Cosa è un oscilloscopio a doppia traccia?

Oscilloscopio a doppia traccia

Definizione: In un oscilloscopio a doppia traccia, un singolo fascio di elettroni genera due tracce, che vengono deviate da due sorgenti indipendenti. Per produrre queste due tracce separate, vengono utilizzati due metodi principali: la modalità alternata e la modalità a intermittenza. Questi sono anche noti come le due modalità operative dello switch.

Si pone allora la domanda: perché è necessario un simile oscilloscopio?

Quando si analizzano o si studiano più circuiti elettronici, confrontare le loro tensioni è cruciale. Un'opzione per effettuare tali confronti è l'uso di più oscilloscopi. Tuttavia, sincronizzare il sweep di ciascun oscilloscopio è un compito difficile.

Ecco dove entra in gioco l'oscilloscopio a doppia traccia. Utilizza un singolo fascio di elettroni per fornire due tracce.

Diagramma a blocchi e funzionamento dell'oscilloscopio a doppia traccia

La figura sottostante rappresenta il diagramma a blocchi di un oscilloscopio a doppia traccia:

Principio di funzionamento dell'oscilloscopio a doppia traccia

Come si può vedere dalla figura sopra, l'oscilloscopio a doppia traccia ha due canali verticali di ingresso indipendenti, rispettivamente Canale A e Canale B.

I due segnali di ingresso entrano separatamente nelle fasi del preamplificatore e dell'attenuatore. Le uscite di queste due fasi di preamplificatore e attenuatore indipendenti vengono poi inviate allo switch elettronico. Questo switch elettronico trasmette il segnale di ingresso di un solo canale all'amplificatore verticale in un determinato momento.

Il circuito è inoltre dotato di uno switch di selezione del trigger, che consente al circuito di essere attivato dall'ingresso del Canale A, dall'ingresso del Canale B o da un segnale applicato esternamente.

Il segnale dall'amplificatore orizzontale può essere inviato allo switch elettronico tramite il generatore di sweep o dal Canale B attraverso gli interruttori S0 e S2.

In questo modo, il segnale verticale del Canale A e il segnale orizzontale del Canale B vengono forniti al tubo a raggi catodici (CRT) per consentire il funzionamento dell'oscilloscopio. Questa è la modalità X-Y dell'oscilloscopio, che permette misurazioni X-Y accurate.

In realtà, la modalità di funzionamento dell'oscilloscopio dipende dalle opzioni di controllo sul pannello frontale. Ad esempio, se è richiesta la forma d'onda del Canale A, la forma d'onda del Canale B, o se sono richieste separatamente le forme d'onda del Canale A o B.

Come abbiamo discusso in precedenza, ci sono due modalità operative per l'oscilloscopio a doppia traccia. Ora, daremo un'occhiata dettagliata a queste due modalità rispettivamente.

Modalità alternata dell'oscilloscopio a doppia traccia

Quando attiviamo la modalità alternata, permette la connessione alternata dei due canali. Questa alternanza o commutazione tra il Canale A e il Canale B avviene all'inizio di ogni sweep successivo.

Inoltre, esiste una relazione di sincronizzazione tra la frequenza di commutazione e la frequenza di sweep. Ciò consente di visualizzare la forma d'onda di ciascun canale in un singolo sweep. Ad esempio, la forma d'onda del Canale A verrà visualizzata nel primo sweep, e nel sweep successivo, il tubo a raggi catodici (CRT) visualizzerà la forma d'onda del Canale B.

In questo modo, viene realizzata la connessione alternata tra l'ingresso a due canali e l'amplificatore verticale.

Lo switch elettronico passa da un canale all'altro durante il periodo di flyback. Durante il periodo di flyback, il fascio di elettroni è invisibile, quindi la commutazione tra i canali può avvenire.

Pertanto, un sweep completo visualizzerà il segnale di un canale verticale sullo schermo, e nel sweep successivo, sarà visualizzato il segnale dell'altro canale verticale.

La seguente figura mostra la forma d'onda di uscita dell'oscilloscopio in modalità alternata:

Principio di funzionamento dell'oscilloscopio a doppia traccia

Come è evidente dal diagramma sopra, l'oscilloscopio a doppia traccia è dotato di due canali verticali di ingresso indipendenti, rispettivamente Canale A e Canale B.

I due segnali di ingresso vengono alimentati rispettivamente nelle fasi del preamplificatore e dell'attenuatore. Le uscite di queste due fasi di preamplificatore e attenuatore separate vengono poi inviate allo switch elettronico. Questo switch elettronico trasmette il segnale di ingresso di un solo canale all'amplificatore verticale in un determinato istante.

Il circuito presenta inoltre uno switch di selezione del trigger, che consente al circuito di essere attivato dall'ingresso del Canale A, dall'ingresso del Canale B o da un segnale applicato esternamente.

Il segnale dall'amplificatore orizzontale può essere alimentato nello switch elettronico sia tramite il generatore di sweep che dal Canale B attraverso gli interruttori S0 e S2.

In questo modo, il segnale verticale del Canale A e il segnale orizzontale del Canale B vengono forniti al tubo a raggi catodici (CRT) per consentire il funzionamento dell'oscilloscopio. Questa è la modalità X-Y dell'oscilloscopio, che consente misurazioni X-Y precise.

In realtà, la modalità di funzionamento dell'oscilloscopio dipende dalle opzioni di controllo sul pannello frontale. Ad esempio, se è necessaria la forma d'onda del Canale A, la forma d'onda del Canale B, o se sono necessarie separatamente le forme d'onda del Canale A o B.

Come menzionato in precedenza, esistono due modalità operative per l'oscilloscopio a doppia traccia. Ora, approfondiremo queste due modalità rispettivamente.

Modalità alternata dell'oscilloscopio a doppia traccia

Quando la modalità alternata è attivata, permette la connessione alternata dei due canali. Questa alternanza o commutazione tra il Canale A e il Canale B avviene all'inizio di ogni scansione.

Inoltre, esiste una relazione di sincronizzazione tra la frequenza di commutazione e la frequenza di scansione. Ciò consente di presentare la forma d'onda di ciascun canale durante una singola scansione. Ad esempio, la forma d'onda del Canale A verrà visualizzata nella prima scansione, e nella scansione successiva, il tubo a raggi catodici (CRT) visualizzerà la forma d'onda del Canale B.

In questo modo, viene realizzata la connessione alternata tra l'ingresso a due canali e l'amplificatore verticale.

Lo switch elettronico passa da un canale all'altro durante il periodo di flyback. Durante il periodo di flyback, il fascio di elettroni è invisibile, consentendo così la commutazione tra i canali.

Pertanto, una scansione completa visualizzerà il segnale di un canale verticale sullo schermo, e la scansione successiva visualizzerà il segnale dell'altro canale verticale.

Il seguente diagramma mostra la forma d'onda di uscita dell'oscilloscopio quando opera in modalità alternata:

In questa modalità, lo switch elettronico opera liberamente a una frequenza estremamente elevata, variabile da circa 100 kHz a 500 kHz. Inoltre, la frequenza dello switch elettronico è indipendente da quella del generatore di sweep.

Di conseguenza, in questo modo, piccoli segmenti dei due canali possono essere collegati continuamente all'amplificatore.

Quando la frequenza di intermittenza è superiore alla frequenza di sweep orizzontale, i segmenti separati interrotti saranno uniti e ricombinati per formare le forme d'onda originalmente applicate del Canale A e del Canale B sullo schermo del tubo a raggi catodici (CRT).

Tuttavia, se la frequenza di intermittenza è inferiore alla frequenza di sweep, ciò porterà sicuramente a discontinuità nella visualizzazione. Pertanto, in tale caso, la modalità alternata è più appropriata.

L'oscilloscopio a doppia traccia permette la selezione delle rispettive modalità operative attraverso il pannello frontale dello strumento.