512

اسیلوسکوپ های دو شعایی

گاهی اوقات مطالعه چگونگی تغییر دو کمیت الکتریکی مختلف نسبت به یکدیگر برای اندازه گیری های الکترونیک لازم است. برای مثال در آزمایش و مطالعه تقویت کننده های با شکل موجهای مختلف نمایش همزمان دو سیگنال ورودی و خروجی تقویت کننده با هم روی یک پرده اسیلوسکوپ به منظور مقایسه آنها قابل توجه است زیرا می توان اعوجاج دامنه سیگنال خروجی را دقیقا با سیگنال ورودی مشاهده نمود.
این مطالب توسط اسیلوسکوپ های مخصوصی مانند اسیلوسکوپ دو شعاعی (TWO- BEAM OSCILLOSCOPE) و اسیلوسکوپ با مرور دوتایی (DUAL- TRACE SCILLOSCOPE) قابل اجرا است.
اسیلوسکوپ دو شعاعی دارای یک لامپ اشعه کاتدی همراه با دو لوله پرتاب الکترون است. بنابراین از لامپ اشعه کاتدی این اسیلوسکوپ دو شعاع الکترونی به دست می آید و دو سیستم مستقل انحراف افقی با دو جف صفحات انحراف این دو اشعه را در جهت افقی منحرف می نمایند. انحراف افقی دو شعاع هر دو لوله پرتاب الکترون به طور همزمان (یا جداگانه) با اعمال یک ولتاژ دندانه اره ای کنترل می شوند. کنترل انحراف عمودی دو اشعه جدا از هم می باشد و شکل موجها به صفحات انحراف عمودی جداگانه اعمال می گردند.
اسیلوسکوپ با مرور دوتایی دارای یک لامپ اشعه کاتدی و یک لوله پرتاب الکترون (مانند اسیلوسکوپهای معمولی) و دو سیستم انحراف جداگانه است. اسیلوسکوپ از طریق دو کانال سیگنالهای ورودی را به طور تناوبی به صفحات انحراف اعمال می نماید. بنابراین با مرور سرعت زیاد دو تصویر مختلف همزمان روی پرده مشاهده خواهند شد. دو کانال معمولا با A و B علامت گذاری شده و دارای یک مدار کلید الکترونیکی برای هدایت به نوبت سیگنالهای قسمت مطالعه به صفحات انحراف عمودی است. هردو کانال اسیلوسکوپ شامل یک تضعیف کننده، یک مدار امیترفالوور(کاتد فالوور) یک پیش تقویت کننده و یک معکوس کننده فاز پوش - پول برای انتقال دادن سیگنالهای ورودی نامتقارن می باشد. معکوس کننده های فاز هر دو کانال به کلید الکترونیک که داری خط تاخیر دهنده و تقویت کننده انتهایی (اصلی) هست کوپلاژ می شوند. خروجی تقویت کننده انتهایی به صفحات انحراف عمودی اعمال می گردد و در نتیجه اسیلوسکوپ با مرور دوتایی دارای چهار حالت قابل انتخاب برای اندازه گیری می شود.
ـ حالت انتخاب کانال A و کانال B هر یک به تنهایی برای اندازه گیری جداگانه.
ـ حالت یک در میان بین دو کانال (ALTERNATE) که در پایان هر مرور دیگری شروع می شود.
ـ حالت شکسته (chop.) مثلا در فاصله زمانی یک مرور فرکانس آن از 500 کیلو سیکل به یک مگا سیکل تغییر می یابد.
ـ حالت جمع و یا تفاضل کانالهای A و B به صورت A-B یا A+B
در اسیلوسکوپ با مرور دوتایی از دو مرور اصلی (A) و تاخیری (B) استفاده می شود. این دو مرور از دو مولد و یک مدار مقایسه ساخته شده که مرور A برای مطالعات معمولی به کارمی رود و مرور B برای باز کردن قسمت های شکل موج تحت نمایش به وسیله مرور A استفاده می شود.
تمرکز اشعه در اسیلوسکوپ با مرور دوتایی دقیق تر از اسیلوسکوپ دو شعاعی است، البته روشنایی تصویر این اسیلوسکوپ به علت تناوب نمایش کمتر از اسیلوسکوپ دو شعاعی می باشد. به هر حال اسیلوسکوپ با مرور دوتایی به علت ساختمان ساده تر نسبتا ارزان تر بوده و انجام کار بهتری را نشان می دهد.

مرور تاخیری
اندازه گیری پدیده های پالس (یا ضربه ای) به روشهای گوناگون و با دقت های مختلف انجام می گیرد. بیشتر اندازه گیریهای مربوط به فاصله زمانی (TIME- INTERVAL) به کمک اسیلوسکوپ های با مرور تاخیری نتیجه و دقت بهتری را به دست می دهد. مرور تاخیری از ترکیب دو مولد مرور ساخته می شود که نمایش مرور توسط دومین مولد مرور صورت می گیرد. و به مولد مرور اولی مولد در حال تاخیر (مولد اصلی) و به دومی مولد تاخیری می گویند.

حال دقت اندازه گیری پالس توسط مرور تاخیری مورد رسیدگی قرار میگیرد. هرگاه یک پالس منفرد برای تاخیر زمان از مبداء to اندازه گیری شود دکمه DELAY اسیلوسکوپ تا موقعی که پالس در مرکز بوده قرار گیرد تنظیم، و سپس تاخیر زمان پالس محاسبه گردد. اگر مثلا زمان مرور اصلی انتخاب 10 میکرو ثانیه برای هر تقسیم روی پرده باشد و تاخیر تقسیم روی 215/6 تقسیم قرار گیرد تاخیر زمان پالس 15/62 میکرو ثانیه (برای دقت زمان مرور درصد) یا 2/62 میکرو ثانیه و دقت 9/1 میکرو ثانیه است.
اگر مبداء پالس علامت گذار زمان همراه با پالس تحت اندازه گیری (با یک اسیلوسکوپ دوکاناله) به کار رود، دقت اساسا افزایش می یابد، مثلا فرض کنید پالس مبداء در 50+ to میکرو ثانیه رخ می دهد. اگر زمان مرور در حال تاخیر 2 میکرو ثانیه در هر تقسیم قرار داده شود لامپ اشعه کاتدی اسلیوسکوپ دو پالس جداگانه را با 1/6 تقسیم نشان خواهد داد که پس از آن اختلاف قرائت 2/12 میکرو ثانیه مربوط به دقت زمان مرور درصد به دست می آید که درصد مربوط به اثر غیر خطی بودن انحراف می باشد. این نتایج در مجموع اندازه گیری 2/62 و دقت میکرو ثانیه را به دست میدهد. همان طور که ملاحظه می شود دقت اندازه گیری با قبل بهبود یافته است.
کاربردهای دیگر اسیلوسکوپ
الف) ترسیم مشخصه استاتیک لامپها
ترسیم منحنی های مشخصه لامپهای (یا ترانزیستورها) به روش نقطه یابی کار مشکلی است و در بعضی حالات این ترسیم به کلی خارج از دسترس می شود. چون هرگاه مقادیر بزرگ ولتاژ یا جریان در مدار زیاد ادامه یابد لامپ (یا ترانزیستور) تحت آزمایش در اثر این ولتاژ یا جریان آسیب خواهد دید. بر عکس ترسیم منحنی های مشخصه لامپ به سادگی می تواند به کمک یک اسیلوسکوپ انجام شود.

به شبکه فرمان لامپ تریود واقع در مدار یک ولتاژ متناوب دندانه اره ای و یک بایاس مستقیم منفی VS ، به طوریکه لامپ با زاویه هدایت 180 درجه کار کند می رسد. قسمتی از ولتاژ دندانه اره ای به عنوان مرور صفحات انحراف افقی اسیلوسکوپ استفاده می شود، ولتاژ دو سر R یعنی مقاومت بار آند به صفحات انحراف عمودی اسیلوسکوپ که تغییرات آن متناسب با جریان آند لامپ است اعمال می شود. در نتیجه نقطه نورانی روی پرده متناسب با ولتاژ دندانه اره ای شبکه فرمان در عرض پرده و متناسب با تغییرات جریان آند به طرف بالا یا پایین ، منحنی مشخصه لامپ را ترسیم می نماید. این منحنی رابطه جریان آند به جریان شبکه را نشان می دهد که همان مشخصه استاتیک لامپ تریود می باشد.
برای به دست آوردن مشخصه آند لامپ ولتاژ بایاس فقط به شبکه فرمان وصل شده و ولتاژ دندانه اره ای به آند لامپ و صفحات انحراف افقی اسیلوسکوپ وارد می شود.
ب) ترسیم مشخصه اتصال PN
برای آزمایش مشخصه ولت ـ آمپر اتصال PN مدار ساده ای به کمک اسیلوسکوپ کریستالی Cr که به عنوان یک یکسو کننده نیم موج عمل می نماید به ثانویه ترانسفورماتور کاهنده Tr متصل شده است. برای اینکه کریستال در نقطه اتصال PN صدمه نبیند جریان ولتاژ آن کوچک گرفته می شود. این موضوع برای هر اندازه گیری در مورد اتصالهای PN نیز باید رعایت گردد.
عبور جریان اتصال PN در دو سر مقاومت R افت ولتاژی تولید می کند که این ولتاژ طبق قانون اهم در هر لحظه مستقیماً متناسب با جریان مدار می باشد. ولتاژ دو سر مقاومت R به صفحات انحراف عمودی (y) اسیلوسکوپ CO و ولتاژ تغذیه دو سر اتصال PN به ترمینالهای صفحات انحراف افقی (X) وارد می شوند. بنابراین مرور اشعه الکترونی روی پرده لامپ اسیلوسکوپ به جریان اتصال PN یا افت ولتاژ دو سر اتصال بستگی دارد. به عبارت دیگر با تنظیم صحیح اسیلوسکوپ مشخصه اتصال PN ، یعنی شاخه رو به جلوی منحنی روی پرده نمایش داده خواهد شد.

نمایش شاخه معکوس منحنی مشخصه ولت ـ آمپر اتصال PN به کمک مدار نشان داده شده در انجام می گیرد. این مدار اساسا مشابه مدار قبل می باشد و اختلاف آن فقط در نوع ولتاژی است که به جای ولتاژ 36 ولت به اسیلوسکوپ وارد می شود. صفحات انحراف افقی اسیلوسکوپ با ولتاژ دو سر مقاومت R2 شامل مقسم مقاومتی ولتاژ R1R2 تحریک می گردد. مقدار و شکل موج این ولتاژ به همان صورتی تغییر می کند که مقدار و شکل موج ولتاژ معکوس وارد به نقاط A و B تغییر می نماید.

به علت اینکه ولتاژ معکوس کامل به چند درصد ولت می رسد و ممکن است به اسیلوسکوپ خسارت وارد آورد از اعمال این ولتاژ به صفحات انحراف اجتناب می شود.
دیود D نسبت به TD یعنی اتصال PN به صورت مخالف به مدار اتصال یافته است و عملا وقتی TD جریان می کشد دیود D مدار را قطع می کند. زیرا عبور جریان رو به جلوی اتصال TD به علت افت ولتاژ قابل ملاحظه دو سر مقاومت R3 یعنی:
V=If . R3
به اسیلوسکوپ صدمه می زند. If در معادله،‌ جریان رو به جلوی اتصال PN است.
پ) اسیلوسکوپ به عنوان نشان دهنده نول
به کار بردن اسیلوسکوپ به عنوان نشان دهنده نول در پلهای جریان متناوب بسیار متناسب است. زیرا حساسیت و امپدانس ورودی زیاد اسیلوسکوپ دقت زیاد اندازه گیری را تامین می کند. مدار ساده اتصال اسیلوسکوپ در یک پل کشوئی را به عنوان نشان دهنده نول نمایش می دهد. ولتاژ از طریق بازوی نشان دهنده پل به تقویت کننده عمودی و از آن پس به انحراف عمودی لامپ اشعه کاتدی اسیلوسکوپ وارد می شود. وقتی پل به حالت تعادل (Z1Z3=Z2Z4) است ولتاژ دو سر بازوی نشان دهنده صفر بوده و مرور اشعه روی پرده به یک نقطه تبدیل می گردد. وقتی تعادل پل اختلاف پیدا می کند نقطه روی پرده به صورت یک خط عمودی ظاهر می شود.
نظر به اینکه اسیلوسکوپ های دارای تقویت کننده های بهره زیاد هستند بنا بر این مشاهده نول توسط آنها دقیق تر از هر نوع دیگر نشان دهنده خواهد بود.

مطالب مرتبط : 

تکترونیکس

گودویل

ریگول

اجیلنت