Oscilloscopio AnalogicoOscilloscopio Analogico

• Strumento dotato di uno schermo su cui un punto luminoso può essere spostato variando le sue coordinate X ed Y tramite due tensioni Vx e Vy

• Una volta illuminato un punto, la luminosità permane per un certo periodo (persistenza), per cui facendo muovere il punto ‘velocemente’ l’oscilloscopio mostra delle ‘linee’ o ‘tracce’

• L’oscilloscopio è uno strumento in grado di monitorare il comportamento di un segnale elettrico (tensione) in funzione del tempo.

• L’elemento fondamentale dell’oscilloscopio è il tubo a raggi catodici, i cui componenti essenziali sono

a) Cannone elettronico: genera un fascio di elettroni

b) Sistema di focalizzazione ed accelerazione del fascio

c) Una coppia di placche di deflessione orizzontale ed una di placche di deflessione verticale, ovvero dell’immagine, sullo schermo fluorescente

d) Schermo: superficie in vetro, ricoperta di sostanze emittenti qualora colpite dagli elettroni, onde rendere visibile il fascio elettronico

L’oscilloscopio

Sorgentedi e-

AccelerazioneFocalizzazione

Deflessione

Placchette di deflessione

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/54/Osciloscopio.png

Modi operativi: modalità x-yModi operativi: modalità x-y

• In questa modalità le placchette di deflessione verticale sono soggette alla tensione Vy(t), le placchette orizzontale alla tensione Vx(t). • La traccia che viene lasciata dagli elettroni sullo schermo è il risultato della combinazione, sui due assi ortogonali x e y, dei moti dovuti ai due diversi campi elettrici.

curva parametrica: date due generiche tensioni Vx(t) e Vy(t) sullo schermo appare la curva parametrica:

L’oscilloscopio è utilizzato in modalità

XY

tVY

tVX

y

x

Modi operativi: modalità x-yModi operativi: modalità x-y

Modi operativi: modalità x-yModi operativi: modalità x-yIl moto risultante dalla combinazione di due moti armonici in fase su due

assi ortogonali avviene lungo il segmento AB

In modalità XY il segnale x(t), collegato al canale 2, è responsabile della deflessione orizzontale del fascio luminoso. In questo modo il segnale y(t), collegato al canale 1, è rappresentato al variare dell'ampiezza del segnale x(t).

x(t)

y(t)

N.B. Sono segnali isofrequenziali, cosa accade se i due segnali hanno frequenza diversa?

Modi operativi: modalità x-yModi operativi: modalità x-y

Equazioni delle figure di Lissajous:

Ai : ampiezze, ωi : pulsazioni, φi : fasi di due moti oscillatori ortogonali

Nel caso più semplice, caratterizzato da identica ampiezza di oscillazione (A1 = A2) e stessa pulsazione (cioè rapporto di pulsazione unitario, ω1/ω2 = 1), si può vedere che sono figure di Lissajous : un segmento appartenente alla bisettrice del I e III quadrante (φ=0), un segmento appartenente alla bisettrice del II e IV quadrante (φ=π), il cerchio (φ=π/2 o φ=3π/2) l‘ellisse (vari valori di φ).

Pendolo di Righi

Modi operativi: base dei tempiModi operativi: base dei tempi

andamento nel tempo di una tensione Vy(t). La tensione Vx(t) (normalmente generata all’interno dell’oscilloscopio) è proporzionale al tempo, sullo schermo si ottiene:

Funzionamento dell’oscilloscopio inbase dei tempi

k

XVY

tVY

tktVXy

y

x

Placche di deflessione orizzontale e verticale

elettrone

Fx

FrisultanteFy

E=Vd/s

+Vd

schermo

Applicazione simultanea delle tensioni VX e VY

VY

VX

VX =cost1

VY=cost2

VX

VY

VY

VX

t

t

VX

VY

VY

VX

t

t

VX

VY

VY

VX

t

t

fY = fX

VX

VY

VY

VX

t

t

fY = 2fX

Tensione a ‘dente di sega’

VX0

-VX0

VX0

-VX0

VX

VY

VY

VX

t

t

fY = ½fX

Il periodo del segnale a ‘dente di sega’, sulle placche orizzontali, deve stare in rapporto prestabilito rispetto al periodo della sinusoide: frequenza multipla o sottomultipla della frequenza del segnale che si vuole visualizzare, che pilota le placche di deflessione verticale. Inoltre, l’ampiezza del ‘dente di sega’ deve essere costante in ampiezza. La sincronizzazione dei due segnali (VX e VY) viene effettuata grazie ad un elemento circuitale detto ‘Trigger’

VX0

-VX0

Oscilloscopio AnalogicoOscilloscopio Analogicoutilizzato in base tempiutilizzato in base tempi

• Segnale a dente di sega: per Vmin estremo sinistro dello schermo per Vmax estremo destro discesa ripida ritorno all’estremità sinistra

• Circuito di blanking: spegnimento momentaneo del fascio (impulso neg.alla griglia di controllo dell’intens. lum.)

Funzionamento della base tempi:

Oscilloscopio AnalogicoOscilloscopio Analogicoutilizzato in base tempiutilizzato in base tempi

Misure eseguibili con l’oscilloscopio analogico Misure eseguibili con l’oscilloscopio analogico utilizzato in base tempiutilizzato in base tempi

OSCILLOSCOPIO :OSCILLOSCOPIO :I COMANDII COMANDI

Oscilloscopio AnalogicoOscilloscopio Analogico

Accensione: POWER - Nei primi secondi dall'accensione l'oscilloscopio esegue una serie di test di funzionamento. Lo schermo si presenta come era configurato l'oscilloscopio nell'ultima sessione di misure, può presentare 1 o 2 tracce come sopra.

Inoltre, può accadere di non visualizzare nulla, allora per visualizzare almeno una traccia, occorre posizionare il trigger dell'oscilloscopio in modalità auto (NM/AT per 2 s) posizionato a sx del tasto level.

Fuoco: INTENS + FOCUS permettono di regolare l’intensità ed il fuoco del fascio che dev’essere spesso circa 0.5 mm e nitido.

Oscilloscopio AnalogicoOscilloscopio Analogico

Ingresso:Lo strumento dispone di due canali (CH1/CH2) collegabili tramiteBNC, ciascun canale può essere connesso AC/DC (elimina/nonelimina la componente continua). Inoltre tenendo premuto il tasto AC/DC per 2s si applica la modalità sonda compensata ed il canaleviene moltiplicato per un fattore 10. E’ possibile connettere a massa il canale GD per effettuare misure assolute del segnale.

Oscilloscopio AnalogicoOscilloscopio Analogico

Misurazioni:Dopo aver attivato il tasto GD è possibileposizionare il segnale visualizzato alcentro dello schermo mediante Y-POS eX-POS. Lo strumento è pronto per lemisurazioni. Bene il misurando è dato dalProdotto

V = Kv · Ndiv

dove K v è il coeff. Impostato sulla manopola V/div e Ndiv è il numero di divisioni individuate dal segnale sullo

schermo.

Per le misure di frequenza occorre impostare opportunamente la manopola dellavelocità di scansione dell’asse X (Base tempi) s/div in modo da visualizzare bene ilsegnale, dopodiché si misura il periodo

T = Ko · Ndiv

dove K o è il coeff. Impostato sulla manopola s /div e Ndiv è il numero di divisioni individuate dal segnalesullo schermo.

Oscilloscopio AnalogicoOscilloscopio Analogico

Sezione di Trigger e Base tempi:

1. manopola (TIME/DIV)

2. tasto (NM/AT) (a sinistra della manopola

precedente)

1. manopola (LEVEL)

2. SLOPE tasti ( )

3. TRIG. channel

Oscilloscopio AnalogicoOscilloscopio Analogico(Trigger)

Funzionamento della base tempi:

• Comando TIME/DIV : varia la pendenza della rampa

• La rampa deve essere sincronizzata con il segnale da rappresentare(inizia a salire dal p.to in cui la porzione del segnale è identica alla porzione di segnale della scansione precedente)

• TRIGGER: è un circuito che genera un impulso in corrispondenza di un parti-colare punto del segnale (individuato da un livello e da una pendenza)

• Comando LIVELLO di TRIGGER

• Comando SLOPE +/-

Esempio: segnale da visualizzare, impulso di trigger e dente di sega

Rappresentazione sullo schermo

Oscilloscopio AnalogicoOscilloscopio AnalogicoModalità base dei tempi: un altro esempio

Oscilloscopio AnalogicoOscilloscopio AnalogicoDoppia traccia:1. Connettere i due canali

(CH1/CH2V)

2. Selezionare DUAL

3. Selezionare GD per entrambi i canali

4. Selezionare il canale di TRIG.

Modi di visualizzazione:

1. ALT

2. CHOP

Oscilloscopio AnalogicoOscilloscopio AnalogicoModi di visualizzazione: 1. ALT 2. CHOP

Con un unico punto luminoso:

• Si disegnano le tracce in modo alternato (ALTERNATE), alla fine di un segnale parte l’altro.

• Si disegnano le tracce insieme ‘saltando’ da una traccia all’altra (CHOPPED), per una frazione di periodo si traccia un segnale e per il complementare il secondo segnale.

Problema della Problema della SincronizzazioneSincronizzazione

• La traccia rimane visualizzata solo per

pochi secondi

• Per continuare a vedere la traccia si deve

ripetere continuamente la visualizzazione

(SPAZZOLATA)

SincronizzazioneSincronizzazione

• Se la spazzolata inizia in un istante casuale si

hanno sullo schermo tracce diverse ogni volta

SincronizzazioneSincronizzazionePer avere una traccia ‘stabile’ in molti casi è sufficiente che il pennello elettronico parta quando il segnale da visualizzare:

– assume un valore prefissato

– ha la derivata di un determinato segno (pendenza)

Si deve generare un impulso di trigger che comanda l’inizio della visualizzazione

SincronizzazioneSincronizzazione

Vy

t

porzione di traccia visualizzata = 0.75 Typorzione di traccia visualizzata = 0.75 Ty

Impulso di trigger

Tipi di triggerTipi di trigger

• INT ricavato dal segnale inviato all'asse y

• EXT ricavato da un generico segnale fornito dall'esterno

• LINE ottenuto dall’alimentazione di rete

Uso dell’Oscilloscopio Uso dell’Oscilloscopio

Sul banco sono presenti i seguenti strumenti:

• Oscilloscopio analogico

• Multimetro digitale da banco

• 2 cavi coassiali (BNC-BNC)

• 1 cavo coassiale (BNC-banana)

• 1 cavo banana-banana

• Alimentatore stabilizzato

• Generatore di funzioni su scheda e cavo di alimentazione

Uso dell’Oscilloscopio Uso dell’Oscilloscopio (Alimentatore stabilizzato)

Alimentazione:- power

Segnale d’uscita:- rosso (+)- giallo (-) - nero (ground)

Display analogici:Misurano tensione e corrente dei due canali

Connessioni:- due canali singoli- un canale con alimentazione duale

Uso dell’Oscilloscopio Uso dell’Oscilloscopio (Generatore di segnali)

Alimentazione:- rosso (+ Gen)- nero (- Gen)- verde (massa Gen)

Segnale d’uscita:- uscita A- uscita B

Display:A 7 segmenti, la scheda può generare 8 forme d’onda selezionabili con i tasti DNe UP