Осциллограф для чего предназначен: Зачем нужен осциллограф | РОБОТОША

Основные сведения о работе осциллографа

Основные сведения о работе осциллографа | Rohde & Schwarz

Осциллографы и пробники. Основы

Для правильного функционирования осциллографа и получения достоверных измерительных данных необходимо фундаментальное понимание принципов работы осциллографа и его основных систем. Ниже приводится описание настроек, необходимых для выполнения базовых измерений зависимостей напряжения от времени с помощью осциллографа.

Основное предназначение осциллографов — измерение и отображение зависимости напряжения от времени. Они широко используются для разработки, испытаний и отладки практически всех электрических/электронных устройств.

Осциллографы показывают зависимость напряжения от времени для периодических или повторяющихся сигналов. Современные цифровые запоминающие осциллографы способны также с легкостью отображать и сохранять сигналы непериодической формы. Помимо базового отображения зависимостей напряжения от времени большинство современных осциллографов часто имеют множество дополнительных функций, например:

• автоматические измерения амплитуды напряжения или частоты
• возможность просмотра сигналов последовательных шин и анализа смешанных сигналов
• анализ сигналов в частотной области — аналогично анализатору спектра

Для проведения измерений и отображения результатов в осциллографе настраиваются параметры четырех основных «систем»:

1) Система вертикального отклонения

Для проведения измерений и отображения результатов в осциллографе настраиваются параметры четырех основных «систем»:

2) Система горизонтального отклонения

Для проведения измерений и отображения результатов в осциллографе настраиваются параметры четырех основных «систем»:

3) Система синхронизации (запуска)

Для проведения измерений и отображения результатов в осциллографе настраиваются параметры четырех основных «систем»:

4) Система отображения

Система вертикального отклонения

По вертикальной оси отображается зависимость напряжения от времени.

Система вертикального отклонения используется для масштабирования и вертикального позиционирования осциллограммы. Для отображения и масштабирования осциллограмм используется регулятор В/дел (количество вольт на одно деление), который управляет усилением или ослаблением входного сигнала.

Самая важная вещь, о которой следует помнить при настройке вертикальной системы, — использовать регулятор В/дел таким образом, чтобы отобразить на экране максимально развернутый по вертикали вид осциллограммы. Другими словами, чтобы положительные и отрицательные пики находились как можно ближе к верхней и нижней границам экрана без ограничения (обрезки) осциллограммы.

Такой подход гарантирует, что используются все разряды аналого-цифрового преобразователя (АЦП) осциллографа и все преимущества АЦП. Кроме того, при максимальном вертикальном масштабе легче увидеть мелкие детали или особенности сигнала.

При увеличении настройки вольт/деление осциллограмма уменьшается

При уменьшении настройки вольт/деление осциллограмма увеличивается

Регулятор положения можно использовать для перемещения осциллограммы вверх или вниз по экрану

Система горизонтального отклонения

При описании системы горизонтального отклонения необходимо рассматривать две отдельные темы или два аспекта: отображение осциллограммы и частоту дискретизации.

Отображение осциллограммы

Элементы управления отображением осциллограммы в системе горизонтального отклонения связаны с горизонтальной осью, которая соответствует оси времени. Эти элементы управления можно использовать для масштабирования осциллограммы и/или для изменения ее положения по горизонтали. Как и в случае регулятора В/дел в системе вертикального отклонения, регулятор сек/дел изменяет временной интервал, соответствующий одному делению, то есть определяет, сколько периодов сигнала можно увидеть на экране осциллографа. Используйте регулятор положения для перемещения осциллограммы вправо и влево по экрану.

Отображение осциллограммы

Частота дискретизации

Более важным аспектом системы горизонтального отклонения является понятие дискретизации.
Система оцифровывает входной сигнал с заданной в отсчетах в секунду частотой дискретизации или через каждый интервал дискретизации. Эти отсчеты хранятся в памяти и вместе составляют так называемую запись осциллограммы.

Чем выше частота дискретизации:

• тем выше разрешение/детализация отображаемой осциллограммы
• тем выше вероятность обнаружения редких событий
• тем выше требования к хранилищу данных (требуется большая глубина памяти)

Какую частоту дискретизации выбрать?
Если входной сигнал дискретизируется с недостаточной частотой, существует риск получения ложного сигнала, который не будет точным представлением исходного сигнала.

Отсчеты, хранящиеся в памяти, которые составляют так называемую запись осциллограммы.

Правило Найквиста (теорема Котельникова-Найквиста) гласит, что выборка должна выполняться с вдвое большей частотой, чтобы избежать наложения спектров. Общая рекомендация состоит в том, чтобы иметь частоту дискретизации как минимум в 2,5 раза превышающую полосу пропускания осциллографа.

Система синхронизации (запуска) и режимы запуска

Система синхронизации (запуска) чрезвычайно важна, поскольку синхронизация (запуск) требуется практически для всех операций осциллографа. По сути, функция запуска определяет условия, которые должны быть выполнены перед тем, как осциллограф начнет захват данных, т.е. начнет получать отсчеты сигнала.
Синхронизация способна делать две разные вещи:

Во-первых, она способна стабилизировать повторяющийся или периодический сигнал, такой как синусоида, заставляя каждую развертку начинаться в заданной точке сигнала

Функции запуска также могут использоваться для захвата непериодических одиночных событий, таких как одиночный импульс, пакет импульсов и т. д.

Важно правильно настроить функцию запуска. Неправильная конфигурация запуска — одна из распространенных проблем при использовании осциллографов. Существует множество разных типов запуска. Современные осциллографы могут осуществлять запуск по таким вещам, как длительности импульсов, ранты или глитчи. Наиболее распространенный тип запуска (синхронизации) — запуск по фронту сигнала.

При запуске по фронту запуск происходит при достижении напряжением порогового значения либо по переднему фронту, либо по заднему фронту сигнала.

Помимо различных типов запуска, существуют также различные режимы запуска. Режим запуска определяет поведение прибора в случае отсутствия событий запуска. Здесь мы различаем автоматический и нормальный режимы запуска.

В автоматическом режиме, если условия запуска не выполнены, осциллограф вновь запускается через определенный промежуток времени. Если возникает событие запуска, оно получает приоритет. Этот режим помогает увидеть форму сигнала еще до установки функции запуска. Осциллограмма на экране не синхронизирована, и последующие осциллограммы не начинаются из одной и той же точки сигнала.

В нормальном режиме прибор получает стандартную осциллограмму только при срабатывании функции запуска, то есть при выполнении всех условий запуска. Если запуска не происходит, осциллограмма не захватывается и отображается последняя захваченная осциллограмма. Если захваченные ранее осциллограммы отсутствуют, то на экране ничего не отображается.

При запуске по фронту запуск происходит при достижении напряжением порогового значения либо по переднему фронту, либо по заднему фронту сигнала

Система отображения

В аналоговых осциллографах система отображения была несколько большим, чем просто электронно-лучевая трубка, отображающая светящийся зеленый след. Отображаемые анализируемые или измеряемые сигналы часто выводились на экран с нанесенными счетными делениями.

Современные цифровые осциллографы содержат множество функций отображения и измерения, таких как увеличение и уменьшение масштаба сигнала, а также использование курсоров или маркеров для выполнения ручных измерений. Они также содержат большое число автоматизированных измерительных функций, таких как пиковое напряжение или его размах, частота, время нарастания и спада, скорость нарастания, коэффициент амплитуды и количество импульсов.

Многие из этих значений также могут быть получены в виде статистики (статистическая измерения).

Аналоговый осциллограф

Цифровой осциллограф

Не уверены, какой осциллограф лучше всего подойдет для ваших измерений? Наши специалисты вам помогут.

Свяжитесь с нами

{{{login}}}

{{{flyout}}}

{{! ]]> }}

описание, что измеряет, инструкция для начинающих

Для чего нужен осциллограф?

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

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

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

Назначение, устройство и описание осциллографа

Если спросить профессионального регулировщика электронной аппаратуры или радиоинженера: «Какой самый главный прибор на вашем рабочем месте?» Ответ будет однозначным: «Конечно, осциллограф!». И это действительно так.

Конечно, невозможно обойтись без мультиметра. Измерить напряжение в контрольных точках схемы, замерить сопротивление и ток, «прозвонить» диод или проверить транзистор все это важно и нужно.

Но когда речь заходит о регулировке и настройке любого электронного устройства от простого телевизора до многоканального передатчика орбитальной станции, то без осциллографа обойтись невозможно.

Осциллограф предназначен для визуального наблюдения и контроля периодических сигналов любой формы: синусоидальной, прямоугольной и треугольной. Благодаря широкому диапазону развёртки он позволяет так развернуть импульс, что можно контролировать даже наносекундные интервалы. Например, измерить время нарастания импульса, а в цифровой аппаратуре это очень важный параметр.

Осциллограф – это своего рода телевизор, который показывает электрические сигналы.

Как работает осциллограф?

Чтобы понять, как работает осциллограф, рассмотрим блок-схему усреднённого прибора. Практически все осциллографы устроены именно так.

На схеме не показаны только два блока питания: высоковольтный источник, который используется для вырабатывания высокого напряжения поступающего на ЭЛТ (электронно-лучевая трубка) и низковольтный, обеспечивающий работу всех узлов прибора. И отсутствует встроенный калибратор, который служит для настройки осциллографа и подготовки его к работе.

Исследуемый сигнал подаётся на вход «Y» канала вертикального отклонения и попадает на аттенюатор, который представляет собой многопозиционный переключатель, регулирующий чувствительность. Его шкала отградуирована в V/см или V/дел. Имеется в виду одно деление координатной сетки нанесённой на экран ЭЛТ. Там же нанесены сами величины: 0,1 В,10 В, 100 В. Если амплитуда исследуемого сигнала неизвестна, мы устанавливаем минимальную чувствительность, например 100 вольт на деление. Тогда даже сигнал амплитудой 300 вольт не выведет прибор из строя.

В комплект любого осциллографа входят делители 1 : 10 и 1 : 100 они представляют собой цилиндрические или прямоугольные насадки с разъёмами с двух сторон. Выполняют те же функции, что и аттенюатор. Кроме того при работе с короткими импульсами они компенсируют ёмкость коаксиального кабеля. Вот так выглядит внешний делитель от осциллографа С1-94. Как видим, коэффициент деления его составляет 1 : 10.

Благодаря внешнему делителю удаётся расширить возможности прибора, так как при его использовании становится возможным исследование электрических сигналов с амплитудой в сотни вольт.

С выхода входного делителя сигнал поступает на предварительный усилитель. Здесь он разветвляется и поступает на линию задержки и на переключатель синхронизации. Линия задержки предназначена для компенсации времени срабатывания генератора развёртки с поступлением исследуемого сигнала на усилитель вертикального отклонения. Оконечный усилитель формирует напряжение, подаваемое на пластины «Y» и обеспечивает отклонение луча по вертикали.

Генератор развёртки формирует пилообразное напряжение, которое подаётся на усилитель горизонтального отклонения и на пластины «X» ЭЛТ и обеспечивает горизонтальное отклонение луча. Он имеет переключатель, градуированный как время на деление («Время/дел»), и шкалу времени развёртки в секундах (s), миллисекундах (ms) и микросекундах (μs).

Устройство синхронизации обеспечивает начало запуска генератора развёртки одновременно с возникновением сигнала в начальной точке экрана. В результате на экране осциллографа мы видим изображение импульса развёрнутое во времени. Переключатель синхронизации имеет следующие положения:

Синхронизация от исследуемого сигнала.

Синхронизация от сети.

Синхронизация от внешнего источника.

Первый вариант наиболее удобный и он используется чаще всего.

Осциллограф С1-94.

Кроме сложных и дорогих моделей осциллографов, которые используются при разработке электронной аппаратуры, нашей промышленностью был налажен выпуск малогабаритного осциллографа C1-94 специально для радиолюбителей. Несмотря на невысокую стоимость, он хорошо зарекомендовал себя в работе и обладает всеми функциями дорогого и серьёзного прибора.

В отличие от своих более «навороченных» собратьев, осциллограф С1-94 обладает достаточно небольшими размерами, а также прост в использовании. Рассмотрим его органы управления. Вот лицевая панель осциллографа С1-94.

Справа от экрана сверху вниз.

Этими регуляторами можно настроить фокусировку луча на экране, а также его яркость. В целях продления срока службы ЭЛТ желательно выставлять яркость на минимум, но так, чтобы показания были видны достаточно чётко.

Кнопка «Сеть». Кнопка включения прибора.

Кнопка установки времени развёртки. Грубое переключение коэффициентов развёртки. Можно установить миллисекунды (ms) и микросекунды (μs). Напомним, что 1 ms = 1000 μs. Подробнее о сокращённой записи численных величин.

Кнопка режима «Ждущ-Авт».

Это кнопка выбора ждущего и автоматического режима развёртки. При работе в ждущем режиме запуск и синхронизация развёртки производится исследуемым сигналом. При автоматическом режиме запуск развёртки происходит без сигнала. Для исследования сигнала чаще используется ждущий режим запуска развёртки.

Вот этой кнопкой производится выбор полярности запускающего импульса. Можно выбрать запуск от импульса положительной или отрицательной полярности.

Кнопка установки синхронизации «Внутр-Внешн».

Как измерительное оборудование работает?

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

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

Исторический факт

Изначально, электрические колебательные процессы фиксировались в бумажном варианте, и вы не поверите, вручную. Впервые автоматизировать процесс решил Жюль Франсуа Жубер (1880 год). Именно он определил, что регистрировать сигнал необходимо пошагово. Метод Жубера развили и усовершенствовали русский физик Колли и француз Блондель, соответственно, в 1885 и 1893 годах. Первые осциллографы имели большую инерцию, которая не позволяла фиксировать быстрые процессы. Данный недостаток устранил Уильям Дадделл, создавший осциллограф светолучевой, в котором измерительным элементом служило зеркальце, а показания производились на специальную пластину, чувствительную к свету. Вершина развития метода – это многоканальный ленточный осциллограф. 1899 год – И. Зеннек добавляет к устройству горизонтальную развертку, которая и делает аппарат более соответствующим современному осциллографу.

Какие они бывают?

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

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

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

Классификация

По назначению и способу вывода измерительной информации:

• Осциллографы с периодической развёрткой для непосредственного наблюдения формы сигнала на экране (электронно-лучевом, жидкокристаллическом и т. д.) — в зап.-европ. языках oscilloscop(e)
• Осциллографы с непрерывной развёрткой для регистрации кривой на фотоленте (шлейфовый осциллограф) — в зап.-европ. языках oscillograph

По способу обработки входного сигнала

По количеству лучей: однолучевые, двулучевые и т. д. Количество лучей может достигать 16-ти и более (n

-лучевой осциллограф имеет
n
ное количество сигнальных входов и может одновременно отображать на экране
n
графиков входных сигналов).

Осциллографы с периодической развёрткой делятся на: универсальные (обычные), скоростные, стробоскопические, запоминающие и специальные; цифровые осциллографы могут сочетать возможность использования разных функций.

Также существуют осциллографы, совмещенные с другими измерительными приборами (напр. мультиметром).

Осциллограф также может существовать не только в качестве автономного прибора, но и в виде приставки к компьютеру (подключаемой через какой-либо порт: LPT, COM, USB, вход звуковой карты).

Области применения

Как уже понятно из предыдущих описаний, осциллографы служат для исследований формы периодических и дискретных сигналов. В некоторых случаях измерений без них обойтись практически невозможно. Вольтметр и амперметр дают только понятие об уровнях сигнала, частотомер – об их частоте, но полной картины без использования осциллографа достигнуть невозможно.

Одна из значительных областей применения – исследование формы телевизионного сигнала, где, кроме сигнала, несущего информацию о передаваемом изображении, присутствуют данные о сигналах синхронизации кадровой и строчной разверток, импульсах цветовой синхронизации и прочей дополнительной информации. Наблюдения осциллографических изображений телевизионного сигнала позволяют значительно облегчить ремонт и регулировку трактов изображения телевизионных приемников.

Телевизионный осциллограф

Дополнительные возможности

Существуют многоканальные осциллографы, у которых имеется несколько входов Y и, соответственно, можно наблюдать сразу несколько сигналов. Для чего нужен многоканальный осциллограф? Он незаменим для определения фазовых сдвигов колебаний относительно друг друга и их сравнения.

Четырехканальный прибор

Для увеличения входного диапазона применяются входные делители 1:10 или 1:100, которые поднимают допустимое верхнее значение сигнала в 10 и 100 раз, соответственно. Этот факт нужно учитывать при измерениях в дальнейшем. Наличие входного делителя при этом пропорционально увеличивает и входное сопротивление прибора.

Внешний делитель

Цифровые осциллографы избавляют от необходимости ручного подсчета амплитуды и частоты, выводя эти значения на экран. Кроме того, они позволяют заносить изображение в память и передавать его на внешнее печатающее устройство.

При отсутствии дополнительных входов Y для определения фазовых сдвигов нужен осциллограф, у которого предусмотрен вход Х с отключенным внутренним генератором развертки. Подавая колебания на входы X и Y, можно сравнивать фазы и частоты по так называемым фигурам Лиссажу.

Фигуры Лиссажу

Устройство и основные технические параметры

Каждый прибор имеет ряд следующих технических характеристик:

1. Коэффициент возможной погрешности при измерении напряжения (у большинства приборов это значение не превышает 3%).
2. Значение линии развёртки устройства — чем больше эта характеристика, тем дольше временной промежуток наблюдения.
3. Характеристика синхронизации, содержащая в себе: диапазон частот, максимальные уровни и нестабильность системы.
4. Параметры вертикального отклонения сигнала с входной ёмкостью оборудования.
5. Значения переходной характеристики, показывающие время нарастания и выброс.

Помимо перечисленных выше основных значений, у осциллографов присутствуют дополнительные параметры, в виде амплитудно-частотная характеристики, демонстрирующей зависимость амплитуды от частоты сигнала.

Цифровые осциллографы также обладают величиной внутренней памяти. Этот параметр отвечает за количество информации, которую аппарат может записать.

Настройка

Эта статья или раздел нуждается в переработке. Для работы с осциллографом предварительно необходимо произвести калибровку его канала (каналов). Калибровка производится после прогрева прибора (примерно минут 5). Калибратор встроен в большинство осциллографов. Для калибровки высокочастотных моделей желательно иметь шнур с двумя разъемами (на выход калибратора и на вход осциллографа) иначе возможны искажения сигнала. Для низкочастотных моделей возможно просто коснуться щупом выхода калибратора. Далее ручку вольт/дел. ставится так, чтобы сигнал калибратора занимал 2—4 деления на экране (то есть, если калибратор 1 вольт,- то на 250 милливольт). После этого канал включается на переменное напряжение и на экране появится сигнал. Далее, в зависимости от частоты калибратора, ручка развертки ставится в положение при котором видно не менее 5—7 периодов сигнала. Для частоты 1 килогерц частота развертки при которой каждый период занимает одно деление экрана равен 1 мс (одна миллисекунда). Далее необходимо убедиться, чтобы сигнал на протяжении этих 5-7 периодов попадал точно по делениям экрана. Для аналоговых осциллографов нормируется как правило ±4 деления от центра экрана, то есть на протяжении восьми делений должен совпадать точно. Если не совпадает, следует поворачивать ручку плавного изменения развертки добиваясь совпадения. Заодно проверяется амплитуда (размах) сигнала — она должна совпадать с тем, что написано на калибраторе. Если не совпадает, то необходимо добиться совпадения, поворачивая ручку плавного изменения чувствительности вольт/дел. Необходимо помнить, что если установлена чувствительность канала в 250 милливольт, то сигнал в 1 вольт занимает при правильной настройке 4 деления. После калибровки прибор будет показывать сигнал точно. Теперь можно не только смотреть, но и измерять сигналы.

Устройство

Осциллограф с дисплеем на базе ЭЛТ состоит из электронно-лучевой трубки, блока горизонтальной развертки и входного усилителя (для усиления слабых входных сигналов). Также содержатся вспомогательные блоки: блок управления яркости, блок вертикальной развертки, калибратор длительности, калибратор амплитуды.

Современные осциллографы всё в большей степени переходят (как и вся техника визуализации — телевизоры, мониторы и тп.) на отображение информации на экране ЖК-дисплеев.

Экран

Осциллограф имеет экран A

, на котором отображаются графики входных сигналов (у цифровых осциллографов изображение выводится на дисплей (монохромный или цветной) в виде готовой картинки, у аналоговых осциллографов в качестве экрана используется электронно-лучевая трубка с электростатическим отклонением). На экран обычно нанесена разметка в виде координатной сетки.

Сигнальные входы

Осциллографы разделяются на одноканальные и многоканальные (2, 4, 6, и т. д. каналов на входе). Многоканальные осциллографы позволяют одновременно сравнивать сигналы между собой (формы, амплитуды, частоты и пр.)

Управление разверткой

Имеются значительные отличия в аналоговых и цифровых осциллографах. В цифровых осциллографах, строго говоря, не требуется синхронизация, так как при частоте обновления 1 сек и менее изображение на экране вполне читаемо визуально.

• автоматический;
• ждущий;
• автоколебательный;
• однократный;

Триггер

Если запуск развёртки никак не связан с наблюдаемым сигналом, то изображение на экране будет выглядеть «бегущим» или даже совершенно размазанным. Это происходит потому, что в этом случае осциллограф отображает различные

участки наблюдаемого сигнала на одном и том же месте. Для получения стабильного изображения все осциллографы содержат систему, называемую
триггер
.

Триггер в осциллографе — это устройство, которое задерживает запуск развёртки до тех пор, пока не будут выполнены некоторые условия. Триггер имеет как минимум две настройки:

• Уровень сигнала: задаёт входное напряжение (в вольтах), при достижении которого запускается развёртка
• Тип запуска: по фронту
  или по
  спаду

Таким образом, триггер запускает развёртку всегда с одного и того же места сигнала, поэтому изображение сигнала на осциллограмме выглядит стабильным и неподвижным (конечно, только при правильных настройках триггера).

Основы осциллографических измерений — Technical Support Knowledge Center Open

Operational «How to» Guides

Summary

Электронные технологии проникают во все области нашей жизни. Миллионы и миллиарды людей ежедневно пользуются мобильными телефонами, телевизорами, компьютерами и другими электронными устройствами. По мере совершенствования электронных технологий увеличивается быстродействие этого оборудования. Сегодня в большинстве современных устройств используются высокоскоростные цифровые интерфейсы. Инженеры должны иметь возможность правильно проектировать и достоверно тестировать компоненты своих высокоскоростных цифровых устройств. Контрольно-измерительное оборудование, которое используется инженерами в процессе разработки и испытаний, должно быть пригодно для работы в условиях высоких частот и высоких скоростей передачи данных. И осциллограф является примером именно такого рода приборов.

Description

Осциллографы — это мощные инструменты, которые доказали свою полезность при проектировании и тестировании электронных устройств. Эти приборы крайне необходимы для оценки состояния системы, с их помощью становится возможным определить, какие из компонентов работают корректно, а какие являются источником ошибок. Кроме того, они помогают узнать, функционирует ли новый компонент так, как было спроектировано. Осциллографы намного более функциональны по сравнению с мультиметрами, потому что они позволяют вам увидеть, как на самом деле выглядят электронные сигналы.

 

Осциллографы используются в самых различных сферах — от автомобильной промышленности до университетских научно-исследовательских лабораторий и оборонной и аэрокосмической отраслей. Специалисты доверяют осциллографам, которые помогают им более эффективно выявлять неполадки устройств и создавать продукты с широкими функциональными возможностями.

 

Что такое осциллограф и для чего он нужен инженерам?

Основным назначением осциллографа является точное визуальное представление сигналов. По этой причине целостность сигнала является очень важной характеристикой. Понятие целостности сигнала относится к способности осциллографа воспроизводить форму сигнала так, чтобы он максимально точно отображал исходный сигнал. Осциллограф с низкой целостностью сигнала бесполезен, потому что бессмысленно выполнять измерения, если осциллограмма на экране осциллографа отличается по форме и характеристикам от реального сигнала. При этом, однако, важно помнить, что осциллограмма на экране прибора никогда не будет точным представлением реального сигнала вне зависимости от того, насколько хорош осциллограф. Это происходит потому, что при подключении осциллографа к схеме, сам осциллограф становится частью этой схемы. Другими словами, имеет место некоторое влияние нагрузки. Производители приборов стремятся свести к минимуму воздействие нагрузки, но оно, в той или иной степени, существует всегда.

Как выглядит осциллограф

 

В большинстве случаев современные цифровые осциллографы похожи на осциллограф, показанный на рисунке 1. Вместе с тем, на рынке представлены самые различные модели осциллографов, поэтому ваш прибор может выглядеть совсем иначе. Несмотря на это, есть некоторые характерные признаки, свойственные большей части такого рода приборов.

 

Передняя панель большинства осциллографов может быть разделена на несколько основных частей: входы каналов, дисплей, органы управления системой горизонтального отклонения, органы управления системой вертикального отклонения и органы управления системой синхронизации (запуска). Если ваш осциллограф работает под управлением операционной системы, отличной от Microsoft Windows, то он, скорее всего, будет иметь набор функциональных клавиш для управления меню на экране.

Рис. 1. Передняя панель осциллографа Keysight серии InfiniiVision 2000 X

 

 

Сигналы подаются на осциллограф через входы каналов, которые являются разъемами для подключения пробников. Дисплей — это просто экран, на котором отображаются исследуемые сигналы. Блоки органов управления системами горизонтального и вертикального отклонения содержат регуляторы и клавиши, с помощью которых осуществляется настройка параметров горизонтальной (которая обычно представляет собой ось времени) и вертикальной (которая представляет напряжение) оси при отображении сигналов на экране дисплея. Органы управления системой запуска указывают осциллографу, при каких условиях он должен начинать захватывать данные.

 

Пример того, как выглядит задняя панель осциллографа, показан на рисунке 2. Как можно заметить, многие осциллографы имеют такие же возможности подключения, как и персональные компьютеры. Здесь и приводы CD-ROM, CD-RW и DVD-RW, и USB порты, и последовательные порты, а также разъемы для подключения внешнего монитора, мыши и клавиатуры.
 

Рис. 2. Задняя панель осциллографа Keysight серии Infiniium 9000
 

Назначение осциллографов

Осциллограф — это контрольно-измерительный прибор, который используется для отображения графика зависимости одной переменной от другой. Например, можно построить на дисплее график зависимости напряжения (ось Y) от времени (ось X). На рисунке 3 показан пример такого графика. Это может быть полезным, если вы хотите проверить какой-либо электронный компонент и определить, насколько корректно он функционирует. Если вы знаете, какая форма сигнала должна быть на выходе данного компонента, вы можете использовать осциллограф, чтобы удостовериться, что компонент на самом деле выдает правильный сигнал. Обратите внимание, что оси X и Y разбиты на деления и образуют сетку. Сетка позволяет проводить визуальные измерения параметров сигнала, хотя при использовании современных осциллографов большинство из этих измерений могут быть сделаны автоматически и более точно самим осциллографом.
 

Рис. 3. Изображение зависимости напряжения прямоугольного сигнала от времени на экране осциллографа

Возможности осциллографа не ограничиваются только построением графика зависимости напряжения от времени. Осциллограф имеет несколько входов, называемых каналами, и каждый из них способен работать независимо. Поэтому вы можете подключить канал 1 к одному устройству, а канал 2 — к другому. В этом случае осциллограф позволяет построить график зависимости напряжения, измеренного на канале 1, от напряжения, измеряемого на  канале 2. Такой режим называется режимом XY осциллографа. Этот режим полезен для графического представления вольт-амперных характеристик или построения фигур Лиссажу, по форме которых можно судить о разности фаз и отношении частот двух сигналов. На рисунке 4 показаны примеры фигур Лиссажу и значения разности фаз и отношения частот, которым они соответствуют.
 

Рис. 4. Фигуры Лиссажу
 

 

Типы осциллографов

Аналоговые осциллографы

Первые осциллографы были аналоговыми, в которых для отображения сигнала использовались электронно-лучевые трубки. Фотолюминесцентный люминофор, которым покрыт экран, светится при попадании на него электрона, и по мере того как загорается каждый последующий участок люминофора, вы можете видеть изображение сигнала. Система синхронизации (запуска) осциллографа необходима для того, чтобы изображение сигнала на экране выглядело стабильным. По окончании вывода на экран всей осциллограммы осциллограф ждет наступления следующего определенного события запуска (например, пересечения нарастающим фронтом сигнала заданного значения напряжения), а затем запускает развертку снова. Несинхронизированный запуск развертки бесполезен, потому что изображение сигнала на экране будет нестабильным (это верно также и для цифровых запоминающих осциллографов DSO и осциллографов смешанных сигналов MSO, о которых будет рассказано ниже).
 

Рис. 5. Пример аналогового осциллографа
 

Аналоговые осциллографы полезны, в первую очередь, потому, что свечение люминофора исчезает не мгновенно. Вы можете наблюдать несколько осциллограмм, которые накладываются друг на друга, что позволяет отслеживать глитчи и другие аномалии сигнала. Поскольку отображение сигнала происходит, когда электрон сталкивается с экраном, яркость отображаемой осциллограммы непосредственно связана с интенсивностью реального сигнала. Это позволяет рассматривать осциллограмму как трехмерный график (то есть, ось X — время, ось Y — напряжение, ось Z — интенсивность).

 

Недостаток аналоговых осциллографов состоит в том, что они не позволяют зафиксировать изображение на экране и хранить осциллограмму в течение длительного периода времени. Поскольку вещество люминофора быстро гаснет, часть сигнала может теряться. Кроме того, вы не можете выполнять автоматические измерения параметров сигнала. Вместо этого обычно приходится выполнять измерения с использованием сетки на дисплее. Аналоговые осциллографы могут отображать не все типы сигналов, так как существует верхний предел скорости вертикальной и горизонтальной развертки электронного луча. И хотя аналоговые осциллографы до сих пор используются многими инженерами, их не часто можно увидеть в продаже. Им на смену пришли более современные цифровые осциллографы.

 

Цифровые запоминающие осциллографы (DSO — digital storage oscilloscopes)

Цифровые запоминающие осциллографы (DSO или ЦЗО) были созданы для того, чтобы можно было компенсировать недостатки, присущие аналоговым осциллографам. В цифровом осциллографе подаваемый на вход сигнал оцифровывается с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). На рисунке 6 показан пример архитектуры одного из цифровых осциллографов компании Keysight Technologies, Inc.
 

Рис. 6. Архитектура цифрового осциллографа

Аттенюатор предназначен для масштабирования сигнала. Усилитель вертикального отклонения обеспечивает дополнительное масштабирование сигнала перед его подачей на АЦП. Аналого-цифровой преобразователь производит выборку и оцифровку входного сигнала. Эти данные затем сохраняются в памяти прибора. Система синхронизации осуществляет поиск событий запуска, а блок временной развертки определяет длительность интервала времени, отображаемого на экране осциллографа. Микропроцессор выполняет заданную пользователем дополнительную пост-обработку, после чего сигнал, наконец, воспроизводится на экране осциллографа.

 

Наличие данных в цифровой форме позволяет осциллографу выполнить множество измерений различных параметров сигнала. Кроме того, сигналы могут храниться в памяти сколь угодно долго. Данные могут быть распечатаны или переданы на компьютер с помощью флеш-накопителя или диска DVD-RW, а также через интерфейсы LAN и USB. В настоящее время программное обеспечение позволяет управлять осциллографом с компьютера с использованием виртуальной передней панели.

 

Осциллографы смешанных сигналов (MSO)

В цифровых осциллографах входной сигнал является аналоговым, и аналого-цифровой преобразователь производит его оцифровку. Вместе с тем, по мере развития технологий цифровой электроники существенно возросла необходимость одновременного наблюдения аналоговых и цифровых сигналов. В результате производители осциллографов начали выпускать осциллографы смешанных сигналов, которые способны отображать и аналоговые, и цифровые сигналы, и осуществлять запуск по ним. Как правило, типовой осциллограф смешанных сигналов содержит два или четыре аналоговых и большее количество цифровых каналов (рис. 7).
 

 

 

Рис. 7. Входные разъемы на передней панели осциллографа смешанных сигналов: четыре аналоговых канала и восемь или шестнадцать цифровых каналов

 

Преимущество осциллографов смешанных сигналов состоит в том, что они позволяют осуществлять запуск по комбинации аналоговых и цифровых сигналов и отображать их в едином масштабе времени.

 

Органы управления на передней панели

Как правило, для управления осциллографом используются регуляторы и клавиши на передней панели. В дополнение к органам управления на передней панели многие современные высокопроизводительные осциллографы теперь оснащаются операционными системами, в результате чего они ведут себя как компьютеры. Вы можете подключить к осциллографу мышь и клавиатуру и использовать их для настройки органов управления с помощью выпадающих меню и кнопок на дисплее. Кроме того, некоторые осциллографы имеют сенсорные экраны, поэтому для доступа к меню вы можете использовать стилус или прикосновение пальцами.

 

Перед началом измерений…

Когда вы приступаете к работе с осциллографом, прежде всего проверьте, что используемый входной канал включен. Для установки осциллографа в исходное состояние по умолчанию нажмите клавишу [Default Setup] (Настройки по умолчанию), если она есть. Затем, при ее наличии, нажмите клавишу [Autoscale] (Автоматическое масштабирование). Это позволяет автоматически настроить вертикальный и горизонтальный масштаб, так, чтобы сигнал отображался на дисплее наилучшим образом. Эти настройки могут рассматриваться в качестве отправной точки, и в них затем можно вносить необходимые изменения. Если сигнал вдруг будет потерян, или возникнут проблемы с отображением сигнала, рекомендуется повторить эти шаги. Передние панели большинства осциллографов включают, по крайней мере, четыре основных блока: органы управления системами вертикального и горизонтального отклонения, органы управления системой запуска и органы управления входными каналами.

 

Органы управления системой вертикального отклонения

Органы управления системой вертикального отклонения осциллографа обычно объединяются в блок, который обозначен как «Vertical». Эти элементы позволяют настраивать параметры отображения сигнала по вертикальной оси дисплея. Так, например, среди них есть регуляторы, с помощью которых задается число вольт на деление (коэффициент отклонения) по оси Y сетки экрана. Вы можете растягивать осциллограмму по вертикали, уменьшая значение коэффициента отклонения, или, наоборот, сжимать ее, увеличивая эту величину. Кроме того, в блок «Vertical» входят органы управления положением (смещением) сигнала по вертикали. Эти регуляторы позволяют просто перемещать всю осциллограмму вверх или вниз по дисплею. На рисунке 7 показан блок органов управления системой вертикального отклонения осциллографа Keysight серии InfiniiVision 2000 Х.
 

Рис. 8. Блок органов управления системой вертикального отклонения осциллографа Keysight серии InfiniiVision 2000 X

Органы управления системой горизонтального отклонения

Органы управления системой горизонтального отклонения на передней панели осциллографа обычно объединяются в блок, который обозначен как «Horizontal». Эти органы управления обеспечивают настройку горизонтального масштаба осциллограммы. Один из элементов этого блока позволяет задавать масштаб по оси X — число секунд на деление (или коэффициент развертки). Уменьшая величину коэффициента развертки, вы можете уменьшить интервал времени, отображаемый на экране. Еще один регулятор этого блока предназначен для управления положением (смещением) осциллограммы по горизонтали. Он позволяет перемещать осциллограмму по экрану слева направо и наоборот точно в нужное положение. На рисунке 9 показан блок органов управления системой горизонтального отклонения осциллографа Keysight серии InfiniiVision 2000 Х.
 

Рис. 9. Блок органов управления системой горизонтального отклонения осциллографа  Keysight серии InfiniiVision 2000 X

Что такое осциллограф? | Tektronix

Осциллограф, ранее известный как осциллограф, — это инструмент, который графически отображает электрические сигналы и показывает, как эти сигналы изменяются во времени. Он измеряет эти сигналы, подключаясь к датчику, который представляет собой устройство, создающее электрический сигнал в ответ на физические раздражители, такие как звук, свет и тепло. Например, микрофон — это датчик, который преобразует звук в электрический сигнал.

Здесь мы расскажем все, что вам нужно знать об осциллографе, от того, как он работает, до того, как выбрать правильный.

История осциллографа

В 1897 году немецкий физик Карл Фердинанд Браун изобрел электронно-лучевую трубку и вместе с ней первый осциллограф, который спустя десятилетия был расширен компанией A.C. Cossor. В 1934 году General Radio выпустила первый коммерческий осциллограф, и он стал первым, который использовался вне лаборатории. А в 1946 году Говард Воллум и Мелвин Джек Мердок основали компанию Tektronix, которая впоследствии стала мировым лидером в производстве осциллографов. С тех пор Tek продолжает выпускать инновационные новые технологии, в том числе первый цифровой осциллограф в 1971 и первое программное решение для передачи осциллографа в облако — TekDrive — в 2020 году. Осциллографы являются основным элементом рабочего стола любого инженера, и на протяжении всей истории они даже фигурировали в известных фильмах. Вы можете посетить веб-сайт музея Tek, чтобы увидеть полный список осциллографов в фильмах.

Для чего нужен осциллограф?

Осциллографы часто используются при проектировании, производстве или ремонте электронного оборудования. Инженеры используют осциллограф для измерения электрических явлений и быстрого и точного решения задач измерения, чтобы проверить свои конструкции или убедиться, что датчик работает правильно.

Кто пользуется осциллографом?

Ученые, инженеры, физики, специалисты по ремонту и преподаватели используют осциллографы для наблюдения за изменением сигналов во времени. Автомобильный инженер может использовать осциллограф для сопоставления аналоговых данных от датчиков с последовательными данными от блока управления двигателем. Между тем, медицинский исследователь может использовать осциллограф для измерения мозговых волн. Нет недостатка в приложениях для этого мощного инструмента.

Как работает осциллограф?

Существуют три основные системы осциллографа: вертикальная, горизонтальная и триггерная. Вместе эти системы предоставляют информацию об электрическом сигнале, поэтому осциллограф может точно восстановить его. На рисунке ниже показана блок-схема осциллографа.

Первая ступень ослабляет или усиливает напряжение сигнала для оптимизации амплитуды сигнала; это называется вертикальной системой, поскольку она зависит от управления вертикальным масштабом. Затем сигнал поступает в блок сбора данных, где аналого-цифровой преобразователь (АЦП) используется для выборки напряжения сигнала и преобразования его в значение цифрового формата. Горизонтальная система, которая содержит часы выборки, дает каждой выборке напряжения точную временную (горизонтальную) координату. Тактовая частота дискретизации управляет АЦП, а его цифровой выход сохраняется в памяти сбора данных в качестве точки записи. Система триггера обнаруживает указанное пользователем условие в потоке входящего сигнала и применяет его в качестве эталона времени в записи осциллограммы. Отображается событие, отвечающее критериям запуска, а также данные сигнала, предшествующие или следующие за событием.

Осциллограф, цифровой мультиметр или вольтметр

Осциллограф, цифровой мультиметр, вольтметр — в чем разница и взаимозаменяемы ли они? Вольтметр измеряет разность потенциалов между двумя узлами электрической цепи. Хотя цифровой мультиметр также измеряет напряжение, он также может измерять ток и сопротивление. А осциллограф показывает, как меняется напряжение во времени. Как правило, по мере того, как приложение становится более продвинутым, совершенствуется и прибор.

Что измеряет осциллограф?

Проще говоря, осциллограф измеряет волны напряжения. На экране осциллографа напряжение отображается вертикально по оси Y, а время отображается горизонтально по оси X. Интенсивность или яркость дисплея иногда называют осью Z. Полученный график может многое рассказать о сигнале, в том числе:

• Значения времени и напряжения сигнала
• Частота колебательного сигнала
• «Движущиеся части» цепи, представленные сигналом
• Частота, с которой возникает конкретная часть сигнала относительно других частей
• Является ли неисправный компонент искажением сигнала
• Какая часть сигнала представляет собой постоянный ток (DC) или переменный ток (AC)
• Шумовая часть сигнала
• Изменяется ли шум со временем

Типы осциллографов

Существует два типа осциллографов: аналоговые и цифровые. Аналоговый осциллограф захватывает и отображает форму волны напряжения в ее исходной форме, в то время как цифровой осциллограф использует аналого-цифровой преобразователь для захвата и хранения информации в цифровом виде. Когда дело доходит до отладки и проектирования, большинство инженеров сегодня используют цифровые осциллографы. Цифровые осциллографы обычно делятся на пять категорий: от менее дорогих осциллографов общего назначения до более сложных осциллографов, которые, хотя и дороже, предлагают расширенные функции и большую точность, чем более простые модели.

 

• Цифровой запоминающий осциллограф (DSO). Это обычный цифровой осциллограф, который идеально подходит для низкочастотных или однократных высокоскоростных многоканальных приложений.
• Осциллограф с цифровым люминофором (DPO): DPO использует новый подход к архитектуре осциллографа и, в отличие от DSO, обеспечивает ось Z (интенсивность) в режиме реального времени. DPO являются лучшим универсальным инструментом проектирования и устранения неполадок для широкого спектра приложений и часто используются для расширенного анализа, тестирования маски связи, цифровой отладки прерывистых сигналов, повторяющегося цифрового проектирования и приложений синхронизации.
• Осциллограф смешанных сигналов (MSO): тип DSO, MSO предназначены для отображения и сравнения как аналоговых, так и цифровых сигналов. Это инструмент выбора для быстрой отладки цифровых схем с использованием мощного цифрового запуска, возможности сбора данных с высоким разрешением и инструментов анализа.
• Осциллограф смешанных доменов (MDO): Эти осциллографы обладают теми же возможностями, что и осциллографы смешанных сигналов, но также имеют встроенный анализатор спектра, добавляя отладку ВЧ к аналоговым и цифровым возможностям.
• Цифровой стробоскопический осциллограф. Для высокоскоростного анализа сигналов стробоскопические осциллографы поддерживают анализ джиттера и шума с получением данных со сверхнизким джиттером. Его полоса пропускания и высокоскоростная синхронизация в 10 раз выше, чем у других осциллографов для повторяющихся сигналов.

Узнайте больше о типах осциллографов и характеристиках каждого из них, чтобы найти осциллограф, подходящий для вашего приложения.

Как выбрать лучший осциллограф

Когда дело доходит до выбора правильного осциллографа, необходимо учитывать ряд факторов, включая полосу пропускания, частоту захвата сигнала, частоту дискретизации, время нарастания, возможности запуска и цену. Точно так же, как скорость затвора, условия освещения и диафрагма камеры влияют на ее способность четко и точно захватывать изображение, характеристики осциллографа существенно влияют на его способность обеспечивать требуемую целостность сигнала. Чтобы узнать больше об этих критериях и о том, как они могут относиться к вашим приложениям, прочитайте наш подробный обзор того, как оценивать осциллограф.

Ресурсы осциллографов

Цифровые осциллографы — это ключ к решению современных сложных измерительных задач. Tektronix является мировым лидером в производстве осциллографов и предлагает широкий выбор осциллографов для удовлетворения потребностей даже самых сложных приложений. Купите осциллографы сегодня или обратитесь к представителю Tektronix, чтобы запросить демонстрацию осциллографа.

Не готовы «нажать на курок»? Загрузите наше руководство по осциллографам XYZ, чтобы узнать все, что вам нужно знать, чтобы выбрать и использовать лучший осциллограф для вашего приложения.

Что такое осциллограф » Electronics Notes

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

---

Учебное пособие по осциллографу Включает:
Основы работы с осциллографом Типы осциллографов Характеристики Как пользоваться осциллографом Запуск области действия Щупы осциллографа Технические характеристики пробника осциллографа

Типы прицелов включают: Аналоговый прицел Объем аналоговой памяти Цифровой люминофор Цифровая сфера Объем USB/ПК Осциллограф смешанных сигналов MSO

---

Осциллографы или области видимости — важный инструмент в арсенале инженера-электронщика или тестировщика. Осциллограф — это элемент оборудования для тестирования электроники, который позволяет видеть формы сигналов и, таким образом, значительно упрощает обнаружение любых проблем, возникающих в электронной цепи.

Ввиду преимуществ, которыми они обладают, осциллографы являются важной частью испытательного оборудования электроники в любой лаборатории электроники или области, тестирующей электронное оборудование, будь то в рамках проектирования радиочастот, общего проектирования электронных схем, производства электроники, обслуживания, ремонта или везде, где электронные схемы и сигналы на них должны быть исследованы.

Название «осциллограф» связано с тем, что он позволяет наблюдать за колебаниями. Иногда использовалось название электронно-лучевой осциллограф или КРО. Причина этого заключалась в том, что для отображения сигналов использовались электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). В настоящее время эти измерительные приборы обычно называют просто осциллографами или просто осциллографами.

Сегодня используются ЖК-дисплеи или плазменные дисплеи, поскольку они меньше по размеру и более удобны в использовании, особенно потому, что не требуют очень высокого напряжения старых ЭЛТ.

Функция осциллографа

Функцией осциллографа является возможность отображать сигналы на каком-либо дисплее. В обычном режиме работы время отображается по оси X (горизонтальная ось), а амплитуда отображается по оси Y (вертикальная ось). Таким образом, можно увидеть форму электронного сигнала на осциллографе, как это может быть предусмотрено. Форму волны можно сравнить с рябью на поверхности пруда, когда в него брошен камень.

Глядя на форму сигнала таким образом, можно увидеть, проанализировать работу схемы и выяснить, почему могут возникнуть какие-либо проблемы.

Основной экран осциллографа

Основные темы осциллографа

При взгляде на осциллограф можно выделить несколько ключевых тем и областей интереса:

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

  В стандартных настольных коробках содержатся не только осциллографы, но и некоторые осциллографы, предназначенные для подключения к компьютерам с использованием их дисплея и обработки для помощи. Часто это USB-осциллографы, подключаемые через USB-соединения, но также доступны другие типы, подключаемые через другие шинные системы или для использования в стоечных системах, таких как PXI и более старые системы VXI.

  Подробнее о . . . . Типы осциллографов.

  
  

• Технические характеристики осциллографа:   Технические характеристики осциллографов иногда могут сбивать с толку. Базовое понимание терминов и того, что они означают, очень полезно. Понимание основных характеристик осциллографа может дать представление об ограничениях того или иного измерительного прибора, а также помочь в выборе, когда его нужно арендовать, купить или даже заказать в обычном магазине.

  Технические характеристики аналоговых и цифровых прицелов немного отличаются. Хотя основные понятия, такие как точность, диапазон временной развертки, верхние частоты и т.п., по существу одинаковы, цифровые осциллографы также имеют характеристики таких элементов, как количество битов ЦАП, объем памяти и т.п., характерные для цифровых осциллографов.

  Подробнее о . . . . Характеристики осциллографа.

  
  

• Как пользоваться осциллографом:   Несмотря на то, что в наши дни осциллографы просты в использовании, полезно иметь представление о том, как работают эти элементы оборудования для тестирования электроники, какие существуют элементы управления и как они работают. На экране есть даже софт-клавиши, так что можно многое сделать.

  Обычно наиболее широко используемые элементы управления являются общими для всех прицелов любого производителя, поэтому переход от одного прицела к другому зачастую относительно прост.

  Подробнее о . . . . Как пользоваться осциллографом.

  
  

• Запуск осциллографа:   Функция запуска — одна из наиболее важных функций осциллографа. Триггер осциллографа позволяет «запускать» временную развертку в одной и той же точке на каждом цикле сигнала, и это позволяет отображать ее так, чтобы она оставалась неподвижной на экране.

  Функция запуска осциллографа значительно усовершенствовалась с тех пор, как большинство осциллографов перешли на использование цифровых технологий. Доступная цифровая обработка сигналов позволяет триггеру обеспечивать большую гибкость и большую функциональность, чтобы можно было более тщательно исследовать сигналы для выявления проблем и проблем.

  Подробнее о . . . . Запуск осциллографа.

  
  

• Щупы осциллографа:  Для любого осциллографа потребуются щупы для подключения к тестируемому устройству. Производительность и использование этих осциллографов позволяет максимально эффективно использовать фактический измерительный прибор, поэтому знание того, какие датчики выбрать, как их настроить, а также ограничения необходимы для правильного понимания проводимых измерений.

  Подробнее о . . . . Сферические зонды.

  
  

Типовой осциллограф

Разработка осциллографа

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

История осциллографа насчитывает более 100 лет, и каждый шаг является результатом инноваций, вдохновения и тяжелой работы.

Ключевые этапы развития и истории осциллографа
Дата	Открытие / Разработка
1897	Карл Фердинанд Браун изобрел первую электронно-лучевую трубку (ЭЛТ). Он мог отображать на экране грубые цифры, управляемые напряжением на пластинах трубки.
1899	Джонатан Зеннек усовершенствовал базовую электронно-лучевую трубку, включив пластины, формирующие луч, и используя магнитное поле для сканирования трассы.
1931	В. К. Зворыкин усовершенствовал электронно-лучевую трубку, когда подробно описал постоянно герметизированную высоковакуумную электронно-лучевую трубку с термоэлектронным излучателем. Это позволило General Radio изготовить осциллограф, который можно было использовать за пределами лаборатории.
Конец 1930-х	Британская компания AC Cossor изобрела двухлучевой осциллограф, который широко использовался во время Второй мировой войны для обслуживания электронного оборудования и, в частности, радарных систем.
1946	Осциллограф с синхронизируемой разверткой был изобретен Говардом Воллумом и Джеком Мердоком. Это значительно упростило использование осциллографа, поскольку сигналы можно было отображать устойчивым образом.
1946	Компания Tektronix была основана Говардом Воллумом и Джеком Мердоком.
1963	Компания Tektronix представила бистабильную трубку для хранения с прямым обзором (DVBST). Это позволило отображать формы одиночных импульсов, а не просто повторяющиеся формы сигналов.
	Цифровой запоминающий осциллограф DSO был изобретен Уолтером Лекроем после производства высокоскоростных дигитайзеров для исследовательского центра CERN в Швейцарии. Уолтер Лекрой позже основал LeCroy Corporation.

Внешний вид осциллографа

Осциллограф обычно имеет большое количество элементов на внешней стороне корпуса.

Высокопроизводительный осциллограф

На передней панели испытательного оборудования обычно имеется ряд элементов:

1. Дисплей   Первое, что бросается в глаза при использовании осциллографа, — это большой дисплей, который используется для отображения сигнала. Обычно это может занимать около четверти места на передней панели или даже немного больше. Часто полезно иметь достаточно большой дисплей, тогда на нем легче увидеть различные элементы осциллограммы.
2. Разъемы   На передней панели имеется множество различных разъемов. Обычно имеется вход для каждого отображаемого канала — часто осциллограф имеет более одного канала. Многие осциллографы являются двухканальными и поэтому могут одновременно отображать два сигнала, что позволяет сравнивать формы сигналов. Другие входы могут включать в себя вход триггера, который позволит запускать кривую на осциллографе в соответствии с этим сигналом.
3. Элементы управления   На осциллографе имеются различные элементы управления:
   
   • Усиление по вертикали / чувствительность входного сигнала: обычно калибруется в В/см, т. е. каждое деление шкалы по вертикали представляет заданное количество вольт.
   • Timebase: изменяет скорость, с которой кривая пересекает экран по горизонтали на осциллографе. Он откалиброван с точки зрения времени / деления, например. 1 мс/см, при условии, что деления расположены с интервалом в один сантиметр.
   • Триггер: элементы управления, связанные с триггером, позволяют запускать временную развёртку осциллографа различными способами. Это позволяет получить неподвижное или стабильное изображение на экране осциллографа.

Для правильной работы осциллографа необходимо подавать на входы правильные сигналы, а также правильно пользоваться элементами управления.

Осциллографы являются одним из наиболее широко используемых элементов испытательного оборудования для электроники. Они обеспечивают высокий уровень понимания работы схемы и являются ключом к обнаружению многих проблем и их решению, будь то в общем проектировании электронных схем, ВЧ-проектировании, производственных испытаниях электроники, обслуживании, ремонте и даже обслуживании в полевых условиях.

Другие тестовые темы:
Анализатор сетей передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра LCR-метр Измеритель наклона, ГДО Логический анализатор ВЧ измеритель мощности Генератор радиочастотных сигналов Логический пробник PAT-тестирование и тестеры Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI ГПИБ Граничное сканирование / JTAG Получение данных
    Вернитесь в меню «Тест». . .

Что такое осциллограф? Почему он вам нужен?

Что такое осциллограф? Почему он вам нужен? — Центр знаний технической поддержки открыт

Этот контент не может отображаться без JavaScript.
Включите JavaScript и перезагрузите страницу.

Начало загрузки..

сохранить  Сохранить

Оперативные руководства

Резюме

Осциллографы показывают сердцебиение электронных устройств. Они дают нам все виды информации о том, правильно ли работает электронное устройство, позволяя нам проверить его жизненно важные функции.

Описание

Жизненно важными параметрами наших устройств могут быть напряжение или ток. И точно так же, как мы не хотим, чтобы наши сердца бились слишком быстро или слишком медленно, мы хотим, чтобы эти напряжения колебались с правильной скоростью или частотой. Все мы знаем, что шумы в сердце — это плохо. Что ж, мы также не хотим никаких сбоев в наших электрических сигналах, и осциллограф может помочь нам их найти. Такая информация о ваших электронных устройствах позволяет вам убедиться, что они работают должным образом. А если это не так, осциллографы помогут вам диагностировать проблему и устранить ее. Если вы инженер-электрик, скорее всего, вы могли бы использовать осциллограф ─ независимо от того, являетесь ли вы инженером-испытателем или студентом, или работаете в сфере производства, ремонта, исследований или разработок.

1000 Осциллографы серии X для различных измерений.

 

Основная операция осциллографа отображает зависимость напряжения от времени, при этом напряжение откладывается по вертикальной оси, а время — по горизонтальной. Это позволяет вам дважды проверить, что сигнал вашего устройства соответствует вашим ожиданиям, как по амплитуде, так и по частоте. А поскольку осциллографы обеспечивают визуальное представление сигнала, вы можете увидеть любые аномалии или искажения, которые могут возникнуть. Но прежде чем приступить к тестированию, вам нужно кое-что обдумать.

 

Осциллографы отображают напряжение по вертикальной оси и время по горизонтальной оси.

 

Осциллографы бывают разных видов. Вы хотите выбрать осциллограф с правильной полосой пропускания, целостностью сигнала, частотой дискретизации и входными каналами. Вы также хотите убедиться, что он совместим с любыми приложениями и датчиками, которые могут вам понадобиться. Вот список некоторых функций, которые следует проверить при выборе осциллографа:

 

• Полоса пропускания — диапазон частот, который осциллограф может точно измерить. Полоса пропускания осциллографа обычно находится в диапазоне от 50 МГц до 100 ГГц.
• Частота дискретизации — количество выборок, которые осциллограф может получать в секунду. Чем больше выборок в секунду, тем более четко и точно отображается форма сигнала.
• Целостность сигнала — способность осциллографа точно отображать форму сигнала. Вам не нужен монитор сердечного ритма, который отображает неверную информацию. То же самое относится и к тестируемому устройству. Вы не хотели бы заявлять, что ваше устройство неисправно, и тратить недели, пытаясь найти основную причину, когда на самом деле проблемы нет.
• Каналы  – Вход на осциллограф. Они могут быть аналоговыми или цифровыми. Обычно на осциллограф приходится от 2 до 4 аналоговых каналов.
• Совместимость пробников  — пробник — это инструмент, используемый для подключения осциллографа к тестируемому устройству. Существует большое разнообразие пассивных и активных пробников, каждый из которых предназначен для конкретных случаев использования. Вам нужен осциллограф, совместимый с типом пробника, который вам нужен для конкретных тестов.
• Приложения  – Программное обеспечение для анализа сигналов, декодирования протокола и проверки на соответствие может значительно сократить время, необходимое для выявления и фиксации ошибок в ваших проектах. Программное обеспечение для анализа может помочь вам найти и оценить джиттер, выполнить преобразование Фурье, создать глазковые диаграммы и даже идентифицировать и количественно оценить перекрестные помехи. Программное обеспечение для декодирования протоколов может идентифицировать цифровые пакеты информации, запускаться при различных состояниях пакетов и выявлять ошибки протокола. Не все осциллографы совместимы со всеми приложениями.

 

Теперь, когда вы вооружены жаргоном, вы готовы к работе. Для самого простого тестирования требуется только осциллограф с полосой пропускания от 50 до 200 МГц, пассивный пробник, достаточная частота дискретизации, целостность сигнала и входные каналы.

Вооружившись этими основами, вы можете выборочно проверить свои печатные платы (PCB) на наличие неисправных деталей, шумных линий электропередач, коротких замыканий и неработающих входов/выходов (входов и выходов); погружайтесь в различные режимы триггера для поиска ошибок, сбоев и ошибок синхронизации; и захватывайте сигналы и данные, чтобы подтвердить качество ваших проектов. Некоторые базовые осциллографы даже обеспечивают анализ Боде или анализ частотной и фазовой характеристик.