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Gli strumenti elettronici. Loscilloscopio I principi fisici Emissione termoelettronica da parte del catodo; Accelerazione del fascio di elettroni mediante.

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Presentazione sul tema: "Gli strumenti elettronici. Loscilloscopio I principi fisici Emissione termoelettronica da parte del catodo; Accelerazione del fascio di elettroni mediante."— Transcript della presentazione:

1 Gli strumenti elettronici

2 Loscilloscopio

3 I principi fisici Emissione termoelettronica da parte del catodo; Accelerazione del fascio di elettroni mediante una d.d.p.; Deviazione della traiettoria da parte di un campo elettrico esterno; Assorbimento dellenergia cinetica da parte degli atomi dello schermo; Emissione di radiazione e.m.;

4 Il Tubo ed il Cannone elettronico Cannone elettronico 6 2 schermo : Filam. Riscaldamento4: Anodi di focalizzazione7: Placche di deflessione verticale 2: Catodo5: Anodo acceleratore8: Anodo post-acceleratore 3: Griglia schermo6: Placche di deflessione orizzontale Asse yAsse x Alimentazione Cannone Fascio di elettroni

5 Il Tubo ed il Cannone elettronico Cannone elettronico 6 2 schermo : Filam. Riscaldamento4: Anodi di focalizzazione7: Placche di deflessione verticale 2: Catodo5: Anodo acceleratore8: Anodo post-acceleratore 3: Griglia schermo6: Placche di deflessione orizzontale Asse y Alimentazione Cannone Fascio di elettroni + Asse x

6 Il Tubo ed il Cannone elettronico Cannone elettronico 6 2 schermo : Filam. Riscaldamento4: Anodi di focalizzazione7: Placche di deflessione verticale 2: Catodo5: Anodo acceleratore8: Anodo post-acceleratore 3: Griglia schermo6: Placche di deflessione orizzontale Asse y Alimentazione Cannone Fascio di elettroni + Asse x

7 La deviazione del fascio lungo lasse dei tempi - + AB V B -V A t Vb- Va Onda a dente di sega

8 Schema di un oscilloscopio Alimentazione Ingressi 1/2 Assi ampiezze (verticale) Asse dei tempi (orizzontale) CRT Selet. 1-2 Attenuat.Amplific. In 2 Attenuat.Amplific. In 1 Selettore Trigger Amplific. Regol. Generat. d. sega Blank Amplific. Placche di deflessione Ext. Alimentatore Cannone el. Alimentatore in c gnd dc ac Rete ritardo

9 Il pannello delloscilloscopio A scattiContinuo (con blocco di taratura) TARATURA ALIMENTAZ. REGOLAZ. ASSE OR.CANALE 2 CANALE 1 VISUALIZZ. TRIGGER

10 La taratura ALIMENTAZ. REGOLAZ. ASSE OR.CANALE 2 CANALE 1 VISUALIZZ. TRIGGERTARATURA 1: Rotazione della traccia 2: Contatto segnale di taratura

11 La taratura ALIMENTAZ. REGOLAZ. ASSE OR.CANALE 2 CANALE 1 VISUALIZZ. TRIGGERTARATURA 1: Rotazione della traccia 2: Contatto segnale di taratura

12 Lalimentazione TARATURA ALIMENTAZ. REGOLAZ. ASSE OR.CANALE 2 CANALE 1 VISUALIZZ. TRIGGER 1: LED 2: Interruttore di accensione 3: Contatto di massa

13 La regolazione dellimmagine TARATURA ALIMENTAZ. REGOLAZ. ASSE OR.CANALE 2 CANALE 1 VISUALIZZ. TRIGGER 1: Intensità della traccia 2: Focalizzazione 3: Illuminazione reticolo

14 La regolazione dellimmagine TARATURA ALIMENTAZ. REGOLAZ. ASSE OR.CANALE 2 CANALE 1 VISUALIZZ. TRIGGER 1: Intensità della traccia 2: Focalizzazione 3: Illuminazione reticolo

15 La regolazione dellimmagine TARATURA ALIMENTAZ. REGOLAZ. ASSE OR.CANALE 2 CANALE 1 VISUALIZZ. TRIGGER 1: Intensità della traccia 2: Focalizzazione 3: Illuminazione reticolo

16 La regolazione dellimmagine TARATURA ALIMENTAZ. REGOLAZ. ASSE OR.CANALE 2 CANALE 1 VISUALIZZ. TRIGGER 1: Intensità della traccia 2: Focalizzazione 3: Illuminazione reticolo

17 Lasse dei tempi TARATURA ALIMENTAZ. REGOLAZ. ASSE OR.CANALE 2 CANALE 1 VISUALIZZ. TRIGGER 1: Ingrandimento 2: Separazione tracce 3: Taratura sec/cm 4: Posizione orizzontale

18 Lasse dei tempi TARATURA ALIMENTAZ. REGOLAZ. ASSE OR.CANALE 2 CANALE 1 VISUALIZZ. TRIGGER 1: Ingrandimento 2: Separazione tracce 3: Taratura sec/cm 4: Posizione orizzontale

19 Lasse dei tempi TARATURA ALIMENTAZ. REGOLAZ. ASSE OR.CANALE 2 CANALE 1 VISUALIZZ. TRIGGER 1: Ingrandimento 2: Separazione tracce 3: Taratura sec/cm 4: Posizione orizzontale

20 Il trigger TARATURA ALIMENTAZ. REGOLAZ. ASSE OR.CANALE 2 CANALE 1 VISUALIZZ. TRIGGER 1: Livello di trigger 2: Modalità di trigger (auto. Norm –TV) 3: Accoppiamento (AC – HF – LF – DC) 4: Sorgente di segnale (CH1 – CH2 – CH3 – Linea) 5: Ingresso di trigger

21 Il trigger

22 La visualizzazione TARATURA ALIMENTAZ. REGOLAZ. ASSE OR.CANALE 2 CANALE 1 VISUALIZZ. TRIGGER 1: A 2: Alternato 3: B 4: X-Y 5: Modalità (CH1 – CH2 – ALT – CHOP ADD)

23 Il canale verticale 1 (X) TARATURA ALIMENTAZ. REGOLAZ. ASSE OR.CANALE 2 CANALE 1 VISUALIZZ. TRIGGER 1: AC-DC 2: Massa 3: Taratura V/cm 4: Posizione verticale 5: Ingresso CH1 (X)

24 Il canale verticale 1 (X) TARATURA ALIMENTAZ. REGOLAZ. ASSE OR.CANALE 2 CANALE 1 VISUALIZZ. TRIGGER 1: AC-DC 2: Massa 3: Taratura V/cm 4: Posizione verticale 5: Ingresso CH1 (X)

25 Il canale verticale 2 (Y) TARATURA ALIMENTAZ. REGOLAZ. ASSE OR.CANALE 2 CANALE 1 VISUALIZZ. TRIGGER 1: Posizione verticale 2: Taratura V/cm 3: AC - DC 4: Massa 5: Ingresso CH2 (Y)

26 Sonda Compensata

27

28 Le misure con loscilloscopio misure Qualitative: Forma donda Disturbi e rumori Quantitative: Tensione – Tempo Fase e sfasamento Rapporto tra segnali

29 Modalità di misura Singolo o doppio canale: –Esame di segnali e loro confronto; Somma: –Modulazione – maggiore sensibilità nei segnali in opposizione di fase; Differenza (= inversione + somma): –Riduzione dei rumori – maggiore sensibilità nei segnali in fase; x-y: –Fenomeni non associati direttamente al tempo.

30 Modalita XY Figure di Lissajoux figure di Lissajoux per diversi rapporti di frequenze e differenze di fase Un esempio di funzionamento xy e quello in cui i rappresenta un segnale sinusoidale in funzione di un altro segnale sinusoidale. A seconda del rapporto tra le due frequenze e della differenza di fase, e possibile ottenere degli oscillogrammi che vengono Chiamati figure di Lissajoux. Da queste si possono determinare le relazioni di fase e di frequenza tra grandezze sinusoidali.

31 Misure di sfasamento Premessa Prima di procedere alla valutazione dello sfasamento, verificare che entrambe tracce siano perfettamente centrate rispetto ali asse di riferimento orizzontale. Si applica ad un canale il segnale d'ingresso al filtro; in particolare, si sceglie CH1, che costituir à la fase di riferimento. Si porta poi il selettore d'ingresso del canale 1 dalla posizione GND alla DC e, mediante il posizionatore orizzontale (che è unico per entrambe le tracce), si centra la stessa sullo schermo. Al secondo ingresso si applica il segnale d'uscita del filtro. Nel mom ento in cui il selettore d'ingresso verrà posto nella posizione DC, apparirà sullo scher­mo la traccia d'uscita, che si presenta sfasata rispetto a quella d'ingresso (in anticipo) ed attenuata (prevedibilmente, di ) Calco da impiegare per il calcolo dello sfasamento Indicando con n il numero di divisioni compreso tra il passaggio attraverso lo 0 dei due segnali (Fig.b) e con N il numero di divisioni corrispondenti ad un periodo, lo sfasamento, espresso in gradi, pu ò essere ricavato dalla seguente proporzione: 360 ° : N = φ : n dove: 360 ° è l'angolo corrispondente ad un periodo; φ è l'angolo di fase Incognito;

32 dalla precedente si ha: soluzione accettabile, tenuto conto delle imprecisioni di lettura, anche l'attenuazione può essere verificata, in quanto le due ampiezze sono: Vi = 3,4 x 5 = 17 V (picco-picco) Vu = 2,4 x 5 = 12 V (picco-picco) Nel caso In esame, risulta: N = 10 div., n 1,2 div., per cui φ 43 ° teorico φ 45° ; Eseguendo il rapporto: Accettabile rispetto il valore teorico : Misure di sfasamento

33 Apparecchiature Usate Trasformatore 220/6 V. Oscilloscopio a doppia traccia, con cavetti normali. Filtro realizzato con i componenti precedenti. Procedimento. Regolazione del pannello: si selezionano entrambi i canali con MODE CHOP;. si mettono i selettori di entrambi i canali in posizione GND; l'attenuatore V/div. di entrambi i canali viene messo nella posizione 5 V/div con il regolatore nella posizione CAL; trigger in condizione AUTO; SLOPE +; sorgente di trigger CH1; regolatore della base dei tempi nella posizione 2 msec/div.; si portano entrambe le tracce nella posizione centrale (sovrapposte), mediante i regolatori di posizione verticale. si sceglie il valore commerciale R = 6,8 KΩ. Fig. a)Schema per la misura b) Forme d'onda sullo schérmo; si può notare che la tensione Vu è in anticipo di fase rispetto a Vi asse x: 2 msec/div; asse y1, ed y2; 5 V/div Misure di sfasamento

34 Il multimetro digitale

35 Schema del voltmetro digitale Comp. 1 Gen. Rampa AND Comp. 2 Contatore binario Gen. Clock IN Display V in VrVr

36 Misura di una tensione continua Stati logici VrVr V in V t t0t0 Comp. 1 Gen. Rampa AND Comp. 2 Contatore binario Gen. Clock IN Display VrVr clock AND & Contatore Comparatore 1 Comparatore

37 Misura di una tensione variabile V in V t campionatura ΔtΔt Δt = tempo di conversione

38 Gli errori in uno strumento digitale 1 D/A inout in Risposta teorica in Risposta reale Diverso comportamento dei dispositivi di conversione presenti

39 Gli errori in uno strumento digitale 2 5 picchi 4 picchi Listante dinizio del conteggio degli impulsi di clock può determinare errori di lettura (in genere ± 1 cifra)

40 Gli errori in uno strumento digitale 3 Comportamento teorico Comportamento reale La grandezza campionata sta lentamente diminuendo durante la conversione. Questo può causare errori di codifica anche gravi. Es: se la tensione passa dal valore 8 (in binario 1000) a 7 (in binario 0111) quando è già avvenuta la codifica del primo bit (msb) ma non degli altri tre, il risultato potrebbe essere addirittura 15 (in binario 1111) con un errore del 100%!!! - + C in out Sample-hold (memoria analogica) s/h

41 Misure col multimetro Tensione (ca/cc) Corrente Resistenza Capacità Frequenza Stato logico Guadagno (Transistor)

42 Layout del multimetro

43 Caratteristiche e precisione FUNZIONEPORTATEPRECISIONE Tensione c.c V0,025% Tensione c.a.2,5 m V0,400% Corrente continua A0,150% Corrente alternata25 µA - 10 A0,750% Resistenza MΩ0,050% Conduttanza nS1,000% Capacità0,0001 nF - 50 mF1,000% Prova diodi3,1 V2,000% Temperatura °1,000% Frequenza1 MHz0,005%


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