آشنایی با اسیلوسکوپ:

صفحه نمایشگر: هر اسیلوسکوپ دارای یک صفحه نمایشگر است که

دو قسمت اصلی تشکیل شده است:

ب ( محور ولتاژ , الف( محور زمان

پ

در اسیلوسکوپ درجه بندی بر حسب سانتیمترو میلیمتر می باشد

میلیمتری میباشد.(2 سانتی متری وخانه های کوچک 1)خانه های بزگ

کانال : ورود هر اسیلوسکوپ کانال نامیده می شود که هر

اسیلوسکوپبر اساس تعداد کاتالهایی که می توان به ان اعمال کرد

تقسیم بندی می شود : یک کاناله , دو کاناله , سه کاناله و چهار کاناله

کاناله دیجیتال می باشند.4و3که اسیلوسکوپهای

1

الف( اسیلوسکوپ انالوگ :بر اساس انحراف الکترون در میدان

الکتروستاتیکی کار می کند

المپ پرتو کاتدی

اسیلوسکوپ از یک المپ پرتو کاتدی که قلب دستگاه است و تعدادی

مدار برای کار کردن المپ پرتو کاتدی تشکیل شده است. قسمتهای

مختلف المپ پرتو کاتدی عبارتند از:

تفنگ الکترونی :

تفنگ الکترونی باریکه متمرکزی از الکترونها را بوجود می آورد که

شتاب زیادی کسب کرده اند. این باریکه الکترون با انرژی کافی به

صفحه فلوئورسان برخورد می کند و بر روی آن یک لکه نورانی تولید

می کند. تفنگ الکترونی از رشته گرمکن ، کاتد ، شبکه آند پیش شتاب

دهنده ، آند کانونی کننده و آند شتاب دهنده تشکیل شده است.

2

الکترونها از کاتدی که بطور غیر مستقیم گرم می شود، گسیل

می شوند. این الکترونها از روزنه کوچکی در شبکه کنترل می گردند.

شبکه کنترل معموال یک استوانه هم محور با المپ است و دارای

سوراخی است که در مرکز آن قرار دارد. الکترونهای گسیل شده از

کاتد که از روزنه می گذرند )به دلیل پتانسیل مثبت زیادی که به آندهای

پیش شتاب دهنده و شتاب دهنده اعمال می شود(، شتاب می گیرند.

باریکه الکترونی را آند کانونی کننده ، کانونی می کند.

صفحات انحراف دهنده :

صفحات انحراف دهنده شامل دو دسته صفحه است. صفحات

انحراف قائم که بطور افقی نسب می شوند و یک میدان الکتریکی در

نامیده می شوند. صفحاتyصفحه قائم ایجاد می کنند و صفحات

انحراف افقی بطور قائم نصب می شوند و انحراف افقی ایجاد

نامیده می شوند. فاصله صفحات به اندازه کافیxمی کنند و صفحات

زیاد است که باریکه بتواند بدون برخورد با آنها عبور کند.

صفحه فلوئورسان :

جنس این پرده که در داخل المپ پرتو کاتدی قرار دارد، از جنس

فسفر است. این ماده دارای این خاصیت است که انرژی جنبشی

الکترونهای برخورد کننده را جذب می کند و آنها را به صورت یک لکه

نورانی ظاهر می سازد. قسمتهای دیگر المپ پرتو کاتدی شامل

پوشش شیشه ای ، پایه که از طریق آن اتصاالت برقرار می شود،

است.

3

مولد مبنای زمان

اسیلوسکوپها بیشتر برای اندازه گیری و نمایش کمیات وابسته به

زمان بکار می روند. برای این کار الزم است که لکه نورانی المپ روی

پرده با سرعت ثابت از چپ به راست حرکت کند. بدین منظور یک

ولتاژ مثبت به صفحات انحراف افقی اعمال می شود. مداری که این

ولتاژ مثبت را تولید می کند، مولد مبنای زمان یا مولد رویش نامیده

می شود.

مدارهای اصلی اسیلوسکوپ

سیستم انحراف قائم

چون سیگنالها برای ایجاد انحراف قابل اندازه گیری بر روی صفحه

المپ به اندازه کافی قوی نیستند، لذا معموال تقویت قائم الزم است.

هنگام اندازه گیری سیگنالهای با ولتاژ باال باید آنها را تضعیف کرد تا در

محدوده تقویت کننده های قائم قرار گیرند. خروجی تقویت کننده

قائم ، از طریق انتخاب همزمانی در وضعیت داخلی، به تقویت کننده

همزمان نیز اعمال می شود.

سیستم انحراف افقی

صفحات انحراف افقی را ولتاژ رویش که مولد مبنای زمان تولید

می کند، تغذیه می کند. این سیگنال از طریق یک تقویت کننده اعمال

می شود، ولی اگر دامنه سیگنالها به اندازه کافی باشد، می توان آن را

مستقیما اعمال کرد. هنگامی که به سیستم انحراف افقی ، سیگنال

خارجی اعمال می شود، باز هم از طرق تقویت کننده افقی و کلید

4

انتخاب رویش در وضعیت خارجی اعمال خواهد شد. اگر کلید انتخاب

رویش در وضعیت داخلی باشد، تقویت کننده افقی ، سیگنال ورودی

خود را از مولد رویش دندانه داری که با تقویت کننده همزمان راه

اندازی می شود، می گیرد.

همزمانی

هر نوع رویشی که بکار می رود، باید با سیگنال مورد بررسی همزمان

باشد. تا یک تصویر بی حرکت بوجود آید. برای این کار باید فرکانس

سیگنال مبنای زمان مقسوم علیه ای از فرکانس سیگنال مورد بررسی

باشد.

مواد محو کننده

xدر طی زمان رویش ، ولتاژ دندانه دار رویش اعمال شده به صفحات

، لکه نورانی را بر یک خط افقی از چپ به راست روی صفحه المپ

حرکت می دهد. اگر سرعت حرکت کم باشد، یک لکه دیده می شود و

اگر سرعت زیاد باشد، لکه به صورت یک خط دیده می شود. در

سرعتهای خیلی زیاد ، ضخامت خط کم شده و تار به نظر می رسد و

یا حتی دیده نمی شود.

کنترل وضعیت

وسیله ای برای کنترل حرکت مسیر باریکه بر روی صفحه الزم است.

با این کار شکل موج ظاهر شده بر روی صفحه را می توان باال یا

پائین یا به چپ یا راست حرکت داد. این کار را می توان با اعمال یک

ولتاژ کوچک سیستم داخلی )که مستقل است( به صفحات انحراف

دهنده انجام داد. این ولتاژ را می توان با یک پتانسیومتر تغییر داد.

5

کنترل کانونی بودن

الکترود کانونی کننده مثل یک عدسی با فاصله کانونی تغییر می کند.

این تغییر با تغییر پتانسیل آند کانونی کننده صورت می گیرد.

کنترل شدت

شدت باریکه با پتانسیومتر کنترل کننده شدت که پتانسیل شبکه را

نسبت به کاتد تغییر می دهد، تنظیم می شود.

مدار کالیبره سازی

در اسیلوسکوپهای آزمایشگاهی معموال یک ولتاژ پایدار داخلی تولید

برای کالیبره سازی می شود که دامنه مشخصی دارد. این ولتاژ که

مورد استفاده قرار می گیرد، معموال یک موج مربعی است

اسیلوسکوپ نمونه ب( اسیلوسکوپ دیجیتال :اساس کار این نوع

برداری از شکل موج ورودی میباشد , هر چه نمونه برداری بیشتر

باشد شکل موج نمایش داده شده دقیقتر خواهد بود.)که بلوک

دیاگرام ان را در شکل زیر میبینید(

کلیدهای روی اسیلوسکوپ در سه دسته تقسیم بندی می شود.

اگرچه کلیدهای کنترلی اسکوپ های مختلف کمی با هم فرق می کنه

ولی در مجموع در اسکوپ های آنالوگ یک سری کلید های اساسی

وجود داره که اگرچه در ظاهر تفاوت هایی وجود داره ولی در نهایت

وظیفه ی اونا در مدل های مختلف یکیه و در شکل زیر یکی از ساده

ترین مدل ها رو می بینید

6

:vertical قسمت .1

1-1 ) CH1 ورودی شماره یک اسیلوسکوپ:

1-2 ) CH2 ورودی شماره دو اسیلوسکوپ:

( AC-GND-DC ( کلید ) 1-3

: اگر کلید روی این قسمت قرار گیرد فقط سیگنالAC(مد 1-3-1

DC می شود واز نمایش ولتا ژ جریان متناوب وارد اسیلوسکوپ

جلوگیری می شود.

: اگر کلید روی این حالت تنظیم شود سیگنال ورودیDC(مد 1-3-2

یا ترکیبی از هر دو(روی صفحهAC یا DCهر چه باشد ) اعم از

نمایش داده می شود .

: اگر این حالت انتخاب شود , ورودی اسیلوسکوپGND( مد 1-3-3

7

به زمین وصل می شود و ارتباط الکتریکی بین پروپ و اسیلوسکوپ

قطع می شود. این حالت برای تنظیم صفر اسیلوسکوپ کاربرد دارد.

قرار داردVOLT/DIV : که بر روی سلکتور VARIABLE ( ولوم 1-4

و برای کالیبره کردن دستگاه بکار می رود که باید همیشه در منتها

علیه سمت راست قرار گیرد)جهت عقربه های ساعت بچرخونیم( تا

داشته باشد.)برای صفر کردن خطای ولتاژ(1ضریب

: بااین ولوم می توان شکل موج روی صفحه POSITION( ولوم 5- 1

نمایش را عمودی حرکت داد.

ب( CH1 الف( : این کلید چهار وضعیت دارد: mode ( کلید 1-6

CH2 )ج DUAL )د ADD

بسته به این که بخواهیم از کدوم یک از ورودی های اسکوپ استفاده

رو تنظیم کنیم که به ترتیب از باال به پایینMODEکنیم می تونیم کلید

اسکوپ، روی صفحه نمایش، کانال یک، کانال دو، دو موج راهمزمان

، جمع ریاضی دو موج را نشان خواهد دادADDو در وضعیت

8

: با تغییر این پتانسیومتر دامنه ی موجی کهVOLT/DIV( ولوم 1-7

در صفحه نمایش ظاهر می شود , تغییر میکند

( میتوان هر شکل موجیVOLT/DIVنکته: با تغییر مقیاس)مقدار

رابر روی صفحه نمایش نشان داد .اسیلوسکوپ هیچ نوع دخل

وتصرفی در)مقدار دامنه یا پریود( موج نمی کند وتنها مقیاس را تغییر

می دهد.)صحیح ترین انتخاب مقیاس برای نشان دادن موج این است

که شکل موج در ماکزیمم دامنه قابل دید)بزرگترین حالت پیک تو

پریود میباشد.(2یا1پیک(وداشتن

:با فشار دادن این دکمه هر دو کانال با همALT( دکمه فشاری 1-8

موج به اسیلوسکوپ داده وموج هر دو کانال با هم رسم می شود

ولی شکل موج های ان در تمام لحظات با هم در صفحه اسیلوسکوپ

دیده نمی شود . بلکه یک در میان روی صفحه حساس ظاحر می

شوند.

هر دو2و1 :با فشار دادن این دکمه کنال CHOP( دکمه فشاری 1-9

روشن شده وموان دو موج جداگانه را توسط ورودی های این دو

کانال به طور مجزا در صفحه سیلوسکوپ مشاهده نمود.

نکته:یک دوره تناوب از یک موج رو به طور کامل و بسیار سریع

نمایش میده و بعد موج کانال دیگه رو. اما این تغییر انقدر سریع انجام

به صورتCHOPمیشه که ما اون رو حس نمی کنیم. اما وضعیت

انتخابی بریده هایی از یک موج و بریده هایی ازیک موج دیگه رو هم

زمان نشون میده که ممکنه شکل موج در فرکانس های پایین با نقطه

هایی خالی نشون داده بشه.

: TRIGER قسمت -1

9

2-1 )SOURSEبرای نمایش یک شکل موج پایدار در صفحه :

(با شکلSWEEPRاسیلوسکوپ الزم است شکل موج جاروب کننده )

موج ورودی سنکرون)همزمانی( داسته باشد لذا برای سنکرون کردن

الزم است یک شکل موج به ان اعمال شود که نوع این سیکنال

بصورت زیر تعیین می شود. SOURSEسنکرون کننده در محل

2-1-1)CH1و ch2 اگر در یکی از این دو وضعیت باشد , باید برای:

در وضعیت مشابه verticalپایدار بودن موج هر کانال در قسمت

sourse باشد یعنی اگر CH1,بود SOURSE هم CH1 و اگر CH2,بود

SOURSEهم باید CH2باشد )در این صورت اگر موج ثابت نشد از

برای نگه داشتن موج استفاده می کنیم(.LEVELکلید

2-1-2 )EXTاگر در این وضعیت قرار گیرد می توان سیگنال جاروب:

(راه انداز خارجی موج باEXT-TRIGکنده را از خارج توسط ترمینال )

فرکانس الزم را به صفحات افقی داد.

( اگر فرکانس سیگنال همان فرکانس برق شهر باشد از دکمه2-1-3

برای تامین سیگنال جاروب کننده استفاده می کنیم. INEی

2-2 -HEVEL . برای نگه داشتن موج به کار می رود:

3-2 SLOP نمودار را نسبت به محور : V.قرینه می کند

4-2- TRIC.تحریک کننده مدار می باشد :

:HORIZONTAL قسمت .2

: با این ولوم می توان شکل موج روی POSITION- ولوم 1-3

صفحه نمایش گر را در جهت افقی حرکت داد.

10

:با تغییر این کلید پریود موج تغییر میکند .TIME/DIV- سلکتور 2-3

ها عوض می شود .برای خواندنTدر نتیجه واحد زمان بر روی محور

مقدار پریودواقعی یک موج تعداد واحدهای دیده شده را در عدد

TIM/DIV .در روی این سلکتور سه دسته تنظیمات0633 ذ می کنیم

( و میکرو ثانیه ) ( وجود دارد که درMS( میلی ثانیه)Sبر حسب ثانیه )

موقع تبدیل باید به این واحدها توجه نمود

:با این ولوم می توان تعداد بیشتری شکل موجSWP VAR- ولوم 3-3

را روی صفحه منعکس کرد.)برای صفرکردن خطای فرکانس(

11

برابر می10:با فشار دادن این کلید موج MAG10-کلید فشاری 4-3

شود.

(:برای مشاهده ی شکل موج اعمال به اسیلوسکوپPROBEپروب)

در ابتدا با پروب سیگنال الکتیریکی را به ورودی اسیلوسکوپ وصل

میکنیم.

(مغزی1سیم رابط اسیلوسکوپ از سه قسمت تشکیل شده است

نامیده میB.N.Cفلزی که به کانال اسیلوسکوپ وصل می شود و

که پروب راshild( وسیم 3(پروب که به مدار متصل می شود 2شود

متصل کرده است.b.n.cبه

*( وجود دارد .چنانچه دامنه سیگنال10*( و)1در روی پروب کلید )

* وچنانچه دامنه سیگنال ورودی بزرگ1ورودی کم باشد از حالت

* سیگنال10* استفاده می شود .)در حالت ورودی 10باشد از حالت

برابر تضعیف می شود(.10ورودی

مدار داخلی پروب

نحوه ی اندازه گیری با اسیلوسکوپ:

قبل از شروع کار با اسیلوسکوپ باید دو کار انجام دهیم:

رو که به صورتGain Variable Controlالف(تنظیمات اولیه: کلید های

)طوسی رنگ(Time/Div و Volt/DiVکلیدی کوچکتر بر روی کلیدهای

وجود داره تا انتها در جهت عقربه های ساعت بچرخونید.

12

در اسیلوسکوپهای انالوگ کلیدهای کشویی رو به باال وکلیدهای

فشاری همه بیرون باید باشد.

رو برای هر دو کانال در حالتAC GND DCب( کلید سه حالته ی

GND قراربدید و با دستگیره ی Positionمحور عمودی رو روی صفر

به ترتیب شدت نور Focus و Intensityقرار بدید. بوسیله ی کلیدهای

و نازکی موج رو تنظیم کنید و بعد از تنظیم زمین کلیدها رو در

قرار بدید.DCوضعیت

. انداره گیری ولتاژ)دامنه(:1

تعداد خونه های عمودی محصور شده رو از قله تا پایین ترین نقطه ی

اون کانال ضرب کنید. عدد به دست Volt/Divموج بشمارید و در

موج خواهد بود. به عنوان مثال اگر در P-Pاومده اندازه ی دامنه ی

وتعداد خانه های محصور شده 2 روی عدد VOLT/DIVحالتی که

باشد انگاه برای بدست 3.4توسط موج در راستای عمودی برابر

اوردن مقدار ولتاژاز ضرب این دو عدد

داریم:

تعداد خونه های عمودی × volt/divدامنه)ولتاژ( = عدد

3.4 × 2 = 6.8 V

.اندازه گیری پریود یا فرکانس:2

13

الف (تعداد خونه های افقی رو که در امتداد یک دوره ی تناوب قرار

ضرب کنید و عدد به دست اومده روTime/Divگرفته اند در واحد

رویtime/divمعکوس کنید تا فرکانس موج بدست بیاد.مثال عدد

ms50 5.2 وتعداد خونه های افقی در یک دوره برابر

تعداد خونه های افقی × time/div عدد =T )پریود(

5.2 × 50ms

=260ms

F=1/T=1/260ms=3.8hz فرکانس=<

ب(روش تطبیق:

در این روش تطبیق موجی را که فرکانسش را می خواهیم بدست

اوریم را با موجی که می توانیم فرکانسش را اندازه بگیریم مقایسه

می کنیم , فرکانس معلوم را انقدر تغییر می دهیم تا با فرکانس

مجهول برابر شود به این ترتیب می توانیم مقدار فرکانس مجهول را

بخوانیم .

. اندازه گیری جریان:3

همانطور که می دانیم از اسیلوسکوپ فقط برای اندازه گیری ولتاژ

می توان استفاده کرد و نمی توانیم جریان را با ان اندازه بگیریم ,

اهمی در مدار سری می کنیم وطبق1برای این کار یک مقامت

V=1×I پس داریم R=1Ω و V=RI قانون اهم در این حالت داریم

14

برابر خواهد بود ( وبا اندازهگیری ولتاژ در واقع جریان راI با V)یعنی

هم اندازه گرفته ایم.

. اندازه گیری اختالف پتانسیل: 4

:این کلید سیگنال را معکوس می کند وبرای محاسبهINVکلید

ورودیV1اختالف پتانسیل استفاده می شود.به این صورت که اگر

CH1 و V2 ورودی CH2باشد برای اختالف پتانسیل V2-V1 به

صورت زیر عمل می کنیم:

CH1 را با معکوس CH2 جمع می کنیم)یعنی روی مد ADDقرار

زده می شود.(INVمیدهیم وبرای کانال دو دکمه

CH1 [ADD] ([INV] CH2) =CH2-CH1=V2-V1

. اندازه گیری اختالف فاز:5

الف( روش حوزه ی زمانی : در این روش اسیلوسکوپ را در مد

DUAL رابا هم نمایش میدهیم2و1 قرار داده وسیگنال های کانال

و از روابط زیرT0 و Tسپس از روی نمودار و با توجه به مقادیر

اختالف فاز را محاسبه می کنیم.

ب( روش ایساجوس : در روش لیساجوس برای محاسبه اختالف فاز ,

قرار می دهیم و بعد از ظاهر شدن شکلX-Yاسیلوسکوپ را در مد

موج لیساجوس پایدار با توجه به شکل ظاهر شده و رابطه زیر

15

اختالف فاز را محاسبه می کنیم .)بعد از وصل دو سیگنال به کانال ها

قرار می دهیم تا نقطه نورانیGNDابتدا هر دو کانال را روی مد

ایجاد شده را در وسط محور مختصات تنظیم کنیم.وسپس روی مد

DC ).قرار دادده تا اختالف فاز را به دست اوریم

16