Osciloscopul Analogic

OBIECTIVE:

- Dobândirea unor deprinderi practice în utilizarea osciloscopului.

- Înţelegerea principiului de funcţionare al osciloscopului pentru o mai bună utilizare a acestuia.

PARTEA TEORETICĂ

Osciloscopul este folosit cu precădere pentru a vizualiza semnale repetitive (periodice) şi a efectua anumite masurări (amplitudine, tensiune vârf la vârf, perioadă, frecvenţă, defazaj ş.a.).

Tensiunile staţionare pot fi de asemenea vizulizate-măsurate, tensiunea continuă fiind considerată un caz particular de tensiune periodică având perioada infinită (frecvenţă zero).

T1 Tubul catodic

Este un tub de sticlă, având o formă specifică, în interiorul căruia s-a creat vid înaintat.

În figura 1 este prezentat tubul catodic cu principalele elemente:

Figura 1. Tubul catodic (cinescop) al osciloscopului analogic

- Prin filament trece curent electric încălzindu-l la incandescenţă. Căldura se transmite catodului, care emite electroni. Primul electrod numit grilă este la potenţial negativ faţă de catod şi exercită forţe de respingere electrostatică asupra electronilor emişi. Un potenţial negativ puternic provoacă respingerea tuturor electronilor înapoi spre catod.

- Electronii emişi trebuiesc acceleraţi şi focalizaţi încât să lovească faţa interioară a ecranului într-un punct. Electronii având energie cinetică suficient de mare provoacă emisie de lumină de o anumită culoare.

- Pentru a imprima o mişcare accelerată electronilor aceştia trebuiesc supuşi unor forţe electrostatice de atracţie. Prin urmare trebuie să avem un număr de electrozi aflaţi la potenţiale pozitive faţă de catod. Ultimul electrod este de fapt o spirală rezistivă depusă pe faţa interioară a tubului care asigură un potenţial crescător până la câţiva KV (aşa numita tensiune FIT).

- Pentru a modifica intensitatea luminoasă a spotului cu ajutorul unui potenţiometru putem modifica manual diferenţa de potenţial dintre grilă şi catod (butonul INTENSITY).

- Anozii 1, 2 şi 3 au dublu rol: asigură accelerarea şi focalizarea fascicului de electroni. Inelul de focalizare este la potenţial negativ faţă de ceilalţi doi anozi. Modificând potenţialul inelului de focalizare, modificăm focalizarea spotului.

Modul în care interacţionează fascicolul de electroni cu liniile de câmp electrostatic este arătat în

Figura 2.

Figura 2. Partea de focalizare .

- Plăcile de deflexie au rolul de a asigura deplasarea spotului pe verticală sau/şi orizontală proporţională cu tensiunea aplicată lor.

Figura 3. Partea de deflexie.

Figura 4. Urma lăsată de deplasarea spotului electronic pe ecran (cadru cu cadru).

PARTEA EXPERIMENTALĂ

E1. Folosirea osciloscopului în modul de lucru XY

Se conectează osciloscopul la reţea folosind cablu cu împământare.

ATENŢIE! Carcasa aparatului inclusiv partea exterioară a mufelor BNC de intrare în osciloscop sunt legate la pământ prin priza de împământare. Din acest motiv nu putem măsura decât tensiuni izolate galvanic faţă de reţea. De cele mai multe ori separarea se realizează cu transformator.

E1.1.

- Se apasă butonul POWER (1).

- După un interval de timp necesar încălzirii tubului catodic pe ecran apare un punct luminos.

OBS!!! Se presupune că osciloscopul a fost setat anterior pe modul de lucru X-Y, butoanele de focalizare, poziţie y, poziţie x, au fost acţionate corespunzător pentru a obţine punctul luminos în centrul ecranului, de intensitate suficientă pentru a fi observat şi focalizat corespunzător.

E1.2.

- Se acţionează butonul Intensitate spre stanga respectiv spre dreapta observandu-se modificarea intensităţii spotului.

OBS!!! NU lăsaţi intensitate puternică deoarece în timp se distruge luminoforul.

E1.3.

- Se acţionează butonul de focalizare spre stanga respectiv spre dreapta observându-se influenţa asupra focalizării spotului.

E1.4.

- Se acţionează Y-POS, observandu-se deplasarea spotului pe verticală.

E1.5.

- Se acţionează butonul X-POS constatându-se deplasarea spotului pe orizontală.

E1.6.

- Se conectează un cablu COAXIAL la intrarea CH I (mufă BNC).

- În partea cealaltă cablul are adaptor BNC- BANANĂ şi se coneactează la una din sursele de tensiune continuă reglabilă între 0-20V.

- Se apasă butonul alăturat intrării BNC pentru a dezactiva poziţia GD (GND=ground (pământ, potenţial de referinţă, masă)). Se apasă celalalt buton pentru a activa DC. Dacă firul central este legat la + spotul se deplasează în jumatatea superioară, dacă se schimbă polaritatea, spotul se deplasează în jumatatea inferioară.

- Cu ajutorul butoanelor din zona V/div se stabileşte domeniul adecvat (V/div.) încât spotul să se deplaseze suficient şi să nu iasă din zona vizibilă.

- Putem să citim valoarea tensiunii aplicate la intrarea osciloscopului. Pentru aceasta trebuie să ne asigurăm că osciloscopul este setat corespunzător. Apăsăm butonul GD. Dacă Led-ul GD luminează, din butonul Y-POS I stabilim punctul de zero volţi (preferabil în centrul ecranului). Apăsăm din nou GD. Led-ul se stinge. Setăm sursa să furnizeze 3V. Folosind butoanele (32) selectăm 1V/DIV. Butonul (33), din centrul zonei VOLTS/DIV trebuie să fie la dreapta maxim. Spotul va fi situat cu 3 diviziuni deasupra punctului central, adică :

- Se dezactivează butonul DC. Se observă tendinţa de deplasare a spotului şi revenirea la 0. La creşterea tensiunii spotul tinde să se deplaseze în sus, la scăderea tensiunii spotul tinde să se deplaseze în jos.

- Explicaţi fenomenul!!!

E1.7.

- Se repeta cele reprezentate la E1.6. de data aceasta pentru intrarea orizontală (CHII pentru HM304, CHI pentru HM 303)

E1.8.

- Se cuplează intrarea verticală a osciloscopului la ieşirea Output 50 ohmi a generatorului de funcţii. Se selectează semnal sinusoidal de frecvenţă 200 mHz, amplitudine maximă (butoanele atenuator depresate, butonul amplitudine la dreapta, maxim). Se observă deplasarea pe verticală a spotului. Se modifică frecvenţa la 2 Hz apasând butonul din dreapta zona FREQUENCY. Se roteşte spre dreapta butonul FREQUENCY până la maxim; 5xxxHz.