معرفی و بررسی عملکرد انواع اسیلوسکوپ ها (طیف نما)

اسیلوسکوپ چیست ؟

اسیلوسکوپ ( انگلیسی Oscilloscope ) که در گذشته اسیلوگراف نیز نامیده می شده است و با نام اسکوپ (Scope ) نیز در بین فعالان و بازاریان عرصه الکترونیک شناخته می شود یا گاها به اختصار با حروف CRO (اسیلوسکوپ اشعه کاتدی) یا DSO نیز نمایش داده می شود ، یک ابزار آزمایشگاه الکترونیک است که برای مشاهده تغییرات ولتاژ سیگنال ها به کار می رود که در اغلب کاربرد ها میزان ولتاژ سیگنال به صورت نموداری بر حسب زمان نمایش داده می شود. سیگنال های غیر الکتریکی مانند صدا ، لرزش و شدت نور و …. نیز می توانند به حالت الکترونیکی تبدیل شوند و بر روی اسیلوسکوپ نمایش داده شوند.

اسیلوسکوپ ها برای مشاهده تغییرات سیگنال در زمان به کار برده می شوند که اغلب به صورت گراف پیوسته ای بر روی واحد های مشخص شده از نظر مقیاس نمایش داده می شوند. از روی شکل موج سیگنال ها که بر روی اسیلوسکوپ نمایش داده می شود می توان اطلاعاتی مانند دامنه ، طول موج ، فرکانس ، زمان بالارفتن و پایین آمدن موج و میزان اعوچاج امواج را مشاهده و محاسبه نمود که برای محاسبه این کمیت ها باید بر اساس واحد های مدرج روی صفحه و ضرایب سلکتور های اسیلوسکوپ اقدام نمایید.

اسیلوسکوپ های حافظه دار امکان ذخیره و بازبینی سیگنال ها را فراهم می کنند که به شما کمک می کند تا سیگنال های فرکانس بالا را با دقت بیشتری تحلیل نمایید.

اسیلوسکوپ ها در مراکز علمی ، پزشکی ، مهندسی و صنایع ارتباطی و نظامی کاربرد دارند. معمولا اسیلوسکوپ های معمولی و با کاربرد عمومی برای تعمیر و رفع عیب دستگاه های الکترونیکی و در آزمایشگاه ها استفاده می شوند اما اسیلوسکوپ های مخصوص ممکن است برای بررسی سیستم احتراق خودرو یا نمایش ضربان قلب ( الکتروکاردیوگرافی ) استفاده شوند.

قبل از اینکه الکترونیک دیجیتال فراگیر شود ، اسیلوسکوپ ها از نمایشگر های CRT : Cathode Ray Tube برای نمایش سیگنال ها و آمپلی فایر های خطی برای پردازش سیگنال ها استفاده می نمودند که CRO به این دست اسیلوسکوپ ها اشاره می نماید.CRO های بعد از فراگیر شدن الکترونیک دیجیتال ، جای خود را به اسیلوسکوپ های حافظه دیجیتال دادند که دارای صفحه نمایش های LCD یا LED باریک و مبدل های آنالوگ به دیجیتال سریع و پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) هستند.از آنجا که قیمت اسیلوسکوپ های دیجیتال گرانتر از نوع CRT است ، اسیلوسکوپ های دیجیتالی نیز وجود دارند که برای ارزانتر شدن قیمت بدون نمایشگر داخلی ارائه می شوند و این دستگاه ها که دیجیتایزر Digitiser نامیده می شوند به یک کامپیوتر متصل می شوند و سیگنال ها بواسطه کامپیوتر پردازش و نمایش داده می شود.

اسیلوسکوپ ها کاربرد های گسترده ای در علم الکترونیک دارند و ابزاری بسیار کاربردی در رفع عیب و اندازه گیری اغلب مدارهای الکترونیکی علی الخصوص مدار های الکترونیکی فرکانس بالا هستند. یکی از مهم ترین پارامتر های یک اسیلوسکوپ فرکانس کاری اسکوپ و سرعت نمونه برداری آن است که در هنگام خرید حتما باید به این پارامتر توجه نمود و اسیلوسکوپ ها از چند مگاهرتز تا چند گیگاهرتز وجود دارند که هرچه فرکانس بالاتر می رود کاربرد ها محدود تر و حرفه ای تر می شود و قیمت اسیلوسکوپ نیز به شدت به این پارامتر بستگی دارد و باعث شده تا محدوده قیمت اسیلوسکوپ ها از چند صد هزارتومان تا چند صد میلیون گسترده باشد.

اسیلوسکوپ آنالوگ

اسیلوسکوپ در حقیقت رسامهای بسیار سریع هستند که سیگنال ورودی را در برابر زمان یا در ‫برابر سیگنال دیگر نمایش میدهند. قلم این رسام یک لکه نورانی است که در اثر برخورد یک باریکه ‫الکترون به پردهای فلوئورسان بوجود می آید.
‫به علت لختی بسیار کم باریکه الکترون میتوان این باریکه را برای دنبال کردن تغییرات لحظهای ‫(ولتاژهایی که بسیار سریع تغییر میکنند، یا فرکانسهای بسیار بالا) بکار برد. اسیلوسکوپ بر اساس ‫ولتاژ کار میکند. البته به کمک مبدلها (ترانزیستورها) می توان جریان الکتریکی و کمیتهای دیگر ‫فیزیکی و مکانیکی را به ولتاژ تبدیل کرد.

‫

اسیلوسکوپ دیجیتال

‫اسیلو سکوپ دیجیتال در واقع تشکیل شده از یک مبدل آنالوگ به دیجیتال به علاوه یک مبدل ‫دیجیتال به آنالوگ سیگنال توسط ‪ adcدیجتال شده و توسط ‪ dacبرای نمایش به شکل اولیه باز ‫تبدیل می شود.

‫اسیلوسکوپ های دیجیتال مزایای زیادی دارند:

• ‫حمل آسان
• ‫ذخیره سازی شکل موج ها
• ‫قابلیت اتصال به کامپیوتر
• ‫دارای امکانات جانبی (مالتی متر)
• ‫قابلیت نمایش تمام شکل موجها با فرکانس های بالا
• ‫دارای کلیه امکانات اسکوپ انالوگ
• ‫نرخ نمونه برداری بالا
• ‫زمان سعود پایین (‪(14ns
• ‫رنج زمان اولیه اسکن وسیع ‪5ns~50s/div

‫

اسیلوسکوپ در متلب

‫‪ MATLABاز مخفف کلمات ‪ MATRIX Laboratory به معنی آزمایشگاه ماتریس گرفته شده است.
‫نرم افزاری که با قدرت فوق العاده خود در محاسبات ریاضی تمام علوم را در برگرفته است دلیل ‫استفاده از نام آزمایشگاه ماتریس برای این نرم افزار این است که تمام محاسبات و شبیه سازی های ‫خود را از طریق ماتریس انجام می دهد . ‫
خصوصیت بارز این نرم افزار دارا بودن شبیه سازی در اکثر علوم فنی و مهندسی و استفاده از برنامه ‫نویسی ‪ Cو ‪ FORTANدر محیط است .
‫در این پروژه سعی داریم یکی از علوم بسیار پیشرفته به نام پردازش سیگنال را در قالب اسیلو سکوپ ‫انجام دهیم. ‫

برای اسکوپ کردن سیگنال دو راه داریم:

• ‫استفاده از یک ‪ ADCخارجی
• ‫استفاده از ‪ ADCکارت صدا

‫‪

External ADC
‫

در این روش توسط یک مبدل ‪ adcو توسط پورت ‪ USو‫‪PARALLELو LPT و COM و دیگر ‫پورت های ارتباطی می توان سیگنال را برا پردازش های بعدیبه متلب داد.
‫مزایای این روش : ‫می توان با توجه به نیاز مورد استفاده از ‪ ADCهای متنوع با قابلیت های کاربردی مخصوص استفاده کرد

‫‪Internal ADC
‫

در این روش ما برای پردازش سیگنال از ‪ ADC کارت صدا استفاده می کنیم و برای ارتباط با کارت ‫صدا و دریافت دیتا دیجیتال شده از طریق برنامه مربوط و ‪ استفاده ‫می کنیم.

مطالب مرتبط : 

تکترونیکس

گودویل

ریگول