Co to jest oscyloskop dwukanałowy? Definicja wyjaśniająca zasady działania i tryby pracy

Czym jest oscyloskop dwukanałowy?

Definicja

Oscyloskop dwukanałowy używa jednego strumienia elektronów do generowania dwóch oddzielnych śladów, każdy zdefiniowany przez niezależne źródło wejściowe. Aby wyprodukować te dwa ślady, przede wszystkim wykorzystuje dwa tryby działania—tryb alternatywny i tryb przycinany—sterowane przełącznikiem.

Cel użycia oscyloskopu dwukanałowego

Podczas analizy lub badania wielu obwodów elektronicznych często kluczowe jest porównanie ich charakterystyk napięciowych. Można użyć wielu oscyloskopów do takich porównań, ale synchronizacja sygnałów skanujących każdego urządzenia jest bardzo trudna. Oscyloskop dwukanałowy rozwiązuje ten problem, generując dwa ślady za pomocą jednego strumienia elektronów, co umożliwia wygodną i dokładną jednoczesną analizę.

Schemat blokowy i zasada działania oscyloskopu dwukanałowego

Schemat blokowy oscyloskopu dwukanałowego przedstawiono poniżej:

Jak pokazano na powyższym rysunku, oscyloskop ma dwa niezależne kanały wejściowe pionowe, oznaczone jako A i B. Każdy sygnał wejściowy jest osobno podawany do etapu wzmacniacza wstępnie i atenuatora. Wyjścia z tych dwóch etapów są następnie kierowane do elektronicznego przełącznika, który pozwala, aby tylko jeden sygnał z kanału przechodził przez wzmacniacz pionowy w danym momencie. Układ zawiera również przełącznik selektora wyzwalacza, umożliwiający wyzwalanie poprzez kanał A, kanał B lub zewnętrzny sygnał.

Wzmacniacz poziomy dostarcza sygnały do elektronicznego przełącznika, z źródłem określonym przez przełączniki S0 i S2—albo generator skanujący, albo kanał B. Ta konfiguracja pozwala na wysyłanie sygnałów pionowych z kanału A i poziomych z kanału B do CRT, umożliwiając działanie w trybie X-Y dla precyzyjnych pomiarów X-Y.

Tryby działania oscyloskopu są wybierane za pomocą kontrolek na panelu frontowym, umożliwiając użytkownikom wyświetlanie śladów tylko z kanału A, tylko z kanału B lub obu kanałów jednocześnie. Jak wcześniej wspomniano, oscyloskopy dwukanałowe działają w dwóch kluczowych trybach:

Tryb alternatywny

Gdy aktywowany jest tryb alternatywny, elektroniczny przełącznik przemiennie przełącza się między dwoma kanałami, zmieniając kanał na początku każdego nowego skanu. Częstotliwość przełączania jest zsynchronizowana z częstotliwością skanu, zapewniając, że ślad każdego kanału jest wyświetlany w oddzielnych skanach: ślad kanału A pojawia się w pierwszym skanie, a ślad kanału B w kolejnym.

Przełączanie między kanałami następuje w okresie powrotu skanu, gdy strumień elektronów jest niewidoczny—co zapobiega jakimkolwiek widocznym zakłóceniom śladów. To prowadzi do wyświetlenia pełnego sygnału skanu z jednego kanału pionowego, a następnie pełnego skanu z drugiego kanału w następnym cyklu.

Wyjście falowe oscyloskopu działającego w trybie alternatywnym pokazano na poniższym rysunku:

Ten tryb zachowuje prawidłową relację fazową między sygnałami z kanałów A i B. Ma jednak jedną wadę: wyświetlane sygnały wyglądają, jakby występujące w różnych momentach, choć faktycznie są one jednoczesne. Dodatkowo, tryb alternatywny jest niewłaściwy do wyświetlania sygnałów niskiej częstotliwości.

Tryb przycinany

W trybie przycinanym elektroniczny przełącznik szybko przemiennie przełącza się między dwoma kanałami wiele razy w ciągu jednego skanu. Przełączanie jest tak szybkie, że nawet małe segmenty każdego sygnału są wyświetlane, tworząc iluzję ciągłych śladów dla obu kanałów. Wyświetlone fale w trybie przycinanym pokazano na poniższym rysunku:

W trybie przycinanym elektroniczny przełącznik działa w stanie swobodnym z wysoką częstotliwością (zazwyczaj od 100 kHz do 500 kHz), niezależnie od częstotliwości generatora skanującego. To szybkie przełączanie zapewnia, że małe segmenty sygnałów z obu kanałów są ciągle podawane do wzmacniacza.

Gdy częstotliwość przycinania przekracza częstotliwość skanu poziomego, przycinane segmenty bezproblemowo łączą się na ekranie CRT, rekonstruując oryginalne fale kanałów A i B. Z drugiej strony, jeśli częstotliwość przycinania jest niższa niż częstotliwość skanu, wyświetlanie będzie pokazywać nieciągłości—co czyni tryb alternatywny bardziej odpowiednim w takich przypadkach. Oscyloskopy dwukanałowe pozwalają użytkownikom wybierać żądany tryb działania za pomocą kontrolek na panelu frontowym.