اسیلوسکوپ چیست؟

بعید است دانشجوی رشته برق باشید یا سر و کارتان با مدارهای الکتریکی و مخابراتی باشد اما با اسیلوسکوپ آشنا نباشید یا حداقل نام آن را نشنیده باشید. اسیلوسکوپ تجهیز اندازه گیری بسیار پر کاربرد در آزمایشگاه الکترونیک و مخابرات و همچنین وسیله ارزشمندی برای تمام اساتید و دانشجویان است که قادر است ولتاژ ورودی را به صورت یک سیگنال (تابع متغیر با زمان) دریافت کرده و در واحد زمان به نمایش بگذارد. تا بدین ترتیب مشخصه های اساسی سیگنال مانند فرکانس، مقدار rms و از همه مهم تر شکل موج سیگنال را برای ما مشخص کند. در گفتار پیش رو ابتدا نگاهی به پارامتر های اساسی سیگنال خواهیم کرد و سپس به معرفی و بررسی عملکرد اسیلوسکوپ ها خواهیم پرداخت.


هنگامی که در آزمایشگاه الکترونیک طرز کار ولت متر را به ما می آموختند آن را به صورت دایره ای نمایش می دادند که قادر بود با یک عدد، ولتاژ منتسب به مدار الکتریکی مورد نظر را معین کند. اما می دانیم که اولا ولت متر در صورت تغییرات آنی یا سریع ولتاژ واکنش کندی نشان خواهد داد و بسیاری از ولتاژ هایی که تغییر می کنند را نشان نمی دهد، دوما به همین دلیلی که ذکر شد، ولتاژی که یک ولت متر نشان می دهد مقدار متوسط ولتاژ هست نه مقدار لحظه ای آن. این رفتار متغیر ولتاژ باعث تعریف مفاهیم جدیدی به قرار زیر می شوند:

 

سیگنال ولتاژ

از آنجا که یک ولتاژ AC در هر لحظه از زمان مقدار متفاوتی را به خود می گیرد آن را به صورت یک سیگنال الکتریکی تعریف می کنند. یک سیگنال در واقع تابعی متغیر با زمان است. در اینجا ازین به بعد ولتاژ مدار را به اختصار سیگنال می نامیم.

 

فرکانس سیگنال

تغییرات سیگنال در هر یک ثانیه را فرکانس مدار می نامند. یا به عبارت دیگر، فرکانس مولفه های تشکیل دهنده یک سیگنال الکتریکی است.

 

دامنه سیگنال

به بیشترین مقداری که یک سیگنال در واحد زمان به خود می گیرد دامنه سیگنال می گویند. برای مثال سیگنال الکتریکی برق شهر، دارای فرکانس 50 هرتز و دامنه 320 ولت می باشد.

 

دوره تناوب سیگنال

فاصله بین رخ دادن دو ماکزیمم سیگنال یا دو قله سیگنال را یک تناوب و به زمان آن، دوره تناوب می گویند که معکوس فرکانس می باشد.

 

مقدار موثر سیگنال

مقدار موثر یا مقدار rms سیگنال مفهومی مشابه میانگین یا مقدار متوسط دارد با این تفاوت که حاصل جذر میانگین مربعات مقادیر سیگنال در هر لحظه می باشد. 220 ولت مقدار موثر سیگنال برق شهر است.

 

مقدار پیک تا پیک سیگنال

اختلاف بین مقدار ماکزیمم و مینیمم یک سیگنال را مقدار پیک تو پیک می نامند که معمولا دو برابر مقدار پیک یا ماکزیمم یا همان دامنه سیگنال می باشد.

اسیلوسکوپ چیست | مقدار پیک تا پیک

 

روش کار با اسیلوسکوپ 

بنا بر آنچه گفته شد، کاربرد اسیلوسکوپ در گرایش های الکترونیک و مخابرات چشم گیر است. اگر فارغ التحصیل این رشته ها هستید حتما به یاد می آورید که گزارش کار اسیلوسکوپ به دلیل لزوم انجام محاسبات توسط کاربر، همواره بخش جدایی ناپذیر گزارش های آزمایشگاهی در ابتدا بوده است. صفحه نمایش در اسیلوسکوپ های قدیمی آنالوگ عبارت بود از صفحه ای مدرج که جلوی یک پنل CRT یا همان لامپ کاتدی قرار می گرفت تا بتوان با استفاده از مقیاس بندی درست نمودار (با استفاده از پیچ های volt/div و time/div) پارامتر هایی مثل فرکانس و مقدار پیک را به دست آورد. در نسل جدید اسیلوسکوپ که به اسیلوسکوپ های دیجیتال معروف هستند، فرآیند کار بسیار ساده تر شده و محاسبات توسط خود دستگاه انجام می شود و اعداد مربوط به هر پارامتر به همراه شکل موج سیگنال روی صفحه مانیتور به نمایش در می آیند. پیچ های قدیمی volt/div و time/div جای خود را به دو پیچ scale در محور های عمودی و افقی داده اند تا با تغییر آن، شکل موج سیگنال را در مقیاس دلخواه به نمایش در آوریم. همچنین می توان با استفاده از تنظیمات دستگاه، یکاهای مختلفی را برای نمایش پارامتر ها انتخاب کرد. و بسیاری از امکانات دیگر نظیر نمایش همزمان چند سیگنال ورودی با رنگ های مختلف، تنظیم اولیه راحت مقیاس نمودار با کلید Auto set و امکانات نمایشی مانند max hold و مارکر ها، همگی به هرچه راحت تر شدن محاسبات و اندازه گیری ها به کاربر کمک می کنند. مدل های جدید تر اسیلوسکوپ های دیجیتال حتی تا 4 سیگنال ورودی را به طور همزمان پردازش می کنند و به منبع سیگنال ژنراتور داخلی مجهز هستند.

 

 انتخاب اسیلوسکوپ مناسب

معیار ها و مشخصات زیادی وجود دارند که اسیلوسکوپ ها و به طور عام، تجهیزات اندازه گیری سیگنال را در بازه های قیمتی متفاوت و برای کاربرد های مختلف، مناسب می سازند. توجه و دقت کافی به این معیار ها نه تنها موجب یک انتخاب صحیح و کاربری مناسب از دستگاه می شود بلکه از نظر اقتصادی به صرفه خواهد بود. در ادامه به مشخصه های اساسی که لازم است قبل از خرید اسیلوسکوپ به آن ها توجه شود اشاره می کنیم.

پهنای باند (Bandwidth): پهنای باند اسیلوسکوپ اشاره به بازه فرکانسی دارد که دستگاه در آن بازه قادر است اندازه گیری ها را به طور کاملا صحیح انجام دهد. برای مثال عدد 100MHz برای یک اسیلوسکوپ به این معناست که دستگاه برای اندازه گیری ها در فرکانس های پایین تر از این عدد طراحی شده است. اما توجه به یک نکته ضروری ست. می دانیم که موج های غیر سینوسی از مجموعه فرکانس های مختلف تشکیل شده است. برای دقت هرچه بیشتر در نمایش شکل موج و همچنین محاسبات و اندازه گیری ها لازم است دستگاه علاوه بر فرکانس اصلی شکل موج، فرکانس هارمونیک های سوم و حداکثر پنجم را نیز ببیند. (هرچه هارمونیک های بیشتری را ببیند دقت دستگاه مخصوصا در لبه های شکل موج بیشتر است اما معمولا دو الی سه هارمونیک دقت قابل قبولی را به ما می دهد.) بنابراین هر فرکانسی که سیگنال ورودی ما دارد دستگاه باید تا 5 برابر آن عدد را در بازه کاری خود داشته باشد. یعنی اسیلوسکوپ مذکور با پهنای باند 100MHz دقت لازم و کافی برای اندازه گیری و نمایش شکل موج سیگنال های تا فرکانس 20 مگاهرتز را دارد. قانون 5 برابر را فراموش نکنید! اگر دستگاه هارمونیک های بالاتر از فرکانس اصلی را نبیند، تغییرات ناگهانی (فرکانس بالا) سیگنال را ثبت نمی کند، دامنه دچار اعوجاج شده، اطلاعات سیگنال از دست می رود.

نرخ نمونه برداری (Sample Rate): همانطور که پیش از این نیز گفته شد مبنای کار اسیلوسکوپ دیجیتال، نمونه برداری از سیگنال آنالوگ در زمان است. بنابراین هرچه این نمونه برداری با سرعت بالاتری انجام شود، نمونه های بیشتری برای نمایش و محاسبات در دسترس است به عبارت دیگر سرعت عمومی دستگاه بالاتر و جزئیات شکل موج دقیق تر به نمایش در می آیند. برای مثال برای یک اسیلوسکوپ با پهنای باند 100MHz، نرخ نمونه برداری معادل 500Ms/s و بالاتر مناسب است. نرخ نمونه برداری خیلی بالا باعث پر شدن حافظه دستگاه و محدود شدن بازه نمایش می شود که در ادامه معیار آن را معرفی خواهیم کرد.

حافظه داخلی (Record Length): هنگامی که به یک شکل موج در مانیتور اسیلوسکوپ نگاه می کنید در واقع دارید به طور همزمان به اطلاعات و نمونه های سیگنال در زمان های مختلف نگاه می کنید. برای این نمایش دستگاه احتیاج به یک حافظه بافر یا حافظه داخلی دارد. اگر این حافظه نباشد، شما در هر لحظه فقط قادر خواهید بود یک نمونه را ببینید و دیگر شکل موجی تشکیل نمی شود! هرچه حافظه بیشتر باشد شما می توانید به بازه بیشتری از شکل موج نگاه کنید و مقیاس محور افقی را تنظیم کنید. پر شدن حافظه داخلی وابستگی مستقیمی با نرخ نمونه برداری دارد. هرچه نمونه ها بیشتر شوند، باید حافظه نیز بیشتر شود وگرنه بازه زمانی شما محدود خواهد شد.  میزان حافظه را بر مبنای تعداد نمونه (نقطه) بر ثانیه می سنجند. برای مثال با اسیلوسکوپی با حافظه 1Mp/s و نرخ نمونه برداری 250Ms/s می توان حداکثر بازه زمانی (مقیاس محور افقی) 4 میلی ثانیه در اختیار داشت.

کانال های ورودی (Input Channels): تعداد ورودی های دستگاه عامل مهمی در افزایش قیمت اسیلوسکوپ محسوب می شود. بنابراین باید قبل از خرید به شناخت مناسبی نسبت از کاربری های خود برسیم. اگر به بیش از 2 کانال برای پردازش همزمان دو سیگنال آنالوگ نیاز داریم می توان سراغ نمونه های 4 کاناله رفت. البته معمولا تا 16 کانال دیجیتال هم برای سیگنال های دیجیتال در برخی مدل ها پیش بینی شده است. هرچه تعداد کانال های ورودی بیشتر باشد به نقاط بیشتری در مدار خود برای اندازه گیری های همزمان دسترسی داریم.

 

پارس الکترونیک

با توجه به احساس نیاز دانشگاه ها و موسسات فنی به تجهیزات به روز آزمایشگاهی با قیمت مناسب، شرکت پارس الکترونیک به عنوان نماینده انحصاری محصولات Rigol که از جمله مطرح ترین برندهای تولید دستگاه های اندازه گیری و آزمایشگاهی است و تجهیزاتی از جمله اسیلوسکوپ های دیجیتال این برند در زمره با کیفیت ترین محصولات در بازار بین المللی قرار می گیرد، ضمن همکاری با دانشگاه ها و موسسات آموزشی برتر کشور اقدام به فروش این محصولات با مزایا و قیمت تمام شده مناسب و همچنین تامین نیروی متخصص جهت مشاوره، نصب و راه اندازی، تعمیر و خدمات پس از فروش کرده است.

از جمله این محصولات می توان به اسیلوسکوپ های دیجیتال اشاره کرد که برای تمام نیاز ها، از آزمایشگاه های الکترونیک و مخابرات دانشگاه ها و موسسات آموزش عالی گرفته تا مراکز تحقیقاتی – پژوهشی و نیز کارخانه های صنعتی، برترین مدل های برند Rigol را وارد و جهت فروش با خدمات پس از فروش مناسب جهت کسب رضایتمندی مشتری به عرضه گذاشته است. با توجه به آنچه در این گفتار به آن پرداخته شد امید است خواننده توانسته باشد دید مناسبی نسبت به اسیلوسکوپ دیجیتال و همچنین نحوه انتخاب مدل مناسب بر اساس نیاز خود پیدا کرده باشد.

اسیلوسکوپ چیست؟ | پارس الکترونیک

View: 143|Comment: 0|Create: 17/10/2017





  
انواع منبع تغذیه وکاربردهای آن

انواع منبع تغذیه وکاربردهای آن

View: 12494|Comment: 0|Create: 24/09/1394
آشنایی با میگر و طرز کار آن

آشنایی با میگر و طرز کار آن

View: 7300|Comment: 2|Create: 28/07/1394
مولتی متر

مولتی متر

View: 4468|Comment: 0|Create: 18/11/1395
آشنایی با LCR متر

آشنایی با LCR متر

View: 3475|Comment: 0|Create: 10/09/1394
کاربرد انواع اسپکتروم آنالایزر

کاربرد انواع اسپکتروم آنالایزر

View: 2792|Comment: 0|Create: 07/02/1395
 آمپرمتر کلمپی وکاربردهای آن

آمپرمتر کلمپی وکاربردهای آن

View: 2651|Comment: 0|Create: 12/08/1394
اسیلوسکوپ دستی

اسیلوسکوپ دستی

View: 2604|Comment: 0|Create: 17/08/1394
حرارت سنج لیزری و تماسی

حرارت سنج لیزری و تماسی

View: 2396|Comment: 1|Create: 16/08/1394
طراحی وب سایت توسط