Utilizzo dell’oscilloscopio
Introduzione alla lettura delle forme d'onda
L’oscilloscopio è uno strumento di misura utilizzato nel mondo dell’elettronica che permette di rilevare informazioni numeriche e anche grafiche di una tensione elettrica. Infatti una tensione, che viene definita come differenza tra due potenziali elettrici, possiede una forma caratteristica. Le forme più comuni sono l’onda quadra (utilizzata per comunicazioni binarie e per stati di on/off), l’onda sinusoidale (forma con la quale l’energia elettrica viene trasmessa lungo le linee di trasmissione e distribuzione), l’onda triangolare e l’onda a dente di sega. Per ottenere tale informazione, l’oscilloscopio necessità di una sonda per comunicare con un circuito esterno. La sonda è formata da due terminali: uno, tipicamente a coccodrillo di colorazione nera, rappresenta il riferimento (potenziale 0V) mentre il secondo terminale, tipicamente fatto ad uncino, è la sonda che preleva il segnale vero e proprio.
NB. Nell’esempio sotto riportato viene scelto di utilizzare una forma d’onda di tipo sinusoidale, ma tutte le informazioni trattate sono riportabili sulle altre tipologie di forme d’onda.
Tralasciando momentaneamente i collegamenti tra sonda e circuito da analizzare possiamo notare che l’unica informazione che ci offre l’oscilloscopio è un grafico:
La prima cosa che possiamo notare è la griglia che compone lo sfondo. In questo caso si tratta di una griglia composta da 8×12 quadretti. Ogni singolo quadretto prende il nome di divisione, che da questo punto in poi indicheremo con div. La divisione, a seconda se la si osserva orizzontalmente o verticalmente, assume valori ed informazioni differenti: in verticale si osservano le tensioni e quindi si parlerà di volts/div, invece in orizzontale si osserva il tempo e quindi avremo time/div.
Questi due parametri sono sempre definibili dall’operatore che esegue la misura e rappresentano la scala con la quale l’oscilloscopio proietterà la forma d’onda sul display.
Ipotizziamo ora che la nostra misura è stata eseguita impostando i seguenti parametri:
- Time/div = 4ms
- Vota/div = 1V
Con solo queste poche, ma importanti, informazioni possiamo ricavare le seguenti caratteristiche elettriche:
Tensione picco-picco: indicata con Vpp, rappresenta la tensione tra il punto più basso e il punto più alto dell’onda. Alcuni testi indicano questa informazione con il termine Ampiezza.
Tensione picco positivo: indicata con Vp+, rappresenta la tensione tra il GND (linea 0 volt) e il punto massimo positivo.
Tensione picco positivo: indicata con Vp-, rappresenta la tensione tra il GND (linea 0 volt) e il punto massimo negativo.
Periodo: indicata con T, rappresenta il tempo impiegato da una forma d’onda periodica a compiere un ciclo completo. In termini pratici possiamo definire questa grandezza come il tempo che impiega la forma d’onda periodica a riassumere il medesimo valore prima di ripetersi.
Frequenza: indicata con f, rappresenta il numero di ripetizioni del periodo in un secondo. Si misura in Hertz [Hz]
NB. nell’immagine che segue, la linea in rosso rappresenta la linea dello zero (GND).
Calcolo la tensione picco picco:
\(Vpp = n_{div} \cdot \frac{volts}{div} = 4\cdot 1 = 4 volt\)
Calcolo la tensione picco positivo:
\(Vp+ = n_{div} \cdot \frac{volts}{div} = 2\cdot 1 = 2 volt\)
Calcolo la tensione picco negativo:
\(Vp- = n_{div} \cdot \frac{volts}{div} = 2\cdot 1 = 2 volt\)
Calcolo il periodo:
\(T = n_{div} \cdot \frac{time}{div} = 5\cdot 4 = 20 ms = 0.020 secondi\)
Calcolo la frequenza:
\(f=\frac{1}{T}=\frac{1}{0.020} = 50Hz\)
Per la maggior parte dei segnali elettrici queste informazioni sono più che sufficienti, ciò nonostante esistono altre tensioni ed informazioni caratteristiche che introdurremo in un prossimo articolo.
