UNIVERSITATEA tefan cel Mare SUCEAVA

ATEFANOAIE ROBERTCONTROLUL I EXPERTIZA PRODUSELOR ALIMENTARE CEPA ANUL I GRUPA 4 G CADRU DIDACTIC : lect dr. JARCAU MIHAELA

OSCILOSCOPUL CATODICCUPRINS

GENERALITATI

CLASIFICARE

COMPONENTE

APLICATII

GENERALITATI

Osciloscopul catodic este un aparat de masurare sau observare, care utilizeaza unul sau mai multe fascicule de electroni pentru a da o reprezentare a valorilor instantanee ale semnalului electric masurat in functie de diverse marimi variabile, dintre care cel mai des intlnita este timpul. Aceasta reprezentare se realizeaza pe ecranul unui tub catodic, de unde si denumirea de osciloscop catodic. Este instrumentul tipic de analiza a semnalelor in domeniul amplitudine - timp. Prin folosirea de traductoare adecvate, se poate reprezenta dependenta de timp a oricarei marimi fizice, largind astfel foarte mult aria domeniilor de aplicatie. Urmare evolutiei lor actuale si prin asociere cu tehnica numerica, osciloscoapele pot fi incluse in sisteme de masurare si comanda automata programata a unor procese. Avantaje care au impus osciloscopul ca un instrument indispensabil din orice laborator de masurari electronice: lipsa de inertie a elementului de analiza (spotul luminos) a fenomenului, rezultnd posibilitatea de masurare pna la frecvente de ordinul sute de MHz - ilor; consum propriu redus, fenomenul fiind analizat practic fara perturbatii; impedanta de intrare de ordinul MW; sensibilitate ridicata; analiza in domeniul amplitudine-timp a fenomenului si vizualizarea in sistem bidimensional.

CLASIFICARE

a)Dupa modul de tratare a semnalelor analizate deosebim:

osciloscoape analogice, in care prelucrarea are loc numai in circuite analogice; osciloscoape numerice (digitale), in care semnalul este convertit sub forma numerica, prelucrat astfel si reconvertit in analogic pentru afisare; combinate. b)Dupa modul de analiza a semnalelor in domeniul timp, deosebim urmatoarele tipuri de osciloscoape: osciloscoapele de timp real: sunt osciloscoapele la care intre fiecare punct al imaginii de pe ecran si fiecare valoare momentana a semnalului exista o corespondenta biunivoca. Banda lor de frecventa poate atinge 500 MHz; osciloscoapele cu esantionare (DSO- Digital Sampling Oscilloscope), cu care, aplicnd o tehnica speciala de esantionare, se pot analiza semnale cu frecvente de pna la 50 GHz. Datorita acestei tehnici ele se mai numesc si osciloscoape de "timp translatat". O alta categorie de osciloscoape sunt cele cu memorie: in tehnica analogica acestea sunt echipate cu tuburi catodice al caror strat de luminofor prezinta proprietatea de remanenta a imaginii; ele sunt deosebit de utile in analiza fenomenelor tranzitorii (foarte rapide si care nu se repeta).

COMPONENTE

1. Circuitele de intrare (CI): au rolul de a asigura o adaptare ntre generatorul semnalului de analizat i osciloscop. 2. Amplificatoarele de semnal (A): au rolul de a mri amplitudinea semnalului aplicat tubului catodic. 3. Baza de timp (BT): este un oscilator care are rolul de a desfura n timp semnalul de studiat. 4. Tubul catodic: are rolul de a transforma semnalul electric ntr-o curb ce se poate vizualiza pe ecranul acestuia. 5. Blocul de alimentare (BA): are rolul de a alimenta cu tensiuni continue i alternative toate componentele osciloscopului. 6. Redresorul de nalt tensiune (RIT): are rolul de a asigura deplasarea fasciculului de electroni spre ecranul fluorescent al tubului catodic.Componentele principale ale tubului catodic sunt: tunul electronic: este sistemul care produce fasciculul de electroni ce urmeaz a fi focalizat pe ecran. Acest sistem conine: - filament care nclzete un catod - catod care emite electroni; are form cilindric; - gril care comand intensitatea fasciculului de electroni; este alimentat astfel nct are un potenial electric negativ fa de catod. Valoarea acestui potenial determin numrul de electroni care trec prin gril. O variaie a intensitii fasciculului de electroni determin variaia intensitii spotului luminos de pe ecranul tubului. ntre catod i gril se formeaz lentile electrostatice n scopul de a concentra fasciculul de electroni ntr-un punct. anozii: au rolul de a accelera fasciculul de electroni, iar prin geometria lor produc i focalizarea fasciculului de electroni pe ecran. sistemul de deflexie: are rolul de a devia fasciculul de electroni att pe vertical ct i pe orizontal. n majoritatea cazurilor, acest sistem este format din dou perechi de plci metalice pe care se aplic tensiuni electrice, deci dirijarea fasciculului de electroni este realizat folosind cmpuri electrice (Fig.2). La dispozitivele de afiaj cu tub catodic (CRTs, cathode ray tubes) sistemul de deflexie este format din una sau dou perechi de bobine, dirijarea electronilor fiind produs de cmpuri magnetice (Fig.3). ecranul: este format dintr-o substan fluorescent depus pe partea interioar a tubului vidat. n funcie de compoziia substanei, culoarea spotului i remanena sa pe ecran este diferit. Fasciculul de electroni, bombardnd ecranul, produce un spot luminos ale crui dimensiuni pot fi reglate cu ajutorul lentilelor electrostatice.

Fig. 2. Componentele principale ale tubului catodic; sistemul de deflexie utilizeaz cmpuri electrice.

Fig. 3. Dispozitiv de afiaj cu tub catodic (CRT); sistemul de deflexie utilizeaz cmpuri magnetice.

Mrimile caracteristice ale unui tub catodic sunt: Sensibilitatea definit ca raportul dintre deviaia (n centimetri) a spotului luminos pe ecranul fluorescent atunci cnd pe plcile de deflexie se aplic o tensiune de un volt. Factorul de deflexie este inversul sensibilitii. Frecvena maxim a semnalului care mai poate nc s fie urmrit pe ecran; este determinat de timpul de trecere a electronilor printre plcile de deflexie. Condiii pe care trebuie s le ndeplineasc diferitele componente ale osciloscopului catodic: Circuitul de intrare trebuie: s aib impedan mare; s realizeze o micorare a semnalului astfel nct s nu produc distorsiuni de neliniaritate n amplificatoare; s nu modifice caracteristica de frecven a osciloscopului. Amplificatorul cuprinde un preamplificator i un etaj final care trebuie: s funcioneze n banda de frecven egal cu a tubului catodic; s realizeze o amplificare mare i fr distorsiuni; s produc o ntrziere a semnalului de analizat, necesar sincronizrii cu baza de timp a osciloscopului. Baza de timp trebuie: s asigure deplasarea fascicolului de electroni pe orizontal cu o vitez constant; acest lucru se poate realiza aplicnd plcilor rspunztoare de deflexia pe orizontal o tensiune care variaz liniar n timp. Dac, simultan cu tensiunea amintit, se aplic pe plcile de deflexie vertical o tensiune alternativ, atunci fasciculul de electroni va descrie o sinusoid. Dac nu se aplic nicio tensiune pe cele dou perechi de plci atunci spotul se afl n centrul ecranului. Tuburi catodice cu memorie Spotul luminos pe ecran poate persista un timp de la cteva secunde pn la cteva minute, depinznd de substana fluorescent depus pe ecran. Impulsurile de scurt durat nu pot fi vizualizate pe ecrane, chiar dac acestea au o remanen mare. Impulsurile scurte trebuiesc fotografiate pentru a putea fi analizate. De aceea au fost realizate tuburi catodice cu memorie, n care imaginea unui semnal este acumulat ntr-un timp mai ndelungat i redat apoi pe ecran. Tuburile catodice cu mai multe fascicule Pentru a putea obine pe acelai ecran dou sau mai multe semnale, n vederea comparrii acestora, au fost construite tuburi cu dou sau mai multe tunuri electronice care pot fi acionate de un sistem de plci de deflexie, cte o pereche pentru fiecare fascicul de electroni. Ambele fascicule bombardeaz acelai ecran, descriind dou sau mai multe curbe independente pe acesta. Acum acest sistem este foarte rar folosit, n schimb, se utilizeaz n mod curent comutatorul electronic pentru obinerea a dou sau mai multe semnale pe ecranul tubului. Aceasta se poate realiza n mai multe moduri: a) cu ajutorul unui comutator se aplic un semnal la amplificatorul de pe vertical un timp 0t1, iar al doilea semnal n intervalul t1 t2, comutatorul fiind, pe rnd, n poziia A/B. b) cu ajutorul unui sistem ce permite divizarea semnalelor i aplicarea lor pe poriuni plcilor de deflexie.

APLICATIIOsciloscopul servete la msurarea i observarea unor semnale electrice (n general detensiune) provenite de obicei dincircuite electronice, ca de exemplut elevizoare, amplificatoare audio, oscilatoare electronice, diverse circuite digitale etc. Analiza formei i parametrilor acestor semnale este util n construcia, reglarea sau repararea unor astfel de circuite.Pentru msurarea semnalelor de intrare i a intervalelor de timp, pe ecran exist un caroiaj ale crui diviziuni corespund unor uniti de tensiune sau timp calibrate nV/diviziune, respectivs/diviziune. Astfel, printre parametrii cei mai importani ai semnalelor electrice care se pot msura snt urmtorii: perioada saufrecvenasemnalelor periodice; timpul de cretere sau descretere al unui puls de la un nivel dat la altul; ntrzierea relativ a dou semnale; durata unui puls; factorul de umplere al unui semnal (tren de impulsuri) dreptunghiular