www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Grondbeginselen

Metingen met de oscilloscoop

Figuur 1: 8LO4I kathodestraalbuis van een oude oscilloscoop

Figuur 1: 8LO4I kathodestraalbuis van een oude oscilloscoop

Metingen met de oscilloscoop

Zoals de naam al aangeeft, wordt een oscilloscoop gebruikt om (elektrische) oscillaties zichtbaar te maken.

Apparaten van de oudere generatie gebruikten hiervoor een kathodestraalbuis. In deze buis werd een elektronenbundel afgebogen en op een luminescent scherm geslagen (luminescentie: absorptie van energie in de materie met daaropvolgende heruitstoot in het zichtbare spectrale bereik). In de kathodestraaloscilloscoop wordt de kinetische energie van de elektronen omgezet in grotendeels groen licht. Deze doorbuiging kan zowel met elektrische als met magnetische velden gebeuren. In de kathodestraaloscilloscoop wordt de elektronenbundel afgebogen als functie van het meetsignaal, de intensiteit blijft constant.

Figuur 2: Moderne R&S®RTC1000 oszilloskoop met plat beeldscherm
(Mit freundlicher Genehmigung von Rohde & Schwarz)

Figuur 2: Moderne R&S®RTC1000 oscilloscoop met plat beeldscherm
(Mit freundlicher Genehmigung von Rohde & Schwarz)

Modernere oscilloscopen maken gebruik van een flatscreen, vergelijkbaar met een computer. Een processor werkt ook in het apparaat, die een levendig beeld genereert van het meetsignaal. De functies ervan worden bepaald door de software die in het instrument wordt gebruikt. Dit maakt deze moderne oscilloscopen ook veelzijdiger.

Bijna elke oscilloscoop biedt de volgende twee bedrijfsmodi: normale werking en X-Y-bediening.

Normaal gebruik
Normalbetrieb

Figuur 3: Oscilloscoop in normaal gebruik

In deze bedrijfsmodus beweegt de elektronenbundel zich gelijkmatig van links naar rechts. De duur van een pas kan worden ingesteld van enkele microseconden tot seconden. De verticale positie van de lichtbundel wordt geregeld door het te onderzoeken signaal: de positie op het scherm is recht evenredig met de momentane waarde van de ingangsspanning. De evenredigheidsfactor, d.w.z. het spanningsbereik dat op het scherm wordt weergegeven, kan in het bereik millivolts tot volt worden ingesteld. Het resulterende beeld op het scherm is een tijdsaanduiding van de ingangsspanning (tijdspanningsdiagram).

Als het meetsignaal periodiek is (bijv. sinusoïdaal of een pulstrein), kan het gesynchroniseerd worden met de horizontale beweging van de elektronenbundel.

Hiervoor mag de bundel aan de linkerzijde van het scherm wachten tot er een triggersignaal wordt gegenereerd. Bij interne triggering wordt het triggersignaal gegenereerd door de meetspanning te vergelijken met het triggerniveau, een constante, instelbare spanning: als het teken van hun verschil verandert van - naar + (of omgekeerd, afhankelijk van de instelling), vindt de triggering plaats. Hier komen min en plus overeen met een bepaalde spanning (bijv. 0 volt en 5 volt). Het is irrelevant als een triggersignaal meerdere keren tijdens een passage optreedt. Als daarentegen een triggersignaal meerdere keren binnen een periode wordt getriggerd, treedt een faseverschuiving op. Als alternatief voor interne triggering kan het triggersignaal ook van buitenaf geleverd worden, dit wordt externe triggering genoemd.

X-Y Betrieb
Lissajousfigur

Figuur 4: Lissajousfiguur

In X-Y-bedrijf wordt de bundel zowel in de X-richting (horizontaal) als in de Y-richting gestuurd door telkens één meetsignaal. Hierdoor kan een signaal worden beschouwd als een functie van een ander signaal (bijv. stroom - spanningsdiagram). Ook hier kan het weergavebereik onafhankelijk van elkaar in beide richtingen worden ingesteld. Er is geen triggering in deze modus. Naast de reeds genoemde instellingen kan de absolute positie van het beeld op het scherm worden aangepast (X- en Y-offset) en kan de lichtbundel worden scherpgesteld of kan de intensiteit ervan worden gevarieerd.

Als er twee sinusvormige spanningen op de X- en Y-ingang worden toegepast, ontstaat een zogenaamd Lissajousfiguur. Als beide sinusspanningen exact dezelfde frequentie hebben, wordt alleen een rechte diagonale lijn op het scherm getekend. Als er verschillen in frequentie zijn, ontstaat er een figuur zoals in figuur 4.