Capitolo 6 Oscilloscopio analogico (parte II)

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1 Appunti di Misure Elettriche Cpitolo 6 Oscilloscopio nlogico (prte II) Il tubo rggi ctodici...2 Grigli di controllo...3 Emissione termoelettronic...3 Anodi di ccelerzione e foclizzzione...4 Sistem di deflessione verticle ed orizzontle...6 Schermo...6 Deflessione del fscio di elettroni...9 Sensibilità di deflessione Tensione vribile in ingresso Deflessione elettrosttic e mgnetic Sistem di deflessione verticle Selettrore di ingresso (AC, DC, GND) Attenutore in ingresso Sistem di mplificzione verticle Line di ritrdo Prmetri del sistem di deflessione verticle Sistem di deflessione orizzontle Segnle dente di seg Genertore dente di seg Funzioni ggiuntive del genertore dell bse tempi Bse dei tempi ritrdt Sistem di sincronizzzione Sonde e sensori Divisore pssivo di tensione Sonde ttive Sonde pinz Oscilloscopi doppi trcci Visulizzzione lternt Visulizzzione in modulzione Operzioni sui cnli Oscilloscopi doppio fscio... 38

2 Appunti di Misure Elettriche - Cpitolo 6 IL TUBO A RAGGI CATODICI Il CRT produce un fscio di elettroni ccelerto d lt velocità e foclizzto sullo schermo fluorescente, sul qule deve rrivre con energi cinetic sufficiente consentire l illuminzione di un piccolo punto. L struttur intern molto semplifict e non in scl è l seguente: I componenti principli sono: contenitore in vetro sotto vuoto; cnnone elettronico; due coppie di plcchette deflettrici; schermo fluorescente; sistem di prtizione dell tensione (compres tr V e +200 V) Il contenitore del tubo è sotto vuoto llo scopo di crere le minori resistenze possibili ll ttrversmento del fscio di elettroni. Il nome cnnone elettronico viene ttribuito l genertore del fscio di elettroni in virtù dell nlogi tr il moto del generico elettrone emesso dl ctodo e l triettori di un proiettile sprto d un cnnone. I prossimi prgrfi sono dedicti llo studio dei singoli elementi evidenziti nello schem. 2

3 Oscilloscopio nlogico (prte II) Grigli di controllo Il ctodo è di tipo termoionico con riscldmento indiretto medinte un filmento ttrverso d corrente elettric. Emissione termoelettronic Nei metlli, gli elettroni si muovono in modo continuo e disordinto, migrndo dlle orbite più esterne di un tomo quelle di un ltro. Gli elettroni che nel loro movimento lmbiscono l superficie del metllo, già tempertur mbiente, possono svincolrsi completmente dll struttur tomic disperdendosi nell'ri circostnte. L'tomo che h perso un elettrone cquist un cric positiv (pss dll condizione di tomo neutro llo stto di ione positivo) e quindi esercit sull'elettrone disperso un forz di ttrzione. Un elettrone pertnto per poter bbndonre definitivmente il metllo deve possedere un'energi cinetic sufficiente vincere quest forz di ttrzione. Nei tubi vuoto, quest energi viene fornit gli elettroni riscldndo un prticolre componente metllico, detto ctodo, medinte il pssggio di un'opportun corrente che può scorrere direttmente l suo interno (riscldmento diretto) oppure in un filmento posto nelle vicinnze (riscldmento indiretto). I metlli principlmente utilizzti (tungsteno, tungsteno torito, ossido di borio e ossido di stronzio) possono essere portti temperture elevte senz pericolo di dnneggimento, fusione o sublimzione, in modo che forniscno un'emissione di elettroni proporzionle l qudrto dell loro tempertur. Poiché il movimento degli elettroni può essere modificto csulmente dll presenz di molecole di gs, il ctodo viene posto in un involucro sotto vuoto. Il riscldmento del ctodo cre quindi un movimento di elettroni e l formzione di un cric spzile negtiv nelle vicinnze del ctodo stesso, l qule su volt dà origine d un forz che respinge gli elettroni emessi successivmente dl ctodo. Si rggiunge così un equilibrio dinmico tr il movimento degli elettroni emessi e quello degli elettroni che ricdono sul ctodo. Se ponimo un elettrodo cricto positivmente, detto nodo, nelle vicinnze del ctodo, gli elettroni emessi d quest'ultimo sono sottoposti d un forz di ttrzione esercitt dll'nodo: tutti gli elettroni che riescono d cquistre un'energi sufficiente per stccrsi definitivmente dll zon ctodic cdono sull'nodo crendo un corrente nodic. Aumentndo l tensione positiv dell'nodo, ument il flusso degli elettroni fino d un vlore mssimo in cui tutti gli elettroni emessi vengono ttirti dll'nodo e l cric spzile risult soppress. I tubi vuoto sono clssificti in bse l numero di elettrodi che li compongono: due (diodo), tre (triodo), quttro (tetrodo), cinque (pentodo). Illustrimo solo le crtteristiche del triodo che è stto il primo dispositivo elettronico che h permesso di ottenere un'mplificzione dei segnli elettrici. Questo tubo vuoto, come dice il suo stesso nome, dispone di tre elettrodi, denominti ctodo, nodo e grigli. Quest'ultim, il cui nome deriv dll su prticolre conformzione (un rete di sottile filo conduttore), controll il pssggio degli elettroni tr ctodo e nodo grzie ll su polrizzzione negtiv, che, second del vlore che ssume, determin il numero di elettroni che rggiungono l'nodo. L crtteristic nodic del triodo è rppresentt d un fmigli di curve, ciscun per ogni vlore ssunto dll tensione di polrizzzione dell grigli. L funzione mplifictrice di un triodo consente di ottenere sull'nodo un segnle mplificto dll tensione vribile pplict ll grigli. Il ctodo è ricoperto intermente d un grigli di controllo, dott di un foro centrle ttrverso il qule viene ftto pssre il fscio di elettroni: 3

4 Appunti di Misure Elettriche - Cpitolo 6 L funzione dell grigli è duplice: in primo luogo, serve regolre l intensità del pennello elettronico: mentre il ctodo si trov d un tensione (negtiv) superiore 1500 V, l grigli si trov d un potenzile (vribile) più bsso; riducendo il potenzile negtivo dell grigli (cioè diminuendolo in vlore ssoluto), bbimo un diminuzione dell d.d.p. tr ctodo e grigli, per cui umentimo il numero di elettroni che riescono superre l grigli stess e quindi umentimo l intensità del pennello elettronico. Quest regolzione è effettubile medinte l già citt mnopol INTENSITY post generlmente i bordi (in bsso o di lto) dello schermo; in secondo luogo, l grigli gisce nche come lente elettrosttic: inftti, gli elettroni che incidono su di ess con triettorie diverse vengono d ess concentrti su un unic triettori che termin in un punto dell sse del tubo che prende il nome di punto di incrocio (crossover). Questo è il punto in cui si concentr il fscio che successivmente ttrverserà il tubo; l su posizione non è proprio fiss, m vri leggermente l vrire dell tensione dell grigli. Anodi di ccelerzione e foclizzzione Subito dopo il punto di incrocio, c è un sistem di nodi: ci sono diversi nodi di ccelerzione e un unico nodo di foclizzzione. L funzione di questi nodi è duplice: in primo luogo, essi devono consentire l corrett foclizzzione del punto di incrocio e del punto di emissione luminos sullo schermo; 4

5 Oscilloscopio nlogico (prte II) in secondo luogo, devono conferire l fscio un energi luminos sufficiente ll visulizzzione nitid dell trcci sullo schermo. Generlmente, l struttur è costituit d 3 elementi: nodo di pre-ccelerzione, nodo di foclizzzione e nodo di ccelerzione. L figur seguente chirisce il concetto: In prtic, si vengono crere due lenti elettrosttiche, l prim fornisce l collimzione del fscio (gli elettroni vi rrivno con triettorie diverse e, per rifrzione, vi escono con triettorie tutte prllele tr loro e con l sse del tubo), mentre l ltr grntisce l foclizzzione (comportmento dule del precedente, in qunto le triettorie entrno prllele e, sempre per rifrzione, escono convergenti in un unico punto, situto sullo schermo). I tre nodi sono cilindrici e cossili con l sse del CRT. L nodo di pre-ccelerzione contiene diversi schermi difrmm, necessri per l collimzione del fscio, che penetr d un piccolo foro sull sinistr del cilindro. Inoltre, tle nodo si trov d un potenzile (positivo) ugule quello dell nodo di post-ccelerzione. L nodo di foclizzzione è invece potenzile più bsso. Quest differenz di potenzile dà luogo cmpi elettrici non uniformi tr gli elettrodi, come mostrto nell ultim figur, dove sono evidenzite le linee equipotenzili curvte in modo d formre un sistem di doppie lenti concve. L lunghezz focle del sistem di lenti può essere vrit gendo sull mnopol FOCUS, che regol l tensione dell nodo di foclizzzione: qunto più l tensione dell nodo foclizztore è negtiv rispetto quell degli nodi di ccelerzione, tnto minore è l lunghezz focle. C è però un problem legto l ftto che, per questioni di fcilità relizztiv, lo schermo è pitto nziché sferico. Questo comport che, foclizzndo il fscio elettronico l centro, non vremo foclizzzione i bordi e vicevers. Questo fenomeno prende il nome di stigmtismo. Vi si pone rimedio modificndo l lunghezz focle in modo che l foclizzzione si peggiore rispetto prim, m prticmente uniforme sullo schermo. In ltre prole, nziché vere un puntino ben delineto l centro e un cerchietto i bordi, si ccett di vere un cerchietto in tutte le posizioni, m di dimensioni ridotte. In tl modo, si perde in termini di risoluzione, m si gudgn in termini di uniformità di visulizzzione. 5

6 Appunti di Misure Elettriche - Cpitolo 6 Sistem di deflessione verticle ed orizzontle Procedendo verso destr nel tubo, l di là degli nodi trovimo le plcchette deflettrici, prim quelle verticli e poi quelle orizzontli: Qundo non è pplicto lcun segnle in ingresso, è possibile indirizzre il fscio luminoso verso qulsisi punto dello schermo, utilizzndo due pposite mnopole del pnnello, denominte y- position ed x-position. Queste due mnopole giscono, in prtic, sui cursori di due potenziometri inseriti in un ponte di resistenze, che è ftto nel modo seguente: Con i cursori in posizione centrle, i due ponti sono equilibrti, per cui non è presente lcun cmpo elettrico tr le due coppie di plcchette: il fscio elettronico le ttrvers senz subire deflessioni, per cui incide l centro dello schermo. Se invece si vrino le posizioni dei cursori, i due ponti si sbilncino, per cui insorgono tr le plcchette delle d.d.p. cui corrispondono dei cmpi elettrici di opportun intensità; l presenz di tli cmpi deflette il fscio elettronico, per cui, operndo su entrmbi i cursori, è possibile spostre il puntino luminoso in qulsisi posizione. Schermo Infine, dopo le plcchette si incontr lo schermo fluorescente, sul qule sono depositte delle sostnze, dette fosfori, che ssorbono l energi cinetic degli elettroni incidenti e l convertono in 6

7 Oscilloscopio nlogico (prte II) energi luminos (cioè in energi nello spettro di frequenz del cmpo del visibile). L conversione vviene medinte due distinti fenomeni: l fluorescenz, ossi l emissione di energi luminos in corrispondenz del pssggio dell tomo d un livello energetico più bsso d uno più lto, seguito dell incidenz del fscio elettronico; l fosforescenz, ossi l emissione di energi luminos nche qundo l tomo eccitto ritorn nel livello energetico inizile. Quest ultimo fenomeno h un durt che prende il nome di persistenz del fosforo; un volt cesst l eccitzione d prte del fscio di elettroni incidenti, l persistenz è definit come il tempo necessrio ffinchè l intensità dell emissione luminos scend l 10% di quell inizile. Nell figur seguente sono riportti gli ndmenti temporli del fscio incidente (di tipo impulsivo) e dell corrispondente luminosità del fosforo che subisce tle incidenz: Si not che l mssim emissione luminos viene rggiunt proprio poco prim che cessi l incidenz del fscio elettronico, dopodiche l emissione decde progressivmente. Esistono diversi mterili usti come fosfori, che vengono clssificti in bse ll persistenz ed l colore dell fosforescenz e dell fluorescenz. Questi mterili sono crtterizzti trmite l letter P seguit d un numero, come indicto dll seguente tbell: 7

8 Appunti di Misure Elettriche - Cpitolo 6 Nell mggior prte degli oscilloscopi, si usno fosfori medi persistenz, compres d 100 µsec e 10ms. Sottolineimo che il rendimento di un fosforo, inteso come rpporto tr l energi luminos emess e quell incidente, è molto bsso, dell ordine del 10%. Il motivo è che l mggior prte dell energi viene trsformt in clore. Si pone llor un problem di smltimento di tle clore, per evitre il surriscldmento del fosforo: tle surriscldmento, inftti, potrebbe comportre delle lterzioni permnenti dei fosfori, come degli nnerimenti (detti volgrmente bruciture), specilmente qundo il fscio bombrd per molto tempo lo stesso punto dello schermo. Lo smltimento del clore viene effettuto predisponendo un sottilissimo strto di lluminio (di spessore nche inferiore d 1µm) prim dei fosfori: se l tensione di ccelerzione degli elettroni è sufficientemente lt, lo strto non modific pprezzbilmente l incidenz del fscio sui fosfori, m riflette verso l esterno quell prte di luce che ltrimenti si perderebbe verso l interno del tubo. Questo grntisce l dissipzione del clore ed nche un migliormento del rendimento dei fosfori. Un ltro prmetro importnte per un CRT è l cosiddett luminnz, intes come l intensità di luce emess dllo schermo: ess dipende, oltre che ovvimente dlle crtteristiche dei fosfori, nche dll intensità del fscio, dll energi con l qule gli elettroni incidono sullo schermo e dl tempo di permnenz del fscio su un dt re del fosforo. Invece, un ltro problem d considerre è quello dell cosiddett emissione secondri: in prtic, un certo numero di elettroni bbndon il fosforo e si ccumul in vicinnz dello schermo, determinndo un eccesso di cric negtiv; llor, qundo gli elettroni del fscio si vvicinno llo schermo, tendono d essere respinti dl sudetto eccesso di cric negtiv, determinndo un peggiormente delle prestzioni (essenzilmente dell luminnz). Per evitre che lo schermo si crichi negtivmente, si predispone un rivestimento di miscel conduttrice, dello spessore di 2µm, dett Aqudg, sulle preti del tubo in prossimità dello schermo: Questo rivestimento si comport come un elettrodo, in qunto ttre gli elettroni e, essendo collegto elettricmente ll nodo ccelernte, chiude un circuito ttrverso il qule gli elettroni stessi possono llontnersi. Per concludere, ricordimo che sullo schermo è sovrimposto un reticolo con grduzione sugli ssi si orizzontle si verticle: 8

9 Oscilloscopio nlogico (prte II) Il reticolo, se posto si ll interno si ll esterno dello schermo, può dr luogo l noto errore di prllsse. Per questo motivo, negli oscilloscopi più recenti esso viene inciso ll interno del vetro su cui sono deposti i fosfori. DEFLESSIONE DEL FASCIO DI ELETTRONI Abbimo detto prim che gli elettroni in uscit dll grigli, prim di giungere lle plcchette deflettrici verticli, sono soggetti d un cmpo elettrico di ccelerzione, diretto lungo l sse del tubo (sse z), loclizzto tr l grigli stess e gli nodi di ccelerzione. Per semplicità, supponimo che: gli elettroni si muovno tutti lungo un sol direzione, ossi che il fscio si estremmente sottile; le plcchette deflettrici costituiscno le rmture di un condenstore pino e prllele; gli elettroni entrino tr le plcchette con velocità vente solo l componente longitudinle (v=v z ). Indichimo inoltre con V l cosiddett tensione nodic, ossi l tensione presente tr nodo di ccelerzione e grigli, e con l C l lunghezz del cnnone elettronico, misurt tr il ctodo e l superficie estrem dell nodo ccelernte. Possimo llor clcolre l forz gente sugli elettroni uscenti dl cnnone: V Fe = q E = e E z = e l D ltr prte, ricordndo che F=m, bimo che C V m F e = e = e e e = lc e m e V l C dove ovvimente m e, e ed e sono, rispettivmente, l mss, l ccelerzione e l cric dell elettrone. L equzione ricvt ci dice subito che, per umentre l ccelerzione del fscio, possimo o umentre l tensione nodic (il che signific disporre di un ltr tensione ll interno del CRT) oppure ridurre l lunghezz del cnnone elettronico (ossi l lunghezz degli nodi di ccelerzione e foclizzzione). Se desso voglimo clcolre l velocità v z con cui il generico elettrone rriv lle plcchette verticli, ci bst pplicre un bilncio energetico, tr l energi cinetic ccumult durnte l ccelerzione e l energi elettric in gioco (in ev): 1 m 2 e v 2 z = ev v z = 2e m e V Anche in questo cso, come er ovvio che fosse, bbimo un dirett proporzionlità con l tensione nodic. Adesso considerimo quello che ccde tr le plcchette deflettrici verticli: 9

10 Appunti di Misure Elettriche - Cpitolo 6 punto di entrt degli elettroni y plcchett deflettrice verticle superiore deflessione verticle degli elettroni E y z plcchett deflettrice verticle superiore Supponimo che tr di esse si pplict un tensione V y continu e costnte. A queste tensione corrisponde ovvimente un cmpo elettrico E y, nch esso continuo e costnte, diretto lungo l sse y trsversle ll sse del CRT. Essendo questo cmpo perpendicolre ll sse z, esso non vri l velocità delle prticelle lungo l ssez, per cui l componente z di tle velocità rimne invrit e possimo scrivere che v z = z t t = z v z = Al contrrio, il cmpo E y imprime gli elettroni un forz e quindi un ccelerzione y dirett lungo l sse y: con gli stessi discorsi di prim, scrivimo che z 2e m e V = z me 2eV Vy Fy = e E y = e = me y y = d e m e V d y dove ovvimente d è l distnz tr le plcchette verticli. Il corrispondente moto è di tipo uniformemente ccelerto (o prbolico), per cui gli elettroni si spostno, lungo l sse y, di un quntità dt d y = yt = 1 2 e m e V d y t 2 Sostituendo desso l espressione di t ricvt prim, bbimo che 1 2 e m y 2 e y = z = e V d m 2eV z d V V y L deflessione degli elettroni (che, per le polrità dell tensione e del conseguente cmpo, vviene nel verso positivo dell sse y qundo V y >0 e in verso opposto qundo V y <0) è dunque proporzionle V y ed inversmente proporzionle V. Si present subito un problem legto quest deflessione, schemtizzto nell figur seguente: 10

11 Oscilloscopio nlogico (prte II) y d E y z deflessione verticle eccessiv degli elettroni: essi intercettno l plcchett l d Inftti, l deflessione verticle può essere tle d fr incidere il fscio di elettroni su un delle due plcchette ( second dell polrità dell tensione), il che impedirebbe l rrivo llo schermo se non per fenomeni di riflessione. Quindi, bisogn impedire il verificrsi di quest condizione. Lo si può fre fcilmente: indichimo con l d l lunghezz longitudinle (cioè lungo z) delle plcchette deflettrici verticli e supponimo che il fscio di elettroni entri nell zon centrle delle plcchette, come riportto in figur; ffinchè il fscio non intercetti le plcchette, in corrispondenz di z=l d (stimo supponendo che il riferimento si preso ll inizio delle plcchette) deve risultre y<d/2 nche in presenz dell mssim tensione V ymx pplict, cioè si deve vere un deflessione 2 1 z Vy inferiore ll semidistnz tr le plcchette. Applicndo quindi l relzione y =, deve 4 d V risultre 2 1 ld 4 d V y,mx V d < 2 ld < d V 2 V Quest relzione, dunque, pone un vincolo l rpporto tr le dimensioni delle plcchette deflettrici verticli, qundo si fisst l mssim tensione pplicbile tr di esse. 1 e Vy 2 Abbimo detto che, in bse ll relzione y = t, il moto degli elettroni tr le plcchette è 2 me d prbolico. Qundo però gli elettroni escono dll zon delle plcchette, l forz di deflessione verticle scompre, per cui il moto prosegue lungo un line rett che terminerà nel punto P indicto nell figur seguente: y,mx 11

12 Appunti di Misure Elettriche - Cpitolo 6 Come si not dll figur, il punto P si trov d un distnz D dll sse del tubo. Per individure tle distnz (che rppresent l deflessione verticle del nostro fscio), ci è sufficiente osservre che l ngolo θ è legto ll lunghezz l d delle plcchette verticli dll relzione tn θ = V y 2dV l d Abbimo qui tenuto conto del ftto che tnθ è l pendenz dell prbol nel punto z=l d e coincide con l pendenz dell rett che individu P. Tle rett incontr inoltre l sse z in un punto O che dist dl bordo desttro delle plcchette deflettrici verticli di un quntità pri x 0 = y z= ld tn θ 2 1 l V d 4 d V = Vy l 2dV y d ld = 2 In bse questo risultto, il punto O si trov l centro delle plcchette deflettrici: indict llor con L l distnz del punto O dello schermo fluorescente (sul qule si trov P), bbimo bnlmente che Vy D = L tn θ = L ld 2dV Quest è l relzione fondmentle sul funzionmento del CRT (e quindi dell intero oscilloscopio): ess mostr inftti che l posizione verticle del punto P sullo schermo (cioè l deflessione verticle del fscio) è direttmente proporzionle ll tensione pplict tr le plcchette deflettrici verticli: L l D = d Vy 2dV Dto che V y è proporzionle l segnle di misur, secondo qunto vedremo più vnti, possimo dedurre che l oscilloscopio è un dispositivo voltmetrico d indiczione linere. L ld Il coefficiente di proporzionlità è dunque, per cui l deflessione verticle dipende dlle 2dV dimensioni del tubo rggi ctodici e dll tensione nodic ccelertrice. Sensibilità di deflessione Si definisce sensibilità di deflessione (simbolo : S Y ) dell oscilloscopio il rpporto tr l L l deflessione D è l tensione che l h provoct: vendo trovto prim che D = d Vy, deducimo 2dV che tle sensibilità vle D ld L S y = = V 2d V y 12

13 Oscilloscopio nlogico (prte II) Il reciproco di quest quntità prende il nome di fttore di deflessione (simbolo G Y ): G 1 = S y = y 2d V l L Evidentemente, mentre S Y si misur in mm/v, G Y si misur in V/mm. Il nostro oscilloscopio srà tnto migliore qunto più lt risult l sensibilità di deflessione. Allor, in bse ll definizione ppen dt, è evidente che S Y cresce se umentimo l lunghezz L oppure riducimo l tensione V oppure ncor se umentimo il rpporto l d /d. Su quest ultimo, però, bbimo il vincolo visto prim, in bse V l qule il vlore limite è 2 : dto che, per umentre S Y, simo interessti ridurre V, è V y,mx evidente che il limite su l d /d divent sempre più bsso. Allor, l prim cos che si f è quell di umentre fittizimente il rpporto l d /d: dicimo fittizimente in qunto si trtt sostnzilmente di usre delle plcchette verticli che, nzichè essere rettilinee, sono leggermente divergenti. L figur seguente mostr il concetto: d Aumento fittizio del rpporto l d /d: rispetto ll figur di sinistr, quell di destr present l legger divergenz delle plcchette Le dimensioni verticli (d) e longitudinli (l d ) non cmbino, m le plcchette sono leggermente divergenti, in modo che, pur diminuendo leggermente l tensione nodic, non si bbi comunque intersezione tr fscio elettronico e plcchette (che invece si vrebbe con le plcchette perfettmente rettilinee). In effetti, non possimo però ridurre eccessivmente l tensione nodic, in qunto questo ridurrebbe l intensità luminos dell trcci sullo schermo. Allor, spesso si effettu tle riduzione, m llo stesso tempo si relizzno degli nodi di post-ccelerzione dopo le plcchette verticli: Anodo di post-ccelerzione relizzto trmite un successione di nodi potenzile crescente 13

14 Appunti di Misure Elettriche - Cpitolo 6 Un semplice relizzzione dell nodo di post-ccelerzione consiste in un monoelettrodo sistemto nell prte conic del tubo. Più efficce è invece l soluzione propost in figur, in cui il monoelettrodo è stto seprto in un succesione di elettrodi potenzile vi vi crescente mn mno che ci si spost verso lo schermo. Nei più recenti CRT, l nodo di post-ccelerzione è invece costituito d un grigli semisferic, potenzile positivo (dell ordine di 2kV), post tr le plcchette e lo schermo; in ggiunt questo, il rivestimento di Aqudg di cui si è prlto in precedenz viene sostituito d un rivestimento di mterile conduttore portto d ltissimo potenzile positivo (circ 20 kv). Rigurdo l uso di quest grigli semisferic, bisogn però tener conto, nell progettzione, che ess cttur inevitbilmente un certo numero di elettroni, il che determin un riduzione dell intensità luminos. Allor, per conservre un buon intensità luminos, si sfrutt il cosiddetto effetto di moltipliczione degli elettroni: si predispone, nelle immedite vicinnze dello schermo, un pistr potenzile elevto, in cui sono stti prticti numerosissimi forellini; qundo il fscio di elettroni penetr in tli fori, rimblz sulle loro preti ed ogni rimblzo gener, per il fenomeno dell emissione secondri, un umento del numero di elettroni e quindi nche dell luminosità dell trcci. L figur seguente mostr, molto schemticmente, cos succede per il generico elettrone che penetr in uno dei forellini: elettrone Con questi ccorgimenti, per vlori di D dell ordine di 10 cm, si ottengono vlori di sensibilità compresi tr 1 mm/v e 0.1 mm/v. Tensione vribile in ingresso Tutti i discorsi precedenti sono stti ftti con l ipotesi di fondo che l tensione V y pplict lle plcchette deflettrici verticli fosse continu e costnte. Essendo quest tensione proporzionle l segnle di misur pplicto in ingresso, nell mggior prte dei csi si trtterà di un tensione v y (t) vribile nel tempo. Ad ess, perciò, corrisponderà un vrizione temporle dell triettori degli elettroni e quindi dell loro deflessione nel CRT. Allor, ffinchè i discorsi ftti continuino d esse vlidi, deve essere verifict un condizione di fondo: il tempo di trnsito degli elettroni tr le plcchette deve essere molto più piccolo rispetto l periodo dell tensione pplict; sotto quest ipotesi, inftti, possimo ritenere che l deflessione degli elettroni si costnte (nche se divers di volt in volt) d ogni pssggio ttrverso le plcchette, per cui possimo considerre l situzione qusi sttic e quindi possimo continure ritenere vlid l precedente trttzione. Quest limitzione sul tempo di trnsito si trduce evidentemente su un limitzione sull rpidità di vrizione dei segnli in ingresso e quindi sull mpiezz di bnd di tli segnli. Dobbimo dunque rendere piccolo il tempo di trnsito degli elettroni ttrverso le plcchette verticli, in modo d umentre l mpiezz di bnd dell oscilloscopio, intes ppunto come mssim frequenz dei segnli pplicbili ll ingresso. In line di mssim è ovvio che dovremmo vere plcchette molto corte (l d piccolo) ed elettroni molto veloci (V elevt). Il problem è che, ll umentre dell velocità del fscio, divent sempre più difficile l su deflessione (si prl di fscio duro), con un conseguente riduzione di sensibilità. 14

15 Oscilloscopio nlogico (prte II) Allor, negli oscilloscopi d mpi bnd (nche fino d 1 GHz), si preferisce ridurre il tempo di trnsito gendo sull lunghezz delle plcchette deflettrici; in prticolre, invece di vere un unic coppi di plcchette, se ne oper un suddivisione, in modo d relizzre un successione di plcchette più piccole: z Così fcendo, però, per ottenere lo stesso effetto di deflessione che si otterrebbe con un unic coppi di plcchette, si rende necessrio limentre le coppie di plcchette non con l stess tensione, m con un tensione vi vi ritrdt mn mno che si prosegue verso destr; si procede llor pplicndo l tensione di deflessione ll prim coppi di plcchette sinistr e poi si usno delle linee di ritrdo (sono semplici pezzi di cvo cossile) tr le coppie successive: z Queste linee di ritrdo fnno in modo che l tensione pplict ll prim coppi di plcchette sinistr pssi lle successive con l stess velocità di vnzmento del fscio di elettroni, con il vntggio quindi di ridurre il tempo di trnsito del fscio tr ogni coppi di sub-plcchette. Deflessione elettrosttic e mgnetic Le ultime considerzioni d fre, rigurdo il CRT di un oscilloscopio nlogico, rigurd il perchè dell scelt dell deflessione elettrosttic. Inftti, un ltr possibilità per deflettere il fscio elettronico srebbe quell dell deflessione mgnetic, che è ust qusi sempre negli oscilloscopi digitli e nei televisori; l deflessione mgnetic present numerosi vntggi, m h nche un fondmentle difetto, quello di imporre un ridott mpiezz di bnd (non oltre i 10 khz): inftti, per crere il cmpo mgnetico di deflessione si usno induttori ttrversti d corrente elettric proporzionle l segnle di misur; per ridurre l costnte di tempo di rispost dell induttore, in modo d seguire segnli nche d elevt frequenz, srebbe necessrio ridurre il numero di spire, m, contempornemente, umentre l potenz ed è proprio questo elevto consumo di potenz sconsiglire l uso dell deflessione mgnetic. In effetti, fronte di questo difetto, l deflessione mgnetic presente numerosi vntggi rispetto quell elettrosttic: 15

16 Appunti di Misure Elettriche - Cpitolo 6 consente un mggiore ngolo di deflessione del fscio; non richiede forti ccelerzioni del fscio elettronico, pur ssicurndo ottim luminosità; present migliore sensibilità e migliore risoluzione; consente prità di re dello schermo, un riduzione dell lunghezz del tubo e quindi delle dimensioni dello strumento (non c è più il fmoso vincolo sul rpporto l d /d, in qunto mncno del tutto le plcchette deflettrici); present costi di relizzzione decismente bssi. SISTEMA DI DEFLESSIONE VERTICALE Nel precedente prgrfo ci simo occupti dei meccnismi (e reltive equzioni) con cui vviene l deflessione verticle del fscio elettronico, ossi l deflessione di tle fscio proporzionle, in ciscun istnte, l segnle di misur (cnle Y). Adesso voglimo esminre ltri spetti del sistem di deflessione verticle. Possimo llor fre subito uno schem blocchi del suddetto sistem: In questo schem blocchi sono indicti i principli componenti che ci interessno, di cui dimo desso un dettglit descrizione. Selettrore di ingresso (AC, DC, GND) In primo luogo, notimo un selettore di ingresso, del qule si è già prlto in precedenz: si trtt di un commuttore tre posizioni, che consente di scegliere il tipo ccoppimento (AC o DC) tr il segnle di misur e lo strumento (in prticolre l ttenutore, di cui prleremo tr poco); c è nche l opzione GND che, trmite l visulizzzione di un trcci orizzontle corrispondente l potenzile di terr (0V), consente di verificre dove si posizionto sullo schermo il livello di riferimento. Attenutore in ingresso A vlle del selettore di ingresso, c è l ttenutore in ingresso, che h lo scopo fondmentle di dttre i livelli delle tensioni in ingresso l sistem di mplificzione verticle. Come è noto, uin ttenutore può essere relizzto in vrio modo: quello più semplice consiste in un prtitore resistivo, m si possono nche usre un cten in serie di componenti RC prllelo oppure 16

17 Oscilloscopio nlogico (prte II) mplifictori gudgno vribile oppure nche un cten di diodi PIN (usti negli oscilloscopi con bnd molto mpi). L ttenuzione introdott d questo dispositivo è quell regolt dll mnopol VOLT/div sul pnnello frontle dell oscilloscopio: ess consente di selezione il miglior rpporto tensione/divisioni in dipendenz del livello di tensione del segnle di misur. Come sppimo, uno strumento di misur è tnto migliore qunto mggiore è l su linerità di rispost nei confronti del segnle in ingresso. D qui scturisce che l ttenuzione introdott dll ttenutore debb essere il più possibile costnte con l frequenz. Per ottenere questo, sono necessri i cosiddetti ttenutori compensti. Inoltre, è nche necessrio che l impedenz di ingresso dell oscilloscopio non vri con l posizione del commuttore, per cui l tensione di misur viene pplict tutto il prtitore e poi si us un opportuno selettore per prelevre tutt o prte di quest tensione. Per grntire le migliori prestzioni del successivo pre-mplifictore, si f nche in modo che l impedenz di uscit dell ttenutore si sempre molto bss, in modo che l grn prte dell tensione in uscit dll ttenutore contribuisc l pilotggio del pre-mplifictore (che srà evidentemente un FET, cioè con elevt impedenz di ingresso). Tornndo l problem dell compenszione (cioè del mntenimento di un ttenuzione costnte in frequenz), dobbimo dire che i prtitori resistivi, essendo più difficili d compensre, sono poco usti. Decismente più usti sono i circuiti RC; per frne un nlisi di mssim, possimo indicre con R t e C t, rispettivmente, l resistenz e l cpcità totli dell ttenutore; per ottenere l compenszione, si può verificre che, in ogni posizione del commuttore, deve essere verifict l condizione R C = R C t t dove bbimo indicto con R e C, rispettivmente, l resistenz e l cpcità dell prte seleziont del prtitore. Così come bbimo visto proposito dell regolzione dell sond compenst, nche per l compenszione dell ttenutore si us un ond qudr post in ingresso llo strumento e si ruot il commuttore fin qundo l visulizzzione dell form d ond risult l migliore pprossimzione possibile dell ond qudr stess. Sistem di mplificzione verticle Il sistem di mplificzione verticle è quello che crtterizz l sensibilità dello strumento. A tl proposito, dobbimo ricordrci che, per un qulsisi mplifictore elettronico, il prodotto tr l mpiezz di bnd ed il gudgno è costnte: questo comport che un sensibilità elevt si poss vere solo su un bnd piccol e vicevers. Tr l ltro, ricordimo nche che gli mplifictori lrg bnd (cioè con frequenz di tglio superiore elevt, dell ordine di 10 Mhz) venti nche un gudgno elevto hnno grossi problemi di stbilità, per cui è necessrio umentrne i costi l fine di usre opportuni sistemi di controllo. In lcuni oscilloscopi di bsso costo, si utilizzno mplifictori con ccoppimento solo in corrente lternt, che quindi sono insensibili ll componente continu in ingresso; per includere tle componente continu, i costi e l complessità umentno, per i noti problemi di deriv, m umentno nche le ppliczioni (è possibile d esempio visulizzre senz distorsioni i treni di impulsi bss frequenz). Un problem di notevole importnz è quello per cui il segnle di ingresso è generlmente sbilncito, nel senso che present si componenti di modo comune si componenti di modo differenzile; se si vuole umentre l linerità di deflessione del fscio nel CRT, è necessrio bilncire il segnle e questo compito è proprio del premplifictore. Quest ultimo è llor 17

18 Appunti di Misure Elettriche - Cpitolo 6 generlmente costituito d due stdi in csct: il primo stdio è un inseguitore di tensione FET, vente elevt impedenz di ingresso e medi impedenz di uscit), ccoppito direttmente d uno stdio inseguitore di emettitore (cioè un inseguitore di tensione BJT), il qule essenzilmente dtt l medi impedenz di uscit del FET ll bss impedenz di ingresso del successivo mplifictore d inversione di fse; quest ultimo è un mplifictore differenzile d elevto CMRR, in modo d sopprimere l meglio possibile il segnle di modo comune. Questo mplifictore verticle è in controfse in qunto consente di pplicre lle due plcchette verticli due tensioni uguli m di polrità opposte; questo consente di migliorre l linerità di deflessione del CRT. Per ottimizzre le prestzioni dell mplifictore verticle (ottim linerità, notevole stbilità, mpi bnd pssnte e cioè piccoli tempi di slit), si us un forte rezione negtiv. Line di ritrdo Tr il premplifictore e l mplifictore in controfse è presente un line di ritrdo, necessri per l sincronizzzione con il sistem di deflessione orizzontle: come già ccennto in precedenz, l line di ritrdo f in modo che il segnle di misur veng pplicto sulle plcchette deflettrici verticli solo dopo che il sistem di sctto bbi comndto il genertore dell bse dei tempi e che l uscit di quest ultim, su volt, si stt mplifict dll mplifictore orizzontle. In tl modo, quindi, i due segnli sui due sistemi di plcchette vengono pplicti contempornemente, mentre, in ssenz dell line di ritrdo, il segnle sul sistem di deflessione orizzontle interverrebbe dopo quello sul sistem di deflessione verticle. L line introduce dunque un ritrdo lmeno pri l tempo che intercorre tr il comndo del sistem di sctto e l ppliczione del segnle proveniente dll bse dei tempi sulle plcchette deflettrici orizzontli. Questo tempo è dell ordine di 100 nsec. Dl punto di vist dell relizzzione prtic, l line di ritrdo può essere semplicemente un pezzo di cvo cossile con elevt induttnz per unità di lunghezz. Inoltre, dto che l line è interpost tr due mplifictori, è importnte ccordrl con essi in bse ll su impedenz crtteristic. Non solo, m, l fine di ottenere un ottimo comportmento dinmico dell line, sono previsti un serie di condenstori finemente vribili, il cui vlore viene regolto in sede di trtur dello strumento. Prmetri del sistem di deflessione verticle I prmetri che crtterizzno un oscilloscopio dipendono strettmente dl sistem di deflessione verticle. Essi sono essenzilmente l sensibilità verticle, l mpiezz di bnd ed il tempo di slit. L sensibilità verticle si ricv dl minimo fttore di deflessione G Y indicto sul pnnelo (in corrispondenz dell mnopol VOLT/div collegt ll ttenutore verticle). Fccimo un esempio, supponendo che il minimo vlore indicto per G Y si 2 mv/div. Generlmente, ogni divisione trccit sullo schermo è di 10 mm, per cui l sensibilità è d S = G div Y,min mm 10 div mm = = 5 = 5000 mv mv 2 dov mm V 18

19 Oscilloscopio nlogico (prte II) In generle, segnlimo che l dimensioni d div dell generic divisione oscillno tr 0.75 cm e 1.3 cm. Per qunto rigurd l mpiezz di bnd, per gli mplifictori che comprendono nche l continu ess è convenzionlmente definit come l frequenz di tglio superiore, ossi l frequenz ll qule il vlore dell tensione di uscit scende 3dB l di sotto del vlore frequenz null. Qundo bbimo che fre con un oscilloscopio d lt frequenz (tipicmente usto per misure impulsive), dobbimo invece fr riferimento l tempo di slit, che è un prmetro tipicmente ll rispost temporle, d un grdino in ingresso, per un sistem del primo ordine: inftti, per un sistem del primo ordine, sppimo che l mpiezz di bnd B W ed il tempo di slit t S sono legti dll not relzione 0.35 BW (MHz) = t ( µ sec) Ad esempio, un oscilloscopio con tempo di slit di 5 nsec present evidentemente un mpiezz di bnd di 70 MHz (oscilloscopio d lt frequenz). Il tempo di slit t S non nullo dell oscilloscopio comport evidentemente un errore (sistemtico) nell vlutzione, d esempio, del tempo di slit t eff di un segnle. E possibile llor correggere tle errore trmite l seguente relzione: t eff = dove t m è il tempo di slit del segnle che misurimo in bse ll visulizzzione sullo schermo. Quest relzione mostr chirmente che l errore (e quindi l entità dell correzione) ument ll umentre del tempo di slit dell oscilloscopio. t 2 m S t 2 S SISTEMA DI DEFLESSIONE ORIZZONTALE Abbimo in precedenz osservto che un oscilloscopio può funzionre si in modo XY si in modo normle (cioè in bse tempi), secondo il seguente schem blocchi (già proposto in precedenz): Il sistem di deflessione orizzontle consente dunque di scegliere, trmite l opportuno commuttore posto sul pnnello dello strumento, il modo di funzionmento desiderto. Nell figur seguente è mostrto lo schem semplificto del sistem di deflessione orizzontle: 19

20 Appunti di Misure Elettriche - Cpitolo 6 Notimo subito l presenz del commuttore in ingresso ll mplifictore orizzontle (nch esso in controfse come quello verticle): tle commuttore permette di scegliere se pilotre l mplifictore trmite il segnle fornito dll bse tempi (modo normle) oppure quello prelevto (dopo opportuno condizionmento) dll esterno trmite il cnle X (modo XY). Qundo l oscilloscopio funzion in modo XY, ossi sostnzilmente come digrmmtore, il segnle di ingresso viene pplicto l cnle X, che riproduce qusi fedelmente il cnle Y visto in precedenz: notimo inftti l presenz del selettore per l ccoppimento (AC, DC o GRD), l ttenutore ed il premplifictore, ossi lo stesso sistem di condizionmento visto per il cnle Y. Qundo l oscilloscopio funzion in modo normle, invece, cioè per l visulizzzione di un form d ond vribile nel tempo, il sistem di deflessione orizzontle deve essere collegto l genertore dell bse dei tempi. In ogni cso, il segnle che deve pilotre le plcchette deflettrici orizzontli proviene dll mplifictore orizzontle. Le specifiche su questo mplifictore non sono così stringenti come quelle sull mplifictore verticle: inftti, quest ultimo deve necessrimente poter mplificre fedelmente segnli nche di piccol mpiezz e spesso d lt frequenz e con rpidi tempi di slit; l contrrio, l mplifictore orizzontle viene progettto essenzilmente per riprodurre fedelmente il segnle proveniente dl genertore dell bse dei tempi, che è un dente di seg non mpiezz non molto piccol e tempi di slit non molto ridotti. Non essendoci problemi legti ll mpiezz di bnd di questo mplifictore, se ne può trnquillmente umentre il gudgno rispetto ll mplifictore verticle, in modo d umentre l sensibilità del sistem di deflessione orizzontle; tr l ltro, questo umento di gudgno (e quindi di sensibilità) si rende necessrio per compensre l diminuzione dell sensibilità di deflessione orizzontle dovut l ftto che le plcchette deflettrici orizzontli sono poste più vicine llo schermo rispetto quelle verticli (le quli sono più lontne, come bbimo visto, proprio per umentre l sensibilità di deflessione verticle). Notimo inoltre che, così come l mplifictore verticle, nche quello orizzontle è in controfse per migliorre l linerità di deflessione del fscio. Segnle dente di seg E intuitivo che, per vere un riproduzione fedele di un form d ond vribile nel tempo, è necessrio che il fscio di elettroni veng deflesso orizzontlmente, d sinistr e destr dello schermo, velocità costnte e che poi esso poss tornre rpidmente indietro per riprtire con un nuov scnsione. Così come bbimo visto per l deflessione verticle, nche quell orizzontle è linermente vribile con l tensione 20

21 Oscilloscopio nlogico (prte II) pplict lle plcchette deflettrici. Nel cso dell deflessione verticle, L l vevmo trovto che ess er regolt dll legge D = d Vy ; nlogmente, per l deflessione 2dV orizzontle possimo scrivere che D = k V x dove V x è l tensione pplict lle plcchette orizzontli e k x un opportun costnte di proporzionlità (legt lle dimensioni ed ll distn mutu delle plcchette nonché ll tensione nodic V ). Se derivimo rispetto t quell relzione, ottenimo l velocità del fscio lungo l sse orizzontle: dd x dvx v x = = k x dt dt x x dv Affinchè quest velocità si costnte, è necessrio che risulti x = cos t, ossi è necessri un dt vrizione linere con il tempo dell tensione pplict tr le plcchette. Qundo il fscio h rggiunto l estremità destr dello schermo, l tensione V x deve decrescere rpidmente zero, in modo che il fscio ritorni ll estremità sinistr e poss incomincire un ltr escursione. In tl modo, si vrà un riproduzione ripetut dell form d ond pplict ll sse y. Tutte queste considerzioni spiegno dunque per qule motivo il segnle di tensione Vx deve ssumere il tipico ndmento dente di seg: L rmp di questo segnle determin, trmie l propri pendenz, l velocità dell escursione del fscio lungo l sse x dello schermo e quindi l trtur in tempo dell oscilloscopio. Come mostrto in figur, il segnle dente di seg è crtterizzto d lcuni tempi crtteristici: tempo di slit (simbolo: t S ): tempo necessrio perchè l rmp pssi dl 10% l 90% del vlore di picco V M ; tempo di spzzolmento (simbolo: t SP ): tempo necessrio ffinchè V x pssi dl vlore minimo l vlore mssimo; tempo di ritrcci (simbolo: t r ): tempo necessrio ffinchè V x pssi dl vlore mssimo l vlore minimo. 21

22 Appunti di Misure Elettriche - Cpitolo 6 Durnte il tempo di ritrcci, il fscio elettronico torn rpidmente sinistr dello schermo. Per evitre che sullo schermo compi un immgine di ritrcci, che non fornirebbe lcun informzione utile, si possono usre tre strde: l prim è quell di usre un mplifictore di spegnimento, pilotto sempre dl genertore dell bse dei tempi; l second è quell invece di interdire l grigli di controllo del cnnone elettronico, portndol d un potenzile tnto negtivo d impedire il pssggio di elettroni l terz è infine quell di interdire l nodo di pre-ccelerzione, umentndone l tensione positiv d un vlore tle d ttirre ed ssorbire completmente il fscio di elettroni. In ogni cso, il risultto è che, durnte il tempo di ritrcci, non c è lcun fscio di elettroni incidente sullo schermo. Possimo dunque riepilogre le principli funzioni dell bse tempi: ess gener il segnle dente di seg Vx; riport il pennello dl mrgine destro l mrgine sinistro; interdice il pennello durnte il ritordo (impulso di unblnking); ttende l rrivo del nuovo impulso di trigger. Genertore dente di seg Vedimo desso come relizzre il genertore dente di seg. Ci sono diversi modi. Uno molto semplice, ncor usto negli oscilloscopi più economici, è quello di sfruttre le curve di cric e scric di un circuito RC, che sono bbstnz lineri lmeno nell prte inizile. Nell figur seguente è riportto un semplice circuito trnsistor che sfrutt questo meccnismo: In questo circuito, il trnsistor non h funzioni di mplificzione, m di interruttore elettronico: fin qundo l tensione V i sull bse del trnsistor è null, il trnsistor stesso è interdetto, per cui il condenstore tende cricrsi ll tensione V cc trmite l resistenz R; bbimo perciò 22

23 Oscilloscopio nlogico (prte II) un bnle circuito RC limentto in continu, per cui sppimo che, supponendo il condenstore inizilmente scrico, l legge di cric è del tipo esponenzile: V x = V cc / RC ( 1 e t ) il processo di cric termin qundo l tensione V x rggiunge il vlore mssimo desiderto, indicto in precedenz con V M ; per terminre l cric, bst pplicre un impulso sull bse del trnsistor, in modo d polrizzrlo e portrlo in sturzione; in quest condizione, esso present un resistenz R CE tr collettore ed emettitore e quindi il condenstore può scricrsi ttrverso quest resistenz, con legge ncor esponenzile: V x = V M e t / R CEC Ripetendo questo ciclo, cioè ponendo sull bse del trnsistor un treno di impulsi di mpiezz, durt e periodo opportuni, si può sfruttre l qusi-linerità delle leggi di cric e scric nei rispettivi trtti inizili: In prticolre, tle linerità è tnto mggiore qunto più piccol è l tensione mssim V M che il dente di seg deve rggiungere: d esempio, per qunto rigurd l legge di cric, è sufficiente che V M non superi il 10% del vlore Vcc dell limentzione. Se invece si vuole ottenere un linerità decismente mggiore per l rmp, si usno genertori corrente costnte per cric il condenstore. Inftti, ci bst considerre l relzione di lto del condenstore, scritt nell form V x = 1 C t 0 I(t) dt dove ovvimente si suppone il condenstore inizilmente scrico. Se l corrente ttrverso l elemento è costnte, d quell relzione ricvimo che V x t 1 = Idt = C 0 1 I t C ossi ppunto un tensione linermente crescente col tempo. Il circuito usto per ottenere questo ndmento dell tensione V x è il cosiddetto integrtore di Miller, riportto nell figur seguente: 23

24 Appunti di Misure Elettriche - Cpitolo 6 Ancor un volt, il trnsistor funge d interruttore elettronico; esso comnd l inizio e l fine dell intervllo di integrzione, trmite il segnle V i pplicto sull su bse: qundo il trnsistor è interdetto, bbimo un corrente che dll limentzione si port in ingresso ll integrtore trmite il resistore R 3 ; quindi, l tensione di limentzione consente l cric del condenstore C, il qule si cric corrente prticmente costnte (si ricordi che, in prim pprossimzione, un op-mp non ssorbe corrente in ingresso, per cui l corrente proveniente dll limentzione scorre direttmente in C). Con questo, mettimo in prtic ciò che prim bbimo scritto in formule. Per qunto rigurd l vrizione delle frequenze del dente di seg (e quindi l trtur in tempo dell sse x dell oscilloscopio), bst vrire o l cpcità C oppure l resistenz del circuito RC di cric del condenstore. A questo scopo, è predispost l mnopol TIME/div post sul pnnello dello strumento. Il grnde pregio dell integrtore di Miller st nell su flessibilità: inftti, è possibile scegliere in vrio modo si C si R 3, così d poter ottenere, con lo stesso genertore, forme d ond dente di seg in un mpio spettro di frequenz. Funzioni ggiuntive del genertore dell bse tempi Inserendo l integrtore di Miller in un circuito più complesso, possimo ottenere lcune funzioni ggiuntive per il genertore dell bse tempi. Considerimo llor il seguente schem blocchi: L tensione Vx per pilotre l mplifictore orizzontle (e quindi le plcchette di deflessione orizzontle) proviene sempre dll integrtore di Miller, l qule però sono connessi due nuovi blocchi: 24

25 Oscilloscopio nlogico (prte II) il circuito di port, l qule giungono impulsi di sctto che, come si vedrà nel prossimo prgrfo, servono per l sincronizzzione; il circuito di congelmento. E inoltre presente un blocco denominto squdrtore. Vedimo llor le crtteristiche di questi blocchi. In primo luogo, notimo un comndo, per il circuito di port, denominto AUTO: trmite questo comndo, è possibile ottenere, dll integrtore di Miller, un dente di seg nche in ssenz di segnli pplicti in ingresso l oscilloscopio 1. Quindi, selezionndo, trmite un commuttore sul pnnello, l posizione AUTO, ottenimo un trcci orizzontle sullo schermo (in ssenz di segnle pplicto), il che ci consente, come è noto, di definire il livello di tensione sul reticolo del CRT. Per qunto rigurd il circuito di congelmento, il funzionmento è il seguente: qundo bbimo l pposito selettore sul pnnello nell posizione NORMAL, il circuito di port h il compito di fr giungere gli impulsi di comndo ll integrtore di Miller, con un ben definit temporizzzione; llor, il circuito di congelmento (hold off) h il semplice compito di ritrdre l rrivo dell impulso di sctto ll integrtore di Miller finché non si sino ripristinte le sue condizioni inizili e l integrtore si pronto riprtire. Lo squdrtore h invece semplicemente il compito di rendere i segnli provenienti dl circuito di congelmento dtti pilotre il circuito di port. Segnlimo inoltre che il circuito di port h ltre due funzioni, esplicte entrmbe trmite impulsi inviti ll sse z: in primo luogo, esso serve d interdire il cnnone elettronico durnte i tempi di ritrcci e di congelmento; in secondo luogo, trmite il comndo SINGLE, è possibile invire un solo impulso di sctto ll integrtore di Miller, in modo d visulizzre in modo permnente un solo trtto del segnle sotto misur (cioè un sol fotogrfi); il circuito di port non lsci dunque pssre ltri impulsi fin qundo l opertore non lo desideri. Bse dei tempi ritrdt In lcuni oscilloscopi è presente, oltre che l bse dei tempi trdizionle, l cosiddett bse dei tempi ritrdt: ess h sostnzilmente il compito di consentire l visulizzzione (con mggiore dettglio) di un sol prte del segnle già visibile sullo schermo. Per ottenere quest funzione, si procede nel modo seguente: il segnle V x in uscit dll integrtore di Miller non viene invito direttmente ll mplifictore orizzontle, m d un nuovo blocco bse tempi, venti un genertore rmp di pendenz mggiore rispetto quell del genertore principle; in tl modo, si h un espnsione dell sse temporle, che permette un visulizzzione su tutto lo schermo di un porzione ridot del segnle sul cnle Y. Esiste un pposito selettore di funzioni sul pnnello dello strumento: qundo il selettore è OFF, llor l bse tempi ritrdt è disttivt, per cui funzion quell trdizionle; l figur seguente mostr l situzione: 1 In prtic, il comndo AUTO modific il circuito di port trsformndolo in un oscilltore stbile. 25