I. GENERALITATI

Osciloscopul este un aparat care permite vizualizarea pe ecranul unui tub catodic a curbelor ce reprezinta variatia in timp a diferitelor marimi sau a curbelor ce reprezinta variatia in timp a diferitelor marimi sau a curbelor ce reprezinta dependenta intre doua marimi,Imaginile obtinute pe ecran se numesc oscilograme.

1. Utilizari

Oscilosopul este unul dintre cele mai raspandite apararte elecronice, si are o larga utilizare, fie ca aparat de sine statator, fie ca aparat component al altor aparate electronice.

Ca aparat de sine statator, el se utilizeaza la

- vizualizarea si stabilirea curbelor de variatie in timp a diferitelor semnale elcrtice,(curentii,tensiuni);

- comparea diferitelor semnale elecrice;

- masurarea unor marimi electrice (tensiuni, intensitati ale curentului ,frecvente, defazaje ,grad de modulatie ,distorsiuni etc.);

- masurarea valorilor instantanee ale unor semnale (tensiuni,curenti);

- masurarea intervalelor de timp;

- vizualizarea caracteristicilor componentelor electronice (tuburi electronice ,tranzistoare ), a curbelor de histerezis alematerialelor magnetice etc.

Uneori osciloscopul face parte din sisteme de masurare si control sau din aparate mai complexe, cum ar fi: caracterograful (aparat pentru vizualizarea caracteristicilor tranzistoarelor), vobuloscopul(aparat entru vizualizarea caracteristicilor de frecventa ale amplificatoarelor),selectograful(aparat pentru vizualizarea curbelor de selectivitate)etc.

Impreuna cu diferitele traductoare, osciloscopul poate fi folosit si la studierea si masurarea unor marimi neelectrice, cum ar fi in medicina, fizica nucleara, geofizica etc.

Osciloscopul se realizeaza intr-o mare varietate de tipuri constructive.

2. Proprietati

Ca aparat de masurat si control, osciloscopul prezinta multe avantaje:

- impedanta de inrare mare ,de ordinul megohmilor;

- consum de putere foarte mic de la circuitul de masurat ;

- sensibilitate mare (la unele tipuri constructive constanta fiind de frectiuni de mV/cm);

- banda de frecvente foarte larga ,pan la sute d emegaherzti, si in constructii speciale (cu esantionare) - pana la zeci de gigaherti;

- comoditate de exploatare .

3. Principiul de functionare

Elementul principal al unui osciloscop este tubul catodic. Pentru a putea afisa pe ecranul tubului catodic curba ce reprezinta dependenta intre doua marimi,A=f(B),este necesar:

- sa se obtina pe un ecran un punct lumin os (spot);

- sa se poata deplasa acest punct dupa doua directii; orizontala (x) si verticala (y), pentru a descrie pe un ecran curba dorita.

Realizarea acestor deziderate este posibila avand in vedere:

- proprietatea unui fascicul de electroni de a produce in punctul de impact iluminarea unui ecran tratat cu substante luminofore ;

- proprietatea unui fascicul de electroni de a fi deviat sub actiunea unui camp electric sau magnetic.

Fasciculul de electroni este produs, focalizat si accelerat in tubul catodic si loveste ecranul acestuia producand un punct luminos. Deplasarea spotului pe ecran se realizeaza prin devierea fasciculului de electroni cu ajutorul unor campuri electrice create de doua perechi de placi de deflexie din interiorul tubului catodic, la aplicarea unor tensiuni Uy la placile de deflexie pe directia y si Ux la placile de deflexie pe directia x. Pentru ca pe ecran sa apara curba A=f(B), celor doua perechi de placi de deflexie li se aplica tensiuni Uy si Ux proportionale cu marimile A si respectiv B. Ca urmare, spotul se va deplasa dupa directiile y si x in acelasi ritm in care variaza marimile A si B .

Daca marimile A si P sunt periodice, pentru ca pe ecran sa apara o imagine stabila este necesar ca intre frecventele celor doua marimi sa existe relatia:

, unde n este un numar intreg.
II. CONSTRUCTIE SI FUNCTIONARE 

1.ELEMENTE COMPONENTE . SCHEMA BLOC

Deoarece toate osciloscoapele construite in prezent sunt prevazute cu posibilitatea functionarii generatorului de baza de timp si in regim declansat, .

Osciloscoapele moderne sunt alcatuite din mai multe elemente componente, conectate intre ele dupa o schema bloc ca cea reprezentata in figura 1,care contine: tubul catodic, amplificatoarele A_y si A_x, generatorul bazei de timp, circuitul de sincronizare, circuitul pentru controlul intensitatii spotului, circuitul de intarziere si blocul de alimentare.

Fig. 1 Schema bloc unui osciloscop catodic

*In afara blocurilor componente reprezentate in figura 1, care sunt comune tuturor osciloscoapelor, la unele osciloscoape se mai intalnesc si alte circuite, cu destinatii diferite in functie de tipul si complexitatea aparatului.

*TUBUL CATODIC este elementul principal al osciloscopului. In interiorul lui se genereaza fasciculul de electroni care, deviat sub actiunea campurilor produse de semnalele de studiat , ciocneste ecranul, descriind pe acesta curbele dorite.

*AMPLIFICATOARELE A_y si A_x amplifica semnalele de studiat prea mici, inainte de a fi aplicate placilor de deflexie.

*ATENUATOARELE A_ty si A_tx micsoreaza semnalele prea mari inainte de a fi aplicate amplificatoarelor A_y si A_x.La osciloscoapele moderne,atenuatoarele sunt calibrate in V/cm sau mV/cm reprezentand tensiunea necesara la intrarea atenuatorului pentru a produce o deplasare a spotului pe ecran de 1 cm. Aceasta calibrare este valabila numai daca reglajul amplificarii amplificatorului respectiv este la maxim.

*GENERATORUL BAZEI DE TIMP.I n cazul vizualizarii curbelor ce reprezinta variatia in timp a unor marimi A=f(t), la placile de deflexie X trebuie sa se aplice o tensiune proportionala cu timpul:U_x=Kx_t.

Tensiunea U_x trebuie deci sa fie o tensiune liniar-variabila in timp, adica de forma dintilor de fierastrau. Aceasta tensiune este generata in osciloscop de generatorul bazei de timp.

*CIRCUITUL DE SINCRONIZARE(DE DECLANSARE). Pentru ca imaginea de pe ecran sa fie stabila, este necesar ca frecventa semnalului de vizualizat sa fie un multiplu intreg al frecventei bazei de timp: F_a=nF_bt.

Pentru realizarea acestei conditii, generatorul bazei de timp are frecventa variabila si, in plus, exista posibilitatea sincronizarii ei prin circuitul de sincronizare,fie cu semnalul de vizualizat ,fie cu un alt semnal exterior .

FUNCTIONARE CU BAZA DE TIMP DECLANSATA

Pentru a se putea vizualiza si semnale neperiodice, la osciloscoapele moderne generatorul bazei de timp poate functiona la alegere, fie continuu (relaxat), generand un semnal periodic chiar si in absenta semnalului de vizualizat, fie declansat.

Spre deosebire de functionarea periodica, functionarea declansata este comandata chiar de semnalul de vizualizat. In lipsa semnalului, baza de timp nu functioneaza. La aparitia unui semnal la intrare, baza de timp se declanseaza, genereaza un singur dinte de ferestrau si apoi se blocheaza din nou in asteptarea unui alt semnal. In cazul in care la intrare se aplica un semnal periodic, baza de timp urmarind semnalul de la intrare devine periodica.

Fig. 2 Diagramele tensiunilor in diferite puncte ale schemei osciloscopului: a)tensiunea la intrare; b)tensiunea generata de timp; c)tensiunea pe cilindrul Wehnelt; d)tensiunea dupa circuitul de intarziere.

In figura 2 sunt reprezentate diagramele tensiunilor in diferite puncte ale schemei unui osciloscop functionand cu baza de timp declansata. In figura 2 - a este reprezentat semnalul aplicat la intrare in momentul t=t₁. Pana la aparitia semnalului, baza de timp este blocata. La t=t₁ , baza de timp se declanseaza, genereaza un dinte de ferestrau si apoi se blocheaza din nou (fig. 2-b).

In cazul functionarii cu baza de timp declansata, mai sunt necesare urmatoarele circuite:

- circuitul pentru controlul intensitatii spotului;

- circuitul de intarziere.

*CIRCUITUL PENTRU CONTROLUL INTENSITATII SPOTULUI. In cazul functionarii cu baza de timp declansata, in lipsa semnalului la intrare baza de timp fiind blocata, atat placilor de deflexie Y cat si placilor de deflexie X nu li se aplica nici un semnal. In aceasta situatie fasciculul de electroni ar bombarda ecranul intr-un singur punct, in centru, ceea ce ar duce la distrugerea luminoforului in punctul respectiv. Pentru a proteja ecranul, osciloscopul este prevazut cu un circuit pentru controlul intensitatii spotului. Acesta furnizeaza o tensiune negativa care se aplica pe cilindrul Wehnelt pentru stingerea spotului cand baza de timp este blocata(fig. 2-c).

Circuitul pentru controlul intensitatii spotului mai este folosit si la stingerea spotului pe durata cursei de intoarcere si uneori la modularea intensitatii spotului cu un semnal exterior.

*CIRCUITUL DE INTARZIERE are rolul de a intarzia semnalul astfel incat acesta sa se aplice placilor Y dupa ce baza de timp a inceput sa functioneze. In figura 2-d este reprezentata diagrama tensiunii u_y, intarziata fata de tensiunea de la intrare,u_i , cu timpul t. Daca nu s-ar folosi circuitul de intarziere, semnalul s-ar aplica placilor Y cand spotul este stins si baza de timp blocata, ceea ce ar face ca inceputul semnalului sa nu apara pe ecran (fig. 3-a). Cu circuitul de intarziere, semnalul se vizualizeaza corect(fig. 3-b).

*BLOCUL DE ALIMENTARE contine surse stabilizate de inalta si joasa tensiune si asigura alimentarea celorlalte blocuri,inclusiv a tubului catodic.

Fig. 3.Efectul circuitului de intarziere:a)-oscilograma fara circuit de intarziere;

b)-oscilograma cu circuit de intarziere.

2.TUBUL CATODIC

Asa cum s-a aratat, tubul catodic este elementul principal al osciloscopului.El este un tub de vid,care are o parte cilindrica si o parte tronconica(fig. 4).

*In interiorul tubului in partea cilindrica, se afla un dispozitiv de emisie si focalizare, numit tun electronic, care emite, focalizeaza si accelereaza fasciculul de electroni, si un sistem de deflexie pentru devierea acestui fascicul.

*In partea frontala, tubul catodic are un ecran, acoperit spre interior cu substante luminofore. El devine luminos in punctul in care este lovit de fasciculul de electroni.

*In interiorul tubului pe partea tronconica, este depus un strat bun conducator de electricitate, care are rolul de ecranare si de colectare a electronilor, dupa ce acestia au lovit ecranul.

Fig. 4.Tubul catodic.

a.DISPOZITIVUL DE EMISIE SI FOCALIZARE

(TUNUL DE ELECTRONI)

Tunul de electroni este format de obicei dintr-un catod, un electrod de comanda si doi anozi: de focalizare si de accelerare.

*CATODUL 1 este un cilindru metalic cu suprafata frontala acoperita cu un strat de oxizi de bariu si strontiu, ce pot emite usor electroni. Catodul este incalzit de un filament care se afla in interior.

*ELECTRONUL DE COMANDA 2, numit si cilindrul Wehnelt, este un electrod cilindric ce inconjoara catotdul si care este prevazut in partea frontala cu un mic orificiu prin care trec electronii.

Electrodul de comanda se afla la un potential negativ fata de catod, franand in acest mod deplasarea electronilor. Potentialul electrodului de comanda se poate varia cu potentiometrul R_G. Cu cat electrodul de comanda va fi mai negativ fata de catod,c u atat mai putini electroni vor reusi sa treaca de el. In acest mod, regland negativarea cilindrului Wehnelt se poate controla numarul electronilor din fasciculul ce se indreapta spre ecran si, ca urmare, se poate regla luminozitatea spotului de pe ecran.

Dupa trecerea prin electrodul de comanda, fasciculul de electroni este focalizat pe ecranul tubului catodic cu o lentila electronica formata din cei doi anozi, de focalizare si de accelerare.

*ANODUL DE FOCALIZARE 3 este un cilindru care are un potential pozitiv fata de catod (cateva sute de volti), reglabil cu potentiometru R_A.Variind acest potential se regleaza distanta focala a lentilei electronice, astfel incat focarul ei sa cada pe ecran. Cand reglajul este corect, imaginea de pe ecran are claritatea maxima.

*ANODUL DE ACCELERARE 4 este tot de forma cilindrica si are un potential fix pozitiv fata de catod, de ordinul miilor de volti. El are rolul de a accelera miscarea electronilor, determinand viteza V₀ cu care acestia se indreapta spre ecran.

b. DISPOZITIVUL DE DEFLEXIE

Deviatia fasciculului de electroni se poate realiza cu campuri electrostatice sau magnetice. La tuburile catodice folosite in osciloscoape se utilizeaza deviatia cu campuri electrostatice; dispozitivul de deflexie este format din doua perechi de placi de deflexie dispuse perpendicular una pe alta, pentru devierea fasciculului de electroni dupa cele doua directii, x si y.

Cand placile sunt la acelasi potential, fasciculul de electroni trece printre ele fara a fi deviat si loveste ecranul in centru.

Fig. 5. Deviatia fasciculului de electroni.

Daca se aplica placilor de deflexie 5 o tensiune Uy (fig12.5) intre ele apare un camp electric E_y. Sub actiunea acestui camp, electronii vor fi atrasi de placa mai pozitiva si respinsi de placa mai negativa cu o forta F_y=e*E_y,care va imprima electronilor o acceleratie a_y dupa directia y. Ca urmare, in spatiul dintre placi electronii vor avea atat o miscare uniforma cu viteza v₀ in lungul tubului, cat si o miscare uniforma accelerata pe directia y. In urma combinarii celor doua miscari, rezulta o traiectorie parabolica.

Cand electronii ies dintre placi, actiunea campului E_y inceteaza si ei isi continua miscarea dupa o directie tangenta la traiectoria parabolica, lovind ecranul la o distanta D_y fata de centru. Deviatia spotului pe ecran, Dy, este cu atat mai mare cu cat tensiunea U_y aplicata placilor y este mai mare.

Analog, daca se aplica placilor o diferenta de potential, intre ele apare un camp electric care deviaza fasciculul de electroni pe directia orizontala.

Cand pe ambele perechi de placi se aplica simultan cate o diferenta de potential,fasciculul de electroni va fi deviat dupa o directie rezultanta a actiunii celor doua campuri.

c.ECRANUL

Dupa ce au trecut prin sistemul de deflexie, electronii ajung pe ecran producand spotul luminos. Rolul ecranului este de a transforma o parte cat mai mare de energie cinetica a electronilor in energie luminoasa.

In acest scop, pe suprafata interioara a ecranului, este depusa o substanta fluorescenta numita luminofor, care devine luminoasa cand este bombardata de electroni. Pentru a i se mari eficacitatea, se adauga diferite substante activante.

Culoarea spotului luminos depinde de compozitia substantei fluorescente. Pentru observari vizuale se folosesc ecrane cu fluorescenta galben-verzuie, deoarece sensibilitatea ochiului este maxima in acest domeniu. Materialul folosit pentru aceste ecrane este wilemitul (ortosilicat de zinc) activat cu magneziu.

Dupa incetarea bombardarii cu electroni, ecranul continua sa emita lumina un timp oarecare. Persistenta luminii depinde de materialul lumioforului, ea putand varia intre milisecunde si cateva secunde.

Dupa ce au lovit ecranul, electronii sunt colectati de electrodul de ecranare 8, depus pe suprafata interioara a partii troconice a tubului catodic. Pe aceasta cale, electronii se intorc la sursa de alimentare.

3.GENERATORUL BAZA DE TIMP

Generatorul baza de timp este blocul functional al osciloscopului catodic in care se genereaza tensiunea de forma dintilor de ferestrau ce se aplica placilor X in cazul vizualizarii curbelor ce reprezinta variatia in timp a diferitelor marimi.

*CONDITII IMPUSE TENSIUNII BAZA DE TIMP. Deoarece timpul se scurge uniform, este necesar ca tensiunea aplicata placilor X sa creasca liniar, deplasand spotul cu viteza uniforma de la stanga la dreapta,iar apoi sa scada brusc, pentru a incepe o noua variatie. In intervalulde timp t₁-t₀ cand tensiunea u_x creste spotul se deplaseaza de la stanga la dreapta, descriind pe ecran curba dorita. Forma ideala a tensiunii u_x este cea desenata cu linie plina in figura 6,a. In practica,insa, nu se poate obtine o astfel de variatie. Semnalele obtinute cu circuitele reale nu sunt perfect liniare si anularea lor nu se face instantaneu,ci intr-un interval de timp finit t₂-t₁(fig. 6,a-linie punctata).

Fig. 6. Forma reala si forma ideala a tensiunii; tensiunea care trebuie aplicata cilindrului Wehnelt.

Datorita acestor diferente intre forma reala si forma ideala a tensiunii u_x, apar unele neajunsuri, care trebuie sa fie minimizate:

- din cauza neliniaritatii, spotul nu se deplaseaza pe ecran cu viteza constanta si, ca urmare, curba ce apare pe ecran este deformata fata de curba reala;

- deoarece tensiunea u_x nu scade instantaneu in intervalul de timp t₂-t₁, cand tensiunea scade, spotul se intoarce de la dreapta la stanga descriind pe ecran o linie de intoarcere care nu face parte din semnal. Pentru a evita aparitia liniei de intoarcere, in intervalul de timp t₂-t₁ se aplica cilindrului Wehnelt un impuls negativ (fig.6,b) care blocheaza fasciculul de electroni si spotul se stinge. In acest mod, pe ecran nu se mai vede linia de intoarcere, dar, in acelasi timp, nu se mai vede nici partea finala a oscilogramei. Pentru ca partea care se pierde din oscilograma sa fie mai mica, este necesar ca intervalul de timp t₂-t₁ in care tensiunea u_x scade sa fie mult mai mic decat intervalul de timp t₁-t₀.

O alta conditie pe care trebuie sa o indeplineasca baza de timp pentru ca imaginea sa fie stabila pe ecran, este ca frecventa sa fie un submultiplu intreg al frecventei semnalului de vizualizat:

Fbt=1/n*fs;n=1,2,3.

*SCHEMA DE PRINCIPIU PENTRU GENERAREA TENSIUNII BAZA DE TIMP. Tinand seama de conditiile impuse tensiunii u_x, s-au realizat diferite constructii de generatoare baza de timp. In principiu insa, toate schemele adoptate se bazeaza pe incarcarea si descarcarea unui condensator.

Modelul cel mai simplu al generatorului bazei de timp este reprezentat in figura 7. La inchiderea intrerupatorului K₁,la momentul t=t₀, condensatorul C se incarca de la sursa E prin rezistenta R, dupa o lege exponentiala(fig. 8).

Incarcarea este cu atat mai lenta cu cat constanta de timp este mai mare.

Fig.7.Modelul unui generator   Fig.8.Variatia tensiunii la bornele condensatorului C. baza de timp.

La momentul t=t₁, cand tensiunea pe condensator are valoarea U_c, se inchide intrerupatorul K, ce prezinta o rezistenta de contact r de valoare mica. Incepand din acest moment, condensatorul C se descarca pe rezistenta de contact r, de valoare mica.

Descarcarea va fi cu atat mai rapida cu cat constanta de timp este mai mica. Pentru satisfacerea conditiei (t₀-t₁)<<(t₁-t₀), este necesar ca r<<R.

In cazul in care generatorul baza de timp functioneaza periodic, aceasta variatie a tensiunii pe condensator C trebuie sa se repete periodic, adica comutatorul K₂ sa se inchida si sa se deschida periodic, cu o frecventa care sa satisfaca relatia de stabilitate a imaginii pe ecran. In practica, comutatorul K₂ este realizat cu diferite dispozitive electronice.

*REGLAREA VITEZEI DE DEPLASARE A SPOTULUI(REGLAREA FRECVENTEI BAZEI DE TIMP). Durata unui dinte de ferestrau corespunde intervalului de timp t₁-t₀ in care tensiunea pe condensator creste pana la valoarea U_c necesara devierii fasciculului de electroni, astfel incat spotul sa se deplaseze pe tot ecranul de la stanga la dreapta. Ea depinde de constanta de timp. Daca se variaza valorile lui R si C, se pot obtine durate diferite pentru dintii de ferestrau(fig.9). De obicei, aceasta durata se variaza in trepte cu un comutator ce introduce in circuit condensatoare de diferite valori si fin prin variatia continua a rezistentei R. Comutatorul este calibrat in ms/cm, corespunzator timpului necesar ca spotul sa se deplaseze pe directia orizontala cu 1 cm. Aceasta calibrare este valabila numai daca reglajul fin este la maxim.

In cazul functionarii periodice, se poate considera ca durata unui dinte de ferastrau corespunde unei perioade a semnalului generat de baza de timp. Deci variind durata dintilor de ferastrau se variaza frecventa bazei de timp.

Fig. 9.Variatia duratei dintilor de ferastrau in functie de valoarea   constantei de timp

*LINIARIZAREA TENSIUNII GENERATE DE BAZA DE TIMP. In cazul incarcarii unui condensator de la o sursa de tensiune constanta E, tensiunea la bornele condensatorului variaza dupa o lege exponentiala, deci prezinta o variatie neliniara. Pentru a evita acest neajuns, este necesar ca incarcarea condensatorului C sa se faca sub curent constant.

Exprimand tensiunea pe condensator prin raportul intre cantitatea de sarcina electrica Q ce se acumuleaza pe condensator si capacitatea C, se obtine:Uc=Q/C.

In cazul incarcarii sub curent constant, Q% I_t si tinand seama ca I si C sunt constante,se poate scrie:

U_c=It/C=Kt.

Relatia arata ca in cazul incarcarii sub curent constant variatia tensiunii pe condensator in functie de timp este liniara.

In osciloscoapele moderne, incarcarea condensatorului sub curent constant se realizeaza fie folosind amplificatoarele operationale integratoare, fie folosind generatoare de curent constant cu tranzistoare.

4.OSCILATOARE CU DOUA SPOTURI SAU CU DOUA CANALE

Pentru vizualizarea simultana a doua semnale, se construiesc osciloscoape cu doua spoturi sau osciloscoape cu doua canale.

*OSCILOSCOAPELE CU DOUA SPOTURI utilizeaza tuburi catodice speciale, care contin in acelasi balon doua sisteme electronooptice, adica sunt prevazute cu doua tunuri de electroni si cu cate doua dispozitive de deflexie pentru X si Y. Cele doua sisteme electronooptice sunt comandate independent, prin circuite asemanatoare cu cele ale unui osciloscop obisnuit, cu exceptia generatorului de baza de timp care este comun.

*OSCILOSCOAPELE CU DOUA CANALE folosesc pentru vizualizarea simultana a doua semnale o metoda mai simpla si mai eleganta. Ele sunt prevazute cu un tub catodic obisnuit si cu un comutator electronic(fig. 10).

Comutatorul electric este un circuit electronic care primeste la doua intrari distincte doua semnale diferite pe care le comuta succesiv pe placile de deflexie verticala ale unui tub catodic. Pe ecranul tubului, datorita persistentei luminoforului, apar simultan oscilogramele celor doua semnale. Comutarea se face fie cu frecventa bazei de timp (in timpul unui dinte de ferastrau se vizualizeaza un semnal, iar in timpul urmatorului dinte de ferastrau-celalalt semnal), fie cu o frecventa mai mare.

Fig. 10.Circuitele sistemului de deviatie pe verticala la un osciloscop cu doua canale.

III. MASURARI CU AJUTORUL OSCILOSCOPULUI

In afara vizualizarea formei semnalelor, osciloscopul catodic mai are numeroase utilizari in tehnica masurarilor electrice, electronice si magnetice.

1.MASURAREA TENSIUNILOR

Masurarea tensiunilor cu osciloscopul catodic se bazeaza pe faptul ca deviatia spotului este proportionala cu amplitudinea tensiunii aplicate placilor de deflexie. Se pot utiliza diferite metode de masurare.

a.METODA DIRECTA

Metoda directa se utilizeaza in cazul osciloscoapelor moderne, prevazute cu ecran caroiat (impartite in patrate cu latura de obicei de 1 cm ) si care au atenuatorul A_y etalonat in mV/cm sau V/cm.

Inainte de utilizare, se recomanda sa se verifice calibrarea atenuatorului A_y. In acest scop, osciloscoapele dispun, la o borna de pe panoul frontal, de o tensiune de calibrare. Cu ajutorul unei sonde (cordon de legatura ), se aplica tensiunea de calibrare la intrarea osciloscopului si se verifica daca deviatia obtinuta pe ecran corespunde indicatiei atenuatorului.

MODUL DE LUCRU. Se aplica semnalul de masurat la intrarea Y, a osciloscopului, se controleaza daca reglajul amplificarii este la maxim si se regleaza atenuatorul A_y si baza de timp astfel incat sa se obtina o oscilograma corect incadrata in ecran(fig.11). Se masoara cu ajutorul caroiajului de pe ecran inaltimea oscilogramei in centimetri si se inmulteste cu indicatia atenuatorului, obtinandu-se astfel direct valoarea tensiunii masurate.

b.METODA COMPARATIEI

Cand osciloscopul nu are atenuatorul calibrat sau calibrarea nu mai este corecta, se poate folosi metoda comparatiei. La aceasta metoda, tensiunea de masurat, de o forma oarecare, se compara cu o tensiune sinusoidala de joasa frecventa, care poate fi masurata cu un voltmetru obisnuit.

MODUL DE LUCRU. Se realizeaza montajul din figura 12. Cu comutatorul K pe pozitia 1 se aplica la intrarea Y a osciloscopului tensiunea U_x de masurat. Se regleaza amplificarea si baza de timp pana se obtine o oscilograma corect incadrata in ecran si se masoara inaltimea l a oscilogramei.

Fara a interveni la reglajul amplificarii, se trece comutatorul K pe pozitia 2, aplicandu-se la intrarea Y a osciloscopului o tensiune sinusoidala de joasa frecventa. Aceasta se regleaza pana cand oscilograma obtinuta pe ecran are aceeasi inaltime l ca si in cazul vizualizarii tensiunii U_x.

Cele doua oscilograme avand aceeasi inaltime, inseamna ca amplitudinea tensiunii U_x este egala cu amplitudinea varf in varf a tensiunii sinusoidale.

Fig. 11.Masurarea directa a Fig. 12.Masurarea tensiunii prin metoda comparatiei tensiunii cu osciloscopul catodic

Tensiunea sinusoidala se masoara cu voltmetrul V, care de obicei este etalonat in valori eficace. Daca U este tensiunea citita pe voltmetru, atunci:

2. MASURAREA INTENSITATII CURENTULUI ELECTRIC

Intrucat osciloscopul catodic functioneaza cu deflexie electrostatica, semnalele ce se aplica la intrarea lui sunt de natura unor tensiuni .

Pentru masurarea intensitatii curentului cu osciloscopul catodic, se trece curentul de masurat printr-o rezistenta de valoare cunoscuta si se masoara cu una dintre metodele studiate in paragraful precedent caderea de tensiune la bornele rezistentei. Apoi, aplicand legea lui Ohm, se calculeaza valoarea intensitatii curentului electric de masurat.

3.MASURAREA INTERVALELOR DE TIMP

Masurarea intervalelor de timp se poate realiza cunoscand viteza de deplasare a spotului si masurand pe ecran lungimea segmentului care corespunde intervalului de timp considerat.

Osciloscoapele moderne au baza de timp calibrata in ms/cm, adica se indica pentru fiecare pozitie a comutatorului ce regleaza in trepte frecventa bazei de timp, timpul necesar pentru ca spotul sa se deplaseze pe directia orizontala cu un centimetru. Aceasta calibrare este corecta numai daca reglajul fin al bazei de timp este la maxim.

a. MASURAREA DURATEI UNUI SEMNAL

Pentru masurarea duratei unui semnal, acesta se aplica la intrarea Y a osciloscopului si se regleaza amplificarea si baza de timp pana cand se obtine o oscilograma corect incadrata in ecran.

Se verifica daca reglajul fin al bazei de timp este la maxim. Apoi se masoara latimea semnalului pe ecran, in centimetrii, si se inmulteste cu indicatia reglajului in trepte al baze de timp, obtinandu-se astfel durata semnalului de masurat.

In mod analog se poate masura si durata unei parti din semnal, cum ar fi durata timpului de crestere a unui impuls (timpul in care semnalul creste de la 10% la 90% din amplitudinea sa).

b.MASURAREA PERIOADEI UNUI SEMNAL

Pentru masurarea perioadei, este necesar ca baza de timp sa fie astfel reglata incat oscilograma sa contina cel putin doua perioade succesive ale semnalului. In acest caz, daca reglajul fin al bazei de timp este la maxim, se masoara pe ecran in centimetri distanta intre doua treceri succesive ale semnalului prin aceeasi valoare si cu acelasi sens de variatie si se inmulteste cu indicatia reglajului in trepte al bazei de timp.In acest fel se obtine direct perioada semnalului.

4. MASURAREA FRECVENTELOR

Frecventa se poate masura cu osciloscopul catodic, masurand perioada semnalului ca la punctul precedent si apoi calculand frecventa cu relatia:

f=1/T

Aceasta metoda nu asigura insa o precizie buna.

Masurari mai precise se pot obtine folosind unele metode de comparatie, cum ar fi: metodae figurilor Lissajous, metoda modularii intensitatii spotului, metoda oscilogramelor duble.

a. METODA FIGURILOR LUI LISSAJOUS

Dintre metodele de comparatie, metoda figurilor Lissajous este cea mai frecvent folosita .

Lissajous, fizician francez (1822-1880), a studiat compunerea a doua oscilatii sinusoidale ale caror directii de oscilatie sunt perpendiculare. El a constatat ca daca raportul frecventelor celor doua oscilatii este un numar rational (fx/fy=m/n,m si n fiind numere intregi), se obtin figuri stabile a caror forma depinde de raportul frecventelor celor doua oscilatii si de defazajul dintre ele (fig. 13).

Figurile lui Lissajous se pot obtine pe ecranul osciloscopului catodic daca se aplica ambelor perechi de placi de defexie tensiuni sinusoidale.

MODUL DE LUCRU. Pentru masurarea frecventei f_x a unui semnal, acesta se aplica unei perechi de placi de deflexie a osciloscopului, iar la cealalta pereche de placi de deflexie se aplica un semnal de la un generator de frecventa variabila si cunoscuta, f₀ (fig. 14,a), se variaza frecventa f₀ pana cand pe ecran se obtine una dintre figurile lui Lissajous. Pentru a determina raportul corespunzator figurii obtinute pe ecran, se intersecteaza figura cu doua drepte, una orizontala (x)si una verticala (y)si se numara punctele de intersectie ale figurii cu cele doua dtrepte (fig. 14,b). Pentru orice figura a lui Lissajous raportul intre numarul de intersectii n_x cu dreapta orizontala si numarul de intersectii n_y cu dreapta verticala este egal cu raportul intre frecventa semnalului aplicat placilor Y si frecventa semnalului placilor X: n_x/n_y=f_y/f_x.

Cunoscand raportul corespunzator figurii obtinute pe ecran si frecventa f₀, se poate determina frecventa f_x .

Fig. 13.Figurile lui Lissajous Fig. 14.Masurarea frecventelor cu figurile lui Lissajous

5.MASURAREA DEFAZAJELOR

In paragraful precedent s-a aratat ca figurile lui Lissajous depind de raportul frecventelor a doua oscilatii dar si de defazajul dintre ele.

Pentru determinarea defazajului dintre doua semnale de aceeasi frecventa, acestea se aplica celor doua perechi de placi de deflexie ale osciloscopului.

Fig.15.Masurarea defazajelor.

6.VIZUALIZAREA CARACTERISTICILOR

O caracteristica este reprezentarea grafica a dependentei dintre doua marimi ce caracterizeaza un aparat, un dispozitiv sau un material (de exemplu: caracteristica unei diode, i=f(u); caracteristicile tranzistoarelor,I_c=f(U_CE); caracteristicile de magnetizare ale materialelor feromagnetice,B=f(H)etc.).

Fig. 16.Montajul pentru vizualizarea caracteristicii I=f(U) a unei diode.

La reprezentarea grafica a caracteristicilor se folosesc doua axe rectangulare. Deplasarea spotului la osciloscop se face de asemenea dupa doua axe rectangulare, iar deviatiile sunt proportionale cu tensiunile ce se aplica celor doua perechi de placi de deflexie. Aceasta analogie face posibila vizualizarea pe ecranul osciloscopului catodic a oricarei curbe de tipul A=f(B).

VIZUALIZAREA CARACTERISTICII UNEI DIODE

Caracteristica I=f(U) a unei diode se poate vizualiza folosind montajul din figura 16. Placilor X li se aplica tensiunea U de la bornele diodei, iar placilor Y trebuie sa li se aplice o tensiune proportionala cu curentul diodei. In acest scop, in serie cu dioda s-a montat o rezistenta R la bornele careia se culege tensiunea U_R=RI, care se aplica placilor Y.

Pentru a obtine caracteristica I=f(U), tensiunea U trebuie sa ia cateva valori. De aceea, dioda trebuie alimentata in curent alternativ.

IV. NTSM

Prevederi generale

Norme specifice de protectie a muncii de telecomunicatii cuprind prevederi pentru prevenirea accidentelor de munca a imbolnavirilor profesionale in activitatea de telecomunicatii (inclusivintretinere). Scopul prezentelor norme este eliminarea sau diminuarea riscurilor de accidentare si mbolnavire profesionala existente in cadrul acestei activitati proprii celor patru elemente componente ale sistemului de munca (executant sarcina de munca -mijloace de productie-mediu de munca).

Prevederi comune tuturor proceselor de munca din activitatea de telecomunicatii

* Toate procesele de munca vor fi conduse si supraveghiate de persoane care poseda pregatire tehnica.

* Repartizarea la locurile de munca la inaltime se va face numai dupa atestarea scrisa ca persoana respectiva este apta din punct de vedere medical pentru lucrul la inaltime.

* Instructajul de protectie a muncii se va face pe faze,in conformitate cu Normele generale de protectie a muncii.

* Personalul muncitor calificat si necalificat trebuie sa posede cunostinte generale cu privire la lucrul in conditii de potectie a muncii,precum si cele specifice lucrarilor ce urmeaza a le executa.

*Instructajul de protectie a muncii se efectueaza tuturor persoanelor care depun o activitate cu caracter direct productiv,de manipulare, transport,intretinere, reparatii etc.,precum si celor care prin natura obligatiilor profesionale conduc aceste activitati.

* Personalul muncitor care isi desfasoara activitatea in statiile de elctroalimentare (instalatii electrice, tablouri de distributie, statii de energie, baterii de acumulatoare) va fi

instruit si examinat in afara prevederilor din prezentele norme si asupra prevederilor cuprinse in NSPM privind utilizarea energiei electrice.

*Toti lucratorii din activitatea de telecomunicatii sunt obligati sa utilizeze echipamentul individual de protectie adecvat, conform "Normativului - cadru de acordare si utilizare a echipamentului individual de protectie" emis de Ministerul Muncii si Protectiei Sociale.

*Inainte de a inceperea lucrului, persoanele special desemnate in acest scop vor verifica starea si functionarea uneltelor, sculelor, utilajelor si dispozitivelor ce urmeaza sa fie utilizate si vor lua masuri pentru a nu fi folosite decat cele corespunzatoare din punctul de vedere al protectiei muncii.

* Este interzisa utilizarea sculelor sau uneltelor care prezinta defectiuni.

* Este interzisa modificarea sculelor sau oricarui alt echipament tehnic prin improvizatii.

* Este interzisa schimbarea locului de munca fara avizul sefului de formatie.

In locurile de munca din incinte unde exista riscul de intoxicare cu gaze sau de asfixiere, inceperea lucrarilor este permisa numai ventilarea spatiului si verificarea prin probe a atmosferei din spatiul respectiv.

*Pentru lucrarile de sudare se va stabili locul de amplasare a tuburilor de oxigen, a generatoarelor de oxiacitilena, a transformatoarelor de sudare electrica ,precum si a paravanelor de protectie folosite in timplu sudarii electrice.Transformatoarele de sudare vor fi legate de pamant, iar cablurile vor fi amplasate si protejate astfel incat sa nu fie deteriorate.

* La locurile de de munca permanente si fixe se vor afisa obligatoriu instructiunile de folosire a utilajelor, instalatiilor , aparatelor si indicatoarelor de protectie conform standardelor in viguare.

* Echipamentele tehnice din incaperile de lucru vor fi fixate si vor fi dotate cu

dispozitive de protectie in buna stare .De asemenea, ele vor avea afisate instructiunile tehnice de exploatare si de protectie a muncii.

* In salile de echipamente de telecomunicatii, locurile de trecere si spatiile din jurul echipamentelor vor fi complet libere; este interzisa ocuparea lor cu materiale sau cu aparataj inutil. Locurile de munca vor fi mentinute in stare de curatenie.

*Este interzis sa se execute operatii de inlocuiri, reparatii, interventii de orice fel la echipamentele de telecomunicatii sau la alte echipamente tehnice folosite in procesul de munca de catre persoane care nu au aceasta sarcina de serviciu.

*Incalzirea spatiilor de munca din cladiri va fi asigurata in perioada rece, in functie de temperatura exterioara, in limitele stabilite de Normele generale de protectie a muncii.

*Instalatiile de ventilare si climatizare vor fi mentinute in buna stare , urmarindu-se functionarea lor la parametrii proiectati.

*La toate loicurile de munca permanente din spatii inchise unde exista riscuri de incendiu, explozii, intoxicatii si surse de zgomot sau vibratii, se vor efectua masuratori in vederea depistarii concentratiilor/nivelurilor maxim admisibile si a anihilarii surselor acestora.

*Iluminatul natural si artificial se va realiza astfel incat sa asigure o buna vizibilitate la locurile de munca .

*Toate spatiile din incintele statiilor si centrelor vor fi prevazute cu iluminat de siguranta .

*In incaperile de lucru se vor monta placi aertizoare si afise sugetive pe teme de protectie a muncii, referitoare la activitatile efectiv prestate in spatiul respectiv.

V. BIBLIOGRAFIE

1)Spinuiescu S.I. Sinuiescu-Circuite integrate,editura Stiintifica,Bucuresti 1991.

2)Edmond Nicolau,Mariana Belis-Masuri electrice si electronice,editura Didactica si Pedagogica,Bucuresti 1984.

3)I.Ristea, H.Constantinescu, Vasile,N.Tetcu-Manualul muncitorului electronist, editura Tehnica, Bucuresti 1980

4)Sanda Maican-Sisteme numerice cu Circuite Integrate

5)Culegere de Probleme, editura Tehnica,Bucuresti 1980

6)Iulian Ardelean, Horia Giuroiu, Liviu Lica Petrescu-Circuite Integrate CMOS,Manualul de utilizare, editura Tehnica 1980

7)Digital Integrated Circuits CMOS-catalog PHILIPS 1980

8)Adriana Trifu, Electronica digitala, editura Economica,Bucuresti 2001

9)Electronica digitala- Auxiliar curicular