ब्लॉग के बारे में आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में सीआरओ से डीएसओ तक ऑसिलोस्कोप विकास

इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग की विशाल दुनिया में, ऑसिलोस्कोप एक अनुभवी जासूस के रूप में कार्य करता है, जो इंजीनियरों को सर्किट रहस्यों को उजागर करने और सूक्ष्म सिग्नल विविधताओं को पकड़ने में मदद करता है। प्रयोगशालाओं से लेकर उत्पादन लाइनों तक, वैज्ञानिक अनुसंधान से लेकर दोष निदान तक, ऑसिलोस्कोप सर्वव्यापी हैं। लेकिन क्या आप सचमुच समझते हैं कि यह "जासूस" कैसे काम करता है और विभिन्न आवश्यकताओं के लिए सही मॉडल का चयन कैसे करें? यह आलेख क्लासिक कैथोड रे ऑसिलोस्कोप (सीआरओ) से लेकर आधुनिक डिजिटल स्टोरेज ऑसिलोस्कोप (डीएसओ) तक ऑसिलोस्कोप पर गहराई से नज़र डालता है, जो इस आवश्यक इलेक्ट्रॉनिक माप उपकरण में व्यापक अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।

कैथोड रे ऑसिलोस्कोप (सीआरओ) कैथोड रे ट्यूब (सीआरटी) के आसपास केंद्रित एक क्लासिक इलेक्ट्रॉनिक परीक्षण उपकरण है। फ्लोरोसेंट स्क्रीन पर समय के साथ वोल्टेज तरंगों को प्रदर्शित करके, सीआरओ इंजीनियरों को आयाम, आवृत्ति, वृद्धि समय और विरूपण जैसी विभिन्न सिग्नल विशेषताओं का विश्लेषण करने में मदद करते हैं। इसका संचालन विद्युत क्षेत्रों में इलेक्ट्रॉन बीम विक्षेपण पर निर्भर करता है, जो इनपुट सिग्नल पैटर्न को चित्रित करने के लिए बीम की गति का उपयोग करता है।

एक मानक सीआरओ में कई प्रमुख घटक होते हैं:

• कैथोड रे ट्यूब (सीआरटी):सीआरओ का हृदय, यह एक इलेक्ट्रॉन किरण उत्पन्न करता है, गति देता है और इसे फ्लोरोसेंट स्क्रीन पर केंद्रित करता है। जब किरण स्क्रीन से टकराती है, तो यह दृश्यमान प्रकाश धब्बे उत्पन्न करती है।
• पावर सर्किट:उच्च और निम्न वोल्टेज दोनों आपूर्ति की आवश्यकता होती है। कम वोल्टेज बीम उत्पन्न करने के लिए इलेक्ट्रॉन गन को गर्म करता है, जबकि उच्च वोल्टेज इसे तेज करता है। अतिरिक्त वोल्टेज अन्य नियंत्रण इकाइयों को शक्ति प्रदान करते हैं।
• विक्षेपण प्लेटें:इलेक्ट्रॉन गन और स्क्रीन के बीच स्थित क्षैतिज (एक्स-अक्ष) और ऊर्ध्वाधर (वाई-अक्ष) प्लेटें इनपुट संकेतों के आधार पर बीम को विक्षेपित करती हैं। क्षैतिज विक्षेपण आम तौर पर एक समय-आधार जनरेटर से आता है, जो समान स्कैनिंग के लिए एक रैखिक रूप से बदलते वोल्टेज का निर्माण करता है।
• लंबवत एम्पलीफायर:ऊर्ध्वाधर विक्षेपण प्लेटों पर लगाने से पहले इनपुट संकेतों को बढ़ाना, बीम की गति को लंबवत रूप से नियंत्रित करना।
• ट्रिगर सर्किट:तरंगरूप प्रदर्शन को स्थिर करने के लिए क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर विक्षेपण को सिंक्रनाइज़ करता है। ट्रिगरिंग इनपुट सिग्नल, बाहरी सिग्नल या पावर लाइन आवृत्ति पर आधारित हो सकती है।

सीआरओ ऑपरेशन इलेक्ट्रॉन बीम के इलेक्ट्रोस्टैटिक नियंत्रण पर निर्भर करता है। जैसे ही किरणें विक्षेपण प्लेटों से गुजरती हैं, इलेक्ट्रोस्टैटिक बल संबंधित विक्षेपण का कारण बनते हैं। विक्षेपण वोल्टेज में हेरफेर करके, बीम फ्लोरोसेंट स्क्रीन पर इनपुट सिग्नल तरंगों का पता लगाते हैं।

• सीआरटी:विद्युत संकेतों को दृश्य छवियों में परिवर्तित करता है।
• इलेक्ट्रॉन गन असेंबली:हीटर, कैथोड, ग्रिड और एनोड घटकों सहित इलेक्ट्रॉन बीम उत्पन्न और नियंत्रित करता है।
• विक्षेपण प्लेटें:बीम की गति को लंबवत और क्षैतिज रूप से नियंत्रित करें।
• फ्लोरोसेंट स्क्रीन:इलेक्ट्रॉन किरण के प्रभाव से दृश्य प्रकाश उत्पन्न होता है।
• ग्लास संलग्नक:वैक्यूम की स्थिति बनाए रखता है और आंतरिक घटकों की सुरक्षा करता है।

यह महत्वपूर्ण घटक इलेक्ट्रॉनों को एक महीन किरण में उत्सर्जित और केंद्रित करता है:

• कैथोड:मध्यम तापमान पर कुशल इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन के लिए स्ट्रोंटियम और बेरियम ऑक्साइड के साथ लेपित।
• नियंत्रण ग्रिड:आमतौर पर कैथोड से पहले एक निकल सिलेंडर रखा जाता है जो इलेक्ट्रॉन प्रवाह को नियंत्रित करके, स्क्रीन की चमक को समायोजित करके बीम की तीव्रता को नियंत्रित करता है।
• एनोड:बीम को आकार देने के लिए उच्च वोल्टेज (त्वरण के लिए ≈1500V, फोकस करने के लिए ≈500V) लागू करने वाले पूर्व-त्वरण, त्वरण और फोकसिंग एनोड को शामिल करें।

बीम फोकसिंग इलेक्ट्रोस्टैटिक या इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरीकों के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, सीआरओ आमतौर पर इलेक्ट्रोस्टैटिक फोकसिंग का उपयोग करते हैं।

इलेक्ट्रॉन गन से निकलने के बाद, किरणें ऊर्ध्वाधर (वाई-अक्ष) और क्षैतिज (एक्स-अक्ष) विक्षेपण प्लेटों से गुजरती हैं जो स्वतंत्र रूप से ऊपर-नीचे और बाएं-दाएं आंदोलनों को नियंत्रित करती हैं, जिससे सटीक स्क्रीन पोजिशनिंग सक्षम होती है।

सीआरटी के फ्रंट पैनल में फॉस्फोर-लेपित सतहें हैं जहां इलेक्ट्रॉन प्रभाव प्रतिदीप्ति के माध्यम से गतिज ऊर्जा को दृश्य प्रकाश में परिवर्तित करते हैं।

इस वैक्यूम-सीलबंद शंक्वाकार संरचना में ग्रेफाइट-लेपित आंतरिक भाग (एक्वाडैग) हैं जो बीम फोकस में सहायता करते हुए एनोड को तेज करने से जुड़े उच्च-वोल्टेज इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करते हैं।

बुनियादी सीआरओ सर्किट में ऊर्ध्वाधर/क्षैतिज विक्षेपण प्रणाली, सिंक्रनाइज़ेशन सर्किट, तीव्रता मॉड्यूलेशन सर्किट और स्थिति/चमक नियंत्रण शामिल हैं।

ऊर्ध्वाधर विक्षेपण प्लेटों पर स्पष्ट तरंग रूप उत्पन्न करने के लिए एटेन्यूएटर्स और मल्टी-स्टेज एम्पलीफायरों के माध्यम से इनपुट संकेतों को प्रवर्धित करता है।

ऊर्ध्वाधर प्रणालियों के समान लेकिन आमतौर पर क्षैतिज बीम आंदोलन के लिए समय-आधार सिग्नल उत्पन्न करने वाले स्कैन वोल्टेज द्वारा संचालित, अस्थायी सिग्नल परिवर्तन प्रदर्शित करता है। स्कैनिंग मोड में शामिल हैं:

• आवर्ती स्कैनिंग:नए स्कैन पिछले स्कैन के समाप्त होने के तुरंत बाद शुरू होते हैं।
• ट्रिगर स्कैनिंग:निष्क्रिय सर्किट बाहरी ट्रिगर्स के माध्यम से सक्रिय होते हैं।
• संचालित स्कैनिंग:मापे गए संकेतों द्वारा फ्री-रनिंग स्कैन चालू हो गए।
• गैर-सॉटूथ स्कैनिंग:वोल्टेज अंतर या आवृत्तियों की तुलना करता है।

आंतरिक सिग्नल, बाहरी ट्रिगर, या पावर लाइन आवृत्तियों का उपयोग करके स्थिर डिस्प्ले के लिए स्कैन-सिग्नल सिंक्रनाइज़ेशन सुनिश्चित करें।

कैथोड और जमीन के बीच सिग्नल डालकर, स्क्रीन की चमक को बदलकर बीम की तीव्रता को समायोजित करता है।

विक्षेपण प्लेटों पर लागू डीसी वोल्टेज के माध्यम से तरंग स्थिति को नियंत्रित करता है।

बीम की तीव्रता और स्क्रीन की चमक को समायोजित करने के लिए कैथोड के सापेक्ष नियंत्रण ग्रिड क्षमता को संशोधित करता है।

सीआरओ इलेक्ट्रॉनिक्स में विविध कार्य करते हैं:

• वोल्टेज, करंट, आवृत्ति, प्रेरकत्व, संवेदनशीलता, प्रतिरोध और शक्ति कारकों को मापना।
• AM/FM सर्किट विशेषताओं का विश्लेषण।
• सिग्नल गुणों की निगरानी करना और एनालॉग सिग्नल को नियंत्रित करना।
• गुंजयमान सर्किट तरंगों और बैंडविड्थ का अवलोकन करना।
• निर्णय लेने के लिए वोल्टेज/वर्तमान पैटर्न की कल्पना करना।
• प्रयोगशाला अनुसंधान और सर्किट डिजाइन सत्यापन।
• चरण/आवृत्ति तुलना।
• टेलीविजन, रडार और इंजन दबाव विश्लेषण।
• तंत्रिका प्रतिक्रियाओं और दिल की धड़कन की निगरानी करना।
• हिस्टैरिसीस लूप में बीएच वक्र मापना।
• ट्रांजिस्टर विशेषताओं को प्लॉट करना।

• वोल्टेज माप क्षमता
• वर्तमान माप परिशुद्धता
• तरंगरूप निरीक्षण कार्यक्षमता
• चरण/आवृत्ति माप सटीकता

• ऊंची लागत
• जटिल रखरखाव
• पूर्ण अलगाव की आवश्यकता है
• भारी, भारी और शक्ति-गहन
• तीव्र सीखने की अवस्थाओं के साथ अनेक नियंत्रण टर्मिनल

तकनीकी प्रगति ने डिजिटल स्टोरेज ऑसिलोस्कोप (डीएसओ) को पारंपरिक सीआरओ की तुलना में पसंदीदा विकल्प बना दिया है। डीएसओ बेहतर परिशुद्धता, उन्नत कार्यक्षमता और उपयोगकर्ता के अनुकूल संचालन प्रदान करते हैं। एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स (एडीसी) का उपयोग करते हुए, डीएसओ मेमोरी स्टोरेज के लिए सिग्नल को डिजिटाइज़ करते हैं, जिससे जटिल तरंग कैप्चर, डिस्प्ले और विश्लेषण सक्षम होता है।

सीआरओ सीआरटी का उपयोग करने वाले एनालॉग उपकरण हैं, जबकि डीएसओ एलसीडी/एलईडी डिस्प्ले वाले डिजिटल उपकरण हैं जो सिग्नल को डिजिटल रूप से परिवर्तित, संग्रहीत और विश्लेषण करते हैं।

आस्टसीलस्कप चुनते समय इन कारकों पर विचार करें:

• बैंडविड्थ:अधिकतम मापने योग्य आवृत्ति (आमतौर पर ≥5× सिग्नल आवृत्ति) निर्धारित करता है।
• नमूना दर:सिग्नल डिटेल कैप्चर को प्रभावित करता है (उच्च दरें सटीकता में सुधार करती हैं)।
• मेमोरी गहराई:तरंगरूप भंडारण क्षमता को नियंत्रित करता है (अधिक गहराई लंबे संकेतों को पकड़ती है)।
• ट्रिगरिंग:सिग्नल के साथ स्कैन को सिंक्रनाइज़ करता है (उन्नत ट्रिगर जटिल तरंगों को संभालते हैं)।
• चैनल:एक साथ मापने योग्य संकेतों की संख्या (कई चैनल सिग्नल संबंध दिखाते हैं)।
• आवेदन पत्र:विशिष्ट आवश्यकताएं अलग-अलग होती हैं (उच्च-आवृत्ति सर्किट को कम-आवृत्ति अनुप्रयोगों की तुलना में अधिक बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है)।

क्लासिक सीआरओ से लेकर आधुनिक डीएसओ तक, ऑसिलोस्कोप इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरों के लिए अपरिहार्य उपकरण बने हुए हैं। उनके संचालन को समझना और उचित उपयोग प्रभावी सर्किट विश्लेषण और समस्या निवारण को सक्षम बनाता है। ऑसिलोस्कोप का चयन करते समय, अपनी आवश्यकताओं के लिए इष्टतम मॉडल की पहचान करने के लिए तकनीकी आवश्यकताओं का सावधानीपूर्वक मूल्यांकन करें।