اسیلوسکوپ چیست ؟

اسیلوسکوپ ( انگلیسی Oscilloscope ) که در گذشته اسیلوگراف نیز نامیده می شده است و با نام اسکوپ (Scope ) نیز در بین فعالان و بازاریان عرصه الکترونیک شناخته می شود یا گاها به اختصار با حروف CRO (اسیلوسکوپ اشعه کاتدی) یا DSO نیز نمایش داده می شود ، یک ابزار آزمایشگاه الکترونیک است که برای مشاهده تغییرات ولتاژ سیگنال ها به کار می رود که در اغلب کاربرد ها میزان ولتاژ سیگنال به صورت نموداری بر حسب زمان نمایش داده می شود. سیگنال های غیر الکتریکی مانند صدا ، لرزش و شدت نور و …. نیز می توانند به حالت الکترونیکی تبدیل شوند و بر روی اسیلوسکوپ نمایش داده شوند.

اسیلوسکوپ ها برای مشاهده تغییرات سیگنال در زمان به کار برده می شوند که اغلب به صورت گراف پیوسته ای بر روی واحد های مشخص شده از نظر مقیاس نمایش داده می شوند. از روی شکل موج سیگنال ها که بر روی اسیلوسکوپ نمایش داده می شود می توان اطلاعاتی مانند دامنه ، طول موج ، فرکانس ، زمان بالارفتن و پایین آمدن موج و میزان اعوچاج امواج را مشاهده و محاسبه نمود که برای محاسبه این کمیت ها باید بر اساس واحد های مدرج روی صفحه و ضرایب سلکتور های اسیلوسکوپ اقدام نمایید.

اسیلوسکوپ های حافظه دار امکان ذخیره و بازبینی سیگنال ها را فراهم می کنند که به شما کمک می کند تا سیگنال های فرکانس بالا را با دقت بیشتری تحلیل نمایید.

اسیلوسکوپ ها در مراکز علمی ، پزشکی ، مهندسی و صنایع ارتباطی و نظامی کاربرد دارند. معمولا اسیلوسکوپ های معمولی و با کاربرد عمومی برای تعمیر و رفع عیب دستگاه های الکترونیکی و در آزمایشگاه ها استفاده می شوند اما اسیلوسکوپ های مخصوص ممکن است برای بررسی سیستم احتراق خودرو یا نمایش ضربان قلب ( الکتروکاردیوگرافی ) استفاده شوند.

قبل از اینکه الکترونیک دیجیتال فراگیر شود ، اسیلوسکوپ ها از نمایشگر های CRT : Cathode Ray Tube برای نمایش سیگنال ها و آمپلی فایر های خطی برای پردازش سیگنال ها استفاده می نمودند که CRO به این دست اسیلوسکوپ ها اشاره می نماید.CRO های بعد از فراگیر شدن الکترونیک دیجیتال ، جای خود را به اسیلوسکوپ های حافظه دیجیتال دادند که دارای صفحه نمایش های LCD یا LED باریک و مبدل های آنالوگ به دیجیتال سریع و پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) هستند.از آنجا که قیمت اسیلوسکوپ های دیجیتال گرانتر از نوع CRT است ، اسیلوسکوپ های دیجیتالی نیز وجود دارند که برای ارزانتر شدن قیمت بدون نمایشگر داخلی ارائه می شوند و این دستگاه ها که دیجیتایزر Digitiser نامیده می شوند به یک کامپیوتر متصل می شوند و سیگنال ها بواسطه کامپیوتر پردازش و نمایش داده می شود.

اسیلوسکوپ ها کاربرد های گسترده ای در علم الکترونیک دارند و ابزاری بسیار کاربردی در رفع عیب و اندازه گیری اغلب مدارهای الکترونیکی علی الخصوص مدار های الکترونیکی فرکانس بالا هستند. یکی از مهم ترین پارامتر های یک اسیلوسکوپ فرکانس کاری اسکوپ و سرعت نمونه برداری آن است که در هنگام خرید حتما باید به این پارامتر توجه نمود و اسیلوسکوپ ها از چند مگاهرتز تا چند گیگاهرتز وجود دارند که هرچه فرکانس بالاتر می رود کاربرد ها محدود تر و حرفه ای تر می شود و قیمت اسیلوسکوپ نیز به شدت به این پارامتر بستگی دارد و باعث شده تا محدوده قیمت اسیلوسکوپ ها از چند صد هزارتومان تا چند صد میلیون گسترده باشد.

آشنایی با تقویت کننده های عملیاتی   (Opamp)

تقویت کننده های عملیاتی، تقویت کننده های کوپل مستقیم بوده، که دارای گین (Gian  ) خیلی زیادی می باشند. که مقدار این گین را با کمک مقاومت فیدبک می توان کنترل نمود. این تقویت کننده ها اکثراً در مدارات خطی بکار می روند و اغلب در مدارات غیرخطی نیز از آنها استفاده می شود. یک تقویت کننده عملیاتی ایده آل بایستی شرایط زیر را دارا باشد.:

1) مقاومت ورودی آن بی نهایت باشد (Ri  = ∞).

2) مقاومت خروجی آن صفر باشد (Ro= O).

3) گین ولتاژ حلقه باز آن بی نهایت باشد (Av= -∞).

4) عرض باند آن بی نهایت باشد (BW= ∞).

5) هنگامی که اختلاف ولتاژ در ورودی صفر است، ولتاژ خروجی نیز صفر باشد.

6) منحنی مشخصه آن با درجه حرارت تغییر نکند.

تقویت کننده های عملیاتی اکثراً بصورت مدار مجتمع ساخته می شوند.

شمیت تریگر (Schmitt trigger)

اشمیت تریگر یک مدار مقایسه کننده است که در آن از فیدبک مثبت استفاده شده است. در وضعیت غیر معکوس، هنگامی که ورودی بیشتر از یک مقدار مشخص که به عنوان آستانه انتخاب شده است، خروجی High یا یک می‌شود و هنگامی که ورودی کمتر از مقدار مشخص شده دیگر که به عنوان آستانه انتخاب شده باشد خروجی low یا صفر می شود. هنگامی که ورودی بین این دو مقدار باشد خروجی حالت خود را حفظ می کند. از اشمیت تریگر در ورودی آی سی ها برای تبدیل موج سینوسی به مربعی و یا اصلاح صفر و یک‌های خراب شده به علت نویز و اعوجاج استفاده می شود.

عملکرد اشمیت تریگرها جهت اصلاح صفر و یک ها به این صورت می باشد که با بروز نویز یا اعوجاج بر روی سیگنال های دیجیتال سیگنال ها دچار خرابی می شوند این مدار ها از فیدبک مثبت استفاده میکنند و سیگنال های خراب را تصحیح می نمایند.در این مدار ها یک مقدار پایه مشخص می شود که اگر سیگنال بالاتر از این مقدار باشد مدار اشمیت تریگر آن را به 1 منطقی یا High تبدیل می کند و اگر کمتر از این مقدار باشد به 0 منطقی یا Low تبدیل می کند.(مدار اشمیت تریگر وظیفه شارپ کردن سیگنال های خراب را بر عهده دارد.)

- اشمیت تریگر ترانزیستور

شمیت تریگر با اپ امپ