Frequenza di estinzione e oscilloscopi a tubo a raggi catodici: concetti fondamentali e applicazioni

La frequenza di estinzione $f_e$ di un tubo a raggi catodici (CRT) gioca un ruolo cruciale nella definizione delle capacità di banda di operazione dello strumento. Essa stabilisce un limite superiore alla frequenza massima dei segnali che possono essere applicati alle piastre di deflessione, sia sull'asse x che sull'asse y. La frequenza di estinzione è direttamente proporzionale alla velocità $v_z$, che dipende dalla tensione dell'anodo $V_A$. Per ottenere una frequenza di estinzione elevata, è quindi necessario applicare una tensione dell'anodo elevata, il che spiega perché negli oscilloscopi ad alta banda la tensione dell'anodo può arrivare fino a 100-150 kV.

Tuttavia, anche con una tale persistenza del materiale, l'immagine sullo schermo si disintegra prima che si possa registrare il percorso che il punto luminoso ha seguito. Per visualizzare un'immagine stabile, simile a quella di un film, è necessario rinfrescare il display a una velocità almeno pari a 25 volte al secondo. Ciò implica che, per visualizzare un ciclo completo di una forma d'onda periodica, come ad esempio $V_y \sin(\omega_y t)$, il ciclo della forma d'onda deve essere continuamente "tracciato" sullo schermo, spostando opportunamente il punto luminoso lungo gli assi x e y.

Questo impulso di blanking viene applicato alla griglia di controllo per "spegnere" il punto luminoso, evitando che la traccia di ritorno dell'onda venga visualizzata. La forma d'onda di blanking, contrassegnata come (c) nel diagramma, ha lo scopo di sovrascrivere la regolazione di luminosità, garantendo che il punto luminoso venga spento durante il periodo di transizione dell'onda a dente di sega. Una volta applicato l'impulso di blanking, la linea di ritorno scompare e lo schermo mostra solo la forma d'onda desiderata.

Nel caso in cui il periodo dell'onda a dente di sega sia doppio rispetto al periodo dell'ingresso $y$, come mostrato nel diagramma, l'oscilloscopio visualizzerà due cicli completi della forma d'onda di ingresso. La relazione tra il periodo dell'ingresso e la forma d'onda a dente di sega è fondamentale, poiché determina come viene visualizzato il segnale sullo schermo. Un aspetto importante è che il periodo dell'ingresso x è sincronizzato con l'ingresso y in un oscilloscopio sincrono, il che significa che la visualizzazione dipende strettamente dal comportamento dell'ingresso y.

Nel caso di un oscilloscopio in modalità triggered, il segnale di deflessione x è generato da un oscillatore che produce un'onda a dente di sega con un periodo fisso. Per garantire una visualizzazione stabile, l'oscilloscopio è dotato di un circuito di trigger che sincronizza l'inizio del periodo dell'onda a dente di sega con un punto specifico del segnale di ingresso y. Quando il segnale di ingresso raggiunge un determinato livello di tensione e la pendenza del segnale cambia, il circuito di trigger invia un impulso che avvia il ciclo dell'onda a dente di sega, e così l'oscilloscopio continua a visualizzare la stessa parte della forma d'onda di ingresso.

Con un oscilloscopio in modalità triggered, l'utente può visualizzare forme d'onda periodiche in modo stabile, con la possibilità di misurare direttamente il tempo sull'asse x. In questo caso, ogni divisione sull'asse x corrisponde a un intervallo di tempo fisso, determinato dalla frequenza dell'oscillatore a dente di sega. La capacità di sincronizzare e triggerare il segnale rende gli oscilloscopi moderni strumenti potenti per analisi temporali precise, fondamentali nelle misurazioni elettroniche avanzate.

Quali sono le regole per scrivere correttamente le unità di misura e i numeri nelle misurazioni scientifiche?

Nel contesto delle misurazioni scientifiche, una delle principali preoccupazioni riguarda l'uso corretto delle unità di misura e la loro rappresentazione. La precisione nella notazione non solo facilita la comprensione, ma è anche fondamentale per evitare ambiguità. Le norme internazionali stabiliscono delle regole precise per l'uso delle unità, dei prefissi e dei numeri, che devono essere rispettate rigorosamente per garantire l'accuratezza e la chiarezza della comunicazione scientifica.

Inoltre, le unità di misura non devono mai essere scritte separatamente dai numeri, e i prefissi non possono essere usati più di una volta. È errato scrivere "micromicrometro" (μμm), mentre si deve utilizzare correttamente "picometro" (pm). Quando si scrivono grandi numeri, questi devono essere separati in gruppi di tre cifre, ma mai con le virgole, ma usando gli spazi (o mezza spazio). Per esempio, "123456" va scritto come "123 456". Le notazioni con la virgola decimale sono accettate secondo le norme internazionali, ma deve essere sempre posizionata sulla linea inferiore del testo (ad esempio, 123,456).

L'uso di prefissi come "mega" (M), "giga" (G) o "tera" (T) è disciplinato dalla convenzione che le lettere maiuscole vengono usate per i prefissi che aumentano una grandezza, mentre quelle minuscole sono per quelli che riducono la grandezza (ad esempio, "milli" o "nano"). Un’eccezione comune a questa regola riguarda "kilo" (k), che viene scritto in minuscolo per evitare confusioni con il simbolo del kelvin, e "hecto", che ha una singolarità analoga.

La scrittura delle unità di misura deve essere sempre accurata e non deve mai essere scritta al plurale con un "s" finale, come nel caso di "kg" per chilogrammo. Non esistono abbreviazioni come "kgs" per "chilogrammi". Le unità di misura devono rimanere singolari anche quando rappresentano valori al plurale. Inoltre, l'uso di abbreviazioni come "ppm" (parti per milione) o "ppt" (parti per mille) non è riconosciuto nel Sistema Internazionale di Unità (SI).

Per quanto riguarda la rappresentazione numerica, è importante rispettare le regole per le cifre significative. Le cifre significative rappresentano la precisione con cui un valore è stato misurato. Ad esempio, se un ammetro ha una risoluzione di 1 mA, un valore letto di 100 mA è un risultato corretto che indica una misura approssimativa di 100 mA, ma il valore effettivo potrebbe essere leggermente superiore o inferiore, ma non può mai essere più preciso di quanto la risoluzione consente.

Un’altra regola importante riguarda l’indicazione della frazione decimale. È corretto usare la virgola come separatore decimale, come prescritto dallo standard internazionale, sebbene l’uso del punto decimale sia accettato in molte nazioni. La scrittura "123,456" è perfettamente valida, ma scrivere "123·456" è errato.

Le misurazioni devono essere sempre accompagnate dalla corretta unità di misura. Ad esempio, quando si scrive una dimensione come "1.2 m x 3 m", ogni numero deve essere accompagnato dalla sua unità di misura. È un errore scrivere "1.2 x 3 m" senza esplicitare chiaramente che si tratta di "metri". Anche l’uso corretto dei numeri deve essere seguito dalle unità di misura, come in "273 K—330 K", e non "273–330K". La corretta notazione contribuisce a evitare confusione tra valori numerici e unità.

In definitiva, è fondamentale che i risultati delle misurazioni siano riportati in modo chiaro e accurato, rispettando le convenzioni internazionali che riguardano non solo le unità di misura ma anche la forma numerica. Il rispetto di queste regole non è solo una questione di forma, ma anche di sostanza, in quanto garantisce che i dati scientifici siano interpretabili senza errori, siano condivisibili e possano essere riprodotti con la stessa precisione da altri scienziati e tecnici.