Danas je nabavljen osciloskop Tektronix model 455/A2/B2 proizvod američke tvrtke Tektronix iz sredine 1970-tih godina.
Tvrtku Tektronix (poznatu i pod skraćenim imenom Tek) osnovali su 1946. godine Howard Vollum , Jack Murdock, Miles Tippery i Glenn McDowell u Oregonu, SAD. Howard Vollum je diplomirao fiziku i iskazivao veliko zanimanje za osciloskope. Prije rata radio je kao radiotehničar, a za vrijeme rata u postrojbama veze. Nakon osnivanja tvrtke Tektronix 1946. godine konstruirao je prvi na svijetu osciloskop sa mogućnošću automatskog okidanja vremenske baze (model 511 proizveden od 1947. do 1953. godine).
Od kraja 1940-tih do sredine 1980-tih godina tvrtka Tektronix bilježi stalno širenje i rast u proizvodnji ispitnih i mjernih uređaja. Prijenosni osciloskopi i analizatori spektra serije 400 (u koju spada i naš osciloskop model 455) proizvodili su se u razdoblju od 1966. do 1989. godine, a osim mjerne i ispitne opreme tvrtka Tektronix je tijekom svog postojanja proizvodila i raznu informatičku opremu (računalni terminali, grafička mikroračunala i radne stanice, pisači i slično).
Tektronix neprekidno slijedi najnovije trendove u razvoju osciloskopa te uvodi modularne (plug-in) osciloskope za koje su se mogli dokupiti dodaci za proširenje osnovnih mogućnosti osciloskopa (dodatni vertikalni i horizontalni upravljački sklopovi) ili dodaci koji bi osciloskopu omogućavali sasvim nove funkcije (spektralni analizator, generator valnih oblika, iscrtavanje dinamičke krivulje pojačanja tranzistora, tester kablova i slično). Proizvodi tvrtke Tektronix bili su usmjereni na performanse, kvalitetu i stabilnost te su se koristile samo najbolje i odabrane elektroničke komponente, a neke su se specijalizirano proizvodile i u vlastitim pogonima tvrtke. Održavanje ovakve kvalitete je značilo i veću cijenu uređaja.
Od kraja 1980-tih godina Tektronix se zbog neprilagođene poslovne strukture počinje suočavati s padom prodaje, otpuštanjima radnika, smjenama rukovodstva i rasprodajom imovine. Tijekom 1994. godine formirana je zasebna tvrtka za proizvodnju tiskanih pločica Merix. Unatoč oporavku u 2000-tim godinama tvrtku Tektronix je 2007. godine kupila američka korporacija Danaher, koja ju izdvaja u zaseban poslovni subjekt – Tektronix Communications. Danaher je 2010. godine kupio još jednu sličnu američku tvrtku Keithley Instruments, te se danas pod imenima Tektronix i Keithley prodaju različiti napredni mjerni i ispitni uređaji poput osciloskopa, frekvencijskih analizatora, signal generatora, digitalnih multimetara, testera komponenti, napajanja i slično.
Tektronix 455 je dvokanalni analogni osciloskop za frekvencije do 50 MHz. Posebnost ovog osciloskopa su ugrađene funkcije HOLD OFF i DELAY TIME kojima se omogućuje bolji prikaz raznih složenih, neponavljajućih, aperiodičkih i burst signala, odnosno omogućeno je zumiranje pojedinih segmenata složenih signala.
Kad uspoređujemo analogne osciloskope obično prvi kriteriji budu frekvencijski opseg na kojem osciloskop može raditi i broj kanala. Kad razmatramo broj kanala, to mogu biti potpuno neovisni kanali glede raspoloživog frekvencijskog opsega i glede mogućnosti upravljanja (neovisna okidanja vremenske baze), no najčešće su to ipak vremenski multipleksirani kanali koji dijele zajedničke kontrole i frekvencijski opseg. Međutim, osim ova dva kriterija, često su vrlo bitne i druge funkcije ugrađene u osciloskop, poput vertikalne osjetljivosti i horizontalne kontrole okidanja vremenske baze.
Jednostavne, ponavljajuće, čiste oblike signala poput sinusnih, pravokutnih, trokutastih i sličnih signala gotovo svaki osciloskop će prikazati dobro i na takve signale će lako izvršiti automatsko okidanje vremenske baze tako da imamo stabilan i miran prikaz signala na ekranu. No, kad trebamo napraviti mjerenja na složenim analognim ili digitalnim signalima (npr. kompozitni video signal, razni burst ili paketni signali, digitalni podatkovni signali i slično) ili na signalima koji sadrže visoke razine šumova i signala smetnji tada su potrebne dodatne funkcije kako bi prilagodili oblik i frekvenciju horizontalnog sweep signala (pilasti napon) tako da dobijemo što bolji i mirniji prikaz željenog segmenta takvog signala na ekranu osciloskopa.
Treba biti svjestan činjenice da analogni osciloskopi uvijek prikazuju signal u realnom vremenu. To znači da ako imamo neki brz i/ili neponavljajući signal onda možda i nećemo stići izvršiti mjerenje ili analizu istog u realnom vremenu jer signal jednostavno prekratko traje. Primjer takvih signala možete vidjeti u objavi MEDICAL CLEANER SYSTEM. Tu je potrebna neka funkcija “zamrzavanja” trenutnog prikaza signala na ekranu, a za to pak je potrebno izvršiti digitalizaciju signala. Ovu funkciju opisali smo kod Osciloskopa Hameg HM 205-3. Općenito možemo reći da što više kontrola imamo na raspolaganju za okidanje (trigger) i vremensku bazu to imamo više mogućnosti kvalitetno prikazati različite valne oblike na ekranu osciloskopa.
Što se pak tiče osjetljivosti osciloskopa, odnosno vertikalnog pojačala, svakako je dobro imati što osjetljiviji osciloskop da bi mogli prikazati slabije signale, no tu treba svjestan i drugih ograničenja. Danas je relativno lako i jeftino napraviti osjetljivo pojačalo (tranzistori su jeftini), no takvo pojačalo će osim na ulazni signal jednako tako biti osjetljivo i na sve druge signale smetnji koji se kapacitivnom, induktivnom ili bilo kojim drugom (parazitskom) električnom spregom unose na ulazne krugove pojačala. To znači da vertikalna pojačala moraju biti jako dobro električki izolirana (oklopljena) od svih drugih električnih krugova osciloskopa, a isto se odnosi i na mjerne kablove i sonde preko kojih se dovodi signal na pojačala. Jedna kvalitetna mjerna sonda za mjerenje slabih signala visokih frekvencija, posebno ako je diferencijalna, može imati cijenu kao i čitav jedan osciloskop srednje klase. Najčešći slučaj je kada se u nekvalitetnoj i loše oklopljenoj osciloskopskoj mjernoj sondi inducira napon frekvencije gradske mreže (50 Hz) jer je to elektromagnetsko zračenje sveprisutno u okružju električnih uređaja.
Jedan od problema kod višekanalnih osciloskopa je postizanje mirnog prikaza više različitih signala koji nisu frekvencijski sinkronizirani, odnosno ne može se naći zajednička frekvencija vremenske baze koja bi bila ista ili višekratnik frekvencije oba signala. Kod nekih osciloskopa ovaj problem je riješen zasebnim generatorima vremenske baze za svaki kanal/signal, a kod nekih (odnosno kod većine) se vrši naizmjenično preklapanje čas jedne čas druge vremenske baze istom frekvencijom kojom su i ulazni signali međusobno vremenski multipleksirani kako bi se time dobio dojam istovremenog prikaza dva ili više signala.
Drugi problem je naravno prikaz složenih signala koji se sastoje od niza valnih oblika koji se stalno izmjenjuju po amplitudi i frekvenciji. Takve signale je nemoguće okidati da se dobije mirna slika na ekranu, što je i logično, jer se takav signal uvijek frekvencijski mijenja u realnom vremenu. No, u praksi, većina složenih signala ipak ima neki ponavljajući uzorak, a to ponavljanje se očituje ili u pravilnim izmjenama niza dužih paketa signala ili u izmjenama niza kraćih paketa signala sa dužim pauzama između njih. U karakteristične signale te vrste spada kompozitni video (TV) signal, a slične signale generiraju primjerice i najrazličitiji uređaji za elektrostimulaciju koje smo opisivali u našim objavama.
Osciloskop Tektronix 455 jednostavan je za rastavljanje i servis. Sastoji se od tri osnovna bloka: vertikalni ulazi, vremenska baza i triggeri, te matična ploča sa mrežnim dijelom i sklopovima za pogon osciloskopskog CRT ekrana. Na gornjim slikama vidimo matičnu ploču i sklopove napajanja, a na donjim slikama slijedi blok vertikalnih pojačala sa ulaznim atenuatorima…
Namotani kabao predstavlja element linije za kašnjenje. Linije za kašnjenje koriste se kad se signali obrađuju u različitim elektroničkim sklopovima (pojačalima različite propusnosti), a nakon obrade moraju biti ponovno vremenski sinkronizirani. U našem slučaju linija za kašnjenje omogućava prikaz trigger signala (TRIG VIEW) na ekranu preko vertikalnog pojačala, a koji je prisutan na horizontalnom modulu vremenske baze (A Trigger).
… i blok vremenske baze i triggera…
Osciloskop Tektronix 455 je opremljen sa dvije dodatne funkcije kontrole vremenske baze za bolji prikaz složenih signala: HOLD OFF i DELAY TIME. Funkciju HOLD OFF već smo susreli kod Osciloskopa Hameg HM 205-3. Potenciometrom HOLD OFF se zapravo ubacuje određeno vrijeme zadrške između dvije ponavljajuće periode pilastog napona (sweep) za kontrolu vremenske baze. Time se kontrolira ispravan prikaz signala koji se sastoje od raznih aperiodičnih nizova impulsa (burstovi), dakle signala koji se sastoje od relativno kratkih serija impulsa između kojih se nalazi relativno velika pauza. Potenciometrom HOLD OFF se smanjuje vrijeme prikaza tih pauza na ekranu tako da kratkotrajni burstovi ispravno okidaju vremensku bazu za dobivanje (relativnog) mirnog prikaza, odnosno dovoljno mirnog da se mogu mjeriti duljine burstova i pauza. Bez ovoga bi dobili posve nemirnu, višestruko preklapajuću sliku signala na ekranu iz koje se ne bi moglo ništa razlučiti.
Funkcija DELAY TIME pak je funkcija pomoćne vremenske baze (sweep) kojom se omogućuje zumiranje pojedinih segmenata složenog signala. Napravili smo dva primjera funkcioniranja ove kontrole. U prvom primjeru odabrali smo relativno jednostavan ponavljajući signal kojemu se u vremenskoj domeni periodički mijenja samo amplituda i faza signala. U drugom primjeru odabrali smo relativno složeni kompozitni video signal u boji koji se sastoji od paketa signala različitih po amplitudi, fazi i frekvenciji, gdje svaki paket nije u cijelosti jednak (dio u kojem se prenosi informacija retka slike se stalno mijenja), a osim toga između njih su ubačeni i drugi sinkronizacijski impulsi. Za ovakav signal je potrebno ručno (vizualno) namjestiti najbolji nivo signala za okidanje vremenske baze (sinkronizaciju) za što se koristi potenciometar A TRIGGER LEVEL. Kako odaberemo drugi nivo okidanja to će bolje biti prikazan drugi segment složenog video signala. Također, po potrebi se koristi sklopka SLOPE kojom se određuje da li će se okidanje vršiti na rastućoj ili padajućoj krivulji trigger signala. Sklopkom COUPLING može se uključiti ili isključiti istosmjerna komponenta ili odabrati određeni filtri trigger signala kako bi bio što čišći za okidanje, odnosno kako bi se filtrirale eventualne smetnje i šumovi sadržani u istom. Sklopkom SOURCE ćemo naravno odabrati izvor trigger signala, te ukoliko automatski mod (AUTO) ne daje dobre rezultate preći ćemo na ručno (NORMAL) ili odabrati neki drugi izvor trigger signala uključujući i mogućnost dovođenja posebnog vanjskog signala za okidanje vremenske baze. Općenito gledano, za svaki složeni signal moramo se poigrati navedenim kontrolama kako bi na ekranu dobili najbolji mogući prikaz signala, odnosno prikaz željenog segmenta signala. Većina osciloskopa ima predefinirane funkcije za okidanje kompozitnog video signala jer je on bio prisutan na gotovo svim analognim TV i video uređajima.
Primjer rada funkcije DELAY TIME na primjeru jednostavnijeg ponavljajućeg signala. Slika 1: Mirni prikaz signala relativno je lako dobiti automatskim načinom rada ili u širokom rasponu ručnog podešavanja razine okidanja. Slika 2: Ukoliko želimo povećan prikaz samo jednog segmenta signala uključujemo funkciju DELAY TIME pritiskom na tipku A INTEN. Pojavljuje se osvijetljeni segment signala čija širina se namješta kontrolom DLY’D SWEEP (izvučena siva ručica). Slika 3: Kontrolom DELAY TIME POS osvijetljeni dio se prenosi na segment signala koji želimo zumirati. Slika 4: Pritiskom na tipku B DLY’D dobivamo uvećani prikaz osvijetljenog dijela na cijelom ekranu. Kod ovako jednostavnih signala naknadna podešavanja najčešće nisu potrebna.
Primjer rada funkcije DELAY TIME na primjeru složenog kompozitnog video signala. Slika 1: finim ručnim namještanjem razine signala za okidanje vremenske baze (A TRIGGER LEVEL) dobivamo mirni prikaz ponavljajućih paketa podataka za svaki pojedini redak slike. Slika 2: Za prikaz samo jednog paketa preko cijelog ekrana možemo upotrijebiti finu regulaciju vremenske baze (VAR). Slika 3: Ukoliko želimo povećan prikaz samo jednog segmenta paketa (npr. samo burst signal) uključujemo funkciju DELAY TIME pritiskom na tipku A INTEN. Pojavljuje se osvijetljeni segment signala čija širina se namješta kontrolom DLY’D SWEEP (izvučena siva ručica). Slika 4: Kontrolom DELAY TIME POS osvijetljeni dio se prenosi na segment signala koji želimo zumirati. Slika 5: Pritiskom na tipku B DLY’D dobivamo uvećani prikaz osvijetljenog dijela na cijelom ekranu. Slika 6: Prikaz se dodatno korigira opcijama triggera desno od kontrole DELAY TIME POS kako bi dobili najbolji prikaz željenog segmenta složenog signala.
Ako usporedimo prethodno opisani Osciloskop Hameg HM 205-3 sa Tektronixom 455, onda sa Hamegom dobivamo funkciju digitalnog prikaza signala, odnosno mogućnost zamrzavanja signala u cilju njegove analize, a sa Tektronixom dobivamo pomoćnu vremensku bazu koja omogućava zumiranje segmenata složenih signala. Tektronix naravno ima i širi propusni opseg (50 MHz naspram Hamegovih 20 MHz) no ako se moramo odlučiti za jedan od ova dva osciloskopa onda bi prevagu zapravo morale donijeti specifičnosti pojedinog osciloskopa, odnosno da li nam je za rad više iskoristiva funkcija zamrzavanja ili zumiranja slike složenih signala.
Naš primjerak Tektronixa 455 došao je dosta dobrom stanju. Sa stražnje strane smo promijenili mrežni kabao i utičnicu uzemljenja što je bilo nespretno odrađeno od strane prethodnog vlasnika. Sa prednje strane smo popravili ručicu atenuatora na prvom kanalu i zamijenili crvenu LED na drugom kanalu koja signalizira poziciju atenuatora kod upotrebe sonde x1 (lijeva LED). Sve kontrole funkcioniraju savršeno tako da smo kod ovog osciloskopa pošteđeni rastavljanja i čišćenja kompliciranih sklopki i potenciometara. Jedina obnova koju bi još trebalo napraviti je ispis brojeva na gornjem gumbu atenuatora, jer su ostale vidljive samo brojke za 2 i 5 V. Vjerojatno je najbolje isprintati te brojeve na samoljepljivu prozirnu foliju koja se onda nalijepi s unutrašnje ili vanjske strane plastičnog prstena. Napravili smo i finu kalibraciju ulaznih vertikalnih pojačala.
Bolji analogni osciloskopi imaju funkciju istovremenog prikaza punog složenog signala i zumiranog dijela tako da se vizualno lakše zumom “šetati” po signalu i istovremeno pratiti zumirani dio. Za nešto više od toga (izravna mjerenja, markeri i slično) potrebno je ipak imati analogno-digitalni ili čisti digitalni osciloskop, no time i prelazimo u puno višu cjenovnu klasu. Tako se opet vraćamo za zaključak kako je u amaterskoj praksi još uvijek povoljnije imati dva jeftinija osciloskopa, jedan analogni i jedan digitalni, nego neki (pre)skupi kombinirani osciloskop koji objedinjuje dobra svojstva oba tipa osciloskopa. Naš Tektronix 455 pak je u tom slučaju sasvim pristojan kandidat za jedan analogni primjerak osciloskopa za našu elektroničku radionicu 🙂
