Oscilloscopio PM3250
Oscilloscope PM3250
I blocchi rappresentati in verde nello schema, si occupano della deflessione verticale; lo scopo dell'oscilloscopio è quello di rappresentare una forma d'onda la cui ampiezza è proporzionale al segnale applicato in ingresso.
Il primo blocco che si incontra è un attenuatore; infatti nei blocchi successivi il segnale verrà amplificato, e pertanto è necessario attenuarlo preventivamente al fine di non uscire dalla zona lineare dell'amplificatore, cosa che provocherebbe una distorsione del segnale stesso. Inoltre l'attenuatore può essere regolato dall'utente attraverso un commutatore a scatti, al fine di variare l'ampiezza del segnale sullo schermo, conoscendone però con precisione la scala di lettura. Affinché il segnale rappresentato sullo schermo sia proporzionale al segnale applicato, è necessario che questo attenuatore sia puramente resistivo; in pratica però, non siamo capaci di realizzare delle resistenze pure quando lavoriamo ad alta frequenza; questo vuol dire che in parallelo a ciascuna resistenza si troverà una capacità parassita. Per ovviare a questo inconveniente inseriamo in parallelo alle resistenze delle capacità variabili che verranno regolate in fase di taratura dello strumento. Lo scopo è quello di creare un partitore compensato, ovvero un partitore in cui R1*C1=R2*C2=...=Rn*Cn
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In queste condizioni il partitore si comporta in modo del tutto analogo a quello rappresentati in figura 2
Si vede chiaramente che la resistenza equivalente è pari alla somma delle resistenze e pertanto è una resistenze di valore molto elevato, così come richiesto da uno strumento di misura di tensione, al fine di non alterare il circuito su cui si sta effettuando la misura stessa. La capacità equivalente, invece, è una capacità molto piccola, essendo: 1/Ceq=(1/C1)+(1/C2)+...+(1/Cn).
Si riesce in questo modo ad ottenere un rapporto di riduzione indipendente dalla frequenza del segnale.
Prima di andare alle placchette di deflessione verticale, il segnale viene amplificato e trasformato da monofilare in bifilare; se una delle placchette venisse posta a massa, la conformazione del campo elettrico sarebbe tale da creare, oltre alla deflessione, un'accelerazione degli elettroni per tensioni dell'altra placchetta positive, una decellerazione in caso di tensioni negative, cosa che non possiamo accettare per non deformare il segnale; si può avere invece un campo uniforme inviando alle due placchette dei segnali uguali (con ampiezza pari ciascuno alla metà del segnale da rappresentare) ma in opposizione di fase.
L'attenuatore è quindi un circuito passivo ad alta impedenza; al contrario l'amplificatore vorrebbe essere pilotato da un generatore ideale e quindi da un circuito a bassa impedenza. Tra i due blocchi va quindi posto un circuito traslatore di impedenza che mostra un'elevata impedenza in ingresso e una bassa impedenza in uscita. Questo è lo scopo del pre-amplificatore.
I blocchi in color porpora si occupano della generazione dell'asse dei tempi; un segnale che cresce linearmente con il tempo è un segnale a rampa; per avere una ripetizione periodica della rampa, dobbiamo generare un dente di sega.
Il blocco 2 è un multivibratore astabile che genera un'onda quadra indipendente dal segnale da visualizzare; integrando l'onda quadra si ottiene la rampa. In questa modalità denominata AUTO, si ottiene un dente di sega anche in assenza di ingresso applicato; ciò si traduce nella visualizzazione di una linea continua sullo schermo.
Il multivibratore ha la particolarità di trasformarsi in un astabile pilotato quando in ingresso sono applicati degli impulsi con costante di tempo più brevi della sua propria costante di tempo. Questi impulsi si realizzano con un altro multivibratore (blocco blu) in corrispondenza dei punti in cui il segnale di ingresso eguaglia una tensione continua di level.
Quando il circuito di Hold-off è attivato (modalità TRIG), l'astabile funziona in modalità monostabile, cioè viene bloccata la frequenza propria di oscillazione. A sua volta l'auto-circuit può disabilitare il circuito di Hold-off, riuscendo così ad ottenere denti di sega dell'ampiezza voluta, quindi indipendenti dalla durata effettiva del segnale, che l'utente può regolare attraverso il "Time division" dell'oscilloscopio, visualizzando uno o più periodi della forma d'onda.
L'asservimento del dente di sega alla forma d'onda, tramite il confronto con il level, permette di ottenere un'immagine stabile sullo schermo. La regolazione del Level fa traslare l'onda orizzontalmente, perchè determina in corrispondenza di quale punto dell'onda si ottiene la partenza del dente di sega.
L'asse dei tempi secondario viene generato in modo identico al primario, con un suo regolatore indipendente della durata, ma viene sganciato confrontando il dente di sega primario con un altro segnale di level (blocco arancione). Vedremo fra poco a cosa serve.
Lo Z-Amplifier (blocco giallo) controlla la griglia posta di fronte il catodo dell'oscilloscopio. Una griglia fortemente negativa blocca del tutto il fascetto elettronico, permettendo di cancellare il fascio di ritorno della rampa, che darebbe luogo a delle linee fastidiose sullo schermo. é anche possibile rendere meno negativa questa griglia, permettendo di evidenziare alcune zone dello schermo con una traccia più luminosa. é esattamente quello che viene fatto con l'asse dei tempi secondario. L'asse dei tempi secondario permette di evidenziare una porzione dell'immagine, nell'intervallo di tempo in cui esiste il dente di sega secondario.
Sempre in porpora, vediamo connesso alle placchette di deflessione orizzontale un amplificatore connesso ad un deviatore (X-Defl); tramite questo comando è possibile scegliere se inviare alle placchette orizzontali l'asse dei tempi primario, l'asse secondario (ottenendo quindi un'ingrandimento della zona selezionata) o un segnale esterno, proveniente in questo caso dall'ingresso B.
L'asse dei tempi secondari è molto importante per visualizzare ingranditi dei particolari che presentano una bassa pendenza; in tal caso, infatti l'incrocio con il level non sarebbe ben definito e sarebbe alquanto difficile mantenere l'immagine stabile. Con questo stratagemma si ottiene la sincronizzazione con l'asse primario, in una zona della curva a forte pendenza, e la visualizzazione sullo schermo di una zona differente.
La sincronizzazione su ingresso B è utile per inviare due segnali diversi ai due assi dell'oscilloscopio (ad esempio per calcolare le relazioni di fase tramite le figure di Lissajou) o per visualizzare forme d'onda particolari, come l'onda radaristica (pacchetti d'onda sinusoidale) in cui occorre "agganciarsi" sui pacchetti e non sulla loro portante sinusoidale
Per finire cè uno switch indicato in celeste. L'oscilloscopio, infatti, può visualizzare una sola forma d'onda alla volta, ma con uno switch molto rapido è possibile alternarne la visione di due ingressi senza che il nostro occhio se ne renda conto; in modalità "ALT" viene dedicata ad ogni onda un intero dente di sega, in modalità "CHOP" ognuna delle due forme d'onda viene "affettata" e viene visualizzato alternativamente un frammento di ciascun segnale, all'interno dello stesso dente di sega.
