แคโทดเรย์ออสซิลโลสโคป - รายละเอียดการทำงานและการดำเนินงาน

ในโพสต์นี้เราจะพูดถึงวิธีการทำงานของ Cathode Ray Oscilloscopes (CRO) และโครงสร้างภายในอย่างละเอียด นอกจากนี้เรายังจะได้เรียนรู้วิธีการใช้ CRO โดยใช้การควบคุมต่างๆและทำความเข้าใจการแสดงกราฟิกของสัญญาณอินพุตต่างๆบนหน้าจอแสดงผลของขอบเขต

ความสำคัญของออสซิลโลสโคปแคโทดเรย์ (CRO)

เราทราบดีว่าวงจรอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องและทำงานอย่างเคร่งครัดโดยใช้รูปคลื่นอิเล็กทรอนิกส์หรือรูปคลื่นดิจิทัลซึ่งโดยปกติจะผลิตเป็นความถี่ สัญญาณเหล่านี้มีส่วนสำคัญในวงจรดังกล่าวในรูปของข้อมูลเสียงข้อมูลคอมพิวเตอร์สัญญาณทีวีออสซิลเลเตอร์และเครื่องกำเนิดเวลา (ตามที่ใช้ในเรดาร์) เป็นต้นดังนั้นการวัดค่าพารามิเตอร์เหล่านี้อย่างถูกต้องและถูกต้องจึงมีความสำคัญมากในขณะทดสอบและแก้ไขปัญหาประเภทเหล่านี้ ของวงจร

มิเตอร์ที่มีอยู่ทั่วไปเช่นมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลหรือมัลติมิเตอร์แบบอะนาล็อกมีสิ่งอำนวยความสะดวกที่ จำกัด และสามารถวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงหรือกระแสสลับกระแสหรืออิมพีแดนซ์เท่านั้น เครื่องวัดขั้นสูงบางรุ่นสามารถวัดสัญญาณ ac ได้ แต่ในกรณีที่สัญญาณนั้นมีความละเอียดสูงและอยู่ในรูปของสัญญาณไซน์ที่ไม่บิดเบือนโดยเฉพาะ ดังนั้นเครื่องวัดเหล่านี้จึงไม่สามารถตอบสนองวัตถุประสงค์ในการวิเคราะห์วงจรที่เกี่ยวข้องกับรูปคลื่นและรอบเวลา

ในทางตรงกันข้ามออสซิลโลสโคปเป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาสำหรับการรับและวัดรูปคลื่นอย่างแม่นยำทำให้ผู้ใช้สามารถมองเห็นรูปร่างของพัลส์หรือรูปคลื่นได้ในทางปฏิบัติ

CRO เป็นหนึ่งในออสซิลโลสโคปคุณภาพสูงซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถมองเห็นการแสดงภาพของรูปคลื่นที่ใช้ในคำถามได้

ใช้หลอดรังสีแคโทด (CRT) สำหรับสร้างการแสดงภาพที่สอดคล้องกับสัญญาณที่นำไปใช้ที่อินพุตเป็นรูปคลื่น

ลำแสงอิเล็กตรอนภายใน CRT จะผ่านการเคลื่อนที่ที่หักเห (กวาด) ทั่วใบหน้าของหลอด (หน้าจอ) เพื่อตอบสนองต่อสัญญาณอินพุตสร้างการติดตามภาพบนหน้าจอที่เป็นตัวแทนของรูปคลื่น จากนั้นร่องรอยต่อเนื่องเหล่านี้จะช่วยให้ผู้ใช้สามารถตรวจสอบรูปคลื่นและทดสอบลักษณะของมันได้

คุณสมบัติของออสซิลโลสโคปในการสร้างภาพจริงของรูปคลื่นนั้นมีประโยชน์มากเมื่อเทียบกับมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลซึ่งสามารถให้ค่าตัวเลขของรูปคลื่นเท่านั้น

อย่างที่เราทราบกันดีว่าออสซิลโลสโคปแบบรังสีแคโทดทำงานร่วมกับลำแสงอิเล็กตรอนเพื่อระบุการอ่านค่าต่างๆบนหน้าจอออสซิลโลสโคป สำหรับการเบี่ยงเบนหรือประมวลผลลำแสงในแนวนอนการดำเนินการที่เรียกว่า กวาดแรงดันไฟฟ้า ถูกรวมเข้าด้วยกันในขณะที่การประมวลผลแนวตั้งทำโดยแรงดันไฟฟ้าขาเข้าซึ่งกำลังวัด

CATHODE RAY TUBE - ทฤษฎีและการก่อสร้างภายใน

ภายในออสซิลโลสโคปแบบรังสีแคโทด (CRO) หลอดแคโทดเรย์ (CRT) จะกลายเป็นส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์ CRT มีหน้าที่ในการสร้างภาพรูปคลื่นที่ซับซ้อนบนหน้าจอของขอบเขต

โดยทั่วไป CRT ประกอบด้วยสี่ส่วน:

1. ปืนอิเล็กตรอนสำหรับสร้างลำแสงอิเล็กตรอน
2. เน้นและเร่งส่วนประกอบเพื่อสร้างลำแสงอิเล็กตรอนที่แม่นยำ
3. แผ่นเบี่ยงเบนแนวนอนและแนวตั้งสำหรับปรับมุมของลำแสงอิเล็กตรอน
4. ตู้กระจกอพยพที่เคลือบด้วยหน้าจอฟอสฟอเรสเซนต์เพื่อสร้างการเรืองแสงที่มองเห็นได้ตามต้องการเพื่อตอบสนองต่อการกระทบของลำแสงอิเล็กตรอนบนพื้นผิว

รูปต่อไปนี้แสดงรายละเอียดการก่อสร้างพื้นฐานของ CRT

ตอนนี้เรามาทำความเข้าใจกันว่า CRT ทำงานอย่างไรกับฟังก์ชันพื้นฐาน

วิธีการทำงานของ Cathode Ray Oscilloscope (CRO)

ไส้หลอดร้อนภายใน CRT ใช้สำหรับให้ความร้อนที่ด้านแคโทด (K) ของท่อซึ่งประกอบด้วยการเคลือบออกไซด์ ส่งผลให้มีการปลดปล่อยอิเล็กตรอนจากพื้นผิวแคโทดทันที

องค์ประกอบที่เรียกว่าตารางควบคุม (G) ควบคุมปริมาณอิเล็กตรอนซึ่งสามารถส่งผ่านไปได้ไกลกว่าในความยาวท่อ ระดับของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับกริดจะกำหนดปริมาณของอิเล็กตรอนที่ถูกปลดปล่อยจากแคโทดที่ให้ความร้อนและจำนวนของอิเล็กตรอนที่ได้รับอนุญาตให้เคลื่อนไปข้างหน้าของหลอด

เมื่ออิเล็กตรอนเกินตารางควบคุมพวกมันจะผ่านการโฟกัสไปยังลำแสงที่แหลมคมและการเร่งความเร็วสูงด้วยความช่วยเหลือของการเร่งแอโนด

ลำแสงอิเล็กตรอนที่เร่งความเร็วสูงในระยะถัดไปจะถูกส่งผ่านระหว่างแผ่นโก่งสองชุด มุมหรือการวางแนวของแผ่นแรกถูกยึดไว้ในลักษณะที่ทำให้ลำแสงอิเล็กตรอนเบี่ยงเบนในแนวตั้งขึ้นหรือลง สิ่งนี้จะถูกควบคุมโดยขั้วแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับแผ่นเหล่านี้

นอกจากนี้ปริมาณการโก่งตัวบนคานจะถูกกำหนดโดยปริมาณแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับแผ่นเปลือกโลก

ลำแสงที่เบี่ยงเบนที่ควบคุมได้นี้จะผ่านการเร่งความเร็วมากขึ้นผ่านแรงดันไฟฟ้าที่สูงมากที่ใช้กับท่อซึ่งในที่สุดก็ทำให้ลำแสงไปกระทบกับชั้นเคลือบฟอสฟอรัสของพื้นผิวด้านในของท่อ

สิ่งนี้ทำให้สารเรืองแสงเรืองแสงทันทีเพื่อตอบสนองต่อการกระทบของลำแสงอิเล็กตรอนทำให้เกิดการเรืองแสงที่มองเห็นได้บนหน้าจอสำหรับผู้ใช้ที่จัดการกับขอบเขต

CRT เป็นยูนิตแยกอิสระที่มีขั้วที่เหมาะสมยื่นออกมาผ่านฐานด้านหลังเข้าไปในพินเฉพาะ

CRT ในรูปแบบต่างๆมีจำหน่ายในตลาดหลายขนาดโดยมีท่อเคลือบสารเรืองแสงที่แตกต่างกันและตำแหน่งอิเล็กโทรดโก่ง

ตอนนี้เรามาดูวิธีการใช้ CRT ในออสซิลโลสโคป

รูปแบบรูปคลื่นที่เราเห็นสำหรับสัญญาณตัวอย่างที่กำหนดจะดำเนินการในลักษณะนี้:

เมื่อแรงดันไฟฟ้ากวาดเคลื่อนลำแสงอิเล็กตรอนในแนวนอนบนผิวด้านในของหน้าจอ CRT สัญญาณอินพุตที่กำลังวัดพร้อมกันจะบังคับให้ลำแสงเบี่ยงเบนในแนวตั้งทำให้เกิดรูปแบบที่ต้องการบนกราฟหน้าจอสำหรับการวิเคราะห์ของเรา

Single Sweep คืออะไร

ทุกๆการกวาดลำแสงอิเล็กตรอนบนหน้าจอ CRT จะตามด้วยช่วงเวลา 'ว่างเปล่า' เศษส่วน ในช่วงว่างนี้ลำแสงจะปิดชั่วขณะจนกว่าจะถึงจุดเริ่มต้นหรือด้านสุดขั้วก่อนหน้าของหน้าจอ รอบนี้ของการกวาดแต่ละครั้งเรียกว่า 'กวาดลำแสง'

เพื่อให้ได้การแสดงรูปคลื่นที่เสถียรบนหน้าจอลำแสงอิเล็กตรอนควรจะ 'กวาด' ซ้ำ ๆ จากซ้ายไปขวาและในทางกลับกันโดยใช้ภาพที่เหมือนกันสำหรับการกวาดแต่ละครั้ง

เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้จำเป็นต้องมีการดำเนินการที่เรียกว่าการซิงโครไนซ์ซึ่งทำให้แน่ใจได้ว่าลำแสงจะส่งกลับและทำซ้ำการกวาดแต่ละครั้งจากจุดเดียวกันบนหน้าจอ

เมื่อซิงโครไนซ์อย่างถูกต้องรูปแบบของคลื่นบนหน้าจอจะดูคงที่และคงที่ อย่างไรก็ตามหากไม่ได้ใช้การซิงค์รูปคลื่นจะค่อยๆลอยในแนวนอนจากปลายด้านหนึ่งของหน้าจอไปยังอีกด้านหนึ่งอย่างต่อเนื่อง

ส่วนประกอบ CRO พื้นฐาน

องค์ประกอบที่สำคัญของ CRO สามารถเห็นได้ในรูปที่ 22.2 ด้านล่าง เราจะวิเคราะห์รายละเอียดการดำเนินงานของ CRO เป็นหลักสำหรับแผนภาพบล็อกพื้นฐานนี้

เพื่อให้ได้การเบี่ยงเบนของลำแสงที่มีความหมายและเป็นที่รู้จักผ่านอย่างน้อยหนึ่งเซนติเมตรถึงบางเซนติเมตรระดับแรงดันไฟฟ้าทั่วไปที่ใช้กับแผ่นโก่งจะต้องมีค่าต่ำสุดที่สิบหรือร้อยโวลต์

เนื่องจากความจริงที่ว่าพัลส์ที่ประเมินผ่าน CRO มักจะมีขนาดเพียงไม่กี่โวลต์หรือมากที่สุดที่หลายมิลลิโวลต์วงจรแอมพลิฟายเออร์ที่เหมาะสมจึงมีความจำเป็นในการเพิ่มสัญญาณอินพุตจนถึงระดับแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมที่จำเป็นในการใช้งาน

ในความเป็นจริงมีการใช้ขั้นตอนของเครื่องขยายเสียงซึ่งช่วยในการเบี่ยงเบนลำแสงทั้งในแนวนอนและแนวตั้ง

เพื่อให้สามารถปรับระดับสัญญาณอินพุตที่กำลังวิเคราะห์ได้พัลส์อินพุตแต่ละตัวจะต้องดำเนินการผ่านขั้นตอนวงจรลดทอนซึ่งออกแบบมาเพื่อเพิ่มความกว้างของจอแสดงผล

แรงดันไฟฟ้ากวาดการทำงาน

การดำเนินการกวาดแรงดันไฟฟ้าจะดำเนินการในลักษณะต่อไปนี้:

ในสถานการณ์ที่อินพุทแนวตั้งจัดไว้ที่ 0V ลำแสงอิเล็กตรอนควรจะเห็นที่กึ่งกลางแนวตั้งของหน้าจอ หากใช้ 0V กับอินพุตแนวนอนเหมือนกันลำแสงจะถูกวางไว้ที่กึ่งกลางของหน้าจอซึ่งดูเหมือนของแข็งและเครื่องเขียน DOT ที่ศูนย์กลาง

ตอนนี้ 'จุด' นี้สามารถย้ายไปที่ใดก็ได้บนหน้าจอเพียงแค่ใช้ปุ่มควบคุมแนวนอนและแนวตั้งของออสซิลโลสโคป

ตำแหน่งของจุดสามารถเปลี่ยนได้โดยใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเฉพาะที่นำเข้าที่อินพุตของออสซิลโลสโคป

รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าตำแหน่งของจุดสามารถควบคุมได้อย่างไรบนหน้าจอ CRT ผ่านแรงดันไฟฟ้าแนวนอนบวก (ไปทางขวา) และแรงดันไฟฟ้าขาเข้าแนวตั้งเชิงลบ (ลงจากจุดศูนย์กลาง)

สัญญาณกวาดแนวนอน

เพื่อให้สัญญาณปรากฏบนจอแสดงผล CRT จำเป็นที่จะต้องเปิดใช้งานการเบี่ยงเบนของลำแสงผ่านการกวาดแนวนอนผ่านหน้าจอเพื่อให้สัญญาณเข้าในแนวตั้งที่เกี่ยวข้องทำให้การเปลี่ยนแปลงแสดงผลบนหน้าจอ

จากรูปที่ 22.4 ด้านล่างเราสามารถเห็นภาพเส้นตรงบนจอแสดงผลที่ได้จากการป้อนแรงดันไฟฟ้าบวกไปยังอินพุตแนวตั้งผ่านสัญญาณกวาดเชิงเส้น (ฟันเลื่อย) ที่ใช้กับช่องแนวนอน

เมื่อลำแสงอิเล็กตรอนถูกยึดไว้เหนือระยะทางแนวตั้งคงที่ที่เลือกแรงดันไฟฟ้าในแนวนอนจะถูกบังคับให้เดินทางจากลบไปเป็นศูนย์ถึงบวกทำให้ลำแสงเคลื่อนที่จากด้านซ้ายของหน้าจอไปยังจุดศูนย์กลางและไปทางด้านขวาของ หน้าจอ การเคลื่อนที่ของลำแสงอิเล็กตรอนนี้ทำให้เกิดเส้นตรงเหนือการอ้างอิงแนวตั้งศูนย์กลางโดยแสดงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่เหมาะสมในรูปแบบของเส้นแสงดาว

แทนที่จะสร้างการกวาดเพียงครั้งเดียวแรงดันไฟฟ้าของการกวาดจะถูกนำไปใช้เพื่อทำงานเหมือนรูปคลื่นต่อเนื่อง โดยพื้นฐานแล้วเพื่อให้แน่ใจว่าการแสดงผลที่สอดคล้องกันจะปรากฏบนหน้าจอ หากใช้เพียงการกวาดเพียงครั้งเดียวมันจะไม่คงอยู่และจะหายไปในทันที

นั่นเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการกวาดซ้ำ ๆ ต่อวินาทีภายใน CRT ซึ่งทำให้เกิดรูปคลื่นต่อเนื่องบนหน้าจอเนื่องจากการมองเห็นที่คงอยู่ของเรา

หากเราลดอัตราการกวาดข้างต้นโดยขึ้นอยู่กับมาตราส่วนเวลาที่ให้ไว้บนออสซิลโลสโคปอาจเห็นการเคลื่อนที่ของลำแสงที่แท้จริงบนหน้าจอ หากใช้เพียงสัญญาณไซน์กับอินพุตแนวตั้งโดยไม่มีการกวาดแนวนอนเราจะเห็นเส้นตรงแนวตั้งดังแสดงในรูปที่ 22.5

และถ้าความเร็วของอินพุทแนวตั้งไซน์นี้ลดลงอย่างเพียงพอจะทำให้เราเห็นลำแสงอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ขึ้นลงตามเส้นทางของเส้นตรง

ใช้ Linear Sawtooth Sweep เพื่อแสดงอินพุตแนวตั้ง

หากคุณสนใจที่จะตรวจสอบสัญญาณคลื่นไซน์คุณจะต้องใช้สัญญาณกวาดบนช่องแนวนอน สิ่งนี้จะช่วยให้สัญญาณที่ใช้กับช่องแนวตั้งสามารถมองเห็นได้บนหน้าจอของ CRO

ตัวอย่างการปฏิบัติสามารถดูได้ในรูปที่ 22.6 ซึ่งแสดงรูปคลื่นที่สร้างขึ้นโดยใช้การกวาดเชิงเส้นแนวนอนพร้อมกับอินพุตไซน์หรือไซน์ผ่านช่องแนวตั้ง

เพื่อให้ได้วงจรเดียวบนหน้าจอสำหรับอินพุตที่ใช้การซิงโครไนซ์สัญญาณอินพุตและความถี่การกวาดเชิงเส้นจึงเป็นสิ่งสำคัญ แม้จะมีความแตกต่างของนาทีหรือการซิงค์ที่ไม่ถูกต้องจอแสดงผลก็อาจไม่สามารถแสดงการเคลื่อนไหวใด ๆ ได้

หากความถี่ในการกวาดลดลงอาจทำให้จำนวนรอบของสัญญาณเข้าไซน์มากขึ้นบนหน้าจอ CRO

ในทางกลับกันหากเราเพิ่มความถี่ของการกวาดจะทำให้สามารถมองเห็นรอบสัญญาณไซน์อินพุทแนวตั้งได้น้อยลงบนหน้าจอแสดงผล สิ่งนี้จะส่งผลให้เกิดการขยายส่วนขยายของสัญญาณอินพุตที่ใช้บนหน้าจอ CRO

ตัวอย่างการปฏิบัติที่ได้รับการแก้ไข:

ในรูปที่ 22.7 เราจะเห็นหน้าจอออสซิลโลสโคปแสดงสัญญาณพัลซิ่งเพื่อตอบสนองต่อพัลส์เช่นรูปคลื่นที่ใช้กับอินพุตแนวตั้งด้วยการกวาดแนวนอน

การกำหนดหมายเลขสำหรับรูปคลื่นแต่ละรูปแบบช่วยให้การแสดงผลเป็นไปตามรูปแบบของสัญญาณอินพุตและแรงดันไฟฟ้ากวาดสำหรับแต่ละรอบ

การซิงโครไนซ์และการทริกเกอร์

การปรับใน Cathode Ray Oscilloscope ดำเนินการโดยการปรับความเร็วในรูปแบบของความถี่สำหรับการผลิตพัลส์รอบเดียวจำนวนรอบหรือส่วนหนึ่งของวงจรรูปคลื่นและคุณลักษณะนี้กลายเป็นหนึ่งใน CRO เป็นคุณสมบัติที่สำคัญ ของ CRO ใด ๆ

ในรูปที่ 22.8 เราจะเห็นหน้าจอ CRO แสดงการตอบสนองเป็นเวลาสองสามรอบของสัญญาณกวาด

สำหรับการทำงานของแรงดันไฟฟ้ากวาดฟันเลื่อยแนวนอนแต่ละครั้งผ่านรอบการกวาดเชิงเส้น (มีขีด จำกัด จากขีด จำกัด สูงสุดที่เป็นค่าลบถึงศูนย์ถึงค่าบวกสูงสุด) ทำให้ลำแสงอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในแนวนอนผ่านพื้นที่หน้าจอ CRO โดยเริ่มจากซ้ายไปยังศูนย์กลางแล้ว ทางขวาของหน้าจอ

หลังจากนี้แรงดันฟันเลื่อยจะกลับไปที่ขีด จำกัด แรงดันไฟฟ้าเชิงลบเริ่มต้นอย่างรวดเร็วโดยลำแสงอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปทางด้านซ้ายของหน้าจอ ในช่วงเวลานี้เมื่อแรงดันไฟฟ้ากวาดผ่านการกลับไปที่ขั้วลบอย่างรวดเร็ว (ย้อนกลับ) อิเล็กตรอนจะผ่านเฟสว่าง (ซึ่งแรงดันไฟฟ้าของกริดจะยับยั้งไม่ให้อิเล็กตรอนกระทบกับหน้าของหลอด)

เพื่อให้จอแสดงผลสร้างภาพสัญญาณที่เสถียรสำหรับการกวาดลำแสงทุกครั้งจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเริ่มการกวาดจากจุดเดียวกันในวงจรสัญญาณอินพุต

ในรูปที่ 22.9 เราจะเห็นว่าความถี่ในการกวาดค่อนข้างต่ำทำให้จอแสดงผลมีลักษณะของลำแสงด้านซ้าย

เมื่อตั้งค่าความถี่ในการกวาดสูงตามที่พิสูจน์แล้วในรูปที่ 22.10 จอแสดงผลจะมีลักษณะของลำแสงด้านขวาบนหน้าจอ

ไม่จำเป็นต้องพูดว่าอาจเป็นเรื่องยากหรือไม่สามารถทำได้ในการปรับความถี่สัญญาณกวาดให้เท่ากับความถี่สัญญาณอินพุตเพื่อให้ได้การกวาดบนหน้าจออย่างสม่ำเสมอหรือคงที่

วิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้มากขึ้นคือการรอให้สัญญาณกลับไปที่จุดเริ่มต้นของการติดตามในวงจร การทริกเกอร์ประเภทนี้มีคุณสมบัติที่ดีบางอย่างซึ่งเราจะพูดถึงในย่อหน้าต่อไปนี้

ทริกเกอร์

แนวทางมาตรฐานสำหรับการซิงโครไนซ์ใช้สัญญาณอินพุตส่วนเล็ก ๆ สำหรับการเปลี่ยนเครื่องกำเนิดการกวาดซึ่งบังคับให้สัญญาณกวาดล็อกหรือล็อกด้วยสัญญาณอินพุตและกระบวนการนี้จะซิงโครไนซ์สัญญาณทั้งสองเข้าด้วยกัน

ในรูปที่ 22.11 เราจะเห็นแผนภาพบล็อกที่แสดงการแยกส่วนของสัญญาณอินพุตในรูปแบบ ออสซิลโลสโคปแบบช่องเดียว

สัญญาณทริกเกอร์นี้ดึงมาจากความถี่สายไฟ AC (50 หรือ 60Hz) เพื่อวิเคราะห์สัญญาณภายนอกใด ๆ ที่อาจเกี่ยวข้องหรือเกี่ยวข้องกับไฟ AC หรืออาจเป็นสัญญาณที่เกี่ยวข้องที่ใช้เป็นอินพุตแนวตั้งใน CRO

เมื่อสวิตช์ตัวเลือกถูกสลับไปทาง 'INTERNAL' จะทำให้ส่วนหนึ่งของสัญญาณอินพุตถูกใช้โดยวงจรกำเนิดทริกเกอร์ จากนั้นเอาต์พุตตัวสร้างทริกเกอร์เอาต์พุตจะถูกใช้เพื่อเริ่มต้นหรือเริ่มต้นการกวาดหลักของ CRO ซึ่งยังคงมองเห็นได้เป็นระยะตามที่กำหนดโดยการควบคุมเวลา / ซม. ของขอบเขต

การเริ่มต้นของการทริกเกอร์ที่จุดต่างๆในวงจรสัญญาณสามารถมองเห็นได้ในรูปที่ 22.12 การทำงานของการกวาดทริกเกอร์สามารถวิเคราะห์ผ่านรูปแบบรูปคลื่นที่เป็นผลลัพธ์ได้

สัญญาณที่ใช้เป็นอินพุตจะใช้สำหรับสร้างรูปคลื่นทริกเกอร์สำหรับสัญญาณกวาด ดังที่แสดงในรูปที่ 22.13 การกวาดจะเริ่มต้นด้วยวงจรสัญญาณอินพุตและจะคงอยู่เป็นระยะเวลาหนึ่งที่กำหนดโดยการตั้งค่าการควบคุมความยาวกวาด จากนั้นการทำงานของ CRO จะรอจนกว่าสัญญาณอินพุตจะถึงจุดที่เหมือนกันในวงจรก่อนที่จะเริ่มดำเนินการกวาดใหม่

วิธีการทริกเกอร์ที่อธิบายไว้ข้างต้นช่วยให้กระบวนการซิงโครไนซ์ในขณะที่จำนวนรอบที่สามารถดูได้บนจอแสดงผลจะพิจารณาจากความยาวของสัญญาณกวาด

ฟังก์ชันมัลติเรซ

CRO ขั้นสูงจำนวนมากอำนวยความสะดวกในการดูมากกว่าหนึ่งหรือหลายร่องรอยบนหน้าจอแสดงผลพร้อมกันซึ่งช่วยให้ผู้ใช้เปรียบเทียบลักษณะพิเศษหรือลักษณะเฉพาะอื่น ๆ ของรูปคลื่นหลายรูปแบบได้อย่างง่ายดาย

โดยปกติแล้วคุณลักษณะนี้จะใช้งานได้โดยใช้ลำแสงหลายลำจากปืนอิเล็กตรอนหลายตัวซึ่งจะสร้างลำแสงแต่ละอันบนหน้าจอ CRO อย่างไรก็ตามบางครั้งก็ใช้ลำแสงอิเล็กตรอนตัวเดียวเช่นกัน

มีเทคนิคสองสามอย่างที่ใช้ในการสร้างการติดตามหลายรายการ: ALTERNATE และ CHOPPED ในโหมดทางเลือกสัญญาณทั้งสองที่มีอยู่ที่อินพุตจะเชื่อมต่อสลับกันกับขั้นตอนวงจรโก่งผ่านสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ ในโหมดนี้ลำแสงจะถูกกวาดไปทั่วหน้าจอ CRO ไม่ว่าจะแสดงร่องรอยจำนวนเท่าใดก็ตาม หลังจากนี้สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์จะเลือกสัญญาณที่สองและทำเช่นเดียวกันสำหรับสัญญาณนี้ด้วย

โหมดการทำงานนี้สามารถเห็นได้ในรูปที่ 22.14a

รูปที่ 22.14b แสดงให้เห็นถึงโหมดการทำงานแบบ CHOPPED ซึ่งลำแสงจะผ่านการสลับซ้ำ ๆ เพื่อเลือกระหว่างสัญญาณอินพุตสองสัญญาณสำหรับสัญญาณกวาดทุกครั้งของลำแสง การดำเนินการสลับหรือสับนี้ยังไม่สามารถตรวจจับได้สำหรับความถี่สัญญาณที่ค่อนข้างต่ำและเห็นได้ชัดว่าเป็นร่องรอยสองรายการบนหน้าจอ CRO

วิธีการวัดรูปคลื่นผ่านเครื่องชั่ง CRO ที่ปรับเทียบแล้ว

คุณอาจเห็นว่าหน้าจอของจอแสดงผล CRO ประกอบด้วยมาตราส่วนที่ปรับเทียบแล้วอย่างชัดเจน สิ่งนี้มีไว้สำหรับการวัดแอมพลิจูดและปัจจัยเวลาสำหรับรูปคลื่นที่ใช้ในคำถาม

หน่วยที่ทำเครื่องหมายไว้จะมองเห็นได้เป็นกล่องซึ่งแบ่งออกเป็น 4 เซนติเมตร (ซม.) ที่ด้านใดด้านหนึ่งของกล่อง แต่ละกล่องเหล่านี้ยังแบ่งออกเป็นช่วง 0.2 ซม.

การวัดแอมพลิจูด:

มาตราส่วนแนวตั้งบนหน้าจอของ RO สามารถปรับเทียบได้ทั้งในโวลต์ / ซม. (V / ซม.) หรือมิลลิโวลต์ / ซม. (mV / ซม.)

ด้วยความช่วยเหลือของการตั้งค่าปุ่มควบคุมของขอบเขตและเครื่องหมายที่แสดงบนหน้าจอผู้ใช้สามารถวัดหรือวิเคราะห์แอมพลิจูดสูงสุดถึงจุดสูงสุดของสัญญาณรูปคลื่นหรือโดยทั่วไปคือสัญญาณ AC

นี่คือตัวอย่างที่แก้ไขได้ในทางปฏิบัติสำหรับการทำความเข้าใจว่าแอมพลิจูดถูกวัดบนหน้าจอของ CRO อย่างไร:

หมายเหตุ: นี่เป็นข้อดีของออสซิลโลสโคปเทียบกับมัลติมิเตอร์เนื่องจากมัลติมิเตอร์ให้เฉพาะค่า RMS ของสัญญาณ AC ในขณะที่ขอบเขตสามารถให้ทั้งค่าของ RMS และค่าสูงสุดถึงจุดสูงสุดของสัญญาณ

การวัดระยะเวลา (ช่วงเวลา) ของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับโดยใช้ออสซิลโลสโคป

มาตราส่วนแนวนอนที่มีให้บนหน้าจอของออสซิลโลสโคปช่วยให้เรากำหนดเวลาของรอบการป้อนข้อมูลเป็นวินาทีในหน่วยมิลลิวินาที (มิลลิวินาที) และในหน่วยไมโครวินาที (μs) หรือแม้แต่ในนาโนวินาที (ns)

ช่วงเวลาที่ใช้โดยพัลส์เพื่อให้ครบวงจรตั้งแต่ต้นจนจบเรียกว่าช่วงเวลาของพัลส์ เมื่อพัลส์นี้อยู่ในรูปของรูปคลื่นซ้ำคาบของมันจะเรียกว่าหนึ่งรอบของรูปคลื่น

นี่คือตัวอย่างที่แก้ไขได้ในทางปฏิบัติซึ่งแสดงวิธีกำหนดระยะเวลาของรูปคลื่นโดยใช้การปรับเทียบหน้าจอ CRO:

การวัดความกว้างของพัลส์

รูปคลื่นทุกรูปประกอบด้วยยอดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและต่ำสุดที่เรียกว่าสถานะสูงและต่ำของพัลส์ ช่วงเวลาที่พัลส์ยังคงอยู่ที่สถานะสูงหรือต่ำเรียกว่าความกว้างของพัลส์

สำหรับพัลส์ที่ขอบเพิ่มขึ้นและลดลงอย่างรวดเร็ว (อย่างรวดเร็ว) ความกว้างของพัลส์ดังกล่าวจะวัดจากจุดเริ่มต้นของพัลส์ที่เรียกว่าขอบนำไปจนถึงจุดสิ้นสุดของพัลส์ที่เรียกว่าขอบต่อท้ายซึ่งจะแสดงในรูปที่ 22.19a

สำหรับพัลส์ที่มีรอบการขึ้นและลงค่อนข้างช้าหรือช้าลง (ชนิดเลขชี้กำลัง) ความกว้างของพัลส์จะถูกวัดในระดับ 50% ในรอบดังที่ระบุในรูปที่ 22.19b

ตัวอย่างที่แก้ไขแล้วต่อไปนี้ช่วยให้เข้าใจขั้นตอนข้างต้นได้ดีขึ้น:

ทำความเข้าใจกับความล่าช้าของพัลส์

ช่องว่างช่วงเวลาระหว่างพัลส์ในวงจรพัลส์เรียกว่าพัลส์ดีเลย์ ตัวอย่างความล่าช้าของพัลส์สามารถดูได้ในรูปที่ 22.21 ด้านล่างเราจะเห็นความล่าช้าที่นี่วัดระหว่างจุดกลางหรือระดับ 50% และจุดเริ่มต้นของพัลส์

รูปที่ 22.21

ตัวอย่างที่แก้ไขได้จริงแสดงวิธีการวัดความล่าช้าของพัลส์ใน CRO

สรุป:

ฉันได้พยายามรวมรายละเอียดพื้นฐานส่วนใหญ่เกี่ยวกับวิธีการทำงานของ Cathode Ray Oscilloscope (CRO) และได้พยายามอธิบายวิธีใช้อุปกรณ์นี้ในการวัดสัญญาณตามความถี่ต่างๆผ่านหน้าจอที่ปรับเทียบแล้ว อย่างไรก็ตามยังมีแง่มุมอื่น ๆ อีกมากมายที่ฉันอาจพลาดที่นี่อย่างไรก็ตามฉันจะตรวจสอบเป็นระยะ ๆ และอัปเดตข้อมูลเพิ่มเติมทุกครั้งที่ทำได้

อ้างอิง: https://en.wikipedia.org/wiki/Oscilloscope