Download to read offline
![Light[1]](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/light1-110713221053-phpapp01-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
08 Oscilloscope.ppt
- 1. ออสซิลโลสโคป Oscilloscope Piyadanai Pachanapan, 303251EE Instruments & Measurements, EE&CPE, NU
- 2.
- 3.
- 4.
- 6.
- 7.
- 8. เนื้อหา • ส่วนประกอบของ Oscilloscope •การทางานของ Oscilloscope • วิธีการใช้งาน Oscilloscope • การใช้งาน Oscilloscope ในการวัดปริมาณไ - ขนาดของรูปคลื่น - คาบ / ความถี่ของรูปคลื่น - เฟสของรูปคลื่น และ ระหว่าง 2 รูปคลื่น
- 9. ลักษณะการใช้งาน Oscilloscope • ใช ้วัด แ ล ะ วิเ ค ร า ะ ห์รู ป ค ลื่น ร ว ม ทั้ง ปรากฏการณ์อื่นๆ ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ • ใช ้ในงานด้านไฟฟ้ า อิเล็กทรอนิกส์ การ สื่อสารโทรคมนาคม • สัญญาณที่ปรากฏ จะมีการเปลี่ยนแปลง ตลอดเวลา ซึ่งจะแสดงผลเป็ นรูปคลื่นของ ปริมาณนั้นๆ เทียบกับเวลา
- 10.
- 11. ส่วนประกอบของ Oscilloscope 1. หลอดภาพรังสีแคโทด(Cathode Ray Tube) 2. วงจรขยายการเบี่ยงตามเบนแนวตั้ง (Vertical Deflection Amplifier) 3. วงจรขยายการเบี่ยงตามเบนแนวนอน (Horizontal Deflection Amplifier) 4. ภาคกาเนิดสัญญาณสวีปหรือฐานเวลา (Sweep of Time Base Generator)
- 12. ส่วนประกอบของ Oscilloscope (2) 5.วงจรทริกเกอร ์(Trigger Circuit) 6. แหล่งจ่ายไฟฟ้ า (Power Supply)
- 13.
- 15.
- 16.
- 17. หลอดภาพรังสีแคโทด (Cathode Ray •ส่วนแสดงผลของสัญญาณออกเป็นรูปคลื่นต่างๆ • แบ่งออกเป็น 2 ภาค คือ - ภาคไทรโอด (Triode Section) - ภาคปรับโฟกัส (Focusing Section) • เรียกทั้ง 2 ภาค รวมกันว่า “ ปื นอิเล็กตรอน (El • สร ้างลาอิเล็กตรอนปล่อยให้ไปกระทบสารเรือง แสงที่เคลือบผิวด้านในจอภาพ เกิดเป็น ลาแสงขึ้น
- 18.
- 19. ภาคไทรโอด (Triode Section) •เป็นหลอดสูญญากาศ (Vacuum Tube) ชนิดไทรโอด • มีโครงสร ้าง 3 ส่วน คือ - แคโทด (Cathode) ทาจาก Ni ถูกป้อนด้วย แรงดัน จะเกิดความร ้อน และปล่อยอิเล็กตรอนออกมา - กริดควบคุม (Control Grid) ทาจาก Ni เป็ น ทรงกระบอก มีรูเล็กตรงกลาง ไว้คอยควบคุมจานวน อิเล็กตรอนที่แคโทดปล่อยมา - เพลต หรือ แอโนด (Plate or Anode) ทาหน้าที่เร่ง • Pre-accelerating Anode (A1) • Focusing Anode (A2) • Accelerating Anode (A3)
- 20.
- 21.
- 22. ภาคปรับโฟกัส (Focusing Section) •เรียกรวมกันว่า “เลนส์อิเล็กตรอน (Electron Len • ทาหน้าที่เร่ง (Accelerating) และปรับโฟกัส (Focus • ประกอบด้วย 3 ส่วน ดังนี้ - Pre-accelerating Anode, A1 เร่งความเร็ว อิเล็กตรอน เข้า A2 - Focus Anode, A2 ปรับโฟกัสเพื่อให้ลา อิเล็กตรอนเล็กที่สุด - Accelerating Anode, A3 ทาหน้าที่เร่ง ความเร็วอิเล็กตรอนอีกครั้ง เพื่อส่งอิเล็กตรอนไปภาค เบี่ยงเบน (Deflection Section) • ปรับโฟกัสด้วยเลนส์อิเล็กตรอนที่สร ้างมาจาก สนามไฟฟ้ า ระหว่าง A1, A2, A3
- 23.
- 24. การปรับโฟกัสในเลนส์อิเล็กตรอน • ใช ้สนามไฟฟ้าในการเบี่ยงเบนและปรับโฟกัส
- 25.
- 26.
- 27. ภาคการเบี่ยงเบน (Deflection Sectio •มีหน้าที่ทาให้ลาอิเล็กตรอนเบี่ยงเบนไปยังสุดที่ต้อง • ใช้หลักการเบี่ยงเบนทางไฟฟ้ าสถิต (Electrostat • ภาคการเบี่ยงเบนมี 2 ส่วนคือ 1. เ บี่ ย ง เ บ น ต า ม แ น ว ตั้ ง ( Vertical Deflection) ท า ใ ห้ล า อิ เ ล็ ก ต ร อ น เคลื่อนที่ในแนวตั้ง (แกนขนาด) 2. เบี่ยงเบนตามแนวนอน (Horizontal Deflection) ท า ใ ห้ล า อิเ ล็ ก ต ร อ น เคลื่อนที่ในแนวนอน (แกนเวลา)
- 28.
- 29. การเบี่ยงเบนจากไฟฟ ้ าสถิต (ElectrostaticDe • เพลตที่มีโลหะขั้วบวก (+) จะมีแรงดึงดูด e- ให้ว • เพลตที่มีโลหะขั้วลบ (-) จะมีแรงผลัก e- ให้วิ่งออ
- 30.
- 31.
- 32. ส่วนควบคุมสัญญาณทางแนวตั้ง (Vertical Control) • ประกอบด้วยวงจรที่สาคัญ2 วงจร คือ - ว ง จ ร ล ด ท อ น สัญ ญ า ณ ( Vertical Attenuator) ลดขนาดสัญญาณ input ที่เข้า มา - ว ง จ ร ข ย า ย ท า ง แ น ว ตั้ง ( Vertical Amplifier) ขยายสัญญาณให้เหมาะสมกับการ แสดงผล ซึ่งจะป้ อนต่อไปยังแผ่นเบี่ยงเบนทาง แนวตั้ง เพื่อสร ้างสนามไฟฟ้ าไปเบี่ยงเบนลา อิเล็กตรอน
- 33. ส่วนควบคุมสัญญาณทางแนวนอน (Horizontal Control) • ประกอบด้วยวงจรที่สาคัญคือ - วงจรกาเนิดความถี่การกวาด (Sweep or Time Base Generator) ผลิต สัญญาณรูปฟันเลื่อย (Saw-tooth) • สัญญาณฟันเลื่อยจะถูกป้ อนไปยังแผ่น เบี่ยงเบนทางแนวนอน ทาให้ลาอิเล็กตรอน เบี่ยงเบนหรือกวาดในแนวนอน
- 34. • ถ้าความถี่ของสัญญาณรูปฟันเลื่อยไม่สัมพันธ์ กับสัญญาณที่ถูกป้ อนเข้ามาจากinput จะทา ให้ได้รูปคลื่นของสัญญาณไม่นิ่ง • ถ้าต้องการรูปคลื่นที่นิ่ง จะต้องปรับความถี่การ กวาดให้ตรงกับสัญญาณ “วิธีการเข้า จังหวะ (Synchronization)” ส่วนควบคุมสัญญาณทางแนวนอน (Horizontal Control)
- 35. • การควบคุมสัญญาณ แนวตั้งและ แนวนอน
- 36. • ภาพที่ปรากฏขึ้นบนจอ ผลรวมของสัญญาณในแนว
- 37.
- 38.
- 39. • การปรับ TimeBase เพื่อการเข้ากันของ สัญญาณ input กับ สัญญาณฟันเลื่อย
- 40. จอภาพ (Screen) • เคลือบผิวด้านในด้วยสายฟอสฟอร์(Phosphor • เมื่อ e- ชนจอภาพจะทาให้ฟอสฟอร ์ดูดซับ พลังงานจลน์จาก e- แล้วปล่อยพลังงานที่มี ความถี่ในย่านที่ตามองเห็นได้ • ความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาจากจอภาพ เ รี ย ก ว่ า “ ลู มิ แ น น ซ ์ (Luminance)”
- 41. ความเข้มแสงที่ปล่อยออกมาจากจอภาพ ขึ้นอยู่กับ 1. จานวนe- ที่พุ่งชนจอต่อวินาที 2. พลังงานจลน์ของ e- ที่พุ่งชนจอ 3. เวลาที่ลา e- ชนส่วนจอที่กาหนด (ขึ้นกับความ 4. ขึ้นอยู่กับคุณสัมบัติทางฟิสิกส์ของสารฟอสฟอ ** ข้อควรระวัง อย่าปรับความเข้มมาก เพราะจะทาให้จอไหม้ และ ทาลายสารเคลือบ ทาให้แสงที่เปล่งออกมาลดลง
- 42. การปรับความเข้มของลา อิเล็กตรอน 1. ปุ่มปรับความเข้มแสง (IntensityControl) ควบคุมค่าศักย์ไฟฟ้ าลบของกริดควบคุม ภาคไทรโอด 2. ปุ่มปรับโฟกัส (Focus Control) ต่อกับ Focus Anode, A2 จะปรับลา e- ให้เล็ก ที่สุดเพื่อความคมชัด 3. ปุ่ ม ป รับ ก า ร พ ร่ า มั ว ( Astigmatism Control) แก้ปัญหาการพร่ามัวที่ขอบจอ (เนื่องจากระยะทางเปลี่ยนไปจากเดิม) เกิดความคมชัดเฉลี่ยทั่วทั้งจอภาพ
- 43.
- 44. Graticule • ตาข่ายของเส้นที่พิมพ์ขึ้น เพื่อใช้วัดขนาดของสัญ • ปกติมี 2 แบบ ดังนี้ 1. แบบที่อยู่ภายนอก เป็ นแผ่นพลาสติกหรือ กระจกวางอยู่ด้านหน้าของหลอด 2. แบบที่อยู่ด้านใน ไม่มีปัญหาเรื่องพารา แลกซ ์ แต่ราคาสูงและไม่สามารถเปลี่ยน Graticule ได้
- 45. Graticule ทั่วไป จานวนช่อง แนวตั้ง :แนวนอน 8 : 10
- 46. ลักษณะการเกิด ภาพบนจอ • การเบี่ยงเบนแนวตั้ง (y)จะขึ้นอยู่กับความไวแนวตั้ง (Vertical Sensitivity, SV) ที่เลือกไว้ • SV คือ ขนาดแรงดันที่ต้องการเพื่อให้เกิดการเบี่ยงเบนขอ
- 47. • การเบี่ยงเบนแนวนอน (x)จะขึ้นอยู่กับความไว แนวตั้ง (Horizontal Sensitivity, SH) ที่เลือกไว้ • SH คือ ขนาดเวลาที่ต้องการเพื่อให้เกิดการเบี่ยงเบนของ ลักษณะการเกิด ภาพบนจอ (2)
- 48. โพรบ (Probe) • เป็นอุปกรณ์ที่ใช้นาสัญญาณจากภายนอกเข้าสู่อ • สามารถใช ้สัญญาณความถี่สูงและป้องกัน สัญญาณรบกวนจากสิ่งแวดล้อมได้ • ทาหน้าที่เป็นตัวลดทอนสัญญาณ โดยทั่วไปมี 2 ร - x1 คือ ไม่มีการลดทอนสัญญาณ - x10 คือ มีการลดทอนสัญญาณลง 10
- 49.
- 51.
- 52. การปรับแต่งโพรบให้พร้อมใช้งาน • นาโพรบไปต่อกับสัญญาณแหล่งจ่ายที่ทราบ ลักษณะ, ขนาดและความถี่ • สังเกตสัญญาณที่ปรากฏที่ Oscilloscope ว่าเพี้ยนห • ถ้าเพี้ยน ปรับความจุของตัวเก็บประจุ C จนได้รูปค ถูกต้อง เพี้ยน เพี้ยน
- 53. Dual Channel Oscilloscope •Oscilloscope ที่มี 2 ขั้วอินพุต (Channel A ก • ใช ้วัดสัญญาณ 2 รูปคลื่น เพื่อเปรียบเทียบ ขนาด ความถี่ และเฟส ในเวลาเดียวกัน มีเพลตแนวนอนชุดเด
- 54.
- 55. DUAL BEAM CRO •สัญญาณ A และ B ต้องมีความถี่เดียวกัน
- 56. DUAL TRACE OSCILLOSCOPE •ลาแสงอิเล็กทรอนแยกกัน โดยใช้สวิตช ์อิเล็กทรอนิกส
- 57. การทางานของ Oscilloscope แบบสลับ โหมด(Alternate Mode) เหมาะกับสัญญาณคว
- 58. การทางานของ Oscilloscope แบบช็อป โหมด(Chop Mode) เหมาะกับสัญญาณคว
- 59.
- 60.
- 61.
- 62.
- 63.
- 64. ข้อควรระวังในการใช้งาน Oscilloscope !!! 1.หลีกเลี่ยงการใช ้งานในที่ถูกแสงแดดโดยตรง มี อุณหภูมิและความชื้นสูง รวมทั้งบริเวณที่มีฝุ่นละออง มาก หรือ มีการสั่นสะเทือน 2. หลีกเลี่ยงการใช ้งานบริเวณที่มีเครื่องใช ้ไฟฟ้ า หรือ แ ห ล่ ง จ่ า ยไ ฟ ข น า ดใ ห ญ่ เ พ ร า ะ อ า จโ ด น สนามแม่เหล็กรบกวนได้ 3. ควรวางเครื่องในที่มีการระบายความร ้อนได้ดี 4. สัญญาณ input ต้องมีขนาดไม่เกินพิกัดของเครื่อง (300-400 Vpeak) 5. ไม่ควรเพิ่มความเข้มของเส้นให้มากเกิน จะทาให้สาร ที่เคลือบผิวจอเสื่อม
- 65.
- 66. ปริมาณไฟฟ ้ าที่วัดด้วย Oscillscope • มักใช้Oscilloscopeวัดปริมาณทางไฟฟ้ า ดังต่อไ - ขนาดของรูปคลื่น (ขนาดแรงดัน) - คาบ / ความถี่ของรูปคลื่น - เฟสของรูปคลื่น และ ระหว่าง 2 รูปคลื่น
- 67. การวัดแรงดัน (แกนตั้ง) • วัดค่ายอดแรงดันจากยอดถึงยอด(Peak to Pea • ขนาด Vp-p หาได้จาก • สาหรับคลื่นรูป Sine 2 2 p p rms V V - = ´ Vp-p = จานวนช่อง x ความไวตามแนวตั้ง x การลด = (Div) x (V/Div) x (Probe Attenuation)
- 68. ตัวอย่างการวัดขนาดแรงดัน วัดโดยใช้โพรบ x10 Vp-p =จานวนช่อง x ความไวตามแนวตั้ง x การลด = (4.8 ช่อง) x (0.01 V/ช่อง) x (10) ความไว 0.01 V/Div = 0.48 V
- 69. การวัดความถี่ (แกนนอน) • หาโดยการวัดเวลาครบ1 รอบ (1 คาบ) และ นามาคานวณกลับเป็นค่าความถี่ 1 f T = เมื่อ f คือ ความถี่ (Hz) T คือ คาบ (วินาที)
- 70. ตัวอย่างการวัดความถี่ วัดโดยใช้โพรบ x10 ความไว10 /Div S m ( ) ( ) 6 Div 10 /Div T S m = ´ 60 S m = จะได้ 1 f T = 6 1 10 10- = ´ 16,667 Hz =
- 71. การวัด เฟส • การหาความสัมพันธ์ของเฟสระหว่าง 2 สัญญาณ •หาความต่างเฟสได้จากเวลาที่หน่วงไป (Td) ระหว่าง • สามารถหาความต่างเฟส (o)ได้จาก 360 d T T q = ´ ° เมื่อ Td คือ เวลาที่หน่วงไประหว่าง 2 รูปคลื่น T คือ เวลาที่ 1 คาบ (วินาที)
- 72. ตัวอย่างการวัดเพื่อหาความต่างเฟส T = (4.2Div) x (1 mS/Div) = 4.2 x 10-3 วินาที Td = (2.2 Div) x (1x10-6 S/Div) = 220 x 10-6 วินาที 360 d T T q = ´ ° 6 3 220 10 360 4.2 10 - - ´ = ´ ° ´ 18.86 = °
- 73. รูปลิสซาจูส์(Lissajous Figure) • เป็นรูปสัญญาณที่ได้จากการตัดวงจรฐานเวลา(T • ให้สัญญาณ input 2 สัญญาณ เป็น สัญญาณแกนนอน (X) และสัญญาณแกนตั้ง (Y) • ได้จากการปรับโหมดเป็น X-Y • รูปคลื่นจะขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของ input ทั้ง 2 • สามารถใช ้วิเคราะห์ความถี่ และ มุมเฟส ของสัญญ
- 74.
- 75. การวัดมุมต่างเฟสด้วยรูปลิสซาจูส์(X- • ป้อนสัญญาณอินพุตที่มีความถี่เท่ากันเป็น สัญญาณแนวนอนและแนวตั้ง โดยใช้โหมด X- Y • จากรูปลิสซาจูส์ที่ได้ สามารถหามุมต่างเฟส จาก A sin B q = เมื่อ q คือ มุมต่างเฟสของรูปคลื่นทั้ง 2 คือ ระยะของรูปลิสซาจูส์ตัดกับแกนตั้ง (Y) คือ ระยะเบี่ยงเบนสูงสุดของรูปลิสซาจูส์ตามแ A B
- 76.
- 78. การวัดความถี่ด้วยรูปลิสซาจูส์(X-Y M • เปรียบเทียบกันระหว่างสัญญาณความถี่ที่ทราบค่า กับสัญญาณความถี่ที่ต้องการทราบค่า • สัญญาณความถี่ที่ทราบค่า มาจากเครื่องกาเนิดสัญญาณ • ป้อนสัญญาณความถี่ที่ทราบค่าเข้าแนวนอน (Horizont • ป้อนสัญญาณความถี่ที่ต้องการทราบค่าเข้าแนวตั้ง (Ver • ปรับเป็นโหมด X-Y
- 79. • คานวณหาความถี่จากอัตราส่วน คือ ph v hpv n f f n = เมื่อ คือ สัญญาณที่ไม่ทราบความถี่ คือ สัญญาณที่ทราบความถี่ คือ จานวนวง(loop)รูปลิสซาจูส์ที่สัมผัสเส คือ จานวนวงรูปลิสซาจูส์ที่สัมผัสเส้นแนวต f v f h nh nv
- 80.
- 81.
- 82.