Hvad er en dobbelt spor oscilloskop?

Dual Trace Oscilloscope

Definition: I en dual-trace oscilloskop genererer en enkelt elektronstråle to spor, som bliver afstyret af to uafhængige kilder. For at producere disse to separate spor anvendes to hovedmetoder: alternativt tilstand og chopper-tilstand. Disse er også kendte som de to driftstilstande for skifteren.

Der opstår så spørgsmålet: hvorfor er et sådant oscilloskop nødvendigt?

Når man analyserer eller studerer flere elektroniske kredsløb, er det vigtigt at sammenligne deres spændinger. En mulighed for at gøre sådanne sammenlignelser er at bruge flere oscilloskoper. Det er dog en udfordring at synkronisere sweepet for hvert oscilloskop.

Her kommer dual-trace oscilloskop på spillet. Det bruger en enkelt elektronstråle til at give to spor.

Block Diagram and Working of Dual Trace Oscilloscope

Figuur nedenfor viser blokdiagrammet for en dual-trace oscilloskop:

Working Principle of Dual - Trace Oscilloscope

Som ses i ovenstående figur, har dual-trace oscilloskop to uafhængige vertikale inputkanaler, nemlig kanal A og kanal B.

De to inputsignaler går hver især ind i forforsterker- og dæmpningsfasen. Outputtet fra disse to uafhængige forforsterker- og dæmpningsfaser sendes derefter til den elektroniske skifter. Denne elektroniske skifter transmitterer inputsignalet fra kun en enkelt kanal til den vertikale forforstærker på et bestemt tidspunkt.

Kredsløbet er også udstyret med en trigger-valgskifter, som gør det muligt for kredsløbet at blive aktiveret af input fra kanal A, input fra kanal B, eller et eksternt anvendt signal.

Signalet fra den horisontale forforstærker kan føres ind i den elektroniske skifter enten via sweepsignalgenerator eller fra kanal B gennem skifter S0 og S2.

På denne måde gives det vertikale signal fra kanal A og det horisontale signal fra kanal B til katode-strålerør (CRT) for at muliggøre oscilloskopets funktion. Dette er X-Y-tilstanden for oscilloskopet, som gør præcise X-Y-målinger mulige.

I virkeligheden afhænger oscilloskopets driftsmodus af kontrolvalg på frontpanel. For eksempel, om bølgeformen fra kanal A, bølgeformen fra kanal B, eller bølgeformerne fra kanal A eller B separat er nødvendige.

Som vi allerede har diskuteret, findes der to driftstilstande for dual-trace oscilloskop. Næste gang vil vi tage en nærmere kig på disse to tilstande.

Alternate Mode of Dual - Trace Oscilloscope

Når vi aktiverer alternativtilstanden, tillader det, at de to kanaler forbinder sig alternativt. Dette alternativ eller skift mellem kanal A og kanal B finder sted ved begyndelsen af hvert kommende sweep.

Desuden findes der en synkroniseringsrelation mellem skiftenhedsfrekvensen og sweepsfrekvensen. Dette gør det muligt for bølgeformen for hver kanal at vises i ét sweep. For eksempel vil bølgeformen for kanal A vises i det første sweep, og i det næste sweep vil katode-strålerør (CRT) vise bølgeformen for kanal B.

På denne måde opnås den alternative forbindelse mellem de to-kanalsinput og den vertikale forforstærker.

Den elektroniske skifter skifter fra en kanal til en anden under flyback-perioden. Under flyback-perioden er elektronstrålen usynlig, så kanal-skiftet kan finde sted.

Derfor vil et komplet sweep vise signalet fra én vertikal kanal på skærmen, og i det næste sweep vil signalet fra den anden vertikale kanal blive vist.

Følgende figur viser outputbølgeformen for oscilloskopet, der fungerer i alternativtilstand:

Working Principle of the Dual - Trace Oscilloscope

Som ses i ovenstående diagram, er dual-trace oscilloskop udstyret med to uafhængige vertikale inputkanaler, nemlig kanal A og kanal B.

De to inputsignaler føres hver især ind i forforsterker- og dæmpningsfasen. Outputtet fra disse to separate forforsterker- og dæmpningsfaser sendes derefter til den elektroniske skifter. Denne elektroniske skifter transmitterer inputsignalet fra kun en enkelt kanal til den vertikale forforstærker på et bestemt øjeblik.

Kredsløbet har også en trigger-valgskifter, som gør det muligt for kredsløbet at blive aktiveret af input fra kanal A, input fra kanal B, eller et eksternt anvendt signal.

Signalet fra den horisontale forforstærker kan føres ind i den elektroniske skifter enten via sweepsignalgenerator eller fra kanal B gennem skifter S0 og S2.

På denne måde gives det vertikale signal fra kanal A og det horisontale signal fra kanal B til katode-strålerør (CRT) for at muliggøre oscilloskopets funktion. Dette er X-Y-tilstanden for oscilloskopet, som gør præcise X-Y-målinger mulige.

I virkeligheden afhænger oscilloskopets driftsmodus af kontrolvalg på frontpanel. For eksempel, om bølgeformen fra kanal A, bølgeformen fra kanal B, eller bølgeformerne fra kanal A eller B separat er nødvendige.

Som tidligere nævnt, findes der to driftstilstande for dual-trace oscilloskop. Næste gang vil vi dykke ned i disse to tilstande.

Alternate Mode of the Dual - Trace Oscilloscope

Når alternativtilstanden aktiveres, tillader det, at de to kanaler forbinder sig alternativt. Dette alternativ eller skift mellem kanal A og kanal B finder sted ved begyndelsen af hvert scan.

Desuden findes der en synkroniseringsrelation mellem skiftenhedsfrekvensen og scansfrekvensen. Dette gør det muligt for bølgeformen for hver kanal at vises under ét scan. For eksempel vil bølgeformen for kanal A vises i det første scan, og i det næste scan vil katode-strålerør (CRT) vise bølgeformen for kanal B.

På denne måde realiseres den alternative forbindelse mellem de to-kanalsinput og den vertikale forforstærker.

Den elektroniske skifter skifter fra en kanal til en anden under flyback-perioden. Under flyback-perioden er elektronstrålen usynlig, hvilket gør, at kanal-skiftet kan finde sted.

Derfor vil et komplet scan vise signalet fra én vertikal kanal på skærmen, og det næste scan vil vise signalet fra den anden vertikale kanal.

Følgende diagram viser outputbølgeformen for oscilloskopet, når det fungerer i alternativtilstand:

I denne tilstand arbejder den elektroniske skifter frit på en ekstremt høj frekvens, der ligger mellem cirka 100 kHz og 500 kHz. Desuden er frekvensen for den elektroniske skifter uafhængig af sweepsignalgeneratorens frekvens.

Dermed kan små segmenter af de to kanaler kontinuerligt forbindes til forforstærkeren på denne måde.

Når chopperraten er højere end den horisontale scansfrekvens, vil de separat choppede segmenter blive kombineret og dannet til de oprindelige anvendte bølgeformer for kanal A og kanal B på katode-strålerørets (CRT) skærm.

Hvis chopperraten dog er lavere end scansfrekvensen, vil det helt sikkert føre til afbrydelser i displayet. Derfor er alternativtilstanden mere passende i sådan en situation.

Dual-trace oscilloskop giver mulighed for at vælge respektive driftstilstande gennem instrumentets frontpanel.