OSCILOSCOPUL NUMERIC

Introducere. Schema bloc

 

Osciloscopul numeric a apărut din necesitatea de a face şi acest instrument apt pentru a fi inclus într-un sistem automat de măsură controlat de un calculator. Conceput iniţial ca un instrument destinat doar vizualizării semnalelor, deci creării unei imagini calitative, osciloscopul a fost unul dintre ultimele instrumente care s-a încadrat în tendinţa de trecere spre instrumente numerice.

Osciloscopul numeric îmbină principiul osciloscopului cu eşantionare cu posibilităţile de memorare numerică a imaginii. La aceasta se adaugă facilităţile largi oferite de posibilitatea de prelucrare numerică a informaţiei achiziţionate, cu ajutorul unui microcalculator încorporat.

Osciloscopul digital. Schema bloc 

 

 

 

 O schemă simplificată este dată în figura 8. În această schemă CS este un bloc analogic de condiţionare a semnalelor de intrare. Funcţiunile sale sunt foarte asemănătoare cu cele ale canalului Y din schema osciloscopului analogic. Urmează un bloc de eşantionare/memorare (E/M). Acesta eşantionează semnalul analogic de intrare la intervale egale de timp (TS) ca în figura 9.

Eşantioanele astfel obţinute sunt aplicate unui convertor analog numeric (CAN). Acesta compară amplitudinea fiecărui eşantion cu un pas de cuantizare. Raportul celor două mărimi, rotunjit la un număr întreg, este rezultatul conversiei. În acest fel semnalul va fi reprezentat printr-o succesiune de numere, scrise într-un cod binar. Se spune că semnalul este digitizat (exprimat în formă numerică) şi sub această formă este aplicat unui microcalculator. Acesta mai primeşte şi informaţiile de timp şi de sincronizare de la sistemul de sincronizare şi bază de timp. Sistemul acesta lucrează ca şi în cazul osciloscopului analogic pornind de la semnalul de sincronizare analogic, dar funcţionarea sa diferă în multe privinţe de aceea a blocului omolog din cazul precedent. Baza de timp furnizează şi semnalul de tact TS cu care face eşantionarea blocul E/M.

Microcalculatorul poate efectua operaţii de memorare a unui număr de forme de undă, prelucrări de semnal pentru îmbunătăţirea calităţii imaginii, calculul unor parametri ai semnalului (valorare maximă, minimă, eficace, medie, frecvenţa de repetiţie, poziţiile cursorilor de timp sau de tensiune etc.), asigurarea operaţiilor de interfaţă cu utilizatorul sau cu un calculator. Afişarea se face pe un monitor video cu cristale lichide monocrom sau color. Având în vedere posibilităţile de afişare pe ecran, elementele de reglaj nu mai sunt de regulă inscripţionate pe panoul aparatului, ci sunt afişate direct pe ecran.

În cazul osciloscopului digital, afişajul se poate considera constituit dintr-o mulţime de puncte, cu o organizare de tip matriceal, pe linii şi coloane. Vom nota cu Nl numărul de linii şi cu Nc numărul de coloane. La intersecţia fiecărei linii cu o coloană se găseşte un punct (pixel), care poate fi stins sau aprins cu o anumită culoare. Informaţiile privind starea de strălucire şi de culoare (în cazul afişajelor color) a punctului respectiv sunt reţinute într-o memorie. Informaţia respectivă este reactualizată periodic, iar în intervalul dintre reactualizări, este folosit pentru achiziţionarea imaginii. De exemplu, în cazul osciloscopului TDS1000 (Tektronix) Nl=240 şi Nc=320 pixeli, iar reactualizarea imaginii se face de 180 de ori pe secundă. Fiecare punct al imaginii corespunde deci unei anumite linii şi unei anumite coloane. O imagine, corespunzând unei forme de undă, este constituită dintr-o serie de Nc puncte. Fiecărei coloane i se asociază un moment de timp şi pentru o formă de undă, pe fiecare coloană va exista un singur punct luminos, plasat pe linia corespunzătoare tensiunii la acel moment de timp. Rezultă că numărul de eşantioane reprezentate pe ecran ar fi egal cu Nc. În realitate o parte a ecranului nu este folosită pentru reprezentarea semnalului, ci pentru diverse inscripţionări. Numărul de coloane efectiv utilizat pentru scara gradată pe care este reprezentat semnalul este Ni. În exemplul considerat, Ni=250.