یکی از مهمترین ابزارهای اندازه گیری اسیلوسکوپ می باشد .این وسیله نقش بسیار مهمی در توسعه علم الکترونیک داشته است .اسیلوسکوپ این امکان را فراهم می کند که کمیاتی نظیر ولتاژ،جریان ویا توان را برحسب زمان نمایش داد. قلب یک اسیلو سکوپ ،لامپ اشعه کاتدی می باشد .در لامپ اشعه کاتدی شعاع باریکی از الکترون به صفحه فسفری اصابت کرده وباعث ایجاد یک نقطه نورانی می شود .با انحراف اشعه در دوجهت xوy وجابجایی نقطه نورانی می توان یک شکل دو بعدی را مشاهده کرد. عملا انحراف اشعه در جهت x متناسب با زمان ودر جهت y متناسب با کمیت مورد اندازه گیری مثل ولتاژ است. بنابراین می توان تغییرات ولتاژ ورودی با زمان رامشاهده نمود
فرق عمده اسیلو سکوپ با سیستم های ثبات نظیر قلم ثبات در سرعت کار آنهاست .در اسیلوسکوپ بخاطر اینکه اشعه الکترونی عملا فاقد اینرسی است، لذا می تواند تغییرات ورودی را در زمانهای کمتر از نانو ثانیه نشان دهد .
بلوک دیا گرام اسیلو سکوپ
همانطوری که گفته شد مهمترین قسمت یک اسیلوسکوپ لامپ اشعه کاتدی می باشد .در این لامپ الکترونها تولید شده وشتاب می گیرند . همچنین انحراف اشعه برای ایجاد یک تصویر دو بعدی ونهایتا برخورد با صفحه فسفری برای رؤیت اشعه الکترونی در لامپ اشعه کاتدی صورت
می گیرد.برای انجام چنین اعمالی نیاز به سیگنالها وولتاژ های مختلفی
می باشد که بقیه قسمتهای اسیلوسکوپوظیفه ساخت آنها را برعهده دارند .
شکل 35-8 بلوک دیاگرام یک اسیلوسکوپ رانشان می دهد .منبع تغذیه ولتاژ لازم برای لامپ اشعه کاتدی جهت ایجاد الکترون وشتاب دادن آن راتولیدمی کند . علاوه بر این ولتاژ مورد نیاز برای سایر مدارات اسیلوسکوپ نیز توسط منبع تغذیه ایجاد می شود ،برای شتاب الکترون نیاز به ولتاژ نسبتا زیادی در حد چند هزار ولت می باشد ، در حالی که المنت گرم کننده کاتد با ولتاژ چند ولت کار می کند . ولتاژ بقیه قسمتهای مدار نیز از حد چند صد ولت تجاوز نمی کند .برای انحراف افقی اشعه باید یک ولتاژ دندانه اره ای به صفحات افقی اعمال شود. این موج توسط بلوک« Time Base generator» تولید می شود که پس از تقویت به صفحات انحراف افقی می رود .سیگنالی که قرار است نشان داده شود به صفحات انحراف دهنده عمودی داده می شود .برای اینکه دامنه سیگنال به حدی برسد که باعث انحراف قابل ملاحضه بیم الکترونی گردد ،آن را ابتدا توسط تقویت کننده عمودی ، تقویت می کنند .برای اینکه شکل ثابتی روی صفحه اسیلوسکوپ داشته باشیم ،لازم است تا سیگنال ورودی با انحراف افقی سنکرون باشد، بطوری که در هر بار از حرکت اشعه ،انحراف افقی آن درست د ر لحظه مشخصی از سیگنال ورودی شروع شود .این وظیفه بر عهده بلوک Tigger Circuit می باشد که بعدا راجع به آن توضیح بیشتری خواهیم داد. بلوک Delay Line باعث تاخیری در حد نانو ثانیه روی سیگنال عمودی
می شود .برای اینکه به لزوم چنین تاخیری پی ببریم باید این نکته را خاطر نشان ساخت که هر مدار الکترونیکی باعث ایجاد تاخیری ناخواسته در سیگنال
می شود.
از آنجائی که اکثر مدارات اسیلو سکوپ در مسیر انحراف افقی قرار دارند، لذا برای جبران تاخیر زمانی ناچاریم تا یک خط تاخیر در مسیر سیگنال عمودی اضافه کنیم .بدون این تاخیر قسمت ابتدای سیگنال رویCRT ظاهر نمی شود . در عمل برای ساخت خط تاخیر از یک فیلتر تمام گذر استفاده
می کنند .
لامپ اشعه کاتدی
شکل 36-8 برشی عرضی از یک لامپ اشعه کاتدی ساده را که در اسیلوسکوپ های فرکانس پایین استفاده می شود ،نشان می دهد .البته در همین بخش به بررسی ساختمان لامپ های مدرن تر نیز پرداخته خواهد شد .در اثر حرارت حاصله از گرم کننده که در پشت کاتد قرار دارد ،کاتد شروع به صدور الکترون می نماید .این الکترونها به سمت پتانسیل مثبت که روی آند اول قرار گرفته ودر حد چند صد ولت است ،
حرکت کرده وشتاب می گیرند .البته قسمت شبکه کنترل ،مقدار الکترونهایی را که به سمت آند می آیند ،کنترل نموده وبدین وسیله روشنایی نقطه نورانی روی صفحه را تنظیم می کند .هرچه ولتاژ منفی شبکه کنترل نسبت به کاتد بیشتر باشد،عبور الکترونها از آن کمتر شده وشدت روشنایی نقطه نورانی کمتر خواهد بود .این کنترل هم از طریق پتانسیومتر تنظیم روشنایی که در قسمت جلوی دستگاه قرار دارد وهم توسط ولتاژی که به ورودی z اسیلوسکوپ واقع در پشت دستگاه می توان اعمال نمود ،امکانپذیر است.
آند اول نقش شتاب دهنده ابتدایی را دارد. همچنین این قسمت یک جزء از عدسی الکتروستاتیکی نیز می باشد که بعدا بیشتر درباره آن صحبت خواهد شد. پس از شتاب دهنده اولیه،آند متمرکز کننده قرار گرفته است وپس از آن نیز آند شتاب دهنده قرار دارد که برای آخرین مرحله باعث افزایش سرعت الکترونها می شود .
اگر چه تنها یکی از آندها بنام آند متمرکز کننده نامیده می شود ولی در عمل تمرکز اشعه توسط هر سه آند انجام می شود .بدون وجود این سه آند که نقش یک عدسی الکترواستاتیکی را دارند ،نقطه نورانی که روی صفحه تشکیل
می شود ،در اثر واگرایی بیم الکترونی ،پخش شده وغیر واضح خواهد بود .در شکل 37-8 عمل تمرکز اشعه توسط سه آند ،با جز ئیات بیشتری نشان داده شده است .آند وسطی دارای پتانسیل کمتری نسبت به دو آند دیگر است .
(تصاویر در فایل اصلی موجود است.)