دستگاه اسیلوسکوپ چیست؟ شیوه کار کردن با دستگاه اسیلوسکوپ ؟
( Oscilloscope ) همانطور که از نامش پیداست ، از ترکیب کلمات مخفف نوسانساز و Scope دستگاه اسیلوسکوپ نمایش دهنده تشکیل شده پس نشاندهنده نوسان معنی تحت الفظی آن خواهد بود ، دستگاه اسیلوسکوپ یک دستگاه اندازه گیری است که از آن برای مشاهده شکل موج ها و اندازه گیری دامنه ولتاژ ، زمان تناوب ، اختلاف فاز و همچنین مشاهده منحنی مشخصه ولت – آمپر عناصر نیمه هادی مانند دیود و ترانزیستور استفاده می شود . دستگاه اسیلوسکوپ یک ولت متر دقیق است ولی توانایی اندازه گیری جریان الکتریکی را به طور مستقیم ندارد و برای اندازه گیری جریان الکتریکی باید از روش های غیر مستقیم مانند قانون اهم استفاده کرد . بعضا برای راحتی بیان ، به دستگاه اسیلوسکوپ ، اسکوپ هم می گویند.
یکی از مزایای دستگاه اسیلوسکوپ این است که بر خلاف مولتی مترهای معمولی ، در فرکانس های بالا نیز به خوبی کار می کند . اندازه گیری و مشاهده شکل موج ها در دستگاه اسیلوسکوپ از ولتاژ با فرکانس صفر ( DC ) شروع و به فرکانس مشخصی ختم می گردد که به طور معمول دستگاه اسیلوسکوپ را با این فرکانس مشخص می کنند . به طور مثال دستگاه اسیلوسکوپ ۵۰ مگاهرتز ، یعنی دستگاه اسیلوسکوپ ی که می تواند ولتاژهای DC و AC تا ۵۰MHZ را نمایش دهد . دستگاه اسیلوسکوپ ها در نوع آنالوگ و دیجیتال ساخته می شوند، اسکوپ های دیجیتال دارای حافظه بوده و نمایشگر آنها در دو نوع ، لامپ تصویر CRT یا LCD موجود می باشد. ما در اینجا به برسی نوع آنالوگ آن می پردازیم و در ادامه هر جا کلمه دستگاه اسیلوسکوپ را به کار ببریم منظورمان دستگاه اسیلوسکوپ آنالوگ است . هدف از این آموزش پرداختن به ساختمان داخلی دستگاه اسیلوسکوپ نبوده بلکه هدف ، آشنایی با قابلیت های دستگاه اسیلوسکوپ و نحوه استفاده از آن می باشد . به دلیل اینکه طرز کار همه دستگاه اسیلوسکوپ ها شبیه یکدیگر است و کلیدها و ولوم های آنها تقریباً یکی است و فقط ممکن است جای آنها فرق کند ما برای آموزش بهتر مطلب ، از یک دستگاه اسیلوسکوپ Iمدل GOS – ۶۵۳در امر آموزش استفاده می کنیم که تصویر این دستگاه اسیلوسکوپ در شکل زیر قابل مشاهده است .
دستگاه اسیلوسکوپ ها ممکن است یک کاناله و یا چند کاناله باشند . دستگاه اسیلوسکوپ های یک کاناله در هر لحظه فقط می توانند یک لامپ سیگنال را روی صفحه نمایش خود نمایش دهند . اما دستگاه اسیلوسکوپ های چند کاناله ، همزمان می توانند چند لامپ سیگنال را روی صفحه نمایش خود ، نمایش دهند . دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده شده در شکل بالا، یک دستگاه اسیلوسکوپ دو کاناله می باشد یعنی همزمان قادر به نمایش دادن دو لامپ سیگنال روی صفحه نمایش خود می باشد . اما لامپ سیگنال های الکتریکی چگونه به دستگاه اسیلوسکوپ منتقل می شوند ؟ برای انتقال لامپ سیگنال های الکتریکی به دستگاه اسیلوسکوپ ، از پروب استفاده می شود که در qادامه به بررسی آن می پردازیم .
پروب ( Probe ) : برای انتقال لامپ سیگنال های الکتریکی به دستگاه اسیلوسکوپ ، از پروب که به آن پراب نیز می گویند استفاده می شود . نمونه هایی از شکل پروب در زیرنمایش داده شده است .
سیم رابط پروب به طور معمول از جنس کابل کواکسیال می باشد تا میزان نویز به حداقل برسد . نوک پروب به صورت گیره ای فنری است که می توان آن را به یک نقطه از مدار وصل کرد . اگر پوشش پلاستیکی نوک پروب را برداریم ، نوک آن به صورت سوزنی می شود که در بعضی مواقع از آن استفاده می گردد . انتهای فلزی سیم رابط که به ورودی دستگاه اسیلوسکوپ وصل می شود BNC نام دارد BNC . دارای یک شیار مورب است که وقتی آن را به ورودی دستگاه اسیلوسکوپ وصل می کنیم و ۹۰ درجه در جهت عقربه های ساعت می چرخانیم این قطعه کاملاً به دستگاه اسیلوسکوپ متصل می شود . همچنین روی پروب کلیدی با دو حالت ۱× و ۱۰× وجود دارد که در حالت ۱× ، لامپ سیگنال بدون هیچ گونه تضعیفی از طریق پروب به دستگاه اسیلوسکوپ اعمال می گردد و در حالت ۱۰×، ابتدا لامپ سیگنال در داخل پروب ۱۰ برابر تضعیف شده و سپس به دستگاه اسیلوسکوپ اعمال می گردد . باید توجه داشت که اگر از حالت ۱۰× پروب ، برای اندازه گیری استفاده شود مقادیر قرائت شده دامنه را باید در عدد ۱۰ ضرب نمود تا مقدار واقعی دامنه لامپ سیگنال بدست آید . موارد کاربرد ۱۰× برای لامپ سیگنال های با دامنه زیاد می باشد .
بر روی فیش BNC پروب ها به طور معمول فرکانس کاری پروب نوشته می شود که بطبع برای فرکانسهای بالاتر باید پروب مناسب تهیه نمود ، قیمت پروب ها بستگی به فرکانس کاری آنها دارد ، هر چقدر فرکانس بالاتر ، قیمت هم بیشتر خواهد بود. بر روی قسمت BNC این پروب ها یک پیچ تنظیم وجود دارد که در واقع همان خازن تریمر هست و با ان می توان مدار فیلتر داخل پروب را تنظیم نمود.
برای کارهای معمولی ( فرکانس پایین ) می توان از پروب های ساده استفاده کرد که قیمت پایینی هم دارند .
در فیش های BNC قسمت مغزی High و قسمت بدنه GND نامیده می شود که در DC قطب مثبت به High و منفی به GND وصل می شود. توجه شود که GND تمامی کانال ها از داخل دستگاه اسیلوسکوپ بهم وصل می باشند.
در ادامه ابتدا به بررسی صفحه نمایش و کلیدها و ولوم های روی پانل دستگاه اسیلوسکوپ و سپس به بررسی کاربردهای دستگاه اسیلوسکوپ می پردازیم .
۱- صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ : دستگاه اسیلوسکوپ ها دارای یک صفحه نمایش هستند که این صفحه نمایش در راستای افقی به ۱۰ قسمت و در راستای عمودی به ۸ قسمت تقسیم می شود که برای دقت بیشتر در اندازه گیری ، در راستاهای افقی و عمودی ، خطوط وسط دارای تقسیمات ریزتری نیز می باشند به طوری که هر خانه به ۵ قسمت تقسیم شده و هر قسمت معادل ۰٫۲ خانه است .
۲- کلید وصل الکتریکی و قطع کردن دستگاه اسیلوسکوپ : در هر دستگاه اسیلوسکوپ کلیدی برای وصل الکتریکی و قطع کردن دستگاه اسیلوسکوپ وجود دارد که آن را با کلمه POWER و یا ON/OFF نمایش می دهند . در نزدیکی این کلید ، به طور معمول یک LED جهت نمایش وصل الکتریکی و یا قطع بودن دستگاه اسیلوسکوپ وجود دارد . این کلید در زیر و سمت راست صفحه نمایش قرار دارد.
۳- ولوم Intensity : این ولوم شدت نور لامپ سیگنال نمایش داده شده را کم و زیاد می کند . این ولوم باید در حالتی قرار گیرد که شدت نور برای رؤیت لامپ سیگنال کافی باشد . این ولوم ممکن است به اختصار با I نمایش داده شود . کنار این ولوم یک پتانسیومتر کوچک قرار دارد که با پیچ گوشتی قابل تغییر هست و مربوط به قسمت Ben بوده که بعدا این قسمت توضیح داده خواهد شد. این دو ولوم در شکل با عدد ۳ مشخص شده اند.
۴- ولوم Focus : کلمه Focus به معنای کانونی و یا تمرکز است و این ولوم ضخامت موج رسم شده بر روی صفحه دستگاه اسیلوسکوپ را بسته به چشم افراد مختلف کم و زیاد می کند . این ولوم باید در حالتی قرار داده شود که خطوط شکل موج ، حداقل ضخامت را داشته باشند . در شکل با عدد ۴ مشخص گردیده .
۵- پیچ چرخش محور افقی : توسط این پیچ کجی محور افقی ( خط افقی دیده شده بر روی اسکوپ ) کاملاً در وضعیت افقی تصحیح می گردد . این ولوم با عبارت Trace Rotation مشخص می شود . در دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده شده این ولوم در سمت راست ولوم Focus قرار دارد .
۶- ولوم تنظیم نور زمینهILLUM : با تغییر این ولوم نور یک لامپ در قسمت پایین صفحه نمایش، کم و زیاد خواهد شد و برای کار در محل های تاریک بکار می رود.
۷- پین تنظیمات یا کالیبراسیون : این قسمت برای تست و تنظیم سلکتورهای Volt/Div و Time/Div و نیز برای بررسی سالم و یا معیوب بودن پروب مورد استفاده قرار می گیرد . دستگاه اسیلوسکوپ یک لامپ سیگنال مرجع با دامنه و فرکانس معین برای تست و تنظیم خود ایجاد می کند و به این پین انتقال می دهد . اگر لامپ سیگنال مزبور به ورودی دستگاه اسیلوسکوپ داده شود می توان شکل موج آن را مشاهده کرد . در عین حال چون دامنه و فرکانس لامپ سیگنال مزبور معین است ، می توان صحت تنظیمات سلکتورهای Volt/Div و Time/Div را تحقیق کرد . همچنین اگر در اثر تماس نوک پروب با این پین ، لامپ سیگنال موجود بر روی پین ، در صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ ظاهر شود و زمانی که گیره زمین پروب را همزمان با نوک پروب به این پین متصل می کنیم یک خط افقی و یا به عبارتی ولتاژ صفر ، روی صفحه دستگاه اسیلوسکوپ ظاهر شود پروب سالم است . در شکل زیراین پین در زیر صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ و در منتهی الیه سمت چپ قابل مشاهده است .
به طور معمول در بالا و زیر این محل تست ، فرکانس و ودامنه ولتاژ درج می گردد که برای این اسکوپ،دامنه ۲ و فرکانس ۱ درج گردیده.
۸- فیش های ورودی کانال ۱ و ۲ : لامپ سیگنال ورودی توسط پروب از طریق این فیش ها وارد دستگاه اسیلوسکوپ می گردد. باید توجه داشت که ماکزیمم دامنه ورودی نباید از ۳۰۰ ولت بیشتر باشد. کانال ۱ یا X و کانال ۲ یا Y هم نامیده میشود . همانطور که قبلا هم گفته شد GNDهر دو کانال از داخل بهم وصل می باشند ، پس باید دقت کرد که اگر از هر دو کانال همزمان استفاده می شود ، GNDها به یک نقطه وصل گردند وگرنه ممکن است است یک قسمت از مدار اتصال کوتاه گردد.
۹- سلکتور Volt/Div : این کلید دارای ضرایبی است که این ضرایب بر حسب ولت و میلی ولت می باشند و هر ضریب بیان کننده این است که هر خانه در راستای عمودی چند ولت می باشد . این کلید برای اندازه گیری دامنه ولتاژ به کار می رود . با تغییر این کلید ، شکل موج در راستای عمود ی باز و جمع می شود .
۱۰- ولوم Volt Variable : این ولوم که بنام در شکل مشخص شده ، شکل موج را در راستای عمودی فشرده و باز می کند . اما اگر این ولوم از حالت Cal خارج شود دیگر مقادیر Volt/Div معتبر نبوده و نمی توان اندازه ولتاژ را محاسبه نمود . بنابراین این ولوم هنگام اندازه گیری ولتاژ باید روی علامت Cal باشد .
۱۱- کلید ADD–DUAL–CH2–CH1 :چند حالته Mode : اگر این کلید در حالت CH1 باشد فقط لامپ سیگنال اعمال شده به کانال ۱ روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده می شود و اگر این کلید در حالت CH2 باشد فقط لامپ سیگنال اعمال شده به کانال ۲ روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده می شود . در صورتی که DUAL را انتخاب کنیم شکل موج های هر دو کانال همزمان روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده می شوند و در صورت انتخاب ADD حاصل جمع لحظه ای دو شکل موج روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده می شود .
۱۲- کلید AC–GND–DC : اگر این کلید در حالت AC باشد یک خازن در مسیر ورودی دستگاه اسیلوسکوپ قرار می گیرد که سبب حذف مؤلفه DC شکل موج می گردد . یعنی در این حالت فقط لامپ سیگنال های AC روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ ، نمایش داده می شوند و لامپ سیگنال های DC حذف می شوند . اما اگر این کلید در حالت DC باشد هر چه در ورودی باشد بدون تغییر در صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ ، نمایش داده می شود . یعنی در این حالت مؤلفه های AC و DC روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ ، نمایش داده می شوند و در صورتی که این کلید در حالت GND باشد ورودی دستگاه اسیلوسکوپ به صفحات انحراف عمودی که در ادامه در رابطه با آنها صحبت می کنیم منتقل نخواهد شد بلکه این صفحات به اختلاف پتانسیل صفر ولت متصل می شوند . بنابراین در این حالت روی صفحه دستگاه اسیلوسکوپ یک خط افقی دیده می شود که از آن برای تعیین خط مبنای عمودی و یا ولتاژ صفر ولت استفاده می شود . در شکل زیر عملکرد کلیدها ( مدار داخلی ) آورده شده.
۱۳- ولوم Vertical Position : این ولوم شکل موج را در راستای عمودی جا به جا می کند و ممکن است به اختصار با و یا با استفاده از علامت های ▼ و ▲ نمایش داده شود .
۱۴- کلید CHOP : اگر فرکانس لامپ سیگنال های ورودی بیشتر از ۱KHZ باشد با استفاده از حالت ALT می توانیم دو شکل موج را به طور همزمان در صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ مشاهده کنیم . در این حالت در یک دوره تناوب موج Ramp ( در ادامه در رابطه با موج Ramp صحبت خواهیم کرد ) ، لامپ سیگنال اعمال شده به کانال ۱ و در دوره تناوب بعدی این موج ، لامپ سیگنال اعمال شده به کانال ۲ روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ ، نمایش داده می شود اما به دلیل فرکانس بالای موج Ramp و لامپ سیگنال های ورودی ، لامپ سیگنال های هر دو کانال به طور همزمان بر روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ قابل مشاهده هستند . اما اگر فرکانس لامپ سیگنال های ورودی کم باشد مشاهده دو شکل موج به طور همزمان در حالت انتخاب ALT امکان پذیر نخواهد بود . زیرا در این صورت وقتی دستگاه اسیلوسکوپ لامپ سیگنال کانال ۱را نمایش می دهد لامپ سیگنال کانال ۲ از دید محو می شود و وقتی دستگاه اسیلوسکوپ لامپ سیگنال کانال ۲ را نمایش می دهد لامپ سیگنال کانال ۱ از دید محو می شود و بنابراین دو موج به صورت چشمک زن روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ ظاهر می شوند . برای نمایش لامپ سیگنال های با فرکانس کم از حالت CHOP استفاده می کنیم . در این حالت یک نقطه کوچک از لامپ سیگنال کانال ۱ و سپس یک نقطه کوچک از لامپ سیگنال کانال ۲ و به همین ترتیب تا آخر نمایش داده می شود . در این روش لحظه ای که لامپ سیگنال کانال ۱ نمایش داده می شود کانال ۲ قطع است و برعکس در لحظه ای که لامپ سیگنال کانال ۲ نمایش داده می شود کانال ۱ قطع است اما چون این نقاط فوق العاده کوچک هستند ما آنها را کنار هم و به صورت پیوسته مشاهده می کنیم و در نتیجه دو شکل موج به طور همزمان بر روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ قابل مشاهده هستند .
۱۵- کلید CH2INV : زمانی که این کلید انتخاب می شود شکل موج کانال ۲ به اندازه ۱۸۰ درجه اختلاف فاز پیدا می کند .
۱۶- کلید Time/Div : این کلید دارای ضرایبی بر حسب ثانیه ، میلی ثانیه و میکروثانیه است و این ضرایب نشان دهنده این هستند که چقدر زمان لازم است تا اشعه در راستای افقی به اندازه یک خانه جا به جا شود . به طور مثال در شکل (۴) ضریب Time/Div برابر است با ۰٫۲ میلی ثانیه و این یعنی اینکه در این حالت برای اینکه اشعه در راستای افقی به اندازه یک خانه جا به جا شود ۰٫۲ میلی ثانیه یا ۲۰۰ میکروثانیه زمان لازم است .
۱۷- ولومSWP.Var : این ولوم برای فشرده و باز کردن شکل موج در راستای افقی استفاده می شود . برای اندازه گیری زمان تناوب توسط دستگاه اسیلوسکوپ باید حتماً این ولوم تا آخر در جهت حرکت عقربه های ساعت چرخانده شده و روی علامت Cal قرار گیرد . اگر این ولوم از حالت Cal خارج شود ضرایب Time/Div دیگر معتبر نبوده و نمی توان زمان تناوب را محاسبه نمود . از این ولوم زمانی استفاده می شود که صحت ضرایب Time/Div اهمیتی نداشته باشد مثل زمانی که می خواهیم اختلاف فاز دو موج هم فرکانس را محاسبه کنیم .البته تا زمانیکه در این مدل دستگاه اسیلوسکوپ کلید SWP.UNCAL داخل نباشد ، این ولوم عمل نخواهد کرد.
۱۸- کلید بزرگنمایی در راستای افقی : توسط این کلید می توان مقیاس افقی را به میزان ۱۰ برابر بزرگ نمود . به این ترتیب که در حالت عادی مقیاس افقی همان است که سلکتور Time/Div نشان می دهد اما در حالت انتخاب این کلید ، شکل موج در جهت افقی ۱۰ برابر باز می شود و این معادل این است که عدد نشان داده شده توسط سلکتور Time/Div به ۱۰ تقسیم شده باشد . در بعضی از دستگاه اسیلوسکوپ ها کلید بزرگنمایی افقی جزئی از همان ولوم تغییر مکان افقی ( Horizontal Position ) می باشد . به این صورت که وقتی این ولوم داخل است ، بزرگنمایی غیر فعال بوده و وقتی این ولوم بیرون کشیده می شود ، بزرگنمایی فعال می شود . مورد استفاده کلید بزرگنمایی افقی در مورد نمایش امواج با فرکانس زیاد است . این کلید با MAG به همراه ۱۰× نمایش داده می شود .
در هر دستگاه اسیلوسکوپ ی قسمتی مربوط به کنترل تریگر وجود دارد که در ادامه می خواهیم به بررسی آن بپردازیم اما قبل از معرفی کلیدها و ولوم های این قسمت به سؤالی که ممکن است برای بعضی ها مطرح شود پاسخ می دهیم و آن سؤال این است که منظور از تریگر چیست ؟ برای پاسخ به این سؤال باید مطالبی را در مورد ساختمان داخلی دستگاه اسیلوسکوپ بدانید . در دستگاه اسیلوسکوپ در ابتدا یک اشعه الکترونی تولید می شود . منظور از اشعه الکترونی تعداد زیادی الکترون می باشد که به صورت یک اشعه فوق العاده باریک درآمده و با سرعت بسیار زیاد ( چند هزار کیلومتر در ثانیه ) در حرکت است . زمانی که این اشعه الکترونی با سرعت زیاد با مواد فسفرسانس پشت صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ برخورد می کند مواد فسفرسانس از خود نور تولید می کنند . برای اینکه این اشعه الکترونی شکل موج ها را روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش دهد لازم است در دو جهت عمودی و افقی حرکت کند و بر این اساس دو سری صفحه به نام های صفحات انحراف عمودی و صفحات انحراف افقی را در مسیر حرکت اشعه الکترونی قرار می دهند . هر سری از این صفحات ، خود شامل دو صفحه موازی می باشد . در اثر ایجاد اختلاف پتانسیل بین دو صفحه موازی ، اشعه الکترونی به سمت صفحه دارای پتانسیل بیشتر متمایل می شود و به این ترتیب محل برخورد اشعه الکترونی با مواد فسفرسانس پشت صفحه نمایش تغییر می کند و در نتیجه محل تولید نور روی صفحه نمایش تغییر می کند . لامپ سیگنال ی که ما می خواهیم روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده شود به صفحات انحراف عمودی اعمال می شود و متناسب با تغییرات دامنه این لامپ سیگنال ، اشعه الکترونی در راستای عمودی جا به جا می شود . اما برای اینکه شکل موج به طور صحیح روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده شود باید همزمان با جا به جا شدن اشعه در راستای عمودی ، اشعه در راستای افقی نیز جا به جا شود . به طور مثال اگر هدف ، نمایش یک موج سینوسی بر روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ باشد با رسیدن موج سینوسی به صفحات انحراف عمودی ، اشعه الکترونی متناسب با دامنه موج سینوسی در راستای عمودی جا به جا می شود و اگر هیچ موجی به صفحات انحراف افقی اعمال نشود ، روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ به جای یک موج سینوسی فقط یک خط عمودی دیده می شود . بنابراین همیشه باید همزمان با لامپ سیگنال ورودی ، یک موج به صفحات انحراف افقی اعمال شود تا شکل موج ورودی به درستی بر روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده شود . این موج را موج Ramp می گویند که یک موج دندانه اره ای است . اگر فرکانس موج Ramp با فرکانس لامپ سیگنال ورودی یکی باشد یک سیکل کامل از موج ورودی بر روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده می شود و اگر فرکانس موج Ramp بیش از فرکانس لامپ سیگنال ورودی باشد چند سیکل از لامپ سیگنال ورودی بر روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده می شود . برای اینکه شکل موج ساکنی بر روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ داشته باشیم لازم است تا حرکت افقی اشعه الکترونی هر بار از محل مشخصی از لامپ سیگنال ورودی شروع شود که این وظیفه بر عهده قسمت تریگر دستگاه اسیلوسکوپ می باشد . اگر عمل تریگر انجام نشود ممکن است لامپ سیگنال ورودی در صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ حرکت کند . برای عمل تریگر روش های مختلفی وجود دارد و بر این اساس کلیدهایی بر روی پانل دستگاه اسیلوسکوپ تعبیه شده است که به وسیله آنها می توان نوع تریگر را انتخاب نمود . این کلیدها عبارتند از :
۱۹- کلید Auto–Normal – Single:
اگر این کلید در حالت Auto باشد حتی اگر به ورودی دستگاه اسیلوسکوپ لامپ سیگنال ی اعمال نشود مدار داخلی دستگاه اسیلوسکوپ یک موج دندانه اره ای به صفحات انحراف افقی اعمال می کند و بنابراین خطی افقی بر روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ ظاهر می شود که نشان دهنده آماده به کار بودن دستگاه اسیلوسکوپ است . اما در صورتی که این کلید در حالت Normal باشد عمل تریگر فقط به کمک موج ورودی انجام می شود و لذا در صورتی که ورودی نداشته باشیم هیچ گونه خطی و یا موجی بر روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ ظاهر نخواهد شد . این کلید در حالت عادی باید بر روی Auto باشد .
۲۰- کلید Source Trigger : این کلید ممکن است دارای حالت های زیر باشد .
الف ) AC : در این حالت عمل تریگر با مؤلفه AC انجام می شود .
ب ) DC : در این حالت عمل تریگر با خود موج به اضافه مؤلفه DC انجام می شود .
پ ) CH1 : در این حالت عمل تریگر توسط لامپ سیگنال اعمال شده به کانال ۱ انجام می شود .
ت ) CH2 : در این حالت عمل تریگر توسط لامپ سیگنال اعمال شده به کانال ۲ انجام می شود .
ث ) Line : در این حالت عمل تریگر با فرکانس برق شهر انجام می شود .
ج ) Ext : در این حالت باید موجی را که می خواهیم توسط آن عمل تریگر انجام شود از خارج دستگاه اسیلوسکوپ و توسط ترمینال مخصوص آن به دستگاه اسیلوسکوپ اعمال کنیم .
چ ) TV : در این حالت یک فیلتر پایین گذر مؤلفه های فرکانس بالای موج ورودی را حذف نموده و سپس عمل تریگر انجام می شود . این کلید در حالتی استفاده می شود که یک موج مزاحم بر روی موج اصلی ، مانع عمل تریگر شود .
ح ) TV–H : در این حالت عمل تریگر توسط لامپ سیگنال های افقی تلویزیون انجام می شود .
خ ) TV–L : در این حالت عمل تریگر توسط لامپ سیگنال های عمودی تلویزیون انجام می شود .
۲۱- کلید Slope : این کلید مشخص کننده این است که اولین نیم سیکل موج نشان داده شده مثبت و یا منفی می باشد . در حالت عادی باید علامت مثبت ( + ) انتخاب شود . در واقع علامت مثبت ( + ) به معنای شیب مثبت و علامت منفی ( – ) به معنای شیب منفی در نقطه شروع موج می باشد .
۲۲- ولوم ff : این ولوم نقطه شروع موج نشان داده شده بر روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ را معین می کند . همچنین اگر موج نمایش داده شده بر روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ ، در جهت افقی حرکت کند و ثابت نباشد باید به کمک این ولوم شکل موج را ثابت نگهداشت .
۲۳- ولوم تغییر مکان افقی ( Horizontal Position ) : این ولوم شکل موج را در جهت افقی جا به جا می کند . این ولوم ممکن است به اختصار با و یا با علامت► ◄ نشان داده می شود .
۲۴- کلید X–Y : اگر این کلید فعال شود ارتباط موج Ramp با صفحات انحراف افقی قطع شده و هر یک از لامپ سیگنال های ورودی به یکی از صفحات انحراف افقی یا عمودی اعمال می شود . به طور مثال در دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده شده در شکل ، همانطور که مشاهده می کنید در کنار ترمینال ورودی کانال ۱ حرف X و در کنار ترمینال ورودی کانال ۲ حرف Y درج شده است . بنابراین در این دستگاه اسیلوسکوپ ، در حالت انتخاب کلید X–Y ، لامپ سیگنال ورودی کانال ۱ به صفحات انحراف افقی و لامپ سیگنال ورودی کانال ۲ به صفحات انحراف عمودی اعمال می شود . این کلید برای مشاهده منحنی مشخصه ولت – آمپر عناصر نیمه هادی و نیز مشاهده اشکال لیساژور کاربرد دارد .در واقع وقتی این کلید داخل باشد ، محور زمان حذف خواهد شد.
۲۵ – سلکتور B Time/Div : از آنجاییکه دستگاه اسیلوسکوپ حاضر ، تقریبا فرکانس بالا هست ، به همین خاطر برای مشاهده و اندازه گیری فرکانسهای بالا باید قسمت B را فعال کرده و تقسیمات زمان دیگر به این سلکتور مربوط خواهد بود . با داخل بودن B. و تغییر ولوم Delay Time می توان محدوده دیده شده شکل موج بر روی صفحه نمایش را تغییر داد.
مورد آخر: در پشت دستگاه اسیلوسکوپ دو عدد فیش وجود دارد که یکی CH1Out هست که می توان کانال یک را در این قسمت بعنوان خروجی دریافت کرد و فیش بعدی Z. s یا همون محور Z هست که با ورودی دادن به این قسمت می توان شکل موج هایی با اشکال مختلف را ایجاد نمود که در زیر یک نمونه ساده از شکل موج آورده شده:
حال که با کلیدها و ولوم های پانل دستگاه اسیلوسکوپ آشنا شدید در ادامه به بررسی نحوه اندازه گیری ولتاژ ، زمان تناوب ، فرکانس ، اختلاف فاز و نیز مشاهده منحنی مشخصه ولت – آمپر دیود توسط دستگاه اسیلوسکوپ می پردازیم .
اگر بعد از وصل الکتریکی کردن دستگاه اسیلوسکوپ ، خط صاف بر روی صفحه نمایش ظاهر نشد ، ابتدا این سه تنظیم را انجام دهید : ۱- ولوم Position عمودی در وسط باشد ۲ – ولوم In شدت وصل الکتریکی ایی کمی کمتر از حداکثر ( شاخص سمت راست باشد ) ۳ – کلید Auto داخل باشد.
اندازه گیری ولتاژ : توسط دستگاه اسیلوسکوپ می توان ولتاژهای AC و DC را با دقت خیلی زیاد اندازه گیری کرد . برای این منظور ابتدا ولوم Volt Variable را تا انتها در جهت حرکت عقربه های ساعت می چرخانیم و آن را در حالت Cal قرار می دهیم . سپس با قرار دادن کلید AC–GND–DC روی حالت GND اشعه را ترجیحاً در وسط صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ و یا در هر نقطه دلخواه دیگری از صفحه نمایش تنظیم می کنیم و سپس کلید فوق را در حالت DC قرار می دهیم تا لامپ سیگنال اعمال شده به دستگاه اسیلوسکوپ بر روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ ظاهر شود . حال در صورتی که لامپ سیگنال ورودی ، یک لامپ سیگنال AC باشد برای بدست آوردن ولتاژ پیک تا پیک آن ، تعداد خانه های اشغال شده بین قله تا قله را شمرده و در عدد سلکتور Volt/Div ضرب می کنیم و برای بدست آوردن ولتاژ مؤثر این لامپ سیگنال ، مقدار ولتاژ پیک بدست آمده را بر ۲٫۸۲۸۴ تقسیم می کنیم . به عنوان مثال در شکل زیریک لامپ سیگنال سینوسی بر روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده شده است .
برای بدست آوردن ولتاژ پیک تا پیک لامپ سیگنال سینوسی ابتدا تعداد خانه های بین قله بالا تا قله پایین لامپ سیگنال سینوسی و محور xها را می شماریم که با توجه به شکل تعداد این خانه ها ۴ عدد می باشد و سپس با ضرب کردن تعداد خانه های شمارش شده در ضریب Volt/Div مقدار ولتاز پیک لامپ سیگنال سینوسی بدست می آید . یعنی در این مثال مقدار ولتاژ پیک لامپ سیگنال سینوسی برابر است با :
p= 4 *1=4V
برای بدست آوردن ولتاژ مؤثر لامپ سیگنال سینوسی فقط کافی است مقدار این ولتاژ را تقسیم بر دو رایکال دوتقسیم نماییم
حال اگر ولتاژ مورد اندازه گیری یک ولتاژ DC باشد تعداد خانه های اشغال شده بین محل تنظیم اشعه در حالت GND و ولتاژ DC را شمرده و در ضریب Volt/Div ضرب می کنیم تا مقدار ولتاژ DC بدست آید . به عنوان مثال در شکل زیر یک ولتاژ DC روی صفحه نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده شده است . اگر ضریب Volt/Div برابر با ۵ ولت باشد مقدار این ولتاژ DC را بدست آورید .
با فرض اینکه محل تنظیم اشعه در حالت GND ، محور xها بوده است تعداد خانه های بین ولتاژ DC و محور xها را می شماریم که با توجه به شکل تعداد این خانه ها ۳ عدد می باشد . حال از ضرب تعداد خانه های شمارش شده در ضریب Volt/Div ، مقدار ولتاژ DC بدست می آید . بنابراین در این مثال مقدار ولتاژ DC برابر است با :
باید توجه داشت که برای ولتاژهای مختلف عدد سلکتور Volt/Div متناسب آن باشد . به طور مثال اگر می خواهیم ۱۰ ولت را اندازه گیری کینم سلکتور روی ۰٫۱ نباشد چون شکل موج از صفحه خارج خواهد شد، یا اگر ۰٫۵ ولت را اندازه گیری می کنیم سلکتور روی ۵ ولت نباشد چون دقت اندازه گیری کم خواهد شد.
اندازه گیری زمان تناوب و فرکانس : برای اندازه گیری زمان تناوب یک موج متناوب باید ابتدا ولوم Volt Variable را در حالت Cal قرار داده و سپس تعداد خانه های در بر گرفته شده توسط یک موج متناوب را در ضریب Time/Div ضرب نمود . به عنوان مثال با فرض اینکه ضریب Time/Div برابر با ۰٫۵ میلی ثانیه و ولوم Volt Variable در حالت Cal باشد زمان تناوب شکل موج نمایش داده شده در شکل زیررا بدست میاوریم:
همانطور که در شکل مشاهده می کنید تعداد خانه های در بر گرفته شده توسط یک سیکل برابر با ۲ خانه می باشد . بنابراین زمان تناوب برابر است با :اگر بخواهیم فرکانس یک لامپ سیگنال متناوب را بدست آوریم تنها کافی است عدد یک را بر زمان تناوب آن لامپ سیگنال تقسیم کنیم . به عنوان مثال فرکانس موج سینوسی نمایش داده شده در مثال بالبرابر است با :برای بدست آوردن فرکانس یک شکل موج مربعی یا پالسی، باید دقت شود که یک زمان یک پریود کامل محاسبه شود، به شکل زیر توجه نمایید:
گرد آوری و تدوین : بابک فروغی