Где применяется осциллограф: принцип работы, устройство, назначение, особенности настройки

Осциллограф. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Осциллограф представляет прибор, используемый для исследования временных и амплитудных параметров электрического сигнала, который подается на его вход, или непосредственно на экране, или записываемого на фотоленте. На сегодняшний день это один из самых распространенных типов контрольно-измерительных приборов, который наряду с мультиметрами позволяет производить производственные и научные исследования.

На сегодняшний день промышленность не стоит на месте. Создаются современные приборы, которые позволяют значительно сокращать время исследований и разработок. Они обладают значительным набором измерительных приложений, емкостным сенсорным дисплеем, глубокой памятью и высочайшей скоростью обновления сигналов на экране.

Содержание

Виды
Всего имеется несколько типов приборов, которые различаются по характеристикам:

  • Аналогово-цифровые.

  • Цифровые запоминающие.

  • Устройства смешанных сигналов.

  • Виртуальные устройства.
По количеству лучей осциллограф может быть:
  • Однолучевой.
  • Двулучевой и так далее.

Число лучей может быть 16 и более (n-лучевой прибор имеет n сигнальных входов, в том числе может отображать на экране одновременно n графиков входных сигналов).

Приборы также классифицируются по принципу действия:
  • Электронный: аналоговый и цифровой.
  • Электромеханический: электродинамический, выпрямительный, электростатический, термоэлектрический, электромагнитный, магнитоэлектрический.
По развертке их можно поделить:
  • Специальный.
  • Запоминающий.
  • Стробоскопический.
  • Скоростной.
  • Универсальный.

Имеются также приборы, которые совместимы с иными измерительными устройствами. Это может быть не только автономное устройство, но и приставка, к примеру, компьютер, карта расширения или вовсе подключение к внешнему порту.

Устройство

Конструкция аналоговых устройств базируется на применении систем аналоговой горизонтальной развертки и электронно-лучевых трубок. Одним из главных блоков данных приборов являются генераторы линейно меняющегося напряжения пилообразной формы.

Аналоговый осциллограф имеет:

  • Отклонение луча на экране определяется напряжение пластин. Трубки выделяются большим диапазоном частоты. Горизонтальная развертка функционирует от напряжения горизонтальных пластин по линейной зависимости. Верхняя граница частоты определяется усилителем и емкостью пластин. Нижний предел соответствует 10 герцам.
  • Для визуализации характеристик и формы в аналогово-цифровых приборах исследуемого сигнала используются системы аналоговой горизонтальной развертки, электронно-лучевые трубки, в том числе генераторы линейно изменяющегося напряжения. К тому же в конструкции приборов имеются встроенные запоминающие модули, которые используются для хранения изображения.
  • Запоминающие цифровые приборы применяют высокоскоростную оцифровку аналоговых сигналов, обеспечивают их хранение и выводят на жидкокристаллический индикатор, который применяется вместо электронно-лучевой трубки. Цифровой осциллограф имеет преобразователь аналогового сигнала, усилитель, делитель, блок управления, память и блок выведения на ЖК панель.
  • Устройства смешанных сигналов быстро оцифровывают аналоговые сигналы, в том числе имеют функцию ввода цифровых последовательностей. Вся необходимая информация сохраняется в запоминающий модуль и выводится на жидкокристаллический монитор при необходимости.
Принцип действия

Аналоговые устройства для создания изображения на экране применяют электронно-лучевую трубку. В ней напряжение, которое подается на оси X и Y, заставляет точку передвигаться по экрану. На горизонтали можно наблюдать зависимость от времени, тогда как по вертикали идет отображение пропорциональное входному сигналу. В целом же сигнал усиливается и направляется на электроды, которые отклоняют по оси Y электронно-лучевой трубки с применением аналоговой технологии.

Цифровой осциллограф работает несколько по-другому:
  • Выполняется модификация входящего аналогового сигнала в цифровую форму.
  • Затем происходит его сохранение. Скорость сохранения зависит от управляющего устройства. Верхняя граница определяется скоростью преобразователя, при этом у нижней границы нет ограничений.
  • Преобразование сигнала в цифровой код позволяет повысить устойчивость отображения, сделать масштаб и растяжку проще, сохранить данные в память.
  • Использование дисплея вместо электронной трубки дает возможность отображать любые данные, в том числе выполнять управление прибором. У дорогостоящих приборов установлены цветные экраны, благодаря чему они дают возможность выделять цветом различные места, различать курсоры и сигналы иных каналов.
  • Синхронизацию можно наблюдать прямо перед включением развертки. Используемые процессоры обработки сигнала позволяют обрабатывать сигнал при помощи анализа преобразованием Фурье.
  • Информация в цифровом виде дает возможность записать экран с итогами измерения в память, в том числе распечатать на принтере. Большинство приборов имеют накопители, чтобы можно было записать изображения в архив и в дальнейшем произвести их обработку.
Применение
Осциллограф представляет измерительный прибор, при помощи него можно:
  • Определить значения напряжения сигнала (амплитуду) и временные параметры.
  • Измерив временные характеристики сигнала, удастся определить его частоту.
  • Наблюдать сдвиг фаз, происходящий при прохождении разных участков цепи.
  • Выяснить переменную (AC) и постоянную (DC), которые составляют сигнал.
  • Наблюдать искажение сигнала, который вносит определенный участок цепи.
  • Выяснить соотношение сигнал/шум, определить стационарность шума или его изменение по времени.
  • Понять процессы, которые происходят в электрической цепи.
  • Выяснить частоту колебаний и так далее.

Эти устройства преимущественно применяются в электронике и радиотехнике. Особенно важным элементом прибор используется в электромеханических сферах производства. Данное устройство выступает в качестве фиксирующего прибора, который наглядно отображает все колебания электрического тока, происходящие в определенном электрическом механизме. С помощью прибора можно найти помехи, а также искажения прохождения электрического импульса в самых разных узлах схемы.

Применение в диагностике и ремонте автомобилей

Применяются эти приборы и в других областях. Так они часто используются для определения неисправностей в системе исполнительных механизмов и иной диагностике. При помощи них даже можно диагностировать механические неисправности двигателя.

К примеру, осциллограф способен:
  • Выявить неисправный катализатор.
  • Определить соответствие установки задающего шкива коленвала по отношению к датчику положения коленчатого вала.
  • Выявить сильный подсос воздуха.
  • Наблюдать сигналы с датчиков системы, отслеживать их изменение.
  • Считывать коды неисправностей, сохраненные системой.
  • Указать идентификационные данные системы, ЭБУ.
  • Выполнить проверку работу исполнительных механизмов и так далее.

Естественно, что такой прибор должен иметь логический анализатор, специальное программное обеспечение и уметь выполнять дешифровку протоколов.

Как выбрать осциллограф
На рынке представлено множество самых разных моделей. Поэтому перед покупкой следует определиться:
  • Следует узнать, где будет применяться прибор?
  • Какова амплитуда измеряемых сигналов?
  • Сигналы в скольких точках схемы будет нужно измерять одновременно?
  • Необходимость измерения одиночных и периодических сигналов?
  • Необходимость сигналов в частотной области, функции быстрого преобразования Фурье и так далее?
При выборе следует обратить внимание на следующие параметры:
  • Количество каналов. Они будут влиять на число отображаемых независимых сигналов на дисплее. Их одновременное наличие позволит наблюдать за несколькими графиками, проводить их сравнение и анализировать. Для работы с простой техникой хватит 2-4 каналов. Наиболее продвинутыми являются приборы с функцией логического анализатора и 16 каналами.
  • Частота дискретизации будет влиять на число выборок сигнала в секунду, то есть на качество разрешения изображения на экране. Большее количество точек сигнала позволит построить более точное изображение. Данный параметр важен при измерении переходных и однократных процессов.
  • Тип питания. При работе с прибором на выезде или вдали от сети лучше покупать модель с аккумулятором. В остальных случаях лучше покупать измерительные приборы, работающие от сети.
  • Полоса пропускания. Следует учесть, что полоса пропускания должна в 3-5 раз быть выше значения частот исследуемых сигналов. Для простых усилителей звуковой частоты и цифровых схем достаточно параметра в 25 МГц. Для профессиональных исследований и радиочастотных схем будет нужно устройство с полосой пропускания порядка 100-200 МГц.
Почему не стоит использовать советские приборы
Сегодня вполне можно купить устройства, выпущенные 30-40 лет назад. Однако такой осциллограф лучше не использовать, ведь:
  • Для калибровки необходимо использовать подстроечники, которых полно и сверху и сбоку. Обеспечить точную настройку будет затруднительно.
  • Высохшие электролиты.
  • Вес.
  • Габариты и так далее.
Похожие темы:
Как пользоваться осциллографом и для чего он вообще нужен. Часть I

  1. Краткая история
  2. Общий принцип работы
  3. Какие бывают осциллографы
  4. Основные характеристики

К осциллографам у меня особая любовь. Кому-то бентли нравятся, а кому-то осциллографы. У каждого свои причуды. Бентли мне тоже нравится, но в отличии от всех других её владельцев, мне еще и осциллографы нравятся! =)

Главная задача осциллографа: регистрировать изменения исследуемого сигнала и выводить его на экран для просмотра. Это самый незаменимый прибор в лаборатории радиолюбителя. Можно и частоту прикинуть и амплитуду посмотреть и, что часто ещё важней, форму сигнала изучить. Решил заниматься электроникой -- обязательно купи.

Краткая история

История осциллографа насчитывает уже 100 с лишним лет. В разное время над усовершенствованием прибора работали такие известные люди как Адре Блондель, Роберт Андреевич Колли, Уильям Крукс, Карл Браун, И. Ценнек, А. Венельт, Леонид Исаакович Мандельштам и многие другие.

Кстати, а вы знали, что первое подобие осциллографа создали в Российской Империи? Это сделал В 1885 году русский физик Роберт Колли. Прибор назывался осциллометр. Осциллографы того времени сильно отличались от тех, что используются сейчас!

Общий принцип работы


Передняя панель типичного двухлучевого осциллографа

Надо сказать, что сейчас существует огромное количество разных осциллографов. Но для нас важен общий принцип работы, который заключается в том, что прибор регистрирует изменение напряжения сигнала и выводит его на экран. Да, именно для этого и нужен осциллограф, и всё. Но это настолько важно для физиков и инженеров, что словами передать сложно. Важность этого прибора сравнима с открытием закона всемирного тяготения.

На картинке выше приведена типичная панель управления осциллографа. Куча всяки регуляторов, кнопочек, разъемов и экран. Ужас, как во всём это разобраться? Да легко. Поехали.

Никто не обидится, если я скажу, что у осциллографа два главных органа управления. Над ними обычно написано "Развертка" или "Длительность", "В/дел". Разберемся!

Сначала про "В/дел". На вход прибора ты можешь подавать сингал разной амплитуды. Захотел подал синусоиду с амплитудой в 1В, а захотел 0.2В или 10В. Как видно на картинке сверху, экран прибора обычно разделен на клеточки. Да, это та самая всем привычная декартова система координат. Так вот  "В/дел" позволяет изменять масштаб по оси Y. Другими словами можно менять размер клеточки в вольтах. Если выбрать 0.1В и подать синусоиду амплитудо в 0.2В, тогда вся синусоида займёт на экране 4 клетки. 

А при исследовании сигнала в реальной схеме амплитуда сигнала может быть такой, что весь сигнал не сможетпоместиться на экране прибора. Вот тогда ты и будешь крутить ручку регулировки "В/дел", устанавливая необходимый масшатб оси Y таким, чтобы увидеть весь сигнал. 

Теперь про "Длительность". Большую часть истории развития электронных осциллографов они были аналоговыми. В качестве экрана использовались ЭЛТ (электронно-лучевые трубки). Те самые, что уже и в телевизорах трудно встретить. Кому интересно, посмотрите видео ниже. Оно прекрасно объясняет принцип рисования исследуемого сигнала на экране ЭЛТ-осциллографа. Либо читаем дальше, если лень смотреть, -- я расскажу о самом главном. 

Итак, ручка "длительность" ("разёртка") нужна для того, чтобы задать с какой скоростью будет бегать луч на экране прибор слева на право. (Ты думал, что там рисуется линия целиком? Нет, это в современных цифровых приборах так, но оних позже) Для чего это нужно? Да собственно на этом и строится работа осциллографа. Луч бегает слева-направо, а подаваемый на вход сигнал просто отклоняет его вверх или вниз. В итоге ты и видишь на экране прибора красивую картинку синусоиды или какого-нибудь шума. 

Ладно, зачем это нужно теперь понятно. Остался вопрос зачем менять скорость перемещения или, другими словами, частоту пробегания луча по экрану (частоту развертки)? 

Может ты замечал сам или видел на каком-нибудь шоу или концерте такой эффект, что когда в темноте вспихивал яркий свет на долю секунды, тогда казалось, что все движение прекратилось, мир замер? Поздравляю ты подметил стробоскопический эффект. Есть даже такое устройство -- стробоскоп. Стробоскоп позволяет разглядывать быстродвижущиеся предметы. В осциллографе тоже самое, он по сути представляет собой "электронный" стробоскоп! Только с помощью изменения частоты развертки мы добиваемся замирания картинки на экране прибора. И если частота развертки будет близка или совпадать с частотой сигнала, то на экране ты увидишь статичную картинку, которая словно нарисована на бумаге.

А иначе будет казаться, что синусоида куда-то бежит. Я не буду рассказывать как это достигается. Главное понять принцип, а детали конкретной реализации уже не столь важны. Все остальные функции осциллографа уже являются дополнением. Их наличие сильно упрощает исследование сигналов. И если каких-то из них нет в твоём приборе, то можно жить спокойно. 

Какие бывают осциллографы

Пока что ещё можно выделить три основных вида осциллографов: аналоговые, цифровые и аналогово-цифровые. Цифровых с 80х годов 20 века становится всё больше. Сейчас они предста

Зачем нужен осциллограф | Серния Инжиниринг

Для тестирования электронных схем применяется много приборов, один из которых — осциллограф. Им пользуются и начинающие электронщики, и сервисные центры электроники, разработчики техники. Поэтому важно разобраться, зачем нужен осциллограф и как он классифицируется.

Для чего нужен осциллограф?

photo-1535612731405-1348d22b8421f.pngОсциллограф — это прибор для измерения амплитудных и временных параметров электрического сигнала. Современные модели устройств способны вычислять параметры сигнала гигагерцевой частоты. С помощью проводов его подключают к проблемному устройству, а затем отслеживают изменение важных характеристик. Если говорить в целом, для чего нужен цифровой или другой осциллограф, то можно выделить следующие пункты:

  • определение временных параметров и величины сигнального напряжения;
  • вычисление сигнальной частоты;
  • наблюдение сдвига фаз, происходящего при прохождении разных участков цепи;
  • выяснение постоянной и переменной сигнальных составляющих;
  • выявление сигнального искажения, создаваемое одним из участков цепи;
  • выяснение соотношения сигнала к шуму;
  • определение вида шума (стационарный или нет), его изменений во времени.

По форме сигнала, определенной с помощью измерительного прибора, специалист сможет установить процессы, происходящие в электрической цепи. С помощью измерительного оборудования можно отслеживать сигналы в разных точках схемы, наблюдать их соотношение между собой. К примеру, на входе и выходе усилителя. Можно изучить сигнальные данные на входе и выходе, узнать о форме искажений, вносимых усилителем, оценить изменение амплитуды, задержку по времени.

Как измерительное оборудование работает?

В осциллограф вставляется щуп, который затем соединяется со схемой или входом электрического прибора, напряжение которого необходимо узнать. Если в нем присутствует ток, то он обязательно пойдет через щуп. Попадая в устройство, он обрабатывается. Измерительное оборудование вычисляет его форму, показатели напряжения, частоту, уровень шума и иные параметры, а затем выводит всё на экран.

Если в точке подключения щупа тока нет, то на мониторе будет просто ровная линия. Если присутствует постоянное напряжение, появится линия, направленная вверх или вниз. Если напряжение колеблется, оборудование покажет форму и колебания, дав оператору понять, что происходит внутри схемы и определить проблемный участок электрической цепи.

Какие они бывают?

После того, как мы выяснили зачем нужен аналоговый и любой другой осциллограф, можно перейти к его классификации. Существует 6 основных типов измерительных приборов:

  1. Аналоговые. Считаются классическими моделями измерительных устройств. Аналоговый осциллограф — это прибор для измерения средних сигналов. Нижний предел частоты — 10 Гц. Цена такого оборудования намного ниже, чем цифрового, потому оно до сих пор популярно среди начинающих электронщиков. Главный плюс аналоговых моделей — наименьшее искажение наблюдаемого сигнала. В остальном они сильно проигрывают цифровой техники. Основные узлы устройства:
      a. делитель входного сигнала;
      b. схема синхронизации и отклонения горизонтальной плоскости;
      c. лучевая трубка;
      d. блок питания.
  2. b02849b0899eff841664a6a1b1c0a790.jpgЦифровые запоминающие. Устройства предлагают больше возможностей по проведению исследований и измерений, поэтому их цена намного выше, чем аналоговых моделей. Анализирующие способности — главное преимущество запоминающих приборов. Задав определенные настройки, можно заставить оборудование записывать данные в цифровом формате сразу после нормализации. Изображение сигнальных данных более устойчивое, а итоговый результат пользователь может отредактировать путем нанесения меток или масштабированием. Примеры цифровых запоминающих осциллографов: TBS1052B Tektronix, TBS1152B-EDU Tektronix, R&S RTC1000. Основные компоненты прибора:
      a. делитель входного сигнала;
      b. усилитель нормализации;
      c. АЦП-преобразователь;
      d. устройства вывода и ввода информации;
      e. запоминающее устройство.
  3. 8e50606903fabde9c7096ecbc844ba60.jpgЦифровые люминофорные. Приборы этого типа работают на цифровом люминофоре и считаются самыми дорогими среди всех типов осциллографов. Они способны имитировать изменение интенсивности выводимых данных. Это особенность упрощает диагностику отклонений в импульсных блоках. Примеры люминофорных осциллографов: Tektronix MSO DPO2000B, Tektronix DPO70804C, DPO72304SX Tektronix.
  4. Цифровые стробоскопические. В этих моделях используется эффект последовательного сигнального стробирования. Используются они для анализа высокочастотных повторяющихся сигналов, частота которых превышает частоту дискретизации устройства. Они осуществляют выборку множества сигнальных точек за несколько последовательных периодов, а затем воссоздают исходную форму волны. Рабочая частота оборудования этого типа превышает 50 Гц. Одной из популярных моделей стробоскопических осциллографов является DSA8300 Tektronix. Отличительная особенность устройства — широкий выбор оптических, электрических модулей для испытаний.
  5. Портативные. Измерительные технологии быстро развиваются, поэтому появилось компактное оборудование для проведения исследований сигналов. Плюс таких устройств заключается в низком потреблении электроэнергии и небольших габаритах. Портативное оборудование часто используют в своей работе электронщики. Примеры малогабаритной измерительной техники: серия R&S RTH Scope Rider, серия R&S (HAMEG) HMO Compact.
  6. bdce84e6c2f49443789916cbefeee480.pngКомбинированные. В эти приборы встроены анализаторы спектра, поэтому они способны не только собирать информацию о поступающем сигнале, но и определить количество гармоник вместе с уровнем. Примеры комбинированного оборудования: MDO3024 Tektronix, MDO3104 Tektronix, MDO4054C Tektronix.

Осциллографы незаменимы при измерении временных и амплитудных параметров электрического сигнала. Современные модели устройств также способны проводить спектральный анализ.

Заявка на осциллограф

Где применяются осциллографы?

Широкое применение в современном оборудовании получили осциллографы от http://expert-pro.com.ua/category/izmeritelnye_pribory/ostsillografy/. Особенно важным элементом осциллограф стал в электромеханических сферах производства. Осциллограф выполняет функцию фиксирующего прибора, отображающего наглядно все колебания электрического тока, происходящие в том или ином электрическом механизме. В переводе с латинского, слово осциллограф переводится как «качающаяся» и «пишущая» машина, что в целом и является отображением принципа его работы.

Впервые прибор, являющийся прототипом осциллографа, появился в 1894 году во Франции. Он был изобретен Андре Блонделем, но отличался от современного большей примитивностью.

Осциллографы, использующиеся в современном оборудовании, позволяют получать сигнал от гигагерцовой частоты. Однако, его мощности все же недостаточно для исследования сигналов более высокой частоты, для этого могут быть применены лишь электронно-оптические устройства.

Традиционно все осциллографы подразделяются на две категории, отличающиеся друг от друга способом вывода и получения информации. К первой категории могут быть отнесены устройства, оснащенные периодической разверткой, позволяющей осуществлять наблюдение сигнализирующих частот на экране. Ко второй категории относятся осциллографы с системой непрерывной регистрации всех колебаний электрических частот отображающихся на фотоленте.

В свою очередь устройства с периодическим регистрированием делятся на универсальные, высокоскоростные, оснащенные стробоскопом и устройства с запоминанием.

Кроме того, осциллографы могут отличаться способом приема и обработки всех поступающих гигагерцевых частот и быть аналоговыми или цифровыми. Каждый осциллограф может иметь определенное количество лучей, максимальное число которых может достигать шестнадцати.

Используются осциллографы для измерения амплитудного и временного параметра, передающегося электрическим сигналом. Именно эта особенность сделала осциллографы такими популярными и незаменимыми в разного рода электрической и радиотехнике, где необходима точная система диагностики и исследования всех колебаний электрического тока.

Подпишитесь на нас Вконтакте, Одноклассники


Осциллограф | Описание, функции, предназначение

Осциллограф – это прибор, который показывает изменение напряжение во времени на каком-либо участке электрической цепи.Ось X на экране осциллографа – это время, ось Y – напряжение.

оси осциллографа

 

В этой статье мы рассмотрим три типа осциллографов, а также принципы их работы.

Аналоговый осциллограф

Его еще также называют электронно-лучевой осциллограф, так как он состоит из электронно-лучевой трубки. По сути электронно-лучевая трубка представляет из себя маленький кинескоп, на котором мы можем наблюдать какое-либо изменение электрического сигнала.

аналоговый осциллограф

Любой осциллограф имеет экран. Он может быть встроенный, либо это может быть монитор вашего настольного компьютера или дисплей ноутбука. В нашем случае на фото мы видим, что наш осциллограф имеет круглый экранчик. Сигнал, который вырисовывается на таком экране называется осциллограммой.

Для измерения электрических сигналов нам потребуются специальный щуп для осциллографа. Такой щуп представляет из себя кабель из двух проводов, один из которых является сигнальным, а другой нулевым. Нулевой провод также часто называют “землей”.

щуп осциллографа

 

Более современные щупы уже выглядят вот так.

щупы для осциллографа

А вот и сам разъем щупа

разъем щупа осциллографа

Этот конец щупа соединяется с осциллографом и фиксируется небольшим поворотом по часовой стрелке.

разъемы осциллографа

Что делать, если вы не помните, какой провод из щупа является сигнальным, а какой нулевым? Это определяется очень просто. Так как человек находится всегда в электромагнитном поле, он является своего рода принимающей антенной и может наводить помехи. Касаясь сигнального щупа осциллографа, на экране мы увидим, что сигнал очень сильно исказился.

сигнальный щуп

При касании нулевого провода, сигнал на осциллографе остался бы таким, какой был. То есть чистый ноль.

нулевой сигнал осциллографа

 

Как измерить постоянное напряжение аналоговым осциллографом

Для того, чтобы измерить постоянное напряжение, мы должны переключить осциллограф в режим DC, что означает “постоянный ток”. В разных моделях это делается по разному, но этот переключатель обязательно должен быть в каждом осциллографе.

Давайте рассмотрим на реальном примере, как можно измерить постоянное напряжение. Для этого нам потребуется источник постоянного тока. В данном случае я возьму лабораторный блок питания. Выставляю на нем значение напряжения в 1 Вольт.

1 вольт на блоке питания

 

Теперь необходимо выбрать масштаб измерений. Если мы хотим, чтобы одна сторона квадратика была равна 1 Вольту, то ставим коэффициент масштабирования 1:1. В данном случае я выставляю переключатель вертикальный развертки на единичку.

вертикальная развертка осциллографа

 

Далее сигнальный провод осциллографа цепляем на “плюс” питания, а нулевой  – на “минус” питания. Далее наблюдаем вот такую картину.

осциллограмма постоянного тока

Как вы могли заметить, осциллограммой постоянного тока является прямая линия, параллельная горизонтальной оси (оси Х). По вертикальной оси (оси Y) мы видим, что сигнал поднялся ровно на одну клеточку.  Мы выставили коэффициент масштабирования по Y, что 1 клеточка – это 1 Вольт. Следовательно в нашем случае сигнал поднялся ровно на 1 клеточку, что говорит нам о том, что это и есть осциллограмма постоянного тока в 1 Вольт.

Я также могу изменить коэффициент. Например, ставлю на 2. Это означает, что 1 квадратик будет уже равен 2 Вольтам.

вертикальная развертка на осциллографе

Смотрим, что произойдет с сигналом с напряжением в 1 Вольт

постоянное напряжение на осциллографе

Здесь мы видим, что его значение просело в 2 раза, так как мы взяли коэффициент 1:2, что означает 1 квадратик равен 2 Вольтам. Благодаря масштабированию вертикальный развертки, мы можем измерять сигналы напряжением хоть в 1000 вольт!

Что случится, если мы соединим сигнальный провод осциллографа с “минусом” питания, а нулевой с “плюсом” питания? В этом случае осциллограмма “пробьет пол” и просто покажет минусовые значения. Ничего страшного в этом нет. Здесь мы видим значение  “-2” Вольта.

отрицательное напряжение на осциллографе

 

Как измерить переменное напряжение аналоговым осциллографом

Для измерения переменного напряжения нам потребуется переключить осциллограф в режим измерения AC – “переменный ток”. Если вы хотите просто наблюдать форму сигнала, то вам необязательно знать, какой провод осциллографа куда тыкать. Давайте измеряем переменное напряжение с понижающего трансформатора, который включен в сеть 220 Вольт.

понижающий трансформатор

Снимаем напряжение со вторичной обмотки трансформатора и видим вот такую осциллограмму.

переменное напряжение

По идее здесь должен быть чистый синус. То ли трансформатор вносит искажения в сигнал, то ли на электростанции что-то не так.  Непонятно. Ну да ладно, главное то, что мы сняли осциллограмму переменного напряжения со вторичной обмотки трансформатора.

В этом случае мы можем без проблем определить период сигнала и его частоту. В этом нам поможет переключатель горизонтальной развертки по оси времени.

горизонтальная развертка осциллографа

Мы видим, что его значение стоит на 5. Это означает, что один квадратик по оси “Х” , то есть по оси времени, будет равен 5 миллисекунд или 0,005 секунд.

Период – это время, через которое сигнал повторяется. Обозначается буквой Т. В нашем случае период равен 4 квадратикам.

период сигнала

Так как один квадратик в нашем случае равен 0,005 секунд, то получается, что T=0,005 x 4 = 0,02 секунды. Отсюда можно узнать частоту сигнала.

формула частоты через период

где

V – это частота, Гц

T – период сигнала, с

 

Для данного случая

V=1/T=1/0,02=50 Гц.  Трансформатор меняет только амплитуду сигнала, но не изменяет его частоту. Поэтому, частота в нашей сети 50 Герц, что и подтвердил осциллограф.

Цифровой осциллограф

Цифровой осциллограф – это осциллограф, построенный на основе цифровой схемотехники. Его главное отличие от аналогового в том, что внутри него идет цифровая обработка сигналов. Цифровой осциллограф может записывать, останавливать, автоматически подгонять и измерять исследуемый сигнал. И это только часть функций!

Как подготовить цифровой осциллограф к работе

Включаем осциллограф и цепляем щуп на любой из каналов. Я соединил щуп с первым каналом (Ch2)

На щупе есть делитель. Ставим его ползунок на 10Х.  В осциллографе по умолчанию также должен стоять делитель на 10Х. Если это не так, ищем в его настройках и ставим в характеристиках канала “10Х”.

Каждый нормальный цифровой осциллограф имеет встроенный генератор прямоугольных импульсов с частотой 1000 Герц (1кГц) и амплитудой напряжения в 5 Вольт. Чаще всего этот генератор находится в нижнем правом углу. В нашем случае он называется Probe Comp. Цепляемся за него щупом.

Все должно выглядеть приблизительно вот так:

На дисплее в это время происходит какой-то

В этом осциллографе есть волшебная кнопка, от которой я без ума. Это кнопка автоматического позиционирования сигнала Autoscale. Нажал на эту кнопку

Согласился с условиями автоматического позиционирования сигнала

и готово!

автомасштабирование на осциллографе

Но что такое? У нас должен быть ровный прямоугольный периодический сигнал! Вся проблема в том, что щуп осциллографа вносит искажения в сам сигнал, поэтому, его  желательно корректировать каждый раз перед работой.

В современных щупах есть маленький винтик, заточенный под тонкую отвертку. С помощью этого винтика мы будем корректировать щуп.

Крутим и смотрим, что у нас получается на дисплее.

настройка щупа осциллографаОго, слишком сильно крутанул винт.

Крутим чуточку в обратную сторону и выравниваем горизонтально вершины сигнала.

сигнал меандр

Вот! Совсем другое дело! На дисплее у нас ровные прямоугольные сигналы, следовательно на этом этапе цифровой осциллограф полностью готов к работе.

Как измерить постоянное напряжение цифровым осциллографом

Итак, первым делом выбираем, какое напряжение собираемся измерять. Это делается с помощью кнопочки Coupling (нажимаем клавишу Н1). DC – direct current, что с английского означает “постоянный ток”.

 Справа экрана сплывают окошки, и мы выбираем DC (нажимаем клавишу F1)

Все, после этого наш осциллограф полностью готов к измерению постоянного тока.

Откуда будем брать постоянный ток? У меня для этого есть блок питания. Выставим на нем для примера 5 Вольт.

Соединяем щупы блока питания и осциллографа. Сигнальный щуп осциллографа желательно соединять с красным плюсовым крокодилом щупа блока питания, а черный щуп (земля) соединить с минусовым черным крокодилом.

Смотрим на дисплей осциллографа

осциллограмма постоянного напряжения на цифровом осциллографе

Что мы тут видим? А видим мы тут осциллограмму постоянного напряжения.  Постоянное напряжение – это такое напряжение, которое не изменяется во времени.

На что стоит обратить внимание? Разумеется, на цену деления. Один квадратик по вертикали у нас равен 2 Вольта. Если считать от центра пересечения жирных штриховых линий, то осциллограмма находится на высоте 2,5 стороны квадратика. Значит, напряжение будет 2,5х2=5 Вольт. Так как мне лень считать, я вывожу эти показания осциллографа прямо на экране (нижняя левая зеленая рамка).

Как измерить переменное напряжение цифровым осциллографом

Для опытов я возьму ЛАТР (Лабораторный автотрансформатор). Как вы помните, ЛАТР понижает или повышает переменное сетевое напряжение.

Выставляем напряжение на ЛАТРе 100 Вольт.

На осциллографе переключаем на АС, что означает alternating current  – переменный ток.

 

Цепляемся к выходным разъемам ЛАТРа и наблюдаем такую картину.

осциллограмма перменного напряжения

С помощью кнопки “Measure” я вывел некоторые интересующие нас параметры:

Vk – среднеквадратичное значение напряжения. В данном случае он  нам показывает напряжение, которое мы подавали с ЛАТРа – это 100 Вольт.

F – частота. В данном случае это частота сети 50 Герц. ЛАТР не меняет частоту сети.

T – период. T=1/F. Как мы с вами видим частота напряжения в сети 50 Герц. Период равен 20 миллисекунд. Если единицу разделить на 20 миллисекунд, то мы как раз получим частоту сигнала.

Как вывести все параметры сигнала

Мы будем рассматривать все наши измеряемые параметры на конкретном примере. Для этого будем использовать генератор частоты  с заранее выставленной частотой в 1 Мегагерц (ну или 1000 КГц) с прямоугольной формой сигнала:

Сигнал с генератора частоты на экране осциллографа выглядит вот так.

А где же правильный прямоугольный сигнал? Вот тебе и раз… Ничего с этим не поделаешь. Это есть, было и будет у всех прямоугольных сигналов. Это возникает вследствие несовершенства цепей и радиоэлементов. Особенно хорошо такая осциллограмма прорисовывается на высоких частотах, как в нашем примере.

Осциллограф

 

Ладно, давайте выведем все параметры сигнала, которые может вывести наш осциллограф. Для этого нажимаем кнопочку “Measure” , что с англ. означает “измерять”

Далее нажимаем кнопочку “Add” ( с англ. – добавлять), с помощью вспомогательной клавиши h2

И потом нажимаем кнопку “Show All” (с англ. – показать всё) с помощью вспомогательной клавиши F3

В результате всех этих операций у нас выскочит табличка с измеряемыми параметрами сигнала:

Описание характеристик сигналов

Как вы знаете, осциллограф нам показывает изменение напряжения сигнала во времени. Поэтому, параметры сигналов в основном делятся на два типа:

Амплитудные

Временные

Давайте рассмотрим основные из них. Начнем слева-направо.

Period – с англ. период. Период сигнала – это время, за которое сигнал повторяется. В нашем случае период обозначается буквой “Т”.

Чтобы самостоятельно посчитать период, нам надо знать значение одной клетки по горизонтали. Внизу осциллограммы можно найти подсказку. Я ее пометил в желтый прямоугольник

Следовательно, одна клеточка по горизонтали равна 500 наносекунд. А так как у нас период длится ровно две клеточки, значит 500 х 2 = 1000 наносекунда или 1 микросекунда.

Сходятся ли наши расчетные показания с показаниями автоматических измерений? Смотрим и проверяем.

Стопроцентное попадание! Кстати, чтобы не было дальнейших вопросов, привожу небольшую табличку.

“Пико” – буквой “p”

“Нано” – буквой “n”

“Микро” обозначается буквой “u”, как и в маркировке современных конденсаторов.

“Милли”  – буквой “m”.

Осциллограф

Freq. Полное название frequency – с англ. частота. Обозначается буквой “F”. Частоту очень легко можно вычислить по формуле, зная период Т.

F=1/T

В нашем случае получаем 1/1х10-6=106=1 Мегагерц (MHz).  Смотрим на наши автоматические измерения:

Ну разве не чудо? 😉

Следующий показатель Mean. В нашем случае обозначается просто буковкой “V”. Он означает среднюю величину сигнала и используется для измерения постоянного напряжения. В данный момент этот параметр не представляет интереса, потому как измеряется переменный ток и в значении этого сигнала показывается какая-то вата. Постоянный ток меряет нормально, можно вывести этот параметр на дисплей, что мы и делали в прошлой статье:

Еще один интересный параметр: PK-PK. Называется он Peak-to-Peak и показывает напряжение от пика до пика. Обозначается как Vp. Что это за напряжение от пика до пика, показано на осциллограмме ниже:

Так как мы видим, что значение нашего квадратика  равно 1 Вольту (внизу слева)

То можно высчитать и напряжение от пика до пика. Оно будет где-то эдак 5 Вольт. Сверяемся с автоматическим измерением

Почти в тютельку!

Остальные параметры сигнала не столь важны для начинающих электронщиков.

Плюсы и минусы цифрового осциллографа

Начнем с плюсов

  • Запись, остановка, автоматические измерения и другие фишки – это еще не весь список, что умеет делать цифровой осциллограф
  • Габариты цифрового осциллографа намного меньше, чем аналогового
  • Потребление энергии меньше, чем у аналогового осциллографа
  • Жидкокристаллический дисплей, в отличие от кинескопного дисплея аналогового осциллографа

Минусы

  • Дороговизна
  • Дискретная прорисовка сигнала. Хотя дорогие модели ничуть не уступают аналоговым по прорисовке сигнала.

 

Где купить цифровой осциллограф

Естественно, на Алиэкспрессе, так как в наших интернет-магазинах их цена бывает завышена в два, а то и в три раза. Также очень хорошие отзывы об осциллографе Hantek, характеристики которого даже лучше, чем у моего OWON:

купить осциллограф

Посмотреть его можете на Алиэкпрессе по этой ссылке.

USB осциллограф

USB-осциллограф представляет из себя прибор, который не имеет собственного экрана.

У нас на обзоре USB осциллограф INTRUSTAR.

USB осциллограф INTRUSTAR

 

В придачу с ним шли 2 щупа, шнур USB, расходники, диск с ПО, а также отвертка для регулировки щупов

щупы и кабель для USB осциллографа

С одной стороны осциллографа мы видим два разъема для подключения щупов. Первый разъем Ch2, что означает первый канал, а второй разъем Ch3, то есть второй канал. Следовательно, осциллограф двухканальный.  Справа видим два штыря. Эти штыри – генератор тестового сигнала для калибровки щупов осциллографа. Один из них земля, а другой – сигнальный. Калибруем точно также, как и простой цифровой осциллограф. Как это делать, я писал выше в статье.

разъемы USB осциллографа

 

В рабочем состоянии USB осциллограф выглядит вот так.

рабочее состояние USB осциллографа

После установки программного обеспечения на компьютер или ноутбук, открываем программу и запускаем осциллограф. Здесь я уже сразу подцепил тестовый сигнал, чтобы подготовить осциллограф к работе.

MultiVirAnalyzer

Также можно вывести значение сигналов, которые осциллограф сразу бы показывал на экране монитора.

параметры сигналов USB осциллографа

 

Плюсы и минусы USB осциллографа

Плюсы:

  1. Умеренная цена и функционал. Стоит в разы дешевле, чем крутые цифровые осциллографы
  2. Настройка и установка ПО занимает около 10-15 минут
  3. Удобный интерфейс
  4. Малогабаритный размер
  5. Может производить операции как с постоянным, так и с переменным током
  6. Два канала, то есть можно измерять сразу два сигнала и выводить их на дисплей

Минусы:

  1. Малая частота дискретизации
  2. Обязательно нужен ПК
  3. Малая полоса пропускания
  4. Глубина памяти тоже никакая

 

Более подробно про характеристики цифровых осциллографов вы можете прочитать, скачав учебное пособие по цифровым осциллографам.

Похожие статьи по теме “осциллограф”

Фигуры Лиссажу

Электрический сигнал

Зачем нужен осциллограф : просто о сложном вопросе

Возможно, вы открываете свой сервисный центр по ремонту оборудования. Может быть, вы радиолюбитель, желающий собрать в своем домашнем инструментарии все необходимые для комфортной работы приборы. Или же вы оснащаете исследовательскую лабораторию для высшего учебного заведения, а может просто смотрите ассортимент измерительных приборов (кстати, отличный ассортимент осцилографов), которые сейчас можно подобрать на любой вкус в магазине электроники.

И вот, в процессе поиска вы натыкаетесь на осциллограф - прибор, очень дорого стоящий и совершенно непонятно что делающий. Попытаемся разобраться, каким образом он работает, зачем нужен и где будет полезен.

Как работает осциллограф

Осциллограф - это прибор, который визуально показывает, есть ли напряжение в какой-то точке электрической цепи. Возьмем для примера современную цифровую модель. Процедура использования такая - в осциллограф вставляется щуп (экранированный отрезок провода) который соединяется с местом, в котором мы хотим посмотреть напряжение. Если оно там есть - ток (очень маленький) начинает идти через осциллограф. Попадая в процессор устройства, он обрабатывается (вычисляются его форма, значение напряжения, частота и другие параметры), и это всё выводится на экран.

Если в точке, к которой мы приставили щуп, ничего нет - на экране будет ровная линия. Если есть постоянное напряжение - линия съедет вверх (или вниз) на то значение в вольтах, сколько и есть в цепи. И самое главное - если напряжение колеблется(переменной частоты), осциллограф очень детально покажет нам его форму и колебания, дав полное представление о том, что же происходит внутри схемы.

Зачем это нужно

Весь окружающий нас мир состоит из колебаний. Это свет,радиоволны, тепловое излучение, механическое движение объектов.Хорошим примером для описания работы осциллографа нам послужат звуковые частоты, которые мы слышим, например, когда слушаем музыку.

Записанный звук воспроизводят динамики. Они преобразуют электрический сигнал в звуковой. А этот электричекий сигнал в них посылает УНЧ (усилитель низких частот). И вот, мы хотим послушать музыку, включаем усилитель, из динамиков идет звук... весьма посредственного качества. Хрипит, свистит, и вообще звучит как-то не так. В чем же дело? Звук нас совсем не устраивает, мы хотим разобраться.

Открываем корпус усилителя, видим его печатную плату. А что дальше? Неисправности, как таковой, нет, усилитель рабочий, все детали на месте. Внешне оценить правильность его работы мы никак не можем - колебания ведь электрические, внешне их никак не увидишь. Тут и приходит на помощь осциллограф.

Мы не сдаемся, берем в руки щуп и начинаем исследовать сигнал, начиная с места, откуда он поступает. Подаем определенную частоту с генератора (например, с телефона или компьютера). Смотрим на вход усилителя - ровная синусоида. Идем дальше по схеме. Проверяем все цепи (предусилитель, корректировочные элементы) - везде сигнал такой же.

Добираемся до оконечного, мощного, каскада. Смотрим, что он выдает - а там ужас! Никакой синусоиды, куча помех, сигнал треугольный, вообще не то, что мы хотели увидеть. Теперь всё понятно - именно этот каскад портит звук. Дальше можно думать над причинами. Возможно, не хватает мощности блока питания (на осциллографе выглядит, как просадки напряжения, искаженная, неровная форма сигнала), возможно, где-то в плате входят искажения, может быть не совсем рабочий какой-то из каналов. Теперь ясно, где искать проблему и как ее решить. Без осциллографа мы бы этого никак не узнали.

Где осциллограф будет полезен

На самом деле, применений невероятно много,ведь работа очень многих важных цепей основана именно на разных сигналах.Начиная с диагностики блоков питания и преобразователей (например, там, где должен быть прямоугольный сигнал - он треугольный, пилообразный или его вообще нет), ремонтом мобильных устройств, компьютеров, радиоуправляемых игрушек -, заканчивая проектировкой нового оборудования, тестированием готовых изделий (у многих осциллографов для этого есть специальные функции), и даже исследованием природных явлений и наглядным наблюдением за ними. Очень удобно сравнивать несколько сигналов - если они должны быть одинаковыми, или наоборот, должны чередоваться, всё это можно проверить.

Почему осциллограф так дорого стоит

Потому что от него требуется точность и быстродействие. Он должен показать именно такую форму сигнала, какая есть на самом деле. Для этого ему требуется считывать этот сигнал миллионы раз в секунду, при этом считывать с точностью в доли процента. Чтобы работать так быстро и точно, нужен мощный процессор и качественные детали обвязки. Нужна огромная техническая работа по проектированию самого осциллографа, затем по написанию к нему программного обеспечения, затем качественная его сборка. Не считая того, что количество деталей в нем сложно представить.

Делая выводы

В любой схеме, где генерируются какие-то сигнал (а это практически везде), его можно посмотреть осциллографом. Если его можно посмотреть, значит можно понять, правильный он или нет, есть он вообще или отсутствует, какой он формы и насколько это критично для конкретного устройства. После того, как с осциллографом начинаешь дружить, без него очень сложно представить себе работу с электронным оборудованием. Это первый и самый главный помощник в каждой качественной мастерской.

*

Выбираем бюджетный карманный осциллограф / Хабр

Приветствую!

Добавляю небольшую статью на тему выбора домашнего компактного осциллографа начального уровня для работы и хобби.

Почему речь пойдет про карманные и компактные — потому что это самые бюджетные варианты. Настольные осциллографы – это более громоздкие, функциональные устройства, и, как правило, достаточно дорогие модели ($200-400 и дороже) на 4 канала со множеством функций.
А вот компактные модели на 1 канал для простых измерений и оценки формы сигнала можно приобрести буквально за $20...$40.



Итак, основные технические характеристики карманных осциллографов — это рабочая полоса, которая измеряется в МГц, а также частота дискретизации, которая напрямую влияет на качество измерений.

В статье постараюсь описать осциллографы, которые лично были в руках и дать небольшие плюсы и минусы данных моделей.

Начальный вариант, через который прошли многие радиолюбители — это осциллограф на базе микроконтроллера ATmega, на Али есть множество вариантов, в том числе для самостоятельной сборки, например, DSO138. Его развитие на базе микроконтроллера STM32 называется DSO150.

Осциллограф DSO150 — это неплохой осциллограф для радиолюбителя начального уровня. В комплекте есть щуп Р6020. Сам осциллограф имеет полосу около 200кГц. Построен на базе STM32, АЦП до 1М семплов. Хороший вариант для проверки простых блоков питания (ШИМ) и аудиотрактов. Подойдет для начинающих, например, для исследования звуковых сигналов (настройке усилителя и т.п.). Из минусов отмечу невозможность сохранить картинку осциллограммы, а также небольшую полосу пропускания.

Технические характеристики:

  • Частота выборки в режиме реального времени: 1 Мвыб/с
  • Аналоговая полоса пропускания: 0 — 200 кГц
  • Диапазон чувствительности: 5 – 20 мВ/дел
  • Максимальное входное напряжение: 50 В макс. (1х щуп)
  • Временной диапазон развёртки: 500с/дел– 10 мкc/дел

При желании можно найти еще дешевле не распаянный вариант. Подойдет для обучения пайки «со смыслом».

Но хобби быстро прошло, перешел к серьезным моделям.

В начале 2018 года попался один из популярных вариантов осциллографов начального уровня — простой, но неплохой осциллографический пробник — DSO188.

Осциллограф DSO188 — простой «показометр» с одним каналом, без памяти, но с цветным дисплеем, аккумулятором 300mAh и очень маленький по размерам. Его плюс именно в компактности и портативности, а полосы частот хватит для большинства приложений (например, настройка звукотехники).

При небольшой стоимости ($30) он отображает сигналы с частотой 1МГц (семплирование 5MSA/s). Для работы используются MMCX щупы, но в комплекте есть адаптер MMCX-BNC. Установлен отдельный АЦП на 5MSPS, полоса до 1МГц, корпус сборный из панелей, что очень даже неплохо выглядит. В плюсах отмечу компактные размеры и приличную полосу, по сравнению с DSO150 (1МГц), а также компактные размеры. Очень удобно использовать вместе с обычным тестером. Легко помещается в карман. Из минусов — корпус имеет открытую конструкцию, не защищенную от внешних воздействий (нужно дорабатывать), а также отсутствие возможности перенести на компьютер сохраненные снимки. Наличие коннектора MMCX это удобно, но для полноценной работы потребуется адаптер на BNC или специальные щупы. За свои деньги это очень хороший вариант начального уровня.

Технические характеристики:

  • Частота выборки в режиме реального времени: 5 Мвыб/с
  • Аналоговая полоса пропускания: 0 — 1 МГц
  • Диапазон чувствительности: 50 mV/div ~ 200 V/div
  • Максимальное входное напряжение: 40 V (1X щуп), 400 V (10X щуп). Встроенного аттенюатора сигнала нет.
  • Временной диапазон развёртки: 100mS/div ~ 2uS/div

Если одного мегагерца мало, можно посмотреть в сторону карманных осциллографов в корпусе с BNC коннектором, например, недорогой карманный осциллограф DSO FNISKI PRO.

Это очень хороший вариант за свои деньги. Полоса 5МГц (синус). Есть возможность сохранения графиков во внутреннюю память устройства.

Технические характеристики:

  • Частота выборки в режиме реального времени: 20 Мвыб/с
  • Аналоговая полоса пропускания: 0 — 5 МГц
  • Диапазон чувствительности: 50 mV/div ~ 200 V/div
  • Максимальное входное напряжение: 40 V (1X щуп), 400 V (10X щуп). Встроенного аттенюатора сигнала нет.
  • Временной диапазон развёртки: 50S/div ~ 250nS/div

Есть вариант DSO FNISKI PRO с BNC-крокодилами.

Есть вариант DSO FNISKI PRO с щупом 10х P6010 (с полосой до 10МГц).

Я бы взял первый вариант (с крокодилами) и докупил бы щупы отдельно. Ссылка на щупы есть ниже.

По результатам использования отмечу удобный корпус, большой дисплей. Тестовый сигнал на 5МГц (синус) показывает без особых проблем, другие периодические и апериодические сигналы нормально показывает до 1 МГц.

Если полоса выше 1МГЦ не критична, и не требуется работать с большими напряжениями, то DSO FNIRSI PRO c BNC коннектором — хороший выбор. Он использует стандартные щупы и может применяться как быстрый карманный осциллографический пробник — потыкать и посмотреть, жив ли обмен, микросхема и т.п. А потом топать за большим осциллографом, либо нести пациента на стол и вскрывать.

А вот если требуется полоса еще чуть больше — обратите внимание на недорогой осциллографический пробник DSO168

Осциллограф DSO168 имеет необычный дизайн, смахивающий на популярные МР3 плееры. Это одновременно и плюс (металлический стильный корпус), и минус устройства. Не самый удачный выбор разъема — MiniUSB для зарядки аккумулятора. А также отмечу подключение через джек 3.5 мм — самый главный минус данной модели.

Технические характеристики:

  • Частота выборки в режиме реального времени: 50 Мвыб/с
  • Аналоговая полоса пропускания: 0 — 20 МГц
  • Диапазон чувствительности: 50 mV/div ~ 200 V/div
  • Максимальное входное напряжение: 40 V (1X щуп)
  • Временной диапазон развёртки: 100S/div ~ 100nS/div

DSO168 — интересный прибор за свою стоимость.

Гораздо лучше огромного количества подобных DSО138, которые строятся на базе микроконтроллеров со встроенным АЦП (200kHz).

В данной модели DSO168 установлен отдельный АЦП AD9283, который обеспечивает уверенный анализ сигналов до 1МГц. До 8 МГц можно использовать данный прибор, но как «отображалку» сигналов, без каких либо серьезных измерений. А вот до 1МГц — без проблем.

В комплекте идет стандартный щуп Р6100 BNC, а также адаптер с джека 3.5мм на BNC.

Осциллограф DSO168 имеет полосу 20МГЦ (при частоте семплирования 60MSA/s), не самый удачный, но более-менее аккуратный корпус аля iPod, встроенный аккумулятор 800 мАч (может питаться от USB). Сходство с плеером добавляют щупы через джек 3,5 мм (есть адаптер BNC-3.5mm). Памяти для сохранения осциллограмм — нет. Отмечу конструктивный просчет — джек 3,5 мм не предназначен для передачи СВЧ сигналов, присутствуют искажения формы сигнала на частотах более 1МГц. Так что устройство интересное, но я бы выбрал другой вариант.

Далее предлагаю посмотреть еще одну недорогую модель осциллографа DSO338 с полосой 30МГц.
Карманный осциллограф DSO 338 FNISKI 30MHZ

Это карманный аккумуляторный осциллограф на один канал с частотой семплирования аж 200Msps. Характеристики неплохие, многим такой модели хватает за глаза. В наличии один канал, дисплей имеет хорошие углы обзора, время работы до 8 часов с одного заряда непрерывно.

Технические характеристики:

  • Частота выборки в режиме реального времени: 200 Мвыб/с
  • Аналоговая полоса пропускания: 0 — 30 МГц
  • Диапазон чувствительности: 50 mV/div ~ 200 V/div
  • Максимальное входное напряжение: 40 V (1X щуп), 400 V (10X щуп). Встроенного аттенюатора сигнала нет.
  • Временной диапазон развёртки: 100mS/div ~ 125nS/div

Для измерений используется стандартный щуп P6100 BNC.

Осциллограф достаточно хорошо себя показывает на частотах более 10-20 МГц.

Хороший вариант, но, учитывая его стоимость, можно посмотреть и другие модели.
Например, чуть дороже можно приобрести мощный осциллограф FNIRSI-5012H 100МГц

Новая модель и один из лучших за свои деньги – одноканальный 100-МГцовый осциллограф с памятью. Частота семплирования достигает 500 Msps.

Осциллограф является одним из самых «мощных» и «навороченных» в своем ценовом диапазоне. Имеется 1 канал BNC, но осциллограф может отображать синусоидальный сигнал до 100МГц. Другие периодические и апериодические сигналы нормально смотрятся до 70-80 МГц.
В комплекте с осциллографом есть неплохой щуп Р6100 с делителем 10х и полосой до 100МГц, а также кейс для хранения и переноски.

Технические характеристики:

  • Частота выборки в режиме реального времени: 500 Мвыб/с
  • Аналоговая полоса пропускания: 0 — 100 МГц
  • Диапазон чувствительности: 50 mV/div ~ 100 V/div
  • Максимальное входное напряжение: 80 V (1X щуп), 800 V (10X щуп). Встроенного аттенюатора сигнала нет.
  • Временной диапазон развёртки: 50S/div ~ 6nS/div

Осциллограф справляется с сигналами не хуже, чем старший собрат Rigol.

Отмечу отсутствие связи с компьютером (отчасти это не минус, так как нет необходимости осуществлять гальваническую развязку), а также наличие всего одного канала для измерения.

DSO Fniski 100MHz — это хороший выбор, особенно если нет подходящего прибора и остро стоит вопрос стоимости. Если есть возможность добавить — лучше добавить и взять что-то на два канала и с возможностью сохранения результатов.

Переносной осциллограф 3-в-1 HANTEK 2C42 40МГц

Хит 2019 года — портативный осциллограф с частотой 40 МГц (есть модель 2C72 до 70МГЦ) на два канала и с генератором частоты. Встроенный мультиметр. Поставляется с сумкой для переноски. Цена от $99.

В комплекте есть все необходимое + кейс для переноски. Частота оцифровки до 250MSa/s — это самый лучший результат для портативных осциллографов. Существуют версии 2С42/2С72 без встроенного генератора, но они не так интересны с точки зрения цены и функционала.

Технические характеристики:

  • Частота выборки в режиме реального времени: 250 Мвыб/с
  • Аналоговая полоса пропускания: 0 — 40 МГц
  • Диапазон чувствительности: 10 mV/div ~ 10 V/div
  • Максимальное входное напряжение: 60 V (1X щуп), 600 V (10X щуп).
  • Временной диапазон развёртки: 500S/div ~ 5nS/div

Осциллограф чуть дороже предыдущих, но модель 2Dx2 оснащена генератором частоты. На фото ниже показана генерация синусоидального сигнала частотой 1 МГц.

В остальном, Hantek не хуже своих старших собратьев. Отмечу наличие встроенного мультиметра, что делает данную модель устройством 3-в-1.

Осциллографы, которые у меня есть закончились, но я отмечу еще одну модель, которая имеет право на жизнь. В этом ценовом диапазоне есть удобная и качественная модель портативного осциллографа JDS6031 1CH 30M 200MSPS.

Технические характеристики:

  • Частота выборки в режиме реального времени: 200 Мвыб/с
  • Аналоговая полоса пропускания: 0 — 30 МГц
  • Диапазон чувствительности: 10 mV/div ~ 10 V/div
  • Максимальное входное напряжение: 60 V (1X щуп), 600 V (10X щуп).
  • Временной диапазон развёртки: 500S/div ~ 5nS/div

Рекомендую обратить внимание на полезные аксессуары для осциллографа:

Щуп Р6100 100МГц с компенсацией емкости и делителем 10х ($5)
Щуп Р2100 100МГц с компенсацией емкости и делителем 10х копия Tectronix ($7)
Щуп Р4100 100МГц 2кВ с компенсацией емкости и делителем 100х ($10)
Пассивный аттенюатор сигнала Hantek HT201 для осциллографа 20:1 BNC для измерений напряжения до 800Вольт ($4)

Подобные портативные девайсы — то, что я часто использую. Очень удобно, особенно при настройке различных приборов, проверке, пуско-наладке. Могу рекомендовать брать вариант DSO150, а еще лучше, похожий DSO138 (200kHz) в варианте DIY для обучения пайки и азам радиоэлектроники. Из функциональных моделей отмечу DSO Fniski 100MHz, как осциллограф с самым лучшим соотношением цена/рабочая полоса, а также Hantek 2D72 как самый функциональный (3-в-1).

Как использовать осциллограф

Введение

Вы когда-нибудь сталкивались с проблемой в цепи, требующей больше информации, чем может предоставить простой мультиметр? Если вам нужно раскрыть информацию, такую ​​как частота, шум, амплитуда или любая другая характеристика, которая может со временем измениться, вам нужен осциллограф!

O-Scope - важный инструмент в лаборатории любого электротехника. Они позволяют вам видеть электрические сигналы , поскольку они изменяются во времени, что может иметь решающее значение для диагностики того, почему схема таймера 555 не мигает правильно, или почему ваш шумогенератор не достигает максимального уровня раздражения.

HAMlab - 160-6 10 Вт

Осталось только 3! WRL-15001

HAMlab - полнофункциональный приемопередатчик SDR с охватом в диапазоне 160-10 м и выходной мощностью 10 Вт, построенный на платформе STEMlab…

охвачено в этом уроке

Цель этого руководства - представить понятия, терминологию и системы управления осциллографами.Он разбит на следующие разделы:

  • Основы О-прицелов - введение в то, что конкретно представляют собой осциллографы, что они измеряют и почему мы их используем.
  • Oscilloscope Lexicon - глоссарий, охватывающий некоторые наиболее распространенные характеристики осциллографа.
  • Анатомия оптического прицела - обзор наиболее важных систем осциллографа - экран, горизонтальное и вертикальное управление, триггеры и зонды.
  • Использование осциллографа - Советы и рекомендации для тех, кто впервые использует осциллограф.

Мы будем использовать Gratten GA1102CAL - удобный цифровой осциллограф среднего уровня - в качестве основы для обсуждения возможностей. Другие области видимости могут выглядеть по-разному, но все они должны иметь одинаковый набор механизмов управления и интерфейса.

Рекомендуемое Чтение

Прежде чем продолжить этот урок, вы должны быть знакомы с понятиями ниже. Проверьте учебник, если вы хотите узнать больше!

Видео


Основы O-Scopes

Основным назначением осциллографа является построение графика электрического сигнала, так как он изменяется во времени .Большинство областей выдают двумерный график с временем на оси х и напряжением на оси у .

Пример дисплея осциллографа. Сигнал (в данном случае желтая синусоида) отображается на горизонтальной оси времени и вертикальной оси напряжения.

Элементы управления, окружающие экран прицела, позволяют настраивать шкалу графика как по вертикали, так и по горизонтали, что позволяет увеличивать и уменьшать масштаб сигнала.Есть также элементы управления, чтобы установить триггер на прицеле, который помогает сфокусировать и стабилизировать дисплей.

Что можно измерить?

В дополнение к этим основным функциям во многих областях есть измерительные инструменты, которые помогают быстро количественно определить частоту, амплитуду и другие характеристики формы сигнала. В целом область может измерять характеристики как на основе времени, так и на основе напряжения:

  • Временные характеристики :
    • Частота и период - Частота определяется как количество повторений сигнала в секунду.И период является обратной величиной (количество секунд, которое занимает каждый повторяющийся сигнал). Максимальная частота, которую может измерить прицел, варьируется, но часто она находится в диапазоне 100 МГц (1E6 Гц).
    • Рабочий цикл - процент от периода, когда волна является положительной или отрицательной (существуют как положительные, так и отрицательные рабочие циклы). Коэффициент заполнения - это отношение, которое говорит вам, как долго сигнал включен и как долго он выключен в каждом периоде.
    • Время подъема и спада - Сигналы не могут мгновенно переходить от 0 В к 5 В, они должны плавно подниматься.Продолжительность волны, идущей от нижней точки к высокой точке, называется временем нарастания, а время спада измеряет обратное. Эти характеристики важны при рассмотрении того, как быстро цепь может реагировать на сигналы.
  • Характеристики напряжения :
    • Амплитуда - Амплитуда - это мера величины сигнала. Существует множество измерений амплитуды, включая амплитуду от пика к пику, которая измеряет абсолютную разницу между точкой высокого и низкого напряжения сигнала.С другой стороны, пиковая амплитуда измеряет только то, насколько высокий или низкий сигнал превышает 0В.
    • Максимальное и минимальное напряжение - Прицел может точно сказать, насколько высоко и низко напряжение вашего сигнала.
    • Среднее и среднее напряжения - Осциллографы могут рассчитать среднее или среднее значение вашего сигнала, а также подсчитать среднее значение минимального и максимального напряжения вашего сигнала.

Когда использовать O-Scope

o-scope полезен в различных ситуациях поиска и устранения неисправностей, в том числе:

  • Определение частоты и амплитуды сигнала, которые могут иметь решающее значение при отладке входа, выхода или внутренних систем.Исходя из этого, вы можете определить, неисправен ли компонент в вашей цепи.
  • Определение количества шума в вашей цепи.
  • Идентификация формы волны - синус, квадрат, треугольник, пилообразный, сложный и т. Д.
  • Количественная оценка разности фаз между двумя разными сигналами.

Осциллограф

Лексикон

Изучение, как использовать осциллограф, означает ознакомление с целым словарем терминов.На этой странице мы представим некоторые важные умные слова из области видимости, с которыми вам следует ознакомиться, прежде чем включать их.

Основные характеристики осциллографа

Некоторые прицелы лучше, чем другие. Эти характеристики помогают определить, насколько хорошо вы можете ожидать, чтобы область работала:

  • Полоса пропускания - Осциллографы чаще всего используются для измерения сигналов с определенной частотой. Однако ни одна сфера применения не идеальна: у всех есть пределы того, насколько быстро они могут видеть изменение сигнала.Полоса пропускания области определяет диапазон частот, которые она может надежно измерить.
  • Цифровой и аналоговый - Как и в большинстве электронных устройств, оптические приборы могут быть аналоговыми или цифровыми. Аналоговые области используют электронный луч, чтобы непосредственно отобразить входное напряжение на дисплей. Цифровые приборы включают микроконтроллеры, которые дискретизируют входной сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя и отображают это показание на дисплее. Как правило, аналоговые области являются более старыми, имеют меньшую пропускную способность и меньше функций, но они могут иметь более быстрый отклик (и выглядят намного круче).
  • Количество каналов - Многие области могут считывать более одного сигнала за раз, отображая их все на экране одновременно. Каждый сигнал, считываемый областью, подается в отдельный канал. От двух до четырех каналов очень распространены.
  • Частота дискретизации - Эта характеристика уникальна для цифровых областей, она определяет, сколько раз в секунду считывается сигнал. Для областей, которые имеют более одного канала, это значение может уменьшиться, если используется несколько каналов.
  • Время нарастания - Указанное время нарастания прицела определяет самый быстрый импульс нарастания, который он может измерить. Время нарастания области очень тесно связано с пропускной способностью. Его можно рассчитать как Rise Time = 0,35 / Пропускная способность .
  • Максимальное входное напряжение - Каждый элемент электроники имеет свои пределы, когда речь идет о высоком напряжении. Все области должны быть рассчитаны на максимальное входное напряжение. Если ваш сигнал превышает это напряжение, есть большая вероятность, что прицел будет поврежден.
  • Разрешение - Разрешение области действия показывает, насколько точно она может измерять входное напряжение. Это значение может изменяться при настройке вертикальной шкалы.
  • Вертикальная чувствительность - Это значение представляет минимальное и максимальное значения вашей вертикальной шкалы напряжения. Это значение указано в вольтах на дел.
  • Временная база - Временная база обычно указывает диапазон чувствительности на горизонтальной оси времени. Это значение указывается в секундах на деление.
  • Входной импеданс - Когда частоты сигнала становятся очень высокими, даже небольшой импеданс (сопротивление, емкость или индуктивность), добавленный к цепи, может повлиять на сигнал. Каждый осциллограф добавляет определенный импеданс к цепи, которую он читает, называемый входным импедансом. Входные импедансы обычно представляются в виде большого резистивного сопротивления (> 1 МОм) параллельно (||) с небольшой емкостью (в диапазоне пФ). Влияние входного импеданса более заметно при измерении очень высокочастотных сигналов, и используемый вами датчик может помочь компенсировать его.

Используя GA1102CAL в качестве примера, вот спецификации, которые вы могли бы ожидать от среднего диапазона:

Характеристика Значение
Полоса пропускания 100 МГц
Частота дискретизации 1 ГГц / с (1E9 выборок в секунду)
Время нарастания
Количество каналов 2
Максимальное входное напряжение 400 В
Резолюция 8-бит
Вертикальная чувствительность 2 мВ / дел - 5 В / дел
База времени 2 нс / дел - 50 с / дел
Входной импеданс 1 МОм ± 3% || 16 пФ ± 3 пФ

Понимая эти характеристики, вы сможете выбрать осциллограф, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям.Но вы все равно должны знать, как его использовать ... на следующей странице!


Анатомия O-Scope

Хотя ни одна из областей не создается точно такой же, все они должны иметь несколько общих черт, которые заставляют их функционировать аналогично. На этой странице мы обсудим несколько наиболее распространенных систем осциллографа: дисплей, горизонтальный, вертикальный, триггер и входы.

Дисплей

Осциллограф бесполезен, если он не может отображать информацию, которую вы пытаетесь проверить, что делает отображение одним из наиболее важных разделов в области.

Каждый дисплей осциллографа должен пересекаться горизонтальными и вертикальными линиями, называемыми делениями . Масштаб этих делений модифицируется горизонтальной и вертикальной системами. Вертикальная система измеряется в «вольтах на деление», а горизонтальная «секундах на деление». Как правило, области охватывают около 8-10 вертикальных (напряжение) делений и 10-14 горизонтальных (секунд) делений.

У более старых областей (особенно у аналоговой разновидности) обычно имеется простой монохромный дисплей, хотя интенсивность волны может варьироваться.Более современные оптические прицелы оснащены многоцветными жидкокристаллическими экранами, которые помогают показывать более одного сигнала одновременно.

Многие дисплеи области видимости расположены рядом с набором из примерно пяти кнопок - либо сбоку, либо под дисплеем. Эти кнопки можно использовать для навигации по меню и управления настройками прицела.

Вертикальная система

Вертикальная секция прицела контролирует шкалу напряжения на дисплее. В этом разделе традиционно есть две ручки, которые позволяют вам индивидуально контролировать вертикальное положение и вольт / дел.

Более критическое значение вольт на деление Регулятор позволяет установить вертикальную шкалу на экране. Вращение ручки по часовой стрелке уменьшит масштаб, а против часовой стрелки увеличится. Меньший масштаб - меньше вольт на деление на экране - означает, что вы будете больше «приближаться» к форме волны.

Дисплей на GA1102, например, имеет 8 вертикальных делений, а ручка Volts / Div может выбирать шкалу от 2 мВ / дел до 5 В / дел. Таким образом, при увеличении до 2 мВ / дел дисплей может отображать форму волны, которая составляет 16 мВ сверху вниз.Полностью «уменьшенный» прицел может отображать форму волны в диапазоне более 40 В. (Зонд, как мы обсудим ниже, может еще больше увеличить этот диапазон.)

Регулятор положения управляет вертикальным смещением осциллограммы на экране. Поверните ручку по часовой стрелке, и волна будет двигаться вниз, против часовой стрелки сдвинет ее вверх по дисплею. Вы можете использовать ручку позиционирования, чтобы сместить часть сигнала за пределы экрана.

Используя ручки позиционирования и регуляторы volts / div вместе, вы можете увеличить только крошечную часть сигнала, которая вас больше всего волнует.Если у вас была прямоугольная волна 5 В, но вы заботились только о том, сколько она звенит по краям, вы можете увеличить нарастающий фронт, используя обе ручки.

Горизонтальная система

Горизонтальный участок прицела управляет шкалой времени на экране. Как и вертикальная система, горизонтальное управление дает вам две ручки: положение и секунды / дел.

Ручка на деление (с / дел) вращается для увеличения или уменьшения горизонтальной шкалы.Если вы поворачиваете ручку s / div по часовой стрелке, количество секунд, которое представляет каждое деление, уменьшится - вы будете «увеличивать» масштаб времени. Поверните против часовой стрелки, чтобы увеличить шкалу времени, и покажите на экране более длительное время.

Снова используя GA1102 в качестве примера, дисплей имеет 14 горизонтальных делений и может отображать от 2 нс до 50 с на деление. При увеличении до горизонтального масштаба область действия может отображать 28 нс сигнала, а при увеличении - сигнал может меняться в течение 700 секунд.

Регулятор положения может перемещать вашу кривую вправо или влево от дисплея, регулируя горизонтальное смещение .

Используя горизонтальную систему, вы можете настроить , сколько периодов формы волны вы хотите увидеть. Вы можете уменьшить масштаб и показать несколько пиков и впадин сигнала:

Или вы можете увеличить масштаб и использовать ручку позиционирования, чтобы показать только крошечную часть волны:

Система запуска

Секция триггера посвящена стабилизации и фокусировке осциллографа.Триггер сообщает прицелу, какие части сигнала «запустить» и начать измерение. Если ваша форма сигнала периодическая , триггером можно манипулировать, чтобы дисплей оставался неподвижным и непрерывным. Слабо вызванная волна приведет к появлению захватывающих волн, подобных этой:

Секция триггера области обычно состоит из ручки уровня и набора кнопок для выбора источника и типа триггера. Регулятор уровня можно поворачивать для установки триггера на определенную точку напряжения.

Серия кнопок и экранных меню составляют остальную часть триггерной системы. Их основное назначение - выбрать источник и режим триггера. Существует множество типов триггеров , которые управляют активацией триггера:

  • Триггер с фронтом является наиболее простой формой триггера. Он включит осциллограф, чтобы начать измерение, когда напряжение сигнала пройдет определенный уровень. Триггер края может быть установлен, чтобы поймать нарастающий или падающий фронт (или оба).
  • Триггер с импульсом указывает прибору на определенный «импульс» напряжения. Вы можете указать длительность и направление импульса. Например, это может быть крошечная вспышка 0 В -> 5 В -> 0 В, или это может быть падение в течение секунды от 5 В до 0 В, вплоть до 5 В.
  • Триггер может быть настроен на срабатывание при положительном или отрицательном наклоне в течение заданного промежутка времени.
  • Существуют более сложные триггеры, предназначенные для стандартизированных сигналов, которые переносят видеоданные, например NTSC или PAL .Эти волны используют уникальный шаблон синхронизации в начале каждого кадра.

Обычно вы также можете выбрать режим запуска , который, по сути, говорит о том, насколько сильно вы относитесь к своему триггеру. В режиме автоматического запуска прицел может попытаться нарисовать ваш сигнал, даже если он не запускается. Нормальный режим будет рисовать вашу волну, только если видит указанный триггер. А , одиночный режим, ищет указанный вами триггер, когда он его видит, он нарисует вашу волну, а затем остановится.

Зонды

Осциллограф хорош, только если вы действительно можете подключить его к сигналу, и для этого вам нужны пробники. Зонды - это устройства с одним входом, которые направляют сигнал от вашей цепи в прицел. У них острый наконечник , который зондирует точку на вашей схеме. Наконечник также может быть оснащен крючками, пинцетом или зажимами для облегчения фиксации цепи. Каждый зонд также имеет зажим заземления , который должен быть надежно закреплен на общей точке заземления в тестируемой цепи.

Хотя датчики могут показаться простыми устройствами, которые просто защелкиваются на вашей цепи и передают сигнал в прицел, на самом деле многое зависит от конструкции и выбора датчика.

Оптимально, какой именно датчик должен быть, невидим - он не должен влиять на тестируемый сигнал. К сожалению, все длинные провода имеют собственную индуктивность, емкость и сопротивление, поэтому, несмотря ни на что, они влияют на показания области (особенно на высоких частотах).

Существуют различные типы зондов, наиболее распространенным из которых является пассивный пробник , включенный в большинство областей применения.Большинство «стандартных» пассивных проб - , ослабленные - . Зонды затухания имеют большое сопротивление, специально встроенное и шунтируемое небольшим конденсатором, что помогает минимизировать влияние длинного кабеля на нагрузку вашей цепи. Последовательно с входным импедансом прицела, этот ослабленный пробник создаст делитель напряжения между вашим сигналом и входом прицела.

Большинство пробников имеют резистор 9 МОм для ослабления, который в сочетании со стандартным входным сопротивлением 1 МОм на прицеле создает делитель напряжения 1/10.Эти зонды обычно называют 10X ослабленными зондами . Многие датчики включают переключатель для выбора между 10X и 1X (без ослабления).

Ослабленные датчики отлично подходят для повышения точности на высоких частотах, но они также уменьшат амплитуду вашего сигнала на . Если вы пытаетесь измерить сигнал очень низкого напряжения, вам, возможно, придется использовать 1X пробник. Вам также может понадобиться выбрать настройку в своей области, чтобы сообщить, что вы используете ослабленный пробник, хотя многие области могут автоматически определять это.

Помимо пассивного аттенуированного зонда, существует множество других зондов. Активные пробники - это пробники с питанием (для них требуется отдельный источник питания), которые могут усилить ваш сигнал или даже предварительно обработать его, прежде чем он попадет в вашу область. Хотя большинство датчиков предназначено для измерения напряжения, существуют датчики, предназначенные для измерения переменного или постоянного тока. Токовые пробники уникальны, потому что они часто зажимают вокруг провода, фактически никогда не соприкасаясь с цепью.


Использование осциллографа

Бесконечное разнообразие сигналов означает, что вы никогда не будете использовать осциллограф дважды. Но есть некоторые шаги, которые вы можете рассчитывать выполнять почти каждый раз, когда тестируете схему. На этой странице мы покажем пример сигнала и шаги, необходимые для его измерения.

Выбор и настройка зонда

Прежде всего, вам нужно выбрать пробник. Для большинства сигналов простой пассивный пробник , входящий в комплект вашей прицелы, будет работать идеально.

Затем, прежде чем подключить его к вашему прицелу, установите затухание на вашем зонде. 10X - самый распространенный коэффициент ослабления - обычно является наиболее подходящим выбором. Если вы пытаетесь измерить сигнал очень низкого напряжения, возможно, вам придется использовать 1X.

Подключите пробник и включите прицел

Подключите датчик к первому каналу на вашем прицеле и включите его. Имейте здесь некоторое терпение, некоторые области загружаются так же долго, как старый ПК.

Когда прицел загрузится, вы должны увидеть деления, масштаб и зашумленную плоскую линию сигнала.

На экране также должны отображаться предварительно установленные значения времени и вольт на деление. Пока игнорируем эти шкалы, внесите эти корректировки, чтобы настроить ваш прицел на стандартную настройку :

  • Выключите канал 1 на и канал 2.
  • Установите канал 1 на DC переходник .
  • Установите источник запуска на канал 1 - нет запуска внешнего источника или запуска по альтернативному каналу.
  • Установите тип триггера на передний фронт, а режим триггера на автоматический (в отличие от одиночного).
  • Убедитесь, что затухание зонда на вашем прицеле соответствует настройке вашего зонда (например, 1X, 10X).

Для получения справки по выполнению этих настроек обратитесь к руководству пользователя вашего прицела (например, вот руководство GA1102CAL).

Тестирование зонда

Давайте подключим этот канал к значимому сигналу. В большинстве областей имеется встроенный генератор частоты , который излучает надежную волну заданной частоты - на GA1102CAL имеется прямоугольный выходной сигнал 1 кГц в правом нижнем углу передней панели.Выход генератора частоты имеет два отдельных проводника - один для сигнала и один для заземления. Подсоедините зажим заземления вашего датчика к земле, а наконечник пробника к выходу сигнала.

Как только вы подключите обе части зонда, вы увидите, как вокруг экрана начинает танцевать сигнал. Попробуйте поиграть с горизонтальными и вертикальными системными ручками , чтобы маневрировать по всему экрану. Вращение ручек шкалы по часовой стрелке «увеличит» ваш сигнал, а против часовой стрелки уменьшит масштаб.Вы также можете использовать ручку позиционирования для дальнейшего определения формы волны.

Если ваша волна все еще нестабильна, попробуйте повернуть ручку в положении . Убедитесь, что триггер не выше самого высокого пика вашего сигнала . По умолчанию тип триггера должен быть установлен на ребро, что обычно является хорошим выбором для прямоугольных волн, подобных этой.

Попробуйте поиграть с этими ручками достаточно, чтобы отобразить один период вашей волны на экране.

Или попробуйте уменьшить масштаб времени, чтобы показать десятки квадратов.

Компенсация ослабленного зонда

Если ваш датчик установлен на 10X, и у вас нет идеально квадратной формы волны, как показано выше, вам может потребоваться , чтобы компенсировать ваш датчик . Большинство зондов имеют утопленную головку винта, которую можно вращать для регулировки шунтирующей емкости зонда.

Попробуйте использовать маленькую отвертку, чтобы повернуть этот триммер, и посмотрите, что происходит с осциллограммой.

Отрегулируйте подравнивающий колпачок на рукоятке зонда, пока не получите прямоугольных волны с прямыми кромками Компенсация необходима только в том случае, если ваш зонд ослаблен (например, в 10 раз), и в этом случае это критично (особенно если вы не знаете, кто последний использовал ваш прицел!).

Советы по зондированию, запуску и масштабированию

После того, как вы компенсировали свой датчик, пришло время измерить реальный сигнал! Найдите источник сигнала (генератор частоты? Terror-Min?) И возвращайтесь.

Первым ключом к исследованию сигнала является нахождение надежной и надежной точки заземления . Прикрепите зажим заземления к известному заземлению, иногда вам, возможно, придется использовать небольшой провод для соединения между зажимом заземления и точкой заземления вашей цепи.Затем подключите наконечник зонда к тестируемому сигналу. Наконечники пробников существуют в различных форм-факторах - подпружиненный зажим, острие, крючки и т. Д. - попробуйте найти такой, который не требует, чтобы вы постоянно держали его на месте.

⚡ Направляйся! Будьте осторожны, где вы размещаете заземляющий зажим при проверке неизолированной цепи (например, не с батарейным питанием или с использованием изолированного источника питания). При проверке цепи, которая заземлена на заземление, обязательно подключите зажим заземления к той стороне цепи , которая подключена к заземлению .Это почти всегда отрицательная сторона / сторона заземления цепи, но иногда это может быть другая точка. Если точка, к которой подключен зажим заземления, имеет разность потенциалов напряжения, вы создадите прямое короткое замыкание и можете повредить вашу цепь, ваш осциллограф и, возможно, себя! Для дополнительной безопасности при тестировании цепей, подключенных к сети, подключите его к источнику питания через изолирующий трансформатор.

Как только ваш сигнал появится на экране, вы можете начать с настройки горизонтальной и вертикальной шкал, по крайней мере, на «приблизительный уровень» вашего сигнала.Если вы исследуете прямоугольную волну 5 В 1 кГц, вам, вероятно, понадобится вольт / деление где-то около 0,5-1 В, и установите секунды / деление примерно на 100 мкс (14 делений будут показывать около полутора периодов).

Если часть вашей волны поднимается или опускается на экране, вы можете отрегулировать вертикальное положение на , чтобы переместить его вверх или вниз. Если ваш сигнал только постоянного тока, вы можете отрегулировать уровень 0 В в нижней части дисплея.

После того, как весы приблизятся, ваша форма волны может нуждаться в некотором срабатывании. Запуск по краю - где прицел пытается начать сканирование, когда видит, что напряжение (или падение) превышает заданное значение - это самый простой тип для использования. Используя граничный триггер, попытайтесь установить уровень триггера на точку на вашей форме волны, которая видит только один раз за период .

Теперь достаточно масштабировать, позиционировать, запускать и повторять , пока вы не найдете именно то, что вам нужно.

Измерьте дважды, отрежьте один раз

С сигналом, ограниченным, сработавшим и масштабированным, наступает время для измерения переходных процессов, периодов и других свойств формы сигнала.Некоторые области имеют больше инструментов измерения, чем другие, но все они по крайней мере будут иметь деления, из которых вы сможете по крайней мере оценить амплитуду и частоту.

Многие прицелы поддерживают различные автоматические измерительные инструменты, они могут даже постоянно отображать самую важную информацию, такую ​​как частота. Чтобы получить максимальную отдачу от своей области, вы захотите изучить все функции измерения , которые он поддерживает. Большинство областей автоматически рассчитают для вас частоту, амплитуду, коэффициент заполнения, среднее напряжение и множество других волновых характеристик.

Использование измерительных инструментов прицела для определения V PP , V Max , частоты, периода и рабочего цикла.

Третий измерительный инструмент, который предоставляют многие области, - это курсора, . Курсоры - это подвижные маркеры на экране, которые можно размещать на оси времени или напряжения. Курсоры обычно идут парами, поэтому вы можете измерить разницу между ними.

Измерение звона прямоугольной волны с помощью курсоров.

После того, как вы измерили искомое количество, вы можете начать вносить коррективы в свою схему и измерить еще! Некоторые области также поддерживают , сохраняя , , печатая , или , сохраняя сигнал, так что вы можете вспомнить его и вспомнить те хорошие времена, когда вы измеряли этот сигнал.

Чтобы узнать больше о том, что может сделать ваш прицел, обратитесь к руководству пользователя!


Использование осциллографа [Reference.Digilentinc]

Переключить навигацию хранить Блог Форум проектов Документация
  • Программируемая логика
      • Product Reference
      • Arty A7
      • Arty S7
      • Basys 3
      • Cora Z7
      • Cmod A7
      • Eclypse Z7
      • Genesys ZU
      • Genesys 2
      • Nexys 4
      • Zedboard
      • Zybo Z7
      • Больше...
  • Микропроцессоры
      • Product Reference
      • Basys MX3
      • Макс32
      • uC32
      • WF32
      • Wi-Fire
      • Подробнее ...
  • Контрольно-измерительные приборы
      • Оборудование
      • Аналоговая Студия Открытия
      • Analog Discovery 2
      • Digital Discovery
      • OpenScope MZ
      • OpenLogger
      • Аналоговый Discovery
      • Electronics Explorer
      • Больше...
      • Программное обеспечение
      • WaveForms
      • WaveForms Live
  • Pmods
      • Product Reference
      • PmodAD1
      • PmodALS
      • PmodBT2
      • PmodOLED
      • PmodMIC3
      • PmodOLEDrgb
      • PmodWiFi
      • Больше...
  • Программное обеспечение
      • Измерительные приборы
      • WaveForms
      • WaveForms Live
      • Разное
      • адепт 2
      • Digilent Agent
      • Digilent Instrumentation Protocol
      • Digilent Core
      • Подробнее ...
      • Плагины Докувики
      • Infobox
      • Видео Карусель
  • Показать страницу источника
  • Инструменты
    • Page Tools
    • Показать страницу источника
    • Старые версии
    • Обратные ссылки
    • Инструменты сайта
    • Последние изменения
    • Карта сайта
    • Media Manager
    • Инструменты пользователя
    • Войти в систему
    • Вернуться к началу
,

Что такое осциллограф? Зачем тебе нужен?

Изобразите монитор сердечного ритма, который вы всегда видите рядом с больничными койками в «House» или «Grey's Anatomy». Вы задерживаете дыхание, ожидая следующего звукового сигнала и скачка линии на экране, и боитесь ровной линии, когда телевизионное шоу достигает своей вершины.


Ну, когда моя семья спрашивает меня, чем я зарабатываю на жизнь, я описываю осциллограф. Но вместо того, чтобы отображать сигнал человеческого сердца, осциллографы показывают сердцебиение электронных устройств.Они дают нам всевозможное представление о том, правильно ли работает электронное устройство, что позволяет нам проверить его жизненно важные функции.


Жизненно важными для наших устройств могут быть напряжение или ток. И точно так же, как мы не хотим, чтобы наши сердца бились слишком быстро или слишком медленно, мы хотим, чтобы эти напряжения колебались с правильной скоростью или частотой. Мы все знаем, что шум в сердце плохой. Что ж, мы не хотим никаких сбоев в наших электрических сигналах, и осциллограф может помочь нам их найти.Имея такую ​​информацию о ваших электронных устройствах, вы можете проверить, что они работают должным образом. А если это не так, осциллографы помогут вам диагностировать проблему и исправить ее. Если вы инженер-электрик, скорее всего, вы можете использовать осциллограф ─ независимо от того, являетесь ли вы инженером-испытателем или студентом, или работаете в производстве, ремонте, исследовании или разработке.

1000 X Series Oscilloscopes 1000 осциллографов серии X, выполняющих различные измерения.

Базовая работа осциллографа отображает напряжение в зависимости от времени с напряжением на вертикальной оси и временем на горизонтальной оси.Это позволяет вам дважды проверить, что сигнал вашего устройства соответствует ожидаемой величине и частоте. А поскольку осциллографы обеспечивают визуальное представление сигнала, вы можете просматривать любые аномалии или искажения, которые могут возникнуть. Но прежде чем приступить к тестированию, нужно кое-что рассмотреть.

Oscilloscope display Осциллографы отображают напряжение на вертикальной оси и время на горизонтальной оси.

Осциллографы бывают разных вкусов.Вы хотите выбрать осциллограф с правильной полосой пропускания, целостностью сигнала, частотой дискретизации и входами канала. Вы также хотите убедиться, что он совместим с любыми приложениями и зондами, которые могут вам понадобиться. Вот список некоторых функций, которые вы должны проверить при выборе используемого осциллографа:

  • Полоса пропускания - диапазон частот, которые осциллограф может точно измерить. Полосы частот осциллографа обычно находятся в диапазоне от 50 МГц до 100 ГГц.
  • Частота дискретизации - количество выборок, которые осциллограф может получить в секунду.Чем больше выборок в секунду, тем четче и точнее отображается форма волны.
  • целостность сигнала - способность осциллографа точно представлять форму волны. Это тема, которой я особенно увлечен, и вы найдете, что я много об этом пишу. Вам не нужен монитор сердечного ритма, который отображает неверную информацию. Было бы бесполезно объявлять пациента мертвым, чье сердце все еще бьется. То же самое относится и к тестируемому устройству. Вы не хотели бы объявлять, что ваше устройство работает со сбоями, и потратить недели, пытаясь найти основную причину, когда на самом деле проблемы нет.
  • Каналы - Вход для осциллографа. Они могут быть аналоговыми или цифровыми. Обычно в осциллографе имеется от 2 до 4 аналоговых каналов.
  • Совместимость с датчиком - Датчик - это инструмент, используемый для подключения осциллографа к тестируемому устройству. Существует большое разнообразие пассивных и активных зондов, каждый из которых предназначен для конкретных случаев использования. Вам нужен осциллограф, совместимый с типом пробника, который вам нужен для ваших конкретных тестов.
  • Приложения - Программное обеспечение для анализа сигналов, декодирования протоколов и проверки соответствия может значительно сократить время, необходимое для выявления и выявления ошибок в ваших проектах.Программное обеспечение для анализа может помочь вам найти и оценить джиттер, выполнить преобразования Фурье, создать глазковые диаграммы и даже идентифицировать и количественно определить перекрестные помехи. Программное обеспечение декодирования протокола может идентифицировать цифровые пакеты информации, запускать при различных условиях пакета и идентифицировать ошибки протокола. Не все осциллографы совместимы с каждым приложением.

Теперь, когда вы вооружены языком, вы готовы приступить к работе. Для самых базовых испытаний требуется только осциллограф с полосой пропускания от 50 до 200 МГц, пассивный пробник и достаточная частота дискретизации, целостность сигнала и входы каналов.


Вооружившись этими основами, вы можете выборочно проверить свои печатные платы (PCB), чтобы найти неисправные детали, шумные линии электропередач, короткие замыкания и входы / выходы (входы и выходы), которые не работают; погрузиться в различные режимы триггера для поиска ошибок, сбоев и ошибок синхронизации; и собирать сигналы и данные, чтобы доказать качество ваших проектов. Некоторые базовые осциллографы даже обеспечивают анализ Боде или частоты и фазовых характеристик. И это только начало.

Frequency response analysis on InfiniiVision oscilloscope Анализ частотной характеристики, выполненный на осциллографе InfiniiVision.

Осциллографы - это универсальные и широко используемые приборы. Автомобильные техники используют осциллографы для диагностики электрических проблем в автомобилях. Университетские лаборатории используют осциллографы для обучения студентов электронике. Исследовательские группы по всему миру имеют в своем распоряжении осциллографы. Производители сотовых телефонов используют осциллографы для проверки целостности своих сигналов. Военная и авиационная промышленность используют осциллографы для тестирования систем радиолокационной связи. Инженеры R & D используют осциллографы для тестирования и разработки новых технологий.Осциллографы также используются для тестирования соответствия, такого как протоколы USB и CAN, где выход должен соответствовать определенным стандартам.

Теперь, когда вы знаете, что такое осциллограф и некоторые важные характеристики осциллографа, пришло время провести тестирование. Так что наденьте свои скрабы (или, может быть, вместо этого ремень ESD) и начните!


Чтобы узнать больше о том, как работать с осциллографом и понять основы измерения, вы можете прочитать инструкцию по применению Основы осциллографа.

Frequency response analysis on InfiniiVision oscilloscope

.

Что такое осциллограф »Электроника Примечания

Осциллограф является одним из наиболее полезных измерительных приборов, используемых для проектирования электронных схем, производства, тестирования, обслуживания и ремонта электроники.


Осциллограф Учебное пособие включает в себя:
Основы осциллографа Типы осциллографов Характеристики Как пользоваться осциллографом Запуск области Осциллографические зонды Характеристики осциллографа

Типы областей действия включают в себя: Аналоговый прицел Объем аналогового хранилища Цифровой люминофор Цифровая сфера USB / ПК объем Осциллограф смешанных сигналов MSO


Осциллографы или прицелы являются важным инструментом в арсенале инженера-электронщика или тестировщика.Осциллограф - это элемент оборудования для тестирования электроники, который позволяет видеть сигналы и таким образом значительно облегчает обнаружение любых проблем, возникающих в цепи электроники.

Ввиду преимуществ, которыми они обладают, осциллографы являются важным компонентом испытательного оборудования для электроники для любой электроники, лаборатории или области, где проводится тестирование электронного оборудования, будь то радиочастотное проектирование, общая схема электроники, производство электроники, обслуживание, ремонт или где-либо, где электронные схемы и сигналы на них должны быть исследованы.

Название осциллографа происходит от того факта, что он позволяет просматривать колебания. Иногда использовалось название катодно-лучевой осциллограф, или CRO. Причиной этого было то, что электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) были использованы для отображения формы волны. В настоящее время эти измерительные приборы обычно называют осциллографами или просто прицелами.

В настоящее время используются ЖК-дисплеи или плазменные дисплеи, так как они меньше по размеру и более удобны в использовании, тем более что они не требуют очень высоких напряжений старых ЭЛТ.

Функция осциллографа

Функция осциллографа заключается в том, чтобы иметь возможность отображать сигналы на некоторой форме дисплея. В обычном режиме работы время отображается вдоль оси X (горизонтальная ось), а амплитуда отображается вдоль оси Y (вертикальная ось). Таким образом, можно увидеть электронную форму волны на осциллографе, как это может быть предусмотрено. Форма волны можно сравнить с волнами при движении вдоль поверхности пруда, когда в него падает камень.

Видя форму волны таким образом, можно увидеть анализ работы схемы и выяснить, почему могут возникнуть какие-либо проблемы.

Concept of an oscilloscope screen Базовый экран осциллографа

Ключевые темы осциллографа

При взгляде на осциллограф есть несколько ключевых тем и областей интереса:

  • Типы осциллографов: Существует несколько различных типов осциллографов от аналоговых до цифровых и многое другое. Первые типы осциллографов были аналоговыми, но с достижениями в области цифровых технологий практически все новые измерительные приборы в наши дни управляются процессором и используют цифровую обработку сигналов для обеспечения превосходного отображения сигналов.

    Мало того, что осциллографы содержатся не только в стандартных бочкообразных блоках, но и некоторые прицелы, предназначенные для связи с компьютерами, используя их отображение и обработку для помощи. Часто это осциллографы USB, подключенные через USB-каналы, но также доступны другие типы, подключенные через другие шинные системы или для использования в стойках, таких как PXI и более старые системы VXI.


  • Характеристики прицела: Спецификации для осциллографов иногда могут сбивать с толку.Базовое понимание терминов и их значения очень полезно. Понимание основных характеристик осциллографа может дать представление об ограничениях любого конкретного тестового прибора, а также помочь в выборе, когда его нужно нанять, купить или даже забронировать из обычного магазина.

    Характеристики области немного различаются для аналоговой и цифровой областей. Хотя основные понятия, такие как точность, временной диапазон, верхние частоты и тому подобное, по существу одинаковы, цифровые области также имеют спецификации для таких элементов, как количество бит ЦАП, глубина памяти и тому подобное, которые характерны для цифровых осциллографов.


  • Как использовать осциллограф: Хотя осциллографы просты в использовании в наши дни, это помогает понять, как работают эти элементы испытательного оборудования электроники и какие существуют элементы управления и как они работают. На экране есть даже софт-клавиши, поэтому многое можно сделать.

    Обычно наиболее широко используемые элементы управления являются общими для всех областей применения от любого производителя, поэтому переход из одной области в другую часто относительно прост.


  • Запуск осциллографа: Функция запуска является одной из наиболее важных функций на осциллографе. Триггер области позволяет временной базе «запускаться» в одной и той же точке на каждом цикле сигнала, и это позволяет отображать его так, чтобы оно оставалось на экране.

    Функция запуска осциллографа значительно расширилась, поскольку большинство областей применения перешли на использование цифровых технологий. Доступная цифровая обработка сигналов позволяет триггеру обеспечить большую гибкость и большую функциональность, чтобы можно было более тщательно исследовать сигналы для выявления проблем и проблем.


  • Пробники осциллографа: Любому осциллографу понадобятся пробники для подключения к тестируемому устройству. Эффективность и использование этих зондов позволяют наилучшим образом использовать реальный измерительный прибор, поэтому знание того, какие зонды выбрать, как их настроить и какие ограничения необходимы, для правильного понимания выполненных измерений.


Типичный осциллограф

Разработка осциллографа

Осциллограф разрабатывался в течение многих лет.Потребовалось большое количество новых открытий и изобретений, чтобы достичь уровня сложности, который мы наблюдаем сегодня.

Истории дат осциллограмм более 100 лет, каждый шаг является результатом инноваций, вдохновения и упорного труда.

Ключевые этапы развития и история осциллографа
Дата Открытие / Разработка
1897 Карл Фердинанд Браун изобрел первую электронно-лучевую трубку CRT.Он мог отображать грубые цифры на экране, контролируемые напряжениями на пластинах трубки.
1899 Джонатан Ценнек усовершенствовал базовую электронно-лучевую трубку, добавив в нее формирующие пучок пластины и используя магнитное поле для очистки следа.
1931 В. К. Зворыкин усовершенствовал электронно-лучевую трубку, когда детализировал герметично закрытую высоковакуумную электронно-лучевую трубку с термоэлектронным излучателем. Это позволило General Radio изготовить осциллограф, который можно было использовать вне лабораторных условий.
Конец 1930-х годов Британская компания A C Cossor изобрела двухлучевой осциллограф, который широко использовался во время Второй мировой войны для обслуживания электронного оборудования и, в частности, радиолокационных систем.
1946 Осциллограф с триггерным сканированием был изобретен Говардом Фоллумом и Джеком Мердоком. Это сделало осциллограф намного проще в использовании, поскольку сигналы могли отображаться устойчиво.
1946 Tektronix был основан Говардом Фоллумом и Джеком Мердоком.
1963 Компания Tektronix представила бистабильную накопительную трубку Direct View (DVBST). Это позволило отображать отдельные импульсы, а не просто повторять сигналы.
Цифровой запоминающий осциллограф DSO был изобретен Уолтером ЛеКрой после производства высокоскоростных цифровых преобразователей для исследовательского центра CERN в Швейцарии. Уолтер ЛеКрой позже основал корпорацию ЛеКрой.

Осциллограф наружный

Осциллограф обычно имеет большой набор предметов на внешней стороне корпуса.

A typical oscilloscope as used in an electronics laboratory Высокопроизводительный осциллограф

На передней панели испытательного оборудования обычно есть несколько элементов:

  1. Дисплей Первое, что заметили на осциллографе, - это большой дисплей, который используется для отображения формы сигнала. Обычно это занимает около четверти места на передней панели или даже немного больше. Часто полезно иметь достаточно большой дисплей, тогда легче увидеть различные элементы формы сигнала.
  2. Разъемы На передней панели имеется множество различных разъемов. Обычно есть вход для каждого из отображаемых каналов - часто осциллограф имеет более одного канала. Многие осциллографы являются двухканальными и поэтому могут отображать два сигнала одновременно, что позволяет сравнивать формы сигналов. Другие входы могут включать в себя триггерный вход, который позволит запустить трассировку на осциллографе в соответствии с этим сигналом.
  3. Органы управления На осциллографе имеется множество органов управления:
    • Чувствительность вертикального усиления / входного сигнала: Обычно она калибруется в В / см, т. Е. Каждое вертикальное деление на шкале представляет собой заданное количество вольт.
    • Timebase: изменяет скорость, с которой трасса пересекает экран по горизонтали на осциллографе. Он калибруется по времени / делению, например 1 мс / см, при условии, что деления с интервалом в один сантиметр.
    • Триггер. Элементы управления, связанные с триггером, позволяют запускать временную базу осциллографа различными способами. Это позволяет получить неподвижное или стабильное изображение на экране осциллографа.

Для правильной работы осциллографа необходимо подключить правильные сигналы к входам, а также правильно использовать органы управления.

Осциллографы

являются одним из наиболее широко используемых элементов испытательного оборудования для электроники.Они обеспечивают высокий уровень понимания работы схемы и являются ключом к нахождению многих проблем и их решению, будь то в целом проектирование электронных схем, проектирование радиочастот, тестирование производства электроники, обслуживание, ремонт и даже обслуживание на месте.

Дополнительные темы испытаний:
Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра LCR метр Глубиномер, ГДО Логический анализатор ВЧ измеритель мощности Генератор радиосигналов Логический зонд Рефлектометр во временной области Вектор сетевой анализатор PXI GPIB Сканирование границы / JTAG
Вернуться в меню «Тест»., ,

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о