Назначение осциллографа: принцип работы, устройство, назначение, особенности настройки

Содержание

назначение, характеристики, принцип действия структурная схема осциллографа. Элт, жк- матрица.

Основным и наиболее широко применяемым прибором для исследования формы напряжения служит электронный осциллограф — прибор для визуального наблюдения электрических сигналов, а также измерения их параметров с использованием средства отображения формы сигналов.

Все осциллографы делятся на 2 части: аналоговые и цифровые.

Аналоговый электронно-лучевой осциллограф, выполняемый на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).

1 – Катод, источник электронов

2 – Модулятор или управляющий электрод, регулирует количество вылетевших электронов.

3 – Первый анод, ускоряет электроны и фокусирует их в пучок.

4 – Второй анод. в совокупности ( 3 и 4) – электростатическая линза.

5 – Вертикально-отклоняющие пластины (у-пластины).

6 – Горизонтально-отклоняющие пластины (х-пластины).

7 – Экран, прозрачная пластина покрытая люминафором.

8 – Аквадаг, собирает использованные электроны.

9 – Накал.

Структурная схема аналогового осциллографа.

— Канал вертикального отклонения.

— Канал горизонтального отклонения.

Линия задержки, задерживает исследуемый сигнал на какое то время.

УВО – усилитель вертикального отклонения, сделает сигнал до нужной величины.

Для внутренней синхронизации.

Три вида синхронизации:

1 – Внутренняя синхронизация, напряжение исследуемого сигнала.

2 – Внешняя синхронизация – от другого источника.

3 – От сети, привязка к питающей сети. 50 Гц подается на схему синхронизации.

Характеристики осциллографов.

Чувствительность .
Диапазон частот .
Входное сопротивление Z_ВХ.
Количество каналов
Точность воспроизведения (4 класса). 1-3%, 2-5%, 3-10%, 4-12%.

импульсного

сигналов.

Разверткой называется линия на экране осциллографа, которую вычерчивает луч при отсутствии сигнала.

Чаще всего используется линейная развертка (луч проходит прямолинейно с одинаковой скоростью весь экран).

Развертка бывает:

1)Однократная, 2) Непрерывная, 3) Ждущая

Для воспроизведения на экране формы кривой исследуемого напряжения к горизонтально отклоняющим пластинам подводят линейно нарастающее напряжение, называемое непрерывной линейной разверткой, а вызывающее периодически повторяющееся равномерное движение луча по горизонтали слева направо и быстрый его возврат справа налево.

Устойчивое изображение получается только при условии Тр(развёртки)=n*Тс(сигнала)..

б) Т_Р1=3τ, в) Т_Р1=2τ.

осциллограмы импульсных сигналов большой скважности или единичных сигналов.

Скважность — отношение периода к длительности импульса.

Ждущая линейная развертка позволяет осциллографировать кратковременные импульсы большой скважности и случайные непериодические случайные сигналы.

17. Электронный цифровой осциллограф: назначение, принцип действия ЖК и газоразрядной панели, структурная схема цифрового осциллографа, его принцип действия.

Цифровой осциллограф.

Устройство отображения (экраны) чаще всего бывают 2 видов:

1)газоразрядные

2)ЖК –жидкокристаллические

Устройство газоразрядной матричной панели.

1 – пластина из проводящего материала (стекло)

2 – стеклянная пластина, нанесены металлизированные контакты (аноды, они полупрозрачны)

3 – ячейки с газом (черно-неоновая смесь)

Соединим 3 пластины.

Если к 2 (+Е) к 3(-Е), то будет ионизация => святится.

Изменяя позиционный код на аноде или катоде можно менять изображение на осциллографе. Будет святится тот элемент который мы выбрали.

Устройство отображения ЖК матрицы.

Рассмотрим один пиксель

1 – поляризационный фильтр (горизонтальный)

2 – поляризационный фильтр (вертикальный)

Внутри находятся частицы жидких металлов ориентированные винтовым образом (из горизонтального в вертикальное)Молекулы ориентированы вдоль поля.

Устройство цифрового осциллографа.

В цифровом осциллографе осуществляется полная цифровая обработка сигналов отображения на матричных (ЖК или газоразрядных) индикаторов.

Структура цифрового осциллографа.

Входной сигнал поступает на входное устройство, после поступает на АЦП (в строго определенном времени подменяет сигнал выборкой, заменяет сигнал). Потом АЦП с помощью процессора складывает ячейки в ОЗУ (выборки сигнала в определённое время). Есть таймер который записывает в ОЗУ. Экран это матрица. При отображении значения входного сигнала получается с помощью процессора в позиционный код. В итоге получаем святящуюся точку на экране.

Принцип действия:

Для воспроизведения формы исследуемого сигнала на экране осциллографа используется его развертка во времени.

Элементы цифровой техники

Особенности эксплуатации осциллографа для изучения электрической цепи

Любому человеку, профессионально занимающемуся или просто увлекающемуся электротехникой, придётся работать со множеством различных измерительных приборов. Такое устройство, как осциллограф, служит инструментом изучения сигналов в электрических цепях. Он позволяет измерить напряжение, проанализировать его форму и амплитуду, найти неисправности в схеме.

Перед тем как начать использовать любое измерительное оборудование, в том числе и осциллограф, его необходимо настроить и подготовить к эксплуатации. Если вы можете заземлить прибор, то рекомендуется сделать это, после чего осуществить калибровку в соответствии с инструкцией. Далее необходимо подключить устройство к исследуемой цепи с помощью шнура, который представляет собой провод, имеющий на одном из своих концов специальный щуп для соединения с сетью. Для того чтобы обеспечить высокую точность измерений, рекомендуется использовать коаксиальный провод, предназначенный для работы с данным оборудованием, так как неподходящие шнуры могут оказать негативное влияние на достоверность получаемых данных.

Самой главной частью осциллографа является его дисплей, позволяющий пользователю видеть отображаемые импульсы. Экран разделяется на несколько прямоугольников, масштаб которых вы можете регулировать по своему усмотрению. Горизонтальные клетки отвечают за параметры времени, то есть служат показателями периодичности. Вертикальные прямоугольники, которые располагаются между границами импульсов, отображают напряжение сигнала цепи. Благодаря информации, которую видно на дисплее устройства, вы можете рассчитать характеристики амплитуды и периодичности электрической цепи или, если позволяют технические возможности устройства, сравнить частоты двух сигналов.

К наиболее важным элементам управления, позволяющим пользователю проводить калибровку, относятся:

Регулятор сигнала. Он служит для масштабирования входящего изображения. Для того чтобы избежать проблем с невидимостью сигнала, рекомендуется выстроить диапазон в соответствии с величинами, которые вы хотите измерить.
Блок управления синхронизацией. Принцип вывода осциллограммы на дисплей заключается в отображении графика до конца экрана, после чего картинка показывается заново.
Из-за того, что всё это происходит с большой скоростью, пользователи часто могут наблюдать двигающееся изображение или нечто непонятное, так как новые линии накладываются на старые, что затрудняет измерения. Чтобы устранить подобную проблему, примите напряжение синхронизации за 0 вольт. Таким образом, вы добьётесь того, что сигнал будет повторять уже пройденный путь от начала и до конца экрана, но только с нуля. Это поможет получить стабильную и чёткую картину.
Регулятор развёртки. Он позволяет осуществлять действия с горизонтальной осью, которая отвечает за временные параметры. Уменьшая значение, вы сможете более детально рассмотреть небольшие участки выведенного сигнала и наоборот.

На сайте нашей компании представлены новейшие модели осциллографов, заказать которые можно, заполнив соответствующую форму.

RTB2002: Цифровой осциллограф

Популярные осциллографы Rohde

Бренд: Rohde & Schwarz;

Каналы: 2 канала;
Полоса пропускания: 70 МГц;
Частота дискретизации: 2,50 ГВыб/с;
Тип: Цифровой;
Форм-фактор: Настольный;

Цена зависит от комплектации

RTC1002: Цифровой осциллограф

В наличии

Популярные осциллографы Rohde

Бренд: Rohde & Schwarz;
Каналы: 2 канала;
Полоса пропускания: 50 МГц;
Частота дискретизации: 2 ГВыб/с;
Тип: Цифровой;
Форм-фактор: Настольный;

Цена зависит от комплектации

RTh2002: Портативный цифровой осциллограф

Популярные осциллографы Rohde

Бренд: Rohde & Schwarz;
Каналы: 2 канала;
Полоса пропускания: 60 МГц;
Частота дискретизации: 5 ГВыб/с;
Тип: Цифровой;
Форм-фактор: Портативный;

Цена зависит от комплектации

RTB2004: Цифровой осциллограф

Популярные осциллографы Rohde

Бренд: Rohde & Schwarz;
Каналы: 4 канала;
Полоса пропускания: 70 МГц;
Частота дискретизации: 2,50 ГВыб/с;
Тип: Цифровой;
Форм-фактор: Настольный;

Цена зависит от комплектации

RTh2004: Портативный цифровой осциллограф

Популярные осциллографы Rohde

Бренд: Rohde & Schwarz;
Каналы: 4 канала;
Полоса пропускания: 60 МГц;
Частота дискретизации: 5 ГВыб/с;
Тип: Цифровой;
Форм-фактор: Портативный;

Цена зависит от комплектации

RTM3002: Цифровой осциллограф

Популярные осциллографы Rohde

Бренд: Rohde & Schwarz;
Каналы: 2 канала;
Полоса пропускания: 100 МГц;
Частота дискретизации: 5 ГВыб/с;
Тип: Цифровой;
Форм-фактор: Настольный;

Цена зависит от комплектации

RTP044: Цифровой осциллограф высшего класса

Популярные осциллографы Rohde

Бренд: Rohde & Schwarz;
Каналы: 4 канала;
Полоса пропускания: 4 ГГц;
Частота дискретизации: 20 ГВыб/с;
Тип: Цифровой;
Форм-фактор: Настольный;

Цена зависит от комплектации

RTA4004: Цифровой осциллограф

Популярные осциллографы Rohde

Бренд: Rohde & Schwarz;
Каналы: 4 канала;
Полоса пропускания: 200 МГц;
Частота дискретизации: 5 ГВыб/с;
Тип: Цифровой;
Форм-фактор: Настольный;

Цена зависит от комплектации

Наиболее важные функции осциллографа

Осциллографы для занятых людей серии

Рассмотрим подробнее основные функции цифрового осциллографа.

На самом деле осциллограф делает только одну вещь: он захватывает представление живого сигнала от тестовой схемы и отображает его на экране. Чаще всего этим представлением является напряжение сигнала по мере его изменения во времени.

Основываясь на информации, которую осциллограф получает о сигнале, современные цифровые осциллографы выполняют еще две важные функции:

автоматическое измерение различных параметров сигнала, таких как его частота, размах напряжения, рабочий цикл и время нарастания, а также
Для сигналов, которые кодируют информацию, чтобы декодировать эту информацию и отображать ее на экране. Например, если осциллограф зафиксировал сигнал, который кодирует информацию последовательного UART, мы можем настроить его так, чтобы эта информация извлекалась из сигнала и отображалась на экране.

Почти все современные осциллографы предлагают эти возможности. Степень их способности автоматически измерять и декодировать различается в зависимости от модели и бюджета.

Рассмотрим подробнее основные функции цифрового осциллографа.

График формы сигнала

Первая и наиболее важная функция осциллографа — отображать сигнал в реальном времени на экране.

При изменении сигнала осциллограф обновляет свой дисплей в режиме реального времени, чтобы отразить это изменение.

В этом примере я связываю рабочий цикл ШИМ-сигнала с помощью потенциометра, и осциллограф может отображать сигнал по мере его изменения на экране.

В этом примере также обратите внимание на строку измерений под графиком. Они также обновляются в режиме реального времени.

Захват осциллограммы

Часто нам нужно захватить или «заморозить» осциллограмму, чтобы иметь возможность более тщательно ее изучить. Это позволяет нам использовать такие инструменты, как курсоры, или включить несколько автоматических измерений для просмотра определенных частей сигнала, которые представляют интерес.

В этом небольшом примере, взятом из одного из экспериментов в книге «Осциллографы для занятых людей», я зафиксировал одиночный сигнал, созданный нажатием кратковременной кнопки. После захвата сигнала я могу использовать курсоры для измерения. В правом верхнем углу осциллографа обратите внимание на красную кнопку «Run|Stop», указывающую на то, что я смотрю на захваченную и замороженную во времени форму волны, а не на живую форму волны.

Управление триггером

Триггер — основная функция любого осциллографа. Триггер определяется полным набором конфигураций, которые мы используем для подготовки осциллографа к распознаванию сигнала, который мы хотим исследовать.

Триггер работает, обнаруживая конкретное изменение в отслеживаемом сигнале, например переход от 0 В к 5 В в пределах от 1 мс до 5 мс. Помните, что запуск связан с изменением и типом изменения, которое мы ожидаем от сигнала.

Триггер работает, обнаруживая конкретное изменение в отслеживаемом сигнале.

Современные осциллографы могут обнаруживать многие виды сигналов без дополнительной настройки на основе изменений напряжения с течением времени.

Большинство осциллографов имеют функцию автоматического запуска, которая может определить, как захватывать регулярные периодические сигналы без необходимости определения пользователем их характеристик. Это делает осциллографы удобными в использовании, поэтому люди, не имеющие опыта их использования, могут выполнять простые измерения.

Кроме того, осциллографы предлагают множество типов сигналов, которые мы можем выбрать и настроить вручную. На снимке экрана в этом примере я настроил свой осциллограф на поиск наиболее распространенного типа изменения сигнала, фронта, исходящего от канала 1, который переходит от высокого к низкому и срабатывает, когда напряжение падает ниже 800 микровольт (мкВ). ).

В экспериментах этого курса я покажу вам, как использовать различные триггеры, такие как Edge, RS232 и I2C.

Измерения

Современные осциллографы могут измерять несколько параметров живого сигнала и отображать результаты измерений на экране.

В книге «Осциллографы для занятых людей» я покажу вам множество примеров измерений в каждом из экспериментов этого курса.

В этом видеоклипе осциллограф автоматически измеряет частоту, период и максимальное напряжение сигнала на экране.

Он делает это «вживую» и обновляет эти измерения несколько раз в секунду. Результаты измерений вы можете увидеть чуть ниже графика. Измерения включают текущее измеренное значение, среднее, минимальное и максимальное значения.

Декодирование

Более продвинутой, но распространенной функцией современных цифровых осциллографов является способность декодировать сигнал, содержащий информацию. Когда два устройства обмениваются данными, они используют определенный протокол, чтобы данные могли передаваться между ними. Например, в микроконтроллерах и микрокомпьютерах распространенными протоколами являются последовательный UART, I2C, SPI и CAN.

Протокол описывает, как значение, например число или символ, кодируется в сигнал определенной формы. Сигнал этой формы содержит информацию. В конце приема устройство меняет преобразование, чтобы извлечь информацию, содержащуюся в сигнале.

Осциллографы с возможностью декодирования могут прослушивать обмен данными между двумя устройствами и извлекать информацию, содержащуюся в сигнале, когда он проходит по проводу.

В этом видеоклипе, который я взял из одного из экспериментов в этом курсе, осциллограф декодирует последовательную связь UART между Arduino и компьютером.

Расшифровывая обмен данными между устройствами, вы можете устранить неполадки и убедиться, что ваше оборудование работает должным образом.

Прежде чем я закончу эту лекцию, я хочу отметить, что, хотя осциллографы могут выполнять декодирование сигналов, на самом деле это дополнительная функция. Существуют и другие инструменты, называемые «логическими анализаторами», которые специализируются на этой конкретной задаче.

Готовы к серьезному обучению?

Зарегистрируйтесь на

Осциллографы для занятых людей

Раскройте тайну осциллографа и узнайте, как использовать его в своих проектах.

Этот курс идеально подходит для людей, которые никогда не пользовались осциллографом.

С помощью серии проектов этот курс научит вас, как использовать осциллограф для измерения и декодирования сигналов в вашей электронике.

Просто нажмите на большую красную кнопку, чтобы узнать больше.

Просмотрите эту статью

График сигнала

Захват сигнала

Управление триггером

Измерения

Декодирование

Готовы к серьезному обучению?

Перейти к другой статье

Включите JavaScript, чтобы просматривать комментарии с помощью Disqus.

Что такое осциллограф? – Функции и руководство

Если вы знакомы с цепями поиска и устранения неисправностей, вы бы использовали мультиметр раньше. Но если вам требуется больше информации, чем может предоставить мультиметр, вам поможет осциллограф! Итак, сегодня мы рассмотрим основы осциллографа и способы его использования.

Прежде чем мы перейдем к основной теме сегодняшнего дня, давайте рассмотрим некоторые основные понятия, которые вам следует знать и которые помогут вам лучше понять осциллографы:

Напряжение: разница заряда между двумя точками.
Ток: Поток электрических зарядов.
Сопротивление: Мера сопротивления потоку тока.
Мультиметр: универсальный электронный измерительный прибор, сочетающий в себе несколько измерительных функций.

Если вам нужно подвести итоги и вернуться к этим концепциям, загляните в эти блоги! :

Электронная схема: делители напряжения
Что происходит в электрической цепи: зависимость напряжения от тока
Введение в измерительный прибор: что такое мультиметр?

With that said, let’s look at what will be covered today:

Overview of Oscilloscope
Oscilloscope Recommendations
Oscilloscope Tutorial

Overview of Oscilloscope

What is an Oscilloscope?

Осциллограф — это оборудование для проверки электроники, которое графически отображает изменения напряжения сигнала и облегчает обнаружение любых проблем, возникающих в электронной цепи.

Инженеры используют осциллографы для изучения процесса изменения различных электрических явлений в лабораторных условиях. Его можно использовать для захвата, обработки, отображения и анализа формы волны и ширины полосы электронных сигналов.

Как работает осциллограф?

Ref: Electronics notes

Функция осциллографа состоит в том, чтобы просто отображать сигналы. Как видно из изображения, по оси X отображается время работы в нормальном режиме, а по оси Y – амплитуда. По форме сигнала можно проанализировать работу схемы, что позволит выявить проблему и быстро устранить неисправность в цепи.

Внешний вид осциллографа

Ссылка: Википедия

Дисплей : Где будут отображаться осциллограммы.
Разъемы : Это входы для отображаемых каналов. Большинство современных осциллографов являются двухканальными и могут одновременно отображать два сигнала.
Органы управления
- Усиление по вертикали/Чувствительность входного сигнала: Откалибровано в В/см, деление по вертикали на шкале соответствует заданному количеству вольт.
- Развертка: калибруется в мс/см, изменяет скорость, с которой кривая пересекает экран по горизонтали на осциллографе.
- Триггер: позволяет запускать временную развертку осциллографа, чтобы на дисплее было получено неподвижное или стабильное изображение.

Типы осциллографов

Существует два основных типа осциллографов: аналоговые и цифровые. Хотя есть и другие категории цифровых осциллографов.

Аналоговый осциллограф

Ref: Circuitstoday

Первый тип осциллографа, изобретенный и популяризированный. В осциллографах этого типа используется электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) для отображения формы волны и изображения, поэтому они также известны как электронно-лучевые осциллографы. Хотя они не могут обеспечить такую же функциональность, как цифровые осциллографы, они все же достаточно хороши, чтобы их можно было использовать в лабораторных и общих тестовых приложениях.

Цифровой осциллограф

Ref: amazon

Довольно распространенные в настоящее время, они в основном работают так же, как аналоговые осциллографы, но с отображением сигналов на ЖК-дисплее и предоставляют еще больше функций и возможностей. Это усовершенствование также позволило цифровому осциллографу найти применение в приложениях проектирования ВЧ наряду с общим проектированием электронных схем и тестовыми приложениями.

Существуют также следующие подкатегории цифровых осциллографов:

Цифровой стробоскопический осциллограф : Он используется для захвата чрезвычайно высокочастотных сигналов, особенно повторяющихся сигналов и частот, превышающих частоту дискретизации осциллографа.
Цифровой запоминающий осциллограф (DSO): имеет память для хранения сигналов и их отображения в течение определенного периода времени.
Осциллографы с цифровым люминофором (DPO): он использует архитектуру параллельной обработки, которая позволяет захватывать и отображать сигналы.
Осциллографы смешанных сигналов (MSO): по сути, это осциллограф и логический анализатор в одном устройстве, он имеет несколько входных каналов аналогового осциллографа для просмотра форм сигналов и ряд каналов логического анализа для просмотра цифрового состояния различных каналов.

назначение, характеристики, принцип действия структурная схема осциллографа. Элт, жк- матрица.

Особенности эксплуатации осциллографа для изучения электрической цепи