ماسح ضوئي للعينات

قبل مناقشة ماسح الأوسيلوسكوب، يجب أن نعرف المبدأ الأساسي وآلية عمل الأوسيلوسكوب العادي. إنه جهاز يتلقى إشارات كهربائية واحدة أو أكثر ومن ثم ينتج شكل الموجة على الشاشة في الوقت نفسه. يعتبر ماسح الأوسيلوسكوب نسخة متقدمة من الأوسيلوسكوب الرقمي مع بعض الميزات الإضافية واستخدامات خاصة.

تم تصميمه لتوفير وظيفة ذات تردد عالٍ جداً عن طريق أخذ عينات من عدة أشكال موجية بشكل متتالي. يستخدم هذا النوع من الأوسيلوسكوب نظرية العينات لبناء شكل الموجة من عدة إشارات مدخل. باستخدام الضوء الساطع، يمكن رؤية جزء من الحركة، ولكن عندما يتم التقاط مجموعة من الصور، يمكن ملاحظة حركة ميكانيكية سريعة جداً. يعمل ماسح الأوسيلوسكوب بطريقة مشابهة لتقنية الستروبوسكوب ويستخدم لمشاهدة الإشارات الكهربائية السريعة جداً. تتطلب حوالي 1000 نقطة لإنشاء شكل الموجة.

آلية عمل ماسح الأوسيلوسكوب

كما يشير اسمه، فإنه يقوم بجمع عينات من عدة أشكال موجية متتالية ويقوم ببناء صورة كاملة للشكل الموجي من البيانات المحصلة. يتم تضخيم الشكل الموجي الناتج بواسطة مرشح عبور منخفض التردد ومن ثم يظهر على الشاشة. يتم بناء هذا الشكل الموجي بتوصيل العديد من النقاط المرتبطة ببعضها البعض لتكوين الشكل الكامل.

كل نقطة من نقاط الموجة هي الانحراف الرأسي لنقطة الطبقة المتقدمة في كل دورة متتالية من شكل الموجة الدرج. يتم استخدامها لمراقبة الإشارات ذات التردد العالي حتى 50 جيجا هرتز أو أكثر. تردد الشكل الموجي المعروض أعلى من معدل العينة للجهاز. وهو حوالي 10 قطع لكل قسم أو أكثر مع نطاق عرض كبير للمكبر حوالي 15 جيجا هرتز. في مرحلة العينة، تكون الإشارات ذات تردد منخفض ولتحقيق نطاق عرض كبير يتم دمجها مع مخفف.

ومع ذلك، فإنه يقلل من مدى الديناميكي للأداة. يتم حصر ماسح الأوسيلوسكوب بالإشارات المتكررة وليس له استجابة للأحداث العابرة. يعرض فقط الترددات العالية ضمن حدود النطاق.

طريقة العينة

قبل كل دورة عينة، يتم تنشيط المذبذب بموجة تشغيل وتوليد فولتية خطية. عندما تكون سعة الفولتيتين متساوية، يتحرك الدرج خطوة واحدة ويتم توليد نبضة عينة والتي تفتح بوابة العينة لأخذ عينة من الجهد المدخل. تعتمد الدقة في الشكل الموجي على حجم خطوات مولد الدرج. هناك طرق مختلفة لأخذ العينات ولكن اثنتان شائعتان. الأولى هي طريقة العينة في الوقت الحقيقي والثانية هي طريقة العينة المكافئة.

طريقة العينة في الوقت الحقيقي

في طريقة الوقت الحقيقي، يعمل المحوّل الرقمي بسرعة عالية بحيث يمكنه تسجيل أكبر عدد من النقاط في مسح واحد. الغرض الرئيسي منه هو التقاط الأحداث العابرة ذات التردد العالي بدقة. الشكل الموجي العابر فريد للغاية بحيث لا يمكن ربط مستوى الجهد أو التيار في أي لحظة زمنية مع اللحظات القريبة منه. هذه الأحداث لا تتكرر، لذا يجب تسجيلها في نفس الإطار الزمني الذي تحدث فيه. تردد العينات عالٍ جداً حوالي 500 ميجا هرتز ومعدل العينة حوالي 100 عينة في الثانية. لتخزين مثل هذا الشكل الموجي ذو التردد العالي، يتطلب ذاكرة عالية السرعة.

طريقة العينة المكافئة

تعمل عملية العينة في الطريقة المكافئة على أساس النبوءة والتوقع والتي تكون ممكنة فقط مع الأشكال الموجية المتكررة. في الطريقة المكافئة، يأخذ المحوّل الرقمي عينات من العديد من التكرارات للإشارات. قد يأخذ عينة واحدة أو أكثر من كل تكرار. وبذلك، تزداد الدقة في التقاط الإشارة. تردد الشكل الموجي الناتج أعلى بكثير من معدل العينة للجهاز. يمكن القيام بهذه العملية العينة بطريقتين؛ الطريقة العشوائية والطريقة المتسلسلة.

الطريقة العشوائية للعينة

الطريقة العشوائية للعينة هي الأكثر شيوعاً. تستخدم ساعة داخلية تم ضبطها بحيث تعمل بالنسبة للإشارات المدخلة ويتم أخذ عينات الإشارة بشكل مستمر بغض النظر عن مكان التشغيل. العينات التي تم جمعها تكون منتظمة بالنسبة للوقت ولكنها عشوائية بالنسبة للتشغيل.

الطريقة المتسلسلة للعينة

في هذه التقنية، يتم أخذ العينات بالنسبة للتشغيل وهي مستقلة عن الإعداد الزمني. كلما تم اكتشاف التشغيل، يتم تسجيل العينة بتأخير صغير. يجب التأكد من أن التأخير يكون قصيرًا ولكن محددًا جيدًا. عند حدوث التشغيل التالي، يتم تسجيله بتأخير زمني متجدد قليلاً بالنسبة للسابق. يمكن أن يكون مدى المسح المتاخر من بضع ميكروثوان إلى بضع ثوان. لنفترض أن التأخير الأول هو 't' فسوف يكون التأخير الثاني أكثر قليلاً من 't' وبهذه الطريقة يتم أخذ العينات عدة مرات مع زيادة التأخير حتى يتم ملء النافذة الزمنية.

بيان: احترام الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل للحذف.