Как пользоваться осциллографом: полное руководство для начинающих

Что такое осциллограф и как он работает. Какие бывают типы осциллографов. Как правильно настроить и использовать осциллограф для измерений. Какие сигналы можно наблюдать с помощью осциллографа. Как рассчитать основные параметры сигналов по осциллограмме.

Что такое осциллограф и для чего он нужен

Осциллограф — это электронный измерительный прибор, который позволяет наблюдать и анализировать форму электрических сигналов, изменяющихся во времени. Название «осциллограф» происходит от латинских слов «oscillo» (колебаться) и «graphein» (писать). То есть буквально это прибор для записи колебаний.

Основные функции осциллографа:

• Отображение формы сигнала на экране
• Измерение амплитуды сигнала
• Измерение временных характеристик сигнала (период, частота)
• Анализ искажений и помех в сигнале
• Сравнение нескольких сигналов между собой

Осциллограф незаменим при разработке, настройке и ремонте различной электронной аппаратуры. Он позволяет «увидеть» электрические процессы и сигналы, которые невозможно наблюдать другими способами.

Основные типы осциллографов

Существует несколько основных типов осциллографов:

1. Аналоговые осциллографы

Используют электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) для отображения сигнала. Электронный луч перемещается по экрану, создавая визуальное представление сигнала. Это классический тип осциллографов.

2. Цифровые осциллографы

Оцифровывают входной сигнал и отображают его на ЖК-дисплее. Позволяют сохранять и обрабатывать данные. Обладают большими возможностями по анализу сигналов.

3. Портативные осциллографы

Компактные приборы с автономным питанием для работы в «полевых» условиях. Могут подключаться к компьютеру для расширения функциональности.

4. Виртуальные осциллографы

Программно-аппаратные комплексы на базе компьютера. Используют специальные платы сбора данных и программное обеспечение для эмуляции функций осциллографа.

Как выбрать осциллограф для начинающего

При выборе первого осциллографа стоит учитывать следующие рекомендации:

• Для начинающих оптимально подойдет цифровой осциллограф начального уровня
• Полоса пропускания 50-100 МГц будет достаточной для большинства задач
• Желательно наличие минимум 2 каналов для сравнения сигналов
• Частота дискретизации от 1 ГГц обеспечит точное отображение сигналов
• Глубина памяти от 1 Мб позволит захватывать длинные сигналы
• Интерфейс USB для подключения к компьютеру расширит возможности

Хорошими вариантами для начинающих являются модели Rigol DS1054Z, Siglent SDS1104X-E, Hantek DSO5102P. Они обладают оптимальным соотношением цена/возможности.

Основные органы управления осциллографа

Типичный осциллограф имеет следующие основные органы управления:

• Регулятор яркости луча — изменяет интенсивность свечения луча на экране
• Регулятор фокусировки — настраивает четкость изображения
• Переключатель входа — выбирает открытый/закрытый вход или заземление
• Аттенюатор — изменяет коэффициент ослабления входного сигнала
• Регулятор вертикального отклонения — масштабирует сигнал по вертикали
• Регулятор горизонтальной развертки — задает скорость развертки луча
• Регулятор синхронизации — настраивает стабильность изображения

Расположение и обозначение органов управления может отличаться на разных моделях осциллографов, но их функциональное назначение остается схожим.

Как правильно подключить и настроить осциллограф

Чтобы начать работу с осциллографом, выполните следующие шаги:

1. Подключите осциллограф к сети питания
2. Присоедините пробник к входному разъему канала 1
3. Установите переключатель входа в положение «DC» (постоянный ток)
4. Выберите коэффициент ослабления пробника 1:1 или 10:1
5. Установите регулятор вертикального отклонения на 1 В/дел
6. Задайте скорость развертки 1 мс/дел
7. Включите автоматический режим синхронизации
8. Коснитесь щупом пробника земли — должна появиться горизонтальная линия
9. Отрегулируйте яркость и фокусировку луча для четкого изображения

Теперь осциллограф готов к измерениям. Подключите щуп к исследуемой схеме и наблюдайте сигнал на экране.

Основные виды сигналов на экране осциллографа

С помощью осциллографа можно наблюдать различные типы сигналов:

1. Синусоидальный сигнал

Имеет плавную волнообразную форму. Характерен для переменного тока, звуковых сигналов.

2. Прямоугольный сигнал

Резко переключается между двумя уровнями. Типичен для цифровых схем, импульсных источников питания.

3. Пилообразный сигнал

Линейно нарастает, затем резко спадает. Используется в генераторах развертки, преобразователях напряжения.

4. Треугольный сигнал

Имеет симметричные линейные фронты нарастания и спада. Применяется в измерительной технике, силовой электронике.

5. Импульсный сигнал

Состоит из коротких импульсов, разделенных паузами. Характерен для цифровых и импульсных устройств.

Умение распознавать эти базовые формы сигналов поможет в анализе работы электронных схем.

Как измерить основные параметры сигнала

Осциллограф позволяет измерить следующие ключевые параметры сигналов:

Амплитуда

Измеряется по вертикальной шкале от пика до пика сигнала. Учитывайте коэффициент ослабления пробника и масштаб вертикального отклонения.

Пример расчета: Размах сигнала 4 деления, масштаб 0.5 В/дел, пробник 10:1. Амплитуда = 4 * 0.5 * 10 = 20 В (от пика до пика)

Частота и период

Определяются по горизонтальной шкале между повторяющимися участками сигнала. Частота = 1 / период.

Пример расчета: Период сигнала 5 делений, масштаб 1 мс/дел. Период = 5 * 1 мс = 5 мс, частота = 1 / 5 мс = 200 Гц

Длительность импульса

Измеряется по горизонтальной шкале между фронтом и срезом импульса на уровне 50% от амплитуды.

Время нарастания

Определяется как время изменения сигнала от 10% до 90% от максимального значения.

Скважность

Отношение длительности импульса к периоду следования импульсов, выраженное в процентах.

Освоив эти базовые измерения, вы сможете эффективно анализировать различные сигналы с помощью осциллографа.

Советы по использованию осциллографа

Чтобы эффективно использовать осциллограф, следуйте этим рекомендациям:

• Всегда начинайте измерения с большого масштаба по вертикали и горизонтали, постепенно уменьшая его для детализации сигнала
• Используйте режим усреднения для уменьшения случайных шумов в сигнале
• Применяйте соответствующий тип связи входа (AC/DC) в зависимости от исследуемого сигнала
• Правильно выбирайте точку запуска для стабильного отображения периодических сигналов
• Используйте курсорные измерения для точного определения параметров сигнала
• Сохраняйте осциллограммы для последующего анализа и сравнения
• Регулярно проводите калибровку осциллографа для обеспечения точности измерений

Помните о технике безопасности при работе с высокими напряжениями. Всегда используйте соответствующие пробники и соблюдайте максимально допустимые значения входных сигналов.

Заключение

Осциллограф — мощный инструмент для анализа электрических сигналов. Освоив базовые принципы его работы и основные измерения, вы сможете эффективно применять этот прибор для решения различных задач в электронике. Регулярная практика и изучение дополнительных функций вашей модели осциллографа позволят в полной мере раскрыть потенциал этого универсального измерительного прибора.

Что такое осциллограф и как им пользоваться

Начинающим подробно о осциллографе, о том что это за измерительный прибор, как он работает и как используется в радиоэлектронике.

Как работает осциллограф

Осциллограф, в прямом смысле слова, является глазами радиолюбителя. Он позволяет не только оценить какие-то основные физические характеристики сигнала (напряжение, частота, сила тока), но и буквально увидеть график функции исследуемого сигнала, увидеть какие-то отклонения сигнала от нормы, искажения его формы, наличие помех и паразитных импульсов или сигналов.

Экран осциллографа представляет собой координатную плоскость с осями X и Y, а поступающие на его вход сигналы отображаются на этой плоскости как алгебраические функции.

В настоящее время существует множество типов осциллографов, как обычных аналоговых, отображающих сигналы на экране электронно-лучевой трубки, так и цифровые и компьютерные.

Как бы не был устроен осциллограф, и каким бы способом, электронным аналоговым или цифровым, программным не происходило построение функции, всегда одно и тоже, — на экране отображается зависимость сигнала Y от сигнала X, или от сигнала Y от шкалы времени, выложенной на ось X.

Рис. 1. Схематическое изображение электронно-лучевой трубки.

В основе обычного осциллографа лежит электронно-лучевая трубка, — вакуумный прибор, состоящий из экрана, покрытого слоем люминофора и электронной пушки, создающей электронный луч, направленный на этот экран. В месте попадания луча на экран люминофор светится, и мы видим светящуюся точку. Еще есть пластины горизонтального и вертикального отклонения. Ма рисунке 1 изображена схематически электронно-лучевая трубка, направленная экраном на вас, уважаемый читатель.

Рис. 2. Как отклоняется луч, если подать напряжение на пластины Y.

Круг -это корпус трубки, прямоугольник — экран, покрытый люминофором, а четыре черточки, обозначенные Х1, Х2, Y1, Y2 — это пластины горизонтального (X) и вертикального отклонения (Y). Точка в центре — «отпечаток» электронного луча на люминофоре.

Как уже было сказано, пушка электроннолучевой трубки создает поток электронов (электронный луч), который направлен в сторону экрана. Когда на этот луч не воздействуют никакие электрические или магнитные поля он летит себе в центр экрана.

Отколоняющие платины расположены с четырех сторон от луча, и если на них подать какое-то напряжение луч отклонится в сторону пластины под положительным потенциалом. Величина этого отклонения будет пропорциональна величине этого потенциала.

Рис. 3. Как отклоняется луч, если подать напряжение на пластины Х.

На рисунке 2 показано как отклоняется луч, если подать напряжение на пластины Y, причем, на Y2 — отрицательный полюс, а на Y1 — положительный. Если сменить полярность, — отклонение будет в другую сторону от среднего положения. Аналогичным образом отклоняется луч и при подаче напряжения на пластины X (рис. 3). А вот на рис. 4 показано что будет, если под напряжением будут и горизонтальные (X) и вертикальные (Y) пластины.

Так, изменяя напряжение на пластинах вертикального и горизонтального отклонения можно «гонять» луч как угодно по экрану, и вырисовывать им любые фигуры. При быстром перемещении луча, благодаря известному свойству человеческого зрения, и послесвечению люминофора электроннолучевой трубки, точка превратится в линию, и на экране появится геометрическая фигура.

Рис. 4. Что будет если под напряжением горизонтальные (X) и вертикальные (Y) пластины.

Теперь понятно, что изменяя напряжение между пластинами X можно перемещать луч по горизонтали, а изменяя напряжение между пластинами Y -по вертикали.

Для подачи сигналов на каналы вертикального и горизонтального отклонения у осциллографа есть входы «У» и «X». Но, обычно, необходимо видеть не зависимость одного сигнала от другого, а зависимость сигнала, поданного на вход «У» от шкалы времени, выложенного на ось X.

Чтобы это было возможно в осциллографе есть генератор горизонтальной развертки, который вырабатывает напряжение, изменяющееся по «пилообразному» закону (рис. 5). Это напряжение подается на пластины горизонтального отклонения (X).

Рис. 5. Напряжение, изменяющееся по пилообразному закону.

Пилообразное напряжение плавно и равномерно возрастает, перемещая луч по горизонтали от одного края экрана до другого, а затем резко возвращает луч обратно. При обратном перемещении специальная схема гасит луч. В результате, на экране луч постоянно перемещается слева — направо, а быстрота перемещения луча зависит от степени «наклона» пилообразного напряжения (то есть, от его частоты).

При частоте развертки более 20 Гц мы уже видим на экране не перемещающийся луч, а горизонтальную линию (рис. 6). Причем положение этой линии по вертикали зависит от напряжения, поданного на вход У (на вертикальные пластины).

Например, если масштаб оси У установить 1V на деление (на экране осциллографа обычно нанесена масштабная сетка), то при подаче на вход У постоянного напряжения величиной, например, +2V, линия переместится вверх на два деления (рис. 7).

Рис. 6. Горизонтальная линия на экране осциллографа.

Рис. 7. Горизонтальная линия на экране осциллографа смещенная вверх.

Рис. 8. График функции напряжения от времени на экране осциллографа — синусоида.

Рис. 9. График функции напряжения от времени на экране осциллографа — прямоугольные импульсы.

Если на вход У подать переменное напряжение или импульсы, горизонтальная линия изогнется, нарисовав на экране график функции этого напряжения от времени (рис.8 и рис.9.). По масштабной сетке по вертикали можно определить амплитуду сигнала, а по горизонтальной — его период.

Промышленный осциллограф

А сейчас перейдем к изучению конкретного прибора, — осциллографа С1-65. Это довольно старый и громоздкий прибор, в недавнем прошлом модель С1-65 (и С1-65А), можно сказать, была «хитом» радиоэлектронной промышленности. Ими оснащались практически все советские предприятия, производящие электронную технику военного и гражданского назначения.

Затем, после модернизации или закрытия, перепрофилирования, переоборудования предприятий, а так же, по истечении установленного срока эксплуатации, осциллографы С1-65 списывались и попадали к радиолюбителям или на радиорынки самым разными путями. Как бы там ни было, но С1-65 стал одним из самых распространенных осциллографов, доступных радиолюбителям. Следующим, в «списке популярности», был сервисный осциллограф С1-94, а далее «игрушки» -ОМ Л-2 и Н-313.

Обладателем какого бы осциллографа вы не являлись, все сказанное далее в отношении С1-65 будет в значительной степени справедливо и для вашего прибора.

На рисунке в тексте приводится схематическое изображение фронтальной панели С1-65. Панель осциллографа — светло-серого цвета зонирована по функциям синими тонкими линиями (на рисунке эти линии черные).

Для регулировки параметров луча есть ручки регулировки яркости и фокуса. Регулятором яркости регулируется не яркость всего экрана (как в телевизоре), а яркость только луча, или линии которую он выресовывает. Луч зеленого цвета. Регулятором фокуса добиваются чтобы линия (или точка) была наиболее тонкой.

Регулятор подсветки управляет яркостью лампочки, которая подсвечивает координатную сетку, расположенную перед экраном. Питание включается тумблером в нижнем правом углу.

Включив осциллограф первый раз вы можете не обнаружить на экране луча. Это может быть из-за того, что луч находится в зоне за пределами экрана или включен ждущий режим.

Чтобы выключить ждущий режим переключатель ждущего режима должен быть в крайне верхнем положении. «Поймать» луч и установить в центр экрана можно регулятором баланса (в других осциллографах он может быть обозначен как регулятор сдвига по вертикали) и регуляторами сдвига по горизонтали. Для регулировки луча по горизонтали есть две ручки — «грубо» (верхняя) и «точно» (нижняя). Этими ручками можно сдвигать влево или вправо путь, по которому движется луч.

Скорость, с которой движется луч по экрану зависит от положения ручки регулировки развертки («время/деление»). Ручка сделана в виде пирамидки из двух ручек, — большой, изменяющей период развертки скачкообразно, и маленькой для плавной регулировки.

Если вы обе эти ручки повернете налево в крайние положения период развертки будет минимальным и на экране будет видна перемещающаяся слева направо точка (но это при условии, что переключатель развертки, распложенный над эими ручками переключен в крайне левое положение).

Поворачивая эти ручки направо уменьшаем период развертки и скорость движения луча увеличивается. На отметке «5mS» (5 миллисекунд) точка превращается в линию.

Регулируя развертку нужно учесть, что значения, подписанные на шкале вокруг ручки скачкообразной регулировки развертки верны только тогда, когда ручка плавной регулировки находится в крайне правом положении.

Уменьшить период развертки в десять раз можно переключив переключатель, расположенный над ручками регулировки развертки, в среднее положение. А если его переключить в правое положение, перемещением луча по горизонтали будет управлять не блок развертки осциллографа, а внешний сигнал, поданный на вход X.

Обычно требуется видеть функцию зависимости напряжения от времени. В этом случае развертка должна быть включена, а входной сигнал подают на вход Y, который может иметь три состояния, переключаемых переключателем входа Y.

В его крайне левом положении переключателя входа Y, вход непосредственно соединен с разъемом «вход Y». Так осциллограф будет показывать как постоянную, так и переменную составляющую исследуемого сигнала. В среднем положении вход Y выключен, а в крайне правом — он подключен через конденсатор, поэтому постоянную составляющую прибор, в этом положении переключателя, не показывает.

Рис. 1. Схематическое изображение фронтальной панели осциллографа С1-65.

Усиление усилителя вертикального отклонения регулируют двумя ручками, -переключателем V/деление и регулятором чувствительности Y, которые расположены одна на другой «пирамидкой». Например, если мы установим переключатель в положение «1V/дел.», а ручку регулировки повернем в крайне правое положение, то при подаче на вход Y напряжения 1V луч переместится вверх на одно деление.

Теперь, когда все работает, давайте попробуем посмотреть наводки в вашем теле. Установите переключатель «время/деление» на «5 mS», переключатель «V/деление» — на «2V». Подключите к входу Y щуп (или просто всуньте в разъем кусок проволоки) и прикоснитесь к нему пальцами.

На экране появится синусоида, возможно искаженная (её форма зависит от того, какие наводки есть в вашем теле). Если синусоида будет смещаться по горизонтали или будет иметь вид нескольких хаотически движущихся синусоид, нужно повернуть ручку «уровень» так, чтобы изображение стабилизировалось.

По клеткам на экране, зная сколько вольт на деление приходится по вертикали, и сколько миллисекунд на деление приходится по горизонтали, можно примерно вычислить амплитуду и период сигнала, частоту.

В правой части фронтальной панели, вверху, расположены органы управления синхронизацией. Синхронизация может быть внутренней (то есть, от входного сигнала, поданного на вход Y), от электросети или от внешнего источника, поступающего на вход X. Выбор — переключателем вида синхронизации.

В нашем случае, переключатель в верхнем положении (внутренняя). Ниже расположен калибратор, он представляет собой источник импульсов частотой 1 кГц или постоянного напряжения строго заданного уровня. Хотите увидеть как выглядят прямоугольные импульсы, — включите щуп, подключенный к входу Y в гнездо калибратора (переключатель калибратора должен быть в положении «1кГц»).

Переключите «время/деления» развертки так, чтобы были видны отдельные импульсы (например, в положение 0,2mS). Затем, поворотом ручки «уровень» добейтесь неподвижности изображения. Если нужно, измените масштаб по вертикали (V/деление).

Амплитуду импульсов калибратора можно регулировать от 20mV до 50V переключателем калибратора.

Продолжение:

1. Осциллограф для начинающих, эксперименты с усилительным каскадом
2. Практические упражнения по работе с осциллографом (RC-цепочки)
3. Как работать с осциллографом, проверяем усилитель низкой частоты

Литература: 1. РК-07-2003, РК-08-2007.

Осциллограф- нужен ли в сервисном центре и как им пользоваться (Развлекательный воскресный стрим)

Скачивайте приложения

Инструкции

Подписывайтесь на нас

© 2023, Rutube

12+

1 год и 11 месяцев назад

Тыжпрограммист286 подписчиков

#Тыжпрограммист #СервисныйЦентр Сегодня мы снова в гостях в сервисном центре Тыжбанды, и наш гость попытается рассказать об осциллографе основные понятия, подскажет какие осциллографы бывают и как пользоваться осциллографом. У ребят из чата будет возможность задать свои вопросы или зайти в Дискорд и лично спросить у гостя детали! Осциллографы из видео: http://alii.pub/5pvop3 — Осциллограф цифровой RIGOL DS1202Z-E http://alii.pub/5pvow3 — Осциллограф цифровой RIGOL MSO5072 http://alii.pub/5pvp1c — ADS1013D 2 канала http://alii.pub/5pvp6s — Портативный цифровой осциллограф-мультиметр СЕМ DT-9989 https://www.donationalerts.com/r/allgps Поддержать или отблагодарить меня очень просто https://www.youtube.com/c/AllGpssu/join Оформить Спонсорскую подписку на канал Мои контакты, каналы, соцсети: https://t.me/allgps Мой Telegram https://www.youtube.com/c/Unlockers Канал разблокировщиков http://www.youtube.com/c/ТЫЖБЛОГЕР Тыжблогер на Ютубе https://vk.com/allgpssu Тыжпрограммист в ВК Генеральные спонсоры выпуска: Гроссмейстер — https://www.youtube.com/c/Гроссмейстер RemFix — https://www.youtube.com/c/RemFix Matrix 57 — https://www.youtube.com/channel/UCJ-qOH0NGMMxgbSDDxHGHNA Владимир портит всё — https://www.youtube. com/channel/UCFWqUXRmkD3Ch5-g7Zgy87g/ 3GSM RU — https://www.youtube.com/channel/UCLC2NiHR2QhjqJQQ1ElM24A/ Всё самое полезное для Вас: https://youtube.com/playlist?list=PLG7Q6U2ZzrmnmRihBTGddFUF6vrwKsrGn Открываем Сервисный Центр с нуля https://www.youtube.com/playlist?list=PLG7Q6U2ZzrmkSHZZwIDiXotL0uX8QbXWf Плэйлист Полезное https://www.youtube.com/playlist?list=PLG7Q6U2ZzrmnJFzn5PtsU1DdZBBBHi4k2 Плэйлист Диагностика https://www.youtube.com/playlist?list=PLG7Q6U2ZzrmkXxOqXzyWGFx3ho7TrN30i Плэйлист Любая прошивка https://youtu.be/c9Qwmg5laBM Здесь можно скачать всё нужное для прошивки, ссылки в описании https://youtu.be/emFtp9mJG9A Самая большая инструкция, как попасть в рекавери https://youtu.be/9r3kwrgqEZM Самая большая инструкция, как работать с FRP https://youtu.be/DQ4KHvd1wQA Сброс настроек Андроид через аккаунт Google https://youtu.be/PVaFV46JfFE Прошивка и Hard Reset любого Xiaomi https://youtu.be/D4YFHfEI58M Перезагрузить не разборный телефон\ планшет https://www.youtube.com/playlist?list=PLG7Q6U2ZzrmkXxOqXzyWGFx3ho7TrN30i Если сброс настроек не помог, здесь можно найти как прошить любой смартфон, планшет https://youtu. be/EyoduEjetRM Если завис Samsung (2016, 2017, 2018, 2019 годов) https://youtu.be/3CII6PyffuY Команды НЕТ https://youtu.be/GBpSw8qxCso Удаление вирусов СМС\ММС на Андроид без потери данных https://youtu.be/ghs_y9BO2Ow Разблокировка телефона и планшета от Билайн https://youtu.be/JR1E72WUrCQ Отключение проверки цифровой подписи драйверов https://youtu.be/2JD6vUNrpNs Какой программатор выбрать https://www.youtube.com/playlist?list=PLG7Q6U2Zzrmmae6Ig8cM4YXUtyoIVmNO7 Весь плэйлист Windows Музыка из видео: «Музыка от Epidemic Sound (http://www.epidemicsound.com)» production music courtesy of epidemic sound https://www.epidemicsound.com/referral/tarcrw/ — Попробовать музыку для видео Композиция «Amazing Plan — Silent Film Dark» принадлежит исполнителю Kevin MacLeod. Лицензия: Creative Commons Attribution (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Оригинальная версия: http://incompetech.com/music/royalty-free/index.html?isrc=USUAN1100737. Исполнитель: http://incompetech.com/ Композиция «Future Gladiator» принадлежит исполнителю Kevin MacLeod. Лицензия: Creative Commons Attribution (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Оригинальная версия: http://incompetech.com/music/royalty-free/index.html?isrc=USUAN1200051. Исполнитель: http://incompetech.com/

Как пользоваться осциллографом

Если вы читаете это, вы, вероятно, новичок в этой идее или подумываете о покупке своего первого осциллографа. Так что же такое осциллограф? В названии есть все: oscillo – колебаться (изменяться вверх и вниз) и Scope – видеть. Другими словами, это инструмент, который позволяет вам видеть электрические сигналы, амплитуда которых меняется со временем.

Подходящий осциллограф для вас

Существует множество типов осциллографов — аналоговые, цифровые, на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), управляемые компьютером. Осциллографы являются древними по стандартам электронной временной шкалы и впервые появились во время Второй мировой войны, чтобы помочь в разработке первой радиолокационной системы, но они остались прежним курсом и с тех пор прошли долгий путь. Но в этой статье мы остановимся на аналоговом осциллографе на основе ЭЛТ, потому что, если вы подумываете о его приобретении, это будет самый экономичный вариант.

Есть также много бывших в употреблении устройств, которые прекрасно функционируют. Отличными подержанными покупками будут Tektronix, HP (Agilent) Kikosui и National. Чем выше полоса пропускания осциллографа (максимальная частота, которую он будет отображать точно), тем больше вы заплатите. Для общего использования будет достаточно 20 МГц, но 100 МГц лучше, если вы хотите работать с радиочастотами. Получите самое высокое, что вы можете себе позволить. Но если вы новичок, очень сложный и дорогой прицел вас просто разочарует. Не беспокойтесь о задержке временной развертки — за 40 лет использования осциллографа мне это могло понадобиться три или четыре раза.

Ниже показаны три осциллографа, которые есть у меня в лаборатории. Каждый из них имеет свои особенности и полезность. Слева направо: цифровой Tektronix, аналоговый Kikosui и аналоговый осциллограф Philips с задержкой развертки.

В общем, цифровые осциллографы отлично подходят для отображения измеренных значений, но плохо запускаются или дают искажения при просмотре сложных радиочастотных сигналов, таких как модулированные сигналы, в то время как аналоговые осциллографы преуспевают в этом.

Зачем использовать осциллограф?

Почему вы хотите использовать осциллограф, а не мультиметр? Это потому, что прицел может видеть дальше цифр на ЖК-дисплее мультиметра. Осциллограф фактически позволяет вам «видеть» электрические сигналы, как постоянного, так и переменного тока. В двух словах, он показывает изменения напряжения во времени. Поэтому, если вы подключите его к источнику синусоидальной волны, например к генератору сигналов, вы увидите синусоидальную волну на экране и отношения различных форм волны друг к другу, такие как фаза и частота.

Общие области применения осциллографов включают следующее:

• Наблюдение за сигналами в различных точках аудиоусилителя для поиска искажений, отсечения и смещения
• Просмотр цифровых схем для проверки формы и уровня импульсов, возможно проверка правильности работы генераторов и правильной частоты
• Проверка выходных уровней преобразователей, гитар и микрофонов

Как пользоваться осциллографом

Когда вы впервые сталкиваетесь с незнакомым осциллографом, вам может потребоваться несколько минут, чтобы дисплей что-либо отобразил. Выполните следующие действия, чтобы ваш сигнал появился на мониторе осциллографа:

1. Убедитесь, что осциллограф включен — должен загореться либо светодиод, контрольная лампа, либо масштабная сетка.
2. Поверните все ручки в центральное положение.
3. Поверните ручку интенсивности примерно на 80%.
4. Выберите «авто» в выборе развертки.
5. Выберите «внутренний» в источнике развертки.
6. Установить запуск на канал 1 внутренний.
7. Вертикальный режим выбирает канал 1 и связь по переменному току.
8. По вертикали установлено значение 0,1 В/дел.
9. По горизонтали установлено значение 1 мСм/дел.

Поверните ручки вертикального и горизонтального положения, чтобы увидеть, сможете ли вы найти кривую. Теперь осциллограф должен показывать горизонтальную линию. Если у вас есть след, отрегулируйте фокус и интенсивность.

Подсоедините щуп осциллографа и коснитесь наконечника. Вы должны увидеть грубую форму сигнала сети 50 Гц. Отрегулируйте элементы управления по вертикали и горизонтали, чтобы изображение отображалось на экране.

Если в вашем осциллографе есть калибратор, подключите к нему щуп, и вы должны получить хорошую чистую прямоугольную волну, обычно 1 В или 5 В на частоте 1 кГц. Если он выше или ниже диапазона, отрегулируйте небольшой триммер на датчике для получения красивой чистой прямоугольной волны.

Если возможно, используйте настройку 10X на датчике (если он есть) для более широкой полосы пропускания. Теперь есть много вариантов, на которые можно обратить внимание, по какому каналу запускать (тот, к которому подключен ваш датчик), и вам может потребоваться отрегулировать ручку удержания, если она есть, чтобы получить стабильное отображение. Если у вас двухканальный осциллограф, есть несколько опций, таких как ALT CHOP и ADD. ADD отображает одну кривую, которая представляет собой арифметическую сумму обоих каналов. ALT отображает полную развертку канала 1, а затем полную развертку канала 2. CHOP делает что-то подобное, но поочередно отображает бит каждой трассы. Вам придется поиграть с ALT и CHOP, чтобы получить наилучшее отображение частоты развертки и запуска, которые вы используете. Мы никогда не упоминали измерения постоянного тока. Если вы установите вертикальную связь на постоянный ток, вы можете использовать вертикальное положение, чтобы установить базовую линию, а затем выполнить измерения постоянного тока. Я настоятельно рекомендую это, так как вы можете получить неожиданные результаты, такие как чрезмерная пульсация в источнике питания, сигнал переменного тока в точке, где вы ожидали постоянный ток, что-то колеблющееся, случайные пики и импульсы. Если у меня есть ошибка или что-то просто не работает, я проверяю условия постоянного тока, и я всегда делаю это с помощью осциллографа.

Формы сигналов

Некоторые формы сигналов, которые вы можете увидетьГде вы можете их найти

Изображения использованы с разрешения Tektronix.

Некоторые реальные измерения

Сигнал, показанный на осциллографе ниже, имеет красивую чистую синусоидальную волну. Теперь давайте посмотрим, как рассчитать амплитуду и частоту этой синусоиды.

Вычисление амплитуды

Чтобы найти амплитуду, вам нужно знать 3 вещи: коэффициент усиления пробника (X1 или X10), вольт/дел вертикального усилителя и размер формы волны на экране. Таким образом, на изображении выше коэффициент усиления пробника равен X1, вольт/дел составляет 50 мВ/дел, а форма волны составляет 6 делений. Учитывая это, размах напряжения (Vpp) составляет 50 * 6 = 300 мВpp. Пиковое значение составляет половину от этого значения — 150 мВ, а среднеквадратичное значение (то, что вы могли бы прочитать на измерителе) составляет 0,707 * 150 = 106 мВ (0,707 — это 1/√2).

Расчет частоты

Чтобы найти частоту (F), нам нужны только время/дел и количество делений между любыми двумя повторяющимися пиками формы волны. В приведенном ниже примере время/дел равно 0,5 мс.дел, а 2,2 дел 0,5*10- ³ = 0,0011. Теперь это период, и F равно 1/период = 1/0,0011 = 909 Гц.

Другие измерения

Время нарастания определяется как время, необходимое для того, чтобы импульс увеличился с 10 до 90 процентов от его устойчивого значения. Показанное время нарастания составляет 4,55 мкс. Делая это вручную в трассировке, горизонтальное время/дел составляет 2,5 мкс/дел, и похоже, что это заняло около 1,8 деления, т. е. 1,8 * 2,5 мкс = 4,5 мкс.

Время спада определяется как время, необходимое для падения импульса с 90 процентов до 10 процентов от его устойчивого значения. На показанной трассе горизонтальное время/дел составляет 1 мкс, и если у вас нет причудливого осциллографа (показывает 1,08 мкс), вы можете оценить его примерно в 1 дел, т. е. 1 мкс.

Рабочий цикл — это отношение длительности импульса или ширины импульса (PW) к общему периоду сигнала, выраженное в процентах. В примере частота равна 1,3 кГц, поэтому период равен 1/f = 786 мкс, а время высокого импульса равно 79.7. Рабочий цикл 79,7/786 = 10,1%. Вы также можете оценить это следующим образом: по горизонтали 100 мкСм/дел и около 8,8 дел, а ширина импульса составляет около 90 мкСм, поэтому рабочий цикл равен 90/(8,8*100) = 0,1023, 10,2%, что соответствует действительности.

Измерение фазы . Вот кривая 50 Гц (грубая) и генератор сигналов, настроенный почти на ту же частоту, но со смещением по фазе (чистая синусоида). Обратите внимание, что генератор сигналов опережает частоту 50 Гц примерно на 1 деление, т.е. 5 мс. Фаза θ = td * F * 360° = 5 мс*50*360 = 9опережение 0°.

С помощью осциллографа можно многое сделать — значительно больше, чем мультиметр. Это очень мощные и сложные инструменты, и вам стоит попробовать их использовать. получить/скачать его руководство и внимательно изучить его.

Если бы мне пришлось собрать минималистичный верстак для электроники, он бы состоял из паяльной станции, мультиметра, регулируемого блока питания и, конечно же, осциллографа!

Надеюсь, эта статья помогла вам понять, как использовать и настраивать осциллограф! Обязательно дайте нам знать в комментариях ниже, если у вас есть вопросы о чем-либо.

Как пользоваться осциллографом: Полное руководство

Осциллографы пригодятся, когда мы не можем использовать обычные мультиметры для измерения быстрых изменений напряжения. Они помогли инженерам аэрокосмической промышленности, исследовательским лабораториям и автомобильной промышленности. В настоящее время существует несколько типов осцилляторов, большинство из которых мы рассмотрим сегодня. Кроме того, у нас будет пошаговое руководство по работе с осциллографом.

 

Что такое осциллограф?

 

В идеале осциллограф представляет собой модифицированный вольтметр, который работает как электронный измерительный прибор. Он графически показывает изменение напряжения сигнала, а также преобразует вибрационные или звуковые сигналы в напряжения, отображаемые на экране осциллографа.

 

(технический тест электронного оборудования)

 

Помимо измерения напряжения, анализирует его форму, проверяет наличие неисправностей в электронных схемах и предлагает решения по их устранению.

 

Типы осциллографов

 

Существует два основных класса осциллографов: цифровые и аналоговые осциллографы.

 

(цифровой и аналоговый осциллограф)

 

Аналоговые осциллографы

 

Аналоговые осциллографы напрямую используют электронный луч и непрерывное считывание переменного напряжения для отображения входного напряжения. К сожалению, будучи аналоговыми инструментами, они редко используются из-за меньшего количества функций и более низкой полосы пропускания. Тем не менее, мы разработали несколько примеров ниже.

(аналоговый осциллограф)

Они используют электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) с широкими возможностями послесвечения.

Цифровые осциллографы

В них используется АЦП (аналогово-цифровой преобразователь) для выборки входного сигнала перед отображением показаний.

 

 

(цифровой запоминающий осциллограф)

 

DSO имеет память, в которой хранятся формы сигналов, а затем отображается их в течение некоторого периода времени. Они заменили осциллографы с электронно-лучевой трубкой.

 

 

DPO использует архитектуру параллельной обработки, которая помогает отображать и отображать сигналы.

 

 

Последние осциллографы здесь анализируют высокочастотные сигналы, например сигнал с частотой около 50 ГГц.

 

Выбор осциллографа

 

• Цифровой VS Аналоговый

 

Цифровые осциллографы компактны, легки и имеют ЖК-экраны. Они также имеют расширенные системы настройки и могут сохранять данные, полученные в результате измерения, отображая только отказ.

И наоборот, электронно-лучевой или оптический прицел большой и громоздкий, что затрудняет его переноску в любом месте. С другой стороны, они имеют более высокую точность по сравнению с цифровыми O-скопами.

 

 

Большинство оскопов имеют от 1 до 6 каналов, тогда как продвинутые типы могут иметь больше цифровых каналов. Для простых измерений может потребоваться только 2-канальное устройство, но больше каналов подходит для сложного оборудования.

• В-третьих, вы можете согласиться на комбинацию O-scope в одном корпусе с другим электроизмерительным оборудованием. Часто такое сочетание позволяет быстро и эффективно получать больше данных о сигналах высокоточных измерений.

 

 

Максимальное входное напряжение вашего проекта должно соответствовать предельному напряжению осциллографа. Более высокие напряжения, превышающие требуемые, могут повредить прицел.

• Наконец, вы можете использовать компьютерную программу, работающую как о-скоп, для проведения несложных и нечастых измерений.

 

Как пользоваться осциллографом

 

А теперь давайте рассмотрим основные элементы управления осциллографом.

 

 

Для этого нажмите переключатель с надписью «линия» или «питание». Когда он включен, вы увидите ровную линию на дисплее осциллографа, если вы не подключили какое-либо оборудование. Плоская линия символизирует постоянное входное напряжение. Вы также увидите масштаб и деления.

Кроме того, перед включением осциллографа убедитесь, что вы подключили токоизмерительные датчики. Простой пассивный или активный пробник для более широкополосного сигнала должен работать нормально.

Затем установите 10-кратный коэффициент затухания для пробника или 1-кратный коэффициент затухания при низковольтном сигнале.

 

(щуп осциллографа)

 

 

Здесь ваш сигнал должен быть устойчивым и иметь постоянную частоту. O-scopes часто имеют встроенный генератор частоты, поэтому будет легко получить надежную волну заданной частоты. В нашем случае установите прямоугольный сигнал или импульс с амплитудой 500 Гц и напряжением 2,5 В.

Кроме того, генератор частоты имеет выход с двумя проводниками, т. е. заземлением и сигнальным проводом. Подсоедините наконечник щупа осциллографа к сигнальному выходу, а зажим заземления щупа — к земле.

Однако, если в вашем осциллографе отсутствует генератор сигналов, создайте сигнал, загрузив код в Arduino.

 

• Активировать O-scope

 

Сигнал колебания появится на экране после использования щупов для подключения колебательных сигналов. Вы можете управлять осциллограммой на экране осциллографа, перемещая ручки вертикального и горизонтального положения.

 

Примечание;

 

Вращение ручек шкалы против часовой стрелки уменьшает масштаб сигнала, а вращение по часовой стрелке увеличивает масштаб сигнала. Вы также можете найти форму сигнала с помощью ручки положения.

Затем, если вы столкнулись с нестабильным отображением осциллограммы, поверните шкалу уровня запуска осциллографа или ручку запуска. При этом индикатор уровня запуска начнет перемещаться вниз и вверх по экрану дисплея.

Помните, что самый высокий пик вашего сигнала всегда должен быть выше триггера для обеспечения стабильности.

После запуска O-scope вы можете отрегулировать масштаб, играя с ручкой положения по вертикали, времени/дел и вольт/дел. Вы также можете использовать регулировочную ручку для контроля горизонтального положения.

 

(шкала на осциллографе)

 

 

Теперь осциллографы должны быть готовы к автоматическому измерению реального электрического сигнала.

 

(экран осциллографа, показывающий амплитуду измеряемого сигнала)

 

Сегодня мы будем использовать пример измерения амплитуды.

Амплитуда – это разница между равновесием волны и высотой ее пикового напряжения.

Во-первых, пусть расстояние между пиком волны и линией равновесия составляет 3,5 вертикального деления сетки.

Дел/вольт может быть 1 В, 3,5 вертикального деления сетки, что дает амплитуду волны 3,5 В.