Osciloscopul Catodic

1. INTRODUCERE

Osciloscopul catodic este un aparat electronic, care permite evaluarea calitativa si cantitativa pe cale vizuala a variatiei în timp a semnalelor periodice.

Desi precizia masurarilor, asupra tensiunilor momentane si a intervalelor de timp, nu este mai mare de 3 8%, vizualizarea variatiei temporale a marimii pe ecranul tubului catodic ofera o cantitate de informatie de masurare mai mare decât cele mai precise mijloace de masurare.

Indiferent de tipul constructiv, orice osciloscop catodic permite:

efectuarea de observatii asupra formei si parametrilor de moment ale semnalelor;

vizualizarea a doua sau mai multor semnale simultan;

vizualizarea fenomenelor periodice sau neperiodice cu frecventa de variatie în limite foarte largi;

stabilirea dependentei dintre doua fenomene masurabile electric.

2. TUBUL CATODIC

Cele mai utilizate sunt tuburile catodice cu un tun electronic cu un spot si cu postaccelerare.

Întregul ansamblu compus din tun electronic, grila comanda, anozi, placi de deflexie este inclus într-un tub de sticla vidat, iar terminalele de contact ale electrozilor sunt fixate pe un soclu.

Electronii emisi de catod sunt accelerati de câmpul electric din spatiul catod-anod, intensitatea fascicolului fiind controlata de potentialul grilei de comanda.

Prin focalizare se urmareste obtinerea pe ecran a unei urme luminoase cât mai subtiri si mai clare.

La tuburile catodice pentru osciloscoape se utilizeaza deflexia electrostatica realizata cu doua perechi de placi plane pe doua directii perpendiculare X-Y.

Pe suprafata interioara a ecranului este depus un strat din material luminofor.

Figura 1. Tubul catodic.

1. tun electronic; 6. anod de preaccelerare;

2. filament; 7. placi deflexie verticala;

3. catod; 8. placi deflexie orizontala;

4. grila de comanda; 9. anod de postaccelerare;

5. electrod de focalizare; 10. ecran.

Caracteristica cea mai importanta a tubului catodic este sensibilitatea de tensiune definita astfel:

l- lungimea placilor de deflexie în directia Z;

L- distanta dintre ecran si placile de deflexie;

d- distanta dintre placile de deflexie;

Ua- tensiunea de accelerare din tub.

Întrucât l si d sunt limitate din punct de vedere constructiv si tendinta de miniaturizare se manifesta si la osciloscop, ceea ce determina L mic, sensibilitatea se mareste prin aplicarea unei tensiuni anodice Ua mai mici si postaccelerarea electronilor dupa deflexie la energia necesara excitarii materialului luminofor.

3. SCHEMA BLOC SI FUNCTIONAREA

ATENUATORUL DE INTRARE ("a") preia semnalul de la borna Y si furnizeaza un semnal potrivit cu sensibilitatea amplificatorului pentru deflexie pe verticala. Atenuarea se regleaza în trepte cu comutatorul V/DIV. Majoritatea osciloscoapelor au la atenuator si un reglaj continuu al atenuarii.

AMPLIFICATORUL PENTRU DEFLEXIE PE VERTICALA (notat "Y") este un amplificator diferential cu doua intrari si doua iesiri.

Figura 2. Schema bloc a unui osciloscop.

Tensiunea aplicata placilor pentru a produce o deflexie normala este de ordinul sutelor de volti. În majoritatea cazurilor, tensiunile care se masoara au valori mici, astfel încât este necesara amplificarea lor.

O cerinta suplimentara a amplificatoarelor de acest tip fata de amplificatoarele de banda larga obisnuite este iesirea simetrica, în caz contrar placile sunt excitate nesimetric si rezulta distorsiuni ale imaginii si defocalizarea spotului.

Câmpul electric creat de placi produce o deplasare a spotului pe verticala proportionala cu tensiunea aplicata placilor.

La cea de-a doua intrare se aduce o tensiune continua de la potentiometrul POZITIE Y prin modificarea careia se deplaseaza întreaga imagine pe verticala.

AMPLIFICATORUL PENTRU DEFLEXIE PE ORIZONTALA (notat "X") din punct de vedere constructiv este identic cu amplificatorul pentru deflexie pe verticala, are reglajul POZITIE X din care se poate deplasa imaginea pe orizontala, si preia semnal de intrare de la blocul baza de timp sau de la borna X EXT.

BLOCUL BAZA DE TIMP (notat "BT") genereaza un semnal care comanda deplasarea spotului pe orizontala de la stânga la dreapta ecranului cu viteza constanta prescrisa cu comutatorul notat TIMP/DIV si un semnal care comanda stingerea spotului pâna la urmatoarea cursa.

Semnalul de baleiaj are forma de dinti de fierastrau si are trei etape: cursa directa, cursa inversoare, si timpul de asteptare necesar sincronizarii bazei de timp cu semnalul vizualizat.

Frecventa tensiunii de baleiaj se poate varia brut (TIMP/DIV) si, pentru unele masuratori, continuu.

Momentul declansarii tensiunii de baleiaj este fixat de un circuit de formare a impulsurilor de declansare numit circuit de sincronizare (CS).

Generatorul de baleiaj contine un circuit basculant de pornire (CBD), un integrator (I), un circuit de întârziere Ri, Ci si un etaj de separare. În starea de repaus condensatoarele C si Ci sunt descarcate.

La primirea impulsului de declansare CBP comuta si încarca condensatorul C, iar ES transmite tensiunea liniar variabila la amplificatorul de deflexie orizontala.