Osciloscópios eletrônicos e seu uso

Nos osciloscópios eletrônicos, você pode observar na tela as curvas de vários processos elétricos e de impulso, variando em frequência de alguns hertz a dezenas de megahertz.

Osciloscópios eletrônicos podem medir várias grandezas elétricas, obter uma família de características de dispositivos semicondutores, loops de histerese de materiais magnéticos, determine os parâmetros dos dispositivos eletrônicos, além de realizar muitos outros estudos.

Os osciloscópios eletrônicos são conectados a uma tensão alternada de 127 ou 220 V, com frequência de 50 Hz, e alguns deles, além disso, podem ser alimentados por uma fonte de tensão alternada de 115 ou 220 V, frequência de 400 Hz, ou de uma fonte de tensão constante de 24 V , ligada pressionando o botão «NETWORK» (fig. 1).

Arroz. 1. Painel frontal do osciloscópio eletrônico C1-72

Ao girar os dois botões correspondentes localizados na parte inferior esquerda do painel frontal do dispositivo, você pode ajustar o brilho e o foco para obter um pequeno ponto brilhante com um contorno nítido na tela, que não pode ficar parado por muito tempo , para evitar danos à tela do tubo de raios catódicos.

Este local pode ser facilmente movido para qualquer lugar na tela girando os botões próximos aos quais existem setas de dupla face. É melhor, no entanto, antes de conectar o osciloscópio a uma fonte de alimentação, organizar seus controles de modo que, em vez de um ponto na tela, você obtenha imediatamente uma linha horizontal brilhante para digitalizar, cujo brilho, foco e localização na tela pode ser ajustado de acordo com os requisitos do experimento girando os botões correspondentes.

Uma tensão de teste (T) é fornecida por um cabo de conexão para "INPUT Y", que fornece sua energia ao divisor de tensão de entrada controlado por "AMP Y" e depois ao amplificador de deflexão de feixe vertical. Se antes um ponto fixo brilhava na tela, agora aparecerá uma faixa vertical sobre ela, cujo comprimento é diretamente proporcional à amplitude da tensão em estudo.

Ligando o gerador de tensão dente de serra embutido no osciloscópio, conectado ao tubo do feixe de elétrons através de um amplificador de deflexão de feixe horizontal com ganho ajustado girando o botão interruptor localizado no canto superior direito do painel frontal do dispositivo, altera a duração da varredura e garante que uma imagem curva apareça em sua tela (T).

Caso antes de ligar o osciloscópio, seus controles tenham sido colocados em posições que garantam o aparecimento de uma linha de limpeza horizontal, o fornecimento da tensão investigada para "ENTRADA Y" é acompanhado pelo aparecimento na tela da mesma curva e você (T). A imobilidade da curva de tensão estudada é conseguida pressionando um dos botões da unidade de sincronização e girando correspondentemente os botões STABILITY e LEVEL. Uma escala transparente cobrindo a tela CRT facilita as medições verticais e horizontais necessárias.

Diagrama funcional do osciloscópio:

A maioria dos osciloscópios eletrônicos permite aplicar simultaneamente duas tensões testadas nas entradas Y e X, respectivamente, se você pressionar previamente o botão «INPUT X».

Com duas tensões senoidais com as mesmas frequências e amplitudes, defasadas uma em relação à outra por a, figuras de Lissajous aparecem na tela (Fig. 2), cuja forma depende do deslocamento de fase α = arcsin B / A,

onde B é a ordenada do ponto de interseção da figura de Lissajous com o eixo vertical; A é a ordenada do ponto superior da figura de Lissajous.

Arroz. 2. Figuras de Lissague com duas tensões senoidais de mesmas frequências e amplitudes iguais, defasadas por α.

A presença de um único feixe no tubo do feixe de elétrons é uma desvantagem significativa do osciloscópio, que exclui a observação simultânea de vários processos na tela, o que é eliminado pelo uso de uma chave eletrônica.

As chaves eletrônicas de dois canais têm duas entradas com um terminal comum e uma saída que se conecta à entrada do osciloscópio eletrônico. Quando o switch opera, suas entradas são conectadas automaticamente uma de cada vez multivibrador à entrada Y, como resultado, ambas as curvas de tensão alimentadas às entradas do interruptor são observadas simultaneamente na tela do osciloscópio. Dependendo da frequência de comutação das entradas, as curvas são exibidas na tela como linhas tracejadas ou sólidas. Para obter a escala desejada das curvas, divisores de tensão são instalados nas entradas das chaves.

As chaves eletrônicas de quatro canais possuem quatro entradas bi-clamp com divisores de tensão e uma saída que se conecta à entrada Y de um osciloscópio eletrônico que permite ver simultaneamente quatro curvas na tela. As chaves eletrônicas geralmente possuem botões para mover as formas de onda para cima e para baixo na tela do osciloscópio, permitindo que sejam posicionadas de acordo com os requisitos do experimento.

A observação simultânea de várias curvas também é possível com osciloscópios multifeixe, onde o tubo de raios catódicos possui vários sistemas de eletrodos que criam e direcionam os feixes.

Os osciloscópios eletrônicos permitem não apenas observar vários processos periódicos estacionários na tela, mas também fotografar oscilogramas de vários processos rápidos.

Atualmente, os osciloscópios analógicos estão sendo substituídos por osciloscópios de armazenamento digital, que possuem capacidades funcionais e metrológicas mais sérias.

Os osciloscópios de armazenamento digital são conectados a um computador pessoal ou laptop por meio de uma porta paralela LPT ou USB e usam os recursos de um computador para exibir sinais elétricos. A maioria dos modelos não requer energia adicional.

Todas as funções padrão do osciloscópio são executadas usando programas especiais executados em um computador, ou seja,a tela do computador é usada como uma tela de osciloscópio. Esses osciloscópios têm sensibilidade e largura de banda muito altas.

Arroz. 3. Osciloscópio digital de armazenamento ZET 302

Arroz. 4. Programa para trabalhar com um osciloscópio digital

O osciloscópio digital de armazenamento é na verdade um acessório especial para um computador, ocupa muito menos espaço de trabalho em comparação com os modelos analógicos, pois as funções de processamento e exibição do sinal são transferidas para um computador comum. A operação de um osciloscópio de armazenamento digital é limitada apenas pela operação de um computador.

O controle geral da sequência de operação dos nós do osciloscópio digital é realizado por um microprocessador. Diagrama funcional Um osciloscópio digital contém vários componentes específicos do computador. É principalmente um microprocessador, circuitos de controle digital e memória.

O software de osciloscópio digital pode executar muitas funções não típicas de um osciloscópio de feixe de luz, como a média de um sinal para limpá-lo de ruído, rápida transformação de Fourier para obter espectrogramas do sinal e muito mais.