Tots els oscil·loscopis emprats actualment són electrònics, puix que els avantatges aportats per aquests —especialment en la velocitat de resposta, manca d’inèrcia, precisió d’indicacions i de regulació, etc— els fan superiors als de tipus mecànic i electromagnètic. El component essencial d’un oscil·loscopi és el tub de raigs catòdics, generalment amb deflexió electroestàtica. El tub va associat a quatre circuits electrònics: l’amplificador vertical, l’amplificador horitzontal, l’amplificador de sincronisme i la base de temps; a més, hi ha els circuits auxiliars per a l’enfocament, el control de la lluminositat, els atenuadors d’entrada, etc, i també una etapa alimentadora. Els amplificadors vertical i horitzontal produeixen sengles desplaçaments del punt lluminós en la pantalla; la base de temps genera una ona en forma de dents de serra simultàniament al desplaçament horitzontal; aquesta simultaneïtat és assegurada per l’amplificador de sincronisme. El feix electrònic produeix un traç lluminós sobre la pantalla en incidir-hi, de manera que hom pot observar així la corba de variació de la magnitud a analitzar. Hi ha oscil·loscopis més perfeccionats, com els de doble traç i els oscil·loscopis amb memòria. Els oscil·loscopis de doble traç permeten d’observar simultàniament dues magnituds variables, a través d’un tub de raigs catòdics de doble feix o bé a través d’un únic raig que proporciona un doble traç mitjançant una commutació electrònica. El tub de raigs catòdics d’un oscil·loscopi de doble feix ha de disposar de dos canons electrònics i dues parelles de plaques de deflexió verticals excitades per un amplificador. L’oscil·loscopi de doble traç utilitza un tub de raigs catòdics de canó únic amb una única parella de plaques verticals, i l’amplificador d’excitació de les plaques és connectat alternativament als dos senyals mitjançant un commutador electrònic que s’activa amb un oscil·lador asíncron o mitjançant impulsos provinents dels circuits de la base de temps. Els oscil·loscopis amb memòria es fan servir quan el temps de visualització és massa curt per a poder examinar els senyals; poden ésser analògics i digitals. Els analògics es classifiquen en biestables, de persistència variable, o de transferència. En tots ells, el principi de memorització es basa en el fenomen de l’emissió secundària d’electrons i en el d’aïllament contra les migracions transversals d’electrons. El tub de tipus biestable, anomenat així perquè no permet d’obtenir tonalitats lluminoses intermèdies, utilitza una capa de memòria constituïda per partícules de fòsfor que s’il·luminen durant un curt període de temps quan hi incideix el feix d’electrons d’alta energia que prové del càtode. Les partícules de fòsfor emeten electrons secundaris i queden carregades positivament; a l’hora de visualitzar la imatge caldrà restituir l’energia que la capa emmagatzema, cosa que s’aconsegueix mitjançant dos feixos d’electrons de baixa energia generats amb dos càtodes auxiliars que són situats fora del domini de les plaques de deflexió i que fan que les partícules de fòsfor que han de formar la imatge (o sia les que han quedat carregades positivament) s’il·luminin; la resta de la pantalla no s’il·lumina perquè l’energia del feix és massa baixa i els electrons que incideixen en aquesta zona són recollits per un elèctrode de control situat entre el vidre i la capa de fòsfor. En el tub de memòria de persistència variable, la capa de memòria, formada per un material dialèctric, és sotmesa a un potencial variable mitjançant una malla metàl·lica acoblada a ella per efecte capacitatiu. L’efecte d’emmagatzematge s’aconsegueix segons el mateix principi que el tub biestable, i els electrons que incideixen en zones sense càrrega positiva són repel·lits per la superfície metàl·lica i recollits per una màscara col·lectora (elèctrode en forma de malla metàl·lica), situada al davant de la capa de memòria. El nombre d’electrons que travessen la màscara depèn del valor del potencial negatiu aplicat a la capa de memòria que en repel·leix més o menys fins a un cert valor a partir del qual són tots repel·lits (en aquest cas cap electró no incidirà sobre el fòsfor i, per tant, l’emissió lluminosa serà nul·la). La pantalla luminescent disposa d’un revestiment d’alumini sotmès a una tensió que produeix l’acceleració dels electrons. El tub de memòria de transferència incorpora una altra màscara addicional respecte al sistema de memòria de persistència variable. Aquesta màscara és situada entre la màscara col·lectora i la capa de memòria, i la seva funció és emmagatzemar la imatge durant uns breus instants i transferir-la immediatament a la capa de memòria. Per a aconseguir la transferència hom utilitza electrons lents presents en forma de núvol i que no poden arribar a la pantalla. Aleshores hom aplica un impuls de tensió a la malla metàl·lica de la capa de memòria que provoca la captura dels electrons lents en els punts on la màscara addicional emmagatzemava la imatge. A partir d’aquí el procés de visualització és idèntic al del tub de persistència variable. Aquest sistema permet d’emmagatzemar processos de gran velocitat d’escombratge. Els oscil·loscopis de tipus digital guarden la informació del senyal per tal que aquesta pugui ésser visualitzada en qualsevol moment i durant el temps que calgui. Disposen d’un circuit que mostreja el senyal visualitzat a una freqüència prou alta, de forma que el valor de l’amplitud de cada punt és emmagatzemat en binari en una memòria, generalment d’un microprocessador, per temps indefinit. A més poden disposar d’unitat de disc, pantalla de color i sortida directa a impressora o traçador. També permeten l’anàlisi punt a punt dels senyals i el seu tractament i manipulació per mitjans informàtics automatitzats. Tots els oscil·loscopis solen anar equipats d’una sèrie d’accessoris, com ara electròmetres, variadors de freqüència, preamplificadors, sondes d’exploració, etc, que permeten d’ampliar el seu camp d’aplicació.
m
Electrònica i informàtica
A dalt, aspecte frontal d’un oscil·loscopi; abaix, esquema d’un oscil·loscopidotat del sistema de postacceleració (PDA)
© Fototeca.cat
Aparell emprat per a observar i enregistrar fenòmens físics variables amb el temps que puguin ésser transformats en una magnitud elèctrica variable.