L’Oscilloscopio(raccolta di lucidi)

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Introduzione

L’oscilloscopio è lo strumento di misura fondamentale per l’analisi dei

segnali nel dominio del tempo.

Questo dispositivo, che può essere sia analogico che digitale, permette la

visualizzazione su una scala graduata bidimensionale (reticolo) di segnali di

tensione variabili nel tempo e consente di eseguire misure di ampiezza

(valore di picco, efficace, medio, ecc.) e di tempo (periodo, frequenza,

sfasamento, duty cycle, tempi di transizione, ecc.).

Ricorrendo all’uso di opportuni sensori è comunque possibile adottare

questo strumento per la visualizzazione dell’andamento temporale di

qualsiasi grandezza fisica.

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Con questo strumento estremamente versatile è possibile

caratterizzare dispositivi e circuiti, effettuare confronti di vario tipo,

verificare il corretto

funzionamento di

componenti e sistemi,

analizzare le

caratteristiche di

disturbi e interferenze,

ecc.

Esso visualizza l’andamento temporale della tensione ai capi di un bipolo (che può essere un elemento di un circuito, un sensore, ecc.).

In quanto misuratore di tensione, l’impedenza d’ingresso di un oscilloscopio è(normalmente) molto elevata; tipicamente essa è di tipo ohmico-capacitivo ed è costituita dal parallelo di un resistore da 1 MΩ con un condensatore dell’ordine della decina di picofarad (10÷15 pF per strumenti di classe elevata, 30÷35 pF per strumenti economici).

Tuttavia gli oscilloscopi a più ampia banda passante (ordine del gigahertz, quindi utilizzabili per l’analisi di segnali RF), possono avere impedenza di ingresso di 50 o 75 Ω.

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E’ pertanto uno strumento di tipo voltmetrico

visualizza l’andamento temporale della tensione ai capi di un bipolo

L’impedenza d’ingresso è (normalmente) molto

elevata ed è costituita da un bipolo R-C parallelo:

RV=1MΩ CV≈10-30pF

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Nell’oscilloscopio analogico il segnale di ingresso, dopo un limitato condizionamento (amplificazione o attenuazione), viene direttamente inviato al sistema di visualizzazione.

Nell’oscilloscopio digitale il segnale di ingresso dopo il condizionamento viene convertito nel dominio numerico con un processo detto di conversione analogico/digitale e solo successivamente viene visualizzato. Un oscilloscopio digitale può essere di tipo DSO (Digital Storage Oscilloscope), DPO (Digital Phosphor Oscilloscope) o MSO (Mixed Signal Oscilloscope)

Un oscilloscopio può essere:- analogico- digitalein funzione delle elaborazioni subite dal segnale prima della visualizzazione.

Un oscilloscopio può essere:- analogico- digitalein funzione delle elaborazioni subite dal segnale prima della visualizzazione.

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Oscilloscopio

Analogico

Digitale

DSO = Digital Storage Oscilloscope

DPO = Digital Phosphor Oscilloscope

MSO = Mixed Signal Oscilloscope

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L’OSCILLOSCOPIO ANALOGICO

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Schema a blocchi

Il cuore di un oscilloscopio è costituito dal tubo a raggi catodici (CRT, Cathode Ray Tube); quest’ultimo è un lungo tubo di vetro sigillato in cui viene fatto un vuoto spinto e alle cui estremità sono poste da una parte una sorgente di elettroni (cannone elettronico) e dall’altra lo schermo sul quale viene formata l’immagine del segnale. Sulla superficie interna dello schermo è depositato uno strato di materiale che ha la proprietà di illuminarsi quando è colpito dal fascio elettronico (fosfori).

Gli elettroni emessi dalla sorgente catodica vengono accelerati da un sistema di elettrodi ad alto potenziale (ordine della decina di kilovolt) in direzione dello schermo e concentrati in forma di fascio (pennello elettronico) che, opportunamente focalizzato, raggiunge lo schermo con sezione puntiforme passando attraverso un sistema di deflessione.

La visualizzazione dell’immagine del segnale è ottenuta deviando opportunamente la traiettoria del pennello elettronico e modificando il punto di impatto sullo schermo fluorescente; il sistema di deflessione agisce indipendentemente sia lungo l’asse orizzontale (asse temporale o “X”) sia lungo l’asse verticale (asse delle ampiezze o “Y”).

Il sistema di deflessione può essere di due tipi distinti: elettrostatico o elettromagnetico.

La deflessione elettrostatica è tipica degli oscilloscopi analogici e in questo caso il tubo CRT si dice di tipo vector scan (a scansione vettoriale) mentre la deflessione elettromagnetica è tipica degli oscilloscopi digitali e il tubo CRT si dice di tipo raster scan (scansione a trama).

In entrambi i casi l’immagine del segnale tende a scomparire rapidamente (la luminosità dei fosfori colpiti dal pennello elettronico decade con legge esponenziale); per questo è necessario ritracciare l’immagine a frequenze relativamente elevate (20-30 volte al secondo perché il fenomeno della persistenza dell’immagine sulla retina dell’occhio dell’osservatore dia l’impressione di immagine fissa).

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Struttura del CRT a deflessione elettrostatica

placchette di deflessione verticale

placchette di deflessione orizzontale

pennello elettronico

schermo

anodi di preaccelerazione e focalizzazione

cannone elettronico

zoccolo delle connessioni elettriche

anodo di post-accelerazione

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d

a

Vby Ld V

=

b = lunghezza placchette;

d = distanza tra le placchette;

Vd = d.d.p tra le placchette;

Va = tensione di accelerazione;

L = distanza tra il centro delle placchette e lo schermo;

y = distanza dello spot dal centro dello schermo;

dettagli sulla deflessione

Applicando le leggi della meccanica classica al moto dell’elettrone e trascurando gli effetti dell’accelerazione di gravità, si giunge molto facilmente alla seguente relazione:

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Nel suo funzionamento ordinario un oscilloscopio visualizza un segnale in funzione del tempo.

Per ottenere questo tipo di visualizzazione è necessario che il movimento verticale del fascio elettronico sia determinato dal segnale che si vuole rappresentare e che, al contempo, il movimento orizzontale avvenga a velocità costante da sinistra a destra. Occorre quindi che il sistema di deflessione orizzontale sia comandato da un segnale che vari la sua ampiezza linearmente col tempo (segnale a rampa lineare).

Quando il fascio elettronico, dopo aver effettuato la scansione (tempo di spazzolamento), raggiunge l'estremità destra dello schermo, deve ritornare all'estremità sinistra (tempo di ritraccia) e ridisegnare una porzione di segnale identica a quella tracciata nella scansione precedente.

Poichè l’oscilloscopio analogico non ha la possibilità di memorizzare in alcun modo il segnale, questo deve essere necessariamente periodico e la rampa che comanda la deflessione orizzontale, deve essere sincronizzata ad esso.

Dettagli sull’oscilloscopio analogico

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Τr

t

Vy

Vx

Τs

Τh

t

t

traccia visualizzata

asse verticale (segnale di ingresso)

asse orizzontale (base dei tempi)TS=tempo di spazzolamento

TR=tempo di ritraccia

TH=tempo di holdoff

- +Vx

+

-Vy

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In un oscilloscopio analogico:

• si ha un’immagine del segnale in forma di traccia luminosa continua;

• la stabilità della traccia è proporzionale alla frequenza del segnale;

• la luminosità della traccia è inversamente proporzionale alla derivata del segnale (più veloci sono le variazioni del segnale, più debole è la luminosità);

• non è possibile eseguire elaborazione numerica del segnale; sono al più disponibili operazioni molto semplici come inversione di segno e addizione e queste sono ottenute per via analogica;

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Esempio di oscilloscopio analogico a doppia traccia(Tektronix TAS 220)

- due sezioni verticali- una sezione orizzontale- una sezione di trigger

Lo schermo è dotato di una griglia (reticolo) costituita (sempre) da10 divisioni orizzontali e 8 divisioni verticali.

intensity - regolazione intensità della traccia

focus - regolazione della messa a fuoco della traccia

scale illumination – regolazione illuminazione del reticolo di riferimento

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x (tempo)

y (tensione)

z (intensità)

L’asse z delle intensità è disponibile solo sugli oscilloscopi analogici e sugli oscilloscopi digitali di tipo DPO; l’intensità della traccia sullo schermo aumenta con la velocità e con la frequenza del segnale.

E’ spesso possibile visualizzare la forma d’onda somma o differenzadi due canali.

Gli oscilloscopi digitali permettono di eseguire e visualizzare manipolazioni matematiche del segnale anche molto più complesse(moltiplicazione, divisione, integrazione, derivazione, FFT, ecc.)

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La SEZIONE VERTICALE

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un esempio di sezione verticale di un oscilloscopio analogico(TEKTRONIX TAS220)

manopola di regolazione della posizione della traccia sullo schermo (offset)

manopola di regolazione della sensibilitàverticale (tipicamente da 1-2 mV/div a 5 V/div)

pulsante di selezione del tipo di accoppiamento alla sorgente di segnale (AC/DC)

pulsante di messa a terra dell’ingresso (per il posizionamento accurato della traccia lungo l’asse verticale)

connettori BNC di ingresso

pulsante di selezione del modo di visualizzazione (chop/alternate)

selettore delle tracce da visualizzare

La sezione verticale comprende, poi, il controllo per l’accoppiamento (coupling) del segnale sotto misura con lo strumento

DC: accoppiamento in continua (bipolo collegato direttamente all’oscilloscopio);AC: la componente continua è rimossa inserendo un condensatore in serie (ciò altera l’impedenza d’ingresso e la risposta dinamica);GND: la sonda è scollegata (internamente) dal sistema verticale al quale è invece applicata una tensione nulla;Bandwidth Limit (o HF Reject): l’ingresso è filtrato passa-basso in modo da ridurre il rumore (altera impedenza di ingresso e risposta dinamica).

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La SEZIONE ORIZZONTALE

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Un esempio di sezione orizzontale di oscilloscopio analogico(TEKTRONIX TAS220)

manopola di regolazione della velocità di sweep (da poche decine di nanosecondi/div a qualche secondo/div, in funzione del pregio dello strumento)

manopola di regolazione della posizione orizzontale (horizontal delay o position)

controlli per la regolazione fine della velocità di sweep; utile, ad esempio, per misure di tempo relativo come quella di duty cycle dei segnali impulsivi

pulsante della funzione MAGNIFIER che consente di aumentare di un fattore 10 la velocità di sweep in modo da vedere dettagli veloci del segnale (non presente su tutti gli oscilloscopi)

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Comunemente gli oscilloscopi analogici disponibili commercialmente dispongono di almeno due canali di ingresso e di una sola base dei tempi;

Poiché il sistema di trigger può agire su un solo segnale per volta, saràpossibile visualizzare stabilmente e contemporaneamente sullo schermo solo forme d’onda di segnali aventi frequenze che stanno tra loro in rapporto razionale, cioè tali che:

In caso contrario il segnale non sincronizzato apparirà in movimento sullo schermo.

Si può ovviare all’inconveniente solo ricorrendo ad oscilloscopi con basi dei tempi multiple ed indipendenti l’una dall’altra; questi strumenti prevedono ovviamente anche l’uso di sistemi di deflessione distinti per ogni canale ed hanno perciò costi molto elevati.

con , e primi tra lorox xx y

y y

f n n n Nf n= ∈

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Per gli oscilloscopi a più canali e con singola base tempi possiamo scegliere tra due modalità di visualizzazione simultanea alternate e chop.

Un altro importante controllo della sezione orizzontale èquello che permette di passare dalla visualizzazione in “modo normale” a quella in “modo XY”.

In modo XY l’oscilloscopio visualizza il segnale applicato al canale 2 (o Y) in funzione del segnale applicato al canale 1 (o X).

In modo normale l’oscilloscopio visualizza i segnali di ingresso in funzione del tempo.L’asse x è in questo caso controllato dalla base dei tempi interna.

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La SEZIONE DI TRIGGER

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Un esempio di sezione di trigger di un oscilloscopio analogico(TEKTRONIX TAS220)

ingresso per segnale di trigger esterno

pulsante di selezione della pendenza del

trigger

slider per la selezione della sorgente del trigger

manopola di impostazione del livello di trigger

slider per la selezione del tipo di accoppiamento al

segnale

manopola di regolazione dell’holdoff

pulsanti di selezione del modo di trigger (norm, auto, single)

In un oscilloscopio analogico per ottenere una traccia stabile sullo schermo è necessario:

• che il segnale di ingresso sia periodico;

• che esso sia tracciato sempre con la stessa “fase” (ossia con un ritardo fisso rispetto all’inizio di un periodo); a questo provvede un’apposita sezione interna dell’oscilloscopio: la SEZIONE DI TRIGGER;

Attenzione!

In generale:

• lo spazzolamento NON dura un numero intero di periodi; la durata èstabilita dall’impostazione della base tempi (manopola time/div);

• il segnale NON è visualizzato senza interruzioni, ma possono essere “saltati” tratti anche molto lunghi rispetto al suo periodo.

L’istante di trigger è quello in cui il segnale raggiunge un certo valore (trigger level) con pendenza di segno fissato (trigger slope)

Nella sezione trigger dell’oscilloscopio troviamo quindi in primo luogo questi due controlli.

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segnale applicato alle placchette di deflessione orizzontale

t

Tempo di holdoff

fase di ritracciafase di spazzolamento

livello ditrigger

punti ditrigger

istanti di trigger. .

..spazzolamento

(sweep)

Istante di RIARMOdel trigger

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Occorre evidenziare che in un oscilloscopio sono presenti almeno 2 modalità di trigger:

• Normal in cui l’oscilloscopio spazzola l’asse orizzontale solo se il segnale è presente e soddisfa le condizioni di trigger; in questa configurazione, nel caso di perdita di aggancio, l’oscilloscopio analogico presenta uno schermo vuoto e l’oscilloscopio digitalemantiene sullo schermo l’ultima traccia ottenuta;

• Auto in cui l’oscilloscopio spazzola la base dei tempi anche in assenza di condizione di trigger, visualizzando una traccia orizzontale di riferimento corrispondente al segnale di livello zero;

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Il segnale di trigger può essere ricavato da uno dei canali di ingresso, oppure da un canale ausiliario dotato di un connettore proprio (external trigger).

L’accoppiamento del circuito di trigger con il segnale può essere:

• AC/DC: identico significato dell’accoppiamento del segnale di ingresso alla sezione verticale;

• TV (o video): in questo caso l’oscilloscopio si imposta automaticamente per visualizzare correttamente un segnale di ingresso di tipo video, estraendo da esso il segnale di sincronismo.

• HF Reject: viene soppresso il contenuto armonico ad alta frequenza sovrapposto al segnale; utile per limitare l’incertezza nell’istante di trigger dovuta al rumore;

Esiste inoltre sempre la modalità LINE nella quale il segnale di trigger èottenuto direttamente dal segnale alternato sinusoidale della rete di alimentazione; questa modalità è molto utile per la visualizzazione di segnali sincroni a quello di rete.

Un altro controllo della sezione di trigger, fondamentale per la corretta visualizzazione di alcuni tipi di segnali, è quello di holdoff (“trattenimento” del trigger)

Esso permette di regolare l’ampiezza di un intervallo di tempo, successivo allo spazzolamento, in cui il verificarsi della condizione di trigger è ignorata.Il controllo dell’holdoff è fondamentale per la corretta visualizzazione di segnali che soddisfano la condizione di trigger più volte in uno stesso periodo (caso tipico èquello dei segnali digitali seriali).Nel caso di figura, con una regolazione opportuna dell’holdoff, lo spazzolamento parte sempre in corrispondenza del primo impulso di ogni sequenza di tre, ottenendo un’immagine stabile.

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Un esempio di regolazione errata dell’holdoff.

Livello diTrigger

Intervalli di acquisizionePunto diTrigger

Holdoff Holdoff

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Livello diTrigger

Intervalli di acquisizionePunto diTrigger

Lo stesso segnale con una regolazione adeguata dell’holdoff.

Holdoff Holdoff

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IMPORTANTE:

In un oscilloscopio analogico l’istante di trigger corrisponde SEMPRE all’estremo sinistro della traccia visualizzata; questo perché il segnale non può essere “memorizzato” in alcun modo.

In un oscilloscopio digitale, invece, l’acquisizione è continua ed è la sola visualizzazione sullo schermo ad essere sincronizzata mediante il sistema di trigger. Questo consente di “vedere” l’andamento del segnale anche prima dell’istante di trigger (pretrigger).

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In definitiva, quando si usa un oscilloscopio è necessario eseguire tre operazioni fondamentali per visualizzare correttamente un segnale:

1. regolare la sensibilità verticale (attenuazione/amplificazione) tramite la manopola volt/div in modo da adattare l’ampiezza del segnale al range di misura desiderato;

2. regolare la base tempi tramite la manopola time/div (sezione orizzontale) in modo da visualizzare l’intervallo di tempo desiderato;

3. impostare correttamente la sezione di trigger (sorgente, livello, pendenza, modo e holdoff) per stabilizzare l’immagine del segnale sullo schermo.

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OSCILLOSCOPI DIGITALI

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Negli oscilloscopi digitali il segnale prima di essere visualizzato viene campionato (discretizzato lungo l’asse temporale) e digitalizzato (discretizzato lungo l’asse verticale).

Il campionamento è fondamentalmente di due tipi: in tempo reale (real-time sampling) o in tempo equivalente (equivalent-time sampling); quest’ultimo può poi essere ripetitivo (repetitive equivalent-time) o casuale (random interleaved sampling).

La risoluzione del digitalizzatore è normalmente limitata a 8 bit.

Dettagli sugli oscilloscopi digitali

Un oscilloscopio digitale:• dà una traccia formata da punti discreti (eventualmente interpolati);• permette l’elaborazione numerica del segnale;• luminosità e stabilità della traccia non dipendono dalla frequenza o dalla

velocità locale del segnale.

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Gli oscilloscopi digitali si dividono in due classi distinte, tecnologicamente molto diverse tra loro:

I DSO (Digital Storage Oscilloscopes) sono la versione tradizionale e meno costosa degli oscilloscopi digitali;

I DPO (Digital Phosphor Oscilloscopes) invece, sono una versione elaborata dei DSO che riproducono numericamente la modalità di visualizzazione degli oscilloscopi analogici (asse z delle intensità) mantenendo i vantaggi dell’acquisizione e dell’elaborazione digitale che èpropria degli oscilloscopi digitali.

A questi, negli ultimi anni, sono stati affiancati gli MSO (Mixed Signal Oscilloscopes, ossia Oscilloscopi a Segnali Misti) di cui si darà qualche cenno nel seguito.

Sebbene il funzionamento e le modalità di visualizzazione dell’oscilloscopio digitale sono in genere differenti da quelle dell’oscilloscopio analogico, l’aspetto e i principali comandi sono sostanzialmente gli stessi.

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campionamento real-time:

in questo caso l’oscilloscopio è in grado di acquisire in un’unica scansione un numero di punti idoneo a ricostruire fedelmente il segnale di ingresso. Questo èpossibile per segnali di contenuto armonico (molto) minore di 1/2 della frequenza massima di campionamento dell’oscilloscopio ed è l’unico metodo utilizzabile nel caso di segnali impulsivi non ripetitivi.

Le bande passanti degli oscilloscopi con campionamento in tempo reale sono dell’ordine del centinaio di megahertz.

Alcuni oscilloscopi digitali usano un campionamento in tempo reale per velocità di sweep basse e passano automaticamente al modo di campionamento in tempo equivalente per velocità di sweep elevate.

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In questo caso l’oscilloscopio acquisisce e visualizza campioni che appartengono a periodi diversi del segnale di ingresso.

Se lo shift temporale tra acquisizioni consecutive è casuale si ha il campionamento intempo equivalente casuale mentre seesso è progressivamente crescente in modo deterministico si ha il campionamento in tempo equivalente ripetitivo. Questa tecnica ènecessaria per visualizzare segnali la cui frequenza è molto elevata (anche superiore a 1/2 della frequenza massima di campionamento dell’oscilloscopio) ed è utilizzabile solo nel caso di segnali ripetitivi.

1° ciclo di acquisizione

2° ciclo di acquisizione

3° ciclo di acquisizione

campionamento in tempo equivalente

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Interpolazione

Il numero di campioni acquisiti in una scansione è comunque limitato; al fine di ottenere una visualizzazione in forma di traccia continua, gli oscilloscopi digitali ricorrono ad una interpolazione.

Le interpolazioni possono essere di vari tipi ma le più utilizzate sono quella lineare (figura a lato) e quella “sinx/x” che fornisce risultati migliori (traccia con raccordi più dolci).

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La deflessione negli oscilloscopi digitali

Negli oscilloscopi digitali la deflessione è sempre di tipo elettromagnetico (raster scan), ossia dello stesso tipo di quella impiegata nei comuni televisori domestici.

Questo perché sul loro schermo oltre all’immagine del segnale sono normalmente visualizzate molte altre informazioni (impostazioni degli assi verticali e orizzontale, trigger, misure automatiche, cursori, ecc.).

La deflessione elettromagnetica è realizzata mediante appositi induttori avvolti su un supporto di forma tronco-conica e disposto all’esterno del tubo CRT.

Negli oscilloscopi digitali più recenti il display è di tipo LCD (Liquid Crystal Display) monocromatico o a colori, il che consente ingombri estremamente contenuti. Per questi tipi di display (che sono a matrice di punti) non ha senso parlare di deflessione.

-sezioni verticali-sezione orizzontale-sezione di trigger

esempio di oscilloscopio digitale tipo DSO (HP54603)

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Negli oscilloscopi digitali sono possibili altre modalità di trigger, come ad esempio:

• Auto Level in cui la logica interna dell’oscilloscopio determina automaticamente il livello di trigger più opportuno; la base tempi resta quindi sempre (o quasi...) agganciata al segnale. L’operatore può cambiare il livello di trigger ma se questo comporta la perdita di aggancio, l’oscilloscopio provvede a riposizionarlo automaticamente;

• Single in cui l’oscilloscopio esegue un solo ciclo di acquisizione; questa modalità serve nel caso di segnali non ripetitivi o single-shoted è presente solo in oscilloscopi digitali con campionamento in tempo reale.

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Gli MSO (Mixed Signal Oscilloscopes)

• Sono oscilloscopi digitali (generalmente di tipo DSO) che, in aggiunta ai normali canali di ingresso analogici, dispongono anche di un certo numero (spesso piuttosto limitato, non oltre i 16) di canali digitali;

• Consentono quindi di visualizzare contemporaneamente sullo schermo l’andamento di segnali analogici e di segnali digitali; questa èun’esigenza sempre più sentita nell’elettronica industriale e consumer dove sono molto diffusi sistemi misti analogico/digitale;

• Dispongono di ulteriori modalità di trigger avanzate che consentono di avviare l’acquisizione, ad esempio:– quando tutti o alcuni i segnali digitali di ingresso rispettano un certo pattern

(combinazione di livelli alti e bassi),– quando su una data linea si presenta un impulso di durata inferiore o

superiore ad un certo limite definibile dall’operatore;– quando uno o più segnali presentano determinate transizioni (da alto a

basso o da basso ad alto);– ecc.

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Esempio di oscilloscopio a segnali misti(Agilent 54621D)

Connettore di canali digitali (pod)

Traccia dell’ingresso 1 (analogico)

Tracce degli ingressi digitali

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Le misure con l’oscilloscopio

Collegamento dell’oscilloscopio ai circuiti in prova

Dal punto di vista elettrico gli ingressi di un oscilloscopio sono normalmente di tipo grounded single-ended, vale a dire che essi hanno il terminale di riferimento del segnale in comune e messo a terra (caso di figura).

Le altre configurazioni possibili sono:

- floating single-ended: filo di ritorno comune ai due canali ma isolato da terra;- differential: fili di ritorno dei due canali isolati tra loro e da terra;

in ordine crescente di vantaggio e di costo.

Si deve sempre tenere presente che nel connettere l’oscilloscopio a un circuito si collegano insieme e si mettono a terra determinati punti.

Un elemento indispensabile per la connessione dell’oscilloscopio ai punti di misura è la sonda (probe) e può essere di vari tipi: attenuante o non attenuante, compensabile o no.

Le sonde più semplici hanno un rapporto di attenuazione fisso (1/10/100/1000x); la sonda 1x non attenua il segnale e non consente compensazione di frequenza. Le altre attenuano il segnale ma consentono la compensazione. Esistono sonde con fattore di attenuazione commutabile (molto diffuse sono le sonde 1x/10x).

anelli marcatori

cavetto di massa

estremità di connessione all’oscilloscopio (BNC)

adattatore ad uncino

cacciavite di compensazione

adattatore per piedini di c.i.

pinzetta a coccodrillo

Una sonda con fattore di attenuazione > 1 è una resistenza elevata con in parallelo un condensatore di capacità variabile (compensatore).Si può verificare che con un opportuno valore di capacità della sonda si annulla l’effetto passabasso della capacità equivalente dell’oscilloscopio.

Al prezzo dell’attenuazione, con la sonda si ottiene di caricare 10 volte di meno il circuito e di annullare l’effetto della capacità. Andrebbe sempre usata per segnali di frequenza >5 kHz e di ampiezza sufficientemente alta rispetto al rumore (questo perché l’effetto di carico diventa più pronunciato alle alte frequenze).

segnale

10 Vpp

compensatore

segnale attenuato 10 volte(1 Vp-p)

ingressooscilloscopio

sonda compensata

1. si connette la sonda ad un generatore di segnale di riferimento (onda quadra di frequenza circa 1 kHz e ampiezza circa 5 V) integrato nell’oscilloscopio;

2. si regola il compensatore col cacciavite di plastica fornito, fino alla visualizzazione ottimale del segnale (onda quadra piatta).

compensazione della sonda:

1) Misura di tensione di picco, tensione picco-picco, corrente, resistenza

Nelle misure di tensioni di picco porre attenzione a identificare correttamente la linea a zero volt!

λvo λv

p v voV k λ= ⋅

pp v vV k λ= ⋅

v vrms

kV2 2

λ⋅=

cursori

2) Misura di periodo (frequenza)

t TkT( n. periodi )

λ⋅=

λT

t T

1 ( n. periodi )fT k λ

= =⋅

3) Misura di sfasamento tra segnali

In modo XY è possibile misurare lo sfasamento tra due sinusoidi in base al rapporto tra altezza e intercetta all’origine dell’ellisse.

2YM 2Y0

In modo normale è possibile visualizzare e misurare lo sfasamento tra segnali isofrequenziali qualunque.

λt

t t2 f kϕ ω τ π λ= ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ( )0 Marcsin 2Y 2Yϕ =

4) Misura dei parametri temporali di un impulso

I parametri tipici sono tempo di salita o discesa (tra 10% e 90% del valore di picco) e la durata dell’impulso (tra i punti al 50% dell’ampiezza).

Spesso l’oscilloscopio permette la regolazione fine del guadagno verticale, in modo da far coincidere la base e il tetto dell’impulso con dei marcatori prestampati sulla griglia.

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Gli oscilloscopi digitali Hewlett Packard della serie 546xx

Approfondimenti

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Gli oscilloscopi HP della serie 546xx dispongono di display altamente interattivi in grado di visualizzare in “tempo reale” i cambiamenti di segnale.

La velocità di aggiornamento del display semplifica la regolazione eliminando l'intervallo che intercorre tra l'esecuzione della modifica e l'osservazione del risultato.

Inoltre, anche in presenza di variazioni molto rapide, come ad esempio in modulazione d'ampiezza, le forme d'onda vengono visualizzate in modo corretto.

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I controlli consentono l'accesso e la gestione delle potenti funzioni attraverso un'essenziale struttura a menù.

Lo strumento dispone di notevoli peculiarità come ad esempio, una “scala dei tempi negativi” (pretrigger), la possibilità di memorizzazione permanente di impostazioni, la capacità di realizzare diverse misure automatiche sia sull’asse temporale che sull’asse verticale, la stampa diretta dei test, la possibilità di essere interfacciato ad un computer per il controllo remoto, ecc. Tutto ciò consente la soluzione dei più difficili problemi di test.

La possibilità di pretrigger consente la visualizzazione di eventi che si verificano prima dell’evento di trigger; questi verrebbero omessi dagli oscilloscopi analogici.

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Sul pannello frontale sono accessibili manopole, e vari tasti di colore grigio o bianco.

I tasti grigi sul pannello frontale attivano diversi menu di tasti funzionedisponibili sulla parte inferiore del display. A ciascun tasto funzione corrisponde l'operazione indicata nel display subito sopra di esso.

I tasti bianchi sono tasti di azione istantanea e non hanno nessuna corrispondenza con i menu.

tasti funzione

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Le FIGURE DI LISSAJOUS

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