Osciloscopul catodic

OSCILOSCOPUL CATODIC

Notiuni teoretice

Definitie: Osciloscopul catodic este un aparat care permite vizualizarea intr-un sistem de coordonate XOY a unui grafic luminos, reprezentand dependenta dintre doua tensiuni electrice variabile u_y(t) si u_x(t), ale caror valori instantanee determina valorile instantanee ale ordonatelor, respectiv absciselor diverselor puncte ale graficului.

Daca tensiunile u_y(t) si u_x(t) au aceeasi lege de variatie, atunci regimul de lucru al osciloscopului se numeste regim y-x.

In figura alaturata se poate vedea schematic acest lucru:

Daca tensiunea u_x(t) este liniar variabila, atunci pe ecran va aparea dependenta tensiunii u_y(t) in functie de timp. Acest regim de lucru se numeste regimul y-t.

In figura de mai jos se poate observa schematic acest lucru:

Se observa ca ecranul osciloscopului are doua axe dupa cele doua directii x si y impartite in diviziuni ca mai jos:

Un patrat are 5 diviziuni,iar axa X are 10 patrate, iar ava Y are 8. de aici se pot masura amplitudinile tensiunilor stiind cati volti sau milivolti sunt pe o diviziune. Se poate masura si frecventa citind de pe ecran cate diviziuni sunt intr-o perioada, stiind cate secunde sau milisecunde sunt pe o diviziune. Deci osciloscopul catodic poate fi folosit si ca aparat de masura, avand o precizie foarte mare.

Imaginea pe osciloscop se face cu ajutorul unui tub catodic. La aplicarea unor tensiuni la bornele osciloscopului in interiorul acestui tub se creeaza un fascicul de electroni care descrie imaginea in urma deflexiei pe orizontala si pe verticala. Deflexia consta in modificare traiectoriei fasciculului de electroni in functie de ce avem la intrare.

Desfasurarea lucrarii

Schema de principiu a montajului este urmatoarea:

Formula factorului de deflexie pe verticala este: [V/cm], unde D_y=5,5 diviziuni, iar de aici rezulta F_y=1,02545 V/cm sau V/div.

In urma masurarilor s-a completat urmatorul tabel:

De notat este faptul ca D_y ≈U_z.

Panta dreptei se calculeaza astfel:

Din desen se observa ca nu avem o dreapta, asa ca va trebui sa aproximam graficul cu una. Pentru aceasta folosim metoda celor mai mici patrate. Avem formula:

, unde x corespunde lui V_y si y lui D_y.

Atunci, in urma calculelor, vom avea ca m=1.008045 Cum m=tgα, atunci rezulta ca F_ymas=1/tgα=0,9920192V/div.

Eroarea relativa se calculeaza dupa formula: [%], unde F_yap=1V/div. Atunci ε_r=-0,007%.

Se trece osciloscopul in regim Y-X. Datele experimentale obtinute in urma masuratorilor sunt:

Panta dreptei se calculeaza ca la punctul precedent, numai c[ lui x ]i va corespunde V_x si lui y D_x. Astfel ca m=1.017181. De aici rezulta ca F_xmas=1/m=0,9831092 V/div.

Eroarea relativa va fi: ε_r=-0,0168908 %.

Avem urmatorul tabel:

Banda la 3dB a unui amplificator se exprima grafic astfel:

Aici a=0,707=, iar banda de frecventa a amplificatorului este intervalul [f_j,f_s].

Deoarece osciloscopul are banda mai mare de 10Mhzsi generatorul de semnal poate oferi f_max=10Mhz, rezulta ca nu se poate calcula banda la 3dB.

Pentru a masura rezistenta de intrare a osciloscopului avem montajul:

Pentru realizarea montajului avem nevoie de osciloscop, o sursa de semnal sinusoidal, un aparat de masura si o rezistenta de 1kΩ.

Calculam rezistenta de intrare dupa formula:, unde R=1kΩ, U_ief=0,957, iar R_i=0,917MΩ, ceea ce confirma consideratiile teoretice privind faptul ca R_i≈1MΩ.