Osciloscópio
É dos mais versáteis instrumentos de uma bancada de eletrônica, sendo usado para visualizar e medir sinais elétricos.Existem dos mais variados tipos : digitais , analógicos.Podendo operar desde DC até centenas de MHz.
O elemento básico do osciloscópio é o tubo de raios catódicos (TRC) no qual aparece a imagem da onda que se quer visualizar.A Fig01 mostra o desenho simplificado de um TRC.
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Fig01: Desenho simplificado de um tubo de raios catódicos (TRC) |
Os principais elementos de um TRC são:
1
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Filamento: Ë aquecido ao ser percorrido por uma
corrente, sendo usado para aquecer o cátodo.
2. Cátodo: Construído com
material que emite facilmente elétrons ao ser aquecido.
3. Grade de controle: É polarizada negativamente,
controla o fluxo de elétrons, controlando portando a intensidade do feixe(
Existe
um ajuste externo que atua na luminosidade do ponto na tela ).
4. Primeiro Anodo focalizador: Localizado mais perto do
cátodo, é polarizado com uma alta tensão positiva
atraindo portanto os elétrons. Junto com o Segundo Anodo acelerador
( 5 )
formam um conjunto de lentes eletrônicas que
permitem ajustar o foco através da tensão aplicada entre os mesmos.
6. Placas de deflexão vertical (PDV): Uma tensão aplicada entre essas placas provocará um movimento do feixe na vertical
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| ( a ) | ( b ) | ( c ) | ( d ) |
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Fig02: Placas de deflexão vertical(PDV) sob a ação de - 0V(a) - placa superior positiva ( b ) - placa inferior negativa ( c) - placas submetidas a uma tensão senoidal |
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Se for aplicada uma tensão senoidal de freqüência suficientemente alta entre as placas verticais o ponto se deslocará rapidamente de baixo para cima e devido à rapidez do movimento e da persistência da luminosidade na tela , veremos uma linha contínua na vertical.
7. Placas de deflexão horizontal (PDH): O mesmo raciocínio aplicado para as PDV pode ser aplicado para as PDV, isto é, aplicando-se uma tensão entre essas placas o feixe se deslocará na horizontal
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VC = visto de cima
VF = visto de frente |
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Fig03: Placas de deflexão horizontal |
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A Fig04 mostra o feixe de elétrons incidindo na tela para diferentes condições de polaridade das placas.
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Fig04: Deflexão horizontal do feixe de elétrons para diferentes condições de polarização das placas. |
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Composição de Movimentos
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| Fig05: PVH e PDV sem tensão aplicada | Fig06:PVH e PDV com tensão aplicada com a polaridade |
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| Fig07:PVH e PDV com tensão aplicada com a polaridade indicada | Fig08:PVH e PDV com tensão aplicada com a polaridade indicada |
Caso seja aplicado uma tensão dente de serra entre as placas de deflexão horizontal de freqüência suficientemente alta , devido à persistência do material químico depositado na superfície , aparecerá uma linha continua na horizontal.Se a tensão aplicada entre as placas de deflexão for nula a linha estará exatamente no meio do osciloscópio,Fig09, caso contrário a linha estará acima ( placa de cima positiva ) ou abaixo do meio ( placa de baixo positiva ).
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( a ) |
( b ) |
( c ) |
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Fig09: PDH submetida à tensão dente de serra - PDV com0V ( a ) - PDV com +V ( b ) -PDV com -V ( c ) |
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Se houver calibração podemos medir tensão pelo deslocamento do feixe. Por exemplo se o ganho estivesse calibrado em 2V/Divisão, no primeiro caso sem tensão ( referencia 0V ) se o traço estiver no meio, no segundo caso como subiu 3 divisões a tensão medida seria 2V/Div * 3Div = 6V ( em relação à referencia adotada ). No terceiro caso , em relação à mesma referencia como o deslocamento foi para baixo e de 3 divisões o valor seria o mesmo mas negativo , -6V.
E se fosse aplicada uma tensão quadrada ( +6V/-6V ) de freqüência metade do dente de serra o que seria visto ?E se o dente de serra tiver freqüência igual ? As Fig10a e Fig10b mostram, respectivamente , essas possibilidades.
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( a ) |
( b ) |
| Fig10: Onda quadrada aplicada às PDV - com metade da freqüência do dente de serra ( a ) - com freqüência igual à do dente de serra ( b ). | |
Conclusão: para visualizar uma determinada forma de onda na tela do osciloscópio a freqüência da forma de onda deve ser maior que a do dente de serra. Na prática, para visualizar uma determinada forma de onda ajustamos a freqüência do dente de serra ( ajustamos a base de tempo ) até aparecer na tela mais de um ciclo da forma de onda.