Осциллограф для чайников: полное руководство по использованию

Что такое осциллограф и как им пользоваться. Как выбрать осциллограф для своих нужд. Какие основные функции и элементы управления есть у осциллографов. Как правильно подключать пробники и проводить измерения. На что обратить внимание при работе с осциллографом.

Что такое осциллограф и для чего он нужен

Осциллограф — это электронный измерительный прибор, который позволяет наблюдать и анализировать форму электрических сигналов, отображая их в виде графика зависимости напряжения от времени на экране. Это незаменимый инструмент для работы с электронными схемами и устройствами.

Основные задачи, которые решает осциллограф:

• Визуализация формы сигнала
• Измерение амплитуды, частоты, периода и других параметров сигнала
• Обнаружение искажений и помех в сигнале
• Сравнение нескольких сигналов между собой
• Анализ переходных процессов в электрических цепях

Осциллограф позволяет «заглянуть внутрь» электрической схемы и увидеть, что происходит в ней на самом деле. Это делает его незаменимым при отладке, диагностике и ремонте электронной аппаратуры.

Основные характеристики осциллографов

При выборе осциллографа важно обратить внимание на следующие ключевые параметры:

Полоса пропускания

Полоса пропускания определяет максимальную частоту сигнала, которую может корректно отобразить осциллограф. Чем выше полоса пропускания, тем более высокочастотные сигналы можно исследовать. Для большинства радиолюбительских задач достаточно полосы 50-100 МГц.

Частота дискретизации

Частота дискретизации показывает, сколько выборок в секунду делает осциллограф при оцифровке входного сигнала. Чем выше частота дискретизации, тем точнее будет отображаться форма быстро меняющихся сигналов. Рекомендуется выбирать осциллограф с частотой дискретизации минимум в 5 раз выше, чем максимальная частота исследуемого сигнала.

Количество каналов

Количество каналов определяет, сколько сигналов можно одновременно наблюдать на экране осциллографа. Для большинства задач достаточно 2-х канального прибора, но 4 канала дают больше возможностей при сложных измерениях.

Глубина памяти

Глубина памяти влияет на то, какой интервал времени может захватить осциллограф при максимальной частоте дискретизации. Чем больше глубина памяти, тем дольше можно наблюдать сигнал с высоким разрешением.

Основные органы управления осциллографом

Современные цифровые осциллографы имеют множество органов управления, но наиболее важными являются:

Регулировка вертикального отклонения

Позволяет изменять масштаб по оси напряжения. Обычно задается в вольтах на деление (В/дел). Меньшее значение позволяет детальнее рассмотреть сигналы малой амплитуды.

Регулировка горизонтальной развертки

Изменяет масштаб по оси времени. Задается в секундах на деление (с/дел). Меньшие значения позволяют растянуть сигнал и рассмотреть его мелкие детали.

Регулировка синхронизации (триггера)

Настраивает условие запуска развертки осциллографа. Правильная настройка синхронизации позволяет получить устойчивое изображение периодических сигналов.

Выбор режима входа

Позволяет выбрать режим связи входа осциллографа с источником сигнала: — DC — пропускает постоянную и переменную составляющую — AC — пропускает только переменную составляющую — GND — отключает вход от сигнала

Как правильно подключать пробники осциллографа

Правильное подключение пробников критически важно для получения корректных результатов измерений. Вот основные правила:

• Всегда подключайте «землю» пробника к общему проводу исследуемой схемы
• Старайтесь делать соединения пробника как можно короче
• Используйте режим x10 на пробнике для уменьшения нагрузки на схему
• Не превышайте максимально допустимое напряжение на входе осциллографа
• Используйте специальные высоковольтные пробники для измерения больших напряжений

Соблюдение этих простых правил поможет избежать повреждения осциллографа и получить достоверные результаты измерений.

Основные виды измерений с помощью осциллографа

Осциллограф позволяет проводить множество различных измерений. Вот некоторые из наиболее распространенных:

Измерение амплитуды сигнала

Для измерения амплитуды нужно:

1. Установить развертку так, чтобы на экране был виден полный период сигнала
2. Отрегулировать вертикальное усиление для оптимального отображения
3. Измерить расстояние между максимумом и минимумом сигнала в делениях
4. Умножить количество делений на масштаб по вертикали

Измерение частоты и периода

Для измерения частоты/периода:

1. Настроить развертку так, чтобы на экране было 1-2 периода сигнала
2. Измерить длительность одного периода в делениях
3. Умножить количество делений на масштаб развертки
4. Вычислить частоту как 1/период

Измерение фазового сдвига

Для измерения фазового сдвига между двумя сигналами:

1. Подать сигналы на разные каналы осциллографа
2. Настроить развертку так, чтобы на экране был 1 период
3. Измерить сдвиг между сигналами в делениях
4. Рассчитать фазовый сдвиг, зная, что полный период соответствует 360°

Типичные ошибки при работе с осциллографом

Начинающие пользователи часто допускают следующие ошибки при работе с осциллографом:

• Неправильное заземление пробника, что приводит к наводкам
• Использование слишком длинных проводов для подключения
• Неверная настройка синхронизации, из-за чего изображение «плывет»
• Выбор слишком большого масштаба по вертикали или горизонтали
• Игнорирование ограничений по входному напряжению

Избегая этих ошибок, вы сможете получать более точные и достоверные результаты измерений.

Заключение

Осциллограф — мощный и универсальный инструмент, освоение которого открывает широкие возможности для работы с электронными устройствами. Хотя поначалу он может показаться сложным, с практикой вы быстро научитесь эффективно его использовать. Главное — не бояться экспериментировать и постепенно изучать все функции вашего прибора.

Цифровой осциллограф для начинающих. Ч1

Что такое осциллограф и для каких целей он нужен, ты можешь узнать из предудщих статей: Как пользоваться осциллографом и для чего он вообще нужен. Часть I и Как пользоваться осциллографом и для чего он вообще нужен. Часть II

Если же тебе их читать лень, то скажу, что главная задача этого прибора в том, чтобы отобразить на экране изменение электрического сигнала с течением времени. Для этого на экране осциллографа размечена координатная система. Обычная декартова система, на которой имеются ось X и ось Y. По оси X отмечается время, а по оси Y — напряжение.

Всякие управляющие ручки и кнопочки, которые расположены вокруг экрана прибора предназначены для того, чтобы можно было настраивать отображение сигнала: масштаб по Х, масштаб по Y, триггеры и курсоры. Таким образом можно как бы отдалить или приблизить сигнал, чтобы рассмотреть его по лучше.

Хочу также заметить, что современный осциллограф отличается от своих предшественников тем, что представляет собой компьютер, который собирает, преобразует, анализирует и манипулирует измеренными значениями сигнала, поданного на вход. Это современный вычислительный комплекс.

Осциллограф очень полезен при:

• Измерении частоты и амплитуды сигнала, что может сильно помочь при отладке создаваемой тобой схемы.
• Определении уровня шума в цепи
• Визуальном контроле формы сигнала
• Определение сдвига фаз между двумя сигналами
• …и другие способы применения. Например, анализ работы датчиков автомобиля.

Осциллографы применяются при создании, наладке, ремонте различных электронных приборов:от сотовых телефонов, до эл. цепей автомобильных двигателей. От гражданских до военных. Они нужны везде.

В дополнение к описанным выше возможностям, многие современные приборы имеют дополнительные функции, с помощью которых можно быстро узнать частоту сигнала, его амплитуду и многие другие характеристики. Некоторые приборы уже предоставляют возможность провести с сигналами в реальном времени различные математические преобразования или, например, быстрое преобразование фурье. В целом, осциллограф позволяет наблюдать на экране временные и физические характеристики сигнала. Вот как выглядит такое меню функций у Siglent SDS 1202X-E (38 параметров!):

На мой взгляд, это очень удобно и полезно. Поэтому следует все таки обращать свое внимание на современный инструментарий. Благодаря хорошим измерительным приборам можно сильно сократить время поиска неисправности. Особенно это касается осциллографа, который является единственными «глазами», которые позволяют заглянуть внутрь происходящего в электронной цепи и оценить временные и физические характеристики сигналов в этой цепи.

→ Временные характеристики:

Частота и период, скважность и коэфф. заполнения (Duty cycle), время спада и нарастания сигнала.

→ Физические характеристики:

Амплитуда,  максимум и минимум сигнала, средне квадратичное, среднее значение напряжения и т.д.

Принцип работы цифрового осциллографа

Цифровые осциллографы, в отличие от аналоговых, не повторяют получаемый сигнал сразу на экран, а предварительно его преобразовывают в «цифровую» форму. Для этого входной сигнал замеряется определённое число раз в секунду, затем прибор после некоторых преобразований этих данных реконструирует сигнал и отображает его на экране. Оцифровка выполняется помощью блока аналогово-цифрового преобразования. 

 

 

Ключевые характеристики цифрового осциллографа

Еще 5-6 лет назад большинство радиолюбителей (а некоторые и по сей день) пользовались приборами, которые остались ещё от СССР. В свое время это были замечательные приборы со своими плюсами и минусами. Но СССР уже нет более четверти века, а технологии продолжали развиваться, совершенствоваться и дешеветь. Теперь у нас есть возможность пользоваться современными цифровыми приборами с превосходными характеристиками.

Для того, чтобы научиться пользоваться современным цифровым осциллографом требуется освоить небольшой, но специфичный набор понятий и принципов, на основе которых строится его работа. Это по силам каждому. Приступим.

→ Полоса пропускания

Осциллографы (Oscilloscope, O-Scope) не могут измерять абсолютно любые сигналы. Все приборы имеют ограничения, которые определяют сигналы какой минимальной и максимальной частоты или амплитуды с помощью этого прибора могут быть измерены. А полоса пропускания — это как раз та характеристика прибора, которая говорит тебе какой диапазон частот может быть измерен этим прибором. Говоря про полосу пропускания осциллографов обычно имеют ввиду верхнюю границу, так как нижняя граница — это сигнал постоянного тока и его умеют рисовать абсолютно все приборы.

К слову, на самом деле при реальных измерениях диапазон ещё уже, чем заявляет полоса пропускания. В современных цифровых приборах сигнал проходит оцифровку и обработку, прежде чем попадёт на экран прибора. Существует определенная теоретическая база из-за которой производители советуют выбирать прибор таким образом, чтобы его полоса пропускания была в 3 раза больше, чем измеряемый синусоидальный сигнал в 4 или в 5 раз больше, если сигнал цифровой (т.е. всякие разные формы и виды прямоугольных сигналов).

Нижняя и верхняя границы полосы пропускания — это частоты среза сигнала. Сигнал начиная с частоты среза начинает ослабляеться в два (или на 3Дб = log₁₀2) и больше раз с ростом частоты.

→ Количество каналов

Многие современные осциллографы могут анализировать сразу несколько сигналов, отображая их на экране одновременно. Обычно прибор содержит от двух до четырех каналов. Тут важно знать как устроен конкретный осциллограф. Дело в том, что часто каналы разделяют между собой какие-нибудь общие ресурсы, что в итоге сказывается на общей производительности прибора при использовании сразу нескольких каналов.

→ Частота дискретизации (Sampling rate)

Эта характеристика касается только цифровых осциллографов. Она определяет сколько раз в ед. времени осциллограф считывает измеряемый сигнал. Для приборов, имеющих более одного канала, частота дискретизации может уменьшиться, если одновременно используется несколько каналов. Это зависит от конструкции конкретного прибора, но в большинстве случаев это работает так. В цифровых осциллографах частота дискретизации неразрывно связана с полосой пропускания. Например, у моего Siglent SDS 1202X-E этот параметр равен 1х10^₉. Чем выше этот параметр, тем лучше, так как осциллограф получает больше информации о сигнале.

Вообще, этот пункт довольно важен. Для того, чтобы понять почему это так следует хотя бы слегка разобраться в процессе аналогово-цифрового преобразования. А значит пришло время достать из пыльного угла теории

теорему Котельникова (теорема отсчетов), которую, на мой взгляд, довольно несправедливо иногда называют теоремой Шенона-Котельникова. Котельников доказал её в 1933г, когда Шенону было всего 17, а Найквист так и не доказал этой теоремы. Ладно, сосредоточимся на главном.

Важное значение этой теоремы заключается в том, что если проводить замеры сигнала (например, синусоиды) с частотой хотя бы 2 раза выше частоты этой синусоиды, тогда по этим измерениям можно будет восстановить исходный сигнал с минимальной потерей информации. Т.е. если замерять сигнал через интервал Δt, то мы сможем его гарантированно восстановить.

Таким образом частота дискретизации цифрового осциллографа является одним из факторов, определяющих максимальную частоту сигналов, которые мы сможем без потерь увидеть на экране. 

А что если интервал больше необходимого? Тогда получится что-то подобное:

Т.е. после восстановления окажется, что восстановлденный сигнал меньшую частоту, чем измеряемый сигнал. Мы также можем потерять некоторые детали сигнала. Например, краткие всплески. Таким образом получается, что для измерения сигнала 100Мгц требуется прибор с частотой дискретизации хотя бы 200Мгц. Но хватит ли такой частоты выборки на самом деле?

Пока что я рассматривал ситуацию идеального сигнала, который не содержит в себе частотных компонент, превышающих по частоте основную. частоту сигнала. Как например какой-нибудь прямоугольный сигнал, который содержит всебе множество компонент (гармоник) с частотами значительно выше основной частоты сигнала (но меньшей амплитуды). В таком случае т. Котельникова говорит нам, что на практике частота дискретизации должна быть в 4-5 раз выше, чем верхняя граница полосы пропускания осциллографа. А значит для прибора с полосой до 200 Мгц частота дискретизации должна быть больше 800Мгц.

У меня Siglent SDS1202X-E с полосой пропускания 200Мгц и частотой выборки 1000Мгц (1Ггц или 1GSa/s) в режиме 1го канала. Так что, если надо посмотреть сигнал близкий к 200Мгц, то прибор в принципе справится. При условии, что будет использован только один канал. Если же задействовать для измерений сразу два канала, тогда полоса пропускания «сократится» до 100Мгц. Т.е. примерно до этой частоты сохранится соотношение между частотой выборки и частотой сигнала, которое позволит достаточно точно воспроизвести оцифрованный сигнал.

→ Эквивалентная частота дискретизации

Иногда не хватает реальной частоты дискретизации. Например, когда измеряется сигнал с частотой близкой к пределу полосы пропускания, а реальная частота дискретизации уже не соответствует условиям т. Котельникова. Тогда вступает в бой эквивалентная дискретизация. По факту, это чисто технический трюк, когда итоговая картинка конструируется на основе нескольких последовательных измерений. Но при этом каждое последующее измерение сигнала слегка смещено от предыдущего, чтобы получить больше точек для восстановления исходного сигнала.

Таким образом, если ты измеряешь сигнал 200МГц на осциллографе с полосой до 200МГц и частотой дискретизации 1 миллиард выборок в сек (1GSa/s), то тогда на один период сигнала ты получишь всего 5 измерений. В принципе, из т. Котельникова следует, что этого должно хватить, но для лучшей детализации лучше включить эквивалентную дискретизацию и тогда ты получишь вместо 1GSa/s уже 2 GSa/s (хоть и чисто алгоритмическим путем)

Более подробно о эквивалетной дискретизации и джиттере синхронизации вот в этой неплохой статье

→ Глубина памяти

Цифровые осциллограф по праву называются запоминающими (DSO = Digital Storage Oscilloscope), так как запоминают измеренный сигнал.  Точнее они сохраняют во временной памяти измеренные значения сигнала в отдельные моменты времени. На что влияет данный параметр? Чем больше глубина памяти, тем выше частота дискретизации по мере снижения скорости развертки – время/дел. Дело в том, что ниже скорость развертки, тем больше измеренных значений осциллографу приходится сохранять у себя в памяти для последующей обработки и отображении на экране. Так что в целом, чем больше глубина памяти, тем лучше. 

Однако, и здесь есть особый случай. При измерении на медленных значениях развертки может страдать скорость обновления осциллограм на экране, а также прибор может «подтормаживать», медленно реагируя на управление. Поэтому следует внимательно смотреть руководства и отзывы на желаемую модель прибора перед тем, как его купить. 
Довольна подробная статья по этой теме от Agilent Technologies

→ C

корость обновления сигналов на экране

Чем выше у прибора скорость обновления сигналов на экране, тем меньше у него величина мертвого времени, т. е. времени, которое требуется на обработку захваченных данных перед тем, как они будут выведены на экран. Понятно, что чем оно меньше, тем быстрее будут обновляться осциллограммы на экране цифрового осциллографа. Тем выше вероятность, что осциллограф захватит и вовремя покажет на экране какую-нибудь аномалию в сигнале. Конечно, в нашей радиолюбительской жизни это может и не играет особой роли, но тем не менее параметр довольно важный. 

→ Максимальное входное напряжение

Любая деталь или цепь имеет предельно-допустимое напряжение. Осциллограф не исключение. Если подать на его вход (не приняв доп. мер) напряжение, которое превышает максимально допустимое, то есть высокий шанс того, что прибор юудет поврежден. 

Для моего прибора максимальное напряжение в режиме щупа 1:1 равняется 40 вольт, а в режиме 1:10 около 400. Но, я бы не стал лезть щупом в цепь с напряженим 400В без доп. защиты и себя и прибора. Электричество шуток не любит и премию Дарвина может выписать в милисекунду =)

В этой вводной статье я хотел показать, что ничего страшного в цифровых осциллографах нет, но для того чтобы эффективно их использовать в своей домашней лаборатории следует понимать как они устроены, идеи, на основе которых они созданы, а также понимать какие характеристики прибора являются существенными. На что следует смотреть при покупке осциллографа. В следующей части я продолжу рассказ о цифровых осциллографах. 

 

/blog/tsifrovoj-ostsillograf-dlya-nachinayuschih/ Еще 5-6 лет назад большинство радиолюбителей (а некоторые и по сей день) пользовались приборами, которые остались ещё от СССР. В свое время это были замечательные приборы со своими плюсами и минусами. Но СССР уже нет более четверти века, а технологии продолжали развиваться, совершенствоваться и дешеветь. Теперь у нас есть возможность пользоваться современными цифровыми приборами с превосходными характеристиками. 2017-10-13 2017-11-23 цифровой осциллограф, частота дискретизации

Осциллограф для начинающих, эксперименты с усилительным каскадом

Ну что же, теперь после того как мы разобрались с органами управления осциллографа С1-65 (Что такое осциллограф и как им пользоваться), посмотрели как выглядят наводки переменного тока в вашем теле и прямоугольные импульсы калибратора («РК-08-2016»), можно переходить к практическим измерениям.

Подготовка и теория

Но, прежде всего для осциллографа нужны щупы. Хорошо, если ваш прибор уже с щупами, а если нет, — их нужно сделать. Щупы подключаются с помощью коаксиального разъема СР-50-74П.

Если такого разъема нет, можно взять обычный кабель типа РК-75 (для телеантенн) и разделать его оба конца. Затем, нужно подобрать гвоздик (или проволочку) такой толщины чтобы он плотно вставлялся в центральное отверстие входного разъема (Y) и припаять к шляпке этого гвоздика проводник центральной жилы кабеля. Экранированную оплетку примотать к клемме заземления («корпуса») возле этого разъема. На втором конце можно припаять «крокодилы» или просто их облудить и подключать пайкой.

Начнем с измерения постоянного напряжения. Включите осциллограф, переключатель входа (смотри рисунок в «РК08-2016, на стр. 44) переключите в положение «импульсный» (крайне левое положение), переключатель развертки установите на «х1», а ручку «время/деление» так, чтобы на экране была линия, а не бегущая точка (например, на «0,5mS»).

Ручкой «Баланс» поставьте линию на нулевую (среднюю) линию экрана, а переключатель «V/деление» в зависимости от того, какие напряжения вы планируете измерять (например, на «2V/дел.»).

Рис. 1. Диаграмма 1.

Рис. 2. Диаграмма 2.

Подключите к щупам осциллографа выход лабораторного источника питания (или другого источника постоянного напряжения), сначала, минусом к оплетке кабеля, а плюсом к центральной жиле. Линия отклонится вверх, например, если напряжение 5V, а масштаб выбран 2V/дел., то линия отклонится на 2,5 деления вверх, как показано на рисунке 1 (то есть, 2,5х2V=5V).

Если напряжение будет отрицательным (минус на центральную жилу, а плюс на оплетку), линия отклонится вниз от нулевой отметки (рис. 2). Конечно, пользоваться осциллографом как вольтметром постоянного тока, мягко говоря, нерационально. Цифровой мультиметр для этого более подходит (и компактней, и показания считывают точнее).

Схема подключения

Достоинства осциллографа проявляются при анализе переменного или импульсного напряжений, а так же, переменных с постоянной составляющей. На рисунке 3 показана схема простого усилительного каскада на транзисторе с общим эмиттером.

Предположим усилитель находится в состоянии покоя (на его вход сигнал не поступает). Тогда на коллекторе транзистора будет некоторое постоянное напряжение, допустим, 2V. Осциллограф, включенный между общим минусом и коллектором данного транзистора покажет постоянное напряжение 2V (рис.4). Но если, на вход усилителя подать синусоидальный сигнал, то он, усилившись, будет тоже присутствовать на коллекторе.

На рисунке 5 показано как это будет выглядеть на экране осциллографа. Здесь, величина «а», — это величина постоянной составляющей, а величина «Ь» — переменная составляющая.

В реальном случае, «змейку-синусоиду» можно с первого раза и не увидеть, — на экране может быть видна смещенная (на величину постоянной составляющей) размытая широкая линия, состоящая из пестрящих черточек или нескольких бегущих синусоид, наложенных друг на друга (рис. 6). В таком случае нужно отрегулировать развертку ручками «время/деление» и «уровень», так чтобы появилась неподвижная четкая синусоида.

Рис. 3. Схема подключения кабеля.

На коллекторе транзистора нашего усилительного каскада (рис. 3) переменная составляющая значительно меньше постоянной. Поэтому, просматривая на экране осциллографа одновременно и переменную и постоянную составляющие (рис. 5) амплитуда переменной получается меньше клетки, и её очень трудно определить.

Рис. 4. Диаграмма 4.

Рис. 5. Диаграмма 5.

Рис. 6. Диаграмма 6.

Рис. 7. Диаграмма 7.

Рис. 8. Диаграмма 8.

Рис. 9. Диаграмма 9.

Чтобы лучше рассмотреть переменную составляющую нужно переключить вход осциллографа на переменный ток (рычажок — в крайне правое положение). Теперь на входе осциллографа подключится конденсатор, который не пропустит постоянный ток. Наша синусоида опустится в центр экрана (рис. 7). Если при этом сорвется синхронизация, — покрутите ручку «уровень».

Переключателем «V/деление» можно растянуть синусоиду вверх так, чтобы она занимала несколько клеток по вертикали. Предположим, при масштабе 0,2V/деление, синусоида по вертикали заняла четыре клетки (рисунок 8.).

Теперь можно вычислить размах: 0,2V х 4 = 0,8V, а вот амплитуда колебаний будет в два раза меньше, то есть, только высота отрицательной или положительной полуволны: 0,2V х 2 = 0,4V. Чтобы узнать эффективное значение (которое показывает вольтметр переменного тока), нужно амплитуду умножить на V2.

Теперь нужно узнать период колебаний. Растяните синусоиду по горизонтали переключателем «время / деление», так чтобы на был виден один целый период (рис. 9). Допустим, при «0,1 mS / деление» целый период занял десять клеточек по горизонтали. Теперь находим период: 0,1 mS х10 = 1mS. Таким образом, размах колебаний 0,8V, амплитуда 0,4V, а период 1mS.

Литература: 1. РК-09-2007.

Как пользоваться осциллографом, руководство для начинающих

Вы разочарованы сложностью осциллографа? Вам трудно понять основы и использовать этот удивительный тестовый инструмент?

Мы создали ресурсы на этой странице для вас.

Узнайте, как пользоваться осциллографом, из нашей серии руководств и курсов для начинающих.

Хотите научиться пользоваться осциллографом (или любой новой технологией)? Вам понадобятся три вещи:

Качественный образовательный контент

Обучение из лучших доступных источников может иметь огромное значение для того, насколько быстро и насколько хорошо вы сможете освоить то, что хотите изучить. Отличные образовательные источники не только научат вас хорошо и быстро; они также порадуют вас.

Будьте активными учениками

Обучение технологиям — это практическое обучение.

Единственный способ по-настоящему научиться чему-то новому — провести собственные простые эксперименты.

Каждый эксперимент — это возможность изучить новый навык, способность, инструмент или функцию.

Работа над реалистичными проектами

Приобретя несколько новых навыков, как вы можете закрепить свои знания, чтобы создать полностью работающую машину, например робота или инкубатор для растений? Работа над проектом — это ваша возможность объединить все, чему вы научились, в одно задание.

Зачем учиться пользоваться осциллографом?

Осциллограф — это удивительный инструмент, который поможет вам глубже понять электронику и принципы работы устройств. Возможность увидеть зарядку конденсатора или изменение рабочего цикла ШИМ-сигнала может стать мощным инструментом в вашем обучении. Помимо обучения, осциллограф является очень полезным инструментом, когда вы работаете над проверкой, обслуживанием и устранением неполадок электронных устройств.

Это дополнение к мультиметру дает вам возможность буквально исследовать цепь и увидеть, как она работает (или не работает). Со временем, когда вы станете более опытным в его использовании, осциллограф позволит вам точно знать, что происходит в цепи, а не только гадать.

Осциллографы невероятны: они могут захватывать, отображать и анализировать входной электрический сигнал. Может автоматически выполнять все виды измерений:

• Период сигнала
• Ширина периода сигнала
• Максимальное и минимальное напряжение
• Частота

• Время нарастания
• Рабочий цикл
• Декодируйте сообщения, такие как RS232 и I2C.

Начало работы с осциллографом

Эти учебные пособия идеально подходят для производителей среднего уровня, которые готовы выйти за рамки своего мультиметра.

Если вы последние несколько лет работаете с электроникой, используете мультиметр как основной, а может быть, и единственный измерительный прибор, и чувствуете готовность копнуть глубже и со временем понять, что происходит в вашей схеме, то вам понадобится осциллограф, и вы находитесь в правильном месте.

Эти учебные пособия также идеально подходят для людей, которые хотят понять, что такое осциллограф и как он работает, прежде чем покупать его. Осциллографы дорогие, и имеет смысл хорошо понять, что они делают и как, прежде чем выбрать и купить свой первый.

И, наконец, я разработал эти руководства для людей, у которых уже есть осциллограф, но они не знают, как им пользоваться. Возможно, вы получили подержанный прицел или нашли дешевый подержанный на eBay, и это было слишком выгодно, чтобы отказаться от него. В любом случае, возможно, вам никогда не приходилось его использовать, потому что он казался слишком сложным.

Готовы начать обучение? Наслаждаться!

Что такое осциллограф?

Питер Далмарис

Осциллограф — это измерительный прибор, отображающий кривую напряжения по мере его изменения во времени.

После мультиметра это, вероятно, инструмент, который приобретает большинство людей, работающих с электронными схемами, в одной из его различных форм.

В этой вводной статье я объясню, что такое осциллографы, для чего мы их используем и какие бывают виды осциллографов.

Подробнее

Технические характеристики осциллографа

Peter Dalmaris

Технические характеристики осциллографа могут легко занять несколько страниц в виде таблицы.

Подобно тому, как вы ищете новую машину или новый компьютер, вы должны в первую очередь сосредоточиться на том, что важно, потому что детали имеют гораздо меньшее значение.

Ваша цель — найти осциллограф, соответствующий вашему бюджету и позволяющий измерять то, что вы хотите измерить.

Читать дальше

Основные функции

Peter Dalmaris

На самом деле осциллограф делает только одну вещь: он регистрирует реальный сигнал от тестовой схемы и отображает его на экране.

Основываясь на информации, которую осциллограф фиксирует о сигнале, современные цифровые осциллографы выполняют еще две важные функции: измерение различных параметров сигнала и декодирование сообщений.

Подробнее

Основные элементы управления

Peter Dalmaris

В этом руководстве вы узнаете об основных элементах управления, которые есть на любом осциллографе. Я также покажу вам несколько примеров того, как эти элементы управления работают на моем осциллографе. Не беспокойтесь слишком о том, какая ручка и кнопка что делает, но обратите внимание на то, что они делают. Специфика «как» различается между осциллографами разных производителей, но «что» они не различают.

Подробнее

Пробники

Питер Далмарис

В этой статье вы узнаете о пробнике, устройстве, которое позволяет подключать схему к осциллографу для проведения измерений.

Мы рассмотрим доступные типы датчиков, их наиболее важные характеристики и способы их использования. Зонды — отдельная большая тема. В этой лекции я расскажу только об основных и наиболее важных понятиях.

Подробнее

Осциллограммы

Peter Dalmaris

В этой статье вы узнаете о некоторых осциллограммах, которые вы обычно видите с помощью осциллографа.

Осциллографы могут отображать бесконечное количество сигналов.

Все, что вам нужно сделать, это подать на него какой-то сигнал напряжения, который меняется со временем, и он отобразит его на экране.

Подробнее

Меры предосторожности

Peter Dalmaris

В этой статье вы узнаете о нескольких простых способах защитить свой дорогой инструмент от повреждений.

Читать дальше

Другие статьи об осциллографах

Вот некоторые из наших самых популярных статей, не перечисленных в группах выше, которые относятся к осциллографам:

Осциллограф, супер-инструмент электроники.

Подробнее

Декодирование UART RS232 с Rigol и Loto Inst. осциллографы, сравнение.

Подробнее

Ваш первый мультиметр — простое руководство по покупке.

Подробнее

Полный ресурс по осциллографам из Википедии.

Подробнее

Практическое руководство по использованию осциллографа от компании Predictable designs.

Подробнее

Как пользоваться осциллографом от Университета Нового Южного Уэльса.

Подробнее

Обратите внимание на наш комплексный учебный курс по осциллографам

Тысячи студентов уже прошли этот видеокурс, чтобы научиться пользоваться осциллографом.

Видео по запросу

С нашими видеокурсами это похоже на наставника, который шаг за шагом показывает вам, как создавать схемы и писать программы.

Помощь здесь

Если вам нужна помощь, вы можете использовать наш инструмент сообщества, чтобы задать свои вопросы, доступный на каждой лекции.

Сохраняй спокойствие и учись

Учитесь в спокойной обстановке без отвлекающих факторов. Никакой рекламы, никаких видео с кошками и собаками, которые отвлекают внимание. Только учится.

Осциллографы для занятых Люди

С помощью этого курса вы научитесь пользоваться осциллографом и поднимете свое понимание электроники на новый уровень.

Узнать больше об этом курсе

Давайте сделаем что-нибудь вместе

Привет, я Питер.

Я онлайн-преподаватель и Maker, автор Maker Education Revolution, KiCad Like a Pro и основатель Tech Explorations.

Я создаю весь контент для сайта Tech Explorations.

Почему? Потому что, как я уже говорил, я педагог и Создатель, и у меня есть Миссия.

Моя миссия — помогать людям изучать электронику, программирование, проектирование печатных плат и многое другое. Самое главное, я хочу помочь как можно большему количеству людей насладиться приключениями в области технологического образования.

После 15 лет работы преподавателем в университете я снова решил стать изготовителем. Как и большинству из нас, в детстве мне было любопытно, и я узнавал, как устроены вещи, экспериментируя с ними (обычно это означало, что я разбирал их на части и надеялся не раскрутить ни одного винта, когда собирал вещи обратно).

Повзрослев, я стал инженером только для того, чтобы отказаться от своего детского любопытства во имя карьеры.

Я снова стал ребенком, как только получил свой первый Arduino. С ним я начал создавать вещи, возиться с компонентами, тестировать идеи. Несмотря на то, что я был «профессиональным педагогом», только сейчас я понял, насколько ошибочными были мои последние 15 лет образования. Я был частично ответственен за уничтожение творческих способностей тысяч студентов, точно так же, как мой был уничтожен во имя того, чтобы быть «настоящим взрослым».

Моя работа в Tech Explorations — учиться и создавать. Я узнаю то, что мне интересно, и создаю образовательный контент. Это содержание является записью моего обучения.

Я создаю этот контент не для обучения «студентов». Я создаю его, чтобы помочь учащимся узнать то, что они хотят узнать.

В конце концов, все мы учимся и учимся друг у друга.

Я искренне надеюсь, что контент, который я создаю в Tech Explorations, вдохновит как можно больше людей разжечь свое детское любопытство, учиться и создавать удивительные вещи.

Социальное обучение

Интернет произвел революцию в издательском деле и обучении. Это самое большое хранилище знаний, которое когда-либо существовало, и оно становится экспоненциально больше. Для всего, что вы хотите узнать, есть большая вероятность, что кто-то написал сообщение в блоге или создал видео об этом.

Отлично! Ну, не совсем так. Несмотря на то, что существует много отличного контента, большая часть того, что доступно в Интернете, не имеет качества и, что наиболее важно, не имеет человеческого отношения.

Лучшее обучение — это общение. Когда вы общаетесь с другими людьми, которые были там, где вы сейчас находитесь, вы учитесь быстрее и лучше. Вам есть с кем отступить, когда вам понадобится помощь, или обсудить идею, когда вы застряли.

В Tech Explorations мы поддерживаем наших студентов с помощью наших инструментов сообщества, потому что мы знаем, что это лучший способ учиться и преподавать.

Помощь — это часть обучения

Изучение новых навыков и технологий — это путешествие на неизведанную территорию. Гораздо лучше, если у вас есть карта, а еще лучше, если вы можете обратиться за помощью по радио.

В Tech Explorations мы вложили большие средства в средства коммуникации, чтобы ни один студент не остался без внимания. У нас есть три уровня поддержки: форумы сообщества для обсуждения каждого курса, инструмент вопросов и ответов на уровне лекций и служба поддержки.

Наш контент постоянно обновляется и контролируется нашей командой, поэтому мы можем быстро отвечать на вопросы учащихся. Скорость важна, потому что препятствия в обучении могут иметь разрушительные последствия в нашем учебном процессе, поэтому мы делаем все возможное, чтобы помочь нашим ученикам преодолеть их.

Сохраняйте спокойствие и продолжайте учиться

Мир и Интернет очень шумные места. Многие «бесплатные» ресурсы для заработка больше похожи на шумные базары под открытым небом, с надоедливыми отвлекающими факторами, которые направлены на то, чтобы помешать вам делать то, что вы хотите (узнать что-то новое), чтобы вы могли нажать на следующее видео (часто о коте). делает забавный трюк).

Одна лишь потеря концентрации приводит к потере многих сотен часов продуктивности обучения на одного учащегося в год.

Сможете ли вы научиться программировать Arduino в фуд-корте торгового центра? В некотором смысле, это то, что многие из нас делают.

В Tech Exploration мы создали спокойную обстановку, подходящую для иммерсивного обучения. Сконцентрируйтесь, выключите мобильный телефон, включите видеолекцию и продолжайте эксперимент.

Вот и все. Ничто другое не должно конкурировать за ваше внимание.

Путь вперед

На этой странице мы предоставили вам множество бесплатных и качественных учебных материалов, возможностей для практических экспериментов и даже более крупных проектов, которые вы можете использовать для закрепления своего обучения. Все это в спокойной, дружественной к учащимся обстановке.

Мне часто задают вопрос: «Что мне делать дальше?»

Люди, которые только что освоили новый навык, например, как заставить мигать светодиод или крутить мотор, часто перегружены. Они только что поняли что-то новое, но им трудно понять, что будет дальше.

Совершенно понятно, я сам там был. На самом деле, я чувствую себя так каждый раз, когда узнаю что-то новое, изолированное от его возможностей.

Подумайте об этом: вы только что научились крутить мотор. Как из этого можно построить робота? Как происходит процесс перехода от одного работающего компонента к системе, объединяющей множество компонентов, в работающий гаджет?

Лучший ответ, который я могу дать на этот вопрос, — это простой процесс плюс много настойчивости (она понадобится, когда вы решите заняться чем-то важным):

1. Вам нужен проект, который вас увлечет. Этот проект дает вам цель и даже путь (хотя путь не ясен в начале). Подумайте о том, о чем проект, и особенно о том, что он должен делать. Это («что он должен делать») и определяет цель вашего проекта. Вам понадобится это для шага 5 этого процесса.
2. Вам необходимо проанализировать свой проект и разбить его на составляющие. Робот состоит из двигателей, контроллеров двигателей и микроконтроллеров, датчиков, программного обеспечения и рамы, которая скрепляет все вместе. Выясните, каковы основные компоненты вашего проекта.
3. Основываясь на вашем анализе, определите свой уровень знаний в отношении компонентов проекта . Вы можете хорошо разбираться в двигателях, но не иметь сенсора.
4. Спланируйте процесс создания прототипа. Эта часть процесса имеет решающее значение, потому что вам нужно принять несколько решений, которые включают аппаратное обеспечение, программное обеспечение и сборку гаджета, а также обучение, которое вы должны пройти, чтобы сделать это возможным. Вам не нужно знать все, прежде чем начать, но вам нужно выбрать место для начала. Например, если вам нужно построить колесного робота, вы можете начать с узла колеса и двигателя, чтобы ваш робот мог двигаться, а датчики оставить на потом. Почему? Потому что теперь ты знаешь, как пользоваться моторами. Вы можете научиться использовать датчики позже. Как и многое другое в жизни, начало — это половина всего, что вы делаете. Первая итерация даст вам импульс и уверенность, необходимые для второй, третьей и вплоть до последней итерации.
5. Повторяйте, пока проект не будет завершен. Вам поможет итеративный процесс прототипирования. Каждая итерация решает проблемы и создает новые. Новые проблемы обычно требуют, чтобы вы узнали что-то новое. Продолжайте, изучите его и вернитесь, чтобы продолжить текущую итерацию. Проект завершен, когда вы достигли цели, поставленной на шаге 1. Но вот в чем загвоздка: в прототипировании, как и в жизни, все подвижно. Ваша первоначальная цель была основана на ранних предположениях о том, чего вы хотите достичь, до того, как вы действительно проделали какую-либо работу для достижения этой цели. В процессе работы над своей целью цель меняется! Помните об этом и знайте, что это нормально. Наслаждайтесь процессом и достижением результата.

Это процесс, которому я следую в своих проектах, включая мои книги и мои курсы. Со временем вы научитесь лучше выбирать проекты и особенно анализировать их, чтобы то, что вы в конечном итоге создаете, было очень близко к вашей первоначальной цели.

Единственный способ улучшить свои навыки управления проектами и создания гаджетов — это делать это.

И мы здесь, чтобы помочь вам 🙂

Присоединяйтесь к инсайдерам Tech Explorations

Хотите убедиться, что вы получите уведомление, когда я опубликую мою следующую статью или видео? Затем зарегистрируйтесь ниже, чтобы присоединиться к моему списку инсайдеров Tech Explorations.

Вы будете получать уведомления по электронной почте всякий раз, когда я публикую новый контент, а также вы получите доступ к инсайдерским обновлениям, которые не публикуются на сайте!

Мы никогда не спамим, и вы можете отказаться от подписки в любое время.

Отправляя эту форму, вы соглашаетесь получать образовательные и рекламные объявления от Tech Explorations. Ваши личные данные не будут переданы никому за пределами Tech Explorations, и вы можете отказаться от подписки в любое время.

Edit ESP32 для новых и промежуточных производителей

Измерение электронных волн: использование осциллографа

Авторы: Дуг Лоу и

Обновлено: 26 марта 2016 г. Электронная схема с помощью осциллографа заключается в подключении заземляющего разъема измерительного провода осциллографа к точке заземления в цепи, а затем прикоснитесь наконечником щупа к точке в цепи, которую вы хотите проверить.

Например, если вы хотите убедиться, что выходной сигнал с вывода интегральной схемы излучает прямоугольную волну, прикоснитесь щупом осциллографа к выводу и посмотрите на дисплей осциллографа.

Обратите внимание, что вам может потребоваться отрегулировать настройки ВОЛЬТ/ДЕЛ и ВРЕМЯ/ДЕЛ на осциллографе, чтобы четко видеть форму сигнала. Но как только вы правильно отрегулируете эти настройки, вы сможете визуализировать прямоугольную волну. Если прямоугольная волна не появляется, у вас, вероятно, проблема со схемой.

Никогда не подключайте щуп осциллографа напрямую к электрической розетке. Скорее всего, вы убьете свой прицел или себя. (Если вы хотите измерить напряжение в розетке, используйте обычный мультиметр.)

В следующих абзацах дается несколько идей для просмотра различных сигналов с помощью осциллографа:

• Для просмотра простой формы сигнала постоянного тока попробуйте подключить осциллограф к батарее 1,5 В, например к батарее AA или AAA. Установите ручку VOLTS/DIV на 2 В, а затем прикоснитесь разъемом заземления щупа к отрицательной клемме аккумулятора, а кончиком щупа — к положительной клемме.

  Полученное изображение должно представлять собой простую прямую линию посередине между вторым и третьим делением по вертикали над центральной линией. (Если батарея разряжена или разряжена, эта строка может быть ниже. )

• Если вы хотите увидеть синусоиду 60 Гц, доступную из электрической розетки, найдите подключаемый блок питания (обычно называемый настенной бородавкой ) , который генерирует низковольтный переменный ток. Если у вас его нет, вы можете купить его новым во многих магазинах. Вы также можете найти их за 1 доллар или около того в благотворительных магазинах.

  Включите настенную бородавку в электрическую розетку, а затем подсоедините зонд осциллографа к низковольтной вилке настенной бородавки. Отрегулируйте настройки VOLTS/DIV и TIME/DIV, пока не увидите синусоиду.

• Если вы хотите увидеть, как выглядит звуковой сигнал, найдите короткий аудиокабель 1/8″ с вилками на обоих концах. Подключите один конец к разъему для наушников любого аудиоустройства, такого как радиоприемник или iPod. Затем подключите заземляющий провод пробника к стержню вилки на свободном конце аудиокабеля и коснитесь кончиком пробника кончика аудиовилки.