Co je dvojstopový osciloskop

Dvoustopový osciloskop

Definice: V dvoustopovém osciloskopu generuje jeden elektronový paprsek dvě stopy, které jsou odchýleny dvěma nezávislými zdroji. Pro vytvoření těchto dvou samostatných stop se používají dvě hlavní metody: střídavý režim a přerušovaný režim. Tyto metody jsou také označovány jako dva provozní režimy spínacího článku.

Vzniká otázka: proč je takový osciloskop potřebný?

Při analýze nebo studiu více elektronických obvodů je klíčové porovnávat jejich napětí. Jednou možností, jak provést takové srovnání, je použití několika osciloskopů. Nicméně, synchronizace vybíjení každého osciloskopu je obtížná úloha.

Zde vstupuje do hry dvoustopový osciloskop. Používá jeden elektronový paprsek k poskytnutí dvou stop.

Blokové schéma a princip fungování dvoustopového osciloskopu

Následující obrázek znázorňuje blokové schéma dvoustopového osciloskopu:

Princip fungování dvoustopového osciloskopu

Jak lze vidět na následujícím obrázku, dvoustopový osciloskop má dva nezávislé vertikální vstupní kanály, a to kanál A a kanál B.

Dva vstupní signály postupují samostatně do předzesilovače a stupně zeslabovače. Výstupy těchto dvou nezávislých předzesilovačů a stupňů zeslabovače jsou pak odeslány do elektronického spínacího článku. Tento elektronický spínací článek přenáší vstupní signál pouze jednoho kanálu do vertikálního zesilovače v určitém okamžiku.

Obvod je také vybaven výběrem spouštěcího článku, který umožňuje spuštění obvodu vstupem kanálu A, vstupem kanálu B nebo externě aplikovaným signálem.

Signál z horizontálního zesilovače může být předán do elektronického spínacího článku buď prostřednictvím generátoru výběhu nebo z kanálu B přes spínače S0 a S2.

Tímto způsobem jsou vertikální signál z kanálu A a horizontální signál z kanálu B poskytnuty katodově paprskové trubici (CRT) pro umožnění funkce osciloskopu. Jde o X-Y režim osciloskopu, který umožňuje přesné X-Y měření.

Ve skutečnosti závisí režim fungování osciloskopu na volbě ovládání na přední straně panelu. Například, zda je potřeba vlnový tvar kanálu A, vlnový tvar kanálu B, nebo zda jsou potřeba vlnové tvary kanálu A nebo B samostatně.

Jak jsme již zmínili, existují dva provozní režimy pro dvoustopový osciloskop. Nyní se podrobněji podíváme na tyto dva režimy.

Střídavý režim dvoustopového osciloskopu

Když aktivujeme střídavý režim, umožňuje se střídavé připojení dvou kanálů. Tohle střídání nebo přepínání mezi kanálem A a kanálem B probíhá na začátku každého nadcházejícího výběhu.

Navíc existuje synchronizační vztah mezi rychlostí přepínání a rychlostí výběhu. To umožňuje zobrazit vlnový tvar každého kanálu během jednoho výběhu. Například vlnový tvar kanálu A bude zobrazen v prvním výběhu a v dalším výběhu zobrazí katodová paprsková trubice (CRT) vlnový tvar kanálu B.

Tímto způsobem je dosaženo střídavého připojení dvoukanálového vstupu k vertikálnímu zesilovači.

Elektronický spínací článek přepíná z jednoho kanálu na druhý během období návratu elektronového paprsku. Během tohoto období je elektronový paprsek neviditelný, což umožňuje přepnutí mezi kanály.

Tedy, kompletní výběh zobrazí signál z jednoho vertikálního kanálu na obrazovce a v dalším výběhu bude zobrazen signál z druhého vertikálního kanálu.

Následující obrázek ukazuje výstupní vlnový tvar osciloskopu pracujícího ve střídavém režimu:

Princip fungování dvoustopového osciloskopu

Jak je zřejmé z následujícího diagramu, dvoustopový osciloskop je vybaven dvěma nezávislými vertikálními vstupními kanály, a to kanálem A a kanálem B.

Dva vstupní signály jsou podávány do předzesilovače a stupně zeslabovače samostatně. Výstupy těchto dvou samostatných předzesilovačů a stupňů zeslabovače jsou pak odeslány do elektronického spínacího článku. Tento elektronický spínací článek přenáší vstupní signál pouze jednoho kanálu do vertikálního zesilovače v určitém okamžiku.

Obvod také obsahuje výběrový spouštěcí článek, který umožňuje spuštění obvodu vstupem kanálu A, vstupem kanálu B nebo externě aplikovaným signálem.

Signál z horizontálního zesilovače může být podán do elektronického spínacího článku buď prostřednictvím generátoru výběhu nebo z kanálu B přes spínače S0 a S2.

Tímto způsobem jsou vertikální signál z kanálu A a horizontální signál z kanálu B dodávány do katodové paprskové trubice (CRT) pro umožnění funkce osciloskopu. Jde o X-Y režim osciloskopu, který umožňuje přesné X-Y měření.

Ve skutečnosti závisí režim fungování osciloskopu na možnostech ovládání na přední straně panelu. Například, zda je potřeba vlnový tvar kanálu A, vlnový tvar kanálu B, nebo zda jsou potřeba vlnové tvary kanálu A nebo B samostatně.

Jak bylo již zmíněno, existují dva provozní režimy pro dvoustopový osciloskop. Nyní se podrobněji podíváme na tyto dva režimy.

Střídavý režim dvoustopového osciloskopu

Když je aktivován střídavý režim, umožňuje se střídavé připojení dvou kanálů. Tohle střídání nebo přepínání mezi kanálem A a kanálem B probíhá na začátku každého skenu.

Navíc existuje synchronizační vztah mezi rychlostí přepínání a rychlostí skenu. To umožňuje zobrazit vlnový tvar každého kanálu během jednoho skenu. Například vlnový tvar kanálu A bude zobrazen v prvním skenu a v dalším skenu zobrazí katodová paprsková trubice (CRT) vlnový tvar kanálu B.

Tímto způsobem je dosaženo střídavého připojení mezi dvoukanálovým vstupem a vertikálním zesilovačem.

Elektronický spínací článek přepíná z jednoho kanálu na druhý během období návratu elektronového paprsku. Během tohoto období je elektronový paprsek neviditelný, což umožňuje přepnutí mezi kanály.

Tedy, kompletní sken zobrazí signál z jednoho vertikálního kanálu na obrazovce a další sken zobrazí signál z druhého vertikálního kanálu.

Následující diagram ukazuje výstupní vlnový tvar osciloskopu pracujícího ve střídavém režimu:

V tomto režimu operuje elektronický spínací článek svobodně s extrémně vysokou frekvencí od přibližně 100 kHz do 500 kHz. Navíc frekvence elektronického spínacího článku je nezávislá na frekvenci generátoru výběhu.

Tímto způsobem mohou být malé segmenty obou kanálů spojovány s zesilovačem kontinuálně.

Pokud je frekvence přerušování vyšší než horizontální frekvence výběhu, budou samostatně přerušené segmenty sloučeny a znovu kombinovány, aby vytvořily původně aplikované vlnové tvary kanálu A a kanálu B na obrazovce katodové paprskové trubice (CRT).

Pokud je však frekvence přerušování nižší než frekvence výběhu, dojde jistě k nespojitosti v zobrazení. V takovém případě je proto vhodnější střídavý režim.

Dvoustopový osciloskop umožňuje výběr odpovídajících provozních režimů prostřednictvím předního panelu přístroje.