονομάζεται «ένα σκούπισμα της δέσμης»

Για να αποκτήσετε μια σταθερή οθόνη κυματομορφής στην οθόνη, η δέσμη ηλεκτρονίων υποτίθεται ότι «σκουπίζεται» επανειλημμένα από αριστερά προς τα δεξιά και αντίστροφα χρησιμοποιώντας την ίδια απεικόνιση για κάθε σάρωση.

Για να επιτευχθεί αυτό, απαιτείται μια λειτουργία που ονομάζεται συγχρονισμός, η οποία διασφαλίζει ότι η δέσμη επιστρέφει και επαναλαμβάνει κάθε σάρωση από το ίδιο ακριβώς σημείο στην οθόνη.

Όταν συγχρονιστεί σωστά, το μοτίβο κυματομορφής στην οθόνη εμφανίζεται σταθερό και σταθερό. Ωστόσο, εάν δεν εφαρμοστεί ο συγχρονισμός, η κυματομορφή φαίνεται να κινείται αργά οριζόντια από το ένα άκρο της οθόνης προς το άλλο άκρο συνεχώς.

Βασικά στοιχεία CRO

Τα βασικά στοιχεία ενός CRO φαίνονται στο Σχ. 22.2 παρακάτω. Θα αναλύσουμε πρωτίστως τις λειτουργικές λεπτομέρειες του CRO για αυτό το βασικό μπλοκ διάγραμμα.

Για την επίτευξη μιας ουσιαστικής και αναγνωρίσιμης εκτροπής δέσμης διαμέσου τουλάχιστον ενός εκατοστού έως ορισμένων εκατοστών, το τυπικό επίπεδο τάσης που χρησιμοποιείται στις πλάκες εκτροπής πρέπει να είναι ελάχιστο σε δεκάδες ή και εκατοντάδες βολτ.

Λόγω του γεγονότος ότι οι παλμοί που αξιολογούνται μέσω CRO συνήθως μόνο σε μερικά βολτ μεγέθους, ή το πολύ σε αρκετά χιλιοστόβια, απαιτούνται κατάλληλα κυκλώματα ενισχυτή για την ενίσχυση του σήματος εισόδου μέχρι τα βέλτιστα επίπεδα τάσης που είναι απαραίτητα για τη λειτουργία του σωλήνα.

Στην πραγματικότητα, χρησιμοποιούνται στάδια ενισχυτή που βοηθούν στην εκτροπή της δέσμης τόσο στα οριζόντια όσο και στα κατακόρυφα επίπεδα.

Για να είναι σε θέση να προσαρμόσει το επίπεδο σήματος εισόδου που αναλύεται, κάθε παλμός εισόδου πρέπει να προχωρήσει μέσω ενός σταδίου κυκλώματος εξασθενητή, σχεδιασμένο να ενισχύει το πλάτος της οθόνης.

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΡΟΦΟΔΟΣΙΑΣ

Η λειτουργία σάρωσης τάσης εφαρμόζεται με τον ακόλουθο τρόπο:

Σε περιπτώσεις όπου η κατακόρυφη είσοδος διατηρείται στα 0V, η δέσμη ηλεκτρονίων υποτίθεται ότι φαίνεται στο κατακόρυφο κέντρο της οθόνης. Εάν ένα 0V εφαρμόζεται με τον ίδιο τρόπο στην οριζόντια είσοδο, η δέσμη είναι τοποθετημένη στο κέντρο της οθόνης που μοιάζει με συμπαγή και γραφική ύλη ΤΕΛΕΙΑ στο κέντρο.

Τώρα, αυτό το «κουκκίδα» θα μπορούσε να μετακινηθεί οπουδήποτε στην όψη της οθόνης, απλώς χειραγωγώντας τα οριζόντια και κάθετα κουμπιά ελέγχου του παλμογράφου.

Η θέση της κουκκίδας μπορεί επίσης να αλλάξει μέσω μιας ειδικής τάσης dc που εισάγεται στην είσοδο του παλμογράφου.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει πώς ακριβώς μπορεί να ελεγχθεί η θέση της κουκίδας μέσω οθόνης CRT μέσω θετικής οριζόντιας τάσης (προς τα δεξιά) και αρνητικής κατακόρυφης τάσης εισόδου (προς τα κάτω από το κέντρο).

Οριζόντιο σήμα σάρωσης

Προκειμένου ένα σήμα να γίνει ορατό στην οθόνη CRT, καθίσταται επιτακτική η ενεργοποίηση μιας εκτροπής δέσμης μέσω μιας οριζόντιας σάρωσης κατά μήκος της οθόνης, έτσι ώστε κάθε αντίστοιχη κατακόρυφη είσοδος σήματος να επιτρέπει την αλλαγή να αντικατοπτρίζεται στην οθόνη.

Από το Σχήμα 22.4 παρακάτω μπορούμε να απεικονίσουμε την ευθεία γραμμή στην οθόνη που λαμβάνεται λόγω θετικής τάσης τροφοδοσίας στην κατακόρυφη είσοδο μέσω γραμμικού σήματος σάρωσης (πριονιού) που εφαρμόζεται στο οριζόντιο κανάλι.

Όταν η δέσμη ηλεκτρονίων συγκρατείται σε μια επιλεγμένη σταθερή κατακόρυφη απόσταση, η οριζόντια τάση αναγκάζεται να μετακινηθεί από αρνητικό σε μηδέν σε θετικό, προκαλώντας τη δέσμη να κινείται από την αριστερή πλευρά της οθόνης, στο κέντρο και στη δεξιά πλευρά της οθόνη. Αυτή η κίνηση της δέσμης ηλεκτρονίων δημιουργεί μια ευθεία γραμμή πάνω από την κεντρική κατακόρυφη αναφορά, εμφανίζοντας μια κατάλληλη τάση dc με τη μορφή μιας γραμμής αστεριού.

Αντί να παράγει ένα μόνο σκούπισμα, η τάση σάρωσης εφαρμόζεται για να λειτουργεί σαν μια συνεχής κυματομορφή. Αυτό είναι ουσιαστικά για να διασφαλιστεί ότι μια σταθερή οθόνη θα είναι ορατή στην οθόνη. Εάν χρησιμοποιείται μόνο ένα σκούπισμα, δεν θα διαρκούσε και θα εξασθενίσει αμέσως.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο δημιουργούνται επαναλαμβανόμενα σάρωση ανά δευτερόλεπτο μέσα στο CRT που δίνει μια εμφάνιση συνεχούς κυματομορφής στην οθόνη λόγω της εμμονής της όρασης.

Εάν μειώσουμε τον παραπάνω ρυθμό σάρωσης ανάλογα με το χρονικό διάστημα που παρέχεται στον παλμογράφο, η πραγματική κινούμενη εντύπωση της δέσμης μπορεί να παρατηρηθεί στην οθόνη. Εάν στην κατακόρυφη είσοδο εφαρμόζεται μόνο ένα ημιτονοειδές σήμα χωρίς την παρουσία του οριζόντιου σάρωσης, θα δούμε μια κάθετη ευθεία γραμμή όπως απεικονίζεται στο Σχ. 22.5.

Και αν η ταχύτητα αυτής της ημιτονοειδούς κατακόρυφης εισόδου μειώνεται επαρκώς, μας επιτρέπει να δούμε τη δέσμη ηλεκτρονίων να κινείται προς τα κάτω κατά μήκος της διαδρομής μιας ευθείας γραμμής.

Χρησιμοποιώντας σάρωση γραμμικού πριονιού για εμφάνιση κάθετης εισόδου

Εάν σας ενδιαφέρει να εξετάσετε ένα σήμα ημιτονοειδούς κύματος, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε ένα σήμα σάρωσης στο οριζόντιο κανάλι. Αυτό θα επιτρέψει στο σήμα που εφαρμόζεται στο κάθετο κανάλι να είναι ορατό στην οθόνη του CRO.

Ένα πρακτικό παράδειγμα μπορεί να φανεί στο Σχ. 22.6 που δείχνει μια κυματομορφή που δημιουργείται χρησιμοποιώντας οριζόντια γραμμική σάρωση μαζί με ημιτονοειδή ή ημιτονοειδή είσοδο μέσω του κάθετου καναλιού.

Για να αποκτήσετε έναν μόνο κύκλο στην οθόνη για την εφαρμοζόμενη είσοδο, καθίσταται απαραίτητος ένας συγχρονισμός του σήματος εισόδου και των συχνοτήτων γραμμικής σάρωσης. Ακόμη και με ελάχιστη διαφορά ή εσφαλμένο συγχρονισμό, η οθόνη ενδέχεται να μην εμφανίσει καμία κίνηση.

Εάν μειωθεί η συχνότητα σάρωσης, θα μπορούσε να γίνει ορατός περισσότερος αριθμός κύκλων του σήματος εισόδου ημιτόνου στην οθόνη CRO.

Από την άλλη πλευρά, εάν αυξήσουμε τη συχνότητα της σάρωσης θα επέτρεπε ορατό μικρότερο αριθμό κύκλων σήματος ημιτονοειδούς εισόδου στην οθόνη. Αυτό στην πραγματικότητα θα είχε ως αποτέλεσμα τη δημιουργία μεγεθυμένου τμήματος του εφαρμοζόμενου σήματος εισόδου στην οθόνη CRO.

Λύσιμο πρακτικό παράδειγμα:

Στην Εικ.22.7 μπορούμε να δούμε την οθόνη παλμογράφου να εμφανίζει παλμικό σήμα σε απόκριση σε παλμική κυματομορφή που εφαρμόζεται στην κατακόρυφη είσοδο με οριζόντια σάρωση

Η αρίθμηση για κάθε κυματομορφή επιτρέπει στην οθόνη να παρακολουθεί τις παραλλαγές του σήματος εισόδου και την τάση σάρωσης για κάθε κύκλο.

Συγχρονισμός και μετακίνηση

Οι προσαρμογές στο παλμογράφο Cathode Ray εκτελούνται ρυθμίζοντας την ταχύτητα σε όρους συχνότητας, για την παραγωγή ενός μόνο κύκλου παλμού, πολλών αριθμών κύκλων ή τμήματος κύκλου κυματομορφής και αυτό το χαρακτηριστικό γίνεται ένα από τα CRO είναι βασικά χαρακτηριστικά οποιουδήποτε CRO.

Στην Εικ.22.8 μπορούμε να δούμε την οθόνη CRO να εμφανίζει μια απόκριση για μερικούς κύκλους του σήματος σάρωσης.

Για κάθε εκτέλεση οριζόντιας τάσης σάρωσης πριονιδιού μέσω γραμμικού κύκλου σάρωσης (που έχει ένα όριο από το μέγιστο αρνητικό όριο του μηδέν έως το μέγιστο θετικό), προκαλεί τη δέσμη ηλεκτρονίων να ταξιδεύει οριζόντια στην περιοχή της οθόνης CRO, ξεκινώντας από αριστερά, στο κέντρο και μετά στα δεξιά της οθόνης.

Μετά από αυτό, η τάση του πριονιδιού επιστρέφει γρήγορα στο αρχικό όριο αρνητικής τάσης με τη δέσμη ηλεκτρονίων να κινείται αντίστοιχα στην αριστερή πλευρά της οθόνης. Κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου, όταν η τάση σάρωσης υφίσταται ταχεία επιστροφή στο αρνητικό (ανίχνευση), το ηλεκτρόνιο περνάει από μια κενή φάση (όπου η τάση δικτύου εμποδίζει τα ηλεκτρόνια να χτυπήσουν την επιφάνεια του σωλήνα)

Για να επιτρέψετε στην οθόνη να παράγει μια σταθερή εικόνα σήματος για κάθε σάρωση της δέσμης, καθίσταται απαραίτητο να ξεκινήσετε τη σάρωση από το ίδιο ακριβώς σημείο στον κύκλο σήματος εισόδου.

Στο Σχ.22.9 μπορούμε να δούμε ότι μια μάλλον χαμηλή συχνότητα σάρωσης προκαλεί την εμφάνιση της εμφάνισης της αριστερής πλευράς μετατόπισης της δέσμης.

Όταν ρυθμιστεί σε υψηλή συχνότητα σάρωσης όπως αποδεικνύεται στο Σχήμα 22.10, η οθόνη παράγει μια εμφάνιση μετατόπισης δεξιάς πλευράς της δέσμης στην οθόνη.

Περιττό να πούμε, μπορεί να είναι πολύ δύσκολο ή ανέφικτο να ρυθμιστεί η συχνότητα σήματος σάρωσης ακριβώς ίση με τη συχνότητα σήματος εισόδου για την επίτευξη σταθερού ή σταθερού σάρωσης στην οθόνη.

Μια πιο εφικτή λύση είναι να περιμένετε να επιστρέψει το σήμα στο σημείο εκκίνησης του ίχνους σε έναν κύκλο. Αυτός ο τύπος ενεργοποίησης περιλαμβάνει μερικά καλά χαρακτηριστικά που θα συζητήσουμε στις επόμενες παραγράφους.

Ενεργοποίηση

Η τυπική προσέγγιση για τον συγχρονισμό χρησιμοποιεί ένα μικρό μέρος του σήματος εισόδου για την αλλαγή της γεννήτριας σάρωσης, η οποία αναγκάζει το σήμα σάρωσης να ασφαλίσει ή να κλειδώσει με το σήμα εισόδου, και αυτή η διαδικασία συγχρονίζει τα δύο σήματα μαζί.

Στο Σχήμα 22.11 μπορούμε να δούμε το διάγραμμα μπλοκ που απεικονίζει την εξαγωγή ενός τμήματος του σήματος εισόδου στο α παλμογράφος ενός καναλιού.

Αυτό το σήμα ενεργοποίησης εξάγεται από τη συχνότητα γραμμής εναλλασσόμενου ρεύματος (50 ή 60Hz) για ανάλυση τυχόν εξωτερικών σημάτων που μπορεί να σχετίζονται ή να σχετίζονται με το δίκτυο AC ή μπορεί να είναι ένα σχετικό σήμα που εφαρμόζεται ως κάθετη είσοδος στο CRO.

Όταν ο διακόπτης επιλογής αλλάζει προς το «ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ» επιτρέπει ένα τμήμα του σήματος εισόδου να χρησιμοποιηθεί από το κύκλωμα γεννήτριας σκανδάλης. Στη συνέχεια, η έξοδος της γεννήτριας σκανδάλης εξόδου χρησιμοποιείται για να ξεκινήσει ή να ξεκινήσει το κύριο σκούπισμα του CRO, το οποίο παραμένει ορατό για μια περίοδο όπως ορίζεται από τον έλεγχο χρόνου / cm του εύρους.

Η αρχικοποίηση της ενεργοποίησης σε πολλά διαφορετικά σημεία σε έναν κύκλο σήματος μπορεί να απεικονιστεί στο Σχ. 22.12. Η λειτουργία της σκανδάλης σκανδάλης θα μπορούσε επίσης να αναλυθεί μέσω των προκύπτοντων κυματομορφών.

Το σήμα που εφαρμόζεται ως είσοδος χρησιμοποιείται για τη δημιουργία κυματομορφής ενεργοποίησης για το σήμα σάρωσης. Όπως φαίνεται στο Σχ. 22.13, η σάρωση ξεκινά με τον κύκλο σήματος εισόδου και διατηρείται για μια περίοδο που αποφασίζεται από τη ρύθμιση ελέγχου μήκους σάρωσης. Στη συνέχεια, η λειτουργία CRO περιμένει έως ότου το σήμα εισόδου επιτύχει ένα ίδιο σημείο στον κύκλο του πριν ξεκινήσει μια νέα λειτουργία σάρωσης.

Η παραπάνω μέθοδος ενεργοποίησης ενεργοποιεί τη διαδικασία συγχρονισμού, ενώ ο αριθμός κύκλων που μπορούν να προβληθούν στην οθόνη καθορίζεται από το μήκος του σήματος σάρωσης.

ΠΟΛΛΑΠΛΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ

Πολλά από τα προηγμένα CRO διευκολύνουν την ταυτόχρονη προβολή περισσότερων από ενός, ή πολλαπλών ιχνών στην οθόνη, γεγονός που επιτρέπει στο χρήστη να συγκρίνει εύκολα τα ειδικά ή άλλα ειδικά χαρακτηριστικά πολλαπλών κυματομορφών.

Αυτό το χαρακτηριστικό συνήθως εφαρμόζεται με τη χρήση πολλαπλών ακτίνων από πολλαπλά όπλα ηλεκτρονίων, τα οποία δημιουργούν μεμονωμένη δέσμη στην οθόνη CRO, ωστόσο μερικές φορές αυτό εκτελείται επίσης μέσω μιας μόνο δέσμης ηλεκτρονίων.

Υπάρχουν μερικές τεχνικές που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία πολλαπλών ιχνών: ALTERNATE και CHOPPED. Στην εναλλακτική λειτουργία, τα δύο σήματα που είναι διαθέσιμα στην είσοδο, συνδέονται εναλλάξ στο στάδιο του κυκλώματος εκτροπής μέσω ενός ηλεκτρονικού διακόπτη. Σε αυτήν τη λειτουργία, η δέσμη σαρώνεται στην οθόνη CRO ανεξάρτητα από το πόσα ίχνη θα εμφανίζονται. Μετά από αυτό, ο ηλεκτρονικός διακόπτης επιλέγει εναλλακτικά το δεύτερο σήμα και κάνει το ίδιο και για αυτό το σήμα.

Αυτός ο τρόπος λειτουργίας φαίνεται στο Σχ. 22.14α.

Το σχήμα 22.14b δείχνει τον τρόπο λειτουργίας CHOPPED όπου η δέσμη περνάει από μια επαναλαμβανόμενη εναλλαγή για την επιλογή μεταξύ των δύο σημάτων εισόδου για κάθε σήμα σάρωσης της δέσμης. Αυτή η ενέργεια αλλαγής ή κοπής παραμένει μη ανιχνεύσιμη για σχετικά χαμηλότερες συχνότητες του σήματος και φαίνεται προφανώς ως δύο μεμονωμένα ίχνη στην οθόνη CRO.

Πώς να μετρήσετε την κυματομορφή μέσω βαθμονομημένων ζυγών CRO

Ίσως έχετε δει ότι η οθόνη της οθόνης CRO αποτελείται από βαθμονομημένη κλίμακα με σαφή σήμανση. Αυτό παρέχεται για τις μετρήσεις πλάτους και συντελεστή χρόνου για μια συγκεκριμένη εφαρμοζόμενη κυματομορφή.

Οι επισημασμένες μονάδες είναι ορατές ως κουτιά που χωρίζονται μεταξύ 4 εκατοστών (cm) και στις δύο πλευρές των κουτιών. Κάθε ένα από αυτά τα κουτιά χωρίζεται επιπλέον σε διαστήματα 0,2 cm.

Μέτρηση πλάτους:

Η κατακόρυφη κλίμακα στην οθόνη του RO μπορεί να είναι βαθμονομημένη είτε σε βολτ / cm (V / cm) είτε σε millivolts / cm (mV / cm).

Με τη βοήθεια των ρυθμίσεων των κουμπιών ελέγχου του εύρους και των σημάνσεων που εμφανίζονται στην όψη της οθόνης, ο χρήστης μπορεί να μετρήσει ή να αναλύσει τα πλάτη από την κορυφή προς την κορυφή ενός σήματος κυματομορφής ή συνήθως ενός σήματος AC.

Ακολουθεί ένα πρακτικό λύσιμο παράδειγμα για την κατανόηση του τρόπου μέτρησης του πλάτους στην οθόνη του CRO:

Σημείωση: Αυτό είναι το πλεονέκτημα ενός παλμογράφου έναντι των πολυμέτρων, καθώς τα πολύμετρα παρέχουν μόνο την τιμή RMS του σήματος AC, ενώ ένα εύρος είναι σε θέση να παρέχει τόσο την τιμή RMS όσο και την τιμή αιχμής-προς-κορυφή του σήματος.

Μέτρηση χρονισμού (Περίοδος) ενός κύκλου εναλλασσόμενου ρεύματος χρησιμοποιώντας παλμογράφο

Η οριζόντια κλίμακα που παρέχεται στην οθόνη ενός παλμογράφου μας βοηθά να προσδιορίσουμε το χρονοδιάγραμμα ενός κύκλου εισόδου σε δευτερόλεπτα, σε χιλιοστά του δευτερολέπτου (ms) και σε μικροδευτερόλεπτα (μs) ή ακόμα και σε νανοδευτερόλεπτα (ns).

Το χρονικό διάστημα που καταναλώνεται από έναν παλμό για την ολοκλήρωση ενός κύκλου από την αρχή έως το τέλος ονομάζεται περίοδος του παλμού. Όταν αυτός ο παλμός έχει τη μορφή επαναλαμβανόμενης κυματομορφής, η περίοδος του ονομάζεται ένας κύκλος της κυματομορφής.

Ακολουθεί ένα πρακτικό λύσιμο παράδειγμα που δείχνει πώς να προσδιορίσετε την περίοδο μιας κυματομορφής χρησιμοποιώντας βαθμονόμηση οθόνης CRO:

Μέτρηση πλάτους παλμού

Κάθε κυματομορφή αποτελείται από μέγιστες και ελάχιστες κορυφές τάσης που ονομάζονται υψηλές και χαμηλές καταστάσεις του παλμού. Το χρονικό διάστημα για το οποίο ο παλμός παραμένει στις υψηλές ή χαμηλότερες καταστάσεις ονομάζεται πλάτος παλμού.

Για παλμούς των οποίων τα άκρα αυξάνονται και μειώνονται πολύ απότομα (γρήγορα), το πλάτος τέτοιων παλμών μετριέται από την αρχή του παλμού που ονομάζεται το προπορευόμενο άκρο έως το τέλος του παλμού που ονομάζεται ακραία ακμή, αυτό φαίνεται στο Σχ. 22.19α.

Για παλμούς που έχουν μάλλον βραδύτερους ή αργούς κύκλους ανόδου και πτώσης (εκθετικός τύπος), το πλάτος του παλμού τους μετράται στα επίπεδα του 50% στους κύκλους, όπως φαίνεται στο Σχ. 22.19b.

Το παρακάτω επιλυμένο παράδειγμα βοηθά στην καλύτερη κατανόηση της παραπάνω διαδικασίας:

ΚΑΤΑΝΟΗΣΗ ΠΑΛΗΣ ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗ

Το χρονικό διάστημα μεταξύ των παλμών σε έναν κύκλο παλμού καλείται καθυστέρηση παλμού. Ένα παράδειγμα καθυστέρησης παλμού μπορεί να δει στο παρακάτω σχήμα 22.21, μπορούμε να δούμε ότι η καθυστέρηση εδώ μετριέται μεταξύ του μεσαίου σημείου ή του επιπέδου 50% και του σημείου εκκίνησης του παλμού.

Σχήμα 22.21

Πρακτικό λύσιμο παράδειγμα που δείχνει τον τρόπο μέτρησης της καθυστέρησης παλμού στο CRO

Συμπέρασμα:

Προσπάθησα να συμπεριλάβω τις περισσότερες από τις βασικές λεπτομέρειες σχετικά με τον τρόπο λειτουργίας του Cathode Ray Oscilloscope (CRO) και προσπάθησα να εξηγήσω πώς να χρησιμοποιήσω αυτήν τη συσκευή για τη μέτρηση διαφόρων σημάτων βάσει συχνότητας μέσω της βαθμονομημένης οθόνης της. Ωστόσο, μπορεί να υπάρχουν ακόμη πολλές πτυχές που θα μπορούσα να χάσω εδώ, ωστόσο, θα συνεχίζω να ελέγχω από καιρό σε καιρό και να ενημερώνω περισσότερες πληροφορίες όποτε είναι δυνατόν.

Αναφορά: https://en.wikipedia.org/wiki/Oscilloscope