Co je dvojstopový osciloskop Definice princip fungování a režimy vysvětleny

Co je dvojstopový osciloskop?

Definice

Dvojstopový osciloskop používá jeden elektronový paprsek k generování dvou samostatných stop, každá ovlivněna nezávislým vstupním zdrojem. Pro vytvoření těchto dvou stop především využívá dvě pracovní módů – střídavého režimu a režimu s roztrháním – řízeného přepínačem.

Účel dvojstopového osciloskopu

Při analýze nebo studiu více elektronických obvodů je často klíčové porovnávat jejich napěťové charakteristiky. Ačkoli by se pro taková porovnání mohly použít více osciloskopů, synchronizace spouštění skluzu každého zařízení je velmi náročná. Dvojstopový osciloskop toto řeší tím, že generuje dvě stopy pomocí jednoho elektronového paprsku, což umožňuje pohodlnou a přesnou současnou analýzu.

Blokový diagram a princip fungování dvojstopového osciloskopu

Blokový diagram dvojstopového osciloskopu je zobrazen níže:

Jak je vidět na obrázku výše, osciloskop má dva nezávislé svislé vstupní kanály označené A a B. Každý vstup je zvlášť přiveden do předzesilovače a stupně ztlumení. Výstupy z těchto dvou stupňů jsou pak směrovány k elektronickému přepínači, který umožňuje projít jen vstupu z jednoho kanálu do svislého zesilovače v daném okamžiku. Obvod také obsahuje přepínač volby spouštěcího signálu, který umožňuje spouštění buď kanálem A, kanálem B, nebo externě aplikovaným signálem.

Horizontální zesilovač dodává signály do elektronického přepínače, s zdrojem určeným přepínači S0 a S2 – buď skenující generátor nebo kanál B. Tento rozvržení umožňuje posílat svislé signály z kanálu A a horizontální signály z kanálu B na CRT, což umožňuje provoz v režimu X-Y pro přesné měření X-Y.

Režimy fungování osciloskopu jsou vybírány pomocí ovládacích prvků na přední straně panelu, což uživatelům umožňuje zobrazit stopy pouze z kanálu A, pouze z kanálu B, nebo z obou kanálů současně. Jak bylo již zmíněno, dvojstopové osciloskopy fungují v dvou klíčových módech:

Střídavý režim

Když je aktivován střídavý režim, elektronický přepínač střídá mezi oběma kanály, přepínající se na začátku každého nového skluzu. Frekvence přepínání je synchronizována se frekvencí skluzu, což zajišťuje, že stopa z každého kanálu je zobrazena v samostatných skluzích: stopa z kanálu A se objeví v prvním skluzu, následována stopou z kanálu B v dalším.

Přepínání mezi kanály probíhá během období návratu skluzu, kdy je elektronový paprsek neviditelný – což zabrání jakékoli viditelné perturbaci stop. To vede k tomu, že je zobrazen kompletní signál skluzu z jednoho svislého kanálu, následovaný úplným skluzem z druhého kanálu v následujícím cyklu.

Výstup vlnové formy osciloskopu fungujícího ve střídavém režimu je znázorněn na obrázku níže:

Tento režim zachovává správný fázový vztah mezi signály z kanálů A a B. Nicméně, má svou nevýhodu: zobrazení ukazuje, že oba signály nastávají v různých časových okamžicích, i když ve skutečnosti jsou současné. Kromě toho je střídavý režim nesprávný pro zobrazení nízkofrekvenčních signálů.

Režim s roztrháním

V režimu s roztrháním elektronický přepínač rychle střídá mezi oběma kanály několikrát během jednoho skluzu. Přepínání je tak rychlé, že jsou zobrazeny i malé segmenty každého signálu, což vytváří iluzi spojitých stop pro oba kanály. Zobrazování vlnové formy v režimu s roztrháním je znázorněno na obrázku níže:

V režimu s roztrháním elektronický přepínač funguje v režimu s volným během s vysokou frekvencí (typicky 100 kHz až 500 kHz), nezávisle na frekvenci skenujícího generátoru. Toto rychlé přepínání zajišťuje, že malé segmenty signálů z obou kanálů jsou kontinuálně podávány zesilovači.

Pokud překládací frekvence přesahuje horizontální frekvenci skluzu, roztrhané segmenty se na obrazovce CRT bezproblémově sloučí, obnovujíce původní vlnové formy kanálů A a B. Naopak, pokud je frekvence překládání nižší než frekvence skluzu, zobrazení ukáže nedostatky – což činí střídavý režim vhodnějším v takových případech. Uživatelé mohou vybrat požadovaný režim fungování pomocí ovládacího prvku na přední straně panelu.