1. Osiloskop nasıl çalışır, kalibrasyon nedir(yatay, düşey)?
Osilaskop Çalışması
Katot Işınlı Tüp(Cathode Ray Tube) elektron üreten flaman ile elektron demetini fosforlu ekrana doğru odaklayıp hızlandıran düzenlerden meydana gelmektedir. Flaman elektron üretir ve katot tarafından yollanır. Katot etrafında bulunan ve negatif gerilim uygulanmış olan elektrot kontrol ızgarası adını alır. Pozitif gerilime sahip olan hızlandırma anotu tarafından çekilen elektronlar kontrol ızgarası deliğinden ışın haline gelerek ilerler. Katot odaklayıcı ve hızlandırıcı anotu meydana getirdiği düzeneğe elektron tabancası adı verilir.Elektron tabancasından çıkan elektronlar düşey ve yatay saptırma plaka çiftleri içinden geçer. Saptırma plakalara uygulanan gerilim ile elektron demetine sapma miktarı ayarlanabilir. Elektron demetinin hareket miktarı saptırma plakalara uygulanan gerilimleorantılıdır. Osiloskobu yatay saptırma plakalarına osiloskobun içinden üretilen rampa veya testere şeklinde gerilim uygular. Ekranda bir görüntü elde edebilmek için tarama işaretine uygulanması gerekir. Elektronlar yatay ve düşey plakalara uygulanan gerilimin fonksiyonu olarak hareket eder.Ekran yüzeyine hareket eden ve büyük kinetik enerjiye sahip olan elektronların ekrana çarpması ile enerjileri ışık enerjisine dönüşür. Yani plakalar arasından geçen elektronları (elektron demetini) saptırılarak fosfor ekrana çarptığı noktanın yerini değiştirir. Bu noktanın konumu saptırma plakalarına uygulanan gerilimin ani değeri ve dalga şekline bağlı olarak değişecek ve ekranda ışıklı bir çizgi oluşacaktır.
Kalibrasyon nedir?
Belirlenmiş koşullar altında, doğruluğu bilinen bir ölçüm standardını veya sistemini kullanarak diğer test ve ölçüm aletinin doğruluğunun ölçülmesi, sapmalarının belirlenmesi ve doküman haline getirilmesi için kullanılan ölçümler dizisidir.
2. Osiloskobun yapısında hangi devreler vardır?
Osilaskobun yapısında
anakart
yatay – düşey amplifikatör
sinyal üretici
tetikleme devresi
tarama osilatörü
ve çeşitli besleme devreleri vardır.
3. Wehnelt silindiri veya elektron tabancası nedir?
Elektron demeti üreten birkaç elektrotlu elektronik aygıt. Elektron tabancası genellikle yüksek hızlı elektronlardan oluşan dar bir demet üretir. Elektronlar katottan salınırlar. Katotun çevresinde silindir biçiminde ve önündeki deliğinden elektron demetinin geçmesini sağlayan bir kontrol ızgarası, negatif potansiyeli değiştiğinde elektron demetini kontrol eder. Artı yüklü bir anot, demetin hızlanmasını sağlar. Daha sonra toplayıcı elektrot tarafından belli bir noktaya odaklaştırılan demet, ikinci bir hızlandırıcı anottan da geçerek elektron tüpünün ekranına yönelir. Televizyon alıcılarında görüntünün oluşması, elektron tabancalarıyla sağlanır.
4. Tetikleme ve senkronizasyona neden gerek vardır, nasıl yapılır?
Osiloskop’un tetikleme sistemi ile, yatay süpürmelerin, sinyalin doğru noktalarında senkronize olması sağlanır, böylece temiz bir sinyal karakterizasyonu elde edilir. Tetikleme kontrolü, tekrar eden dalga şekillerini stabilize eder ve tek çekim dalga şekillerini yakalar. Tetikleme ile osiloskop ekranı üzerinde ölçülen giriş sinyalininin hep aynı parçası görüntülendiği için tekrar eden dalga şekilleri statik görünür. Eğer her süpürme işlemi sinyalin değişik noktasında başlar ise, ortaya çıkacak görüntü karmaşasını düşünmeniz gerekecektir. Kenar-“Edge” tetikleme en temel ve en yaygın tetikleme tipi olup, analog ve sayısal osiloskoplarda bulunur. Bu tetiklemeye ek olarak analog ve sayısal osiloskoplarda eşik–“treshold” tetikleme olanağı bulunmaktadır. Sayısal osiloskoplarda bulunan özel tetikleme ayarları analog osiloskoplarda bulunmamaktadır. Bu tetiklemeler giriş sinyalinin spesifik durumuna göre çözüm sağlayarak sinyalin tespit edilmesini sağlar, örneğin olması gerekenden daha dar olan bir darbenin tespit edilmesi gibi. Böyle bir durumda sadece gerilim eşik tetiklemesi ile tespit olanaksızdır. Gelişmiş tetikleme kontrolü ile osiloskopun örnekleme hızını ve kayıt uzunluğunu optimize edecek spesifik ilginç olaylar izole edilebilir. Bazı osiloskoplarda bulunan gelişmiş tetikleme özelliği geniş tetikleme kontrol seçimi sağlar. Genlik ile tariflenmiş darbeler üzerine (kısa darbe-“runt pulse” gibi), zaman ile nitelendirilmiş (darbe genişliği-“pulse width”, ani performans bozulması- “glitch”, hızlı gerilim değişim oranı “slew rate”, kurma ve tutma- “setup and hold” ve zaman aşımı- “time-out”, lojik durum veya patern (lojik tetikleme) ile belirlenen tetiklemeler sayılabilir.
5. Tek ışınlı bir osiloskopta atlamalı ve kıyımlı çalışma ile ekrandaki iki işaret aynı anda nasıl gözlenir?
Birden fazla işaretin değişimini aynı anda osiloskop ekranında görebilmek için yapılabilecek iki şey vardır. Birincisi, elektron tabancası sayısını arttırmaktır. Bu masraflı bir yöntem olduğundan pek tercih edilmez. İkincisi ise, çok izli osiloskop kullanmaktır. Bu yöntemde, ekranda çok görüntü elde etmeye yarayan bir elektronik anahtarlama devresi kullanılmaktadır. Bu tür osiloskoplar çift izli osiloskoplar olarak adlandırılır. Çift iz özelliği atlamalı (ALTERNATE) veya kıyımlı (CHOPPER) çalışma ile sağlanır.
Atlamalı çalışma modunda, süpürme işaretinin her bir periyodunda bir kanaldaki işaret (A kanalı) anahtarlama devresi yardımıyla düşey saptırma levhalarına uygulanır ve dolayısıyla ekrana çizdirilir. Bir sonraki periyotta diğer kanaldaki işaret (B kanalı) ekrana çizdirilir. Fosforlu ekranın kalıcılık özelliğinden dolayı, aynı kanala ait işaret tekrar çizdirilene kadar önceki görüntü kaybolmaz. Böylece iki işaret Şekil 8’de olduğu gibi, aynı anda ekranda görüntülenmiş olur. Atlamalı çalışma modu yüksek frekanslı işaretlerin aynı anda görüntülenmesi açısından uygundur. Düşük frekanslı işaretlerin bu modda görüntülenmesinde problem çıkabilir. Şöyleki, ekranın kalıcılık süresi işaretin periyodunun yarısından daha küçük olduğunda, işaret ekrana tekrar çizdirilene kadar ilk çizdirilen görüntü kaybolacaktır. Bu yüzden de iki işareti aynı anda ekran üzerinde görmek mümkün olmayacaktır.
Kıyımlı çalışma modunda ise, süpürme işaretinin bir periyodu eşit zaman dilimlerine bölünür. Her bir dilimde anahtar konum değiştirir ve diğer kanaldaki işaretin düşey saptırma levhalarına uygulanmasını sağlar. Bu işlem hem çok hızlı, hem de zaman dilimleri çok dar olduğu için kesiklik gözle farkedilemez ve görüntü sürekliymiş gibi görünür. Şekil 9’da anlaşılırlığı arttırmak için zaman dilimi sayısı düşük tutulmuştur. Görüntünün bir periyotta binlerce ve çok küçük süreli parçalardan oluştuğu düşünüldüğünde, görüntülerin kesikli değil de sürekliymiş gibi algılanacağı açıktır. Kıyımlı çalışma modu yüksek frekanslı işaretlerden daha çok, düşük frekanslı işaretler için uygundur.
6. Tek kanallı bir osiloskopta Lissajous eğrileriyle faz farkı ve frekans nasıl ölçülür?
İki işaret arasındaki faz farkı veya bilinmeyen işaret frekansı Lissajous eğrileri kullanılarak ölçülebilir. Bu işlem çok hassas kalibrasyon gerektirmemesi nedeniyle avantajlıdır. Aralarında faz farkı bulunan iki işaretten biri düşey işaret girişine ve diğeri de yatay işaret girişine uygulanır. Burada dahili süpürme işareti kullanılmamaktadır. Ekran üzerinde meydana gelen eğri yardımıyla iki işaret arasındaki faz farkı kolayca belirlenir. Ekranda meydana gelecek şekil bir doğru, bir daire veya bir elips olacaktır. Şekil de çeşitli faz farkları ve frekans oranlarında elde edilecek Lissajous eğrileri görülmektedir.
Yatay girişe uygulanan işaretin Y Sin t m ω ve düşey girişe uygulanan işaretin ise ) Ym Sin(ωt −ϕ olduğu düşünülsün. Ekranda benzer görüntü elde edilecektir. t = 0 anında düşey giriş işaretinin aldığı değer Y = Ym Sinϕ olacaktır. Buradan hareketle
olarak elde edilecektir. Y ve Ym değerleri ise osiloskop üzerindeki görüntüden elde edilecektir. Y değeri ekranda oluşan elipsin Y eksenini kestiği nokta, Ym değeri ise elipsin tepe noktasından Y eksenine dik çizildiğinde elde edilen noktadır. Bu iki değerin boyutlu olarak okunmasına gerek yoktur. Aynı faz farkı X eksenini kestiği nokta ve X eksenine tepeden inilen dikme ile elde edilen nokta yardımıyla da hesaplanabilir.
Eğer, zamanlama açısından iyi kalibre edilmiş bir osiloskop yoksa, frekans ölçmek gerekiyorsa ve frekansı okunabilen bir osilatör varsa Lissajous eğrileri yardımıyla frekans ölçmek mümkündür ve kaçınılmazdır. Frekansı bilinmeyen işaret düşey girişe uygulanır. Frekansı kalibreli, ayarlanabilen ve okunabilen işaret yatay girişe uygulanır. Yatay girişe uygulanan işaretin frekansı, ekran üzerinde duran bir görüntü elde edilene kadar ayarlanır. Elde edilen şeklin düşey ve yatay eksenlere değme noktalarının sayısı, girişlere uygulanan işaretlerin frekanslarıyla ilişkilidir. Buradan hareketle bilinmeyen frekansı belirlemek mümkün olacaktır.
Bu ilişki fy / fd = Düşey noktaların sayısı / Yatay noktaların sayısı ile verilmektedir. Şekil de örnek olarak verilen görüntüde, yatay eksene değme noktası bir, düşey eksene değme noktası üç olarak görülmektedir. Bu durumda, yatay girişteki işaretin frekansı düşey girişteki işaretin frekansının üç katı olduğu anlaşılmaktadır. Eğer yatay girişteki işaretin frekansı okunabiliyorsa, düşey girişteki frekansı bilinmeyen işaretin frekansı kolaylıkla tespit edilebilir.
7. Wehnelt silindiri üzerinden ışın modülasyonu nasıl yapılır?
8. Geciktirmeli (delayed) çalışma nedir, nasıl gerçekleştirilir?
A DELAYED BY B(İng. to delay=gecikmek, geciktirmek). Ekrandaki noktacık hareketine ekranın solundan başlayarak sağa doğru ilerler, ama gösterilecek işaret B zaman bazı komütatörü ile ayarlanan bir süre geçtikten sonra düşey saptırma plakalarına uygulanır. Bu gecikme süresi de sürekli olarak ayarlanabilir ve işaretin ekranın daha sağından veya daha solundan başlaması sağlanır. Bunların dışında iki kanal işaretleri toplanarak, çıkartılarak veya tersi alınarak (-1 ile çarpılarak) v.d., v.d. gösterilebilir.
9. Osiloskopta bir transistorun karakteristikleri nasıl incelenebilir? Araştırınız.
10. Osiloskopta incelediğiniz elektriksel büyüklük hangisidir? Osiloskopta akım ölçülebilir mi? Nasıl ölçülür?
Osilaskopta incelediğimiz elektriksel büyüklük gerilimdir. Osilaskop ile direk olarak akım ölçülemez çünkü osilaskop iç direnci çok büyük olduğundan dolayı devreye paralele olarak bağlanır ancak dolaylı yoldan istenilen elemanın akımını ölçmek mümkün olabilir.
Akımını ölçmek istediğimiz elemana değeri çok küçük seri bir yük başlarız ve osilaskop ile onun üzerine düşen gerilimi ölçüp akımını bulduğumuzda, seri kollarda akım eşittir prensibinden faydalanarak istediğimiz elemanın da akımını bulmuş oluruz.
Paylaşılmasını istediğiniz konularla ilgili yorum bölümünden bilgi paylaşımı yapabilirsiniz.
Ayrıca diğer deney föyleri ve bilgilerine buradan ulaşabilirsiniz.
