شناخت و کاربرد نوسان نما یا اسیلوسکوپ Oscilloscope



بسم الله الرحمن الرحیم

موضوع:
شناخت و کاربرد نوسان نما یا اسیلوسکوپ
Oscilloscope

فهرست
مقدمه 3
معرفی اسیلوسکوپ 10
اصول عملکرد اسیلوسکوپ 10
اجزای اسیلوسکوپ 10
لامپ پرتو کاتدی 11
تفنگ الکترونی 11
صفحات انحراف دهنده 11
صفحه فلوئورسان 12
مولد مبنای زمان 12
مدارهای اصلی اسیلوسکوپ 12
سیستم انحراف قائم 12
سیستم انحراف افقی 13
همزمانی 13
مواد محو کننده 13
کنترل وضعیت 13
کنترل کانونی بودن 14
کنترل شدت 14
مدار کالیبره سازی 14
اسیلوسکوپ چیست و چگونه کار میکند 14
اجزای اسیلوسکوپ 23
عملکرد انواع اسیلوسکوپ 23
کاربردهای اسیلوسکوپ : 24
تفاوت انواع اسیلوسکوپ آنالوگ و دیجیتال 24
آزمایش کار با اسیلوسکوپ 27
انواع اسیلوسکوپ : 28
انتخاب وضعیت های AC , GND , DC 45
پروب اسیلوسکوپ : 48
عملکرد انواع اسیلوسکوپ 49
منابع 54

مقدمه
نوسان نما یا اسیلوسکوپ ( Oscilloscope) دستگاهی الکترونیکی است که امکان مشاهده ولتاژ را فراهم می کند. غالباً مقدار ولتاژ به صورت نموداری دوبعدی نمایش داده می شود که محور افقی، زمان و محور عمودی آن ولتاژ است. از نوسان نما عموماً برای نمایش دقیق موج استفاده می شود. علاوه بر دامنه، معمولاً نوسان نماها قادر به اندازه گیری و نمایش دیگر پارامترها مانند عرض پالس، دوره تناوب و زمان بین دو حادثه (مانند وقوع دو پیک) هستند.
عموماً دستگاه های اندازه گیری براساس اعمال نیروی مکانیکی(کوپل مکانیکی) یا حرارت که موجب انحراف عقربه می شوند کار می کنند ولی با توجه به وجود اینرسی و اصطکاک معمولاً این ابزارها نمی توانند تغییرات سریع را نمایش دهند. با اختراع لامپ اشعه کاتد و با توجه به وزن بسیار کم بازوی الکترونی(پرتوی کاتدی) امکان نشان دادن یک متغیر به صورت خطی با زمان فراهم شد و اسیلوسکوپ اولین وسیله ای بود که از این امکان بهره مند شد.
آشنایی با اسیلوسکوپ
اسیلوسکوپ یک دستگاه اندازه گیری است که از آن برای مشاهده شکل موج ها و اندازه گیری ولتاژ ، زمان تناوب ، اختلاف فاز و همچنین مشاهده منحنی مشخصه ولت – آمپر عناصر نیمه هادی مانند دیود و ترانزیستور استفاده می شود . اسیلوسکوپ یک ولت متر دقیق است ولی توانایی اندازه گیری جریان را به طور مستقیم ندارد و برای اندازه گیری جریان باید از روش های غیر مستقیم مانند قانون اهم استفاده کرد . یکی از مزایای اسیلوسکوپ این است که بر خلاف مولتی مترهای معمولی ، در فرکانس های بالا نیز به خوبی کار می کند . اندازه گیری و مشاهده شکل موج ها در اسیلوسکوپ از ولتاژ با فرکانس صفر ( DC ) شروع و به فرکانس مشخصی ختم می گردد که معمولاً اسیلوسکوپ را با این فرکانس مشخص می کنند . مثلاً اسیلوسکوپ 40 مگاهرتز ، یعنی اسیلوسکوپی که می تواند ولتاژهای DC و AC تا 40MHZ را نمایش دهد . اسیلوسکوپ ها در نوع آنالوگ و دیجیتال ساخته می شوند که ما در اینجا به برسی نوع آنالوگ آن می پردازیم و در ادامه هر جا کلمه اسیلوسکوپ را به کار ببریم منظورمان اسیلوسکوپ آنالوگ است . ما قصد نداریم به بررسی ساختمان داخلی اسیلوسکوپ بپردازیم بلکه هدف ، آشنایی با قابلیت های اسیلوسکوپ و نحوه استفاده از آن می باشد . به دلیل اینکه طرز کار همه اسیلوسکوپ ها شبیه یکدیگر است و کلیدها و ولوم های آنها تقریباً یکی است ما برای آموزش بهتر مطلب ، از یک اسیلوسکوپ Instek مدل GOS – 630 در امر آموزش استفاده می کنیم که تصویر این اسیلوسکوپ در شکل (1) قابل مشاهده است .

شکل (1)
اسیلوسکوپ ها ممکن است یک کاناله و یا چند کاناله باشند . اسیلوسکوپ های یک کاناله در هر لحظه فقط می توانند یک سیگنال را روی صفحه نمایش خود نمایش دهند . اما اسیلوسکوپ های چند کاناله ، همزمان می توانند چند سیگنال را روی صفحه نمایش خود ، نمایش دهند . اسیلوسکوپ نمایش داده شده در شکل (1) ، یک اسیلوسکوپ دو کاناله می باشد یعنی همزمان قادر به نمایش دادن دو سیگنال روی صفحه نمایش خود می باشد . اما سیگنال های الکتریکی چگونه به اسیلوسکوپ منتقل می شوند ؟ برای انتقال سیگنال های الکتریکی به اسیلوسکوپ ، از پروب استفاده می شود که در ادامه به بررسی آن می پردازیم .
پروب ( Probe ) : برای انتقال سیگنال های الکتریکی به اسیلوسکوپ ، از پروب که به آن پراب نیز می گویند استفاده می شود . یک نمونه پروب در شکل (2) نمایش داده شده است .

شکل (2)
سیم رابط پروب معمولا از جنس کابل کواکسیال می باشد تا میزان نویز به حداقل برسد . نوک پروب به صورت گیره ای فنری است که می توان آن را به یک نقطه از مدار وصل کرد . اگر پوشش پلاستیکی نوک پروب را برداریم ، نوک آن به صورت سوزنی می شود که در بعضی مواقع از آن استفاده می گردد . انتهای فلزی سیم رابط که به ورودی اسیلوسکوپ وصل می شود BNC نام دارد . BNC دارای یک شیار مورب است که وقتی آن را به ورودی اسیلوسکوپ وصل می کنیم و 90 درجه در جهت عقربه های ساعت می چرخانیم این قطعه کاملاً به اسیلوسکوپ متصل می شود . همچنین روی پروب کلیدی با دو حالت 1× و 10× وجود دارد که در حالت 1× ، سیگنال بدون هیچ گونه تضعیفی از طریق پروب به اسیلوسکوپ اعمال می گردد و در حالت 10×، ابتدا سیگنال در داخل پروب 10 برابر تضعیف شده و سپس به اسیلوسکوپ اعمال می گردد . باید توجه داشت که اگر از حالت 10× پروب ، برای اندازه گیری استفاده شود مقادیر قرائت شده دامنه را باید در عدد 10 ضرب نمود تا مقدار واقعی دامنه سیگنال بدست آید . موارد کاربرد 10× برای سیگنال های با دامنه زیاد می باشد .
در ادامه ابتدا به بررسی صفحه نمایش و کلیدها و ولوم های روی پانل اسیلوسکوپ می پردازیم و سپس به بررسی کاربردهای اسیلوسکوپ می پردازیم . برای نمایش بهتر پانل اسیلوسکوپ ، تصویری از نمای روبه روی اسیلوسکوپ نمایش داده شده در شکل (1) ، در شکل (3) نمایش داده شده است .

شکل (3)
1- صفحه نمایش اسیلوسکوپ : اسیلوسکوپ ها دارای یک صفحه نمایش هستند که این صفحه نمایش در راستای افقی به 10 قسمت و در راستای عمودی به 8 قسمت تقسیم می شود که برای دقت بیشتر در اندازه گیری ، در راستاهای افقی و عمودی ، خطوط وسط دارای تقسیمات ریزتری نیز می باشند به طوری که هر خانه به 5 قسمت تقسیم شده و هر قسمت معادل 0.2 خانه است .
2- کلید روشن و خاموش کردن اسیلوسکوپ : در هر اسیلوسکوپ کلیدی برای روشن و خاموش کردن اسیلوسکوپ وجود دارد که آن را با کلمه POWER و یا ON/OFF نمایش می دهند . در نزدیکی این کلید ، معمولاً یک LED جهت نمایش روشن و یا خاموش بودن اسیلوسکوپ وجود دارد . در شکل (2) این کلید در زیر و سمت راست صفحه نمایش قابل مشاهده است .
3- ولوم Intensity : این ولوم شدت نور سیگنال نمایش داده شده را کم و زیاد می کند . این ولوم باید در حالتی قرار گیرد که شدت نور برای رویت سیگنال کافی باشد . این ولوم ممکن است به اختصار با Inten نمایش داده شود . در شکل (2) در زیر صفحه نمایش دو ولوم وجود دارد . از این دو ولوم ، ولوم سمت چپی ، ولوم Inten می باشد .
4- ولوم Focus : کلمه Focus به معنای کانونی و یا تمرکز است و این ولوم ضخامت موج رسم شده بر روی صفحه اسیلوسکوپ را کم و زیاد می کند . این ولوم باید در حالتی قرار داده شود که خطوط شکل موج ، حداقل ضخامت را داشته باشند . در شکل (2) ، از بین دو ولوم زیر صفحه اسیلوسکوپ ، ولوم سمت راست ولوم Focus می باشد .
5- پین تنظیمات یا کالیبراسیون : این قسمت برای تست و تنظیم سلکتورهای Volt/Div و Time/Div و نیز برای بررسی سالم و یا معیوب بودن پروب مورد استفاده قرار می گیرد . اسیلوسکوپ یک سیگنال مرجع با دامنه و فرکانس معین برای تست و تنظیم خود ایجاد می کند و به این پین انتقال می دهد . اگر سیگنال مزبور به ورودی اسیلوسکوپ داده شود می توان شکل موج آن را مشاهده کرد . در عین حال چون دامنه و فرکانس سیگنال مزبور معین است ، می توان صحت تنظیمات سلکتورهای Volt/Div و Time/Div را تحقیق کرد . همچنین اگر در اثر تماس نوک پروب با این پین ، سیگنال موجود بر روی پین ، در صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر شود و زمانی که گیره زمین پروب را همزمان با نوک پروب به این پین متصل می کنیم یک خط افقی و یا به عبارتی ولتاژ صفر ، روی صفحه اسیلوسکوپ ظاهر شود پروب سالم است . در شکل (2) این پین در زیر صفحه نمایش اسیلوسکوپ و در منتهی الیه سمت چپ قابل مشاهده است .
6- پیچ آستیگمات : این پیچ به همراه ولوم تنظیم نقطه کانونی برای ایجاد واضح ترین نقطه گرد استفاده می شود و معمولاً با عبارت Astig مشخص می شود . بعضی از اسیلوسکوپ ها مثل اسیلوسکوپ نمایش داده شده در شکل (3) این ولوم را ندارند .
7- پیچ چرخش محور افقی : توسط این پیچ کجی محور افقی کاملاً در وضعیت افقی تصحیح می گردد . این ولوم با عبارت Trace Rotation مشخص می شود . در اسیلوسکوپ نمایش داده شده در شکل (3) ، این ولوم در سمت راست ولوم Focus قرار دارد .
برای بررسی بقیه ولوم ها و کلیدهای اسیلوسکوپ ، تصویر واضح تری از نیمه سمت راست اسیلوسکوپ نمایش داده شده در شکل (3) ، در شکل (4) نمایش داده شده است .

شکل (4)
8- کلید Time/Div : این کلید دارای ضرایبی بر حسب ثانیه ، میلی ثانیه و میکروثانیه است و این ضرایب نشان دهنده این هستند که چقدر زمان لازم است تا اشعه در راستای افقی به اندازه یک خانه جا به جا شود . مثلاً در شکل (4) ضریب Time/Div برابر است با 0.2 میلی ثانیه و این یعنی اینکه در این حالت برای اینکه اشعه در راستای افقی به اندازه یک خانه جا به جا شود 0.2 میلی ثانیه یا 200 میکروثانیه زمان لازم است .
9- ولوم Time Variable : این ولوم برای فشرده و باز کردن شکل موج در راستای افقی استفاده می شود . برای اندازه گیری زمان تناوب توسط اسیلوسکوپ باید حتماً این ولوم تا آخر در جهت حرکت عقربه های ساعت چرخانده شده و روی علامت Cal قرار گیرد . اگر این ولوم از حالت Cal خارج شود ضرایب Time/Div دیگر معتبر نبوده و نمی توان زمان تناوب را محاسبه نمود . از این ولوم زمانی استفاده می شود که صحت ضرایب Time/Div اهمیتی نداشته باشد مثل زمانی که می خواهیم اختلاف فاز دو موج هم فرکانس را محاسبه کنیم .
10- کلید بزرگنمایی در راستای افقی : توسط این کلید می توان مقیاس افقی را به میزان 5 و یا 10 برابر بزرگ نمود . به این ترتیب که در حالت عادی مقیاس افقی همان است که سلکتور Time/Div نشان می دهد اما در حالت انتخاب این کلید ، شکل موج در جهت افقی 5 و یا 10 برابر باز می شود و این معادل این است که عدد نشان داده شده توسط سلکتور Time/Div به 5 و یا 10 تقسیم شده باشد . در بعضی از اسیلوسکوپ ها کلید بزرگنمایی افقی جزئی از همان ولوم تغییر مکان افقی ( Horizontal Position ) می باشد . به این صورت که وقتی این ولوم داخل است ، بزرگنمایی غیر فعال بوده و وقتی این ولوم بیرون کشیده می شود ، بزرگنمایی فعال می شود . مورد استفاده کلید بزرگنمایی افقی در مورد نمایش امواج با فرکانس زیاد است . این کلید با MAG به همراه 5× و یا 10× نمایش داده می شود .
11- کلید بزرگنمایی در راستای افقی : این کلید نیز همانند کلید بزرگنمایی در راستای عمودی است و در مواقعی که دامنه ولتاژ خیلی کم است مورد استفاده قرار می گیرد . در این صورت میزان ولتاژ اندازه گیری شده توسط اسیلوسکوپ باید بر ضریب کلید بزرگنمایی تقسیم شود .
12- ولوم تغییر مکان افقی ( Horizontal Position ) : این ولوم شکل موج را در جهت افقی جا به جا می کند . این ولوم ممکن است به اختصار با Hor.Pos و یا با علامت► ◄ نشان داده می شود .
13- کلید Volt/Div : این کلید نیز همانند کلید Time/Div دارای ضرایبی است که این ضرایب بر حسب ولت و میلی ولت می باشند و هر ضریب بیان کننده این است که هر خانه در راستای عمودی چند ولت می باشد . این کلید برای اندازه گیری دامنه ولتاژ به کار می رود . با تغییر این کلید ، شکل موج در راستای عمودی باز و جمع می شود . مثلاً در شکل (4) ، ضریب کلید Volt/Div کانال 2 برابر با 0.5 ولت می باشد که این امر نشان دهنده این است که به ازای انتخاب کانال 2 ، در صفحه نمایش اسیلوسکوپ هر خانه در راستای عمودی برابر با 0.5 ولت می باشد .
14- ولوم Volt Variable : این ولوم شکل موج را در راستای عمودی فشرده و باز می کند . اما اگر این ولوم از حالت Cal خارج شود دیگر مقادیر Volt/Div معتبر نبوده و نمی توان اندازه ولتاژ را محاسبه نمود . بنابراین این ولوم هنگام اندازه گیری ولتاژ باید روی علامت Cal یاشد .
15- ولوم Vertical Position : این ولوم شکل موج را در راستای عمودی جا به جا می کند و ممکن است به اختصار با Ver.Pos و یا با استفاده از علامت های ▼ و ▲ نمایش داده شود .
16- پیچ بالانس DC : به دلیل استفاده از اسیلوسکوپ در مناطق و حرارت های متفاوت می بایست سلکتورهای Volt/Div هر یک از دو کانال ، از نظر DC بالانس شوند . با تنظیم این پیچ ها باید حالتی را انتخاب نمود که در آن حالت با تغییر سلکتور Volt/Div ، خط افقی هیچ تغییر مکانی در جهت عمودی نداشته باشد . این پیچ ها معمولاً با DC-Bal مشخص می شوند .
17- کلید AC-GND-DC : اگر این کلید در حالت AC باشد یک خازن در مسیر ورودی اسیلوسکوپ قرار می گیرد که سبب حذف مولفه DC شکل موج می گردد . یعنی در این حالت فقط سیگنال های AC روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ، نمایش داده می شوند و سیگنال های DC حذف می شوند . اما اگر این کلید در حالت DC باشد هر چه در ورودی باشد بدون تغییر در صفحه نمایش اسیلوسکوپ ، نمایش داده می شود . یعنی در این حالت مولفه های AC و DC روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ، نمایش داده می شوند و در صورتی که این کلید در حالت GND باشد ورودی اسیلوسکوپ به صفحات انحراف عمودی که در ادامه در رابطه با آنها صحبت می کنیم منتقل نخواهد شد بلکه این صفحات به اختلاف پتانسیل صفر ولت متصل می شوند . بنابراین در این حالت روی صفحه اسیلوسکوپ یک خط افقی دیده می شود که از آن برای تعیین خط مبنای عمودی و یا ولتاژ صفر ولت استفاده می شود .
18- کلید ADD-DUAL-CH2-CH1 : اگر این کلید در حالت CH1 باشد فقط سیگنال اعمال شده به کانال 1 روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده می شود و اگر این کلید در حالت CH2 باشد فقط سیگنال اعمال شده به کانال 2 روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده می شود . در صورتی که DUAL را انتخاب کنیم شکل موج های هر دو کانال همزمان روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده می شوند و در صورت انتخاب ADD حاصل جمع لحظه ای دو شکل موج روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده می شود .
19- کلید CHOP-ALT : اگر فرکانس سیگنال های ورودی بیشتر از 1KHZ باشد با استفاده از حالت ALT می توانیم دو شکل موج را به طور همزمان در صفحه نمایش اسیلوسکوپ مشاهده کنیم . در این حالت در یک دوره تناوب موج Ramp ( در ادامه در رابطه با موج Ramp صحبت خواهیم کرد ) ، سیگنال اعمال شده به کانال 1 و در دوره تناوب بعدی این موج ، سیگنال اعمال شده به کانال 2 روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ، نمایش داده می شود اما به دلیل فرکانس بالای موج Ramp و سیگنال های ورودی ، سیگنال های هر دو کانال به طور همزمان بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ قابل مشاهده هستند . اما اگر فرکانس سیگنال های ورودی کم باشد مشاهده دو شکل موج به طور همزمان در حالت انتخاب ALT امکان پذیر نخواهد بود . زیرا در این صورت وقتی اسیلوسکوپ سیگنال کانال 1 را نمایش می دهد سیگنال کانال 2 از دید محو می شود و وقتی اسیلوسکوپ سیگنال کانال 2 را نمایش می دهد سیگنال کانال 1 از دید محو می شود و بنابراین دو موج به صورت چشمک زن روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر می شوند . برای نمایش سیگنال های با فرکانس کم از حالت CHOP استفاده می کنیم . در این حالت یک نقطه کوچک از سیگنال کانال 1 و سپس یک نقطه کوچک از سیگنال کانال 2 و به همین ترتیب تا آخر نمایش داده می شود . در این روش لحظه ای که سیگنال کانال 1 نمایش داده می شود کانال 2 قطع است و برعکس در لحظه ای که سیگنال کانال 2 نمایش داده می شود کانال 1 قطع است اما چون این نقاط فوق العاده کوچک هستند ما آنها را کنار هم و به صورت پیوسته مشاهده می کنیم و در نتیجه دو شکل موج به طور همزمان بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ قابل مشاهده هستند .
20- کلید CH2INV : زمانی که این کلید انتخاب می شود شکل موج کانال 2 به اندازه 180 درجه اختلاف فاز پیدا می کند .
معرفی اسیلوسکوپ
اسیلوسکوپ وسیله اندازه گیری است، که کار آن نمایش ولتاژ بر حسب زمان است. این دستگاه بیشتر توسط دانشجویان رشته برق الکترونیک و مخابرات مورد استفاده قرار می گیرد یا توسط افرادی که به نوعی با برق سروکار دارند. اسیلوسکوپ ها قابلیت این را دارند که دو یا چند شکل موج ولتاژ در واحد زمان را به طور همزمان روی صفحه اسیلوسکوپ نمایش دهند. همچنین این قابلیت را دارند که یک شکل موج ولتاژ را برحسب دیگری نمایش دهند به این مد لیساژور یا X-Y می گویند.
نمایش تصویر روی اسیلوسکوپ
این کار به وسیله مدار X-Y انجام می گیرد بدین ترتیب که موج های ایجاد شده توسط میکروکنترلر پس از اعمال به یک DAC به کانال های X و Y اسیلوسکوپ داده می شود.
اصول عملکرد اسیلوسکوپ
اسیلوسکوپ در حقیقت رسامهای بسیار سریع هستند که سیگنال ورودی را در برابر زمان یا در برابر سیگنال دیگر نمایش می دهند. قلم این رسام یک لکه نورانی است که در اثر برخورد یک باریکه الکترون به پرده ای فلوئورسان بوجود می آید.
به علت لختی بسیار کم باریکه الکترون، می توان این باریکه را برای دنبال کردن تغییرات لحظه ای (ولتاژهایی که بسیار سریع تغییر می کنند، یا فرکانسهای بسیار بالا) بکار برد. اسیلوسکوپ بر اساس ولتاژ کار می کند. البته به کمک مبدلها (ترانزیستورها) می توان جریان الکتریکی و کمیتهای دیگر فیزیکی و مکانیکی را به ولتاژ تبدیل کرد.
اجزای اسیلوسکوپ

یک اسیلوسکوپ آنالوگ مدل ۴۷۵A قابل حمل، یک دستگاه بسیار رایج در اواخر دهه ۱۹۷۰ (سال ۱۹۷۰ تا ۱۹۷۹

لامپ پرتو کاتدی
اسیلوسکوپ از یک لامپ پرتو کاتدی که قلب دستگاه است و تعدادی مدار برای کار کردن لامپ پرتو کاتدی تشکیل شده است. قسمتهای مختلف لامپ پرتو کاتدی عبارتند از:
تفنگ الکترونی
تفنگ الکترونی باریکه متمرکزی ازالکترونهارا 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 دهندهتشکیل شده است. 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 معمولاً یک استوانه هم محور با لامپ 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 نصب می شوند و یک میدان الکتریکی در صفحه قائم ایجاد می کنند و صفحات y نامیده می شوند. صفحات انحراف افقی بطور قائم نصب می شوند و انحراف افقی ایجاد می کنند و صفحات x نامیده می شوند. فاصله صفحات به اندازه کافی زیاد است که باریکه بتواند بدون برخورد با آنها عبور کند.
صفحه فلوئورسان
جنس این پرده که در داخل لامپ 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 لامپ پرتو کاتدی شامل پوشش شیشه ای، پایه که از طریق آن اتصالات برقرار می شود، است.
مولد مبنای زمان
اسیلوسکوپها بیشتر برای اندازه گیری و نمایش کمیات وابسته به زمان بکار می روند. برای این کار لازم است که لکه نورانی لامپ 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 لامپ به اندازه کافی قوی نیستند، لذا معمولاً تقویت قائم لازم است. هنگام اندازه گیری سیگنالهای با ولتاژ بالا 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 مستقیماً اعمال کرد. هنگامی که به سیستم انحراف افقی، سیگنال خارجی اعمال می شود، باز هم از طرق تقویت کننده افقی و کلید 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
در طی زمان رویش، ولتاژ دندانه دار رویش اعمال شده به صفحات x، لکه نورانی را بر یک خط افقی از چپ به راست روی صفحه لامپ 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 یا حتی دیده نمی شود.
کنترل وضعیت

این شکل لوله پرتوهای کاتدی داخلی را برای استفاده در یک اسیلوسکوپ نشان می دهد. اعداد در شکل: ۱. الکترود ولتاژ انحراف ۲. تفنگ الکترونی ۳. شعاع الکترون ۴. سیم پیچ تمرکز ۵. سطح داخلی فسفرپوش شده صفحه نمایش
وسیله ای برای کنترل حرکت مسیر باریکه بر روی صفحه لازم است. با این کار شکل موج ظاهر شده بر روی صفحه را می توان بالا 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.
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 معمولاً یک ولتاژ پایدار داخلی تولید می شود که دامنه مشخصی دارد. این ولتاژ که برای کالیبره سازی مورد استفاده قرار می گیرد، معمولاً یک موج مربعی است.
اسیلوسکوپ چیست و چگونه کار میکند
اسیلوسکوپ یک ولت متر دقیق است ولی توانایی اندازه گیری جریان را به طور مستقیم ندارد و برای اندازه گیری جریان باید از روش های غیر مستقیم مانند قانون اهم استفاده کرد . یکی از مزایای اسیلوسکوپ این است که بر خلاف مولتی مترهای معمولی ، در فرکانس های بالا نیز به خوبی کار می کند . اندازه گیری و مشاهده شکل موج ها در اسیلوسکوپ از ولتاژ با فرکانس صفر ( DC ) شروع و به فرکانس مشخصی ختم می گردد که معمولاً اسیلوسکوپ را با این فرکانس مشخص می کنند . مثلاً اسیلوسکوپ ۴٠ مگاهرتز ، یعنی اسیلوسکوپی که می تواند ولتاژهای DC و AC تا MHZ۴٠ را نمایش دهد .
اسیلوسکوپ ها در نوع آنالوگ و دیجیتال ساخته می شوند که ما در اینجا به برسی نوع آنالوگ آن می پردازیم و در ادامه هر جا کلمه اسیلوسکوپ را به کار ببریم منظورمان اسیلوسکوپ آنالوگ است
. ما قصد نداریم به بررسی ساختمان داخلی اسیلوسکوپ بپردازیم بلکه هدف ، آشنایی با قابلیت های اسیلوسکوپ و نحوه استفاده از آن می باشد . به دلیل اینکه طرز کار همه اسیلوسکوپ ها شبیه
یکدیگر است و کلیدها و ولوم های آنها تقریباً یکی است ما برای آموزش بهتر مطلب ، از یکاسیلوسکوپ Instek مدل 630 – GOS در امر آموزش استفاده می کنیم که تصویر این اسیلوسکوپ قابل مشاهده است .
اسیلوسکوپ ها ممکن است یک کاناله و یا چند کاناله باشند . اسیلوسکوپ های یک کاناله در هر لحظه فقط می توانند یک سیگنال را روی صفحه نمایش خود نمایش دهند . اما اسیلوسکوپ های چند کاناله ، همزمان می توانند چند سیگنال را روی صفحه نمایش خود ، نمایش دهند . اسیلوسکوپ نمایش داده شده در شکل ( ١) ، : -یک اسیلوسکوپ دو کاناله می باشد یعنی همزمان قادر به نمایش دادن دو سیگنال روی صفحه نمایش خود می باشد . اما سیگنال های الکتریکی چگونه به اسیلوسکوپ منتقل می شوند ؟ برای انتقال سیگنال های الکتریکی به اسیلوسکوپ ، از پروب استفاده می شود که در ادامه به بررسی آن می پردازیم .
١- صفحه نمایش اسیلوسکوپ : اسیلوسکوپ ها دارای یک صفحه نمایش هستند که این صفحه نمایش در راستای افقی به ١٠ قسمت و در راستای عمودی به ٨ قسمت تقسیم می شود که برای دقت بیشتر در اندازه گیری ، در راستاهای افقی و عمودی ، خطوط وسط دارای تقسیمات ریزتری نیز می باشند به طوری که هر خانه به ۵ قسمت تقسیم شده و هر قسمت معادل ٢. ٠ خانه است .
٢- کلید روشن و خاموش کردن اسیلوسکوپ : در هر اسیلوسکوپ کلیدی برای روشن و خاموش کردن اسیلوسکوپ وجود دارد که آن را با کلمه POWER و یا OFF/ON نمایش می دهند . در
نزدیکی این کلید ، معمولاً یک LED جهت نمایش روشن و یا خاموش بودن اسیلوسکوپ وجود دارد. این کلید در زیر و سمت راست صفحه نمایش قابل مشاهده است .
٣- ولوم Intensity : این ولوم شدت نور سیگنال نمایش داده شده را کم و زیاد می کند . این ولوم باید در حالتی قرار گیرد که شدت نور برای رویت سیگنال کافی باشد . این ولوم ممکن است به
اختصار با Inten نمایش داده شود . در شکل بالا در زیر صفحه نمایش دو ولوم وجود دارد . از این دو ولوم ، ولوم سمت چپی ، ولوم Inten می باشد .
۴- ولوم Focus : کلمه Focus به معنای کانونی و یا تمرکز است و این ولوم ضخامت موج رسم شده بر روی صفحه اسیلوسکوپ را کم و زیاد می کند . این ولوم باید در حالتی قرار داده شود که خطوط شکل موج ، حداقل ضخامت را داشته باشند . در شکل بالا ، از بین دو ولوم زیر صفحه اسیلوسکوپ ، ولوم سمت راست ولوم Focus می باشد .
۵- پین تنظیمات یا کالیبراسیون : این قسمت برای تست و تنظیم سلکتورهای Div/Volt و Div/Time و نیز برای بررسی سالم و یا معیوب بودن پروب مورد استفاده قرار می گیرد اسیلوسکوپ یک سیگنال مرجع با دامنه و فرکانس معین برای تست و تنظیم خود ایجاد می کند و به این پین انتقال می دهد . اگر سیگنال مزبور به ورودی اسیلوسکوپ داده شود می توان شکل موج آن
را مشاهده کرد . در عین حال چون دامنه و فرکانس سیگنال مزبور معین است ، می توان صحت تنظیمات سلکتورهای Div/Volt و Div/Time را تحقیق کرد . همچنین اگر در اثر تماس نوک
پروب با این پین ، سیگنال موجود بر روی پین ، در صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر شود و زمانی که گیره زمین پروب را همزمان با نوک پروب به این پین متصل می کنیم یک خط افقی و یا به
عبارتی ولتاژ صفر ، روی صفحه اسیلوسکوپ ظاهر شود پروب سالم است . در شکل (٢) این پین در زیر صفحه نمایش اسیلوسکوپ و در منتهی الیه سمت چپ قابل مشاهده است .
۶- پیچ آستیگمات : این پیچ به همراه ولوم تنظیم نقطه کانونی برای ایجاد واضح ترین نقطه گرد استفاده می شود و معمولاً با عبارت Astig مشخص می شود . بعضی از اسیلوسکوپ ها مثل
اسیلوسکوپ نمایش داده شده در شکل (٣) این ولوم را ندارند .
٧- پیچ چرخش محور افقی : توسط این پیچ کجی محور افقی کاملاً در وضعیت افقی تصحیح می گردد . این ولوم با عبارت Rotation Trace مشخص می شود . در اسیلوسکوپ نمایش داده شده
در شکل (٣) ، این ولوم در سمت راست ولوم Focus قرار دارد . برای بررسی بقیه ولوم ها و کلیدهای اسیلوسکوپ ، تصویر واضح تری از نیمه سمت راست اسیلوسکوپ نمایش داده شده است .
٨- کلید Div/Time : این کلید دارای ضرایبی بر حسب ثانیه ، میلی ثانیه و میکروثانیه است و این ضرایب نشان دهنده این هستند که چقدر زمان لازم است تا اشعه در راستای افقی به اندازه یک خانه جا به جا شود . مثلاً در شکل (۴) ضریب Div/Time برابر است با ٢. ٠ میلی ثانیه و این یعنی اینکه در این حالت برای اینکه اشعه در راستای افقی به اندازه یک خانه جا به جا شود ٢. ٠ میلی
ثانیه یا ٢٠٠ میکروثانیه زمان لازم است .
٩- ولوم Variable Time : این ولوم برای فشرده و باز کردن شکل موج در راستای افقی استفاده می شود . برای اندازه گیری زمان تناوب توسط اسیلوسکوپ باید حتماً این ولوم تا آخر در جهت
حرکت عقربه های ساعت چرخانده شده و روی علامت Cal قرار گیرد . اگر این ولوم از حالت Cal خارج شود ضرایب Div/Time دیگر معتبر نبوده و نمی توان زمان تناوب را محاسبه نمود .
از این ولوم زمانی استفاده می شود که صحت ضرایب Div/Time اهمیتی نداشته باشد مثل زمانیکه می خواهیم اختلاف فاز دو موج هم فرکانس را محاسبه کنیم .
١٠- کلید بزرگنمایی در راستای افقی : توسط این کلید می توان مقیاس افقی را به میزان ۵ و یا ١٠ برابر بزرگ نمود . به این ترتیب که در حالت عادی مقیاس افقی همان است که سلکتور Div/Time
نشان می دهد اما در حالت انتخاب این کلید ، شکل موج در جهت افقی ۵ و یا ١٠ برابر باز می شود
و این معادل این است که عدد نشان داده شده توسط سلکتور Div/Time به ۵ و یا ١٠ تقسیم شده باشد . در بعضی از اسیلوسکوپ ها کلید بزرگنمایی افقی جزئی از همان ولوم تغییر مکان افقی (
Position Horizontal ) می باشد . به این صورت که وقتی این ولوم داخل است ، بزرگنمایی غیر فعال بوده و وقتی این ولوم بیرون کشیده می شود ، بزرگنمایی فعال می شود . مورد استفاده کلید
بزرگنمایی افقی در مورد نمایش امواج با فرکانس زیاد است . این کلید با MAG به همراه ۵× و یا ١٠x نمایش داده می شود .
١١- کلید بزرگنمایی در راستای افقی : این کلید نیز همانند کلید بزرگنمایی در راستای عمودی است و در مواقعی که دامنه ولتاژ خیلی کم است مورد استفاده قرار می گیرد . در این صورت میزان ولتاژ
اندازه گیری شده توسط اسیلوسکوپ باید بر ضریب کلید بزرگنمایی تقسیم شود .
١٢- ولوم تغییر مکان افقی ( Position Horizontal ) : این ولوم شکل موج را در جهت افقی
جا به جا می کند . این ولوم ممکن است به اختصار با Pos.Hor و یا با علامت► ◄ نشان داده
می شود .
١٣- کلید Div/Volt : این کلید نیز همانند کلید Div/Time دارای ضرایبی است که این ضرایب
بر حسب ولت و میلی ولت می باشند و هر ضریب بیان کننده این است که هر خانه در راستای
عمودی چند ولت می باشد . این کلید برای اندازه گیری دامنه ولتاژ به کار می رود . با تغییر این کلید
، شکل موج در راستای عمودی باز و جمع می شود . مثلاً در شکل (۴) ، ضریب کلید Div/Volt
کانال ٢ برابر با ۵. ٠ ولت می باشد که این امر نشان دهنده این است که به ازای انتخاب کانال ٢ ، در
صفحه نمایش اسیلوسکوپ هر خانه در راستای عمودی برابر با ۵. ٠ ولت می باشد .
١۴- ولوم Variable Volt : این ولوم شکل موج را در راستای عمودی فشرده و باز می کند . اما
اگر این ولوم از حالت Cal خارج شود دیگر مقادیر Div/Volt معتبر نبوده و نمی توان اندازه ولتاژ
را محاسبه نمود . بنابراین این ولوم هنگام اندازه گیری ولتاژ باید روی علامت Cal یاشد .
١۵- ولوم Position Vertical : این ولوم شکل موج را در راستای عمودی جا به جا می کند و
ممکن است به اختصار با Pos.Ver و یا با استفاده از علامت های ▼ و ▲ نمایش داده شود .
١۶- پیچ بالانس DC : به دلیل استفاده از اسیلوسکوپ در مناطق و حرارت های متفاوت می
بایست سلکتورهای Div/Volt هر یک از دو کانال ، از نظر DC بالانس شوند . با تنظیم این پیچ ها
باید حالتی را انتخاب نمود که در آن حالت با تغییر سلکتور Div/Volt ، خط افقی هیچ تغییر مکانی
در جهت عمودی نداشته باشد . این پیچ ها معمولاً با Bal-DC مشخص می شوند .
١٧- کلید DC-GND-AC : اگر این کلید در حالت AC باشد یک خازن در مسیر ورودی
اسیلوسکوپ قرار می گیرد که سبب حذف مولفه DC شکل موج می گردد . یعنی در این حالت فقط
سیگنال های AC روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ، نمایش داده می شوند و سیگنال های DC حذف
می شوند . اما اگر این کلید در حالت DC باشد هر چه در ورودی باشد بدون تغییر در صفحه نمایش
اسیلوسکوپ ، نمایش داده می شود . یعنی در این حالت مولفه های AC و DC روی صفحه نمایش
اسیلوسکوپ ، نمایش داده می شوند و در صورتی که این کلید در حالت GND باشد ورودی
اسیلوسکوپ به صفحات انحراف عمودی که در ادامه در رابطه با آنها صحبت می کنیم منتقل نخواهد
شد بلکه این صفحات به اختلاف پتانسیل صفر ولت متصل می شوند . بنابراین در این حالت روی
صفحه اسیلوسکوپ یک خط افقی دیده می شود که از آن برای تعیین خط مبنای عمودی و یا ولتاژ
صفر ولت استفاده می شود .
١٨- کلید CH1-CH2-DUAL-ADD : اگر این کلید در حالت CH1 باشد فقط سیگنال اعمال
شده به کانال ١ روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده می شود و اگر این کلید در حالت CH2
باشد فقط سیگنال اعمال شده به کانال ٢ روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده می شود . در
صورتی که DUAL را انتخاب کنیم شکل موج های هر دو کانال همزمان روی صفحه نمایش
اسیلوسکوپ نمایش داده می شوند و در صورت انتخاب ADD حاصل جمع لحظه ای دو شکل موج
روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده می شود .
١٩- کلید ALT-CHOP : اگر فرکانس سیگنال های ورودی بیشتر از KHZ١ باشد با استفاده از
حالت ALT می توانیم دو شکل موج را به طور همزمان در صفحه نمایش اسیلوسکوپ مشاهده کنیم
. در این حالت در یک دوره تناوب موج Ramp ( در ادامه در رابطه با موج Ramp صحبت
خواهیم کرد ) ، سیگنال اعمال شده به کانال ١ و در دوره تناوب بعدی این موج ، سیگنال اعمال شده
به کانال ٢ روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ، نمایش داده می شود اما به دلیل فرکانس بالای موج
Ramp و سیگنال های ورودی ، سیگنال های هر دو کانال به طور همزمان بر روی صفحه نمایش
اسیلوسکوپ قابل مشاهده هستند . اما اگر فرکانس سیگنال های ورودی کم باشد مشاهده دو شکل موج
به طور همزمان در حالت انتخاب ALT امکان پذیر نخواهد بود . زیرا در این صورت وقتی
اسیلوسکوپ سیگنال کانال ١ را نمایش می دهد سیگنال کانال ٢ از دید محو می شود و وقتی
اسیلوسکوپ سیگنال کانال ٢ را نمایش می دهد سیگنال کانال ١ از دید محو می شود و بنابراین دو
موج به صورت چشمک زن روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر می شوند . برای نمایش سیگنال
های با فرکانس کم از حالت CHOP استفاده می کنیم . در این حالت یک نقطه کوچک از سیگنال
کانال ١ و سپس یک نقطه کوچک از سیگنال کانال ٢ و به همین ترتیب تا آخر نمایش داده می شود .
در این روش لحظه ای که سیگنال کانال ١ نمایش داده می شود کانال ٢ قطع است و برعکس در
لحظه ای که سیگنال کانال ٢ نمایش داده می شود کانال ١ قطع است اما چون این نقاط فوق العاده
کوچک هستند ما آنها را کنار هم و به صورت پیوسته مشاهده می کنیم و در نتیجه دو شکل موج به
طور همزمان بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ قابل مشاهده هستند .
٢٠- کلید CH2INV : زمانی که این کلید انتخاب می شود شکل موج کانال ٢ به اندازه ١٨٠ درجه
اختلاف فاز پیدا می کند .
٢١- کلید Y-X : اگر این کلید فعال شود ارتباط موج Ramp با صفحات انحراف افقی قطع شده و
هر یک از سیگنال های ورودی به یکی از صفحات انحراف افقی یا عمودی اعمال می شود . مثلاً
در اسیلوسکوپ نمایش داده شده در شکل (۴) ، همانطور که مشاهده می کنید در کنار ترمینال
ورودی کانال ١ حرف X و در کنار ترمینال ورودی کانال ٢ حرف Y درج شده است . بنابراین در
این اسیلوسکوپ ، در حالت انتخاب کلید Y-X ، سیگنال ورودی کانال ١ به صفحات انحراف افقی و
سیگنال ورودی کانال ٢ به صفحات انحراف عمودی اعمال می شود . این کلید برای مشاهده منحنی
مشخصه ولت – آمپر عناصر نیمه هادی و نیز مشاهده اشکال لیساژور کاربرد دارد .
در هر اسیلوسکوپی قسمتی مربوط به کنترل تریگر وجود دارد که در ادامه می خواهیم به بررسی آن
بپردازیم اما قبل از معرفی کلیدها و ولوم های این قسمت به سوالی که ممکن است برای بعضی ها
مطرح شود پاسخ می دهیم و آن سوال این است که منظور از تریگر چیست ؟ برای پاسخ به این
سوال باید مطالبی را در مورد ساختمان داخلی اسیلوسکوپ بدانید . در اسیلوسکوپ در ابتدا یک
اشعه الکترونی تولید می شود . منظور از اشعه الکترونی تعداد زیادی الکترون می باشد که به
صورت یک اشعه فوق العاده باریک درآمده و با سرعت بسیار زیاد ( چند هزار کیلومتر در ثانیه )
در حرکت است . زمانی که این اشعه الکترونی با سرعت زیاد با مواد فسفرسانس پشت صفحه نمایش
اسیلوسکوپ برخورد می کند مواد فسفرسانس از خود نور تولید می کنند . برای اینکه این اشعه
الکترونی شکل موج ها را روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش دهد لازم است در دو جهت
عمودی و افقی حرکت کند و بر این اساس دو سری صفحه به نام های صفحات انحراف عمودی و
صفحات انحراف افقی را در مسیر حرکت اشعه الکترونی قرار می دهند . هر سری از این صفحات
، خود شامل دو صفحه موازی می باشد . در اثر ایجاد اختلاف پتانسیل بین دو صفحه موازی ، اشعه
الکترونی به سمت صفحه دارای پتانسیل بیشتر متمایل می شود و به این ترتیب محل برخورد اشعه
الکترونی با مواد فسفرسانس پشت صفحه نمایش تغییر می کند و در نتیجه محل تولید نور روی
صفحه نمایش تغییر می کند . سیگنالی که ما می خواهیم روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده
شود به صفحات انحراف عمودی اعمال می شود و متناسب با تغییرات دامنه این سیگنال ، اشعه
الکترونی در راستای عمودی جا به جا می شود . اما برای اینکه شکل موج به طور صحیح روی
صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده شود باید همزمان با جا به جا شدن اشعه در راستای عمودی ،
اشعه در راستای افقی نیز جا به جا شود . مثلاً اگر هدف ، نمایش یک موج سینوسی بر روی صفحه
نمایش اسیلوسکوپ باشد با رسیدن موج سینوسی به صفحات انحراف عمودی ، اشعه الکترونی
متناسب با دامنه موج سینوسی در راستای عمودی جا به جا می شود و اگر هیچ موجی به صفحات
انحراف افقی اعمال نشود ، روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ به جای یک موج سینوسی فقط یک خط
عمودی دیده می شود . بنابراین همیشه باید همزمان با سیگنال ورودی ، یک موج به صفحات
انحراف افقی اعمال شود تا شکل موج ورودی به درستی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش
داده شود . این موج را موج Ramp می گویند که یک موج دندانه اره ای است . اگر فرکانس موج
Ramp با فرکانس سیگنال ورودی یکی باشد یک سیکل کامل از موج ورودی بر روی صفحه
نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده می شود و اگر فرکانس موج Ramp بیش از فرکانس سیگنال
ورودی باشد چند سیکل از سیگنال ورودی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده می شود .
برای اینکه شکل موج ساکنی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ داشته باشیم لازم است تا حرکت
افقی اشعه الکترونی هر بار از محل مشخصی از سیگنال ورودی شروع شود که این وظیفه بر عهده
قسمت تریگر اسیلوسکوپ می باشد . اگر عمل تریگر انجام نشود ممکن است سیگنال ورودی در
صفحه نمایش اسیلوسکوپ حرکت کند . برای عمل تریگر روش های مختلفی وجود دارد و بر این
اساس کلیدهایی بر روی پانل اسیلوسکوپ تعبیه شده است که به وسیله آنها می توان نوع تریگر را
انتخاب نمود . این کلیدها عبارتند از :
٢٢- کلید Normal-Auto : اگر این کلید در حالت Auto باشد حتی اگر به ورودی اسیلوسکوپ
سیگنالی اعمال نشود مدار داخلی اسیلوسکوپ یک موج دندانه اره ای به صفحات انحراف افقی اعمال
می کند و بنابراین خطی افقی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر می شود که نشان دهنده آماده
به کار بودن اسیلوسکوپ است . اما در صورتی که این کلید در حالت Normal باشد عمل تریگر
فقط به کمک موج ورودی انجام می شود و لذا در صورتی که ورودی نداشته باشیم هیچ گونه خطی
و یا موجی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر نخواهد شد . این کلید در حالت عادی باید بر
روی Auto باشد .

23- کلید Trigger Source : این کلید ممکن است دارای حالت های زیر باشد .
الف ) AC : در این حالت عمل تریگر با مولفه AC انجام می شود .
ب ) DC : در این حالت عمل تریگر با خود موج به اضافه مولفه DC انجام می شود .
پ ) CH1 : در این حالت عمل تریگر توسط سیگنال اعمال شده به کانال ١ انجام می شود .
ت ) CH2 : در این حالت عمل تریگر توسط سیگنال اعمال شده به کانال ٢ انجام می شود .
ث ) Line : در این حالت عمل تریگر با فرکانس برق شهر انجام می شود .
ج ) Ext : در این حالت باید موجی را که می خواهیم توسط آن عمل تریگر انجام شود از خارج
اسیلوسکوپ و توسط ترمینال مخصوص آن به اسیلوسکوپ اعمال کنیم .
چ ) TV : در این حالت یک فیلتر پایین گذر مولفه های فرکانس بالای موج ورودی را حذف نموده و
سپس عمل تریگر انجام می شود . این کلید در حالتی استفاده می شود که یک موج مزاحم بر روی
موج اصلی ، مانع عمل تریگر شود .
ح ) H-TV : در این حالت عمل تریگر توسط سیگنال های افقی تلویزیون انجام می شود .
خ ) L-TV : در این حالت عمل تریگر توسط سیگنال های عمودی تلویزیون انجام می شود .
٢۴- ولوم Level : این ولوم نقطه شروع موج نشان داده شده بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ
را معین می کند . همچنین اگر موج نمایش داده شده بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ، در جهت
افقی حرکت کند و ثابت نباشد باید به کمک این ولوم شکل موج را ثابت نگهداشت .
٢۵- کلید Slope : این کلید مشخص کننده این است که اولین نیم سیکل موج نشان داده شده مثبت و
یا منفی می باشد . در حالت عادی باید علامت مثبت ( + ) انتخاب شود . در واقع علامت مثبت ( +
) به معنای شیب مثبت و علامت منفی ( – ) به معنای شیب منفی در نقطه شروع موج می باشد .
حال که با کلیدها و ولوم های پانل اسیلوسکوپ آشنا شدید در ادامه به بررسی نحوه اندازه گیری ولتاژ
، زمان تناوب ، فرکانس ، اختلاف فاز و نیز مشاهده منحنی مشخصه ولت – آمپر دیود توسط
اسیلوسکوپ می پردازیم .
اندازه گیری ولتاژ : توسط اسیلوسکوپ می توان ولتاژهای AC و DC را با دقت خیلی زیاد اندازه
گیری کرد . برای این منظور ابتدا ولوم Variable Volt را تا انتها در جهت حرکت عقربه های
ساعت می چرخانیم و آن را در حالت Cal قرار می دهیم . سپس با قرار دادن کلید -GND-AC
DC روی حالت GND اشعه را ترجیحاً در وسط صفحه نمایش اسیلوسکوپ و یا در هر نقطه
دلخواه دیگری از صفحه نمایش تنظیم می کنیم و سپس کلید فوق را در حالت DC قرار می دهیم تا
سیگنال اعمال شده به اسیلوسکوپ بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر شود . حال در صورتی
که سیگنال ورودی ، یک سیگنال AC باشد برای بدست آوردن ولتاژ پیک آن ، تعداد خانه های
اشغال شده بین محل تنظیم اشعه در حالت GND و پیک سیگنال AC را شمرده و در ضریب
Div/Volt ضرب می کنیم و برای بدست آوردن ولتاژ موثر این سیگنال ، مقدار ولتاژ پیک بدست
آمده را بر ۴١۴. ١ تقسیم می کنیم . به عنوان مثال در شکل (۵) یک سیگنال سینوسی بر روی صفحه
نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده شده است . اگر ضریب Div/Volt برابر با ۵ ولت باشد مقدار ولتاژ
پیک و موثر این سیگنال را بدست آورید .
پ ) CH1 : در این حالت عمل تریگر توسط سیگنال اعمال شده به کانال ١ انجام می شود . ت ) CH2 : در این حالت عمل تریگر توسط سیگنال اعمال شده به کانال ٢ انجام می شود . ث ) Line : در این حالت عمل تریگر با فرکانس برق شهر انجام می شود . ج ) Ext : در این حالت باید موجی را که می خواهیم توسط آن عمل تریگر انجام شود از خارجاسیلوسکوپ و توسط ترمینال مخصوص آن به اسیلوسکوپ اعمال کنیم . چ ) TV : در این حالت یک فیلتر پایین گذر مولفه های فرکانس بالای موج ورودی را حذف نموده وسپس عمل تریگر انجام می شود . این کلید در حالتی استفاده می شود که یک موج مزاحم بر رویموج اصلی ، مانع عمل تریگر شود . ٩Page WWW.YOUNESSHARIATI.ORQ,IRح ) H-TV : در این حالت عمل تریگر توسط سیگنال های افقی تلویزیون انجام می شود . خ ) L-TV : در این حالت عمل تریگر توسط سیگنال های عمودی تلویزیون انجام می شود . ٢۴- ولوم Level : این ولوم نقطه شروع موج نشان داده شده بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپرا معین می کند . همچنین اگر موج نمایش داده شده بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ، در جهتافقی حرکت کند و ثابت نباشد باید به کمک این ولوم شکل موج را ثابت نگهداشت . ٢۵- کلید Slope : این کلید مشخص کننده این است که اولین نیم سیکل موج نشان داده شده مثبت ویا منفی می باشد . در حالت عادی باید علامت مثبت ( + ) انتخاب شود . در واقع علامت مثبت ( + ) به معنای شیب مثبت و علامت منفی ( – ) به معنای شیب منفی در نقطه شروع موج می باشد .
نوسان نما یا اسیلوسکوپ ( Oscilloscope) دستگاهی الکترونیکی است که امکان مشاهده ولتاژ را فراهم می کند. غالباً مقدار ولتاژ به صورت نموداری دوبعدی نمایش داده می شود که محور افقی، زمان و محور عمودی آن ولتاژ است. از نوسان نما عموماً برای نمایش دقیق موج استفاده می شود. علاوه بر دامنه، معمولاً نوسان نماها قادر به اندازه گیری و نمایش دیگر پارامترها مانند عرض پالس، دوره تناوب و زمان بین دو حادثه (مانند وقوع دو پیک) هستند.
این دستگاه بیشتر توسط دانشجویان رشته برق الکترونیک و مخابرات مورد استفاده قرار می گیرد و یا توسط افرادی که به نوعی با برق سروکار دارند. اسیلوسکوپ ها قابلیت این را دارند که دو یا چند شکل موج ولتاژ در واحد زمان را به طور همزمان روی صفحه اسیلوسکوپ نمایش دهند. همچنین این قابلیت را دارند که یک شکل موج ولتاژ را برحسب دیگری نمایش دهند. به این مد لیساژور میگویند.
اجزای اسیلوسکوپ
اجزای اسیلوسکوپ شامل یک لامپ پرتو کاتدی که قلب دستگاه است و تعدای مدار برای کار کردن لامپ پرتو کاتدی می باشد.
نوسان نماها ممکن است یک کانال و یا چند کانال داشته باشند. دستگاه های دارای یک کانال فقط می توانند یک سیگنال را روی صفحه خود نمایش دهند اما آن هایی که دارای چند کانال هستند ، همزمان می توانند چند سیگنال را روی صفحه، نمایش دهند. برای انتقال سیگنال های الکتریکی به نوسان نما از پراب این دستگاه استفاده می شود. این ابزارها از نمایشگر های CRT : Cathode Ray Tube جهت نمایش سیگنال ها و آمپلی فایر های خطی برای پردازش سیگنال ها استفاده می کردند که CRO به این دست اسیلوسکوپ ها اشاره می نماید.CRO بعد از فراگیر شدن الکترونیک دیجیتال ، جای خود را به ابزارهای از نوع حافظه دیجیتال دادند که دارای صفحه نمایش های LCD یا LED باریک و مبدل های آنالوگ به دیجیتال سریع و پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) می باشند.

اسیلوسکوپ ها دارای یک صفحه نمایش هستند که این صفحه نمایش در راستای افقی به ١٠ قسمت و در راستای عمودی به ٨ قسمت تقسیم می شود که برای دقت بیشتر در اندازه گیری ، در راستاهای افقی و عمودی ، خطوط وسط دارای تقسیمات ریزتری نیز می باشند به طوری که هر خانه به ۵ قسمت تقسیم شده و هر قسمت معادل ٠.٢ خانه است .
عملکرد انواع اسیلوسکوپ
سیگنال های ورودی را در برابر زمان و یا در برابر سیگنال دیگر نمایش می دهند. در واقع این دستگاه ها رسام های بسیار سریعی هستند. قلم این رسام یک لکه نورانی است که در اثر برخورد یک باریکه الکترون به پرده ای فلوئورسان به وجود می آید. این دستگاه بر اساس ولتاژ کار می کند.اسیلوسکوپ ها کاربرد گسترده و وسیعی در الکترونیک دارند و ابزارهایی کامل در رفع عیب و اندازه گیری مدارهای الکترونیکی مانند مدار های الکترونیکی فرکانس بالا هستند. از اصلی ترین پارامتر های یک اسیلوسکوپ فرکانس کاری اسکوپ و سرعت نمونه برداری آن است که در زمان خرید حتماً باید این پارامتر در نظر گرفته شود.اسیلوسکوپ ها از چند مگاهرتز تا چند گیگاهرتز وجود دارند. هرچه فرکانس بالاتر می رود کاربردها محدودتر و حرفه ای تر می شود. قیمت اسیلوسکوپ تحت تاثیر این پارامتر است و سبب گستردگی محدوده قیمت اسیلوسکوپ ها شده است.این دستگاه هادر مراکز علمی ، پزشکی ، مهندسی و صنایع ارتباطی و نظامی کاربرد زیادی دارند. معمولا اسیلوسکوپ های معمولی و با کاربرد عمومی برای تعمیر و رفع عیب دستگاه های الکترونیکی و اغلب در آزمایشگاه ها مورد استفاده قرار می گیرند در صورتیکه نوع مخصوص این ابزار ممکن است برای بررسی سیستم احتراق خودرو یا نمایش ضربان قلب ( الکتروکاردیوگرافی ) به کار گرفته شوند.
کاربردهای اسیلوسکوپ :
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.
تفاوت انواع اسیلوسکوپ آنالوگ و دیجیتال :
این دستگاه عموماً برای نمایش دقیق موج استفاده می شود. علاوه بر دامنه، معمولاً قادر به اندازه گیری و نمایش دیگر پارامترها مانند عرض پالس، دوره تناوب و زمان بین دو حادثه (مانند وقوع دو پیک) هستند. از مشخصه های اصلی اسیلوسکوپ های آنالوگ صفحه نمایش شطرنجی CRT ،سرعت بالای نمایش و واقعی بودن سیگنال است.در صورتیکه در اسیلوسکوپ دیجیتال مهم مترین شاخص ها عبارتند از ،حافظه،صفحه نمایش LCD،توابع اندازه گیری اتوماتیک،مدهای تریگر پیشرفته،ارتباط با کامپیوتر و پرینتر. یقیناً امکانات و قابلیت های اسکوپ های دیجیتال بسیار بیشتر از آنالوگ ها هستند اما همچنان اسکوپ های آنالوگ جایگاه خود را در بازار مصرف حفظ کرده است.
اسیلوسکوپ های دیجیتال کار را برای کاربر راحت تر کرده است. این نوع دارای کلیدی تحت عنوان Auto Set هستند که با فشردن این کلید تمامی تنظیمات پنل دستگاه روی بهترین حالت برای نشان دادن سیگنال متصل با پروب دستگاه به صورت اتوماتیک تنظیم می شود.هم چنین توابع Automatic Measurment که در تمامی اسکوپ های دیجیتال قرار داده شده اند عملیات اندازه گیری مولفه های عمودی و افقی سیگنال نظیر Vpp,Vrms,Vave,Period,Frequency,Duty Cycle و … را به طور خودکار اندازه گیری می کنند و نشان می دهند. این نوع حافظه دار هستند و توانایی ذخیره اطلاعات سیگنال را روی حافظه داخلی خود دارند و در صورت نیاز بازیابی را نیز انجام می دهند.به علاوه اکثر اسکوپ های دیجیتال می توانند با حافظه های جانبی نظیر فلش مموری یا SD کارت ارتباط مستقیم برقرار کنند و اطلاعات را روی وسایل جانبی نیز ذخیره کنند.اسیلوسکوپ های دیجیتال تحت نرم افزاری تحت عنوان ریموت کنترل مستقیماً به کامپیوتر متصل شده و اطلاعات را در اختیار کامپیوتر جهت تجزیه و تحلیل بیشتر قرار می دهند.این قابلیت امکان ارتباط دستگاه با نرم افزارهایی نظیر MATLAB و LABVIEW را به کاربر می دهد.
ویژگی هایی مانند Cursor ،ضبط سیگنال یا Waveform Recorder ،کالیبراسیون خودکار،ارتباط مستقیم با پرینتر و … سبب شده است تا اسیلوسکوپ های دیجیتال به سرعت به آزمایشگاه های مختلف مهندسی برق وارد شوند.
آشنایی با بخش های مختلف اسیلوسکوپ
3- ولوم Focus واضح کننده شکل موج است.
5-لامپ راهنما که روشن بودن دستگاه را نشان می دهد.
6-دکمه POWER برای روشن و خاموش کردن دستگاه.
7-ولوم ولت بر قسمت برای تنظیم دامنه(محور عمودی کانال یک) موج را بزرگتر یا کوچکتر نشان می دهد.
8-ترمینال ورودی کانال 1(محل اتصال پروپ).
9-ولوم کالیبره کننده، که این ولوم همیشه باید در منتها الیه سمت راست باشد.
10-کلید سه حالته انتخاب وضعیت سیگنال ورودی کانال یک در حالت AC فقط موج AC را نشان میدهد و در حالت DC سیگنال AC و DC را نشان میدهد. درحالت GND خط صفری در صفحه اسیلوسکوپ داریم که ازآن به عنوان خط مبنا (خط صفر) استفاده می شود.
11-با چرخاندن ولوم Position، سیگنال ورودی کانال یک به بالا و پایین تغییر مکان میدهد.
12- وضعیت ALT در صورتی که برای نمایش امواج ورودی هر دو کانال با فرکانس های بیش از یک کیلو هرتز است. در صورت فشردن کلید به حالت CHOP میرود، که برای امواج کمتر از 1کیلو هرتز است.
13- ولومDCBAL :این پنتانسیومتر برای بالانس محور عمودی به کار میرود.
14-کلید 4حالته MODE: در حالت CH1 ورودی فقط از کانال 1 است. درحالت CH2 ورودی فقط از کانال 2 است. در حالت DOUL وردی هر دو نشان داده می شود.(به طور جداگانه ). در حالت ADD مجموعه دامنه ورود ی هر دو کانال نشان داده میشود.
15-زمین دستگاه اسکوپ است. در هنگام وصل کردن اسیلوسکوپ به دستگاه دیگر این ترمینال باید به زمین دستگاه دیگر وصل شود.
16-اگر این کلید در حالت بیرون باشد وموج کانال دو را عادی نشان می دهد واگرکلید را فشار دهیم موج کانال 2 را معکوس نشان میدهد.
17- ولوم DCBAL :این پنتانسیومتر برای بالانس محور عمودی به کار میرود.
18- عملکرد همانند شماره 10
19-عملکرد همانند شماره 11
20-ترمینال ورودی کانال دو محل اتصال پروپ
21-عملکرد همانند شماره 9
22-عملکرد همانند شماره 7
23-اگر بخواهیم از کانال 1 استفاده کنیم کلید را در حالت ch1 و اگر بخواهیم از کانال 2 استفاده کنیم در حالت ch2 قرار میدهیم.
24-ترمینال ورودی خارجی برای تنظیم دستگاه.
25- در اسیلوسکوپ مداری وجود دارد که وجود یاعدم وجود سیگنال ورودی را تشخیص دهد. اگرکلید 4 حالته Mode در حالت: AUTO:در صورت عدم وجود سیگنال ورودی یک خط صاف روی صفحه اسکوپ ظاهر میشود. NORM :در صورت عدم وجود سیگنال ورودی هیچ شکل موجی روی صفحه ظاهر نمیشود.
26-کلید SLOP دامنه موج را در وضعیت بیرون مثبت و در وضعیت درون منفی نشان میدهد (180درجه اختلاف فاز ایجاد میکند ).
27-امواج ورودی هر دو کانال را به روش متناوب جاروب میکند.
28-با تنظیم این ولوم از لغزش و حرکت موج در صفحه جلوگیری میشود.
29-عرض ( دامنه) موج تغییرمیکند.
30-کلید SWPVAR برای کالیبره کردن پریود، باید در منتها الیه سمت راست قرار می گیرد.
31-کلید بزرگنمایی ،10برابر دوره را زیاد میکند.
32-با چرخاندن ولوم POSITION شکل موج به چپ و راست تغییر مکان میدهد.
آزمایش کار با اسیلوسکوپ
هدف آزمایش: شناخت پانل اسیلوسکوپ، کالیبره کردن اسیلوسکوپ، کالیبره کردن پروب نحوه اعمال سیگنال به اسیلوسکوپ، اندازه گیری دامنه ولتاژ، اندازه گیری زمان تناوب و محاسبه فرکانس سیگنال.
قبل از شروع آزمایش به یاد داشته باشید که کلیه دستگاه های اندازه گیری از جمله اسیلوسکوپ بسیار حساس هستند؛ لذا هنگام کار کردن با اسیلوسکوپ به نکات زیر دقیقا توجه کنید.
1. هنگام تغییر رنج کلیدسلکتورها، به آرامی و با دقت، رنج ها را عوض کنید زیرا کنتاکت ثابت اکثر سلکتورها از نوع مدار چاپی است و احتمال خراب شدن آنها زیاد است.
2. شدت نور را، مخصوصا هنگامی که اسیلوسکوپ روی X-Y قرار دارد بیش از اندازه زیاد نکنید، در این حالت موج جاروب صفحات انحراف افقی قطع می شود و روی صفحه حساسفقط یک نقطه نقش می بندد. در این حالت اشعه به طور مداوم به صفحه می تابد و موادفسفر سانس آن نقطه را خراب می کند. این خرابی منجر به ایجاد یک لکه سیاه روی صفحه می شود.
3. کلید های فشاری روی پانل اسیلوسکوپ را هنگام تغییرحالت به آرامی فشار دهید.
4. اسیلوسکوپ را درمکانی قرار دهید که امکان افتادن آن به طور مطلق وجود نداشته باشد.
5. اسیلوسکوپ را درمکانی قرار دهید که اطراف آن حرارت زیاد(مانند بخاری و …) وجود دارد یا نورخورشید مستقیما به آن می تابد قرار ندهید.
6. سیم پروب راهیچگاه نکشید.
7. چنانچه ولتاژ مورداندازه گیری در ابتدا مشخص نیست از حالت10* (ضربدر 10) پروب استفاده کنید رنج کلیدسلکتورVolt/Div را در بیشترین مقدار خود قرار دهید.
رنج کلید سلکتور Time/Div *تعداد خانه های در بر گرفته شده ی یک سیکل کامل=زمان تناوب T
با داشتن زمان تناوبیک سیگنال می توان با استفاده از رابطه فوق فرکانس را محاسبه کرد.
بنابراین توسط اسیلوسکوپ های معمولی نمی توان فرکانس را به طور مستقیم اندازه گیری کرد؛ بلکه ابتدا باید زمان تناوب آن را از روم صفحه حساس محاسبه کرد و سپس به کمک رابطه بالامقدار فرکانس را به دست آورد.
ث) حال دامنه وفرکانس سیگنال ژنراتور را به دلخواه تغیر دهید و کلید سلکتور های Time/Div را طوری تنظیم کنید که حدود دو سیکل کامل و دامنه 3 خانه روی صفحه حساس نقش بندد.
اسیلوسکوپ دستگاهی برای نمایش تصویری شکل موج ها و سیگنال های متغیر در زمان می باشد. بطور مثال نمایش شکل موج متناوب برق شهر 220V/50Hz
با استفاده از اسیلوسکوپ میتوان مشخصات شکل موج را بدست آورد یا مشاهد کرد. از مهمترین پارامتر ها اندازه گیری دامنه شکل موج یا بعبارتی ولتاژ پیک تو پیک ( Vpp)، ولتاژ موثر یا Vrms، پریود زمانی و فرکانس را میتوان نام برد. همچنین از اسیلوسکوپ جهت مقایسه دو شکل موج نیز استفاده کرد. یکی از مهمترین شاخصه ها، اختلاف فاز دو سیگنال میباشد. اختلاف فاز را از طریق اختلاف زمانی و یا منحنی لیساژور (X/Y) بدست آورد.
انواع اسیلوسکوپ :
1- اسیلوسکوپ آنالوگ : روش عملکرد اسیلوسکوپ های آنالوگ استفاده از لامپ پرتو کاتدی می باشد. اسیلوسکوپ های آنالوگ معمولا سنگین وزن و دارای صفحه نمایش کوچک تک رنگ میباشند. پارامترهای شکل موج را باید بصورت دیداری بدست آورد. بطور مثال برای بدست آوردن Vpp، باید تعداد خانه های شکل موج از پیک پایین تا بالا را شمرد و در مقیاس زمان ضرب نمود.
2- اسیلوسکوپ دیجیتال : نسل جدید اسیلوسکوپ ها میباشد و با استفاده از مبدل آنالوگ به دیجیتال A/D سیگنال را تحلیل و نمایش میدهد. ویژگی بارز این اسکوپ ها، وزن کم، صفحه نمایشگر های LCD رنگی، محاسبه اتومات مشخصه های سیگنال می باشد. بطور مثال برای محاسبه Vpp با استفاده از آپشن measure میتوان مقادیر را بدون هیچ گونه محاسباتی مشاهده نمود. از دیگر ویژگی های اسکوپ های دیجیتال، حافظه دار بودن، امکان اتصال به کامپیوتر، کالیبره خودکار، صفحه نمایشگر بزرگ، قابل حمل و قیمت مناسب است.
اسیلوسکوپ ها می تواند چند کاناله ارائه گردند که معروفترین آنها 2 کاناله و 4 کاناله می باشد.
از دیگر کاربردهای اسیلوسکوپ، نمایش FFT (Fast Fourier Transform)، عیب یابی مدارات، تعمیر دستگاه های صنعتی مثل جوش اینورتر و وسایل برقی خانگی است . در کل اسکوپ ها در مراکز علمی-پژوهشی ، پزشکی ، مهندسی و صنایع الکتریکی و مخابراتی و نظامی و آزمایشگاه های دانشگاه ها برای تدریس برق- الکترونیک کاربرد فراوانی دارد.
مزایای اسیلوسکوپ دیجیتال نسبت به اسیلوسکوپ آنالوگ :
صفحه نمایشگر رنگی، LCD (طول عمر LCD بالاتر از لامپ است)
صفحه نمایشگر های بزرگ تر ( 6 اینچ به بالا)
حافظه دار بودن، قابلیت رکورد سیگنال
قابلیت اتصال به کامپیوتر یا اتصال Flash USB
حجم کم، سبک و قابل حمل بودن
دقت بالاتر
سرعت نمونه برداری بالا
پشتیبانی از SCPI
قابلیت اندازه گیری ولتاژ پیک تو پیک، فرکانس، ولتاژ RMS و…
قابلیت Auto Set شدن سیگنال (پیداکردن خودکار بهترین مقیاس ولتاژ و زمان)
Self-Calibration
جهت آشنایی با مشخصات فنی دقیق اسیلوسکوپ های دیجیتال این شرکت به لینک زیر مراجعه کنید و یا با کارشناسان این شرکت تماس حاصل فرمایید :
اسیلوسکوپ ( Oscilloscope ) یک دستگاه اندازه گیری است که از آن برای مشاهده شکل موج ها و اندازه گیری ولتاژ ، زمان تناوب ، اختلاف فاز و همچنین مشاهده منحنی مشخصه ولت – آمپر عناصر نیمه هادی مانند دیود و ترانزیستور استفاده می شود . اسیلوسکوپ یک ولت متر دقیق است ولی توانایی اندازه گیری جریان را به طور مستقیم ندارد و برای اندازه گیری جریان باید از روش های غیر مستقیم مانند قانون اهم استفاده کرد . یکی از مزایای اسیلوسکوپ این است که بر خلاف مولتی مترهای معمولی ، در فرکانس های بالا نیز به خوبی کار می کند . اندازه گیری و مشاهده شکل موج ها در اسیلوسکوپ از ولتاژ با فرکانس صفر ( DC ) شروع و به فرکانس مشخصی ختم می گردد که معمولاً اسیلوسکوپ را با این فرکانس مشخص می کنند . مثلاً اسیلوسکوپ 40 مگاهرتز ، یعنی اسیلوسکوپی که می تواند ولتاژهای DC و AC تا 40MHZ را نمایش دهد . اسیلوسکوپ ها در نوع آنالوگ و دیجیتال ساخته می شوند که ما در اینجا به برسی نوع آنالوگ آن می پردازیم و در ادامه هر جا کلمه اسیلوسکوپ را به کار ببریم منظورمان اسیلوسکوپ آنالوگ است . ما قصد نداریم به بررسی ساختمان داخلی اسیلوسکوپ بپردازیم بلکه هدف ، آشنایی با قابلیت های اسیلوسکوپ و نحوه استفاده از آن می باشد . به دلیل اینکه طرز کار همه اسیلوسکوپ ها شبیه یکدیگر است و کلیدها و ولوم های آنها تقریباً یکی است ما برای آموزش بهتر مطلب ، از یک اسیلوسکوپ Instek مدل GOS – 630 در امر آموزش استفاده می کنیم که تصویر این اسیلوسکوپ در شکل (1) قابل مشاهده است .
اسیلوسکوپ ها ممکن است یک کاناله و یا چند کاناله باشند . اسیلوسکوپ های یک کاناله در هر لحظه فقط می توانند یک سیگنال را روی صفحه نمایش خود نمایش دهند . اما اسیلوسکوپ های چند کاناله ، همزمان می توانند چند سیگنال را روی صفحه نمایش خود ، نمایش دهند . اسیلوسکوپ نمایش داده شده در شکل (1) ، یک اسیلوسکوپ دو کاناله می باشد یعنی همزمان قادر به نمایش دادن دو سیگنال روی صفحه نمایش خود می باشد . اما سیگنال های الکتریکی چگونه به اسیلوسکوپ منتقل می شوند ؟ برای انتقال سیگنال های الکتریکی به اسیلوسکوپ ، از پروب استفاده می شود که در ادامه به بررسی آن می پردازیم .
پروب ( Probe ) : برای انتقال سیگنال های الکتریکی به اسیلوسکوپ ، از پروب که به آن پراب نیز می گویند استفاده می شود . یک نمونه پروب در شکل (2) نمایش داده شده است .
کلید X-Y : اگر این کلید فعال شود ارتباط موج Ramp با صفحات انحراف افقی قطع شده و هر یک از سیگنال های ورودی به یکی از صفحات انحراف افقی یا عمودی اعمال می شود . مثلاً در اسیلوسکوپ نمایش داده شده در شکل (4) ، همانطور که مشاهده می کنید در کنار ترمینال ورودی کانال 1 حرف X و در کنار ترمینال ورودی کانال 2 حرف Y درج شده است . بنابراین در این اسیلوسکوپ ، در حالت انتخاب کلید X-Y ، سیگنال ورودی کانال 1 به صفحات انحراف افقی و سیگنال ورودی کانال 2 به صفحات انحراف عمودی اعمال می شود . این کلید برای مشاهده منحنی مشخصه ولت – آمپر عناصر نیمه هادی و نیز مشاهده اشکال لیساژور کاربرد دارد . در هر اسیلوسکوپی قسمتی مربوط به کنترل تریگر وجود دارد که در ادامه می خواهیم به بررسی آن بپردازیم اما قبل از معرفی کلیدها و ولوم های این قسمت به سوالی که ممکن است برای بعضی ها مطرح شود پاسخ می دهیم و آن سوال این است که منظور از تریگر چیست ؟ برای پاسخ به این سوال باید مطالبی را در مورد ساختمان داخلی اسیلوسکوپ بدانید . در اسیلوسکوپ در ابتدا یک اشعه الکترونی تولید می شود . منظور از اشعه الکترونی تعداد زیادی الکترون می باشد که به صورت یک اشعه فوق العاده باریک درآمده و با سرعت بسیار زیاد ( چند هزار کیلومتر در ثانیه ) در حرکت است . زمانی که این اشعه الکترونی با سرعت زیاد با مواد فسفرسانس پشت صفحه نمایش اسیلوسکوپ برخورد می کند مواد فسفرسانس از خود نور تولید می کنند . برای اینکه این اشعه الکترونی شکل موج ها را روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش دهد لازم است در دو جهت عمودی و افقی حرکت کند و بر این اساس دو سری صفحه به نام های صفحات انحراف عمودی و صفحات انحراف افقی را در مسیر حرکت اشعه الکترونی قرار می دهند . هر سری از این صفحات ، خود شامل دو صفحه موازی می باشد . در اثر ایجاد اختلاف پتانسیل بین دو صفحه موازی ، اشعه الکترونی به سمت صفحه دارای پتانسیل بیشتر متمایل می شود و به این ترتیب محل برخورد اشعه الکترونی با مواد فسفرسانس پشت صفحه نمایش تغییر می کند و در نتیجه محل تولید نور روی صفحه نمایش تغییر می کند . سیگنالی که ما می خواهیم روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده شود به صفحات انحراف عمودی اعمال می شود و متناسب با تغییرات دامنه این سیگنال ، اشعه الکترونی در راستای عمودی جا به جا می شود . اما برای اینکه شکل موج به طور صحیح روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده شود باید همزمان با جا به جا شدن اشعه در راستای عمودی ، اشعه در راستای افقی نیز جا به جا شود . مثلاً اگر هدف ، نمایش یک موج سینوسی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ باشد با رسیدن موج سینوسی به صفحات انحراف عمودی ، اشعه الکترونی متناسب با دامنه موج سینوسی در راستای عمودی جا به جا می شود و اگر هیچ موجی به صفحات انحراف افقی اعمال نشود ، روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ به جای یک موج سینوسی فقط یک خط عمودی دیده می شود . بنابراین همیشه باید همزمان با سیگنال ورودی ، یک موج به صفحات انحراف افقی اعمال شود تا شکل موج ورودی به درستی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده شود . این موج را موج Ramp می گویند که یک موج دندانه اره ای است . اگر فرکانس موج Ramp با فرکانس سیگنال ورودی یکی باشد یک سیکل کامل از موج ورودی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده می شود و اگر فرکانس موج Ramp بیش از فرکانس سیگنال ورودی باشد چند سیکل از سیگنال ورودی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده می شود . برای اینکه شکل موج ساکنی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ داشته باشیم لازم است تا حرکت افقی اشعه الکترونی هر بار از محل مشخصی از سیگنال ورودی شروع شود که این وظیفه بر عهده قسمت تریگر اسیلوسکوپ می باشد . اگر عمل تریگر انجام نشود ممکن است سیگنال ورودی در صفحه نمایش اسیلوسکوپ حرکت کند . برای عمل تریگر روش های مختلفی وجود دارد و بر این اساس کلیدهایی بر روی پانل اسیلوسکوپ تعبیه شده است که به وسیله آنها می توان نوع تریگر را انتخاب نمود . این کلیدها عبارتند از : کلید Auto-Normal
اگر این کلید در حالت Auto باشد حتی اگر به ورودی اسیلوسکوپ سیگنالی اعمال نشود مدار داخلی اسیلوسکوپ یک موج دندانه اره ای به صفحات انحراف افقی اعمال می کند و بنابراین خطی افقی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر می شود که نشان دهنده آماده به کار بودن اسیلوسکوپ است . اما در صورتی که این کلید در حالت Normal باشد عمل تریگر فقط به کمک موج ورودی انجام می شود و لذا در صورتی که ورودی نداشته باشیم هیچ گونه خطی و یا موجی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر نخواهد شد . این کلید در حالت عادی باید بر روی Auto باشد .
23- کلید Source Trigger : این کلید ممکن است دارای حالت های زیر باشد .
الف ) AC : در این حالت عمل تریگر با مولفه AC انجام می شود .
ب ) DC : در این حالت عمل تریگر با خود موج به اضافه مولفه DC انجام می شود .
پ ) CH1 : در این حالت عمل تریگر توسط سیگنال اعمال شده به کانال 1 انجام می شود .
ت ) CH2 : در این حالت عمل تریگر توسط سیگنال اعمال شده به کانال 2 انجام می شود .
ث ) Line : در این حالت عمل تریگر با فرکانس برق شهر انجام می شود .
ج ) Ext : در این حالت باید موجی را که می خواهیم توسط آن عمل تریگر انجام شود از خارج اسیلوسکوپ و توسط ترمینال مخصوص آن به اسیلوسکوپ اعمال کنیم .
چ ) TV : در این حالت یک فیلتر پایین گذر مولفه های فرکانس بالای موج ورودی را حذف نموده و سپس عمل تریگر انجام می شود . این کلید در حالتی استفاده می شود که یک موج مزاحم بر روی موج اصلی ، مانع عمل تریگر شود .
ح ) TV-H : در این حالت عمل تریگر توسط سیگنال های افقی تلویزیون انجام می شود .
خ ) TV-L : در این حالت عمل تریگر توسط سیگنال های عمودی تلویزیون انجام می شود .
24- ولوم Level : این ولوم نقطه شروع موج نشان داده شده بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ را معین می کند . همچنین اگر موج نمایش داده شده بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ، در جهت افقی حرکت کند و ثابت نباشد باید به کمک این ولوم شکل موج را ثابت نگهداشت .
25- کلید Slope : این کلید مشخص کننده این است که اولین نیم سیکل موج نشان داده شده مثبت و یا منفی می باشد . در حالت عادی باید علامت مثبت ( + ) انتخاب شود . در واقع علامت مثبت ( + ) به معنای شیب مثبت و علامت منفی ( – ) به معنای شیب منفی در نقطه شروع موج می باشد .
حال که با کلیدها و ولوم های پانل اسیلوسکوپ آشنا شدید در ادامه به بررسی نحوه اندازه گیری ولتاژ ، زمان تناوب ، فرکانس ، اختلاف فاز و نیز مشاهده منحنی مشخصه ولت – آمپر دیود توسط اسیلوسکوپ می پردازیم .
اندازه گیری ولتاژ : توسط اسیلوسکوپ می توان ولتاژهای AC و DC را با دقت خیلی زیاد اندازه گیری کرد . برای این منظور ابتدا ولوم Volt Variable را تا انتها در جهت حرکت عقربه های ساعت می چرخانیم و آن را در حالت Cal قرار می دهیم . سپس با قرار دادن کلید AC-GND-DC روی حالت GND اشعه را ترجیحاً در وسط صفحه نمایش اسیلوسکوپ و یا در هر نقطه دلخواه دیگری از صفحه نمایش تنظیم می کنیم و سپس کلید فوق را در حالت DC قرار می دهیم تا سیگنال اعمال شده به اسیلوسکوپ بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر شود . حال در صورتی که سیگنال ورودی ، یک سیگنال AC باشد برای بدست آوردن ولتاژ پیک آن ، تعداد خانه های اشغال شده بین محل تنظیم اشعه در حالت GND و پیک سیگنال AC را شمرده و در ضریب Volt/Div ضرب می کنیم و برای بدست آوردن ولتاژ موثر این سیگنال ، مقدار ولتاژ پیک بدست آمده را بر 1.414 تقسیم می کنیم . به عنوان مثال در شکل (5) یک سیگنال سینوسی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده شده است . اگر ضریب Volt/Div برابر با 5 ولت باشد مقدار ولتاژ پیک و موثر این سیگنال را بدست آورید .
فاصله قله سیگنال سینوسی نمایش داده شده در شکل (5) تا محور xها برابر است با فاصله دره این سیگنال سینوسی تا محور xها . بنابراین محور xها را به عنوان ولتاژ صفر ولت در نظر می گیریم . حال برای بدست آوردن ولتاژ پیک سیگنال سینوسی ابتدا تعداد خانه های بین پیک سیگنال سینوسی و محور xها را می شماریم که با توجه به شکل (5) تعداد این خانه ها 3 عدد می باشد و سپس با ضرب کردن تعداد خانه های شمارش شده در ضریب Volt/Div مقدار ولتاز پیک سیگنال سینوسی بدست می آید . یعنی در این مثال مقدار ولتاژ پیک سیگنال سینوسی برابر است با :
21- کلید X-Y : اگر این کلید فعال شود ارتباط موج Ramp با صفحات انحراف افقی قطع شده و هر یک از سیگنال های ورودی به یکی از صفحات انحراف افقی یا عمودی اعمال می شود . مثلاً در اسیلوسکوپ نمایش داده شده در شکل (4) ، همانطور که مشاهده می کنید در کنار ترمینال ورودی کانال 1 حرف X و در کنار ترمینال ورودی کانال 2 حرف Y درج شده است . بنابراین در این اسیلوسکوپ ، در حالت انتخاب کلید X-Y ، سیگنال ورودی کانال 1 به صفحات انحراف افقی و سیگنال ورودی کانال 2 به صفحات انحراف عمودی اعمال می شود . این کلید برای مشاهده منحنی مشخصه ولت – آمپر عناصر نیمه هادی و نیز مشاهده اشکال لیساژور کاربرد دارد .

در هر اسیلوسکوپی قسمتی مربوط به کنترل تریگر وجود دارد که در ادامه می خواهیم به بررسی آن بپردازیم اما قبل از معرفی کلیدها و ولوم های این قسمت به سوالی که ممکن است برای بعضی ها مطرح شود پاسخ می دهیم و آن سوال این است که منظور از تریگر چیست ؟ برای پاسخ به این سوال باید مطالبی را در مورد ساختمان داخلی اسیلوسکوپ بدانید . در اسیلوسکوپ در ابتدا یک اشعه الکترونی تولید می شود . منظور از اشعه الکترونی تعداد زیادی الکترون می باشد که به صورت یک اشعه فوق العاده باریک درآمده و با سرعت بسیار زیاد ( چند هزار کیلومتر در ثانیه ) در حرکت است . زمانی که این اشعه الکترونی با سرعت زیاد با مواد فسفرسانس پشت صفحه نمایش اسیلوسکوپ برخورد می کند مواد فسفرسانس از خود نور تولید می کنند . برای اینکه این اشعه الکترونی شکل موج ها را روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش دهد لازم است در دو جهت عمودی و افقی حرکت کند و بر این اساس دو سری صفحه به نام های صفحات انحراف عمودی و صفحات انحراف افقی را در مسیر حرکت اشعه الکترونی قرار می دهند . هر سری از این صفحات ، خود شامل دو صفحه موازی می باشد . در اثر ایجاد اختلاف پتانسیل بین دو صفحه موازی ، اشعه الکترونی به سمت صفحه دارای پتانسیل بیشتر متمایل می شود و به این ترتیب محل برخورد اشعه الکترونی با مواد فسفرسانس پشت صفحه نمایش تغییر می کند و در نتیجه محل تولید نور روی صفحه نمایش تغییر می کند . سیگنالی که ما می خواهیم روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده شود به صفحات انحراف عمودی اعمال می شود و متناسب با تغییرات دامنه این سیگنال ، اشعه الکترونی در راستای عمودی جا به جا می شود . اما برای اینکه شکل موج به طور صحیح روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده شود باید همزمان با جا به جا شدن اشعه در راستای عمودی ، اشعه در راستای افقی نیز جا به جا شود . مثلاً اگر هدف ، نمایش یک موج سینوسی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ باشد با رسیدن موج سینوسی به صفحات انحراف عمودی ، اشعه الکترونی متناسب با دامنه موج سینوسی در راستای عمودی جا به جا می شود و اگر هیچ موجی به صفحات انحراف افقی اعمال نشود ، روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ به جای یک موج سینوسی فقط یک خط عمودی دیده می شود . بنابراین همیشه باید همزمان با سیگنال ورودی ، یک موج به صفحات انحراف افقی اعمال شود تا شکل موج ورودی به درستی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده شود . این موج را موج Ramp می گویند که یک موج دندانه اره ای است . اگر فرکانس موج Ramp با فرکانس سیگنال ورودی یکی باشد یک سیکل کامل از موج ورودی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده می شود و اگر فرکانس موج Ramp بیش از فرکانس سیگنال ورودی باشد چند سیکل از سیگنال ورودی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده می شود . برای اینکه شکل موج ساکنی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ داشته باشیم لازم است تا حرکت افقی اشعه الکترونی هر بار از محل مشخصی از سیگنال ورودی شروع شود که این وظیفه بر عهده قسمت تریگر اسیلوسکوپ می باشد . اگر عمل تریگر انجام نشود ممکن است سیگنال ورودی در صفحه نمایش اسیلوسکوپ حرکت کند . برای عمل تریگر روش های مختلفی وجود دارد و بر این اساس کلیدهایی بر روی پانل اسیلوسکوپ تعبیه شده است که به وسیله آنها می توان نوع تریگر را انتخاب نمود . این کلیدها عبارتند از :
22- کلید Auto-Normal :
اگر این کلید در حالت Auto باشد حتی اگر به ورودی اسیلوسکوپ سیگنالی اعمال نشود مدار داخلی اسیلوسکوپ یک موج دندانه اره ای به صفحات انحراف افقی اعمال می کند و بنابراین خطی افقی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر می شود که نشان دهنده آماده به کار بودن اسیلوسکوپ است . اما در صورتی که این کلید در حالت Normal باشد عمل تریگر فقط به کمک موج ورودی انجام می شود و لذا در صورتی که ورودی نداشته باشیم هیچ گونه خطی و یا موجی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر نخواهد شد . این کلید در حالت عادی باید بر روی Auto باشد .

23- کلید Source Trigger : این کلید ممکن است دارای حالت های زیر باشد .
الف ) AC : در این حالت عمل تریگر با مولفه AC انجام می شود .
ب ) DC : در این حالت عمل تریگر با خود موج به اضافه مولفه DC انجام می شود .
پ ) CH1 : در این حالت عمل تریگر توسط سیگنال اعمال شده به کانال 1 انجام می شود .
ت ) CH2 : در این حالت عمل تریگر توسط سیگنال اعمال شده به کانال 2 انجام می شود .
ث ) Line : در این حالت عمل تریگر با فرکانس برق شهر انجام می شود .
ج ) Ext : در این حالت باید موجی را که می خواهیم توسط آن عمل تریگر انجام شود از خارج اسیلوسکوپ و توسط ترمینال مخصوص آن به اسیلوسکوپ اعمال کنیم .
چ ) TV : در این حالت یک فیلتر پایین گذر مولفه های فرکانس بالای موج ورودی را حذف نموده و سپس عمل تریگر انجام می شود . این کلید در حالتی استفاده می شود که یک موج مزاحم بر روی موج اصلی ، مانع عمل تریگر شود .
ح ) TV-H : در این حالت عمل تریگر توسط سیگنال های افقی تلویزیون انجام می شود .
خ ) TV-L : در این حالت عمل تریگر توسط سیگنال های عمودی تلویزیون انجام می شود .

24- ولوم Level : این ولوم نقطه شروع موج نشان داده شده بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ را معین می کند . همچنین اگر موج نمایش داده شده بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ، در جهت افقی حرکت کند و ثابت نباشد باید به کمک این ولوم شکل موج را ثابت نگهداشت .

25- کلید Slope : این کلید مشخص کننده این است که اولین نیم سیکل موج نشان داده شده مثبت و یا منفی می باشد . در حالت عادی باید علامت مثبت ( + ) انتخاب شود . در واقع علامت مثبت ( + ) به معنای شیب مثبت و علامت منفی ( – ) به معنای شیب منفی در نقطه شروع موج می باشد .
حال که با کلیدها و ولوم های پانل اسیلوسکوپ آشنا شدید در ادامه به بررسی نحوه اندازه گیری ولتاژ ، زمان تناوب ، فرکانس ، اختلاف فاز و نیز مشاهده منحنی مشخصه ولت – آمپر دیود توسط اسیلوسکوپ می پردازیم .
اندازه گیری ولتاژ : توسط اسیلوسکوپ می توان ولتاژهای AC و DC را با دقت خیلی زیاد اندازه گیری کرد . برای این منظور ابتدا ولوم Volt Variable را تا انتها در جهت حرکت عقربه های ساعت می چرخانیم و آن را در حالت Cal قرار می دهیم . سپس با قرار دادن کلید AC-GND-DC روی حالت GND اشعه را ترجیحاً در وسط صفحه نمایش اسیلوسکوپ و یا در هر نقطه دلخواه دیگری از صفحه نمایش تنظیم می کنیم و سپس کلید فوق را در حالت DC قرار می دهیم تا سیگنال اعمال شده به اسیلوسکوپ بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر شود . حال در صورتی که سیگنال ورودی ، یک سیگنال AC باشد برای بدست آوردن ولتاژ پیک آن ، تعداد خانه های اشغال شده بین محل تنظیم اشعه در حالت GND و پیک سیگنال AC را شمرده و در ضریب Volt/Div ضرب می کنیم و برای بدست آوردن ولتاژ موثر این سیگنال ، مقدار ولتاژ پیک بدست آمده را بر 1.414 تقسیم می کنیم . به عنوان مثال در شکل (5) یک سیگنال سینوسی بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده شده است . اگر ضریب Volt/Div برابر با 5 ولت باشد مقدار ولتاژ پیک و موثر این سیگنال را بدست آورید .

شکل (5)
فاصله قله سیگنال سینوسی نمایش داده شده در شکل (5) تا محور xها برابر است با فاصله دره این سیگنال سینوسی تا محور xها . بنابراین محور xها را به عنوان ولتاژ صفر ولت در نظر می گیریم . حال برای بدست آوردن ولتاژ پیک سیگنال سینوسی ابتدا تعداد خانه های بین پیک سیگنال سینوسی و محور xها را می شماریم که با توجه به شکل (5) تعداد این خانه ها 3 عدد می باشد و سپس با ضرب کردن تعداد خانه های شمارش شده در ضریب Volt/Div مقدار ولتاز پیک سیگنال سینوسی بدست می آید . یعنی در این مثال مقدار ولتاژ پیک سیگنال سینوسی برابر است با :

برای بدست آوردن ولتاژ موثر سیگنال سینوسی فقط کافی است مقدار ولتاژ پیک سیگنال سینوسی را بر 1.414 تقسیم کنیم . یعنی در این مثال مقدار ولتاژ موثر سیگنال سینوسی برابر است با :

حال اگر ولتاژ مورد اندازه گیری یک ولتاژ DC باشد تعداد خانه های اشغال شده بین محل تنظیم اشعه در حالت GND و ولتاژ DC را شمرده و در ضریب Volt/Div ضرب می کنیم تا مقدار ولتاژ DC بدست آید . به عنوان مثال در شکل (6) یک ولتاژ DC روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده شده است . اگر ضریب Volt/Div برابر با 2 ولت باشد مقدار این ولتاژ DC را بدست آورید .

شکل (6)
با فرض اینکه محل تنظیم اشعه در حالت GND ، محور xها بوده است تعداد خانه های بین ولتاژ DC و محور xها را می شماریم که با توجه به شکل (6) تعداد این خانه ها 3 عدد می باشد . حال از ضرب تعداد خانه های شمارش شده در ضریب Volt/Div ، مقدار ولتاژ DC بدست می آید . بنابراین در این مثال مقدار ولتاژ DC برابر است با :

اندازه گیری زمان تناوب و فرکانس : برای اندازه گیری زمان تناوب یک موج متناوب باید ابتدا ولوم Volt Variable را در حالت Cal قرار داده و سپس تعداد خانه های در بر گرفته شده توسط یک موج متناوب را در ضریب Time/Div ضرب نمود . به عنوان مثال با فرض اینکه ضریب Time/Div برابر با 0.5 میلی ثانیه و ولوم Volt Variable در حالت Cal باشد زمان تناوب شکل موج نمایش داده شده در شکل (7) را بدست آورید .

شکل (7)
هماطور که در شکل (7) مشاهده می کنید تعداد خانه های در بر گرفته شده توسط یک سیکل برابر با 8 خانه می باشد . بنابراین زمان تناوب برابر است با :

اگر بخواهیم فرکانس یک سیگنال متناوب را بدست آوریم تنها کافی است عدد یک را بر زمان تناوب آن سیگنال تقسیم کنیم . به عنوان مثال فرکانس موج سینوسی نمایش داده شده در شکل (7) برابر است با :

اندزه گیری اختلاف فاز : با توجه به اینکه اسیلوسکوپ های دو کاناله می توانند همزمان دو شکل موج را نمایش دهند امکان اندازه گیری اختلاف فاز بین دو موج متناوب هم فرکانس توسط این نوع اسیلوسکوپ ها امکان پذیر است . برای این منظور دو روش وجود دارد . در روش اول ابتدا توسط کلید Time/Div و ولوم Volt Variable سعی می کنیم یک سیکل از سیگنال متناوب ، تعداد خانه های زیادی را در بر گیرد ( در اندازه گیری اختلاف فاز چون کاری با ضرایب Time/Div نداریم می توانیم ولوم Volt Variable را از حالت Cal خارج کنیم ) . سپس ◦ 360 را بر تعداد خانه های در بر گرفته شده توسط یک سیکل تقسیم می کنیم تا مقدار اختلاف فاز به ازای هر خانه مشخص شود . سپس تعداد خانه های قرار گرفته بین دو شکل موج در راستای افقی را در مقدار اختلاف فاز به ازای هر خانه ضرب می کنیم تا اختلاف فاز بین دو شکل موج بدست آید . اختلاف فاز را با Φ ( فی ) نمایش می دهند . به عنوان مثال در شکل (8) اختلاف فاز بین دو شکل موج چقدر است ؟

شکل (8)

بنابراین این دو شکل موج با یکدیگر 90 درجه اختلاف فاز دارند .
دومین روش برای اندازه گیری اختلاف فاز بین دو شکل موج ، استفاده از اشکال لیساژور است . برای این منظور اسیلوسکوپ را در حالت X-Y قرار داده و پس از اعمال شکل موج ها به کانال های X و Y ، توسط کلید Volt/Div و ولوم Volt Variable هر یک از دو کانال ، شکل موج ایجاد شده بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ را طوری تنظیم می کنیم که تا حد امکان بزرگ و تماماً داخل صفحه نمایش اسیلوسکوپ باشد . در این صورت یکی از پنج تصویر نشان داده شده در شکل (9) بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر می شود .

شکل (9)
در تصویرهای 1 و 3 و 5 مقدار اختلاف فاز بین دو موج مشخص است اما در تصویر 2 برای بدست آوردن اختلاف فاز بین دو موج به طریق زیر عمل می کنیم .

شکل (10)

در صورت ایجاد تصویر 4 بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ، از رابطه زیر برای محاسبه اختلاف فاز بین دو شکل موج استفاده می شود .

شکل (11)

مشاهده منحنی مشخصه ولت – آمپر دیود : برای رسم منحنی مشخصه ولت – آمپر دیود باید از مدار نمایش داده شده در شکل (12) استفاده کرد .

شکل (12
در این شکل با توجه به اینکه اسیلوسکوپ یک ولت متر است و توانایی اندازه گیری جریان را به طور مستقیم ندارد و از طرفی منحنی مشخصه ولت – آمپر دیود در حقیقت جریان دیود بر حسب ولتاژ دو سر آن است لذا با عبور دادن جریان دیود از یک مقاومت ، جریان را تبدیل به ولتاژ می کنیم . حال با اندازه گیری ولتاژ مربوط به کانال Y و تقسیم آن بر مقدار مقاومت می توانیم مقدار جریان را نیز اندازه بگیریم . معمولاً برای راحتی محاسبات مقدار مقاومت را 1KΩ در نظر می گیرند . در این صورت چون به ازای هر یک میلی آمپر جریان ، ولتاژ دو سر مقاومت به اندازه یک ولت افزایش می یابد ، لذا هر یک ولت ولتاژ روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ در راستای عمودی را معادل یک میلی آمپر جریان برای دیود محسوب می کنیم . برای مشاهده منحنی مشخصه ولت – آمپر دیود ، ابتدا اسیلوسکوپ را در حالت X-Y قرار می دهیم و سپس قسمت هایی از مدار فوق را که با X و Y مشخص شده اند به ورودی های X و Y اسیلوسکوپ وصل می کنیم . در ادامه با تنظیم کلید Volt/Div و قرار دادن ولوم Volt Variable روی حالت Cal ، تصویری همانند شکل (13) روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر می شود .

شکل (13)
دلیل اینکه منحنی مشخصه ولت – آمپر دیود مطابق شکل (13) ظاهر می شود این است که پروب کانال Y به طور معکوس به دو سر مقاومت وصل شده است و لذا ولتاژ دو سر مقاومت همواره منفی می باشد . برای اینکه منحنی مشخصه ولت – آمپر دیود به طور صحیح بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده شود باید توسط کلید CH2INV ، شکل موج کانال Y را نسبت به محور xها معکوس کنیم . در این صورت منحنی مشخصه ولت – آمپر دیود همانند شکل (14) بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر خواهد شد

شکل (14)
اگر در شکل (12) به جای دیود معمولی یک دیود زنر قرار داده و سپس مراحل فوق را طی کنیم منحنی مشخصه ولت – آمپر دیود زنر همانند شکل (15) روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر می شود .

شکل (15)
همانطور که در شکل (15) مشاهده می کنید به راحتی می توان ولتاژ شکست دیود زنر را با استفاده از اسیلوسکوپ مشاهده و اندازه گیری کرد .
برای بدست آوردن ولتاژ موثر سیگنال سینوسی فقط کافی است مقدار ولتاژ پیک سیگنال سینوسی را بر 1.414 تقسیم کنیم . یعنی در این مثال مقدار ولتاژ موثر سیگنال سینوسی برابر است با :
حال اگر ولتاژ مورد اندازه گیری یک ولتاژ DC باشد تعداد خانه های اشغال شده بین محل تنظیم اشعه در حالت GND و ولتاژ DC را شمرده و در ضریب Volt/Div ضرب می کنیم تا مقدار ولتاژ DC بدست آید . به عنوان مثال در شکل (6) یک ولتاژ DC روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده شده است . اگر ضریب Volt/Div برابر با 2 ولت باشد مقدار این ولتاژ DC را بدست آورید .
با فرض اینکه محل تنظیم اشعه در حالت GND ، محور xها بوده است تعداد خانه های بین ولتاژ DC و محور xها را می شماریم که با توجه به شکل (6) تعداد این خانه ها 3 عدد می باشد . حال از ضرب تعداد خانه های شمارش شده در ضریب Volt/Div ، مقدار ولتاژ DC بدست می آید . بنابراین در این مثال مقدار ولتاژ DC برابر است با :
اندازه گیری زمان تناوب و فرکانس : برای اندازه گیری زمان تناوب یک موج متناوب باید ابتدا ولوم Volt Variable را در حالت Cal قرار داده و سپس تعداد خانه های در بر گرفته شده توسط یک موج متناوب را در ضریب Time/Div ضرب نمود . به عنوان مثال با فرض اینکه ضریب Time/Div برابر با 0.5 میلی ثانیه و ولوم Volt Variable در حالت Cal باشد زمان تناوب شکل موج نمایش داده شده در شکل (7) را بدست آورید .
هماطور که در شکل (7) مشاهده می کنید تعداد خانه های در بر گرفته شده توسط یک سیکل برابر با 8 خانه می باشد . بنابراین زمان تناوب برابر است با :
اگر بخواهیم فرکانس یک سیگنال متناوب را بدست آوریم تنها کافی است عدد یک را بر زمان تناوب آن سیگنال تقسیم کنیم . به عنوان مثال فرکانس موج سینوسی نمایش داده شده در شکل (7) برابر است با :
اندزه گیری اختلاف فاز : با توجه به اینکه اسیلوسکوپ های دو کاناله می توانند همزمان دو شکل موج را نمایش دهند امکان اندازه گیری اختلاف فاز بین دو موج متناوب هم فرکانس توسط این نوع اسیلوسکوپ ها امکان پذیر است . برای این منظور دو روش وجود دارد . در روش اول ابتدا توسط کلید Time/Div و ولوم Volt Variable سعی می کنیم یک سیکل از سیگنال متناوب ، تعداد خانه های زیادی را در بر گیرد ( در اندازه گیری اختلاف فاز چون کاری با ضرایب Time/Div نداریم می توانیم ولوم Volt Variable را از حالت Cal خارج کنیم ) . سپس ◦ 360 را بر تعداد خانه های در بر گرفته شده توسط یک سیکل تقسیم می کنیم تا مقدار اختلاف فاز به ازای هر خانه مشخص شود . سپس تعداد خانه های قرار گرفته بین دو شکل موج در راستای افقی را در مقدار اختلاف فاز به ازای هر خانه ضرب می کنیم تا اختلاف فاز بین دو شکل موج بدست آید . اختلاف فاز را با Φ ( فی ) نمایش می دهند . به عنوان مثال در شکل (8) اختلاف فاز بین دو شکل موج چقدر است ؟
دومین روش برای اندازه گیری اختلاف فاز بین دو شکل موج ، استفاده از اشکال لیساژور است . برای این منظور اسیلوسکوپ را در حالت X-Y قرار داده و پس از اعمال شکل موج ها به کانال های X و Y ، توسط کلید Volt/Div و ولوم Volt Variable هر یک از دو کانال ، شکل موج ایجاد شده بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ را طوری تنظیم می کنیم که تا حد امکان بزرگ و تماماً داخل صفحه نمایش اسیلوسکوپ باشد . در این صورت یکی از پنج تصویر نشان داده شده در شکل (9) بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ظاهر می شود .
در تصویرهای 1 و 3 و 5 مقدار اختلاف فاز بین دو موج مشخص است اما در تصویر 2 برای بدست آوردن اختلاف فاز بین دو موج به طریق زیر عمل می کنیم .
کنترل دامنه یا روش خوندن دامنه ی موج دقیقا مثل روش خوندن زمانه با این تفاوت که باید واحد های عمودی در Volt/Div (بخونید ولت دیویژن) ضرب بشه. مثلا در مورد موج بالا اگه بخواهیم ولتاژ P-P (پیک تو پیک یا از قله تا قله) رو اندازه بگیریم. با فرض اینکه Volt/Div بر روی عدد 1 باشه از قله تا قله ی موج ما 4 خونه رو اشغال کرده که ضربدر عدد یک، 4 ولت رو نشون میده. و این تنظیمات برای هر کانال ورودی باید به طور جداگانه انجام بشه و موج هر کانال باید بر اساس مقیاس خودش خونده بشه.
نکته ی مهم: در اکثر اسکوپ ها روی دستگیره های Time/Div و Volt/Div یه دستگیره ی کوچکتر وجود داره که برای کالیبره کردن اسکوپ استفاده میشه و ما همیشه باید قبل از تنظیم این سوییچ ها این دستگیره ی کوچکتر رو تا انتها در جهت عقربه های ساعت بچرخونیم در غیر اینصورت اندازه گیری های ما صحیح نخواهد بود.
انتخاب وضعیت های AC , GND , DC
این کلید سه حالته که معمولا زیر Volt/Div قرار داره به ما امکان میده که نوع خروجی مون رو انتخاب کنیم به این صورا که اگر کلید در وضعیت AC قرار داشته باشه تنها مولفه ی AC سیگنال نمایش داده خواهد شد و مقدار DC یا آفست موج ما حذف خواهد شد. وضعیت GND ورودی ما را به زمین اتصال کوتاه می کند و امکان تنظیم عمودی سطح صفر رو به ما میده. و وضعیت DC موج رو دست نخورده و بدون تغییر به ما نشون می ده که این موج مقدار شامل DC و AC خواهد بود.
توجه: همیشه در ابتدای کار باید از تنظیم بودن وضعیت صفر اسکوپ مطمئن بشیم به این ترتیب که کلید رو در حالت GND قرار داده و با دستگیره های Position خط افقی را بر روی صفر قرار دهیم. اینکار را باید برای هر کانال به طور جداگانه باید انجام دهیم و برای تغیر وضعیت از یک کانال به کانال دیگه می تونیم از کلید MODE (که توضیح داده شد) استفاده کنیم.
نکته1: استفاده از وضعیت AC اگرچه می تونه باعث مسدود کردن مقدار DC موج بشه اما در فرکانس های پایین می تونه باعث اعوجاج و به هم ریختگی شکل موج بشه و دلیل این مسئله استفاده از خازن های ظرفیت بالایی است که برای حذف مقدار DC موج درون اسکوپ وجود داره.
نکته2: اگرچه استفاده از وضعیت AC، ممکنه مشکل مطرح شده در قسمت الف رو بوجود بیاره، اما استفاده ی مفید اون می تونه برای اندازه گیری ریپل های بسیار کوچک موجود بر روی ولتاژ های به ظاهر DC باشه.(چطوری)
نکته3: تنها مشکل وضعیت DC اینه که ممکنه مقدار DC موج، مزاحم اندازه گیری دقیق مقدار AC بشه.
اساسی ترین مسائل مربوط به اسکوپ رو بررسی کردیم ولی مطالب دیگه ای هم وجود داره که معمولا در استفاده های مقدماتی کمتر از اونا استفاده میشه مثل تریگر کردن اسکوپ با یک منبع خارجی(و کلا بخش Triggering) یا کالیبره کردن اسکوپ بوسیله ی سیگنال مربعی یی که اسکوپ در اختیارمون قرار میده و یا مسایل نسبتا گسترده در رابطه با پروب ها جهت اندازه گیری های بسیار دقیق و … که در یک پست دیگه بعد از معرفی مولتی متر دیجیتال و سیگنال ژنراتور، اونا رو خواهم نوشت ولی تنظیم برخی از کلیدهای بخش Triggering رو (بدون دلیل) جهت اندازه گیری صحیح در قسمت راهنمای قدم به قدم نوشته ام.
راهنمای قدم به قدم استفاده از اسکوپ
قدم اول: روشن کردن اسکوپ!
قدم دوم: اطمینان از کالیبره بودن اسکوپ
کلید های Gain Variable Control رو که به صورت کلیدی کوچکتر بر روی کلیدهای Volt/Div و Time/Div وجود داره تا انتها در جهت عقربه های ساعت بچرخونید.
قدم سوم: تنظیم زمین اسکوپ

کلید سه حالته ی AC GND DC رو برای هر دو کانال در حالت GND قرار بدید و با دستگیره ی Position محور عمودی رو روی صفر قرار بدید. بوسیله ی کلیدهای Intensity و Focus به ترتیب شدت نور و نازکی موج رو تنظیم کنید و بعد از تنظیم زمین کلیدها رو در وضعیت DC قرار بدید.
قدم چهارم: وصل مدار به اسکوپ
اگر از یک کانال می خواهید استفاده کنید با یک پروب و اگه از دو کانال با دو پروب باید مدار رو به اسکوپ وصل کنید. به این صورت که سوکت پروب رو به ورودی کانال مورد نظر وصل کنید و سر دیگه ی اون رو به دو سر المان یا قسمتی از مدار که می خواهید تغییرات ولتاژ اون رو بررسی کنید، وصل کنید
قدم پنجم: پایداری موج
اگه موجی که روی صفحه نشون داده میشه یا سریع حرکت میکنه، دستگیره ی Trigger Level رو در حالت وسط قرار بدید و یه کم Time/Div رو هم تغییر بدید تا شکل موج واضحتر بشه و اگه موجتون ثابت بود به قدم بعد برید. قدم ششم: انتخاب منبع
کانال مورد نظرتون رو برای نمایش روی صفحه بوسیله ی کلید چند حالته ی Vertical Mode انتخاب کنید. اگه هر دو کانال رو هم زمان می خواهید ببینید یکی از حالتهای ALT یا CHOP رو انتخاب کنید و اگه مجموع دو موج مورد نظرتونه وضعیت ADD رو انتخاب کنید.
قدم هفتم: اندازه گیری مشخصات موج
تعداد خونه های افقی رو که در امتداد یک دوره ی تناوب قرار گرفته اند در واحد Time/Div ضرب کنید و عدد به دست اومده رو معکوس کنید تا فرکانس موج بدست بیاد. برای بدست اوردن دامنه ی سیگنال، تعداد خونه های افقی رو از قله تا پایین ترین نقطه ی موج بشمارید و در Volt/Div اون کانال ضرب کنید. عدد به دست اومده اندازه ی دامنه ی P-P موج خواهد بود.
اگه مدارتون رو دست بسته باشید و اسکوپ تون هم سالم باشه باید بعد از این مراحل یک شکل موج ثابت رو بر روی اسکوپ ایجاد کرده باشید و مشخصات اون رو هم اندازه گیری کرده باشید. در غیر اینصورت باید دنبال پیدا کردن اشکال مدارتون یا اطمینان از سالم بودن اسکوپ باشید. در پست های بعدی کار با سیگنال ژنراتور و مولتی متر دیجیتال رو خواهم نوشت. موفق باشید.

کلیدها و ولومهای اوسیلوسکوپ
1- کلید پاور : کلید اصلی روشن و خاموش کردن اوسیلوسکوپ
2- ولوم فوکوس : برای وضوح تصویر
3- ولوم ولت بر قسمت : ولوم ولت بر قسمت برای تنظیم دامنه(محور عمودی کانال یک) موج را بزرگتر یا کوچکتر نشان می دهد.
4- ولوم کالیبره کننده، که این ولوم همیشه باید در منتها الیه سمت راست باشد.
5- کلید سه حالته انتخاب وضعیت سیگنال ورودی کانال یک در حالت AC فقط موجAC را نشان میدهد و در حالت DC سیگنال AC و DC را نشان میدهد . درحالت GND خط صفری در صفحه اسیلوسکوپ داریم که ازآن به عنوان خط مبنا (خط صفر) استفاده می شود .
6-با چرخاندن ولوم Position ، سیگنال ورودی کانال یک به بالا و پایین تغییر مکان میدهد .
7- ALT در صورتی که برای نمایش امواج ورودی هر دو کانال با فرکانس های بیش از یک کیلو هرتز است .در صورت فشردن کلید به حالت CHOP میرود ، که برای امواج کمتر از 1کیلو هرتز است .
8- DCBAL :این پنتانسیومتر برای بالانس محور عمودی به کار میرود .
9- کلید 4حالته MODE:
در حالت CH1 ورودی فقط از کانال 1 است .
درحالت CH2 ورودی فقط از کانال 2 است.
در حالت DOUL وردی هر دو نشان داده می شود .(به طور جداگانه ).
در حالت ADD مجموعه دامنه ورود ی هر دو کانال نشان داده میشود .
10- در اسیلوسکوپ مداری وجود دارد که وجود یاعدم وجود سیگنال ورودی را تشخیص دهد.
اگرکلید 4 حالته Mode در حالت:
AUTO:در صورت عدم وجود سیگنال ورودی یک خط صاف روی صفحه اسکوپ ظاهر میشود .
NORM :در صورت عدم وجود سیگنال ورودی هیچ شکل موجی روی صفحه ظاهر نمیشود.
11-کلید SLOP دامنه ی موج را در وضعیت بیرون مثبت و در وضعیت درون منفی نشان میدهد (180درجه اختلاف فاز ایجاد میکند
12-TRIG-ALT : امواج ورودی هر دو کانال را به روش متناوب جاروب میکند.
13- کلید SWP.VAR.برای کالیبره کردن پریود، باید در منتها الیه سمت راست قرار می گیرد.
14- با چرخاندن ولوم POSITION شکل موج به چپ و راست تغییر مکان میدهد .
پروب اسیلوسکوپ :
نوسان نما یا اسیلوسکوپ ( Oscilloscope) دستگاهی الکترونیکی است که امکان مشاهده ولتاژ را فراهم می کند. غالباً مقدار ولتاژ به صورت نموداری دوبعدی نمایش داده می شود که محور افقی، زمان و محور عمودی آن ولتاژ است. از نوسان نما عموماً برای نمایش دقیق موج استفاده می شود. علاوه بر دامنه، معمولاً نوسان نماها قادر به اندازه گیری و نمایش دیگر پارامترها مانند عرض پالس، دوره تناوب و زمان بین دو حادثه (مانند وقوع دو پیک) هستند.
اسیلوسکوپ وسیله اندازه گیری است، که کار آن نمایش ولتاژ بر حسب زمان است. این دستگاه بیشتر توسط دانشجویان رشته برق الکترونیک و مخابرات مورد استفاده قرار می گیرد و یا توسط افرادی که به نوعی با برق سروکار دارند. اسیلوسکوپ ها قابلیت این را دارند که دو یا چند شکل موج ولتاژ در واحد زمان را به طور همزمان روی صفحه اسیلوسکوپ نمایش دهند. همچنین این قابلیت را دارند که یک شکل موج ولتاژ را برحسب دیگری نمایش دهند. به این مد لیساژور میگویند.
اجزای اسیلوسکوپ شامل یک لامپ پرتو کاتدی که قلب دستگاه است و تعدای مدار برای کار کردن لامپ پرتو کاتدی می باشد.
نوسان نماها ممکن است یک کانال و یا چند کانال داشته باشند. دستگاه های دارای یک کانال فقط می توانند یک سیگنال را روی صفحه خود نمایش دهند اما آن هایی که دارای چند کانال هستند ، همزمان می توانند چند سیگنال را روی صفحه، نمایش دهند. برای انتقال سیگنال های الکتریکی به نوسان نما از پراب این دستگاه استفاده می شود. این ابزارها از نمایشگر های CRT : Cathode Ray Tube جهت نمایش سیگنال ها و آمپلی فایر های خطی برای پردازش سیگنال ها استفاده می کردند که CRO به این دست اسیلوسکوپ ها اشاره می نماید.CRO بعد از فراگیر شدن الکترونیک دیجیتال ، جای خود را به ابزارهای از نوع حافظه دیجیتال دادند که دارای صفحه نمایش های LCD یا LED باریک و مبدل های آنالوگ به دیجیتال سریع و پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) می باشند.
اسیلوسکوپ ها دارای یک صفحه نمایش هستند که این صفحه نمایش در راستای افقی به ١٠ قسمت و در راستای عمودی به ٨ قسمت تقسیم می شود که برای دقت بیشتر در اندازه گیری ، در راستاهای افقی و عمودی ، خطوط وسط دارای تقسیمات ریزتری نیز می باشند به طوری که هر خانه به ۵ قسمت تقسیم شده و هر قسمت معادل ٠.٢ خانه است .
عملکرد انواع اسیلوسکوپ
سیگنال های ورودی را در برابر زمان و یا در برابر سیگنال دیگر نمایش می دهند. در واقع این دستگاه ها رسام های بسیار سریعی هستند. قلم این رسام یک لکه نورانی است که در اثر برخورد یک باریکه الکترون به پرده ای فلوئورسان به وجود می آید. این دستگاه بر اساس ولتاژ کار می کند.اسیلوسکوپ ها کاربرد گسترده و وسیعی در الکترونیک دارند و ابزارهایی کامل در رفع عیب و اندازه گیری مدارهای الکترونیکی مانند مدار های الکترونیکی فرکانس بالا هستند. از اصلی ترین پارامتر های یک اسیلوسکوپ فرکانس کاری اسکوپ و سرعت نمونه برداری آن است که در زمان خرید حتماً باید این پارامتر در نظر گرفته شود.اسیلوسکوپ ها از چند مگاهرتز تا چند گیگاهرتز وجود دارند. هرچه فرکانس بالاتر می رود کاربردها محدودتر و حرفه ای تر می شود. قیمت اسیلوسکوپ تحت تاثیر این پارامتر است و سبب گستردگی محدوده قیمت اسیلوسکوپ ها شده است.این دستگاه هادر مراکز علمی ، پزشکی ، مهندسی و صنایع ارتباطی و نظامی کاربرد زیادی دارند. معمولا اسیلوسکوپ های معمولی و با کاربرد عمومی برای تعمیر و رفع عیب دستگاه های الکترونیکی و اغلب در آزمایشگاه ها مورد استفاده قرار می گیرند در صورتیکه نوع مخصوص این ابزار ممکن است برای بررسی سیستم احتراق خودرو یا نمایش ضربان قلب ( الکتروکاردیوگرافی ) به کار گرفته شوند.
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.
این دستگاه عموماً برای نمایش دقیق موج استفاده می شود. علاوه بر دامنه، معمولاً قادر به اندازه گیری و نمایش دیگر پارامترها مانند عرض پالس، دوره تناوب و زمان بین دو حادثه (مانند وقوع دو پیک) هستند. از مشخصه های اصلی اسیلوسکوپ های آنالوگ صفحه نمایش شطرنجی CRT ،سرعت بالای نمایش و واقعی بودن سیگنال است.در صورتیکه در اسیلوسکوپ دیجیتال مهم مترین شاخص ها عبارتند از ،حافظه،صفحه نمایش LCD،توابع اندازه گیری اتوماتیک،مدهای تریگر پیشرفته،ارتباط با کامپیوتر و پرینتر. یقیناً امکانات و قابلیت های اسکوپ های دیجیتال بسیار بیشتر از آنالوگ ها هستند اما همچنان اسکوپ های آنالوگ جایگاه خود را در بازار مصرف حفظ کرده است.
اسیلوسکوپ های دیجیتال کار را برای کاربر راحت تر کرده است. این نوع دارای کلیدی تحت عنوان Auto Set هستند که با فشردن این کلید تمامی تنظیمات پنل دستگاه روی بهترین حالت برای نشان دادن سیگنال متصل با پروب دستگاه به صورت اتوماتیک تنظیم می شود.هم چنین توابع Automatic Measurment که در تمامی اسکوپ های دیجیتال قرار داده شده اند عملیات اندازه گیری مولفه های عمودی و افقی سیگنال نظیر Vpp,Vrms,Vave,Period,Frequency,Duty Cycle و … را به طور خودکار اندازه گیری می کنند و نشان می دهند. این نوع حافظه دار هستند و توانایی ذخیره اطلاعات سیگنال را روی حافظه داخلی خود دارند و در صورت نیاز بازیابی را نیز انجام می دهند.به علاوه اکثر اسکوپ های دیجیتال می توانند با حافظه های جانبی نظیر فلش مموری یا SD کارت ارتباط مستقیم برقرار کنند و اطلاعات را روی وسایل جانبی نیز ذخیره کنند.اسیلوسکوپ های دیجیتال تحت نرم افزاری تحت عنوان ریموت کنترل مستقیماً به کامپیوتر متصل شده و اطلاعات را در اختیار کامپیوتر جهت تجزیه و تحلیل بیشتر قرار می دهند.این قابلیت امکان ارتباط دستگاه با نرم افزارهایی نظیر MATLAB و LABVIEW را به کاربر می دهد.
ویژگی هایی مانند Cursor ،ضبط سیگنال یا Waveform Recorder ،کالیبراسیون خودکار،ارتباط مستقیم با پرینتر و … سبب شده است تا اسیلوسکوپ های دیجیتال به سرعت به آزمایشگاه های مختلف مهندسی برق وارد شوند.

برای مشاهده دقیق شماره ی دکمه ها ابتدا عکس را دانلود کنید
1-2-مربوط به تست کالیبره بودن اسیلوسکوپ
3- ولوم Focus واضح کننده شکل موج است.
5-لامپ راهنما که روشن بودن دستگاه را نشان می دهد.
6-دکمه POWER برای روشن و خاموش کردن دستگاه.
7-ولوم ولت بر قسمت برای تنظیم دامنه(محور عمودی کانال یک) موج را بزرگتر یا کوچکتر نشان می دهد.
8-ترمینال ورودی کانال 1(محل اتصال پروپ
9-ولوم کالیبره کننده، که این ولوم همیشه باید در منتها الیه سمت راست باشد.
10-کلید سه حالته انتخاب وضعیت سیگنال ورودی کانال یک در حالت AC فقط موج AC را نشان میدهد و در حالت DC سیگنال AC و DC را نشان میدهد. درحالت GND خط صفری در صفحه اسیلوسکوپ داریم که ازآن به عنوان خط مبنا (خط صفر) استفاده می شود.
11-با چرخاندن ولوم Position، سیگنال ورودی کانال یک به بالا و پایین تغییر مکان میدهد.
12- وضعیت ALT در صورتی که برای نمایش امواج ورودی هر دو کانال با فرکانس های بیش از یک کیلو هرتز است. در صورت فشردن کلید به حالت CHOP میرود، که برای امواج کمتر از 1کیلو هرتز است.
13- ولومDCBAL :این پنتانسیومتر برای بالانس محور عمودی به کار میرود.
14-کلید 4حالته MODE: در حالت CH1 ورودی فقط از کانال 1 است. درحالت CH2 ورودی فقط از کانال 2 است. در حالت DOUL وردی هر دو نشان داده می شود.(به طور جداگانه ). در حالت ADD مجموعه دامنه ورود ی هر دو کانال نشان داده میشود.
15-زمین دستگاه اسکوپ است. در هنگام وصل کردن اسیلوسکوپ به دستگاه دیگر این ترمینال باید به زمین دستگاه دیگر وصل شود.
16-اگر این کلید در حالت بیرون باشد وموج کانال دو را عادی نشان می دهد واگرکلید را فشار دهیم موج کانال 2 را معکوس نشان میدهد.
17- ولوم DCBAL :این پنتانسیومتر برای بالانس محور عمودی به کار میرود.
18- عملکرد همانند شماره 10
19-عملکرد همانند شماره 11
20-ترمینال ورودی کانال دو محل اتصال پروپ
21-عملکرد همانند شماره 9
22-عملکرد همانند شماره 7
23-اگر بخواهیم از کانال 1 استفاده کنیم کلید را در حالت ch1 و اگر بخواهیم از کانال 2 استفاده کنیم در حالت ch2 قرار میدهیم.
24-ترمینال ورودی خارجی برای تنظیم دستگاه.
25- در اسیلوسکوپ مداری وجود دارد که وجود یاعدم وجود سیگنال ورودی را تشخیص دهد. اگرکلید 4 حالته Mode در حالت: AUTO:در صورت عدم وجود سیگنال ورودی یک خط صاف روی صفحه اسکوپ ظاهر میشود. NORM :در صورت عدم وجود سیگنال ورودی هیچ شکل موجی روی صفحه ظاهر نمیشود.
26-کلید SLOP دامنه موج را در وضعیت بیرون مثبت و در وضعیت درون منفی نشان میدهد (180درجه اختلاف فاز ایجاد میکند.
27-امواج ورودی هر دو کانال را به روش متناوب جاروب میکند.
28-با تنظیم این ولوم از لغزش و حرکت موج در صفحه جلوگیری میشود.
29-عرض ( دامنه) موج تغییرمیکند.
30-کلید SWPVAR برای کالیبره کردن پریود، باید در منتها الیه سمت راست قرار می گیرد.
31-کلید بزرگنمایی ،10برابر دوره را زیاد میکند.
32-با چرخاندن ولوم POSITION شکل موج به چپ و راست تغییر مکان میدهد.
هدف آزمایش: شناخت پانل اسیلوسکوپ، کالیبره کردن اسیلوسکوپ، کالیبره کردن پروب نحوه اعمال سیگنال به اسیلوسکوپ، اندازه گیری دامنه ولتاژ، اندازه گیری زمان تناوب و محاسبه فرکانس سیگنال.
قبل از شروع آزمایش به یاد داشته باشید که کلیه دستگاه های اندازه گیری از جمله اسیلوسکوپ بسیار حساس هستند؛ لذا هنگام کار کردن با اسیلوسکوپ به نکات زیر دقیقا توجه کنید.
1. هنگام تغییر رنج کلیدسلکتورها، به آرامی و با دقت، رنج ها را عوض کنید زیرا کنتاکت ثابت اکثر سلکتورها از نوع مدار چاپی است و احتمال خراب شدن آنها زیاد است.
2. شدت نور را، مخصوصا هنگامی که اسیلوسکوپ روی X-Y قرار دارد بیش از اندازه زیاد نکنید، در این حالت موج جاروب صفحات انحراف افقی قطع می شود و روی صفحه حساسفقط یک نقطه نقش می بندد. در این حالت اشعه به طور مداوم به صفحه می تابد و موادفسفر سانس آن نقطه را خراب می کند. این خرابی منجر به ایجاد یک لکه سیاه روی صفحه می شود.
3. کلید های فشاری روی پانل اسیلوسکوپ را هنگام تغییرحالت به آرامی فشار دهید.
4. اسیلوسکوپ را درمکانی قرار دهید که امکان افتادن آن به طور مطلق وجود نداشته باشد.
5. اسیلوسکوپ را درمکانی قرار دهید که اطراف آن حرارت زیاد(مانند بخاری و …) وجود دارد یا نورخورشید مستقیما به آن می تابد قرار ندهید.
6. سیم پروب راهیچگاه نکشید.
7. چنانچه ولتاژ مورداندازه گیری در ابتدا مشخص نیست از حالت10* (ضربدر 10) پروب استفاده کنید رنج کلیدسلکتورVolt/Div را در بیشترین مقدار خود قرار دهید.
رنج کلید سلکتور Time/Div *تعداد خانه های در بر گرفته شده ی یک سیکل کامل=زمان تناوب T
با داشتن زمان تناوبیک سیگنال می توان با استفاده از رابطه فوق فرکانس را محاسبه کرد.
بنابراین توسط اسیلوسکوپ های معمولی نمی توان فرکانس را به طور مستقیم اندازه گیری کرد؛ بلکه ابتدا باید زمان تناوب آن را از روم صفحه حساس محاسبه کرد و سپس به کمک رابطه بالامقدار فرکانس را به دست آورد.
ث) حال دامنه وفرکانس سیگنال ژنراتور را به دلخواه تغیر دهید و کلید سلکتور های Time/Div را طوری تنظیم کنید که حدود دو سیکل کامل و دامنه 3 خانه روی صفحه حساس نقش بندد.
منابع

http://www.iseee.ir/electronics_tutorial_oscilloscope
http://www.saenco.com/articles/elec/359-what-oscilloscope.html
http://www.ictnic.com/what-is-it/406-oscilloscope.html
http://www.robosystem.ir/lab/

نوسان نما یا اسیلوسکوپ

4