Blog circa Evoluzione dell'oscilloscopio da CRO a DSO nell'elettronica moderna

Nel vasto mondo dell'ingegneria elettronica, l'oscilloscopio funge da detective esperto, aiutando gli ingegneri a scoprire i misteri dei circuiti e a catturare sottili variazioni del segnale.Dai laboratori alle linee di produzioneMa comprendi davvero come funziona questo "detective" e come scegliere il modello giusto per le diverse esigenze?Questo articolo fornisce un'analisi approfondita degli oscilloscopi, dai classici oscilloscopi a raggi catodici (CRO) ai moderni oscilloscopi a memoria digitale (DSO), offrendo informazioni complete su questo strumento di misurazione elettronico essenziale.

L'oscilloscopio a raggi catodici (CRO) è uno strumento di prova elettronico classico incentrato intorno al tubo a raggi catodici (CRT).I CRO aiutano gli ingegneri ad analizzare varie caratteristiche del segnale, come l'ampiezzaIl suo funzionamento si basa sulla deflessione del fascio elettronico nei campi elettrici, utilizzando il movimento del fascio per raffigurare i modelli di segnale di ingresso.

Un'OCR standard è composta da diverse componenti chiave:

• di una lunghezza di 20 mm o più, ma non superiore a:Il cuore del CRO, genera un fascio di elettroni, lo accelera e lo focalizza sullo schermo fluorescente.
• Circuito di alimentazione:Richiede sia alimentatori ad alta che bassa tensione. La bassa tensione riscalda la pistola elettronica per generare il fascio, mentre l'alta tensione lo accelera.
• Dischi di deflessione:Le piastre orizzontali (asse X) e verticali (asse Y) posizionate tra la pistola elettronica e lo schermo deviano il fascio in base ai segnali di ingresso.La deformazione orizzontale proviene tipicamente da un generatore di base temporale, creando una tensione linearmente variabile per una scansione uniforme.
• Amplificatore verticale:Amplifica i segnali di ingresso prima di applicarli alle piastre di deflessione verticali, controllando il movimento del fascio verticalmente.
• Circuito di attivazione:Sincronizza le deflessioni orizzontali e verticali per stabilizzare la visualizzazione della forma d'onda.

L'operazione di CRO si basa sul controllo elettrostatico dei fasci di elettroni.i raggi tracciano le forme d'onda del segnale di ingresso sullo schermo fluorescente.

• C.R.T.:Converte i segnali elettrici in immagini visive.
• Assemblaggio della pistola elettronica:Genera e controlla fasci di elettroni, compresi i componenti di riscaldamento, catodo, griglia e anodo.
• Dischi di deflessione:Controllare il movimento del fascio verticale e orizzontale.
• schermo fluorescente:L'impatto di un fascio di elettroni produce luce visibile.
• Casella di vetro:Mantenere le condizioni di vuoto e proteggere i componenti interni.

Questo componente critico emette ed concentra gli elettroni in un fascio sottile:

• Catodo:Rivestito con ossidi di stronzio e bario per un'efficiente emissione di elettroni a temperature moderate.
• Griglia di controllo:Tipicamente un cilindro di nichel posizionato davanti al catodo che regola l'intensità del fascio controllando il flusso di elettroni, regolando la luminosità dello schermo.
• Anodi:includere anodi di preaccelerazione, accelerazione e messa a fuoco che applicano alte tensioni (≈1500V per l'accelerazione, ≈500V per la messa a fuoco) per modellare il fascio.

La messa a fuoco del fascio è ottenuta attraverso metodi elettrostatici o elettromagnetici, con i CRO che in genere utilizzano la messa a fuoco elettrostatica.

Dopo aver lasciato la pistola elettronica, i fasci passano attraverso piastre di deflessione verticali (asse Y) e orizzontali (asse X) che controllano indipendentemente i movimenti verso l'alto e verso il basso,che consente un posizionamento preciso dello schermo.

Il pannello anteriore del CRT presenta superfici rivestite di fosforo in cui gli impatti di elettroni convertono l'energia cinetica in luce visibile attraverso la fluorescenza.

Questa struttura conica sigillata al vuoto ha interni rivestiti di grafite (aquadag) che funzionano come elettrodi ad alta tensione collegati ad anodi di accelerazione, aiutando a focalizzare il fascio.

I circuiti CRO di base includono sistemi di deflessione verticale / orizzontale, circuiti di sincronizzazione, circuiti di modulazione dell'intensità e controlli di posizionamento / luminosità.

Amplifica i segnali di ingresso attraverso attenuatori e amplificatori multi-stadio per produrre forme d'onda chiare su piastre di deflessione verticali.

Simile ai sistemi verticali ma generalmente guidato da tensioni di scansione che generano segnali di base temporale per il movimento orizzontale del fascio, visualizzando le variazioni temporali del segnale.

• Scansione ricorrente:Le nuove scansioni iniziano subito dopo la conclusione delle precedenti.
• Scansione innescata:I circuiti inattivi si attivano tramite trigger esterni.
• Scansione guidata:Scansioni in corso libero innescate da segnali misurati.
• Scansione senza denti da sega:Confronta le differenze di tensione o di frequenza.

Assicurare la sincronizzazione del segnale di scansione per display stabili utilizzando segnali interni, trigger esterni o frequenze di linea elettrica.

Regola l'intensità del fascio inserendo segnali tra catodo e terra, modificando la luminosità dello schermo.

Regola la posizione della forma d'onda tramite tensioni CC applicate alle piastre di deflessione.

Modifica il potenziale della griglia di controllo rispetto ai catodi per regolare l'intensità del fascio e la luminosità dello schermo.

I CRO svolgono diverse funzioni nell'elettronica:

• Misurare tensione, corrente, frequenza, induttanza, sospettività, resistenza e fattori di potenza.
• Analisi delle caratteristiche del circuito AM/FM.
• Monitoraggio delle proprietà del segnale e controllo dei segnali analogici.
• Osservando le forme d'onda e la larghezza di banda dei circuiti di risonanza.
• Visualizzare i modelli di tensione/corrente per il processo decisionale.
• Ricerca di laboratorio e verifica della progettazione dei circuiti.
• Confronto fase/frequenza.
• Televisione, radar e analisi della pressione del motore.
• Controllo delle risposte neurali e dei battiti cardiaci.
• Misurazione delle curve BH nei cicli di isteresi.
• Tracciamento delle caratteristiche del transistor.

• capacità di misurazione della tensione
• Precisione di misurazione della corrente
• Funzionalità di ispezione delle forme d'onda
• Precisione di misurazione di fase/frequenza

• Costi elevati
• Manutenzione complessa
• Richiede isolamento completo.
• Ingombranti, pesanti e ad alta intensità energetica
• Numerosi terminali di controllo con curve di apprendimento ripide

I progressi tecnologici hanno reso gli oscilloscopi digitali di archiviazione (DSO) la scelta preferita rispetto ai CRO tradizionali..Utilizzando convertitori analogico-digitale (ADC), i DSO digitalizzano i segnali per la memorizzazione, consentendo la cattura, la visualizzazione e l'analisi di forme d'onda complesse.

I CRO sono strumenti analogici che utilizzano CRT, mentre i DSO sono dispositivi digitali con display LCD/LED che convertono, memorizzano e analizzano i segnali digitalmente.

Considerate questi fattori quando scegliete un oscilloscopio:

• Larghezza di banda:Determina la frequenza massima misurabile (in genere ≥ 5 × frequenza del segnale).
• Tasso di campionamento:Influisce sulla cattura dei dettagli del segnale (tassi più elevati migliorano la precisione).
• Profondità di memoria:Regola la capacità di archiviazione delle forme d'onda (una maggiore profondità cattura segnali più lunghi).
• Innesco:Sincronizza le scansioni con i segnali (trigger avanzati gestiscono forme d'onda complesse).
• Canali:Numero di segnali misurabili simultaneamente (più canali mostrano relazioni di segnale).
• Applicazione:Le esigenze specifiche variano (i circuiti ad alta frequenza richiedono una larghezza di banda maggiore rispetto alle applicazioni a bassa frequenza).

Dalle classiche CRO ai moderni DSO, gli oscilloscopi rimangono strumenti indispensabili per gli ingegneri elettronici.Comprendere il loro funzionamento e il loro uso corretto consente un'analisi efficace dei circuiti e la risoluzione dei problemi. Quando si sceglie un oscilloscopio, valutare attentamente i requisiti tecnici per individuare il modello ottimale per le proprie esigenze.