Elettronica: come risolvere un circuito con l'oscilloscopio

La risoluzione di un circuito elettrico talvolta necessita di più informazioni rispetto a quelle che un semplice multimetro può fornire. Ad esempio la frequenza, il rumore, l'ampiezza ed altre caratteristiche che possono cambiare nel corso del tempo, possono essere individuate solo tramite l'utilizzo dell'oscilloscopio. Parliamo di uno strumento molto utilizzato nelle apparecchiature elettroniche, anche importanti, come ad esempio l'elettrocardiogramma o ECG, che possiamo trovare in qualunque ospedale; in questo caso l'oscilloscopio è esattamente quel meccanismo che determina e traduce sul monitor la frequenza cardiaca. Ecco dunque in elettronica come risolvere un circuito con l'oscilloscopio.

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In questo tutorial prendiamo in esame l'utilizzo di un oscilloscopio digitale, altre tipologie avranno un aspetto diverso ma tutti condividono lo stesso insieme di meccanismi di controllo e interfaccia. Lo scopo principale di un oscilloscopio è quello di mostrare un segnale elettrico mentre varia nel tempo. La maggior parte producono un grafico bidimensionale rappresentando il tempo sull'asse delle ascisse e la tensione sull'asse delle ordinate. Il segnale quindi è rappresentato graficamente su un asse temporale orizzontale e un asse della tensione verticale. I controlli che circondano lo schermo del campo di applicazione ci consentono di regolare la scala del grafico, sia in verticale che in orizzontale ? cosa che consente di ingrandire e rimpicciolire il segnale. Ci sono anche i controlli per impostare il grilletto sulla portata, che aiuta a mettere a fuoco e stabilizzare il display. In aggiunta a queste caratteristiche fondamentali, molti oscilloscopi dispongono di strumenti di misurazione, che aiutano a quantificare rapidamente frequenza, ampiezza, e le altre caratteristiche della forma d'onda.

L'oscilloscopio è utile per risolvere circuiti con una varietà di guasti o per determinare la frequenza e l'ampiezza di un segnale, che può essere critico in ingresso, in uscita, o nei sistemi interni. Da questo fattore, si può capire se un componente del circuito ha funzionato male. Anche la quantità di rumore nel nostro circuito, la forma dell'onda e la larghezza di banda sono rilevabili con l'oscilloscopio. Vediamo come interpretare il display. La frequenza ? il numero di volte in cui una forma d'onda si ripete in un secondo ? viene mostrata all'interno del time-div. La frequenza massima varia ma è spesso nella gamma dei 100 Mhz. Il ciclo di lavoro dell'onda, viene mostrato sul display dell'oscilloscopio con i segnali ?On? e ?Off? ed indica se il ciclo è positivo o negativo. Ogni display dell'oscilloscopio è attraversato da linee orizzontali e verticali chiamate divisioni. Il sistema verticale si misura in volt per "divisione" e l'orizzontale è "secondi per divisione". In generale, i circuiti sono caratterizzati da circa 8-10 divisioni verticali ? tensione - e 10-14 divisioni orizzontali ? secondi.

Nelle immediatezze di molti display c'è una serie di circa cinque tasti ? a lato o sotto il display. Questi pulsanti possono essere utilizzati per navigare tra i menu e le impostazioni di controllo della portata. La manopola di posizione controlla lo spostamento della forma d'onda sullo schermo verticale. Se ruotiamo la manopola in senso orario, l'onda si sposterà verso il basso, se la ruotiamo in senso antiorario essa si sposterà sul display. È possibile utilizzare la manopola per controllare parte di una forma d'onda fuori dallo schermo. La sezione verticale della portata controlla la scala di tensione sul display. Ci sono solitamente due manopole in questa sezione, che consentono di controllare singolarmente la posizione verticale e volts / div. Ruotando la manopola in senso orario si riduce la scala, in senso antiorario aumenta. Una scala minore - un minor numero di volt per divisione sullo schermo - significa che stiamo ingrandendo la forma d'onda.

La manopola per aumentare o diminuire la scala orizzontale, funziona analogamente: se si ruota la manopola s / div in senso orario, il numero di secondi che ogni divisione rappresenta diminuisce ? faremo uno "zoom? sulla scala temporale. Ruotando in senso antiorario otterremo una linea di tempo più lunga sul display. La sezione di innesco di un campo di applicazione è generalmente costituito da una manopola di livello ed una serie di pulsanti per selezionare la sorgente e il tipo di trigger. La manopola di livello può essere ruotata per impostare un trigger ad un punto di tensione specifico. Queste nozioni sono utili per risolvere un semplice circuito con l'oscilloscopio, ma potrebbero rendersi necessarie altre nozioni tecniche per risolvere operazioni più complesse ed un po' di pratica con lo strumento.

Le apparecchiature elettroniche sono divise in due tipi: analogico e digitale. Il primo lavora con variabili continue mentre il secondo lavora con variabili discrete. Ad esempio, un giradischi è un dispositivo analogico e un Compact Disc è un dispositivo digitale.
Gli oscilloscopi possono anche essere analogici o digitali. Il primo lavoro direttamente con il segnale applicato, una volta amplificato, devia un fascio di elettroni verticalmente proporzionale al suo valore. Al contrario, gli oscilloscopi digitali utilizzano in precedenza un convertitore analogico-digitale (A / D) per memorizzare digitalmente il segnale di ingresso, ricostruendo successivamente queste informazioni sullo schermo.
Entrambi i tipi hanno i loro vantaggi e svantaggi. Gli analoghi sono preferibili quando è prioritario visualizzare rapidamente variazioni del segnale di ingresso in tempo reale. Gli oscilloscopi digitali vengono utilizzati quando si desidera visualizzare e studiare eventi non ripetitivi (picchi di tensione che si verificano casualmente).

Quando la sonda è collegata a un circuito, il segnale passa attraverso quest'ultimo e va alla sezione verticale. A seconda di dove posizioniamo il controllo dell'amplificatore verticale attenueremo il segnale o lo amplificheremo.All'uscita di questo blocco c'è già abbastanza segnale per attaccare le piastre di deflessione verticale (che sono naturalmente orizzontali) e sono responsabili della deflessione del fascio di elettroni, che emerge dal catodo e colpisce lo strato fluorescente all'interno dello schermo, verticalmente. Su se la tensione è positiva rispetto al punto di riferimento (GND) o verso il basso se è negativa.Il segnale passa anche attraverso la sezione di sparo per avviare lo sweep orizzontale (questo è responsabile per spostare il fascio di elettroni dal lato sinistro dello schermo verso il lato destro in un dato momento).Il tracciamento (viaggio da sinistra a destra) si ottiene applicando la parte ascendente di un dente di sega alle piastre di deflessione orizzontale (quelle che si trovano in posizione verticale) e può essere regolabile nel tempo agendo sulla manopola TIME-BASE. La retrazione (viaggio da destra a sinistra) avviene molto più velocemente con la parte discendente dello stesso dente di sega.

• Gli oscilloscopi digitali hanno in aggiunta alle sezioni spiegate sopra un ulteriore sistema di elaborazione dati che consente di memorizzare e visualizzare il segnale.

• Come usare un oscilloscopio digitale
• Come collegare un oscilloscopio