اسیلوسکوپ های دو شعایی واسیلوسکوپ بامرور دوتایی

گاهي اوقات مطالعه چگونگي تغيير دو كميت الكتريكي مختلف نسبت به يكديگر براي اندازه گيري هاي الكترونيك لازم است. براي مثال در آزمايش و مطالعه تقويت كننده هاي با شكل موجهاي مختلف نمايش همزمان دو سيگنال ورودي و خروجي تقويت كننده با هم روي يك پرده اسيلوسكوپ به منظور مقايسه آنها قابل توجه است زيرا مي توان اعوجاج دامنه سيگنال خروجي را دقيقا با سيگنال ورودي مشاهده نمود.
اين مطالب توسط اسيلوسكوپ هاي مخصوصي مانند اسيلوسكوپ دو شعاعي (TWO- BEAM OSCILLOSCOPE) و اسيلوسكوپ با مرور دوتايي (DUAL- TRACE SCILLOSCOPE) قابل اجرا است.
اسيلوسكوپ دو شعاعي داراي يك لامپ اشعه كاتدي همراه با دو لوله پرتاب الكترون است. بنابراين از لامپ اشعه كاتدي اين اسيلوسكوپ دو شعاع الكتروني به دست مي آيد و دو سيستم مستقل انحراف افقي با دو جف صفحات انحراف اين دو اشعه را در جهت افقي منحرف مي نمايند. انحراف افقي دو شعاع هر دو لوله پرتاب الكترون به طور همزمان (يا جداگانه) با اعمال يك ولتاژ دندانه اره اي كنترل مي شوند. كنترل انحراف عمودي دو اشعه جدا از هم مي باشد و شكل موجها به صفحات انحراف عمودي جداگانه اعمال مي گردند.
اسيلوسكوپ با مرور دوتايي داراي يك لامپ اشعه كاتدي و يك لوله پرتاب الكترون (مانند اسيلوسكوپهاي معمولي) و دو سيستم انحراف جداگانه است. اسيلوسكوپ از طريق دو كانال سيگنالهاي ورودي را به طور تناوبي به صفحات انحراف اعمال مي نمايد. بنابراين با مرور سرعت زياد دو تصوير مختلف همزمان روي پرده مشاهده خواهند شد. دو كانال معمولا با A و B علامت گذاري شده و داراي يك مدار كليد الكترونيكي براي هدايت به نوبت سيگنالهاي قسمت مطالعه به صفحات انحراف عمودي است. هردو كانال اسيلوسكوپ شامل يك تضعيف كننده، يك مدار اميترفالوور(كاتد فالوور) يك پيش تقويت كننده و يك معكوس كننده فاز پوش - پول براي انتقال دادن سيگنالهاي ورودي نامتقارن مي باشد. معكوس كننده هاي فاز هر دو كانال به كليد الكترونيك كه داري خط تاخير دهنده و تقويت كننده انتهايي (اصلي) هست كوپلاژ مي شوند. خروجي تقويت كننده انتهايي به صفحات انحراف عمودي اعمال مي گردد و در نتيجه اسيلوسكوپ با مرور دوتايي داراي چهار حالت قابل انتخاب براي اندازه گيري مي شود.
ـ حالت انتخاب كانال A و كانال B هر يك به تنهايي براي اندازه گيري جداگانه.
ـ حالت يك در ميان بين دو كانال (ALTERNATE) كه در پايان هر مرور ديگري شروع مي شود.
ـ حالت شكسته (chop.) مثلا در فاصله زماني يك مرور فركانس آن از 500 كيلو سيكل به يك مگا سيكل تغيير مي يابد.
ـ حالت جمع و يا تفاضل كانالهاي A و B به صورت A-B يا A+B
در اسيلوسكوپ با مرور دوتايي از دو مرور اصلي (A) و تاخيري (B) استفاده مي شود. اين دو مرور از دو مولد و يك مدار مقايسه ساخته شده كه مرور A براي مطالعات معمولي به كارمي رود و مرور B براي باز كردن قسمت هاي شكل موج تحت نمايش به وسيله مرور A استفاده مي شود.
تمركز اشعه در اسيلوسكوپ با مرور دوتايي دقيق تر از اسيلوسكوپ دو شعاعي است، البته روشنايي تصوير اين اسيلوسكوپ به علت تناوب نمايش كمتر از اسيلوسكوپ دو شعاعي مي باشد. به هر حال اسيلوسكوپ با مرور دوتايي به علت ساختمان ساده تر نسبتا ارزان تر بوده و انجام كار بهتري را نشان مي دهد.

مرور تاخيري
اندازه گيري پديده هاي پالس (يا ضربه اي) به روشهاي گوناگون و با دقت هاي مختلف انجام مي گيرد. بيشتر اندازه گيريهاي مربوط به فاصله زماني (TIME- INTERVAL) به كمك اسيلوسكوپ هاي با مرور تاخيري نتيجه و دقت بهتري را به دست مي دهد. مرور تاخيري از تركيب دو مولد مرور ساخته مي شود كه نمايش مرور توسط دومين مولد مرور صورت مي گيرد. و به مولد مرور اولي مولد در حال تاخير (مولد اصلي) و به دومي مولد تاخيري مي گويند.

حال دقت اندازه گيري پالس توسط مرور تاخيري مورد رسيدگي قرار ميگيرد. هرگاه يك پالس منفرد براي تاخير زمان از مبداء to اندازه گيري شود دكمه DELAY اسيلوسكوپ تا موقعي كه پالس در مركز بوده قرار گيرد تنظيم، و سپس تاخير زمان پالس محاسبه گردد. اگر مثلا زمان مرور اصلي انتخاب 10 ميكرو ثانيه براي هر تقسيم روي پرده باشد و تاخير تقسيم روي 215/6 تقسيم قرار گيرد تاخير زمان پالس 15/62 ميكرو ثانيه (براي دقت زمان مرور درصد) يا 2/62 ميكرو ثانيه و دقت 9/1 ميكرو ثانيه است.
اگر مبداء پالس علامت گذار زمان همراه با پالس تحت اندازه گيري (با يك اسيلوسكوپ دوكاناله) به كار رود، دقت اساسا افزايش مي يابد، مثلا فرض كنيد پالس مبداء در 50+ to ميكرو ثانيه رخ مي دهد. اگر زمان مرور در حال تاخير 2 ميكرو ثانيه در هر تقسيم قرار داده شود لامپ اشعه كاتدي اسليوسكوپ دو پالس جداگانه را با 1/6 تقسيم نشان خواهد داد كه پس از آن اختلاف قرائت 2/12 ميكرو ثانيه مربوط به دقت زمان مرور درصد به دست مي آيد كه درصد مربوط به اثر غير خطي بودن انحراف مي باشد. اين نتايج در مجموع اندازه گيري 2/62 و دقت ميكرو ثانيه را به دست ميدهد. همان طور كه ملاحظه مي شود دقت اندازه گيري با قبل بهبود يافته است.
كاربردهاي ديگر اسيلوسكوپ
الف) ترسيم مشخصه استاتيك لامپها
ترسيم منحني هاي مشخصه لامپهاي (يا ترانزيستورها) به روش نقطه يابي كار مشكلي است و در بعضي حالات اين ترسيم به كلي خارج از دسترس مي شود. چون هرگاه مقادير بزرگ ولتاژ يا جريان در مدار زياد ادامه يابد لامپ (يا ترانزيستور) تحت آزمايش در اثر اين ولتاژ يا جريان آسيب خواهد ديد. بر عكس ترسيم منحني هاي مشخصه لامپ به سادگي مي تواند به كمك يك اسيلوسكوپ انجام شود.

به شبكه فرمان لامپ تريود واقع در مدار يك ولتاژ متناوب دندانه اره اي و يك باياس مستقيم منفي VS ، به طوريكه لامپ با زاويه هدايت 180 درجه كار كند مي رسد. قسمتي از ولتاژ دندانه اره اي به عنوان مرور صفحات انحراف افقي اسيلوسكوپ استفاده مي شود، ولتاژ دو سر R يعني مقاومت بار آند به صفحات انحراف عمودي اسيلوسكوپ كه تغييرات آن متناسب با جريان آند لامپ است اعمال مي شود. در نتيجه نقطه نوراني روي پرده متناسب با ولتاژ دندانه اره اي شبكه فرمان در عرض پرده و متناسب با تغييرات جريان آند به طرف بالا يا پايين ، منحني مشخصه لامپ را ترسيم مي نمايد. اين منحني رابطه جريان آند به جريان شبكه را نشان مي دهد كه همان مشخصه استاتيك لامپ تريود مي باشد.
براي به دست آوردن مشخصه آند لامپ ولتاژ باياس فقط به شبكه فرمان وصل شده و ولتاژ دندانه اره اي به آند لامپ و صفحات انحراف افقي اسيلوسكوپ وارد مي شود.
ب) ترسيم مشخصه اتصال PN
براي آزمايش مشخصه ولت ـ آمپر اتصال PN مدار ساده اي به كمك اسيلوسكوپ كريستالي Cr كه به عنوان يك يكسو كننده نيم موج عمل مي نمايد به ثانويه ترانسفورماتور كاهنده Tr متصل شده است. براي اينكه كريستال در نقطه اتصال PN صدمه نبيند جريان ولتاژ آن كوچك گرفته مي شود. اين موضوع براي هر اندازه گيري در مورد اتصالهاي PN نيز بايد رعايت گردد.
عبور جريان اتصال PN در دو سر مقاومت R افت ولتاژي توليد مي كند كه اين ولتاژ طبق قانون اهم در هر لحظه مستقيماً متناسب با جريان مدار مي باشد. ولتاژ دو سر مقاومت R به صفحات انحراف عمودي (y) اسيلوسكوپ CO و ولتاژ تغذيه دو سر اتصال PN به ترمينالهاي صفحات انحراف افقي (X) وارد مي شوند. بنابراين مرور اشعه الكتروني روي پرده لامپ اسيلوسكوپ به جريان اتصال PN يا افت ولتاژ دو سر اتصال بستگي دارد. به عبارت ديگر با تنظيم صحيح اسيلوسكوپ مشخصه اتصال PN ، يعني شاخه رو به جلوي منحني روي پرده نمايش داده خواهد شد.

نمايش شاخه معكوس منحني مشخصه ولت ـ آمپر اتصال PN به كمك مدار نشان داده شده در انجام مي گيرد. اين مدار اساسا مشابه مدار قبل مي باشد و اختلاف آن فقط در نوع ولتاژي است كه به جاي ولتاژ 36 ولت به اسيلوسكوپ وارد مي شود. صفحات انحراف افقي اسيلوسكوپ با ولتاژ دو سر مقاومت R2 شامل مقسم مقاومتي ولتاژ R1R2 تحريك مي گردد. مقدار و شكل موج اين ولتاژ به همان صورتي تغيير مي كند كه مقدار و شكل موج ولتاژ معكوس وارد به نقاط A و B تغيير مي نمايد.

به علت اينكه ولتاژ معكوس كامل به چند درصد ولت مي رسد و ممكن است به اسيلوسكوپ خسارت وارد آورد از اعمال اين ولتاژ به صفحات انحراف اجتناب مي شود.
ديود D نسبت به TD يعني اتصال PN به صورت مخالف به مدار اتصال يافته است و عملا وقتي TD جريان مي كشد ديود D مدار را قطع مي كند. زيرا عبور جريان رو به جلوي اتصال TD به علت افت ولتاژ قابل ملاحظه دو سر مقاومت R3 يعني:
V=If . R3
به اسيلوسكوپ صدمه مي زند. If در معادله،‌ جريان رو به جلوي اتصال PN است.
پ) اسيلوسكوپ به عنوان نشان دهنده نول
به كار بردن اسيلوسكوپ به عنوان نشان دهنده نول در پلهاي جريان متناوب بسيار متناسب است. زيرا حساسيت و امپدانس ورودي زياد اسيلوسكوپ دقت زياد اندازه گيري را تامين مي كند. مدار ساده اتصال اسيلوسكوپ در يك پل كشوئي را به عنوان نشان دهنده نول نمايش مي دهد. ولتاژ از طريق بازوي نشان دهنده پل به تقويت كننده عمودي و از آن پس به انحراف عمودي لامپ اشعه كاتدي اسيلوسكوپ وارد مي شود. وقتي پل به حالت تعادل (Z1Z3=Z2Z4) است ولتاژ دو سر بازوي نشان دهنده صفر بوده و مرور اشعه روي پرده به يك نقطه تبديل مي گردد. وقتي تعادل پل اختلاف پيدا مي كند نقطه روي پرده به صورت يك خط عمودي ظاهر مي شود.
نظر به اينكه اسيلوسكوپ هاي داراي تقويت كننده هاي بهره زياد هستند بنا بر اين مشاهده نول توسط آنها دقيق تر از هر نوع ديگر نشان دهنده خواهد بود.