اﺷﻨﺎﯾﯽ ﺑﺎ دﺳﺘﮕﺎه ﻫﺎ اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ ، ﺳﯿﮕﻨﺎل ژﻧﺮاﺗﻮر و ﮐﺎر ﺑﺎ آﻧﻬﺎ

اﺷﻨﺎﯾﯽ ﺑﺎ دﺳﺘﮕﺎه ﻫﺎ اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ ، ﺳﯿﮕﻨﺎل ژﻧﺮاﺗﻮر و ﮐﺎر ﺑﺎ آﻧﻬﺎ

باسکول و الکترونیک

ﻫﺪف :ﻓﺮاﮔﯿﺮی اﺳﺎس اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ و اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﻫﺎی ﻣﻤﮑﻦ ﺑﺎ آن و ﻧﺤﻮه ﮐﺎر ﺑﺎ ﺳﯿﮕﻨﺎل ژﻧﺮاﺗﻮر وﺳﺎﺋﻞ ﻻزم :اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ، ﺳﯿﮕﻨﺎل ژﻧﺮاﺗﻮر ، وﻟﺘﻤﺘﺮ، ﺧﺎزن، ﻣﻘﺎوﻣﺖ، ﺳﯿﻤﻬﺎی راﺑﻂ . اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی در اﻟﮑﺘﺮوﻧﯿﮏ 1-1 اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﻫﺎﯾﯽ ﮐﻪ در اﻟﮑﺘﺮوﻧﯿﮏ ﺻﻮرت ﻣﯽ ﮔﯿﺮد ﻋﻤﻮﻣﺎ ﻋﺒﺎرﺗﻨﺪ از : ( -اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی داﻣﻨﻪ ﺟﺮﯾﺎن ﯾﺎ وﻟﺘﺎژ )ﻣﺘﻨﺎوب ﯾﺎ ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ 1 -اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﻓﺎز 2 -اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﻓﺮﮐﺎﻧﺲ ﯾﺎ زﻣﺎن ﺗﻨﺎوب 3 ﺧﻄﺎی اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی 2-1 ﺑﺮای آﻧﮑﻪ ﺑﺘﻮاﻧﯿﻢ ﮐﻤﯿﺖ ﯾﮏ ﺳﯿﺴﺘﻢ را اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﺑﮑﻨﯿﻢ .ﺑﺎﯾﺪ ﻗﺴﻤﺘﯽ از اﻧﺮژی آن ﺳﯿﺴﺘﻢ در روی –را ﺑﻪ دﺳﺘﮕﺎه اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﺑﺪﻫﯿﻢ اﯾﻦ اﻧﺮژی ﻫﺮ اﻧﺪازه ﻫﻢ ﮐﻪ ﮐﻮﭼﮏ ﺑﺎﺷﺪ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻣﻮﺛﺮ اﺳﺖ.ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ ﻣﻘﺪار اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﺷﺪه ﺑﺎ ﻣﻘﺪار واﻗﻌﯽ ﮐﻤﯿﺖ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻣﺘﻔﺎوت اﺳﺖ .در زﯾﺮ ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﺨﺘﺼﺮ ﺑﻪ ﺑﺮرﺳﯽ ﺧﻄﺎی اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی، وﻟﺘﺎژ ﺟﺮﯾﺎن ﻣﯽ ﭘﺮدازﯾﻢ . ﺧﻄﺎی اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی وﻟﺘﺎژ 3-1 ﻫﻤﯿﺸﻪ وﻟﺘﺎژ ﺑﯿﻦ دو ﻧﻘﻄﻪ از ﻣﺪار اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﻣﯽ ﺷﻮد .اﯾﻦ دو ﻧﻘﻄﻪ ﯾﮏ دو ﻗﻄﺒﯽ ﺗﺸﮑﯿﻞ ﻣﯿﺪﻫﻨﺪ ﮐﻪ ﺑﺎ ﯾﮏ ﻧﯿﺮوی ﻣﺤﺮﮐﻪ و ﯾﮏ ﻣﻘﺎوﻣﺖ داﺧﻠﯽ ﻧﺸﺎن داده ﻣﯽ ﺷﻮد .دﺳﺘﮕﺎه اﻧﺪازه
٢
ﮔﯿﺮی وﻟﺘﺎژ ﻧﯿﺰ ﯾﮏ دو ﻗﻄﺒﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ ﻣﻘﺎوﻣﺖ داﺧﻠﯽ دارد .ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ در ﻣﻮﻗﻊ اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﻣﺪار اﺻﻠﯽ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﯾﺮ اﺳﺖ:
A اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﺷﺪه ﺑﯿﻦ دو ﻧﻘﻄﻪ V1-1در ﺷﮑﻞ V E R ,ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ B R r   AB ﮐﻮﭼﮏ اﺳﺖ ، rاﮔﺮ دﺳﺘﮕﺎه اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی را ﻗﻄﻊ ﮐﻨﯿﻢ، ﭼﻮن v E ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ ﺧﻄﺎی ﻧﺴﺒﯽ  اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ
1
1
real measurment
real E VV RE E r     ﻣﻌﻠﻮم ﻣﯽ ﺷﻮد ﮐﻪ ﻫﺮﭼﻪ اﻣﭙﺪاﻧﺲ داﺧﻠﯽ وﻟﺘﻤﺘﺮ ( ﺑﺰرﮔﺘﺮ ﺑﺎﺷﺪ ، ﺧﻄﺎی اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی R) ﮐﻤﺘﺮ اﺳﺖ . ﯾﮏ وﻟﺖ ﻣﺘﺮ دﻗﯿﻖ ﺑﺎﯾﺪ اﻣﭙﺪاﻧﺲ ورودی ﺑﺰرﮔﯽ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ
٣
ﺧﻄﺎی اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﺟﺮﯾﺎن 4-1 اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﺟﺮﯾﺎن ﺑﻪ ﮐﻤﮏ آﻣﭙﺮﻣﺘﺮی ﮐﻪ ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﺘﻮاﻟﯽ در ﻣﺪار ﻗﺮار ﻣﯽ ﮔﯿﺮد اﻧﺠﺎم ﻣﯽ : زﯾﺮ را در ﻧﻈﺮ ﻣﯽ ﮔﯿﺮﯾﻢ .ﺟﺮﯾﺎن در اﯾﻦ ﻣﺪار ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ 2-1 ﺷﻮد .ﻣﺪار ﺷﮑﻞ EI r  .ﻗﺮار ﮔﯿﺮد، ﺟﺮﯾﺎن ﻣﺪار ﺗﻐﯿﯿﺮ ﻣﯽ ﮐﻨﺪABاﮔﺮ آﻣﭙﺮﻣﺘﺮ در ﻣﺪار و در ﺑﯿﻦ ﻧﻘﺎط EI r R  
: ﻣﻘﺎوﻣﺖ آﻣﭙﺮﻣﺘﺮ اﺳﺖ .ﺧﻄﺎی ﻧﺴﺒﯽ اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ Rدر اﯾﻨﺠﺎ
1
1
I rI R    ﻣﻌﻠﻮم اﺳﺖ ﮐﻪ ﻫﺮﭼﻪ ﻣﻘﺎوﻣﺖ آﻣﭙﺮﻣﺘﺮ ( .ﮐﻮﭼﮑﺘﺮ ﺑﺎﺷﺪ، ﺧﻄﺎی اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﮐﻤﺘﺮ اﺳﺖ R) ﯾﮏ آﻣﭙﺮﻣﺘﺮ دﻗﯿﻖ ﺑﺎﯾﺪ ﻣﻘﺎوﻣﺖ داﺧﻠﯽ ﮐﻮﭼﮑﯽ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ . اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ 5-1
۴
اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ وﺳﯿﻠﻪ ای اﺳﺎﺳﯽ در آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎه اﻟﮑﺘﺮوﻧﯿﮏ اﺳﺖ ﮐﻪ ﺑﻪ ﮐﻤﮏ آن ﻣﯽ ﺗﻮان ﮐﻤﯿﺘﻬﺎی ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺷﮑﻞ ﻣﻮج ، وﻟﺘﺎژ، ﻓﺮﮐﺎﻧﺲ ، اﺧﺘﻼف ﻓﺎز و ﻋﻼﺋﻢ اﻟﮑﺘﺮﯾﮑﯽ را ﻣﺸﺎﻫﺪه و اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﻧﻤﻮد .
(ﻻﻣﭗ اﺳﻌﻪ ﮐﺎﺗﻮدی 3-1)ﺷﮑﻞ (و ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ 3-1 ﺑﻪ ﻃﻮر ﮐﻠﯽ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ ﺷﺎﻣﻞ ﯾﮏ ﻻﻣﭗ اﺷﻌﻪ ﮐﺎﺗﻮدی )ﺷﮑﻞ ﺗﻘﻮﯾﺖ ﮐﻨﻨﺪه ﻣﺤﻮر اﻓﻘﯽ، ﺗﻘﻮﯾﺖ ﮐﻨﻨﺪه ﻣﺤﻮر ﻗﺎﺋﻢ، ﻣﺪار ﺟﺎرو ﮐﻨﻨﺪه ، ﻣﺪار ﻫﻤﺰﻣﺎﻧﯽ و ﻣﺪار ﺗﻐﺬﯾﻪ )وﻟﺘﺎژ زﯾﺎد و وﻟﺘﺎژ ﮐﻢ (ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ .ﺗﻘﻮﯾﺖ ﮐﻨﻨﺪه ﻫﺎی ﻣﺤﻮرﻫﺎی ﻗﺎﺋﻢ و اﻓﻘﯽ ﺑﺮای ﺗﻘﻮﯾﺖ ﻋﻼﺋﻢ اﻟﺘﺮﯾﮑﯽ ﺿﻌﯿﻒ ﻣﻨﻈﻮر ﺷﺪه اﻧﺪ .ﻻﻣﭗ اﺷﻌﻪ ﮐﺎﺗﻮدی دارای ﺧﻼء ﻧﺴﺒﯽ اﺳﺖ ﻣﯿﻠﯿﻤﺘﺮ ﺟﯿﻮه اﺳﺖ (و ﺻﻔﺤﻪ ﺟﻠﻮ آن از ﻻﯾﻪ ﻧﺎزﮐﯽ از ﯾﮏ ﻣﺎده 10-6 )ﻓﺸﺎر آن در ﺣﺪود ﻓﻠﻮﺋﻮرﺳﺎن ﭘﻮﺷﯿﺪه ﺷﺪه اﺳﺖ .اﻟﮑﺘﺮوﻧﻬﺎ ﺑﺮ اﺛﺮ ﮔﺮﻣﺎی رﺷﺘﻪ از ﮐﺎﺗﻮد ﺟﺪا ﺷﺪه و ﭘﺲ از ﺷﺘﺎب ﮔﺮﻓﺘﻦ ﺑﻪ وﺳﯿﻠﻪ آﻧﻮد )ﮐﻪ ﭘﺘﺎﻧﺴﯿﻞ آن ﻣﺜﺒﺖ اﺳﺖ (از اﻟﮑﺘﺮود ﮐﺎﻧﻮﻧﯽ ﮐﻨﻨﺪه ﻋﺒﻮر ﻣﯽ
۵
ﮐﻨﻨﺪ و ﭘﺮﺗﻮ ﺑﺎرﯾﮑﯽ را ﺗﺸﮑﯿﻞ ﻣﯽ دﻫﻨﺪ .اﯾﻦ ﭘﺮﺗﻮ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯽاز ﺑﯿﻦ ﺻﻔﺤﺎت ﻣﻨﺤﺮف ﮐﻨﻨﺪه اﻓﻘﯽ و ﻗﺎﺋﻢ ﻣﯽ ﮔﺬرد و ﺑﻪ ﺻﻔﺤﻪ ﻓﻠﻮﺋﻮرﺳﺎن ﺑﺮﺧﻮرد ﻣﯽ ﮐﻨﺪ و اﺛﺮ آن روی ﺻﻔﺤﻪ ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻧﻘﻄﻪ روﺷﻦ ﺳﺒﺰ رﻧﮕﯽ دﯾﺪه ﻣﯽ ﺷﻮد .ﭼﻮن اﻧﺤﺮاف ﭘﺮﺗﻮ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯽ ﺑﺎ وﻟﺘﺎژ ﺻﻔﺤﺎت ﻣﻨﺤﺮف ﮐﻨﻨﺪه ﻣﺘﻨﺎﺳﺐ اﺳﺖ، ﭘﺲ ﺑﺎ اﻋﻤﺎل ﯾﮏ وﻟﺘﺎژ در ﺑﯿﻦ ﺻﻔﺤﺎت ﻣﻨﺤﺮف ﮐﻨﻨﺪه اﻓﻘﯽ ﯾﺎ ﻗﺎﺋﻢ ﭘﺮﺗﻮ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯽ ﻣﺘﻨﺎﺳﺐ ﺑﺎ آن وﻟﺘﺎژ ﺑﻪ ﻃﺮف راﺳﺖ ، ﭼﭗ ، ﺑﺎﻻ و ﯾﺎ ﭘﺎﯾﯿﻦ ﻣﻨﺤﺮف ﻣﯽ ﺷﻮد . در اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ ﻣﻮﻟﺪی ﺑﻪ ﻧﺎم ﻣﻮﻟﺪ ﺟﺎروب ﮐﻨﻨﺪه وﺟﻮد دارد و ﻣﻮج دﻧﺪاﻧﻪ اره ای اﯾﺠﺎد ﻣﯽ . اﻟﻒ (را ﺑﻪ ﺻﻔﺤﺎت ﻣﻨﺤﺮف ﮐﻨﻨﺪه اﻓﻘﯽ ﺑﺪﻫﯿﻢ 4-1 ﮐﻨﺪ .اﮔﺮ ﯾﮏ وﻟﺘﺎژ دﻧﺪان اره ای )ﺷﮑﻞ ﭘﺮﺗﻮ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯽ ﻋﺮض ﺻﻔﺤﻪ اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ را ﺟﺎرو ﻣﯽ ﮐﻨﺪ و از اﯾﻦ رو آن را وﻟﺘﺎژ ﺟﺎرو ﮐﻨﻨﺪه ﻣﯽ ﻧﺎﻣﻨﺪ .ﻫﻨﮕﺎﻣﯽ ﮐﻪ وﻟﺘﺎژ دﻧﺪان اره ای ﺑﻪ ﻣﻘﺪار اوﻟﯿﻪ ﺧﻮد ﻣﯽ رﺳﺪ .ﭘﺮﺗﻮ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯽ ﺳﺮﯾﻌﺎ ﺑﻪ ﻧﻘﻄﻪ ای ﮐﻪ از آﻧﺠﺎ ﺷﺮوع ﺑﻪ ﺣﺮﮐﺖ ﮐﺮده ﺑﻮد ﺑﺮﻣﯽ ﮔﺮدد و ﺑﻪ اﯾﻦ ﺗﺮﺗﯿﺐ ﯾﮏ ﺧﻂ ﻧﻮراﻧﯽ اﻓﻘﯽ در روی ﺻﻔﺤﻪ ﺗﺸﮑﯿﻞ ﻣﯽ ﺷﻮد .ﭼﻨﺎﻧﭽﻪ ﺻﻔﺤﺎت ﻣﻨﺤﺮف ﮐﻨﻨﺪه ﻗﺎﺋﻢ را ﺑﻪ وﻟﺘﺎژ ﺳﯿﻨﻮﺳﯽ وﺻﻞ ﮐﻨﯿﻢ، در روی ﺻﻔﺤﻪ اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ ﯾﮏ ﺧﻂ ﻗﺎﺋﻢ ﻇﺎﻫﺮ ﻣﯽ ﺷﻮد ، وﻟﯽ اﮔﺮ در ﻫﻤﯿﻦ ﺣﺎل وﻟﺘﺎژ ﺟﺎروﮐﻨﻨﺪه را ﺑﻪ ﺻﻔﺤﺎت اﻓﻘﯽ ﺑﺪﻫﯿﻢ .در روی ﺻﻔﺤﻪ ﺷﮑﻞ ﻣﻮج T ﺳﯿﻨﻮﺳﯽ را ﻣﺸﺎﻫﺪه ﺧﻮاﻫﯿﻢ ﮐﺮد .اﯾﻦ ﺷﮑﻞ ﻣﻮﻗﻌﯽ ﺛﺎﺑﺖ ﺑﻪ ﻧﻈﺮ ﻣﯽ رﺳﺪ ﮐﻪ زﻣﺎن ﺗﻨﺎوب ﻣﻮﺟﯽ ﺑﺎﺷﺪ ﮐﻪ ﺑﻪ ﺻﻔﺤﺎت Tوﻟﺘﺎژ دﻧﺪان اره ای ﻣﺴﺎوی ﺑﺎ ﯾﺎ ﻣﻀﺮب ﺻﺤﯿﺤﯽ از ﭘﺮﯾﻮد (ج و د 4-1 ﻣﻨﺤﺮف ﮐﻨﻨﺪه ﻗﺎﯾﻢ داده ﻣﯽ ﺷﻮد.