Un oscilloscopio è un tipo di strumento da laboratorio generalmente utilizzato per visualizzare sul display forme d'onda singole o ripetitive. Queste forme d'onda possono essere analizzate per diverse proprietà come frequenza, ampiezza, tempo di salita, distorsione, intervallo di tempo, ecc. Gli oscilloscopi sono utilizzati in diversi campi industriali come ingegneria, medicina, scienza, telecomunicazioni, industria automobilistica, ecc. In un oscilloscopio, ci sono due tecniche utilizzate per memorizzare i segnali; archiviazione analogica e digitale. L'archiviazione analogica è in grado di raggiungere velocità più elevate, sebbene sia meno versatile rispetto all'archiviazione digitale. Questo articolo discute una panoramica di un oscilloscopio analogico a memoria – lavoro e sue applicazioni.

Cos'è l'oscilloscopio analogico a memoria?

Un oscilloscopio di memorizzazione analogico è un tipo di oscilloscopio, utilizzato per memorizzare le forme d'onda per la visualizzazione successiva. Questi tipi di oscilloscopi erano molto semplici in termini di prestazioni ed erano molto costosi, quindi comunemente usati solo per applicazioni specialistiche. Questi oscilloscopi utilizzano uno speciale CRT (tubo a raggi catodici) con una struttura a lunga persistenza. Questi CRT avevano la capacità di variare la persistenza, tuttavia, se tracce estremamente luminose sono state mantenute per lunghi periodi di tempo, c'è la possibilità di bruciare la traccia in modo permanente sul display. Quindi questi display devono essere usati con cura.

Oscilloscopio a memoria analogico

Funzionamento dell'oscilloscopio analogico a memoria

Gli oscilloscopi a memoria analogici funzionano utilizzando uno speciale CRT con capacità di lunga persistenza. Uno speciale CRT viene utilizzato per immagazzinare la carica all'interno dell'area di visualizzazione in cui il raggio di elettroni ha colpito, consentendo così alla fluorescenza di rimanere per molto più tempo rispetto ai normali display.

Questo oscilloscopio funziona semplicemente applicando una tensione misurata direttamente a un fascio di elettroni che si muove attraverso lo schermo dell'oscilloscopio. Il raggio è diretto su uno schermo rivestito di fosforo, che si illumina quando viene colpito dal raggio. Il raggio viene quindi deviato dal segnale, tracciando la forma d'onda sullo schermo. La tensione devierà il raggio proporzionalmente verso l'alto e verso il basso per tracciare la forma d'onda sul display. Quindi questo fornisce un'immagine immediata della forma d'onda.

Specifiche

IL specifiche di un oscilloscopio a memoria analogico include il seguente.

La dimensione o la dimensione è approssimativa: 305 (L) x 135 (A) x 365 (P) mm.
L'impedenza di ingresso è di 1 M Ohm.
La modalità di attivazione è AUTO/TV-V/NORM/TV-H.
La differenza di fase X Y è inferiore o equivalente a 3 gradi, CC – 50 KHz.
La selezione della polarità è + o -.
Il trigger con sensibilità elevata equivale a 1 mV/divisione.
Funzioni di ingrandimento incrementale del canale Ch1 per un'ispezione più chiara.
Ha un circuito di separazione sincrono TV per visualizzare un segnale TV stabile.
CRT è uno schermo di forma rettangolare da 6 pollici con un reticolo interno, 8 x10 div dove 1 div = 1 cm.
La modalità del display è CH1, CH2, ADD, ALT e CHOP.
Il tempo di salita è ≤ 8,8 ns.
La tensione di ingresso massima è 250V ≤ 1KHz.
L'accoppiamento di ingresso è AC, DC e GND.
La precisione è ± 3%.
La sorgente di trigger è CH1, CH2, VERT, LINE ed EXT.
La sensibilità e la frequenza sono 20Hz ~ 60MHz.
La calibrazione della forma d'onda è 1KH ± 20% di frequenza e 0,5 V ± 10% di tensione.
L'alimentazione è 220 V / 110 V ± 10%; 50/60Hz.
Il suo peso è di 9Kg circa.

Diagramma a blocchi dell'oscilloscopio a memoria analogica

Di seguito è mostrato un diagramma a blocchi di un oscilloscopio a memoria analogica che utilizza un CRT. Il tipo di CRT utilizzato in questo oscilloscopio è elettrostatico anziché a deflessione magnetica perché fornisce un controllo del flusso di elettroni molto più rapido e consente agli oscilloscopi analogici di raggiungere un funzionamento ad altissima frequenza. L'oscilloscopio analogico include una serie di blocchi circuitali ed è in grado di fornire immagini stabili della forma d'onda in ingresso.

Diagramma a blocchi dell'oscilloscopio a memoria analogica

Ingressi di segnale

C'è una gamma di controlli associati all'ingresso del segnale o all'asse Y sul display. In molti casi, i segnali saranno sovrapposti in una polarizzazione CC. Quindi, è necessario collegare un condensatore in serie attraverso l'ingresso per assicurarsi che la CC sia bloccata. Quando si utilizza un condensatore, la scelta dell'opzione CA significherà che i segnali a bassa frequenza potrebbero essere limitati.

Y Attenuatore

L'attenuatore Y viene utilizzato per assicurarsi che i segnali vengano presentati all'amplificatore Y al livello richiesto o meno.

E Amplificatore:

L'amplificatore Y nell'oscilloscopio fornisce semplicemente l'amplificazione per fornire l'uscita. Questo amplificatore è principalmente lineare perché questo deciderà la precisione dell'oscilloscopio.

Circuito di deflessione Y:

Quando il segnale amplificato dall'amplificatore y viene fornito al circuito di deflessione Y, esso fornisce alle piastre CRT i livelli richiesti. La deflessione utilizzata sul CRT è elettrostatica perché fornisce la deflessione ad alta velocità richiesta per questo oscilloscopio.

Circuito di innesco:

Il sistema di trigger viene utilizzato per garantire che sul display sia visualizzata o meno una forma d'onda stabile. È necessario impostare il segnale di rampa in modo che inizi in un punto simile su ogni ciclo del segnale in ingresso da controllare. In questo modo, un punto simile sulla forma d'onda verrà mostrato in una posizione simile sul display.

Nello schema a blocchi sopra, un segnale viene ricevuto dall'uscita dell'amplificatore Y e viene inviato a un altro amplificatore di condizionamento. Successivamente, viene fatto passare attraverso un circuito trigger di Schmitt che fornisce singoli punti di commutazione quando la forma d'onda aumenta e diminuisce. Il senso necessario viene scelto per il trigger in modo che il punto di trigger possa trovarsi sui fronti di salita o di discesa della forma d'onda che può essere selezionata prima di essere data al circuito di rampa, ovunque il segnale di trigger fornisca il punto di inizio della rampa.

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Da una fonte esterna, è anche possibile utilizzare un segnale. Quindi questa può essere una caratteristica molto adatta perché potrebbe essere necessario ottenere il trigger da un'altra sorgente oltre al segnale in ingresso.

Amplificatore di soppressione

Un amplificatore di soppressione viene utilizzato per pulire lo schermo durante questa fase fly-back. Basta l'elemento di reset della rampa per produrre un impulso che viene dato alla griglia del CRT. Ciò riduce il flusso di elettroni e oscura in modo efficiente il display per questo periodo.

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Generatore di rampa (base dei tempi)

Il controllo della base dei tempi è uno dei controlli essenziali dell'oscilloscopio a memoria analogica. Questo avrà una grande differenza di velocità e sarà regolato nel tempo per ogni divisione dell'oscilloscopio catodico . È essenziale selezionare la velocità della base dei tempi corretta per visualizzare la particolare forma d'onda richiesta.

Il funzionamento di questo oscilloscopio a memoria analogica è; utilizza il CRT per visualizzare i segnali sia sull'asse orizzontale che su quello verticale. Tipicamente l'asse verticale è il valore di tensione in ingresso istantaneo e l'asse orizzontale è la forma d'onda della rampa.

Quando la tensione della forma d'onda della rampa aumenta, la traccia si sposta sul display in direzione orizzontale. Una volta arrivato alla fine dello schermo, la forma d'onda torna a zero e la traccia torna all'inizio. Utilizzando questo approccio, l'asse orizzontale corrisponde al tempo mentre l'asse verticale corrisponde all'ampiezza. Quindi, in questo modo, i grafici comuni delle forme d'onda possono essere visualizzati sul CRT.

Oscilloscopio a memoria digitale vs oscilloscopio a memoria analogico

La differenza tra oscilloscopio a memoria digitale e l'oscilloscopio a memoria analogica include quanto segue.

Oscilloscopio a memoria digitale	Oscilloscopio a memoria analogico
In un oscilloscopio a memoria digitale, viene fornita una notevole quantità di energia al CRT di memoria.	In un oscilloscopio a memoria analogico, viene fornita una piccola quantità di energia al CRT di memoria.
Questo oscilloscopio ha una larghezza di banda e una velocità di scrittura ridotte rispetto all'oscilloscopio con memoria analogica.	Questo oscilloscopio ha un'elevata larghezza di banda e velocità di scrittura.
Il CRT nell'oscilloscopio a memoria digitale non è costoso.	Il CRT nell'oscilloscopio a memoria analogica è costoso.
Questo oscilloscopio raccoglie i dati subito dopo il trigger.	Questo oscilloscopio raccoglie sempre i dati e si ferma una volta attivato.
Questo oscilloscopio ha una memoria digitale.	Non c'è memoria digitale in questo oscilloscopio.
Non può funzionare con un tempo di aggiornamento CRT stabile.	Funziona attraverso un tempo di aggiornamento CRT stabile.
Questo oscilloscopio non è in grado di generare un'immagine luminosa per segnali a frequenza più elevata.	Questo oscilloscopio può generare immagini luminose anche per segnali a frequenza più elevata.
In questo tipo di oscilloscopio, la base dei tempi è generata da un circuito a rampa.	In questo tipo di oscilloscopio, la base dei tempi è generata da un circuito a rampa.
Questo oscilloscopio ha una risoluzione inferiore.	Questo oscilloscopio ha una risoluzione maggiore.
La velocità operativa di questo oscilloscopio è maggiore.	La velocità operativa di questo oscilloscopio è inferiore.
Questo oscilloscopio non ha un effetto di aliasing.	Questo oscilloscopio ha un effetto di aliasing, quindi la larghezza di banda di archiviazione funzionale è limitata.
Fornisce meno risoluzione.	Fornisce una risoluzione più elevata grazie all'ADC utilizzato al suo interno.
Questo oscilloscopio non funziona in modalità look-back.	Questo oscilloscopio funziona in modalità look-back per descrivere i registratori di forme d'onda.

Vantaggi e svantaggi

IL vantaggi dell'oscilloscopio analogico a memoria include il seguente.

Gli oscilloscopi a memoria analogici sono normalmente molto meno costosi.
Questi oscilloscopi sono in grado di fornire una buona gamma di prestazioni per molte situazioni di laboratorio e di servizio.
Questi oscilloscopi forniscono prestazioni accurate, specialmente per esercitazioni di laboratorio.
Questi oscilloscopi non richiedono microprocessore, ADC o memoria di acquisizione per la misurazione.

IL svantaggi degli oscilloscopi a memoria analogici include il seguente.

Non offre funzionalità aggiuntive rispetto agli oscilloscopi digitali
Questi dispositivi non sono adatti per l'analisi di transitori con tempi di salita bruschi ad alta frequenza all'interno di circuiti elettronici.
Questi oscilloscopi non sono semplici da usare, quindi è necessario avere una formazione pratica.

Applicazioni

IL applicazioni degli oscilloscopi a memoria analogici include il seguente.

Visualizza forme d'onda singole e di lungo periodo.
L'oscilloscopio analogico viene utilizzato per fornire immagini stabili della forma d'onda in ingresso.
Questi tipi di oscilloscopi sono ampiamente utilizzati per l'osservazione in tempo reale di eventi che accadono una sola volta.
Viene utilizzato per visualizzare segnali a frequenza molto bassa.
Questi oscilloscopi sono utilizzati principalmente dove il tempo di visualizzazione sullo schermo è troppo breve per controllare i segnali da misurare.
Questo oscilloscopio viene utilizzato per mappare e visualizzare le tensioni di ingresso variabili costanti del segnale utilizzando un fascio di elettroni.

D: Qual è la frequenza massima che può essere misurata da un oscilloscopio a memoria analogico?

R: La frequenza massima che può essere misurata da un oscilloscopio a memoria analogico è generalmente nell'intervallo da pochi megahertz a decine di megahertz.

D: Quali sono i vantaggi dell'utilizzo di un oscilloscopio a memoria analogica rispetto a un oscilloscopio a memoria digitale?

R: Un oscilloscopio con memoria analogica è in grado di acquisire e visualizzare forme d'onda complesse ad alta risoluzione, visualizzare più forme d'onda contemporaneamente e memorizzare la forma d'onda per un periodo di tempo dopo che il segnale non è più presente. Inoltre, gli oscilloscopi a memoria analogica sono generalmente meno costosi degli oscilloscopi a memoria digitale.

D: Come funziona il CRT di archiviazione in un oscilloscopio di archiviazione analogico?

R: Il CRT di memorizzazione in un oscilloscopio di memorizzazione analogico è in grado di trattenere l'immagine della forma d'onda sullo schermo per un periodo di tempo dopo che il segnale non è più presente. Ciò consente all'utente di analizzare la forma d'onda anche se il segnale non è più presente.

D: Quali sono i diversi tipi di trigger disponibili in un oscilloscopio a memoria analogico?

R: I tipi di trigger disponibili in un oscilloscopio con memoria analogica includono edge trigger, trigger a larghezza d'impulso e trigger video.

D: In che modo un oscilloscopio con memoria analogica visualizza più forme d'onda contemporaneamente?

R: Un oscilloscopio analogico a memoria può visualizzare più forme d'onda contemporaneamente utilizzando una tecnica chiamata 'dual-beam' o 'dual-trace' che utilizza due fasci di elettroni per visualizzare due segnali contemporaneamente.

D: Come si confronta un oscilloscopio con memoria analogica rispetto a un oscilloscopio con memoria digitale in termini di durata?

R: Un oscilloscopio a memoria analogico è meno duraturo di un oscilloscopio a memoria digitale a causa dell'uso di un tubo a raggi catodici, che è fragile e può essere facilmente danneggiato.

D: Qual è la durata tipica del tubo a raggi catodici in un oscilloscopio a memoria analogico?

“schema elettrico del convertitore analogico digitale ”

R: La durata tipica del tubo a raggi catodici in un oscilloscopio a memoria analogico è di circa 10.000-15.000 ore di funzionamento.

D: È possibile utilizzare un oscilloscopio con memoria analogica per misurare i segnali a bassa frequenza?

R: Sì, è possibile utilizzare un oscilloscopio con memoria analogica per misurare i segnali a bassa frequenza, ma potrebbe richiedere l'uso di un filtro passa-basso esterno.

D: Quali sono i tipi comuni di sonde utilizzate con un oscilloscopio a memoria analogico?

R: I tipi comuni di sonde utilizzate con un oscilloscopio a memoria analogico includono sonde passive, sonde attive e sonde differenziali.

Pertanto, questa è una panoramica dell'archiviazione analogica oscilloscopio - funzionante con applicazioni. In un oscilloscopio a memoria analogico, ci sono molti controlli che consentono allo strumento di visualizzare il segnale esattamente nel modo richiesto come il controllo della messa a fuoco, il controllo dell'intensità, gli ingressi del segnale, la base dei tempi, il trigger, ecc. Ecco una domanda per te, cos'è un oscilloscopio a memoria digitale?