Oscyloskop budowa i zasada działania.

Oscyloskopy elektroniczne stosuje się do obserwacji i rejestracji przebiegów w bardzo szerokim paśmie częstotliwości. Najczęściej służą one do obserwacji zmian wielkości badanej w czasie; zarejestrowanie wyniku wymaga zastosowania urządzeń dodatkowych: aparatu fotograficznego lub kamery filmowej.

Główną częścią składową oscyloskopu jest lampa oscyloskopowa. Ma ona postać rury szklanej opróżnionej z powietrza. Z jednej strony znajduje się zespół elektrod wytwarzających, ogniskujących i odchylających wiązkę elektronów, a z drugiej strony - stożkowo rozszerzonej - ekran pokryty od strony wewnętrznej materiałem luminescencyjnym. Źródłem elektronów jest katoda tlenkowa K (tlenek baru, tlenek strontu ) nagrzewana pośrednio, izolowanym grzejnikiem G do temperatury ok. 800 ⁰C. Siatka S ma względem katody potencjał ujemny i działa skupiająco na wiązkę elektronów, a także wpływa na liczbę elektronów, jaka w jednostce czasu opuszcza katodę w kierunku anod. Anoda pierwsza ma względem katody potencjał dodatni (np. 1000 V) i działa przyśpieszająco na elektrony wiązki. Jednocześnie kształt anody powoduje ogniskowanie wiązki, działając jako soczewka elektrostatyczna. Zmieniając potencjał anody zmienia się wymiary i ostrość plamki świetlnej na ekranie.

Rys.1 Lampa oscyloskopowa.

G - grzejnik, K - katoda, S - siatka, A - anody, Y - płytki odchylania pionowego, X - płytki odchylania poziomego, E - ekran

Anoda druga o potencjale znacznie większym od anody pierwszej (np. 2000 V) powoduje dalsze przyspieszanie i ogniskowanie wiązki. Jej potencjał wpływa przede wszystkim na jasność plamki. Zespół elektrod K, S, A stanowi wyrzutnię elektronów i służy do wytworzenia oraz uformowania wiązki elektronów skupionej w ten sposób, aby plamka świetlna na ekranie była ostra i odpowiednio jaskrawa. Po opuszczeniu wyrzutni wiązka elektronów przebiega między dwoma parami płytek odchylających. Płytki poziome Y które odchylają w kierunku pionowym, a płytki pionowe X - w kierunku poziomym. Odchylenie strumienia elektronów jest proporcjonalne do natężenia pola elektrycznego, a więc do wartości przyłożonego do płytek napięcia.

Warstwa fluorescencyjna ekranu E świeci w miejscu bombardowania elektronami. Barwa poświaty zależy od składu chemicznego luminoforu, najczęściej jest żółtozielona. Lampy przeznaczone do zapisu obrazu metodą fotograficzną mają poświatę niebiesko fioletową ze względu na większe uczulenie na tę barwę materiałów fotograficznych. Plamka świetlna nie zanika jednocześnie z ustaniem bodźca. Istniejące opóźnienie, wynoszące od 10 do 15ms oraz bezwładność oka umożliwiają oglądanie przebiegów okresowych w postaci ciągłego obrazu nieruchomego. Do badania przebiegów nieperiodycznych i wolnozmiennych stosuje się ekrany o specjalnie dużym czasie poświaty 0,5 - 40 s.

Przebieg badany wprowadza się na płytki odchylania pionowego Y przez szerokopasmowy wzmacniacz pomiarowy o bardzo małych zniekształceniach. Współczynnik wzmocnienia może być zmieniany w szerokich granicach za pomocą przełącznika skokowego zaopatrzonego w podziałkę, w jednostkach czułości napięciowej (mm/V). Czułość oznacza liczbę milimetrów odchylenia plamki na jeden wolt napięcia wejściowego. Płytki odchylania poziomego X zasila się z generatora podstawy czasu napięciem o przebiegu czasowym piłokształtnym. Jest to napięcie okresowe o wartości wzrastającej liniowo w ciągu prawie całego okresu, a następnie gwałtownie zanikające. Częstotliwość podstawy czasu można nastawiać odpowiedni przełącznikiem. Podziałka przełącznika jest skalowana w jednostkach częstotliwości (Hz) lub jednostkach prędkości poziomej plamki na ekranie (mm/s). Specjalny obwód umożliwia synchronizację częstotliwości generatora częstotliwością przebiegu badanego, co jest konieczne, jeżeli obraz na ekranie ma być nieruchomy. Wprowadzając jednocześnie odchylanie pionowe przebiegiem badanym oraz poziome zsynchronizowaną podstawą czasu otrzymuje się na ekranie wynik odchylania wypadkowego, będący obrazem przebiegu napięcia badanego w czasie. Oprócz obserwacji kształtu krzywej napięcia badanego można również wyznaczyć wartość szczytową oraz okres przebiegu. Przy niektórych badaniach nie korzysta się z liniowej podstawy czasu, natomiast odchylenie poziome przeprowadza się za pomocą przebiegu zewnętrznego. Wówczas przebieg sterujący wprowadza się przez wejście X i wzmacniacz. Wszystkie zespoły oscyloskopu są zasilane ze wspólnego zasilacza sieciowego. Dostarcza on potrzebne napięcie przemienne oraz napięcia stałe, wytworzone przez prostowanie i odpowiednie filtrowanie napięć przemiennych.

---