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CONDIZIONAMENTO
DEL SEGNALE PER LA DEfLESSIONE ORIZZONTALE
Per
quanto riguarda la deflessione orizzontale, un oscilloscopio ha due
diverse modalità di funzionamento, denominate xy e base dei tempi.
Nel funzionamento in xy, alle placchette di deflessione orizzontale
viene inviata una tensione Vx proveniente dall'esterno e la
traccia sullo schermo riproduce il diagramma cartesiano della funzione vx
= f(vy) dove vy rappresenta al solito il segnale di
tensione applicato al blocco di deflessione verticale. Prima di essere
inviata alle placchette di deflessione orizzontale, la tensione vx deve
quindi subire un condizionamento del tutto analogo a quello visto per
il segnale di deflessione verticale.
Il funzionamento in base dei tempi è il modo più usuale di utilizzare
un oscilloscopio; in questo caso l'asse x viene tarato in una unità
temporale. Per ottenere una deflessione x proporzionale al
tempo è necessario applicare una tensione Vx che varia
linearmente con il tempo stesso; questa tensione è generata da un
blocco interno allo strumento e denominato base dei tempi.
Un possibile andamento temporale di vx è illustrato in Fig. 3
Quando la tensione assume il suo valore minimo pari a -Vx il pennello
elettronico si trova all'estremità sinistra dello schermo; aumentando
la tensione, il pennello si sposta verso l'estremità destra, che viene
raggiunta per vx=+Vx. Successivamente, in condizioni ideali, il
fascio viene riportato istantaneamente all'estremità sinistra, per poi
iniziare un nuovo spostamento verso destra. La pendenza della rampa
determina la velocità dello spostamento del pennello e rappresenta
quindi la costante di taratura dell'asse x in una data unità temporale.
Figura xx: andamento
tempoerale ideale della tensijone di deflessione orizzontale
Si
supponga ora di applicare all'asse y una tensione periodica di periodo
Ty. Sullo schermo sarà allora visualizzata un'unica traccia solo se il
periodo Tx della tensione a dente di sega vx coincide con un multiplo
intero dei periodo Ty di vy; in particolare, se Tx=m Ty , con m intero,
sullo schermo saranno visualizzati m periodi di vy.
Se tale relazione non è soddisfatta, invece. a ogni spazzolata il
pennello elettronico descrive una traccia diversa dalla precedente;
sullo schermo sarà così visualizzato un insieme di tracce sovrapposte
in modo disordinato, da cui è generalmente difficile dedurre
l'andamento temporale del segnale. In Fig. 3.16 riportato in forma
semplificata quanto appare sullo schermo quando all'ingresso è presente
un segnale sinusoidale e non è soddisfatta la condizione Tx=m Ty
In
Fig. 4 sono riportate le tracce corrispondenti a tre diverse
spazzolate; in pratica, la sovrapposizione di un numero molto elevato
di tracce non sincronizzate può far apparire sullo schermo una fascia
luminosa di ampiezza pari al valore di picco-picco della tensione
sinusoidale presente all'ingresso.
Si deve notare che la relazione Tx=m Ty fornisce solo una condizione
sufficiente, ma non necessaria, per la sincronizzazione; infatti, ad
esempio, tale relazione non permette di visualizzare un numero non
intero di periodi del segnale vy. Per ottenere una traccia stabile è
spesso sufficiente che il pennello elettronico parta dal margine
sinistro dello schermo quando il segnale vy:
•
assume un valore prefissato;
•
ha la derivata (pendenza) di un determinato segno.
In
questo modo è infatti spesso possibile individuare univocamente un
generico punto del segnale. Ad esempio, in Fig. 5 è riportato
l'andamento richiesto alla tensione vx per visualizzare una porzione di
durata 0.75 Ty del segnale vy a partire da un valore nullo e con
derivata positiva.
Si noti che per garantire la visualizzazione di una traccia stabile è
sufficiente la ripetizione nel tempo solamente della porzione
visualizzata; negli intervalli di tempo compresi fra una spazzolata e
la successiva non è richiesto che il segnale presenti la stessa forma
d'onda; non è cioè strettamente necessario che il segnale sia
periodico, ma è sufficiente che si ripeta la sola porzione di segnale
che si vuole visualizzare. Questa classe di segnali prende il nome di
ripetitivi e ovviamente contiene al suo interno anche la più ristretta
classe dei segnali periodici.
La figura mostra che la tensione vx, oltre a presentare la rampa
necessaria per lo spostamento del pennello elettronico dall'estremità
sinistra a quella destra dello schermo, deve anche contenere un tratto
costante per permettere l'attesa dei verificarsi delle condizioni
richieste per la partenza di una nuova spazzolata; deve cioè essere
realizzata una sincronizzazione tra l'istante di partenza della rampa e
il punto iniziale della porzione di segnale da visualizzare.
Per ottenere la sincronizzazione è pertanto necessario utilizzare un
circuito sensibile al livello e al segno della derivata della tensione
vy. Quando si verificano le condizioni di livello e di pendenza poste,
il circuito di sincronizzazione fornisce in uscita un segnale di tipo
impulsivo, denominato trigger (grilletto), che viene
utilizzato per comandare la partenza della rampa generata dalla base
dei tempi.
Per
adattare il funzionamento di un oscilloscopio alle diverse esigenze
riscontrabili in pratica, la base dei tempi
deve:
•
generare una rampa di pendenza variabile; ciò permette infatti di
variare il tempo
necessario
per spostare il pennello elettronico dal margine sinistro dello schermo
a quello destro, e quindi di visualizzare una diversa porzione del
segnale;
•
essere in grado di riportare il pennello elettronico dal margine destro
dello schermo a
quello
sinistro nel più breve tempo possibile;
•
attendere l'arrivo del nuovo impulso di trigger che comanderà la
partenza della rampa
successiva.
Per
evitare errate interpretazioni della forma d'onda visualizzata, durante
il ritorno dal margine destro dello schermo a quello sinistro è
conveniente rendere invisibile il pennello elettronico; ciò può essere
ottenuto interdicendo il fascio di elettroni durante questo intervallo
di tempo. A tale scopo basta portare il potenziale della griglia G,
che controlla l'intensità del fascio elettronico, a un valore
sufficientemente negativo da impedire l'uscita di elettroni dal catodo.
Un'altra soluzione consiste nell'applicare una opportuna tensione a uno
degli anodi in modo tale da far deviare il fascio fino a colpire
l'anodo stesso.
Da un punto di vista logico si può supporre di generare una tensione,
denominata impulso di unblanking, che assume ad esempio un livello alto
solamente durante l'attivazione della rampa; dopo un adeguato
condizionamento, questa tensione viene applicata alla griglia G, che
normalmente assume invece un potenziale tale da respingere gli
elettroni provenienti dal catodo; in tal modo si ottiene quindi la
visualizzazione della traccia solo durante l'intervallo di tempo
previsto.
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