Осциллограф википедия. Осциллограф: принцип работы, виды и применение

Что такое осциллограф и как он работает. Какие бывают виды осциллографов. Для чего используется осциллограф в электронике и других областях. Как выбрать осциллограф для различных задач.

Содержание

Что такое осциллограф и принцип его работы

Осциллограф — это электронный измерительный прибор, который позволяет визуально наблюдать и анализировать форму электрических сигналов. Он отображает зависимость напряжения сигнала от времени в виде графика на экране.

Основной принцип работы осциллографа заключается в следующем:

  1. Исследуемый электрический сигнал подается на вход прибора
  2. Сигнал усиливается и преобразуется в вертикальное отклонение луча на экране
  3. Одновременно генератор развертки создает горизонтальное перемещение луча
  4. В результате на экране формируется график зависимости напряжения от времени

Таким образом, осциллограф позволяет визуализировать форму сигнала и измерить его параметры — амплитуду, частоту, длительность импульсов и др.

Основные виды осциллографов

Существует несколько основных типов осциллографов:


Аналоговые осциллографы

Это классические приборы, использующие электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) для отображения сигнала. Луч в ЭЛТ отклоняется пропорционально входному напряжению, формируя изображение на экране.

Цифровые осциллографы

В них входной аналоговый сигнал оцифровывается с помощью АЦП и сохраняется в памяти. Затем он обрабатывается цифровым способом и выводится на ЖК-дисплей. Это позволяет реализовать дополнительные функции анализа.

Осциллографы смешанных сигналов

Комбинируют возможности цифрового осциллографа и логического анализатора. Позволяют одновременно наблюдать и аналоговые, и цифровые сигналы.

Портативные осциллографы

Компактные переносные приборы с питанием от батарей. Удобны для работы в полевых условиях.

Основные характеристики осциллографов

При выборе осциллографа следует учитывать его ключевые параметры:

  • Полоса пропускания — определяет максимальную частоту исследуемого сигнала
  • Частота дискретизации — влияет на точность отображения быстрых процессов
  • Количество каналов — позволяет одновременно наблюдать несколько сигналов
  • Объем памяти — важен для анализа длительных процессов
  • Разрешение по вертикали — определяет точность измерения амплитуды
  • Режимы синхронизации — обеспечивают стабильное отображение сигнала

Чем выше эти характеристики, тем более широкие возможности предоставляет осциллограф для исследования сигналов.


Области применения осциллографов

Осциллографы широко используются в различных сферах науки и техники:

Электроника и радиотехника

Осциллографы незаменимы при разработке, отладке и ремонте электронных устройств. С их помощью проверяют работу схем, измеряют параметры сигналов, выявляют неисправности.

Телекоммуникации

В телекоммуникационных системах осциллографы применяются для анализа цифровых потоков данных, измерения джиттера, тестирования линий связи.

Автомобильная электроника

Современные автомобильные осциллографы позволяют диагностировать электронные системы автомобилей — зажигание, впрыск топлива, шины данных и др.

Медицина

Специализированные медицинские осциллографы используются для регистрации биоэлектрических сигналов организма — ЭКГ, ЭЭГ, ЭМГ и других.

Образование

В учебных лабораториях осциллографы применяются для наглядной демонстрации электрических процессов при изучении физики и электротехники.

Как выбрать осциллограф

При выборе осциллографа следует учитывать несколько ключевых факторов:


Характер исследуемых сигналов

Необходимо определить максимальную частоту, амплитуду и длительность сигналов, с которыми предстоит работать. От этого зависит выбор полосы пропускания и других параметров.

Требуемая точность измерений

Для прецизионных измерений нужен осциллограф с высоким разрешением по вертикали и горизонтали. Для приближенной оценки формы сигнала подойдет более простой прибор.

Условия эксплуатации

Для работы в лаборатории подойдет стационарный настольный осциллограф. Для выездной работы лучше выбрать портативную модель с автономным питанием.

Дополнительные функции

Современные цифровые осциллографы могут иметь встроенные функции анализа спектра, декодирования протоколов, тестирования по маске и др. Нужно определить, какие из них действительно необходимы.

Бюджет

Стоимость осциллографов может различаться в десятки раз в зависимости от характеристик. Нужно найти оптимальное соотношение цены и функциональности для конкретных задач.

Основные производители осциллографов

На рынке осциллографов представлено множество производителей. Вот некоторые из наиболее известных:


  • Tektronix — один из лидеров рынка, выпускает широкий спектр моделей
  • Keysight (ранее Agilent) — производит высокоточные лабораторные осциллографы
  • Rohde & Schwarz — специализируется на осциллографах для телекоммуникаций
  • LeCroy — известен моделями с продвинутыми функциями анализа
  • Rigol — предлагает бюджетные цифровые осциллографы
  • Hantek — выпускает недорогие портативные и USB-осциллографы

При выборе стоит ориентироваться не только на бренд, но и на конкретные характеристики модели, соответствующие вашим задачам.

Перспективы развития осциллографов

Технологии осциллографии продолжают развиваться. Вот некоторые тенденции в этой области:

Повышение производительности

Растет полоса пропускания осциллографов, достигая сотен гигагерц. Увеличивается частота дискретизации и глубина памяти, что позволяет исследовать все более быстрые процессы.

Расширение функциональности

Современные осциллографы часто совмещают функции нескольких приборов — анализатора спектра, генератора сигналов, логического анализатора. Это позволяет создавать универсальные измерительные комплексы.


Улучшение пользовательского интерфейса

Внедряются сенсорные экраны, интуитивно понятные меню, автоматические помощники настройки. Это упрощает работу с прибором и повышает эффективность измерений.

Развитие беспроводных технологий

Появляются осциллографы с возможностью удаленного управления через Wi-Fi или Bluetooth. Это удобно для работы в труднодоступных местах.

Миниатюризация

Создаются сверхкомпактные осциллографы размером со смартфон. Они позволяют проводить измерения практически в любых условиях.

Эти тенденции делают осциллографы все более мощным и универсальным инструментом для исследования электрических сигналов в различных областях науки и техники.


Electronics/qucs — ALT Linux Wiki

Журнал ALT-review

Title::Радиокружок в школе: Qucs — симулятор схем с графическим интерфейсом

[[Annotation::Практические вопросы сборки устройства на макетной плате можно решать в школе под присмотром опытного руководителя. А вопросам изучения собираемого устройства вполне можно посвятить время дома за компьютером с помощью программы Qucs]]


Автор: Author::Владимир Гололобов   Раздел: Section::хобби   Выпуск: Issue::01   Тег: Tag::электроника

Когда-то для школьников были дворцы, были кружки в школе. Сегодня ситуация поменялась, но хорошо ли это?

Как говорят, для создания радиокружка в школе следует на основе методичек составить план занятий, которому и следовать. Возможно. Но ничто не мешает внести в занятия и свой вклад. С моей точки зрения, этому не помешает использование программ моделирования. Так, практические вопросы сборки устройства на макетной плате можно решать в школе под присмотром опытного руководителя.

А вопросам изучения собираемого устройства вполне можно посвятить время дома за компьютером. В этом отношении удобно использовать программу Qucs.

Эта программа работает на разных операционных системах. Сейчас на моём компьютере Windows 8. Программа вполне работает с этой операционной системой.

Рис. 1. Программа Qucs в Windows 8


Многие школы едва выкраивают деньги на самое необходимое. Поэтому компьютеры в школе отнюдь не самые новые, а тратить деньги на операционную систему для радиокружка? Не лучше ли использовать в качестве операционной системы ALT Linux в версии, специально разработанной для школы? В ALT Linux программа Qucs есть и работает в полную силу.

Рис. 2. Программа Qucs в ALT Linux


Преимущество использования программы Qucs состоит в том, что она одинаково выглядит и работает как в ALT Linux, так и в Windows. Примеры, используемые в школе на компьютере с ОС ALT Linux, и дома, где у школьников, возможно, ОС Windows 8, остаются теми же, готовыми к использованию.

Конечно, программа Qucs не имеет богатого набора готовых микросхем, выпускаемых промышленностью, которые можно было бы использовать для моделирования. Но и те программы, которые имеют богатые библиотеки, как правило, не имеют в них всех элементов, что могут заинтересовать любителей. Да и принципы, суть, заложенные в ту или иную схему, редко зависят от конкретной микросхемы или конкретного транзистора. Опыты с конкретными деталями можно выполнить в кружке на макетной плате, когда суть и все детали процессов поняты, ясны и не вызывают вопросов.

Я не уверен, что любой радиокружок в школе оснащён всеми необходимыми приборами. В этом смысле даже такой рядовой, но существенный вопрос, как сдвиг фаз в усилителе, который хорошо виден на двухлучевом осциллографе, не так легко показать школьникам. Вместе с тем, сделать это с помощью программы Qucs гораздо легче.

Рис. 3. Сдвиг фаз между напряжением и током


Многие процессы протекают так быстро, что трудно придумать демонстрационную схему, например, используя обычный осциллограф. И вновь программа Qucs может показать этот процесс, а исследовать его на макетной плате можно по косвенным признакам.

Рис. 4. Заряд конденсатора в программе Qucs


Много интересных цифровых схем можно проверить, используя Qucs. Я хочу привести пример, когда совместно с цифровыми элементами в программе присутствуют аналоговые компоненты. В следующей схеме генераторы — это аналоговые генераторы.

Рис. 5. SR-триггер на вентилях 2И-НЕ


Следующим примером мне хотелось бы показать, как работает эта схема при цифровом моделировании. Но возникла проблема… Много раз я рассказывал о программе Qucs, долгие годы программа исправно работала. Но в этот раз при попытке получить таблицу истинности программа выдала ошибку. Проблема возникла при трансляции схемы через vhdl. Я вспомнил, что сталкивался с этой ошибкой раньше, но не мог вспомнить, как её устранить. Спасибо Стефану Бекеру, советом которого я воспользовался. Оказалось, что достаточно в скрытой папке .

qucs, которую программа создаёт в домашней директории при первом запуске, создать пустую папку с именем vhdl. Всё заработало. Вот таблица истинности предыдущей схемы.

Рис. 6. Таблица истинности SR-триггера на вентилях 2И-НЕ


Кроме таблицы истинности цифровое моделирование даёт и временные диаграммы. Достаточно изменить вывод результата в свойствах цифрового моделирования.

Рис. 7. Диалоговое окно свойств моделирования


Для динамических процессов очень важно видеть временные диаграммы. Обычный осциллограф потребует приставки для наблюдения за несколькими цифровыми сигналами.

Рис. 8. Временные диаграммы цифровой схемы


Моё любопытство заставляет меня менять операционную систему с появлением новой версии. Но это не всегда разумно. Я хочу рассказать ещё об одной полезной, как мне кажется, для радиокружка программе, но это уже в следующий раз.

__SHOWFACTBOX__

Журнал ALT-review

Журнал ALT-review/01 • Simply game/2 • ALT: Мифы и реальность • Beremiz • GearRepo • Handbrake • Maxima graph • Журнал ALT-review/pilot • Electronics/qucs • Review ALT 2012-2017 • Simply game • Electronics/tina ti • Tips • Журнал ALT-review • Кентавр 7: что нового? • Журнал ALT-review/предложения • Улучшения

 

АКИП™ (Россия) @ ПРИСТ

  • ru
  • eng
  • Москва | 
  • Санкт-Петербург | 
  • Екатеринбург

Заказать обратный звонок Обратная связь

Войти Зарегистрироваться

Корзина пуста

Показать каталог Скрыть каталог

АКИП — торговая марка, зарегистрированная установленным порядком и принадлежащая АО ПриСТ. В соответствии с действующим законодательством РФ это название охраняется законом и не может быть использовано без разрешения АО ПриСТ.

Под этой торговой маркой у различных зарубежных производителей из Европы, Азии и Америки АО ПриСТ заказывает изготовление средств измерений. Перед этим предполагаемый подрядчик-поставщик проходит процедуру отбора, согласования и нормативно-технического оформления: анализ соответствия производства требованиям стандарта качества ISO-9000, производитель дорабатывает (при необходимости) средства измерения для соответствия российским стандартам (тех.регламентам), требованиям и нормам, выполняется процедура присвоения наименования (обозначения типа), по заявке АО «ПриСТ» средства измерения проходят испытания на соответствие (ГОСТ-Р) и для целей утверждения типа (включаются в государственный реестр средств измерений РФ).

На сегодняшний день в линейке АКИП™ представлены категории: серия приборов для измерения параметров электробезопасности и анализа качества электроэнергии, анализаторы спектра, измерители параметров RLC, генераторы сигналов высокочастотные, генераторы сигналов специальной формы (функциональные), генераторы импульсов, частотомеры электронно-счётные (в том числе с рубидиевым стандартом), вольтметры прецизионные универсальные, источники питания, токовые клещи-ваттметры, осциллограф-мультиметр, цифровые мультиметры, нагрузки электронные и другие.

Радиоизмерительное оборудование (665)

  • Анализаторы сигналов и спектра (72)
  • Анализаторы цепей, Измерители КСВН и ККПО (18)
  • Антенны измерительные (44)
  • Вольтметры и амперметры (22)
  • Генераторы (182)
  • Измерители мощности СВЧ (Ваттметры) (17)
  • Измерители прочие (3)
  • Логические анализаторы (3)
  • Осциллографы (254)
  • Усилители (7)
  • Частотомеры (43)

Показать всё

Скрыть

Электроизмерительное оборудование (977)

  • Анализаторы параметров качества электрической энергии (12)
  • Измерители RLC (18)
  • Измерители параметров электробезопасности (17)
  • Измерители сопротивления (19)
  • Измерители электрической мощности (4)
  • Источники питания (626)
  • Клещи электроизмерительные и преобразователи тока (4)
  • Мультиметры (11)
  • Нагрузки электронные (253)
  • Тестеры батарей (12)
  • Трассодефектоискатели (1)

Показать всё

Скрыть

Измерители параметров окружающей среды (16)

  • Измерители температуры и влажности (13)
  • Люксметры (1)
  • Тахометры (2)

Показать всё

Скрыть

Аксессуары и принадлежности (79)

  • Аксесcуары для приборов (26)
  • Делители и пробники (2)
  • Измерительные кабели, адаптеры, наконечники и щупы (47)
  • Интерфейсы и аксессуары (3)
  • Аттенюаторы, нагрузки, волноводы, инжекторы (1)

Показать всё

Скрыть

Калибраторы и поверочное оборудование (157)

  • Калибраторы (11)
  • Компараторы (1)
  • Меры (139)
  • Шунты токовые (6)

Показать всё

Скрыть

Учебное оборудование (3)

  • Коммуникация и связь (3)

Показать всё

Скрыть

Вернуться к списку производителей

Внимание! Отсутствие ошибок и опечаток не гарантируется. В технические характеристики средств измерений неутвержденного типа производителем могут быть внесены изменения без предварительного уведомления. Соответствие важных параметров требует уточнения. Полные технические характеристики предоставляются по отдельному запросу. Нашли ошибку? Выделите мышкой и нажмите Ctrl+Enter.

Войти в личный кабинет

Email

Пароль

Забыли свой пароль?

Заказать обратный звонок

Обратите внимание, все поля — обязательны для заполнения.

Ваше имя:*

Ваш номер телефона:*

Удобное время для звонка (по моск. времени):*

Тема вопроса:*

технические вопросы по товарампо поверкевопрос по оплате/доставкеналичие на складе/сроках поставкивопрос по ремонту и гарантиидругое

Ваш вариант:*

Ваше сообщение:*

Обратная связь

Обратите внимание, все поля — обязательны для заполнения.

Ваше имя:*

Ваш E-mail:*

Ваш номер телефона:*

Тема вопроса:*

технические вопросы по товарампо поверкевопрос по оплате/доставкеналичие на складе/сроках поставкивопрос по ремонту и гарантиидругое

Ваш вариант:

Ваше сообщение:*

Осциллографы почти даром — в чем подвох?

Drontgtn
Продвинутый