Cathode Ray Oscilloscope
di susun oleh :
Filah Adsa Nasrulloh 21060121140109 Irsyad Dzaki Fitriyadi 21060121130082
Cathode Ray Oscilloscope (CRO) adalah instrumen laboratorium yang sangat berguna dan serbaguna yang digunakan untuk tampilan,
pengukuran dan analisis bentuk gelombang dan fenomena lainnya di rangkaian listrik dan elektronik. Faktanya, CRO adalah komplotan X-Y
yang sangat cepat, menampilkan sinyal input versus sinyal lain atau versus waktu. 'Stylus' dari 'plotter' ini adalah titik bercahaya yang bergerak di atas area tampilan sebagai respons terhadap tegangan input.
Titik bercahaya dihasilkan oleh seberkas elektron yang menumbuk layar neon. Efek inersia yang sangat rendah terkait dengan seberkas elektron
memungkinkan berkas tersebut digunakan mengikuti perubahan nilai
sesaat dari voltase yang bervariasi dengan cepat
DIAGRAM BLOK TABUNG SINAR katoda (CRT)
Bagian utama dari CRO adalah Tabung Sinar Katoda (CRT). Ini menghasilkan berkas elektron, mempercepat berkas ke kecepatan tinggi, membelokkan berkas untuk membuat gambar dan
berisi layar fosfor dimana berkas elektron akhirnya menjadi terlihat. Layar fosfor dilapisi dengan 'aquadag' untuk mengumpulkan elektron sekunder yang dipancarkan.
Gambar diagram blok dasar osiloskop serba guna
Gambar skema bagian internal CRT
DEFLEKSI ELEKTROSTATIK
Gambar menunjukkan susunan umum untuk defleksi elektrostatis. Ada dua pelat paralel dengan potensial yang diterapkan di antaranya. Pelat-
pelat ini menghasilkan elektrostatik seragam yang diajukan ke arah Y.
Jadi setiap elektron yang memasuki medan akan mengalami gaya ke arah Y dan akan dipercepat ke arah itu. Tidak ada gaya baik dalam arah
X maupun arah Z dan karenanya tidak akan ada percepatan elektron
dalam arah ini
TIME BASE GENERATOR
, osiloskop digunakan untuk menampilkan bentuk gelombang yang bervariasi sebagai fungsi waktu. Agar bentuk gelombang direproduksi secara akurat, sinar harus memiliki kecepatan horizontal yang konstan. Karena kecepatan balok adalah fungsi dari tegangan
defleksi, tegangan defleksi harus meningkat secara linear dengan waktu. Tegangan dengan karakteristik ini disebut tegangan ramp. Jika tegangan menurun dengan cepat ke
nol dengan bentuk gelombang yang berulang kali direproduksi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar , pola umumnya disebut bentuk gelombang gigi gergaji. Selama waktu
sapuan, Ts, sinar bergerak dari kiri ke kanan melintasi layar CRT. Sinar dibelokkan ke kanan oleh peningkatan amplitudo tegangan ramp dan fakta bahwa tegangan positif menarik elektron negatif. Selama waktu retrace atau waktu flyback, Tr, pancaran kembali dengan cepat ke sisi kiri layar. Tindakan ini akan menyebabkan garis retrace dicetak pada
layar CRT. Untuk mengatasi masalah ini, jaringan kontrol umumnya 'berpagar', yang mengosongkan sinar selama waktu retrace dan mencegah pola retrace yang tidak
diinginkan muncul di layar.
VERTICAL INPUT AND SWEEP GENERATOR SIGNAL SYNCHRONISATION
Beberapa bentuk gelombang yang perlu diamati dengan bantuan CRO akan berubah dengan kecepatan yang jauh lebih cepat daripada yang dapat dirasakan mata manusia, mungkin jutaan kali per detik. Untuk mengamati perubahan yang begitu cepat, sinar harus menelusuri kembali pola yang sama
berulang kali. Jika pola ditelusuri sedemikian rupa sehingga pola selalu menempati lokasi yang sama di layar, pola tersebut akan tampak diam. Sinar akan menelusuri kembali pola yang sama dengan kecepatan tinggi. Jika sinyal
input vertikal dan sinyal generator sapu disinkronkan, yang berarti bahwa frekuensi sinyal input vertikal harus sama atau kelipatan yang tepat dari frekuensi sinyal generator sapu. Jika frekuensi input vertikal tidak persis
sama dengan atau kelipatan tepat dari frekuensi gigi gergaji, bentuk gelombang tidak akan disinkronkan dan tampilan bergerak melintasi layar.
Jika pola bergerak ke arah kanan, frekuensi bentuk gelombang gigi gergaji terlalu tinggi. Pergerakan pola ke arah kiri menunjukkan bahwa frekuensi
gigi gergaji terlalu rendah. Sinyal input vertikal dan sinyal generator gigi gergaji dapat disinkronkan dengan dua cara berbeda: Sapuan berjalan
bebas dan
Sapuan yang dipicu
Free Running Sweep
Dalam osiloskop ini, generator penyapu terus mengisi dan mengosongkan kapasitor. Satu tegangan ramp segera diikuti oleh yang lain; karenanya, pola gigi gergaji muncul.
Generator penyapu yang bekerja dengan cara ini dikatakan 'berjalan bebas'. Untuk menampilkan tampilan stasioner pada layar CRT, sinyal sweep generator harus dipaksa
untuk berjalan secara sinkron dengan sinyal input vertikal. Dalam osiloskop dasar atau berbiaya rendah, ini dilakukan dengan hati-hati menyesuaikan frekuensi sapuan ke nilai yang sangat dekat dengan frekuensi yang tepat dari sinyal input vertikal atau submultiple dari frekuensi ini. Ketika kedua sinyal berada pada frekuensi yang sama, pulsa sinkronisasi
internal akan mengunci generator penyapu menjadi sinyal input vertikal. Metode sinkronisasi ini memiliki beberapa keterbatasan serius ketika upaya dilakukan untuk
mengamati sinyal amplitudo rendah, karena sangat sulit untuk mengamati sinyal amplitudo yang sangat rendah diam atau bergerak di layar CRT. Namun, batasan yang
paling serius mungkin adalah ketidakmampuan instrumen untuk mempertahankan sinkronisasi ketika amplitudo atau frekuensi sinyal vertikal tidak konstan, seperti sinyal
audio frekuensi variabel atau suara.
Triggered Sweep
Sapuan yang Dipicu Dalam osilator sapuan yang berjalan bebas, tidak mungkin untuk mengamati sinyal frekuensi variabel. Keterbatasan ini diatasi dengan memasukkan rangkaian pemicu ke dalam osiloskop seperti yang ditunjukkan pada Gambar. Sirkuit
pemicu dapat menerima input dari salah satu dari tiga sumber tergantung pada
pengaturan sakelar pemilihan pemicu. Sinyal input dapat berasal dari sumber eksternal saat sakelar pemilih pemicu diatur ke EXT, dari tegangan ac amplitudo rendah pada frekuensi saluran saat sakelar diatur ke saluran, atau dari penguat vertikal saat sakelar diatur ke INT. Saat diatur ke Pemicu Internal (INT), rangkaian pemicu menerima inputnya
dari penguat vertikal. Ketika sinyal input vertikal yang diperkuat oleh penguat vertikal cocok dengan level tertentu, rangkaian pemicu memberikan pulsa ke generator penyapu, sehingga memastikan bahwa output generator penyapu disinkronkan dengan sinyal yang
memicunya
MEASUREMENT OF ELECTRICAL QUANTITIES WITH CRO
PENGUKURAN KUANTITAS LISTRIK DENGAN CRO CRO adalah instrumen yang sangat
serbaguna di laboratorium untuk pengukuran tegangan, arus, frekuensi dan sudut fase dari setiap besaran listrik. Namun sebelum kita melanjutkan pembahasan pengukuran besaran
listrik dengan CRO
Pola Dasar Osiloskop Asumsikan bahwa tegangan sinusoidal diterapkan ke pelat defleksi horizontal tanpa sinyal tegangan ke pelat defleksi vertikal, seperti yang ditunjukkan pada
Gambar . Satu garis horizontal akan muncul di layar CRO. Garis ini akan berada di posisi tengah layar secara vertikal.
MEASUREMENT OF FREQUENCY
PENGUKURAN FREKUENSI untuk mempertimbangkan karakteristik pola yang muncul pada layar CRO ketika tegangan sinusoidal diterapkan secara
bersamaan pada pelat horizontal dan vertikal. Pola ini disebut pola Lissajous. Pola Lissajous dapat digunakan untuk pengukuran frekuensi yang akurat. Sinyal, yang frekuensinya akan diukur, diterapkan pada pelat-
Y. Sumber frekuensi variabel standar yang dikalibrasi secara akurat digunakan untuk memasok tegangan ke pelat-X, dengan generator penyapu internal dimatikan. Frekuensi standar disesuaikan hingga pola
muncul sebagai lingkaran atau elips, yang menunjukkan bahwa kedua sinyal memiliki frekuensi yang sama. Jika tidak memungkinkan untuk menyesuaikan frekuensi sinyal standar dengan frekuensi yang tepat dari
sinyal yang tidak diketahui, standar disesuaikan dengan kelipatan atau subkelipatan dari frekuensi sumber yang tidak diketahui sehingga pola
tersebut tampak stasioner.
gelombang sinus diterapkan pada pelat X dan Y seperti yang ditunjukkan pada Gambar . Biarkan frekuensi gelombang yang diterapkan pada pelat Y adalah dua kali tegangan yang diterapkan pada pelat X. Ini berarti titik CRT menempuh dua siklus lengkap dalam arah vertikal melawan salah satu arah horizontal. Kedua gelombang dimulai pada saat yang bersamaan.
Pola Lissajous dapat dibuat dengan cara biasa dan diperoleh pola berbentuk 8 dengan dua putaran.
Jika kedua gelombang tidak dimulai pada saat yang sama, kita mendapatkan pola yang berbeda
untuk rasio frekuensi yang sama. Pola Lissajous untuk rasio frekuensi lainnya dapat digambar dengan cara yang sama. Beberapa pola ini ditunjukkan pada Gambar
Ketika dua tegangan sinusoidal dengan frekuensi yang sama yang berada dalam fase satu sama lain diterapkan pada pelat defleksi horizontal dan vertikal, pola yang muncul di layar
adalah garis lurus seperti yang jelas dari Gambar 1. Jadi ketika dua voltase yang sama dengan frekuensi yang sama tetapi dengan perpindahan fasa 90° diterapkan ke CRO, jejak
di layar adalah lingkaran. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 2.
PENGUKURAN BEDA FASE
1 2
SAMPLING OSCILLOSCOPE Osiloskop ini khusus digunakan untuk mengamati sinyal listrik berulang yang sangat tinggi dengan mengambil sampel bentuk gelombang input dan merekonstruksi bentuknya dari sampel. Sinyal frekuensi tinggi seperti itu tidak dapat dilihat oleh osiloskop konvensional karena rentang
frekuensinya dibatasi oleh produk lebar pita penguatan penguat vertikalnya. Frekuensi pengambilan sampel dapat serendah 1/100 frekuensi sinyal input, yaitu, osiloskop biasa yang memiliki bandwidth 10
MHz dapat digunakan untuk mengamati sinyal input frekuensi setinggi 1000 MHz. Sebanyak 1000 sampel digunakan untuk merekonstruksi bentuk gelombang aslinya.
SAMPLING OSCILLOSCOPE
Diagram blok osiloskop sampel diberikan pada Gambar . Bentuk gelombang input, yang harus berulang, seperti yang diterapkan pada gerbang pengambilan sampel. Pulsa pengambilan sampel
untuk sesaat membiaskan dioda gerbang pengambilan sampel yang seimbang ke arah depan, sehingga secara singkat menghubungkan kapasitansi input gerbang ke titik uji. Kapasitor ini sedikit
dibebankan ke tingkat tegangan sirkuit input. Tegangan kapasitor diperkuat oleh penguat vertikal dan diterapkan pada pelat defleksi vertikal. Pengambilan sampel harus disinkronkan dengan frekuensi sinyal input. Sinyal tertunda di penguat vertikal, memungkinkan sapuan horizontal
diprakarsai oleh sinyal input.
Penyimpanan Osiloskop
Gambar menunjukkan susunan umum untuk defleksi elektrostatis. Ada dua pelat paralel dengan potensial yang diterapkan di antaranya. Pelat-
pelat ini menghasilkan elektrostatik seragam yang diajukan ke arah Y.
Jadi setiap elektron yang memasuki medan akan mengalami gaya ke arah Y dan akan dipercepat ke arah itu. Tidak ada gaya baik dalam arah
X maupun arah Z dan karenanya tidak akan ada percepatan elektron
dalam arah ini
Penyimpanan Osiloskop
Ada dua jenis osiloskop penyimpanan
Osiloskop penyimpanan analog Osiloskop penyimpanan analog
menggunakan fenomena emisi elektron sekunder untukmembangun dan menyimpan muatan elektrostatik
pada permukaan target yang diisolasi. Sepertiosiloskop banyak digunakan (i) untuk pengamatan real- time dari peristiwa yang terjadi hanya
sekali,dan (ii) untuk menampilkan bentuk gelombang dari sinyal frekuensi sangat rendah (VLF).
Osiloskop penyimpanan analog
Penyimpanan Osiloskop
Ada dua jenis osiloskop penyimpanan
Osiloskop penyimpanan digital Metode unggul jika penyimpanan jejak adalah osiloskop penyimpanan digital (DSO).
Di dalam teknik, bentuk gelombang yang akan disimpan didigitalkan, disimpan dalam
memori digital dan diambil kembaliuntuk ditampilkan pada osiloskop penyimpanan.
Bentuk gelombang yang disimpan terus ditampilkan olehberulang kali memindai bentuk gelombang yang disimpan dan, oleh
karena itu, CRT konvensional
dapatdigunakan untuk tampilan dan dengan demikian sebagian dari biaya sirkuit tambahan untuk digitalisasidan menyimpan
bentuk gelombang input diimbangi
Osiloskop penyimpanan digital
MULTI-INPUT OSCILLOSCOPES
Osiloskop Jejak Ganda
Diagram blok osiloskop jejak ganda ditunjukkan pada Gambar. Ada dua
saluran input vertikal terpisah, A dan B, dan ini menggunakan atenuasi terpisah dantahapan preamplifier. Oleh karena itu amplitudo setiap masukan, seperti yang terlihat pada osiloskop,dapat dikontrol secara individual. Setelah preamplifikasi, dua saluran bertemu disakelar elektronik. Ini memiliki kemampuan untuk melewati satu
saluran sekaligus ke vertikalamplifier, melalui saluran tunda.
MULTI-INPUT OSCILLOSCOPES
Osiloskop Balok Ganda
Osiloskop jejak ganda tidak dapat
menangkap dua peristiwa transien cepat, karena tidak dapat beralihcukup cepat di antara jejak. Osiloskop sinar ganda
memiliki dua elektron terpisahbalok, dan karena itu dua saluran vertikal benar-benar terpisah, seperti pada Gambar.
Keduanyasaluran mungkin memiliki sistem basis waktu yang sama atau mungkin
memilikisirkuit basis waktu independen, Basis waktu independen
memungkinkantingkat sapuan yang berbeda untuk dua saluran tetapi meningkatkan ukuran dan berat saluranosiloskop.
