Syamsurya Alam: November 2012

9-1 PENDAHULUAN

Osiloskop sinar katoda (cathode ray Osscilloscope, selanjutnya disebut CRO) adaalah instrumen laboratorium yang sangat bermanfaat dan terandalkan yang digunakan untuk pengukuran dan anlisa bentuk-bentuk gelombang dan gejala lain dalam rangkaian-rangkaian elektronik. Pada dasarnya CRO adalah alat pembuat grafik atau gambar (ploter) X-Y yang sangat cepat yang Memperagakan sebuah sinyal masukan terhadap sinyal lain atau terhadap waktu. Pena (“stylus”) Plotter ini adalah sebuah bintik cahaya yang bergerak melalui permukan layar dalam memberi tanggapan terhadap tegangan-tegangan masukan.

Dalam pemakaian CRO yang biasa, sumbu x atau masukan horizontal adalah tegangan tanjak (ramp voltage) linear yang dibangkitkan secara internal , atau basis waktu (time base) yang secara periodik menggerakkan bintik cahaya dari kiri kekanan melalui permukaan layar . tegangan yang akan diperiksa dimasukkan kesumbu Y atau masukan vertikal CRO, menggerakkan bintik ke atas dan kebawah sesuai dengan nilai sesaat tegangan masukan.selanjutnya bintik tersebut menghasikan jejak berkas gambar pada layar yang menunjukkan variasi tegangan masukan sebagai fungsi dari waktu. Bila tegangan masukan berulang dengan laju yang cukup cepat gambar akan kelihatan sebagai sebuah pola yang diam pada layar. Dengan demikian CRO melengkapi suatu cara pengamatan yang berubah terhadap waktu.

Di samping tegangan, CRO dapat menyajikan gambar visual dari berbagai fenomena dinamik melalui pemakaian transducer yang mengubah arus, tekanan, tegangan, tempratur, percepatan, dan banyak besaran fisis lainnya menjadi tegangan.

CRO di gunakan untuk mnyelidiki bentuk gelombang , peristiwa transien dan besaran lainnya yang berubah terhadap waktu dari frekuensi yang sangat rendah ke frekuensi yang sangat tinggi. Pencatatan kejadian ini dapat di lakukan oleh kamera khusus yang di tempelkan pada CRO guna penafsiran kuantitatif.

Prinsip-prinsip pada mana CRO bekerja di bahas lebiih lanjut dalam bab-bab berikut.

9-2 OPERASI DASAR CRO

Subsistem dari sebuahCRO untukn pemakain umum di tunjukan pada di agram balok yang di sederhanakan pda gambar 9-1. Terdiri dari:

a) Tabung Sinar Katoda (Chatoda Ray Tube) atau CRT.

b) Penguat vertikal (vertical amplifier).

c) Saluran tunda ( Delay line).

d) Generator basis waktu (time base generator)

e) Penguat Horizontal (Horizontal Amplifier).

f) Rangkaian pemicu ( Trigger circuit)

g) Sumber Daya ( Power Suplay)

Tabung Sinar khatoda atau CRT merupakan jantung osiloskop, dengan yang lainnya dari CRO terdiri dari rangkain guna mengoperasikan CRT. Pada dasarnya , CRT menghasilkan suatu berkas elektron yang di pusatkan secara tajam dan di percepat ke suatu kecepatan yang sangat tinggi. Berkas yang di pi pusatkan dan di percepat ini beergerak dari sumbernya (senapan elektron, elektron gun) ke depan CRT di mana dia membentuk bahan fluoresensi yg melekat di permukaan CRT (layar) bagian dengan energi yang cukup untuk membuat layar bercahaya dalam bintik kecil.

Selagi merambat dari sumbernya ke layar, berkas elektron lewat diantara sepasang pelat defleksi vertikal dan sepasang pelat defleksi horisontal. Tegangan yang di masukkan ke pelat defleksi vertikal dapat menggerakkan berkas elektron pada bidang vertikal sehingga bintik CRT bergerak ke atas dan ke bawah. Tegangan yang di masukkan ke pelat defleksi horisontal dapat mengerakkan berkas pada bidang horisontal dan bintik CRT ini dari kiri ke kanan. Gerakan-gerakan ini sling tidak bergantungan satu sama lain sehingga bintik CRT dapat di tempatkan di setiap tempat pada layar dengan menghubungkan maukan tegangan vertikal da horisontal yang sesuai secara bersamaan.

Bentuk gelombang sinyal yang akan di amati pada layar CRT di hubungkan ke masukan penguat vertikal (vertical amplifier). Penguatan ini di setel melalui pelemah masukan (input attenuator) yang telah terkalibrasi, yang biasanya di beri tanda VOLTS/DIV. Keluaran dorong-tarik (push-pull) dari penguat dikembalikan ke pelat defleksi vertikal melalui yang disebut saluran tunda (delay line) dengan daya yang cukup untuk mengendalikan bintik CRT dalam arah vertikal.

Generator basis waktu atau generator penyapu (sweep generator) membangkitkan sebuah gelombang gigi gergaji yang digunakan sebagai tegangan defleksi horisontal dalam CRT. Bagian gelombang gigi gergaji yang menuju positif adalah linear,dan laju kenaikannya disetel oleh suatu alat kontrol di panel dengan yang di beri tanda TIME/DIV. Tegangan gigi gergaji dikembalikan kepenguat horisontal. Penguat ini berisi sebuah pembalik fasa (phase inverter) dan menghasilkan dua gelombang keluaran simultan yaitu gigi gergaji yang menuju positif (menaik) dan gigi gergaji yang menuju negatif (menurun). Gigi gergaji yang menuju positif dimasukan kepelat defleksi horisontal CRT sebelah kanan dan gigi gergaji yang menuju negatif ke pelat defleksi sebelah kiri. Tegangan-tegangan ini menyebabka berkas elektron melejang (menyapu) sepanjang layar CRT dari kiri ke kanan dalam satuan waktu yang dikontrol oleh TIME/DIV.

Pemasukan tegangan defleksi ke kedua pasangan pelat secara bersamaan menyebabkan bintik CRT meninggalkan bekas bayangan pada layar. Ini ditunjukan pada gambar 9-2, dimana sebuah tegangan gigi gergaji atau tegangan penyapu (sweep) di masukan kepelat horisontal dan sinyal gelombang sinus ke pelat vetikal.

Karena tegangan penyapu horisontal bertambah secara linear terhadap waktu, bintik CRT bergerak sepanjang layar pada suatu kecepatan yang konstan kekiri kekanan. Pada akhir penyapuan, bila tegangan gigi gergaji secara tiba tiba turun dari harga maksimalnya ke nol, bintik CRT kembali dengan cepat ke posisi awalnya ke bagian kiri layar dan tetap berada disana sampai penyapuan baru dimulai. Bila sebuah sinyal masukan dimasukkan secara bersamaan dengan tegangan penyapuan horizontal ke pelat refleksi vertikal, berkas elektron akan dipengaruhi oleh dua gaya, yaitu satuu dalam bidang hoorizontal menggerakan bintik CRT sepanjang layar pada suatu laju yang linear, dan satu dalam bidang vertikal yang menggerakan bintik CRT keatas dan kebawah sesuai dengan besar dan polaritas sinyal masukan. Dengan demikian, gerak resultante dari berkas elektron menghasilkan peragan sinyal masukan vertikal pada CRT sebagai fungsi waktu.

Jika sinyal masukan mempunyai sifat yang berulang, peragaan CRT yang stabil dapat dipertahankan dengan cara memulai setiap penyapuan horisontal dititik yang sama pada gelombang sinyal. Untuk mencapai ini, contoh gelombang masukan dikembalikan kerangkaian pemicu (trigger) yang akan menghasilkan sebuah pulsa pemicu disuatu titik yangbdipilih pada gelombang masukan. Pulsa pemicu ini digunakan untuk menghidupkan generator basis waktu, yang pada gilirannya memulai penyapuan bintik CRT secara horisontal dari kiri kekanan layar.

Dalam hal yang lazim, transisi gelombang masukan yang terjadi mula-mula (leading edge) digunakan untuk mengaktifkan generator pemicu agar menghasilkan pulsa pemicu dan memulai penyapuan. Kejadian ini berlangsung sampai suatu selang waktu tertentu (0,15 µS),sehingga penyapuan tidak dimulai sampai setelah leading edge sinyal masukan dilewatkan. Ini selanjutnya mencegah peragaan leading edge gelombang pada layar. Maksud dari saluran tunda adalah memperlambat kedatangan gelombang masukan pada pelat defleksi vertikal sampai rangkaian pemicu dan rangkaian basis waktu telah mempunyai kesempatan untuk memulai penyapuan berkas. Saluran tunda ini menghasilkan keterlambatan total sebesar sekitar 0.25 µs di dalam saluran defleksi vertikal. Sehingga “ leading-edge” gelombang dapat dipilih walaupun dia digunakan untuk memincu panyapuan.

Sumber daya terdiri dari bagian tegangan tinggi untuk mengopreasikan CRT, dan tegangan rendah untuk mencatu (mensuplai) rangakian elektronik osiloskop. Sumber-sumber daya ini adalah dari buatan yang biasa dan tidak memerlukan uraian selanjutnya.

9-3 TABUNG SINAR KATODA (CRT)

9-3-1 Operasi CRT
strruktur bagian dalam sebuah tabung sinar katoda (Chatodee Rey Tube) atau CRT ditunjukan pada gambar 9-3. Komponen utama dari CRT untuk pemakain umum ini adalah:

a) Perlengkapan senapan elektron.

b) Perlengkapan pelat defleksi.

c) Layar fluoresensi.

d) Tabung gelas dan dasar tabung.

Ringkasnya, peralatan senapan elektron menghasilkan suatu berkas elektron sempit dan terfokus secara tajam yang meninggalkan senpan pada kecepatan yang sangat tinggi dan bergerak menuju layar fluoresensi. Pada waktu membentur layar, energi kinetik dari elektron-elektron berkecepatan tinggi diubah mnejadi pancaran cahaya, dan berkas menghasilkan suatu bintik cahaya kecil pada layar CRT. Dalam perjalananya menujun layar, berkas elktron tersebut lewaat di anatara dua pasang pelat defleksi elektrostatik, di tunjukan pada Gambar 9-3 sbagai susunan pelat deflkesi. Jika tegangan di masukan kepelat-pelat defleksi, berkas elektron dapat dibelokkan dalam arah vertikal dan horisontal, sehinggah bintik cahaya menimbulkan jejak gambar pada layar ssesuai dengan masukan-masukan tegangan ini.

Sebuah senapan elektron konvensional yang di gunakan dalam sebuah CRT pemakain umum, di tunjukan pad gambar 9-4. Sebutan “senapan elektron” berasal dari kesamaan antara gerakan sebuah elektron yang dikeluarkan dari struktur senapan CRT dan lintasan sebuah peluru yang di tembakkan dari sebuah senapan. Kenyataannya, study mengenai gerakan partikel-partikel bermuatan (elektron) dalam sebuah medan listrik disebut balistik elektron (ellectron ballistics).

Dalam skema CRT pada gambar 9-3, elelktron-elektron dipancarkan dari sebuah katoda termionik yang dipanaskan secara tidak langsung. Katoda ini secara keseluruhan dikelilingi oleh sebuah kisi pengatur(control grid) yang terdiri dari sebuah silinder nikel dengan lobang kecil ditengahnya, satu sumbuh (koaksial) dengan sumbuh tabung (silinder). Elektron-elektron yang mengatur agar lewata melalui lobang kecil didalam kisi tersebut secara bersama-sama membentuk yang di sebut arus berkas (beam current). Besarnya arus berkas ini dapat di atur melalui alat kontroldi panel depan yang di beri tanda INTENSITY, yang mengubah tegangan negatif (bias) kisi pengatur di acu terhadap katoda. Kenaikan tegangan negatif kisi pengatur menurunkan arus berkas, dan berarti menurunkan intensitas (terangnya ) bayangan CRT; dengan penurunan tegangan negatif kisi memperbesar arus berkas. Kejadian ini identik dengan kisi pengatur di dalam sebuah tabung hampa trioda yang biasa.

Elektron-elektro yang di pancarkan katoda dan lewat melalui lobang kecil di dalam kisi pengatur, di pwrcepat oleh potensial positif tinggi yang dihubungkan kekedua anoda pemercepat (accelerating anodes). Kedua anoda ini di pisahkan oleh sebuah anoda pemusat(focusing anode) yang melengkapi suatu metode guna memusatkan elektron kedalam berkas terbatas yang sempit dan tajam. Kedua anoda pemercepat dan anoda pemusat ini juga berbentuk silinder dengan lubang-lubang kecil di tengah-tengah masing-masing silinder, satu sumbuh dengan sumbu CRT. Lubang –lubang di dalam elektroda-elektroda ini membolehkan berkas elektron yang di percepat dan terpusat merambat lewat pelat-pelat defleksi vertikal dan horisontal menuju layar fluoresensi.

9-3-2 Pemusatan elektrostatik

Pemusatan elektrostatik (electrostatic focusing) di gunakan dalam sebuah CRO. Untuk memahami bekerjanya metode pemusatan elektrostatik, sangat bermanfaat untuk pertama-tama memperhatikan kelakuan dai masing-masing partikel di dalam sebuah medan listrik. Perhatikan diagram gambar 9-5 yang menunjukkan sebuah elektron hipoteisi dalam keadaan diam di dalam sebuah medan magnet. Defenisi intensitas medan listrik menyatakan bahwa gaya pada satuan-satuan muatan positif pada setiap titik di dalam sebuah medan listrik adalah intensitas medan listrik pada titik tersebut. Dengan demikian, menurut defenisi

Є = (V/m) (9-1)

Di mana Є= intensitas medan listrik, dlam v/m.

f= gaya dalam muatan, dalam N

q= muatan, dalam C.

Sebuah lektron adalah sebuah partikel bermuatan negatif dan muatannya adalah

e = 1,602 x C (9-2)

dari persamaan (9-1), gaya pada elektron di dalam sebuah medan lisrik menjadi

f1 = -e Є N (9-3)

di mana tanda minus menunjukkan bahwa gaya tersebut bekerja dalam arah yang berlawanan dengan arah medan magnet.

Ini hanya berlaku bila medan listrik di dalam man partikel bermuatan berada adalah dari intensitas yang seragam (uniform). Bahwa ini tidak selalu demikian dapat dilihat dari gambar 9-6, di mana di tunjukan medan listrik antara dua pelat paralel dengan dua dimensi terbatas. Dalam gambar 9-6, intensitas medan di arahkan dari pelat positif kenegatif. Tolakan garis-garis gaya medan listrik ke arah samping lateral) yang menyebabkan penyebaran ruangan di antara garis-garis gaya, menghailkan perlengkungan medan pada ujung-ujung kedua pelat. Dengan demikian, kerapatan garis-garis gaya medan akan lebih kecil pada ujung-ujung pelat dari pada di bagian tengah antara kedua pelat. Bila titik-titik dengan potensial yang sama pada masing-masing garis-garis medan saling dihubungkan, di peroleh permukaan dengan potensial yang sama (equippotensial surfaces) yang di tunjukan sebagai garis-garis tebal pada gambar 9-6. Karena gaya pada sebuah elektron bekerja pada arah yang berlawanan dengan arah medan juga dinyatakan bahwa arah gaya pada sebuah elektron adalah tegak lurus pada permukaan-permukaan yang potensialnya sama.

Bila dua silinder di tempatkanujung ke ujung dan kepada meeka di masukan beda potensial, medan listrik yang di hasilkan antara kedua silinder tersebut tidak mempunyai kerapatan yang seragam. Gaya tolak lateral akan menyebabkan penyebaran garis-garis gaya dan menghasilkan sebuah medan seperti di tunjukan pada gambar 9-7. Permukaan-permukaan dengan potensial yang sama di tunjukkan sebagai garis tebal. Karena kerapatan medan listrik yang berubah di dalam daerah antara silinder-silinder, permukaan-permukaan dengan potensial yang sama adalah lengkung.

Perhatikan sekarang daerah pada kedua sisi sebuah permukaan berpotensial sama S seperti di tunjukan pada gambar 9-8. Potensial di sebelah kiri permukaan S dan V dan disebelah kanan adalah . Sebuah elektron yang bergerak dalam arah AB dan membentuk suatu sudut terhadap garis yang tegak lurus pada permukaan berpotensial sama dan memasuki daerah sebelah kiri S dengan kecepatan , mengalami gaya pada permukaan S. Gaya ini bekerja dalam arah yang tegak lurus pada permukaan brpotensial sama. Karena gaya ini, kecepatan elektron ini naik ke suatu nilai baru . Setelah melewati S. Komponen singgung (tangensial) dari kecepatan terhadap kedua sisi S tetap sama. Hanya komponen tegak lurus dari kecepatan yang di perbesar oleh gaya pada permukaan berotensial sama kesuatu nilai baru vn. Selanjutnya dari gambar 9-8 di penuhi bahwa

(9-4)

Dimana θ1 sudut datang dan, θ2 adalah sudut bias (refreksi) sinar elektron. Dengan menyusun kembali persamaan (9-4) di peroleh

= (9-5)

Persmaan (9-5) identik dengan bentuk aljabar yang berhubungan dengan pembiasan berkas cahaya dalam optik geometris . dengan demikian pembiasan atau pembelokan sebuah elektron pada sebuah permukaan berpotensial sama mengikuti hukum yang sama seperti pembelokan sebuah berkas cahaya pada permukaan pembias, seperti halnya lensa optik. Untuk alasan ini, sistem pemusatan elektrostatik di dalam CRT kadang-kadang disebut lensa elektron.

Perhatikan sekarang ketiga elemen sistem pemusatan elektro statik yang ditunjukan dalam diagram fungsional pada gambar 9-9. Elektroda pertama dari lensa elktron ini adalah anoda yang sebulumnya telah dipercepat, sebuah silinder logam yang berisi beberapa pelat pengatur (buffle) untuk mengumpulkan berkas elekton yang masuk melalui lobang kecil disebelah kiri. Elektroda kedua adalah anoda pemusat, dan elektroda ketiga adalah anoda pemercepat. Ketig elektoda berbentuk silindris dan satu sumbu dengah sumbu CRT.

Dengan mensubtitusikan persamaan (9-17) kedalam tan 𝜃 diperolah

D= L (m) (9-20)

Energi potensial elektron yangmemasuki daerah di antara kedua pelat defleksi dengan kecepatan awal adalah

= e (9-21)

Dimana adalah tegangan pemercepat di dalam senapan elektron. Dengan menyusun kembali persamaan (9-21) di peroleh,

= (9-22)

Dengan menstubtisusikan persamaan (9-15) untuk intensitas medan , dan persamaan (9-22) untuk kecepatan elektron dalam arah X ke dalam persamaan (9-20), diperoleh

D = L (m) (9-23)

Dimana D = defleksi pada layar fluoresensi (meter)

L = jarak dari pusat pelat – pelat defleksi ke layar (meter)

Panjang efektif pelat – pelat defleksi (meter)

= Tegangan defleksi (volt)

= Tegangan pemercepat (volt)

Persamaan (9-23) menunjukkan bahwa untuk tegangan pemercepat E_a yang diberikan dan untuk dimensi CRT tertentu, defleksi berkas elektron pada layar berbanding langsung dengan tegangan defleksi E_d. Kesebandingan langsung ini menunjukkan bahwa CRT dapat digunakan sebagai alat penunjuk tegangan linear (a liner voltage- indicating device) . pembahasan ini menganggap bahwa E_dadalah sebuah tegangan searah (DC) yang nilainya tetap. Akan tetapi, tegangan defleksi lazimnya merupakan sebuah besaran yang berubah dan bayangan pada layar mengikuti perubahan tegangan defleksi tersebut dalam cara yang linear sesuai dengan persamaan (9-23). Sensivitas defleksi S dari sebuah CRT didefinisikan sebagai defleksi pada layar (dalam meter) per volt tegangan defleksi. Dengan demikian, menurut definisi :

S = (m / V) (9-24)

Dimana S = sensivitas defleksi (m / V)

Faktor defleksi (deflection factor) G dari sebuah CRT menurut definisi adalah kebalikan dari sensivitas S dan dinyatakan sebagai

G = (V/m) (9-25)

Dengan semua terminologi didefinisikan seperti pada persamaan (9-23) dan (9-24). Pernyataan untuk sensivitas defleksi S dan faktor defleksi G menunjukkan bahwa sensivitas sebuah CRT tidak bergantung pada tegangan defleksi tetapi berubah secara linear terhadap potensial pemercepat. Berarti, tegangan-tegangan pemercepat yang tinggi menghasilkan suatu berkas elektron yang memerlukan potensial defleksi yang tinggi untuk suatu penyimpangan tertentu pada layar. Suatu berkas yang dipercepat tinggi memiliki energi kinetik yang lebih besar dan dengan demikian menghasilkan bayangan yang lebih terang pada layar CRT, tetapi berkas ini juga lebih sukar disimpangkan dan kadang-kadang disebut berkas yang sukar (hard beam) . nilai khas faktor defleksi ini adalah rangkuman 10 volt/em sampai 100 volt/em, yang berturut-turut sesuai dengan sensivitas sebesar 1,0 mm/v sampai 0,1 mm/v.

9-3-4 Layar untuk CRT

Bila berkas elektron membentur layar CRT, dihasilkan sebuah bintik cahaya. Bahan layar di bagian dalam CRT yang menghasilkan efek ini adalah fosfor. Fosfor menyerap energi kinetik elektron-elektron memborbardir dan memancarkan kembali energi tersebut pada frekuensi yang lebih rendah pada spektrum yang dapat dilihat. Sifat dari beberapa bahan yang berkristal seperti fosfor atau oksida seng (zinc oxide) yang memancarkan cahaya bila dirangsang oleh radiasi disebut fluoresensi. Bahan-bahan fluoresensi memiliki karakteristik kedua yang disebut fosforisensi (phosphorescence) yang berkenan dengan sifat bahan yang terus memancarkan cahaya walaupun sumber eksitasi telah diputuskan (dalam hal ini berkas elektron). Lama waktu terjadinya fosforisensi atau cahaya yang tinggal setelah bahan yang bersinar hilang disebut ketahanan (persistensi) fosfor. Ketahanan biasanya diukur berdasarkan waktu yang dibutuhkan oleh bayangan CRT agar berkurang ke suatu persentase tertentu (biasanya 10 persen) dari keluaran cahaya semula.

Intensitas cahaya yang dipancarkan dari layar CRT disebut luminansi (luminance). Dan bergantung pada beberapa faktor. Yang pertama adalah, intensitas cahaya dikontrol oleh jumlah elektron pemborbardir yang membentur layar setiap second. Jika yang disebut arus berkas (beam current) ini diperbesar atau arus berkas dengan jumlah yang sama dipusatkan di dalam sebuah daerah yang lebih kecil dengan mengurangi ukuran bintik, maka luminansi akan bertambah. Yang kedua adalah, luminansi bergantung pada energi dengan mana elektron-elektron pembombardir membentur layar, dan ini pada gilirannya ditentukan oleh potensial pemercepat. Suatu kenaikan pada potensial pemercepat akan menghasilkan pertambahan luminansi. Ketiga, luminansi merupakan fungsi dari waktu berkas untuk membentur suatu permukaan fosfor tertentu, berarti kecepatan penyauan akan mempengaruhi luminansi. Dan akhirnya, luminansi merupakan fungsi karakteristik fisik dari fosfor itu sendiri. Hampir semua pabrik melengkapi pembeli dengan pilihan bahan fosfor. Tabel 9.1 menyajikan karakteristik beberapa fosfor yang lazim digunakan.

Seperti ditunjukkan pada tabel 9.1, sejumlah faktor harus dipertimbangkan dalam memilih suatu fosfor untuk pemakaian tertentu. Sebagai contoh, fosfor P₁₁yang memiliki ketahanan yang singlkat, sangat baik untuk pemotretan bentuk gelombang tetapi samasekali tidak sesuai untuk pengamatan visual fenomena kecepatan rendah. P₃₁ dengan luminansi yang tinggi dan ketahanan sedang, merupakan kompromi paling baik untuk penglihatan gambar secara umum dan dengan demikian ditemukan dalam kebanyakan CRO standar tipe laboratorium.

Tabel 9.1 kart data fosfor

Jenis fosfor	Fluoresensi	Fosforisensi	Luminansi relative	Penurunan ke 0,1 % (ms)	Komentar
P₁	Kuning-hijau	Kuning-hijau	50%	95	Pemakaian umum : dalam kebanyakan pemakaian diganti oleh P₃₁
P₂	Biru-hijau	Kuning-hijau	55%	120	Kompromi yang baik untuk pemakaian kecepatan tinggi dan kecepatan rendah
P₄	Putih	Putih	50%	20	Peragaan televisi
P₇	Biru	Kuning-hijau	35%	1500	Penurunan yang lama: pengamatan fenomena kecepatan rendah
P₁₁	Ungu- biru	Ungu-biru	15%	20	Pemakaian fotografi
P₃₁	Kuning-hijau	Kuning-hjau	100%	32	Pemakaian umm: fosforpaling terang.

Adalah mungkin untuk membebankan kerusakan berat pada layar CRT karena penanganan yang tidak tepat terhadap alat-alat kontrol di panel depan. Bila sebuah fosfor dieksitasi oleh berkas elektron pada rapat arus yang berlebihan, kerusakan seterusnya karena panas dapat terjadi pada fosfor tersebut, dan keluaran cahaya akan berkurang. Dua fator yang mengontrol terjadinya panas adalah kerapatan berkas dan lamanya eksitasi. Kerapatan berkas dikontrol oleh INTENSITY, FOCUS dan ASTIGMATISM pada panel dengan CRO. Waktu yang diperlukan oleh berkas untuk mengeksitasi suatu permukaan fosfor tertentu dapat diatur dengan penyapu atau alat kontrol TIME/DIV. Panas, dan mungkin kerusakan total pada fosfor, dicegah dengan mempertahankan berkas pada intensitas yang rendah dan pada waktu pencahayaan yang singkat.

Elektron pembombardir yang membentur fosfor mengeluarkan elektron emisi sekunder, jadi mempertahankan layar dalam keadaan setimbang elektris. Elektron emisi sekunder berkecepatan rendah ini dikumpulkan oleh sebuah lapisan konduktif dipermukaan dalam tabung gelas yang dikenal sebagai aquadog,yang secara elektris dihubungkan ke anoda kedua. Dalam beberapa tabung, khususnya CRT yang dilenkapi dengan pemusatan magnetik (seperti tabung gambar TV), anoda pemercepat ditiadakan seluruhnya dan menggunakan lapisan konduktif sebagai anoda pemercepat akhir.

9-3-5 Graticules

Peragaan bentuk gelombang pada permukaan CRT secara visual dapat diukur pada sepasang tanda skala horizontal dan vertical yang disebut graticule, seperti ditunjukkan pada gambar 9-14.

Tanda-tanda skala ini dapat ditempatkan dipermukaan luar tabung CRT, yang dalam hal ini disebut eksternal graticule atau di bagian dalam permukaan CRT, yang disebut internal graticule. Graticule yang dipasang dipermukaan luar terdiri dari sebuah plat plastik bening atau berwarna yang dilengkapi dengan tanda pembagian skala. Dia dipasang di permukaan luar layar CRT. Graticule luar mempunyai keuntungan, mudah duganti dengan sesuatu yang memiliki pola gambar khusus, seperti tanda-tanda derajat untuk analisis vektor tv berwarna. Juga, posisi graticule luar dapat dengan mudah diatur agar sejajar dengan CRT. Kelebihan utama graticule luar adalah paralaksis, sebab tanda skala tidak sebidang dengan bayangan gelombang yang dihasilkan pada fosfor. Sebagai akibatnya penjajaran gerak dan graticule akan berubah terhadap posisi pengamatan.

Sebuah graticule yang dipasang dipermukaan dalam CRT disebut internal graticule. Dengan adanya graticule ini tidak terjadi paralaksis, sebab bayangan CRT dan graticule berada pada bidang yang sama. Namun CRT dengan internal graticule lebih mahal dalam pembuatannya dan tidak dapat diganti pada mengganti CRT. Disamping itu, CRT dengan graticule di permukaan dalam harus mempunyai suatu cara untuk menjajarkan jejak, dan ini menambah harga keseluruhan CRO.

9-3-6 Sambungan CRT

Sambungan elektris ke berbagai elemen di bagian dalam tabung gelas CRT di lakukan melalui dasar tabung. Gambar 9-15 menunjukan sambungan khas CRT pada osiloscop pemakaian umum.

Berbagai tegangan suplay bagi peralatan senapan elektron di bangkitkan oleh dua sumber daya yang dihubungkan secara seri, yaitu sumber tegangan tinggi untuk tegangan percepat, dan sumber tegangan rendah untuk rangkaian tambahan. Sebuah jaringan pembagi tegangan dihubungkan ke kedua sumber daya guna melengkapi tegangan kerja yang dibutuhkan oleh sistem.

Intensitas berkas elektron di atur dengan mengubah tegangan antara katoda grid dari trioda. Dalam gambar 9-15 pengaturan ini di lakukan oleh potensiometer 500 kΩ, yang terdapat sebagai alat kontrol pada panel depan dengan tanda INTENSITY. Potensiometer 2 MΩ di dalam jaringan pembagi teganagn juga merupakan alat kontrol pada panel depan yang di tandai dengan FOCUS. Dia mengatur tegangan negatif pada cincin fokus dari seksi lensa antara -500 V dan -900 V, efek lensa menjadi lebih kuat (panjang fokus lebih pendek) bila tegangan pada cincin fokus lebih negatif tehadap kedua anoda luar. Alat kontrol ASTIGMATISM pada panel dengan CRT menyetel tegangan pada anoda pemercepat di acu terhadap pelat-pelat defleksi vertikal yang mengikuti seksi lensa. Ini membentuk sebuah lensa silindris yang mengoleksi setiap penyebaran bintik (defocusing) yang mungkin terjadi, dan pengaturan dilakukan agar mendapatkan bintik yang paling bulat pada layar CRT.

Berkas dapat ditempatkan dimana saja pada layar dengan menggunakan dua kontrol panel depan terpisah yang ditandai dengan VERTICAL POSITION dan HORIZONTAL POSITION. Dengan mengatur VERT POS pada posisi tengahnya, plat-plat defleksi vertical dihubungkan ke tegangan DC yang identik, sehingga tidak ada medan listrik antara keduanya. Berarti, berkas elektron tidak disimpangkan dan hanya merambat menuju pusat CRT. Sedikit pengaturan pada alat kontrol VERT POST mengakibatkan ketidaksetimbangan pada tegangan DC yang dimasukkan ke plat vertikal, sehingga beda potensial yang dihasilkan membentuk medan listrik antara keduanya. Medan ini mempengaruhi defleksi berkas sewaktu lewat diantara pelat dan membawa bintik CRT ke suatu posisi baru pada layar. Dengan cara yang serupa, alat kontrol HOR POS dapat menggerakkan bintik CRT dalam setiap arah horizontal pada layar. Selanjutnya pengaturan kedua pengontrol posisi ini secara bersamaan dapat membawa bintik ke setiap lokasi yang diinginkan pada layar.

9-4 SISTEM DEFLEKSI VERTIKAL

9-4.1 Elemen-elemen dasar

Sistem defleksi vertikal harus memenuhi persyaratan prestasi yang cukup ketat yang dapat disimpulkan dengan menyatakan bahwa sistem tersebut secara meyakinkan menghasilkan kembali bentuk gelombang masukkan dalam batas-batas lebar bidang (bandwidth), kenaikan waktu (risetime) dan amplitudo yang telah ditetapkan. Sistem defleksi vertikal juga melengkapi sebuah penyangga (isolation) antara sumber sinyal dan pelat defleksi vertikal. Dalam beberapa hal, sistem vertikal melengkapi berbagai modus operasi seperti kopling DC atau AC, operasi jejak banyak (multiple trace), modus peragaan banyak (multiple display modes), kemampuan menerima masukan selisih dan lain-lain. Ciri-ciri khusus ini umumnya trsedia pada CRO tipe laboratorium yang lebih rumit menggunakan yang disebut unit-unit kontak tusuk (plug in).

Sistem defleksi vertikal biasanya terdiri dari elemen-elemen yang ditunjukkan pada diagram balok gambar 9-16, yaitu :

a) Jarum penduga CRO (probe)

b) Pemilih masukan (input selector)

c) Pelemah masukan (input attenuator)

d) Penguat vertikal.

Jarum penduga CRO (CRO probe) melakukan fungsi penting yaitu menghubungkan penguat vertikal ke rangkaian yang diukur tanpa membenani atau jika tidak mengganggu rangkaian. Jenis jarum penduga yang berbeda tersedia untuk berbagai pemakaian dalam pengukuran. Hal ini dibahas lebih terperinci pada bab 9-7. Jarum penduga untuk pemakaian umum pada gambar 9.16 disebut jarum penduga pasif (passive probe). Dia terdiri dari sebuah tahanan seri (pelemahan sinyal) dan sebuah kapasitor shunt variabel (kompensasi jarum penduga), keduanya berada di dalam tubuh jarum penduga, di tambah dengan ujung jarum penduga (probe tip) dan sebuah penghubung ke tanah (ground connector). Tubuh jarum penduga dihubungkan ke terminal masukan vertikal melalui sebuah kakel yang dilengkapi dengan konektor BNC (banana connector); atau pada CRO frekuensi rendah yang murah digunakan kontak tusuk tipe pisang (banana) atau konektor sederhana lainnya.

9-4.2 pemilih masukan (input selector)

Pemiih masukan (inpit selector) pada gambar 9-16 ditunjukan sebagi sebuah saklar tiga posisi yaitu arus bolak-balik tanah – arus searah (ac-gnd-dc). Penempatan pemilih masukan keposisi ac secara kapasitif akan menggandengkan tegangan sinya kepelemah ( attenuator ).Kasitor menahan (memblokir) komponen Dc dari gelombang masukan dan hanya mengijinkan kemponen ac memasuki penguat.Ini merupakan ciri yang sangat bermanfaat yang memungkinkan pengukuran tegangan sinyal ac yang bergabung dengan tegangan catu dc atau sumber tegangan .Penempatan pemilih masukan pada posisi dc menghubungkan tegangan sinyal secara langsung kepelemah sehingga kedua komponen ac dan dc tersambung ke penguat. Modus pengukuran ini terutama sangat bermanfaat guna menentukan nilai tegangan sesaat total sambungan tanah pada pemilih masukan yang terdapat pada beberapa CRO sebagai posisi pertengahan antara ac dan dc, merupakan ciri pengamanan yang memindahkan setiap muatan yang tersimpan didalam pelemah masukan dengan cara mentanahkan masukan pelemah secara seketika sewaktu dc di ubah ke modus ac.

9-4.3 Pelemah masukan ( input attenuator)

Pelemah masukan (input attenuator) terdiri dari sejumlah pembagi tegangan RC , yang dikontrol melalui panel depan CRO oleh pemilih VOLTS/DIV. Pemilih ini dikalibrasi dalm faktor defleksi ( V/DIV) yang biasanya dalam urutan 1-2-5. Rangkuman khas penyetelan pelemah adalah 0,1 ; 0,2 ; 0,5 ; 1;2 ; 5;10 ; 20 ; dan 50 volt/divisi, dengan pelemahan maximal pada kedudukan 50 V/DIV.

Untuk menjamin operasi CRO yang linier pada rangkuman frekuensi yang tertentu (lebar bidang khas adalah dc sampai 25 MHz), pelemahan sinyal masukan harus tidak bergantung pada frekuensi, dan ini memerlukan yang disebut pelemah yang terkompensir (compensatet attenuator). Gambar 9-17 menunjukkan pelemah ini bersama tingkat masukan dari penguat vertikal yang impedansi masukannya dinyatakan oleh tahanan paralel terhadap kapasitor .

Dengan menempatkan saklar pelemah di posisi atas, sinyal masukan tersambung langsung ke masukan penguat vertikal tanpa pelemahan. Dalam contoh, ini akan sesuai dengan penyetelan 0,1 V atau dengan sensivitas sistem defleksi vertikal yang maksimal.

Dengan membuat saklar pada posisi bawah seperti di tunjukan pada gambar 9-17, jaringan pelemah R_a- C_a tersambung kerangkaian sehinggah terjadi pembagian tegangan. Dia mengikuti tegangan keluaran V₀ yang sebanding dengan perbandingan impedansi antara masukanpenguat dan impedansi rangkaian total. Dalam pelemah yang terkompensir, perbandinga impedansi ini di pertahankan konstan tidak berantung pada frekuensi tegangan sinyal dengan mengatur C_asedemikian, sehinggah konstanta waktu R_aC_a sama dengan konstanta waktu R_tC_t . Bahwa ini adalah demikian, di tunjukkan pada gambar 9-18, di mana R_a, C_a,R_t,C_tdi sajikan dalam konfigurasi jembatan yang telah dikenal.

V₀=

Jembatan adalah setimbang bila R_aXc_l= R_lXc_a atau bila R_aC_a = R_lC_l. Pada keadaan setimbang, tidak ada arus cabang penghubung xy, sehingga sambunga xy dapat dihilangkan dai rangkaian. Jadi, tegangan keluaran pada kesetimbangan jembatan ditentukan oleh pembagi tegangan resistif yang besarnya sama dengan.

V₀=

Sebuah cara praktis untuk menyetimbangkan jembatan dan mengkompensir pelemah adalah memasukkan sinyal uji berbentuk gelombang persegi (pengalibrasi) ke masukan pelemah dan mengatur C_a sehingga tegangan keluaran di amati pada layar CRT adalah tiruan persis dari sinyal masukan. Efek kompensasi pelemah di tunjukan pada gambar 9-19. Dengan menghubngkan sebuah sinyal pengalibrasi ke masukan dan mengatur Ca secara tepat , tegangan keluaran adalah gelombang persegi seperti ditunjukan pada gambar 9-19a. Kompensasi-lebih (over-compensation) jadi bila Ca terlalu besar,dan ini ditunjukkan sebagai lonjakan (overshoot) pada gelombang pulsa; sedang gelombang sinus frekuensi tinggi kelihatan lebih besar dari gelombang semula, seperti ditunjukkan pada gambar 9-19(b). Kompensasi kurang (under compensation) terjadi bila Ca terlalu kecil sehingga mengakibatkan lengkungan pada pojok bentuk gelombang pengalibrasi, sedangkan sinyal frekuensi tinggi mengalamui pelemahan yang berlebihan seperti ditunjukkan pada gambar 9-19(c).

Efek pelemah terkompensir yang tidak tepat (overshoot/lengkungan) dapat dijelaskan melalui bantuan gambar 9-20. Pada gambar 9-20(a), tegangan tangga (step voltage) dimasukkan ke pelemah sehingga masukan berubah secara mendadak dari 0 V ke +E V pada waktu t=0. Suatu arus yang besarnya tak terhingga terjadi pada saat t=0 untuk waktu yang kecil tak terhingga, dan uatan q= dt disalurkan ke masing masing kapasitor. Sesuai dengan hukum Kirchoff mngenai tegangan, tegangan ini dimasukkan pada saat t=0 adalah

E= (V) (9-27)

Tegangan awal keluaran pada t=0 bila perubahan sesaat dalam tegangan masukan adalah besar tak berhingga (dari 0 ke + E), di tentukan oleh pembagi tegangan kapasitif dan besarnya sama dengan

V_0
(awal) = (V) (9-28)

Tegangan keluaran berupa secara eksponensial dari nilai awal ke nilai akhir keadaan mantap (steady state) dengan konstanta waktu T = R_THC_TH, dimana R_TH dan C_TH adalah parameter – parameter Thevemin dari pelemah dengan melihat kembali ketrminal-terminal keluaran pada masukan yang terhubung singkat.

Tegangan akhir keluaran pada t=∞ hanya ditentukan oleh tahanan, sebab kapasitor-kapasitor bertindak sebagai rangakaian terbuka pada keadaan mantap tegangan DC. Berarti

(akhir)= E (V) (9-29)

Bila pelemah di kompensir secara tetap,

V₀(awal)=V₀(akhir)

Atau dengan menggunakan persamaan (9-28) dan (9-29) diperoleh

R_aC_a=R_lC_l (9-30)

Yang tentunya adalah kondisi kesetimbangan jembatan.

Pelemahan vertikal dapat diubah-ubah melaui penyetelan VOLT/DIV, dan setiap pengubahan memberikan jaringan pelemah R_a-C_a yang berlainan. Semua jaringan ini menggunakan prinsip yang sama yakni: pembagi tegangan RC sederhana yang mempertahankan suatu perbandingan penyetelan (set ratio) terhadapa satu sama lain dan frekuensiinya dikompensir oleh kapasitor variabel kecil C_a. Pada CRO tipe laboratorium komponen-komponen resistip dan kapasitip dari pelemah dipilih sedemikian, sehingga masukan vertikal CRO selalu menyajikan inpedansi yang sama terhadap rangkaian yang diuju, tampa menghiraukan kedudukan VOLT/DIV. Nilai khas parameter masukan ini adalah 1 MΩ diperoleh 33 pF.

9-4-4 Penguat vertikal

Penguat vertikal (vertical amplifier) terdiri dari beberapa tingkatan dengan sensifitas atau penguatan total yang tetap biasanya dinyatakan dalam faktor defleksi (V/DIV). Keuntungan penguatan tetap adalah bahwa penguat tersebut dapat lebih mudah dirancang atau mempertahankan persyaratan stabilitas dan lebar bidang (bandwith). Penguat vertikal dipertahankan dalam batas kemampuannya untuk menangani sinyal berdasarkan pemilihan pelemah masukan ( input attenuator) yang sesuai. Dengan membuat pelemah positif yang paling sensitif, penguatan total dari penguat berhubungan dengan pembacaan terendah dari selektor VOLT/DIV.

Penguat vertikal pada umumnya terdiri dari dua balok rangkaian utama yaitu pra-penguat (preampliflier) dan penguat utama (main vertikal ampliflier). Daalm CRO tipe laboratorium, pra penguat sering tersedia sebagai suatu urut kontak tusuk yang dengan mudah dan cepat dapat dihubungkan ke rangka casis utama (main frame) CRO. Kemudian penguat utama membentuk sebuah bagian yang mutu dari kerangka utama. Unit vertikal kontak tusuk yang berbeda jenis yang dirancang untuk pemakaian pengukuran tertentu, dapat memperbesar kemampuan CRO dengan biaya yang pantas.

Gambar 9-21 menunjukan diagram balok fungsional dari penguat vertikal. Elemen pertama dari pra penguat adalah tingkat masukan; sering berisi sebuah FET source follower, yang impedansi masukannya yang tinggi pada dasarnya memisahkan penguat dari pelemah. Tingkat masukan FET ini kadang kadang disusul oleh sebuah emitter follower BJT yang bertindak sebagai transformator impedansi untuk menyesuaikan (match) impedansi keluaran FET yang besarnya sedang terhadap masukan pembalik fasa impedansi rendah yang menyusulnya. Pembalik fasa atau penguat parafasa (paraphase amplifier), menyediakan dua sinyal keluaran anti fasa yang dibutuhkan untuk mengoperasikan penguat keluaran jenis dorong-tarik (push-pull). Tingkat akhir dari pra penguat menyediakan penggerak yang dibutuhkan bagi penguat vertikal utama. Sinyal keluaran dari penguat dorong-tarik sebesar 1000 mV/div adalah cocok bagi sebuah pra penguat standar dari jenis kontak tusuk.

Penguat vertikal utama yang ditunjukan dalam diagram balok pada gambar 9-21 terdiri dari sebuah jaringan penggerak (driver amplifier) dan sebuah penguat tingkat keluaran jenis dorong-tarik yang memberikan tegangan tegangan sinyal yang sama tetapi berlawanan polaritas kekedua pelat defleksi vertikal CRT. Rangkaian rangkaian dorong-tarik hampir selalu digunakan di dalam penguat verikal, sama halnya seperti penguat horisontal sebabmereka memperbaiki linearitas defleksi CRT. Dalam penguat utama juga gtermasuk rangkaian yang dibutuhkan untuk memusatkan berkas beserta penguat penguat tambahan untuk menggerakan saluran tunda, vertikal.

9-5 SALURAN TUNDA (DELAY LINE)

9-5.1 Fungsi saluran tunda

Semua rangkaian elektronik dalam CRO (pelemah, penguat, pembentuk pulsa, generator, dan tentu saja didalam kawat rangkaian sendiri) menyebabkan keterlambatan waktu tertentu didalam transmisi tegangan sinyal ke pelat pelat refleksi. Hampir semua keterlambatan ini terjadi di dalam rangkaian rangkaian yang melakukan pemindahan, pembentukan, atau pembangkitan. Dengan membedakan rangkaian rangkaian refleksi vertikal dan horisontal dalam diagram balok gambar 9-22, kita lihat bahwa sinyal horisontal (basis waktu atau tegangan penyapu), dimulai atau dipicu oleh sebagian dari sinyal keluaran yang dimasukan ke pelat pelat vertikal CRT. Pengolahan sinyal dalam sinyal horisontal mencakup pembangkitan dan pembentukan sebuah pulsa pemicu (trigger pick-off) yang menghidupkan generator penyapu, yang keluarannya dikembalikan ke penguat horisontal dan kemudian ke pelat pelat defleksi horisontal. Keseluruhan proses ini membutuhkan waktu dalam orde 80 ns atau sekitarnya.

Untuk memungkinkan operator mengamati “leading edge” dari bentuk gelombang sinyal, berarti penggerak sinyal bagi pelat pelat CRT harus terlambat paling sedikit sebesar jumlah waktu yang sama. Ini merupakan fungsi dari saluran tunda vertikal. Kita melihat pada gambar 9-22 saluran tunda sebesar 200 ns telah ditambahkan ke saluran vertikal, sehingga tegangan sinyal ke pelat pelat CRT terlambat sebesar 200 ns, dan penyapuan horisontal dimulai sebelum defleksi vertikal. Walaupun saluran tunda dapat muncul hampir dimana mana sepanjang lintasan sinyal vertikal, pemicu harus mendahului saluran tunda.

Pada dasarnya terdapat 2 saluran tunda, yaitu saluran tunda dengan parameter tergumpal (lumped parameter delay line) dan saluran tunda dengan parameter terbagi (distributed parameter line).

9-5.2 Saluran tunda dengan parameter tergumpal.

Saluran tunda dengan parameter tergumpal (lumped parameter line) terdiri dari sejumlah jaringan simetri LC bertingkat, sebagaimana disebut bagian berbentuk (T-section) d ari gambar 9-23.

Jika bentuk T berakhir pada impedansi karakteristiknya Z₀ (characteristic impedance Z₀), maka menurut defenisi, impedansi, dengan melihat kembali ke terminal masukan juga adalah Z₀. Kondisi penutupan ini memberikan karakteristik filter pelewat rendah (low pass filter) bagi bentuk T yang pelemahan dan pergeseran phasanya merupakan fungsi dari frekuensi, dan pita pelewatnya (pass band)didefinisikan oleh rangkuman frekuensi pada mana pelemahan adalah nol. Batas atas dari pita pelewat disebut frekuensi pemutus (cut-off frequency) dari filter, yang diberikan oleh

f₁= (9-31)

Jika spektrum sinyal masukan v₁terdiri dari frekuensi yang jauh lebih rendah dari frekuensi pemutus, sinyal keluaran v₀akan merupakan tiruan yang tepat dari v₁ tetapi yang terlambat sebesar

T_s≈ = (9-32)

dimana T_sadalah keterlambatan waktu untuk satu seksi T. Sejumlah seksi T yang disusun bertingkay menjjadi yyang disebut saluran tunda parameter tergumpal memperbesar keterlambatan waktu total menjadi

t_d= nt₁(9-33)

dimana n adalah jumlah tingkatan dari bagian-bagian T.

Karena frekuensi pemutus dari saluran tunda parameter tergumpal yang tajam, amplitudo dan distorsi phasa menjadi suatu masalah bila frekuensi sinyal masukan bertambah. Sebagai contoh, pemberian masukan tegangan tangga yang mengandung komponen-komponen frekuensi tinggi (frekuensi harmonik ganjil) menyebabkan distorsi ppada respon transien tegangan keluaran dalam bentuk lonjakan (over shoot) dan bentuk cincin (ringing), seperti ditunjukan pada gambar 9-24. Jenis respon ini dapat diperbaiki agar lebih mirip dengan masukan tegangan tangga semula dengan mengubah rancangan bagian filter menjadi, misalnya bagian m yang diturunkan. Bagian m yang diturunkan merupakan rangkaian populer yang menggunakan gandengan bersama antara kedua induktor dari bagian T.

Adalah penting untuk untuk menyesuaikan saluran tunda sedekat mungkin ke impedansi karakteristiknya Z_opada ujung masukan maupun ujung keluaran. Persyaratan inii sering membawa ke rangkaian penutupan yang rumit dalam usaha untuk mengoptimumkan kesetimbangan antara ampitudo dan distorsi fasa dan dalam mendapatkan respon transien yang lebih baik.

Sebuah rangkaian saluran tunda praktis dalam sebuah CRO digerakan oleh sebuah penguat dorong-tarik dan selanjutnya terdiri dari susunan bagian bagian filter bertingkat yang simetris, seperti ditunjukan pada gambar 9-25. Respon optimal dari saluran tunda memerlukan pertimbangan komponen L dan C yang tepat dalam masing masing bagian; kapasitor variabel harus diatur dengan cermat agar efektif.

9-5-3 Saluran tunda dengan parameter terbagi

Saluran tunda dengan parameter terbagi (distributet parameter delay line) terdiri dari kabel coaxial yang di buat secara khusus dengan nilai induktansi yang tinggi setiap satuan panjang. Untuk jenis sluran tund a ini konduktor tengan dari kabel coaxial normal yang lurus di ganti dnegan sebuah kumparan kawat kontinu, digulung dalam bentuk spiral pada sebuah inti lunak di bagian dalam. Untuk mengurangi arus pusar (eddy current)biasanya konduktor luar di buat dari kawat jaringan terisolasi (braided insulated wire), yang secara elektris di hubungkan pada ujung -ujung kabel. Perincian konstruksi di tunjukan secara skema pada gambar 9-26.

Induktansi saluran tunda di hasilkan oleh kumparan bagian dalam, dan besarnya sama dengan induktansi solenoid dengan n lilitan setiap meter. Induktansi dapat d perbesar dengan menggulung konduktor spiral bagian dalam pada sebuah inti ferromagnetic, yang memiliki efek memperbesar waktu keterlambatan t_ddan impedansi karakteristik Z_o.Kapasitansi dari saluran tunda dinyatakan oleh kapasitansi dari silinder coaxial yang dipisahkan oleh dielektrik dari bahan politilene (Polyethylene). Kapasitansi dapat diperbesar dengan menggunakan jarak ruang dielektrik yang lebih kecil antara konduktor dalam dan konduktor luar.

Parameter khas untuk sebuah saluran tunda berimpedansi tinggi berbentuk spiral adlah Z_o1000 Ω dan t_d= 180ns/m. saluran tunda coaxial adalah menguntungkan sebab tidak memerlukan pengaturan yang cermat terhadap parameter tergumpal, dan dia memerlukan ruangan yang jauh lebih kecil.

9-6 SISTEM DEFLEKSI HORISONTAL

9-6.1 Generator penyapu (sweep generator)

CRO biasanya mmemperagakan bentuk gelombang masukann vertikal sebgai fungsi dari waktu ini memerllukan tegangan defleksi horisontal guna menggerakkan atau menyapu bintik CRT sepanjang layar dari kiri kekanan dengan kecepatan konstan, dan kemudian mengembalikan bintik tersebut dengan cepat keposisi semula di bagian kiri layar, siap untuk penyapuan berikutnya. Tegangan penyapun atau basis waktu ini dihasilkan dalamsistem deleksi horisontal CRO oleh generator penyapu (sweep generator).

Tegangan penyapu yang ideal bertambah dengan kecepatan yang linear dari suatu nilai minimal ke nilai maksimal tertentu, dan kemudian turun dengan cepat kelevel semula seperti ditunjukkan pada gelombang gigi gergaji pada gambar 9-27.

Bagian gigi gergaji yang naik secara linear disebut tegangan tanjak (ramp voltage). Selama selang waktu T_s, bila tegangan tanjak naik dari V minimal ke Vmaksimal, bintik CRT tersapu sepanjang layar dari kiri kekanan. Dalam setiap waktu kembali memulai jejak atau melenting (fly back), T_r, tegangan penyapu turun dengan cepat ke nilai minimalx, dan bintik CRT kembali ke titik semula pada layar. Dalam hampir semua CRO berkas elektron di lenyapkan selama selang waktu pembalikan ini, sehingga bintik CRT tidak dapat menghasilkan bayangan pada layar.

Semua generator penyapu merupakan pengembangan dari rangkaian pengisi dasar RC yang di tunjukkan pada gambar 9-28 (a). Dalam rangkaian ini mula-mula saklar S ditutup sehingga tegangan e_c pada kapasitor adalah 0. Bila saklar dibuka, tegangan kapasitor e_c bertambah secara eksponensial dari 0 menuju tegangan suplay E seperti ditunjukan pada gambar 9-28 (b). Tegangan sesaat pada kapasitor dibeerikan oleh persamaan

e_c= E (1- ) (9-34)

Kenaikan tegangan kapasitor sangat tidak linier : e_cmencapai 63% nilai akhirnya dalam konstanta waktu dan mencapai nilai penuh E dalam 5 kali konstanta waktu. Jelas bahwa e_c tidak dapat digunakan sebagai tegangan penyapu linier. Tetapi, jika proses pengisian sebelumnya diakhiri dengan menutup saklar S sehingga yang digunakan sebagai tegangan penyapu hanya bagian permulaan dari bentuk gelombang tegangan yaitu bagian yang kenaikannya curam, maka liniearitas yang pantas dapat diperoleh sebagai contoh, jika S ditutup pada t =0,2 t, tegangan kapasitor e_c= 0,1 E dan kesalahan kemiringan (penyimpagan dari liniearitas) adalah lebih kecil dari 10%.

Dimana t adalah waktu total proses pengisian dan RC adalah konstanta waktu rangkaian pengisian.

Dalam beberapa pemakaian, besarnya ketidakliniearan ini dapat diterima dan karenanya dalam beberapa CRO untuk frekuensi yang harganya murah,digunakan rangkaian RC sederhana.

Dalam rangkaian penyapu RC yang praktis, fungsi saklar S dalam gambar 9-28(a) diganti oleh sebuah alat penghubung (saklar) elektronik, misalnya transistor UJT (Uni Junction Transistor), saklar yang dikontrol oleh silikon,thyristor,gas thyratron,dan lain-lain. Gambar 9-29(a) menunjukkan

osilator rileksasi (relaxation oscillator) yang terkenal, dalam mana UJT bertindak sebagai saklar. Bila mula-mula daya dimasukkan kapasitor c mengisi secara eksponensial melalui tahanan R, dan tegangan emitter UJT yaitu V_Enaik menuju tegangan suplai E_BB. Bila V_Emencapai tegangan puncak UJT yaitu V_Pdioda emitter ke basis 1 (E B₁) akan dicatu dalam arah maju (forward biased) dan UJT memicu. Ini menyediakan lintangan pengosongan muatan tahanan rendah antara E dan B₁,

sehingga kapasitor muatan dengan cepat melalui UJT. Dengan demikian, tegangan V_Eberkurang sampai dia tidak dapat lebih lama menyokong catu minimal yang diperlukan untuk konduksi UJT. Pada titik ini lintasan bertahanan rendah E-B₁ terputus, dan kapasitor mengisi kembali siklus(perioda) pengisian dan pengosongan muatan ini berulang dalam suatu proses yang kontinu atau bekerja penuh (free running process dan menghasilkan sebuah gelombang gigi gergaji seperti ditunjukkan pada gambar 9-29(b).

Untuk memperbaiki liniearitas penyapuan, sebuah rangkaian relaksasi UJT yang sebenarnya mungkin menggunakan 2 sumber tegangan terpisah, yaitu sumber tegangan rendah untuk UJT dan sumber tegangan tingii untuk rangkaian RC.

Frekuensi osilasi dapat diubah dengan mengubah nilai R dan C (mengubah konstanta waktu). Dalam sebuah rangkaian penyapu CRO yang praktis, tahanan digunakan untuk pengontrolan frekuensi secara kontinu (oleh alat kontrol VARIABLE) dan kapasitor C diubah secara bertahap guna menghasilkan sejumlah rangkuman frekuensi (saklar pemilih TIME/DIV). Karena R maupun C keduanya dapat mengubah frekuensi penyapuan atau basis waktu, mereka sering disebut Tahanan pengatur waktu (timing resistor) dan kapasitor pengatur waktu (timing kapasitor).

9-6-2 sinkronisasi penyapuan

Generator gigi geragaji pada gambar 9-29 disebut bekerja penuh (free running) sebab tidak tersedia alat control luar yang menghidupkan generator pada setiap penyapuan baru. Penyapuan baru benar benar di mulai begitu kapasitor telah dikosongkan dan cukup untuk membuat UJT tidak bekerja. Adalah mungkin menggunakan sebuah penyapu yang beroperasi secara penuh guna menghasilkan suatu peragaan CRT yang stabil, asalkan frekuensi sinyal masukan vertikal merupakan perkalian bulat dari frekuensi penyapuan (f_v=nf_a). Keadaan ditunjukkan pada gambar 9-30, dimana 2 siklus bentuk gelombang sinyal terjadi dalam selang waktu sama dengan 1 siklus tegangan penyapuan (f_v=sf_a). Jika hubungan frekuensi yang eksak ini tidak dipertahankan, peragaan CRT akan tidak stabil dan akan bergeser sepanjang layar. Untuk menghasilkan suatu pergaan yang stabil generator penyapu harus berjalan sinkron atau sejalan dengan sumber sinyal vertikal, sehingga sinyal vertikal dan horizontal keduanya mencapai suatu titik referensi dalam siklusnya pada saat yang bersamaan.

Dalam osilator relaksasi yang ditunjukkan pada gambar 9-29 (a) sinkronisi penyapuan dapat diperoleh dengan masukkan yang disebut sinyal sinkronisasi (syne signal)

Keterminal masukkan syne sedemikian sehingga memperkecil tegangan puncak UJT dan dengan demikian menghentikkan tegangan tanjak naik sebelum waktunya keadaan ini dijelaskan pada gambar 9-31, dimana sederetan pulsa sinkronisasi negativ ditindihkan diatas tegangan puncak UJT.

Beberapa pulsa pertama tidak mempunyai efek terhadap frekuensi gelombang gigi gergaji,dan generator penyapu terus berjalan tidak sinkron pada frekuensi peribadinya sendiri. Akhirnya proses pengisian kapasitor dihentikan sebelum waktunya oleh sebuah pulsa sinkronisasi yang terjadi pada saat yang tepat yaitu pada saat tegangan tanjak yang naik sama dengan penurunan seketika tegangan puncak UJT . pada saat itu kapasitor mengosongkan muatan secara tepat melalui UJT,dan tegangan tanjak yang menaik diakhiri. Bila tegangan kapasitor telah turun ke tegangan minimal yang dibutuhkan untuk mempertahankan konduksi UJT,transistor tidak bekerja dan kapasitor mengisi kembali guna menghasilkan tanjak berikutnya.

Adalah jelas bahwa proses singkronisasi hanya dapat terjadi karena pulsa singkronisasi menghasilkan penyapuan sebelum waktunya . ini berarti bahwa pereode ( T) dari sinyal singkronisaasi harus lebih kecil dari perioda yang biasa(T₀) dari gelombang gigi gergaji . ini juga berarti bahwa bila penyapuan dibuat serempak,dia menganggap frekuensi sinyal singkronisasi sedikit lebih rendah dari frekuensi sendiri yang biasa . disamping itu , amplitude sinyal singkronisasi harus cukup besar untuk menjembatani kesenjangan antar tegangan kapasitor yang sebenarnya dan tegangan puncak titik kerja ( quiscent) dari UJT . pulsa – pulsa singkronisasi beramplitude rendah benar benar tidak akan mensinkronkan penyapuan.

Sebagai pengganti pemakaian pulsa singkrobnisasi negativ seperti pada gambar 9-31,sinkronisasi penyapuan dapat juga diperoleh melalui sebuah sinyal sinkronisasi sinusoidal dengan amplitude yang cukup . pulsa sinkronisasi negativ menghentikan proses pengisian kapasitor sebelum waktunya, berarti memperpendek perioda yang biasa dari sinyal penyapu. Sinyal singkronisasi gelombang sinus juga dapat memperpendek atau memperpanjang perioda yang biasa dari gigi gergaji. Ini ditunjukkan pada gambar 9-32, dimana kedua tegangan penyapu dari frekuensi yang berbeda disingkronkan kesiinyal sinkronisasi gelombang sinus yang sama . satu gelombang gigi gergaji (digambarkan sebagai garis tebal) , yang periodanya biasanya lebih pendek dari perioda sinyal singkronisasi ,diperpanjang sampai dia sejalan dengan gelombang sinus. Gelombang gigi gergaji yang lain( digambarkan sebagai garis putus-putus) , yang periodanya biasa lebih panjang dari perioda sinyal sinkronisasi , diperpendek hingga dia sinkron dengan gelombang sinus sebelumnya, dalam kedua hal ini penyapuan yang telah disinkronkan menggunakan frekuensi sinyal sinkronisasi.

Sinyal sinkronisasi untuk generator penyapu dapat di peroleh dari berbagai sumber dan dipilih oleh sebuah alat kontrol pada panel depan CRO yang disebut SYNC SELECTOR. Dalam gambar 9-33 pemilih ini ditunjukkan sebagai sebuah saklar tiga posisi yang diberi tanda INT-EXT-LINE. Pada posisi internal atau INT, digunakan sebuah sampel sinyal penguat vertikal yang dilengkapi dengan sebuah pembagi tegangan untuk membangkitkan pulsa singkronisasi. Dengan demikian, ini menghubungkan mulainya penyapuan terhadap sinyal masukan vertikal yang diselidiki. Pada posisi eksternal atau EXT generator penyapu dapat disinkronkan terhadap sebuah sinyal yang dimasukkan dari luar melalui sebuah cagak (jack) dipanel depan yang diberi tanda EXT. Pada posisi LINE sebuah sampel tegangan jala-jala dimasukkan kegenerator penyapu, sehingga sinyal yang di amati disinkronkan terhadap frekuensi jala-jala.

9-6-3 Penyapuan terpicu (triggered sweep)

CRO jenis laboratirum biasanya dilengkapi dengan sistem basis waktu yang menggunakan apa yang disebut penyapu terpicu (triggered sweep). Dengan penyapuan terpicu ini, generator gigi gergaji tidak membangkitkan suatu tegangan tanjak kecuali kalau diminta untuk melakukannya oleh sebuah pulsa pemicu. Sebuah penyapu terpicu meningkatkan keandalan CRO dalam pengertian bahwa dia memungkinkan CRT memergunakan sinyal-sinyal masukan vertikal yang waktunya sangat singkat (misalnya pulsa sempit), terbentang sepanjang satu permukaan layar yang cukup besar, hanya karena penyapuan diawali oleh sebuah pulsa pemicu yang berasal dari gelombang yang diselidiki.

Gambar 9-34(a) menunjukkan modifikasi sebuah osilator rileksasi dasar dari Gambar 9-29(a) sebagai contoh praktis dari rangkaian penyapu yang terpicu. Kedua tahanan R₃dan R₄ membentuk sebbuah pembagi tegangan melewati tegangan suplai V_BB.

Tahanan-tahanannya dipilih sedemikian sehingga tegangan V_Dpada katoda dari dioda D berada dibawah tegangan puncak V_P untuk menghidupkan UJT. Bila mula-mula rangkaian dibuat bekerja dan UJT pada keadaan tidak konduksi, kapasitor pengatur waktu C_T mengisi muatan secara eksponensial melalui tahan pengatur R_T menuju V_BB sampai tercapai suatu titik dimana dioda menjadi tercatu maju, (forward biased) dan konduksi. Selanjutnya kapasitor tidak pernah mencapai tegangan puncak yang dibutuhkan untuk menghidupkan UJT tetapi dikepit (clamped) pada V_Ddan tidak dapat mengosongkan muatan. Jika sekarang sebuah pulsa pemicu negatif dengan amplitudo yang cukup dimasukkan ke basis no.2 dari UJT, tegangan puncak V_Psecara seketika turun dan UJT menyala. Sebagai akibatnya, C_T mengosongkan muatan dengan cepat melalui UJT sampai tegangan memertahankan UJT tercapai. Pada titik ini, UJT berubah ke tidak bekerja, dan C_Tmengisi muatan menuju tegangan sumber V_BB sampai dia dikepit sekali lagi pada V_Ddimana dia menantikan kedatangan pulsa pemicu berikutnya.

Bentuk gelombang keluaran dari generator penyapu terpicu ditunjukkan pada gambar 9-34(b). Perhatikan bahwa pulsa pemicu memulai penjejakan kembali sebelum penyapuan dapat dibangkitkan, sehingga bagian awal dari gelombang yang akan diselidiki akan hilang dalam waktu penjejakan kembali yang singkat, kecuali jika saluran tunda vertikal memberikan keterlambatan (delay) simyal yang cukup.

Diagram balok pada gambar 9-35 menunjukkan sebuah rangkaian pemicu yang khas bagi CRO dengan penyapu terpicu. Rangkaian pemicu menerima sinyal masukan dari bentuk dan amplitudo yang berlainan, dan dari berbagai sumber; dan mengubahnya menjadi pulsa-pulsa yang amplitudonya seragam untuk operasi penyapuan yang terpercaya. Selektor pemicu ditunjukkan sebagai sebuah saklar tiga posisi yang diberi tanda INT-EXT-LINE dan memperlengkapi operator guna memilih sinyal masukan pemicu dalam cara yang sama seperti selektor SYNC pada gambar 9-33. Sinyal masukan pemicu ini dimasukkan ke sebuah pembanding tegangan yang level acuannya disetel oleh alat kontrol TRIGGER LEVEL pada panel depan CRO. Rangkaian pembanding memberi reaksi terhadap perubahan sinyal masukan pemicu yang melampaui nilai yang telah disetel melalui pengontrol level pemicu. Generator pulsa (Pemicu Schmitt) di belakang pembanding menghasilkan sebuah pula pemicu negatif setiap kali keluaran pembanding memotong level titik kerjanya (Quiscent Level) yang pada gilirannya akan memicu generator penyapu guna memulai penyapuan yang baru.

9-6-4 Perbaikan linearitas penyapuan

Osilataor-osilator laboratorium dirancang untuk melakuakan pengukuran yang teliti terhadap waktu dan karena itu memerlukan penyapuan dengan linearitas penyapuan. Diantaranya yang terpenting adalah

1. Arus pengisisan yang konstan, dengan cara kapasitor pengatur waktu dimuati secara linear dari sumber arus yang konstan.

2. Rangkaian penyapu Miller, dengan cara sebuah masukan tangga (step Input) diubah menjadi sebuah fungsi linear dengan menggunakan integrator operasional.

3. Rangkaian “phantastron” yang merupakan variasi Miller.

4. Rangkaian boostrap, dengan cara arus pengisian yang konstan dapat dipelihara yakni dengan pempertahankan tegangan pada tahanan pengisi ; dan dengan demikian, arus pengisian yang melaluinya adalah konstan.

5. Rangkaian kompensasi, yang digunakan untuk memperbaiki linearitas rangkaian miller dan rangkaian bootstrep.

Analisis terperinci dari rangkaian- rangkaian ini tidak termasuk dalam jangkauan buku ini.mahasiswa yang ingin mempelajari materi ini dapat membaca buku- buku tertentu mengenai rangkaian pulsa dan penyakelaran (switching).

9-6-5 penguat Horizontal

Dalam sebuah CRO yang biasa tingkat persyaratan prestasi (penguatan/ lebar bidang ) penguat Horizontal lebih rendah dari penguat vertikal. Sementara penguat vertikal harus mampu menangani sinyal- sinyal beramplitudo kecil dengan kenaikan waktu yang cepat, penguat horizontal hanya harus memproses sinyal penyapu yang amplitudonya cukup tinggi dan kenaikan waktunya relatif lambat. Akan tetapi penguatan penguat horizontal lebih besar dari penguatan penguat vertikal, sebab sensivitas defleksi horizontal CRT lebih kecil dari sensivitas defleksi vertikal.

Gambar 9-36 menunjukkan diagram balok dari sebuah penguat horisontal dasar yang umumnya digunakan dalam CRO sederhana yang frekuensinya rendah. penguat ini terdiri dari 3 tingkatan; penguat masukan, penguat parafasa. Dan tingkat keluaran dorong tarik. Dalam pemakaian yang lazim, penguat masukan menerima sinyalnya dari generator penyapu, yang secara khas menghasilkan suatu sinyal yang tampak basis waktu sebesar 10 V.bersama- sama dengan tegangan penyapu, tingkat masukan juga menerima suatu tegangan mengimbangi arus searah (DC offset voltage) yang memungkinkan pengaturan posisi horizontal bintik CRT pada layar. Keluaran pada 1 jenis ini dihubungkan kesebuah penguat parafasa berumpan balik negatif, yang menghasilkan 2 sinyal keluaran yang setimbang guna menghidupkan tingkat akhir. penguat keluaran dorong tarik

Negatif, diperkuat kelevel yang diperlukan untuk dimasukkan secara simultankekedua pelat defleksi horisontal CRT.

Terdapat sejumlah pemakaian yang sangat bermanfaat jika CRO ditempatkan pada yang disebut modus operasi X-Y sebagai pengganti modus Y-T yang lazim. Dalam modus yang disinyal masukan vertikal dihubungkan keCRO dengann cara yang biasa, tetapi basis waktu horisontal diganti dengan sebuah sinyal luar yang dihubungkan kepenguat horisontal melalui sebuah penguat depan dan posisi EXP pada selektor penyapu. Jika peragaan X-Y harus menyajikan hubungan tepat antara sinyal horisontal dan sinyal vertikal, kedua sistem harus memiliki keterlambatan fasa, faktor defleksi dan pita pelewat atau (bendpas) yang sama. Persyaratan ini menempatkan sistem penguat horisontal dalam kelas yang sama dengan sistem pemguat vertikal.

Dalam CRO tipe laboratorium yang lebih maju, tingkat masukan sering digabungkan kegenerator penyapu agarmembentuk unit basis waktu k0ntak tusuk, dengan penguat parafasa dan penguat keluaran yang tetap berada di dalam kerangka utama CRO.

9-7 JARUM PENDUGA CRO

9-7-1 Pendahuluan

Jarum penduga (probe) CRO melakukan fungsi penting yaitu menghubungkan rangkaian yang akan diselidiki keterminal-terminal masukan CRO tanpa membebani atau jika tidak mengganggu susunan pengujian. Agar memenuhi persyaratan dari berbagai CRO pemakaian umum dan pemakaian khusus, terdapat berbagai jenis jarum penduga adari jenis tegangan pasif yang sederhana sampai kejarum penduga aktif yang baik untuk pemakaian khusus. Namua dalam masing-masing hal jarum penduga tidak harus menurunka prestasi CRO, dana gabungan jarum penduga bersma CRO harus disesuiakan dengan cepat dan dikalibrasi sebagai suatu sistem pengukuran guna menjamin ketellitian pengukuran yang maksimal.

Gambar 9-37 merupakan diagram balok yang umum yang dapat dipakai pada semua jarum penduga CRO. Kepala jarum penduga (probe head) berisi rangkaian pengindera sinyal. Rangkaian ini biasa pasif seperti halnya tahanan 10 MΩ yang diparalel oleh sebuah kapasitor 7pF atau bisa aktif seperti halnya sebuah FET source follower beserta elemen-elemen yang sesuai. Sebuah kabel koaksial (jenis kabel bergantung pada jenis jarum penduga, digunakan untuk menggandengkan kepala jarum penduga) kerangkaian penutup (termination), yang juga bisa aktif dan pasif. Rangkaian penutup ini melengkapi CRO dengan impedansi sumber yang dia perlukan menutup kabel koaksial pada impedansi karakteristiknya.

9-7-2 jarum penduga tegangan pasif ( passiv probe )

Jarum penduga yang paling terkenal dan mengenyangkan untuk menggandengkan sinyal yang akan di selidiki ke CRO adalah jarum penduga tegangan pasif ( disebut demikian sebab tidak mengandung elemen-elemen aktif ).

Jarum penduga pasif paling sederhana adalah jarum penduga tampa pelemahan atau jarum penduga XI. Jarum penduga ini berisi sebuah kabel coaxial dengan ujung jarum penduga ( probe tip ) pada salah satu ujung kabel dan conektor BMC pada ujung lainnya. Walaupun sambungan dari titik uji ke masukan CRO adalah langsung, kapasitansi paralel dari kabel memainkan suatu peranan dan harus di perhitungkan. Secara has, kapasitansi dari sebuah kabel kapasitansi coaxial 50 ohm adalah sekitar 30 pF/kaki, sehinggan sebuah kabel coaxial yang panjangnya 5 kaki menambahkan sekitar 150pF terhadap kapasitansi masukan CRO. Dengan demikian jarum penduga XI pada dasarnya adalah sebuah kapasitansi pemaralel ( shunting capacitance ) yang besar dengan terminal masukan yang letaknya beberapa kaki dari masukan CRO karna jarum penduga XI menyajikan beban besar terhadap sinyal-sinyal frekuensi tinggi dia biasanya di batasi untuk pemakaian frekuensi rendah seperti halnya pengukuran keru gelombang sumberdaya arus bolak-balik.

Salah satu jarum penduga tegangan pasif yang paling banyak di pakai adalah jarum penduga terkompensasi 10x yang di tunjukan pada gambar 9-38, di rancang untuk melengkapi pelemahan sinya sebesar 10 di banding 1 pada suatu rangkuman frekuensi yang lebar. Pada gambar 9-38 kepala jarum penduga berisi tahanan pelemah R₁, yang di paralel oleh kapasitor variabel kecil C₁, untuk kompensas jarum penduga ( pembaca di anjurkan mempelajari Bab 9-4.3 dimana mengenai materi komensasi jarum pelemah di bahas secara terperinci ). Sebuah kabel coaxial menghubungkan kepala jarum penduga CRO yang impedansi masukannya di nyatakan oleh tahanan R_1n paralel terhadap capasitor C_1n . untuk instrumen laboratorium pemakaian umum, R_1n = 1 M ohm dan C_1n = 20pF merupakan nilai-nilai yang pantas

Sepanjang yang menyangkut tegangan dc, gabungan jarum penduga dan CRO merupakan sebuah pembagi tegangan 10 banding 1 yang karakteristik alih dc nya adalah

(9-35)

Untuk nilai-nilai rangkaian yang di berikan pada gambar 9-38, ini menghasilkan

= 0.1 v_in

Yang sesungguhnya adalah pembagi tegangan 10 banding 1.

Untuk mengkompensir pembagi tegangan ini pada rangkuman frekuensi CRO, konstanta waktu v₁ =R₁C₁ dari jaringan masukan harus sama dengan konstanta waktu T₂= R_1n (C₂+C_1n) dari jaringan keluaran. Perhatikan bahwa C₂ menyatakan kapasitansi kabel koaksial. Dengan mengambil panjang kabel 3,5 kaki dan kapasitansi adalah 30 pF/maka kapasitansi total adalah C₂ =3,5 x 30 pF =105 pF . jadi konstanta waktu t₂= 1 mΩ (105 pF + 20 pF) = 125 uS untuk R₁ = 9 MΩ, kapasitor kompensasi C₁ harus di atur menjadi C ₁ 125 uS/ 9 MΩ = 13,88 pF. Karena kapasitansi masukan CRO dapat dirubah dari sekitar 15 pF sampai 150 pF bergantung pada masing-masing instrumen, maka kapasitor kompensasi C₁ harus dapat di atur dari sekitar 13 pF sampai 17 pF seperti ditunjukkan pada gambar 9-3,8.

Adalah penting untuk menyadari bahwa bila jarum penduga pelemah 10 X mula-mula di hubungkan ke CRO, maka kapasitor kompensasi C₁ harus di atur agar menghasilkan respons frekuensi gabungan jarum penduga dan CRO yang optimal. Pengaturan ini paling mudah dilakukan dengan cara m enghubungkan ujung jarum penduga ke sinyal uji gelombang persegi 1 kHz (tegangan pengalibrasi) dan mengamati peragaan CRT yang menghasilkan respons optimal sewaktu mengatur C₁. Gambar respons khas ditunjukkan pada gambar 9-19.

9-7-3 jarum penduga tegangan aktif

Jarum penduga tegangan aktif yang dirancang guna memberikan suatu cara yang efisien dalam menggandeng sinyal frekuensi tinggi yang kenaikan wktunya cepat kemasukan CRO, berisi komponen aktif seperti dioda , FET, BJT atau tabung vakum miniatur. Umumnya jarum penduga aktif memiliki impedansi masukan yang sangat tinggi dengan pelemahan yang lebih kecil dari jarum penduga pasif. Karena mereka berisi rangkaian elektronik, jarum penduga aktif lebih mahal dan lebih bear dari jarum penduga pasif, tetapi mereka sangat memperbesar kemampuan pengukuran dari sistemjarum penduga dan CRO.

Bentuk jarum penduga aktif yang terdahulu adalah jarum penduga cathode follower (CF) pada gambar 9-39, yang menggunakan sebuah tabung vakum trioda miniatur sebagai elemen aktif. Keseluruhan rangkaian CF terkandung di dalam kepala jarum penduga ; sebuah kabel koaksial menghubungkan keluaran CF ke terminal-terminal masukan CRO. Ketentuan khusus dibuat untuk penyaluran tegangan tinggi dan tegangan filamen ke trioda vakum dengan cara penyambungan kabel yang terpisah. Impedansi masukan dari rangkain CF adalah tinggi sekali, khasnya dalam orde 10 MΩ atau lebih ; sedand kapasitansi masukan adalah rendah sekali (kira-kira 5 pF). Impedansi keluaran dari CF dimaksudkan untuk mengemudikan kabel koaksial yang di tutup pada impedansi karakteristiknya pada masukan CRO. Jarum penduga CF di batasi pada tegangan masukan yang tidak melebihi beberapa volt, walaupun rangkuman tegangannya dapat diperbesar dengan penambahan pembagi tegangan terkompensasi 10 : 1 ke masukan CF dengan cara menambah ujung jarum penduga.

Versi jarum penduga tegangan aktif yang lebih baik adalah jarum penduga FET pada gambar 9-40, dimana sebuah transistor efek medan (field effect transistor) dalam konfigurasi “source follower” digunakan sebagai elemen masukan yang aktif. Jarum penduga FET, seperti jarum penduga lainnya, terdiri dari tiga bagian yakni kepala jarum penduga, kabel koaksial dan penutupan. Kepala jarum penduga berisi “source folower FET” di tambah sebuah penguat pengemudi EF (Efndriver amplifier) untuk mengemudikan kapal koaksial. Impedansi masukan dari rangkaain FET adalah sekitar 10 MΩ yang di paralel oleh 5 pF, dan rangkuman sinyal dinamik dari penguat jarum penduga dibatasi pada sekitar ± 500 mV. Untuk memperbesar rangkuman tegangan masukan yang terbatas ini, biasanya tersedia pelemah 10X dan 100X sebagai alat tambahan. Akabel koaksial menghubungkan kepala jarum penduga ke kotak penutupan (termination box) yang pada gilirannya di hubungkan ke masukan CRO. Kabel koaksial ditutup pada impedansi karakteristiknya (misalnya Z_o = 50Ω) oleh peralatan aktif yang terdapat di dalam kotak penutup. Rangkaian tambahan yang direncanakan untuk m emperbaiki stabilitas rangkaian respons frekuensi yang seri ng mengandung peralatan aktif dan penguat keluaran, juga disediakan di dalam kotak penutup.

9-7-4 jarum penduga arus

Jarum penduga arus memberikan suatu metoda penggandengan sinyal ke masukan CRO secara induktif, sehingga tidak memerlukan hubungan listrik langsung kerangkaian uji. Sebagaimana halnya pada jarum penduga tegangan, jarum penduga arus terdiri dari sebuah pengindera (sensor), sebuah kabel koaksial dan rangkaian penutup.

Terdapat berbagai jenis jarum penduga arus. Sebuah contoh jarum penduga arus pasif jenis inti terpisah (splitcore) pada gambar 9-41 yang dpat di buka dan dijepit sekeliling konduktor yang arusnya akan di ukur. Alat pengindera arus pada jarum penduga ini adalah yang disebut transformator arus (current transformer) dari inti terpisah, terdiri dari lempeng stasioner berbentuk U dan sebuah lempeng datar yang dapat bergerak sebuah kumparan dengan jumlah lilitan sekitar 25 digulungkan pada salah satu kaki dari inti ferrit guna membentuk kumparan transformator sekunder. Konduktor yang akan di uji adalah kumparan primer satu gulungan.

Sinyal masukan ke jarum penduga adalah arus di dalam konduktor yang akan di ukur; sinyal keluaran adalah tegangan yang di bangkitkan pada sekunder transformator. Jelas bahwa jarum penduga arus ini hanya mengindera perubahan arus dan dengan demikian hanya dapat digunakan untuk mengujur sinyal-sinyal bolak-balik (ac). Jika ditutup secara tepat, sensitivitas jarum penduga ini adalah dalam orde 10 mA/mV (keluaran sinyal sebesar 1 mV sebagai akibat dari perubahan arus masukan sebesar 10 mA). Tegangan keluaran transformator digandengkan dari kepala jarum penduga kepenutupan melalui sebuah kabel koaksial pada impedansi karakteristiknya. Rangkaian tambahan guna memperbaiki karakteristik respons jarum penguga juga terdapat didalam kotak penutup.

9-7-5 jarum penduga tegangan tinggi

Jarum penduga tegangan tinggi digunakan untuk menghubungkan sinyal-sinyal kilovolt ke CRO konvensional dengan melengkapi perbandingan tegangan sebesar 1000 : 1 atau lebih. Kepala jarum penduga tegangan tinggi dibuat dari bahan termoplastik yang kekuatan tumbuknya (impact strength) tinggi dan direncanakan secara khusus guna melindungi pemakai terhadap bahaya kejutan elektris.

Gambar 9-42 menunjukkan diagram rangkaian sebuah jarum penduga tegangan tinggi khas 1000 :1. Kepala jarum penduga berisi sebuah tahanan 100 MΩ yang panjangnya sekitar 4 inci, yang kapasitansi terbaginya ditunjukkan pada skema. Sebuah kabel jarum penduga yang khusus menghubungkan kepala ke kotak penutup yang dapat ditusukkan ke dalam terminal-terminal masukan vertikal CRO. Perbandingan pelemahan sebesar 1000 : 1 diperoleh dengan mengatur tahanan R_s yang seri dengan R ₄ = 100 kΩ, dan dengan tahanan masukan CRO sebesar 1 MΩ seperti terlihat pada gambar. Jarum penduga dikompensir terhadap konstanta waktu masukan CRO melalui pengaturan jaringan yang terdiri dari R₁, C_1,R_2,C₂dan C_3.Kabel jarum penduga ditutup pada impedansi karakteristiknya oleh taahanan R₃dan R_6.

Kemampuan jarum penduga untuk mengukur tegangan tinggi dipengaruhi oleh kapasitansi paralel terhadap rangkaian masukan, yang dapat menjadi kelihatan dengan jelas pada frekuensi-frekuensi di atas 100 kHz. Kenaikan temperatur juga menurunkan kemampuan jarum penduga untuk mengukur tegangan tinggi.

9-8 GAMBAR LISSAJOUS

9-8-1 konstruksi gambar lissajous

Gambar-gambar lissajous dihasilkan bila gelombang-gelombang sinus dimasukkan secara bersamaan ke pelat-pelat defleksi horizontal dan vertikal CRO. Konstruksi sebuah gambar lissajous ditunjukkan secara grafik pada gambar 9-43. Gelombang sinus c_v menyatakan tegangan defleksi vertikal dan gelombang sinus e_n adalah tegangan defleksi horizontal. Frekuensi sinyal vertikal adalah dua kali frekuensi sinyal horizontal, sehingga bintik CRT bergerak dua siklus lengkap dalam arah vertikal di bandingkan terhadap satu siklus dalam arah horizontal. Gambar 9-43 menunjukkan bahwa angka 1 sampai 16 pada kedua bentuk gelombang menyatakan titik-titik yang berhubungan dengan selang waktu. Dengan menganggap bahwa bintik diawali dari pusat layar CRT (titik 0), perjalanan bintik dapat dilukiskan kembali menurut cara yang ditunjukkan, dan gambar yang dihasilkan disebut gambar lissajous.

Dua gelombang sinus dengan frekuensi yang sama menghasilkan gambar lissajous yang bisa berbentuk garis lurus, elips atau lingkaran, bergantung padaa fasa dan amplitudo kedua sinyal tersebut. Sebuah lingkaran hanya dapat terbentuk bila amplitudo kedua

Sinyal sama. Jika mereka tidak sama dan/ atau tidak sefasa, terbentuk sebuah elips yang sumbu-sumbunya adalah bidang horizontal dan bidang vertikal (dengan menganggap penempatan CRO yang normal). Tanpa memperhatikan amplitudo sinyal, hal yang menentukan jenis gambar yang terbentuk dengan memasukkan dua sinyal yang frekuensinya sama ke pelat defleksi adalah beda fasa antara kedua sinyal tersebut. Gambar 9-44 menunjukkan hubungan fasa yang diperlukan untuk masing-masing gambar yang dihasilkan

Sejumlah kesimpulan dapat diambil dari penyelidikan gambar-gambar ini. Sebagai contoh, sebuah garis lurus dihasilkan bila kedua sinyal adalah sefasa atau berbeda fasa 180⁰ . sudut yang terbentuk dengan horizontal akan persis sama dengan 45⁰ bila amplitudo kedua sinyal adalah sama. Suatu kenaikan pada tegangan defleksi vertikal menyebabkan garis yang membentuk sudut lebih besar dari 45^o terhadap horizontal. Dengan cara sama, penurunan penguatan penguat vertikal memperlihatkan sebuah garis dengan lebih kecil dari 45⁰ terhadap horizontal. Sebuah lingkaran dihasilkan bila beda fasa antara kedua sinyal persis sama dengan 90⁰atau 270⁰. Dengan anggapan bahwa kedua sinyal tersebut mempunyai amplitudo yang lebih besar, terbentuk sebuah elips dengan sumbu panjang adalah sumbu vertikal. Bila sinyal horizontal lebih besar, sumbu panjang elips akan terletak sepanjang sumbu horizontal. Dalam hal elips-elips yang terbentuk karena perbedaan fasa lain dari 90⁰ , suatu perubahan hubungan antara tegangan-tegangan defleksi mempunyai efek yang serupa.

9-8-2 penentuan frekuensi

Bagi setiap perbandingan sinyal yang di masukkan, terdapat banyak kemungkinan konfigurasi. Salah satu pertimbangan adalah apakah yang dimasukkan ke pelat-pelat defleksi horizontal adalah frekuensi tinggi atau frekuensi rendah. Akan tetapi, pertimbangan yang paling penting adalah fasa dari sinyal frekuensi tinggi berkenaan dengan sinyal frekuensi rendah. Pola pada gambar 9-43 menunjukkan sebuah gambar berbentuk angka delapan, bersandar pada kedua sisinya yang dihasilkan bila kedua sinyal berangkat keluar bersama-sama. Sebuah garis singgung yang dilukiskan melalui ujung atas gambar akan membentuk titik singgung pada dua tempat ; sebuah garis singgung yang dilukiskan melalui satu sisi vertikal akan membentuk titik singgung pada satu titik. Jelas bahwa jumlah garis-garis singgung horizontal berhubungan dengan frekuensi tegangan defleksi vertikal, sedang jumlah garis-garis singgung vertikal berhubungan denganfrekuensi tegangan defleksi horizontal. Jadi perbandingan antara frekuensi defleksi vertikal terhadap frekuensi defleksi horizontal adalah 2/1.

Gambar-gambar yang menarik akan diperoleh bila sinyal frekuensi tinggi dan sinyal frekuensi rendah tidak berangkat pada waktu yang bersamaan tetapi berbeda fasa. Gambar 9-45 menunjukkan hubungan fasa selanjutnya antara kedua sinyal. Gambar 9-45(b) menunjukkan keadaan dimana sinyal frekuensi tinggi tergeser ke depan sebesar 90⁰ . disini sinyal frekuensi tinggi berada pada nilai maksimalnya bila sinyal frekuensi rendah baru akan memulai siklusnya. Bila kondisi ini terjadi, gambar yang dihasilkan membentuk sebuah parabola terbalik. Gambar jenis ini biasanya disebut bayangan rangkap (double image) : karena berkas elektron, setelah mengubah arahnya, kembali mengikuti landasan (jejak) yang persis sama.

Bila sebuah bayangan rangkap seperti halnya parabola dihasilkan, untuk mengevaluasi perbandingan frekuensi harus digunakan suatu metoda lain. Dalam hal ini sebuah garis singgung yang ditarik melalui ujung gambar yang terbuka dihitung sebagai setengah garis singgung. Sebagai contoh pada gambar 9-45(d) , sebuah garis singgung yang digambarkan melalui puncak membentuk dua titik singgung pada bagian atasnya yang terbuka dan demikian masing-masing menghitung sebagai setengah garis siggung, menghasilkan total satu titik. Melalui sisi vertikal hanya terdapat satu titik singgung terbuka yang memberikan hitungan setengah. Dengan demikian, perbandingan frekuensi vertikal terhadap frekuensi horizontal masih 2/1. Terdapat beberapa pembatasan terhadap frekuensi yang dapat dimasukkan ke pelat-pelat defleksi . jelas, salah satu adalah bahwa CRO harus memiliki lebar bidang yang dibutuhkan pada frekuensi-frekuensi ini. Perbandingan frekuensi yang tepat, sebagai aturan, perbandingan setinggi 10/1 dan serendah 10/9 dapat ditentukan dengan baik sekali.

Disamping gambar-gambar untuk perbandinga-perbandingan frekuensi yang bulat, terdapat banyak gambar pada mana pembilang dan penyebut dari perbandingan tersebut adalah angka-angka bulat. Sebagai contoh, gambar 9-46 menunjukkan gambar-gambar untuk perbandingan 3/2 dan 5/3. Dalam setiap hal, metoda penentuan perbandingan dari frekuensi-frekuensi yang dimasukkan adalah sama seperti yang telah dibicarakan sebelumnya.

Membandingkan frekuensi dengan menggunakan gambar-gambar lissajous sering dilakukan pada CRO. Bila sebuah gambar lissajous dibentuk oleh dua sinyal yang amplitudonya sama dengan perbedaan frekuensi yang hamya sedikit, gambar kelihatan bergesar pelan-pelan sesuai dengan beda fasa antara keduanya. Bila dari permulaan kedua sinyal adalah sefasa dan gambar merupakan sebuah garis lurus seperti di tunjukkan pada gambar 9-44, garis terbuka menjadi sebual elips, kemudian menjadi sebuah lingkaran, tertutup menjadi elips, dan kemudian menjadi garis lurus dengan kemiringan (inklinasi) yang berlawanan terhadap yang semula. Urutan ini terjadi dengan pergeseran setengah getaran. Dalam menelesaikan perbedaan satu geseran. Gambar telah kembali ke posisi bergerak semula. Sebagai contoh, jika sebuah gambar lissajous digunakan

Untuk membandingkan dua osilator, satu dengan frekuensi 1000 Hz dan yang lain dengan frekuensi 1001 Hz, gambar pada layar CRT menyelasaikan satu siklus perubahan dalam satu sekon. Jika frekuensi satu osilator dapat diatur sehingga diperlukan beberapa sekon untuk menyelesaikan satu perubahan gambar yang lengkap,kedua frekuensi satu sama lain merupakan bilangan pecahan (fraksi) dari satu getaran (siklus) yang merupakan presentase yang sangat kecil dalam frekuensi osilasi sebesar 1000 Hz. Bila satu frekuensi bergeser sedikit berkenaan dengan yang lain, gambar akan berputar atau meluncur dengan cepat (barrel) dari perbandingan yang bulat.

9-8-3 perhitungan sudut fase

Tanpa memperhatikan amplitudo relatif dari tegangan-tegangan yang dimasukkan, elips memberikan cara sederhana untuk mendapatkan beda fase antara dua sinyal dengan frekuensi yang sama. Metode ini ditunjukkan pada gambar 9-47. Sinus sudut fasa antara kedua sinyal sama dengan perbandingan antara titik potong pada sumbu Y yang dinyatakan oleh y₁ terhadap defleksi vertikal maksimal yang dinyatakan oleh y₂ dapat dituliskan:

(9-36)

Agar menyeyangkan, penguatan-penguatan vertikal dan horizontal diatur sehimgga elips tepat berada didalam sebuah bujur sangkar seperti yang ditandai oleh garis-garis kordinat pada “graticule”. Gambar 9-47 menunjukkan cara menafsirkan sudut fasa sesuai dengan orientasi elips. Jika sumbu panjang terletak dalam kuadran pertama dan ketiga seperti ditunjukkan pada gambar 9-47(b), sudut fasa adalah antara O⁰ dan 90⁰ atau antara 270⁰dan 360⁰. Bila sumbu panjang lewat melalui kuadran kedua dan keempat, sudut fasa adalah antara 90⁰dan 180⁰atau antara 180⁰dan 270⁰. Dalam contoh gambar 9-47 sinus sudut fasa sama dengan 0,5 sesuai dengan nilai sudut-sudut fasa yang berbeda seperti ditunjukkan pada gambaar.

9-9 CRO UNTUK PEMAKAIAN KHUSUS

9-9-1 CROdengan jejak rangkap dua (dual trace CRO)

Kemampuan CRT satu jejak (single trance) yang biasa dapat ditingkatkan agar menghasilkan bayangan ganda atau peragaan jejak rangkap dua dengan cara penyakelaran dua sinyal masukan terpisah secara elektronik (electric switching). Diagram balok di

Sederhanakan pada gambar 9-48 menunjukkan bahwa CRO jejak rangkap dua mempunyai dua rangkaian masukan vertikal yanng diberitanda : saluran A dan B dengan pra penguat dan saluran tunda yang identik. Keluaran pra-penguat A dan B diumpankan ke sebuah sakelar elektronik yang secara bergantian menghubungkan masukan penguat vertikal utama kedua masukaan sinyal. Sakelar ellektronik juga dapat berisi rangkaian untuk memilih variasi modus peragaan. Walaupun selektor untuk modus peraga tidak ditunjukkan dalam diagram balok, mereka jelas kelihatan pada gambar 7-49 sebagai alat kontrol di panel depan.

Bila sakelar modus peragaan berada pada posisi altermate (bergantian), sakelar elektronik secara bergantian menghubungkan penguat vertikaal utama ke saluran A dan saluran B. Penyakelaran ini terjadi pada permulaan tiap-tiap penyapuan yang baru. Kecepatan pemindahan sakelar elektronik diselaraskan dengan kecepatan penyapuan, sehingga bintik CRT mengikuti jejak sinyal saluran A pada satu penyapuan dan sinyal saluran

B pada penyapuan berikutnya. Karena tiap penguat vertikal mempunyai sebuah pelemah masukan yang telah terkalibrasi dan sebuah pengontrol posisi vertikal, amplitudo sinyal masukan dapat diatur secara tersendiri sehingga kedua bayangan ditempatkan secara terpisah pada layar. Modus oerandi ini terutama sangat berguna pada laju penyapuan yang relatif cepat, bilakedua bayangan kelihatan sebagai satu peragaan yang simultan dan stabil.

Perhatikan bahwa sinyal pemicu penyapuan tersedia dari saluran A atau saluran B, dan bahwa dia terpicu sebelum penyakelaran elektronik. Susunan ini mempertahankan hubungan fasa yang tepat antara sinyal A dan sinyal B.

Dalam modus operandi tercincang (chopped), sakelar elektronik bekerja penuh pada kecepatan 100 sampai 500 kHz, seluruhnya tidak bergantung pada frekuensi generator penyapu. Dalam modus ini, penyakelaran secara berturut-turut menghubungkan segmen-segmen kecil gelombang A dan B ke penguat vertikal utama, pada laju pencincangan yang relatifcepat misalnya 500kHz.segmen 1 uS dari tiap-tiap bentuk gelombang diumpankan ke CRT untuk peragaan. Jika laju pencingcangan jauh lebih cepat dari laju penyapuan horizontal, segmen-segmen terpisah yang kecil yang di umpankan ke penguat vertikal utama bersama-sama akan menyusun kembali bentuk gelombang Adan B yang asli pada layar CRT, tanpa mengakibatkan gangguan yang nyata pada pada kedua bayangan terpisah, dan kesinambungan peragaan bayangan hilang. Dalam hal ini, akan lebih baik menggunakan modus operandi alternat.

Dalam modus operandi penjumlahan (added) sinyal A dan sinyal B dijumlahkan secara aljabar dan hasil penjumlahannya di peragakan sebagai satu bayangan tunggal sebagai fugsi dari waktu. Jika pada kedua saluran digunakan sakelar-sakelar pengubah olaritas, adalah mungkin untuk memperagakan A+B, A-B, B-A dan-A-B, dalam modus operandi X-Y, generator penyapu terputus dan saluran B tersmbung ke penguat horizontal,karena kedua prapenguat adalah identik dan mempunyai keterlambatan waktu yang sama, maka pengukuran X-Y yang benar-benar teiti dapat lakukan.

Disamping modus peragaan-peragaan yangkhusus ini, CRO jejak rangkap dua dapat gunakan sebagai instrumen yang lazim, yaitu memperagakan saluran A atau saluran B sebagai fungsi waktu.

9-2 CRO berkas rangkap (dual beam CRO

CRO berkas rangkap menerima dua sinyal masukan vertikal dan memperagakannya sebagai dua bayangan terpisah pada layar CRT. Sebagai pengganti penyakelaran kedua sinyal ke sebuah penguat vertikal tunggal secara elektronik seperti pada CRO jejak rangkaian pada ba 9-9-1, osiloskop berkas rangkap menggunakan CRT khusus yang menghasilkan 2 berkas elektron yang betul-betul terpisah yang secara bebas dapat disampulkan dalam arah vertikal, dalam beberapa CRT berkas rapat keluaran senapan elektron tunggal dipisahkan secara mekanis menjadi ddua berkas terpisah (yang disebut elektronik pemisahan berkas), sedang CRT yang lain berisi dua senapan elektron terpisah, masing-masing menghasilkan berkas sendiri. CRT berkas rangkap mempunyaidua pasang pelat defleksi vertikal, satu pasang untuk tiap saluran, dan satu pasang pelat defleksi horizonntal.

Diagram balok yang disederhanakan pada gambar 9.50 menunjukkan bahwa CRO berkas rangkap mempunyai dua saluran vertikal yang identik yang ditandai dengan A dan B tiap saluran terdiri dari prapenguat dan pelemah masukan, saluran tunda, penguat vertikal utama dan pelat-pelat vertikal CRT. Generator basis waktu yang menggerakkan pasangan tunggal pelat-pelat horizontal menyapu kedua berkas sepanjang layar pada laju kecepatan yang sama. Generator penyapu dapat dipicu secara internnal dari salah satu saluran dari suatu sinyal pemicu yang dihubungkan dari luar, atau dari tegangan jala-jala.

Karena CRO berkas rangkap tidak mempunyai jumlah modus peragaan yang sama seperti instrumen jejak rangkap, dia mungkin kelihatan kurang terandalkan, tetapi secara ideal sesuai untuk peragaan berbagai jenis sinyal masukan secara simultan. Potret pada gambar 9-51 menunjukkan keandalan CRO berkas rangkap dalam memperlihatkan peragaan fenomena yang saling berhubungan. Gambar 9-51(a) menunjukkan bentuk gelombang masukan dan keluaran dari sebuah rangkaian pembentuk pulsa; gambar 9.51(b) memperlihatkan sebuah contoh pola modulasi khas dalam sebuah rangkaian komunikasi.

9-9-3 CRO penyimpanan (storage CRO)

Dalam CRT yang biasa ketahanan fosfor berkisar dari beberapa milisekon sampai beberapa sekon (lihat tabel 9-1), sehingga suatu peristiwa yang hanya terjadi sekali saja akan lenyap dari layar setelah periode waktu yang reletif sangat singkat. Sebuah CRT penyimpanan dapat menyimpan peragaan jauh lebih lama, sampai beberapa jam setelah bayangan terbentuk pada fosfor. Ciri ingatan atau penyimpanan (retention) ini dapat juga bermanfaat sewaktu memperagakan bentuk gelombang sinyal yang frekuensinya sangat rendah. Dalam CRO yang biasa (tidak menyimpan), bagian awal dari peragaan sedemikian akan menghilang sebelum bagian akhirnya terbentuk pada layar.

CRT penyimpanan dapat di golongkan sebagai tabung-tabung dengan dua kondisi stabil (bistable) dan tabung-tabung setengah nada (half tone). Tabunng dengan dua kondisi stabil akan menyimpan satu peristiwa atau tidak, dan hanya menghasilkan satu level keterangan (brightness) bayangan. Tabung setengah nada dapat menyimpan suatu bayangan untuk perubahan lamanya waktu (ketahanan berubah) dan pada level keterangan bayangan yang berbeda. Tabung dengan dua kondisi stabil dan setengah nada keduanya menggunakan fenomenan emisi elektron sekunder guna membentuk dan menyimpan muatan elektrostatik pada permukaan suatu sasarna terisolasi. Pembahasan berikut berlaku pada kedua jenis tabung tersebut.

Bila sebuah sasaran di tembaki oleh suatu aliran elektron primer, suatu pengalihan energi yang memisahakakn elektron lain dari permukaan sasaran akan terjadi dalam suatu proses yang disebut emisi sekunder. Jumlah elektron sekunder yang dipanaskan dari permukaan sasaran bergantung pada kecepatan eektron primer, intensitas berkas elektron, suatu usunan kimia dari bahan sasaran, dan kondisi pemukaannya. Karakteristik-karakteristik ini dinyatakan dalam yang disebut perbandingan emisi sekunder (secondery emision ratio),yang didefenisikan sebagi perbandingan antara arus emisi sekunder terhadap arus berkas primer, yaitu

/ (9-37)

Rangkaian percobaan sederhana pada gambar (9-52) dapat digunakan untuk mendemonstrasikan bagaimana perbandingan emisi sekunder berubah sebagai fungsi dari tegangan sasaran V_t. Senapan elektron pada gambar 9-52 memancarkan seberkas elektron terpusat dengan kecepatan tinggi dengan cara yang banyak serupadengan yang dilakukan oleh senapan elektron dalam sebuah CRT yang biasa. Berkas elektron ini diarahkan kepermukaan sasaran logam yang akan memancarkan elektron sekunder pada kondisi yang menyenangkan. Pengumpul (collector) yang secara keseluruhan mengelilingi sasaran elektron emisi sekunder. Ini merupakan arus sekunder I_s. Tegangan sasaran dapat diatur pada suatu rangkuman yang lebar (dari 0 sampai +3000 V), sedang collector dipertahankan pada beberapa volt diatas tegangan sasaran dengan sasaran oleh baterai Vc.

Energi penembak dari sebuah elektron primer berhubungan secara langsung dengan beda potensial antara sumber elektron (katoda) dan sasaran_.Bila tegangan sasaran, energi elektron penembak adalah nol dan tidak ada emisi sekunder. Jadi δ = 0. Bila tegangan sasaran diperbesar dari nol, energi penembak bertambah dan menyebabkan emisi elektron sekunder. Jadi δ bertambah dari nol, seperti ditunjukan pada kurva emisi sekunder pada gambar 9-53. Pada suatu tegangan sasaran yang positiv (+5V dalam gambar 9-53), jummlah elektron emisi sekunder sama dengan jumlah elektron berkas primer, sehingga I_s=I_pdan δ = 1.titik pada kurva ini disebut titik potong pertama (first cross over point). Bila tegangan sasaran diperbesar hingga melampaui titik potng ini, perbandingan emisi sekunder mula mula bertambah ke suatu nilai maksimal (δ=2 dalam gambar 9-53), dan kemudian berkurang lagi sampai I_s-I_pdan δ = 1.titik pada kurva ini adalah titik potong

Gambar 9-54 (a) merupakan sebuah modifikasi dari rangkaian yang sebelumnya dan menunjukan tegangan kolektor yang tetap pada +2000v. Seperti sebelumnya, tegangan sasaran dapat diatur pada suatu rangkuman yang lebar. Tegangan kolektor yang tetap secara drastis mengubah perbaningan emisi sekunder seperti ditunukan pada gambar 9-54 (b). Bila tegangan sasaran lebih besar dari tegangan kolektor, elektron sekunder yang dipancarkan dari sasaran memasuki medan pemerlambat kolektor dan dipantulkan kembali ke sasaran. Jadi sasaran mengumpulkan arus berkas primer total I_pdan arus kolektor I_sadalah nol. Dengan demikian, perbandingan emisi sekunder efektif, yang didefinisikan oleh persamaan 9-37 bagai δ= I_s /I_padalah nol, dan kurva dimodifikasi seperti pada gambar 9-54 (b). Perubahan lainnya terjadi bila tegangan sasaran mendekati 0 Volt. Bila sasaran sedikit negatif, elektron primer tidak dapat mencapai sasaran tetapi disampingkan ke kolektor. Walaupun disana emisi sekunder bisa tidak ada, emisi sekunder yang kelihatan atau efektif. Selagi tegangan sasaranditambah dari sisi negatif dan mendekati nol, sasaran tidak lama menolak berkas primer sehingga terjadi penembakan sasaran aktual dan hasil emisi sekunder yang nyata. Efek ini ditunjukan pada kurva yang diperbaharui pada gambar 9-54 (b).

Modifikasi rankaian daar selanjutnya ditunjukan pada gambar 9-55 (a). Tegangan kolektor juga dibuat tetap pada +200 volt, tetapi hubungan ke sasaran dapat diputuskn leh saklar s menjadi yang disebut sasaran pengambang (floating target). CRT dengan sasaran pengambang ini mampu untuk efek efek penyimpanan yang sederhana. Perhatikan bahwa kurva emisi sekunder untuk tabung ini ditunjukan pada gambar 9-55 (b) serupa dengan yang ditunjukan pada rangkaian sebelumnya.

Saklar S mula mula ditutup dan tegangan sasaran disetel pada suatu nilai rendah, misalnya +20 Volt. Pada titik ini, perbandingan emisi sekunder khasnya adalah dlam orde 0,5 sehingga arus di dalam rangkaian kolektor adalah setengah arus berkas primer, atauI_s= ½ I_p. Setengah arus primer yang lainnya sama sekali dikumpulkan oleh sasaran dan dikembalikan ke baterai sasaran. Jadi arus sasaran I_t= ½ I_p. Bila sekarang saklar S dibuka,arus didalam sasaran kawat terganggu dan arus berkas primer memuati sasaran dalam arah negatif. Dengan demikian tegangan sasaran berkurang (menjadi kurang positif), dan perbandingan emisi sekunder berubah, mengikuti kurva gambar 9-55(b). Laju pengisian muatan menurun sewaktu tegangan sasaran mendekati titik A pada kurva. Pada titik ini, arus emisi sekunder sama dengan arus berkas primer, dan laju pengisian netto adalah nol. Pada titik A, tegangan sasaran sedikit negatif, perbandingan emisi sekunder adalah 1 dan sasaran telah mencapai suatu kondisi stabil. Titik A disebut titik stabil rendah (lower stable point), dan sasaran dianggap dalam kondisi terhapus (erased condition).

Jika tegangan awal atau tegangan pemulaan sasaran adalah disebelah kanan titik potong C, misalnya pada + 100 V pada gambar 9-55 (b), perbandingan emisi sekunder lebih besar dari satu. Ini berarti bahwa I_slebih besar dari I_pdan dengan demikian harus ada aliran aliran elektron netto yang meninggalkan permukaan sasaran. Bila saklar S sekarang dibuka, sasaran trus memancarkan elektron sekunder sehingga di mengosongkan muatan dan menjadi lebi positif. Jadi perbandingan emisi sekunder bergerak naik sepanjang kurva ketitik B di mana laju pengosongan muatan sekali lagi adalah nol dan sasaran menjadi suatu kondisi stabil. Pada titik yang di sebut titik stabil atas (upper stable point) ini perbandingan emisi sekunder adalah satu, dan sasaran di anggap dalam kondisi menulis/ merekam (written).

Selama senapan primer dalam keadan bekerja dan elektron primer menembaki sasaran, sasaran akan selalu pada suatu titik stabil, stabil atas atau bawah, bergantung pada tegangan awal dari sasaran. Titik potong C pada kurva secara khusus adalah tidak stabil dan pengertian bahwa tegangan sasaran akan selalu bergerak naik ketitik B atau turun ke titik A, bergantung pada dengan cara bagaimana teganga sasaran mula-mula di geser oleh derau (niose).

Pada gambar 9-55 alat penyimpan dengan dua kondisi stabil yang elementer. Kondisinya dapat diperiksa dengan mengukur tegangan sasaran. Jika tegangan sasaran adalah “tinggi” (high), sasaran ditulis (direkam), jika tegangan sasarn adalah “rendah” (low), sasaran terhapus. Dengan demikian, tabung mempunyai suatu penunjukkan elektris dan kondisi penyimpanan tidak dapat dilihat.

Gambar 9-56 (a) menunjukkan prinip sebuah tabung penyimpan dengan dua kondisi stabil yang mampu menuliskan, menyimpan, dan menghapus sebuah bayangan. Tabung penyimpan tegangan ini berbeda dari yang disebutkan pada gambar 9-55 (a)dalam 2 aspek: Dia memiliki permukaan sasaran ganda(banyak), dan memiliki senapan elektron kedua. Senapan elektron kedua ini disebut senapan banjir (flood gun); dia memancarkan elektron primer kecepatan rendah yang membanjiri seluruh permukaan sasaran. Ciri yang menonjol dari senapan banjir adalah bahwa dia membanjiri sasaran sepanjang waktu dan tidak hanya sebentar-sebentar seperti halnya yang dilakukan oleh senapan penulis. Katoda senapan banjir adalah pada potensial tanah sehingga tegangan sasaran akan mengikuti kurva emisi sekunder yang ditiunjukkan pada gambar 9-56(b). Titik stabil rendah adalah beberapa volt negatif terhadap katoda senapan banjir, dan titik stabil atas adalah pada +200 V, yaitu tegangan kolektor. Akan tetapi, katoda senapan penulis adalah pada -2000V, dan kurva emisi sekundernya ditindihkan diatas kurva senapan banjir diperoleh bahwa gabungan efek senapan penulis dan senapan banjir hanyalah penjumlahan efek masing-masing berkas elektron itu sendiri.

Senapan banjir bekerja sepanjang waktu. Misalkan sasaran berada pada titik stabil rendahnya yaitu kondisi terhapus. Bila senapan penulis dibuka, elektroon primernya mencapai sasaran pada potensial 2000V, yang menyebabkan emisi sekunder sasaran yang tinggi. Dengan demikian, tegangan sasaran meninggalkan titik stabil rendah dan mulai bertambah. Akan tetapi, senapan elektron banjir berusaha memertahankan sasaran pada kondisi stabilnya dan melawan pertambahan tegangan sasaran. Jika senapan penulis dialihkan ke posisi bekerja cukup lama guna membawa sasaran melewati titik potong, elektron senapan banjir akan membantu elektron senapan penulism dan membawa sasaran sepenuhnya ke titik stabil atas, sehingga sasaran dituliskan. Meskipun jika hubungan ke senapan penulis sekarang diputuskan, sasaran akan dipertahankan oleh elektron senapan banjir dalam kondisi stabil atasnya, dengan demikian penyimpanan informasi yang disampaikan oleh senapan penulis. Bila senapan penulis tidak cukup lama dibuat bekerja guna membawa sasaran melewati titik potong, elektron senapan banjir hanya akan memindahkan sasaran kembali ke kondisi stabil bawahnya, dan penyimpanan tidak terjadi.

Menghapus sasaran berarti hanya menyimpan tegangan sasaran kembali ke titik stabil rendah. Ini dapat dilakukan dengan mendenyutkan (pulsing) kolektor ke negatif,sehingga dia secara seketika menolak elektron emisi sekunder dan memantulkannya turun kembali ke sasaran. Ini memerkecil arus kolektor I_s dan perbandingan emisi sekunder turun dibawah satu. Selanjutnya sasaran mengumpulkan elektron primer dari senapan banjir (ingat bahwa senapan penulis tidak bekerja) dan bermuatan negatif. Tegangan sasaran berkurang sampai dia mencapai titik stabil rendah dimana pengisian berhenti, dan sasaran dalam kondisi terhapus. Setelah penghapusan, kolektor harus dikembalikan ke tegangan positifnya semula (dalam hal ini +200 V), dan dengan demikian pulsa penghapus harus dikembalikan ke nol. Seperti ditunjukkan pada Gambar 9-56(a), ini harus terjadi secara perlahan-lahan, sehingga sasaran tidka dikemudian secara tidak sengaja melalui titik potong dan kembali menjadi tertulis (terekam).

Permukaan sasaran tabung penyimpanan (storage) pada gambar 9-56 (a) terdiri dari sejumlah sasaran logam terpisah yang secara elektris terpisah satu sama lain dan diberi angka 1 sampai 5. Senapan banjir adalah dari konstruksi yang sederhana tanpa pelat pelat defleksi, dan dia memancarkan elektron berkecepatan rendah yang menutupi semua sasaran terpisah tersebut. Bila senapan penulis ditembakkan, sebuah berkas elektron terpusat berkecepatan tinggi diarahkan ke satu sasaran kecil (dalam hal ini nomor 3). Kemudian sasaran yang satu ini bbermuatan posuitif dan dituliskan ke titik stabil atas. Bila senapan penulis dimatikan lagi, elektron banjir mempertahankan sasaran nomor 3 pada titik stabil atasnya (store). Semua sasaran lain dipertahankan pada titi stabil bawahnya (erase).

Langkah terakhir dalam perkembangan tabung penyimpan kedua kondisi stabil dengan pandangan tembus adalah penggantian masing-masing sasaran logam dengan sebuah pelat dieletrik tunggal deperti dalam tabung khas pada gambar 9.57. pelat penyimpanan dari bahan dieletrik ini terdiri dari lapsan partikel-partikel fosfor terhambur yang mampu memeiliki setiap bagin dari setiap luasan permukaanya yang ditulis atau yang dipegan positif, atau dihapus dan dipegang negatif tanpa mempengaruhi luasan-luasan disebelahnya pada permukaan pelat. Pelat dielektrik ini diendapkan pada sebuah permukaan pelat gelas yang dilapisi bahan konduktif. Lapisan konduktif disebut punggung pelat sasaran penyimpan (storae target back plate), dan dia adalah pengumpiul elektron emisi sekunder. Di samping senapan penulis dan perlengkapan pelat defleksi, CRT penyimpan ini mempunyai 2 senapan banjir dan sejumlah elektroda pengumpul yang membentuk sebuah lensa elektron guna membagikan elektron banjir secara merata melalui seluruh luasan permukaan sasaran penyimpan.

Setelah senapan penulis menuliskan sebuah bayangan bermuatan pada sasaran penyimpan, senapann banjir akan menyimpan bayangan. Bagian sasaran yang di tuliskan telah di tembaki oleh elektron banjir yang mengalihkan energi kelapisan fosfor dalam bentuk cahaya yang dapat di lihat. Pola cahaya ini dapst di lihat melalui permukaan pelat gelas. Karena sasaran permukaan penyimpan adalah positif ataupun negatif, terangnya keluaran cahaya yang di hasilkan oleh elektron banjir adalah penuh ataupun minimal. Tidak ada skala yang kabur di antara keduanya.

9-9-4 CRO cuplik (samplling CRO)

Bila frekuensi sinyal defleksi vertikal diperbesar, kecepatan penulisan berkas elektron bertamabah. Hasil lanjutan dari kecepatan penulisan yang lebih tinggi adalah penurunan intensitas bayangan pada layar CRT. Guna mendapatkan kecemerlangan bayangan yang cukup, berkas elektron harus di percepat ke kecepatan yang lebih tinggi sehingga energi kinetik yang lebih besar guna pengalihan ke layar dan cahaya terangnya normal dapat dipertahankan. Suatu pertambahan dalam kecepatan berkas elektron mudah di capai dengan menaikkan tegangan pada anoda-anoda pemercepat. Sebuah berkas denga kecepatan yang lebih besar juga membutuhkan potensial defleksi yang lebiih besar guna mempertahankan sensifitas defleksi. Dengan serta merta, ini memerlukan tuntutan yang lebih tinggi terhadap penguat vertikal.

Suatu cara untuk memperbaiki sistem defleksi pada frekuensi yang lebih tinggi telah dikembangkan dengan berhasil oleh pabrik-pabrik CRO dan terdiri dari CRT tipe gelombang merambat (treveling wave CRT). Gambar 9-58 menunjukkan CRT sedemikian, dalam mana sederetan pelat-pelat defleksi yang di pasang di bagian dalam tabung di bentuk dan ditempatkan pada jarak sedemikian sehingga sebuah elektron yang bergerak di antara mereka akan menerima suatu gaya defleksi tambahan dari masing-masing pelat dalam urutan waktu yang tepat. Sinyal defleksi vertikal dimasukkan ke masing-masing pelat melalui sebuah saluran tunda yang di rancang sedemikian sehingga keterlambatan waktu berhubungan dengan tepat ke waktu pengalihan elektron yang bergerak ke CRT menuju layar. kecepatan elektron harus di kontrol dengan sangat cermat guna mencegah distorsi pada jejak.

Disamping CRT khusus berfrekuensi tinggi ini , bahan fluoresen yang baru telah di kembangkan guna menambah terangnya bayangan pada frekuensi yang lebih tinggi. Perbaikan selanjutnya dalam sistem defleksi vertikal harus ditemukan dalam penguat-penguat vertikal itu sendiri.

CRO cuplik menggunakan pendekatan yang berbeda guna memperbaiki prestasi frekunsi tinggi. Dalam CRO cuplik bentuk gelombang masukan dibangun kembali dari banyak sampel yang di ambil selama siklus-siklus gelombang masukan yang berulang dan dengan demikian menghindari perbatasan-perbatasan lebar bidang CRT dan penguat konvensional. Teknik ini di lakukan oleh bentuk-bentuk gelombang yang ditunjukkan pada gambar 9-59.

Dalam membangun bentuk gelombang kembali, pulsa pencuplik menghidupkan rangkaian pencuplik pada selang waktu yang sangat singkat. Pada saat itu tegangan bentuk gelombang di ukur. Kemudian bintik CRT ditempatkan secara vertikal terhadap masukan tegangan yangsa sesuai. Sampel berikutnya di ambil selama siklus gelombang masukan berikutnya pada suatu posisi yang sedikit terbelakang. Bintik CRT digerakkan secara horisontal melalui suatu jarak yang sangat pendek dan di tempatkan kembali kenilai baru tegangan masukan secara vertikal. Dalam cara ini CRO menggambarakan bentuk gelombang dari titik ke titik dengan menggunakan sebanyak 1000 sampel untuk menggambarkan kembali gelombang asli. Frekuensi sampel bisa serendah seperseratus dari frekuensi sinyal masukan. Jika sinyal masukan mempunyai frekuensi 1000 MHz, lebar bidang yang diperlukan hanya 10 MHz, merupakan bentuk yang sangat wajar.

Diagram rangkaian pencuplik yang dosederhanakan diberikan pada gambar 9-60. Bentuk gelombang yang pasti berulang, dimasukan ke gerbang penyampling. Pulsa pulsa penyampling secara seketika mencatu dioda dioda gerbang penyampling yang setimbang dalam arah maju,dengan demikian jelas menghubungkan kapasitansi masukan gerbang ke titik uji.

Kapaitansi ini dimuat secara ringan menuju level tegangan rangkaian masukan. Tegangan kapasitor diperkuat oleh penguat vertikal dan dimasukan kepelat pelat defleksi vertikal. Karena pencuplikan harus diselaraskan terhadap frekuensi sinyal masukan, sinyal diperlambat didalam penguat vertikal, memungkinkan sinyal masukan untuk melakukan pemicuan penyapuan bila sebuah pulsa pemicu diterima, osilator pemblokir tipe “avalanche” (avalanche blocking oscillator, disebut demikian karena dia menggunakan transistor “avalanche”) mengawali sebuah tegangan tanjak yang betul betul linear, yang dimasukan ke sebuah pembanding tegangan. Pembandingan tegangan membandingkan tegangan tanjak terhadap tegangan keluaran dari sebuah generator anak tangga (staircase generator). Bila amplitudo kedua tegangan adalah sama, generatoos anak tangga diperbolehkan maju satu langkah dan secara simultan sebuah pulsa pencuplik dimasukan ke gerbang pencuplik. Pada saat ini, sebuah sampel tegangan masukan diambil, diperkuat, dan dihubungkan ke pelat pelat defleksi vertikal.

Penyapuan horisontal dalam waktu yang nyata ditunjukan oleh gambar 9-59, menunjukan laju deflleksi horisontal dari berkas. Perhatikan bahwa lintasan horisontal dari berkas disinkronkan terhadap pulsa pulsa pemicu yang juga menentukan saat pencuplikan. Resolusi bayangan akhir pada layar CRT ditentukan oleh ukuran tangga tangga generator anak tangga. Tangga yang lebih tinggi menghasilkan jarak horisontal yang lebih besar antara bintik bintik CRT yang menyusun jejak kembali.

9-9-5 CRO Penunjuk Angka (digital read out CRO)

CRO penunjuk angka mengemukakan konsep penyediaan pembacaan informasi sinyal secara digital seperti halnya tegangan atau waktu disamping peragaan CRT yang bisa. Pada dasarnya CRO penunjuk angka terdiri dari sebuah CRO laboratorium convensional berkecepatan tinggi ditambah dengan sebuah pencacah elektronik (electonic counter), yang keduanya berada didalam satu kotak. Rangkaian kedua unit ini dihubungkan dengan memakai sebuah pengontrol peragaan secara logika, yang memungkinkan pengukuran pada kecepatan dan ketelitian yang tinggi. CRO penujuk angka menunjukan pembacaan kenaikan waktu (rise time), amplitudo dan beda waktu bergantung pada posisi berbagai alat kontrol seperti TIME/DIV, AMPLITUDE/DIV, dan PROGRAM. Gelombang masiukan dipotong potong (sampled) dengan memakai sebuah unit penyampling. Bersama masing masing pengulangan sinyal masukan, unti penyampling mempercepat waktu penyamplingan satu titik pada satu saat, sedikit lebih lambat dari samle sebelumnya (proses mempercepat waktu penyamplingan pada pertambahan yang tetap disebut strobing) : sebuah tiruan yang dibangun kembali jauh lebih lambat dari bentuk gelombang masukan yang asli, dihasilkan pada CRT sebagai gambar amplitudo terhadap waktu dari titik ke titik. Waktu ekivalen antara masing masing sampel bergantung pada jumlah sampel yang diambil persentimeter gelombang yang diperagakan, dan pada waktu penyapuan setiap sentimeter. Sebagai contoh laju penyapuan sebesar 1 ns/cm dan laju penyamplingan sebesar 100 sampel/cm memberikan waktu sebesar 10 ps setiap sampel. Dengan menghitung jumlah sampel yang diambil antara dua titik yang dipilih pada gelombang, waktu antara titik titik ini dapat ditentukan. Rangkaian pencacah, tabung nixie penggerak, memperagakan selang waktu yang diukur.

Gambar 9-61, menunjukan diagram blok dari bekerjanya osiloskop penunjuk digital untuk pengukuran waktu. Bentuk gelombang masukan, yang waktu penyamplingannya dipercepat oleh unit penyampling, dimasukan ke CRT dan diperagakan dari titik ke titik. Dua bagian jejak CRT yang ditingkatkan mengenali daerh nol persen dan daerah 10 persen. Masing masing daerah dapat ditempatkan agar menutupi setiap bagian peragaan CRT. Amplitudo gelombang masukan, sesuai dengan daerah daerah peragaan yang ditingkatkan disimpan didalam rangkaian ingatan tegangan. Pencabangan pembagi tegangan antara nol persen dan seratus persen tegangan ingatan disetel untuk pengaturan waktu memulai dan berhenti pada titik titik persentase yang dipilih pada gelombang yang akan diukur.pertemuan amplitudo gelombang masukan dengan amplitudom referensi yang dipilih (persentase yang dipilih) diindera oleh pembanding tegangan yang membuka dan menutup gerbang lonceng (clock gate) ke pencacah digital. Jumlah pulsa lonceng dibaca secara digital dalam nanosekon, mikrosekon, milisekon , atau sekon pada tabung-tabung peraga nixie. Dalam pemakaian untuk pengukuran waktu, pulsa-pulsa lonceng terdiri dari sampel aktual yang diambil.

Gambar 9-62 menuinjukkan bekerjanya CRO penunjuk angka dalam bentuk diagram balok untuk pengukuran tegangan. Gelombang masukan juga dipercepat waktunya oleh unit pencuplik yang diperagakan pada CRT. Rangkaian-rangkaian ingatan tegangan menyediakan bagian-bagian yang ditingkatkan pada peragaan CRT dan mengenali tegangan-tegangan referensi 0 persen dan 100 persen. Tegangan referensi 0 persen digunakan untuk memulai pembanding dan tegangan referensi 100 persen untuk menghentikan pembanding. Sebuah generator tanjak linear berada diantara 0 persen dan 100 persen amplitudo seperti telah disetel oleh rangkaian ingatan tegangan, pulsa lonceng sebesar 1 MHz dimasukkan ke rangkaian pencacah digital. Jumlah pulsa lonceng berbanding langsung dengan tegangan antara titik-titik ukur yang dipilih dan terbaca pada peraga tabung nixie dalam milivolt atau volt.

SOAL-SOAL

1. Defenisikan pengertian berikuat : fluoresensi, posforisensi, ketahanan (persisitence), luminisensi.

2. Sebuah CRO tipe labortorium umumnya menggunakan sebuah chatode follower untuk menjalankan berkas CRT (“unblanking chatode follower”) didalam rangkaian CRTnya. Terangkan fungsinya dan jelaskan operasinya.

3. Bahas hubungan antara prestasi bidang frekuensi yang lebar (wideband performanca) dan sensitifitas yang tinggi pada sebuah CRO untuk pemakaian umum. Berikan saran mengenai langkah-langkah yang akan diambil guna memperbaiki prestasi antara penguatan terhadap lebar bidang frekuensi sebuah CRO.

4. Sebuah generator basis waktu RC sederahana umumnya memberikan suatu tegangan tanjak yang tidak linear yang bisa tidak sesuai bagi basisi waktu sebuah CRO tipe laboratorium. Berikan beberapa saran megena metoda yang dapa tdigunakan untuk memperbaiki linearitas basis waktu, dan jelaskan prinsip-prinsip yang terkandung didalam metoda linearitasi ini.

5. Berikan alasan pemakaian sebuah saluran tunda (delay time) dalam sistem defleksi pertikal sebuah CRO type laboratorium.

6. Pelemah masukan didalam penguat fertical sebuah CRO untuk pemakaian umum umumnya diikuti oleh sebuah rangkain “emmiter follower”. Sarankan tiga alasan yang mungkin dengan mnggunakan rangkain ini.

7. Gambarkan diagram blok sebuah CRO untuk pemakaian umum. Beri nama untuk sebuah blok dan tunjukan bentuk-bentuk gelombang yang masuk dan keluar dari masing-masing blok (bila dapat digunakan) dengan menganggap behwa tegangan yang dimasukkan kemasukan penguat vertical adalah tegangan sinus.

8. Penguatan, respons frekuensi, da pergeseran fasa sebuah penguat audio 10W ( rangkuman frekuensi 20 Hz-20 kHz) akan diukur dangan menggunakan sebuah CRO sebagai lat ukur dasar. Sebuah osilator audio dan beberapa jenis alat-alat ukur tegangan dan arus disediakan. Sarankan sutu teknik pengukuran yang menunjukan peralatan yang dibutuhkan untuk melakukan tiap pengukuaran. Hasil masing-masing pengukkuran akan disajikan dalam bantuk graik. Sarankan suatu cara yang sesuai guna menyajikan hasil-hasil pengukuran, dan secara kira-kira buat sketsa bentuk tiap grafik yang diharapkan.

9. Pelamah masukkan pada gambar 9-18 digunakan dlam sebuah CRO yang memerluakan konstanta waktu sebesar T= 4 µs. Tentukan nilai C_0,C_1,R_0,dan R₁jika jumlah _,R₀dan _,R₁adalah 2 MΩ.

10. Basis waktu yang terkalibrasi dari sebuah CRO type laboratorium disetel pada 0,2 Mv / cm. Saklar peragaan horisontal berada pada posisi penguatan 5 kali (“5 x magnified” position). Sebuah gelombang sinus yang frekuensinya tidak diketahui dimasukkan keterminal- terminal masukkan penguat vertical dan menghasilkan 3 geataran melalui suatu lebar penyapuan sebesar 10 cm. Tentuksn frekuensi tegangan masukkan.

11. Sebuah gambar lissajous tertentu dihasilkan dengan memasukkan tegangan sinus keterminal-terminal masukan vertikal dan horisontal sebuah CRO. Gambar ini membentuk 5 garis singgung terhadap vertikal 3 dan terhadapa horisontal. Tentukan frekuensi sinyal yang di hubungkan ke penguat vertikal jika frekuensi tegangan-tegangan masukan adalah 3 KHz.

12. Tegangan V₁ dimasukkan kemasukan vertikal dan V₂ kemasukan vertikal sebuah CRO. Gambar lissajous adalah simetri terhadap sumbu vertikal dan sumbu horisontal, dengan V₁ dan V₂ mempunyai frekuensi yang sama. Kemiringan sumbu panjang adalah positif dengan nilai vertikal maksimal sebesar 2,5 bagian skala (difisi). Titik dimana gambar memotong sumbu vertikal adalah pada ketinggian 1,2 difisi. Tentukan sudut-sudut fasa V₂ yang mungkin berkenan dengan V₁.

13. Waktu untuk mengalihkan sebuah elektron melalui pelat-pelat defleksi adalah salah satu faktor yang menentukan batas-batas frekuensi sebuah CRO. Dengan menganggap bahwa waktun perpindahan ini akan dipertahankan di bawah 0,1 getaran, tentukan batas frekuensi atas dari sistem defleksi elektrostatik yang panjang pelatnya adalah 1 cm jika elektron-elektron masuk pada kecepatan yang sesuai dengan energi kinetik sebesar 1000 cV.

14. Tentukan sensivitas defleksi S untuk CRO pada soal 13 jika L dalam gambar 9-13 adalah 20 cm dan jarak d antara pelat-pelat adalah 5 mm.

15. Faktor mana yang dapat di ubah jika batas frekuensi atas dari CRO pada soal 13 akan di dua kalikan tanpa mempengaruhi sensitifitas defleksi yang di tentukan dalam soal 14.

16. Tegangan pemercepat sebuah CRT adalah 1000 v. Sebuah tegangan sinus dimasukkan kesepasang pelat deleksi yang panjang aksialnya adalah 1 cm. Tentukan (a) frekuensi maksimal tegangan sinus jika elektron-elektron tidak tetap tinggal di antara pelat-pelat lebih dari setengah getaran; (b) waktu dalam µS, agar elektron tetap tinggal di dalam daerah pelat- pelat defleksi jika frekuensi tegangan yang di masukkan adalah 60 Hz.

17. Basis waktu yang terkalibrasi dari sebuah CRO tipe laboratorium disetel pada 0,1 ms/cm. Lebar penyapuan adalah 10 cm. Dengann menganggap bahwa tegangan penyapuan adlah tegangan tanjak yang sempurna dengan waktu penjejakan kembali adalah 0, buat sketsa gambar gelombang yang dihasilkan dari pemasukan sinyal-sinyal berikut keterminal-terminal masukan penguat vertikal;

(a) Gelombang sinus dengan frekuensi 5 kHz

(b) Gelombang sinus dengan perioda 0,5 ms

(d) Gelombang persegi dengan frekuensi 10 KHz

(e) Pulsa dengan laju pengubahan sebesar 2000 getaran persekon dan lamanya pembebanan (duty cycle) adalah 25 persen

18. Terangkan fungsi masing-massing alat kontrol CRO berikut dan tunjukan dalam rangkaian-rangkaian CRO yang mana alat-alat kontrol tersebut ditemukan:

(a) Fokus (focus)

(b) Posisi horisontal (horizontal position)

(d) Masukan horisontal dari luar (external horizontal input)

(e) Modulasi sumbu Z (Z axis modulation).

19. Bagian penguat horisontal dari sebuah CRO biasanya menyediakan beberapa sambungan untuk memicu basis waktu. Berikan 1 contoh pemakaian pada masing-masing kedudukan masukan pemicu berikut:

(a) Internal; (b) line; (c) external.

20. Gunakan sketsa-sketsa bentuk gelombang yang sederhana untuk menjelaskan efek amplitudo penyelarasan yang berlebihan terhadap gambar bentuk gelombang yang di peragakan.

Tugas!

Jawab soal yang warna hijau

Syamsurya Alam

Thursday, November 29, 2012

Asrama Delta (ATKP Makassar)

Monday, November 26, 2012

Gratis sepanjang masa

Thursday, November 22, 2012

Mengenal Non Directional Beacon (NDB)

OSCILOSCOPE

About Me