Oscilloscopio analogico.

E' utilizzato per rappresentare sullo schermo di un tubo a raggi catodici l'andamento di una generica tensione $v_{y}$, cioè della curva:

$$v_{y}=f\left(v_{x}\right)$$

Lo schermo dell'oscilloscopio presenta una graglia la quale permette la valutazione quantitativa sulle variazioni delle due tensioni. In generale si ha:

$$v_{x}=v_{x}\left(t\right)=K_{T}t$$

mentre sullo schermo si ha la rappresentazione di $v_{y}$:

$$v_{y}\left(t\right)=f\left(v_{x}\right)=f\left(K_{T}t\right)$$

la griglia più usata è quella composta da 8 divisioni verticali e 10 orizzontali. I contreolli verticali dell'oscilloscopio stabiliscono la scala $\frac{volt}{div}$ verticale, mentre quelli orizzontali stabiliscono la scala sulla base dei tempi $\frac{s}{div}$. La caratteristica superiore rispetto ad altri strumenti analoghi, come ad esempio il plotter, consiste nell'inerzia nulla del sistema tracciante, per cui la frequenza massima del segnale che può essere visualizzato è molto elevata ed è limitata solo dalle caratteridtiche costruttive dello strumento. L'elemento base dell'oscilloscopio è il tubo a raggi catodici (Cathode Rays Tube) i cui elementi costruttivi sono presentati in figura:

Figure: Schema logico del sistema di visualizzazione a C.R.T..

Il C.R.T. è un tubo a vuoto al cui interno viene generato, accelerato e focalizzato un fascio elettronico. La parte finale è ricoperta da uno strato di fosfori che si illuminano quando sono colpiti dal fascio elettronico. Al fine di realizzare tutto questo è necessario che:

• la temperatura del catodo venga portata a circa $1000K$ per mezzo del filamento riscaldatore, in modo che avvenga l'emissione termoionica degli elettroni;
• il catodo e la griglia si trovino ad un potenziale negativo di $3kV$ rispetto, al primo anodo $A_{1}$;
• il primo anodo abbia potenziale zero.

In questo modo gli elettroni vengono accelerati verso il primo anodo. La prima regolazione che si trova è quella relativa all'intensità luminosa, realizzata variando la tensione tra catodo e griglia. Tra questi è presente una tensione negativa che impedisce agli elettroni emessi dal catodo di essere attirati dalla griglia. La tensione applicata tra griglia e terra viene variata allo scopo di modificare l'intensità del fascio. La corrente del fascio è massima quando la tensione tra griglia ed il catodo è nulla, mentre è nulla quando questa tensione è $60V\div100V$ in direzione del catodo. L'anodo centrale $A_{2}$ è detto focalizzatore: esso si trova ad un potenziale più basso della griglia, serve per focalizzare il raggio in modo da riprodurre il piccolo punto che si forma sullo schermo dello strumento. L'accelerazione degli elettroni viene realizzata con più anodi $A_{1}\div A_{3}$ all'interno del tubo. La velocità degli elettroni non deve essere molto elevata affinchè il sistema di deflessione sia efficace: per questo motivo, la tensione acceleratrice non supera i $3kV$. Una ulteriore accelerazione viene impressa agli elettroni con appositi anodi post acceleratori. Questi sono posizionati a valle delle placche di deflessione e hanno il compito di accelerare ulteriormente il fascio elettronico per aumentare la luminosità della traccia sullo schermo. Gli elettroni che colpiscono lo schermo dove sono depositati i fosfori, generano l'immagine luminosa. I fosfori si dividono in base al colore, alla traccia ed alla persistenza, per quest'ultima si ha:

• persistenza breve: alcuni microsecondi;
• persistenza media: alcuni millisecondi;
• persistenza lunga: alcuni secondi.

Lo strato di fosfori è ricoperto da un sottile rivestimento d'alluminio che rende uniformemente conduttiva l'area colpita dagi elettroni, impedendo l'accumulo di cariche e favorendo la dissipazione del calore. L'intensità luminosa non deve mai essere troppo elevata per non danneggiare lo strato di fosfori.