Работа осциллографа: Принцип работы осфиллографа | Серния Инжиниринг

Практическая работа № 3 «Применение виртуального осциллографа для изучения переменных сигналов» | Электронный образовательный ресурс:

Практическая работа №3

Тема: «Применение виртуального осциллографа для изучения переменных сигналов»

Цель работы: научиться применять виртуальный осциллограф в электрической цепи для изучения переменных сигналов.

Общие сведения

В Multisim есть несколько модификаций осциллографов, которыми можно управлять как настоящими. Они позволяют устанавливать параметры временной развертки и напряжения, выбирать тип и уровень запуска измерений. Данные осциллографов можно посмотреть после эмуляции с помощью самописца (Grapher) из меню Вид\Плоттер (View/Grapher).

В Multisim есть следующие осциллографы:

 — 2-х канальный
— 4-х канальный
— осциллограф смешанных сигналов Agilent 54622D

— 4-х канальный цифровой осциллограф с записью Tektronix TDS 2024

Задание для практической работы

Собрать усилитель на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером. В качестве источника входного сигнала используем функциональный генератор (function generator). В настройках ФГ выберем синусоидальный сигнал амплитудой 0,1 В, частотой 18,2 кГц.

С помощью осциллографа (oscilloscope) снимем осциллограммы входного и выходного сигналов, для этого нам понадобится задействовать оба канала.

Чтобы проверить правильность показаний осциллографа поставим на вход и на выход по мультиметру, переключив их предварительно в режим вольтметра.

Запускаем схему и открываем двойным кликом каждый прибор.

Показания вольтметров должны совпадать с показаниями осциллографа, если знать что вольтметр показывает действующее значение напряжения, для получения которого необходимо разделить амплитудное значение на корень из двух.

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.
2. Краткие характеристики осциллографа.
3. Копия окна схемного файла
4. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Перечислите виды измерений, которые можно производить с помощью осциллографа в программе Multisim.

2.Перечислите виды измерений, которые можно производить с помощью Боде-плоттера в программе Multisim.

3. Каким образом можно измерить полное комплексное сопротивление цепи ?

4. Как можно измерить сдвиг фаз между током и напряжением ?

5. Как можно снять внешнюю характеристику источника энергии ?

Как выбрать осциллограф »

Осциллограф различаются по количеству каналов, цене, полосе пропускания, объему памяти и частоте дескритизации. В настоящее время в продаже большое количество моделей осциллографов. Для правильного выбора модели осциллографа необходимо определиться с характеристиками осциллографа. Для большинства случаев подходит осциллограф с полосой пропускания 70 МГц, частотой декритизации 1 МГц, два канала и памятью достаточной несколько кБ. Ниже кратко плюсы и минусы различных групп осциллографов:

Аналоговые осциллографы. плюсы: низкая цена; отображают исходную форму сигнала без фильтрации; отображение сигнала без задержек; минусы: большие размеры и масса; отсутствие цифровых фильтров; отсутствие измерений параметров сигнала;

Цифровые осциллографы. плюсы: компактные размеры; малая масса; высокая точность; автоматическая синхронизация; автоматические измерения; пауза экрана; математическая обработка сигнала; декодирование цифровых интерфейсов; возможность записи и хранения данных о входном сигнале. минусы: высокая стоимость.

Портативные цифровые осциллографы-мультиметры. плюсы: преимущества цифровых осциллографов; работа в качестве мультиметра; функции регистратора данных; гальванически развязанный щуп; минусы: малое время автономной работы; высокая стоимость;

USB осциллографы. плюсы: преимущества цифровых осциллографов; низкая цена; компактные размеры; малая масса; удобство переноски; минусы: необходим ПК;

После выбора групп осциллографа, необходимо определить требуемые характеристики осциллографа.  Память и частота дискретизации относятся только к цифровым осциллографам, у аналоговых нет возможности «паузы» сигнала.

Количество каналов. У настольных осциллографов количество каналов обычно бывает 2 или 4. У USB и портативных осциллографов чаще 1 или 2 канала. У Hi-End моделей осциллографов количество каналов до 8. У настольных осциллографов смешанных сигналов имеются дополнительно 8 или 16 логических входов, для синхронизации и декодирования цифровых интерфейсов.

Полоса пропускания. Полоса пропускания осциллографа — максимальная частота, на которой амплитуда сигнала уменьшаться на 3 дБ. Для точных измерений полоса пропускания не может равняться частоте измеряемого сигнала. Тем больше полоса пропускания тем лучше отображаются фронты сигналов и точнее результаты измерений, при меньшей полосе пропускания фронты сигналов будут закругленными. Для выбора полосы пропускания обычно руководствуются правилом: полоса пропускания осциллографа равняется измеряемой частоте умноженной на 3. При выборе полосы пропускания по данному правилу ошибка измерения равна 5%.

Частота дискретизации. Частота дискретизации —  количество выборок (точек) в секунду, формирующих на экране осциллографа изображение входного сигнала. Чем больше частота дискретизации, тем лучше детализация изображения сигнала, особенно это важно при исследовании быстрых переходных процессов. Частота дискретизации не связана с частотой обновления экрана. При выборе частоты дискретизации руководствуются правилом: частота дискретизации должна быть в 4 раза больше полосы пропускания. Часто производители указывают максимальную частоту дискретизации для одного канала, при работе сразу 2, 4 каналов она делится на количество каналов.

Память осциллографа. Цифровые осциллографы имеют функцию захвата (заморозки) сигнала в память осциллографа, для последующего масштабирования и получения более детальной информации о сигнале. Чем больше память осциллографа, тем больше времени выделяется на захват точек данных для просмотра и анализа. Если уменьшать длину внутренней памяти при постоянном коэффициенте развертки, частота дискретизации уменьшается. Большая память позволяет получить высокую частоту дискретизации на медленных коэффициентах развертки. Требуемый объем памяти осциллографа зависит от общей длительности сигнала и требуемого разрешения, который необходимо исследовать. Если необходимо исследовать продолжительные по времени сигналы с высоким разрешением, то потребуется память большего объема. 

Сводная таблица характеристик осциллографов

Просмотрев таблицу с характеристиками осциллографов видно, что чем больше полоса пропускания и частота дискретизации, тем выше цена.Определить оптимальное сочетания стоимости и характеристик осциллографа возможно только для конкретной ситуации. Например для поиска аномалий и глитчей сигналов лучше полосу пропускания и частоту дискретизации иметь максимальные. Для исследования переходных характеристик при заморозки осциллограмы важно иметьбольшую память. В большинстве случаев достаточно 70 МГц, 1ГГц и памяти 2 МБ. Выбрать осциллограф по количеству каналов, цене, наличию в Госреестре можно в каталоге.

Оптимизация измерений с помощью осциллографов эконом-класса — Компоненты и технологии

Введение

Осциллографы — приборы, используемые для отладки и тестирования электронных устройств. Они помогают создавать изделия в соответствии с требованиями заказчика и выявлять дефекты на ранних этапах разработки. Где бы вы ни работали: в учебной лаборатории, на промышленной испытательной станции или в проектном институте, ваша работа в значительной степени зависит от возможностей осциллографа, и поэтому очень важно, чтобы он обладал достаточным набором измерительных функций. Для владельца недорогой базовой модели осциллографа основным показателем является цена. Цена осциллографа определяется множеством факторов, в числе которых полоса пропускания, частота дискретизации, число каналов, глубина памяти и средства анализа осциллограмм. Эти факторы определяют общую ценность осциллографа как измерительного прибора. Считается, что базовая модель осциллографа имеет ограниченный набор функций, но в действительности, при современном развитии технологий, даже базовые модели могут обладать широкой функциональностью при невысокой цене. В этой статье рассматриваются три области, в которых возможно применение базовых моделей осциллографов, а также даются некоторые рекомендации по ускорению измерений в повседневной работе.

Университетские и школьные лаборатории

Базовые модели осциллографов используются в учебных лабораториях для преподавания основ электроники и проведения практических измерений. Именно здесь будущие инженеры и техники приобретают первый опыт исследования электрических сигналов. При ограниченном бюджете вузов администрация и преподаватели учебных заведений, тем не менее, стараются оборудовать осциллографами как можно больше лабораторий. Больше лабораторий означает больше часов практических занятий студентов в ходе изучения основных принципов работы электронных устройств и методов диагностики неисправностей, что важно для их будущей профессиональной деятельности. Для повышения эффективности обучения осциллографы должны быть просты в обращении и должны легко подключаться к исследуемым схемам.

Научные исследования и разработка

Инженеры-конструкторы пользуются осциллографами эконом-класса для отладки, диагностики и измерения параметров своих схем на всех этапах разработки — от первых прототипов и опытных образцов до передачи изделий в серийное производство. При этом нужно, чтобы такой осциллограф не только точно захватывал сигналы, но и предоставлял расширенные функции анализа, позволяющие быстрее выявлять причины возникающих проблем и укладываться в жесткие сроки продвижения товара на рынок.

Промышленное производство

Инженеры, отвечающие за организацию производственного процесса, строят производственные линии и ремонтные участки, обеспечивающие стабильный выпуск продукции в объемах, отвечающих запросам потребителей и заявленным техническим характеристикам. Базовые модели осциллографов находят широкое применение в составе производственных линий для выполнения испытаний типа «годен/не годен» или в ремонтных отделах для отладки изделий, не прошедших производственный контроль. И в этом случае осциллограф эконом-класса должен не только точно захватывать сигналы, но и быть простым в управлении и четко индицировать результаты испытания изделий. Кроме того, для ремонта необходимо наличие функций анализа сигналов, повышающих эффективность отладки изделий, не прошедших с первого раза производственный контроль. Высокие темпы промышленного производства предъявляют жесткие требования к квалификации оператора, поэтому важным атрибутом осциллографа эконом-класса является простота в обращении.

Отображение сигналов и интерфейс пользователя

Технологии не стоят на месте, поэтому даже владельцы базовых моделей осциллографов могут пользоваться преимуществами просмотра сигналов на четком ярком дисплее. Расширенные режимы масштабирования в двух окнах дисплея позволяют одновременно наблюдать весь буфер памяти и увеличенный фрагмент сигнала (рис. 1). Вы одновременно видите и всю осциллограмму, и ее отдельные участки. В режиме панорамирования и масштабирования линейный индикатор памяти захвата показывает положение увеличенного участка по отношению ко всему захваченному сигналу. Такие механические усовершенствования, как верньеры с возможностью нажатия и специальные цветные органы управления каналом вертикального отклонения, упрощают настройку осциллографа, обеспечивая быстрый доступ к функции совмещения положения осциллограммы с нулевой точкой шкалы на экране. На каком бы этапе разработки вы ни применяли осциллограф, интерфейс пользователя помогает ускорить тестирование. Если система меню обеспечивает простую навигацию и предоставляет быстрый доступ к справочной системе, вы тратите меньше времени на обучение и больше времени на выполнение измерений.

Рис. 1. Пример яркого и четкого изображения на экране осциллографа эконом-класса в режиме масштабирования

Измерение параметров сигналов

В процессе исследования сигналов с помощью осциллографа необходимо измерять некоторые величины, такие как двойной размах, частота или длительность фронта. Некоторые осциллографы эконом-класса обладают весьма широким набором измерительных функций и могут выполнять разные типы измерений. Например, осциллографы семейства Agilent DSO1000 способны выполнять 23 вида автоматических измерений и одновременно отображать результаты всех этих измерений, как показано на рис. 2.

Рис. 2. Пример измерений, отображаемых на экране осциллографа серии Agilent DSOIOOO

Другим источником экономии времени являются функции математической обработки исследуемых сигналов. Математические функции позволяют оценить проблемы, возникающие в исследуемом устройстве, за счет сложения, вычитания, умножения, деления, интегрирования и дифференцирования захваченных сигналов и отображения результатов этих операций на экране осциллографа.

Математические функции имеют неоценимое познавательное значение как для школьных, так и для университетских лабораторий. Способность осциллографа отображать результаты математической обработки в реальном времени позволяет проиллюстрировать практическое применение математики в физических и инженерных приложениях. Как только сигнал и математическая функция появляются на экране, студент может экспериментировать, внося в сигнал различные изменения, например, изменяя амплитуду, постоянное смещение и другие характеристики сигнала, и наблюдать результаты этих изменений в реальном времени. Это очень полезно для изучения принципов конструирования и влияния изменений электрических параметров на поведение источника сигнала.

Возможность выполнять быстрое преобразование Фурье даже на осциллографах эконом-класса является очень полезной функцией при отладке усилителей. Одна из наиболее распространенных проблем в усилителях — это гармонические искажения. Для их поиска нужно отобразить все частоты, из которых состоит сигнал. Таким образом можно подавать на усилитель чистый синусоидальный сигнал и исследовать его выходной сигнал на осциллографе, выполняя БПФ синусоидального сигнала, как показано на рис. 3.

Рис. 3. В верхней части экрана показан входной синусоидальный сигнал, а в нижней части — результат быстрого преобразования Фурье синусоидального сигнала

Расширенные функции анализа

Тестирование по маске

Осциллограф должен не только точно отображать сигналы, но и обладать дополнительными функциями анализа, позволяющими ускорять и упрощать разработку и тестирование. К таким функциям осциллографов эконом-класса относится тестирование по маске, которое может найти применение и в производственном цикле изготовления продуктов, и в отделах контроля качества. Цель тестирования и контроля качества заключается в том, чтобы гарантировать соответствие продукта требованиям стандарта и обеспечить низкий процент брака. Для снижения процента брака продукты должны подвергаться циклическому тестированию с использованием большого числа испытуемых образцов. Функция тестирования по маске позволяет использовать простое испытание типа «годен/не годен». Вы можете определить маску сигнала на базе текущей осциллограммы и указать, что все входные сигналы должны соответствовать этой маске. Для создания такой маски захватите «эталонную» осциллограмму и определите предельные значения допусков. Затем входные сигналы будут сравниваться с принятыми допусками и быстро сортироваться на годные и негодные.

Чтобы убедиться в соответствии сигнала требуемым характеристикам, можно выполнить многократное тестирование по маске. Этот метод на несколько порядков быстрее ручной проверки отдельных измерений и при этом более достоверен, так как позволяет сравнивать весь сигнал с эталонным сигналом и выявлять аномалии. В результате тестирование по маске сбережет вам и время, и деньги, что обеспечит поставку потребителю более качественного продукта в более сжатые сроки. Пример тестирования по маске приведен на рис. 4. Здесь показана базовая модель осциллографа Agilent Technologies в режиме автоматического испытания типа «годен/не годен» с применением заранее определенной маски. В этом примере пользователю нужно выполнить многократную проверку 100 осциллограмм и определить, соответствует ли сигнал требованиям технических характеристик. Как видно на рис. 4, на сигнале присутствует выброс, из-за которого этот сигнал не прошел тест по маске. Теперь пользователь может вернуться к тестируемому устройству и определить причину возникновения этого выброса.

Рис. 4. Тестирование по маске позволяет быстро сравнить входной сигнал с определенным эталоном

Эффективное использование памяти и режим последовательного захвата

Глубина доступной памяти играет важную роль даже в базовых моделях осциллографов. Память определяет длительность захвата, и чем больше памяти имеет осциллограф, тем больше подробностей сигнала он может отобразить. Возможность более длительного наблюдения реакции устройства позволяет зарегистрировать больше событий и обеспечивает возможность более детального анализа. Кроме того, память влияет на частоту дискретизации осциллографа. Распространено мнение, что заявленная максимальная частота дискретизации осциллографа применима ко всем скоростям развертки. Это не так. Из-за ограниченной глубины памяти все осциллографы снижают частоту дискретизации с ростом времени захвата. Чем больше памяти имеет осциллограф, тем больше времени он может захватывать с максимальной частотой дискретизации. Необходимая глубина памяти зависит от временного окна, которое вы хотите отобразить, и от частоты дискретизации, которую вы хотите при этом использовать. Захват широкого временного окна с высоким разрешением требует увеличения памяти. К тому же, большая глубина памяти не только позволяет сохранить высокую частоту дискретизации на всех скоростях развертки, но и помогает избежать сглаживания сигнала и отобразить больше мелких подробностей.

Одним из инновационных способов повышения эффективности использования памяти является так называемый режим последовательного захвата. Эта очень полезная функция максимально повышает эффективность использования памяти осциллографа. Осциллографы эконом-класса имеют значительно меньшую глубину памяти, чем осциллографы более дорогих моделей. Один из способов повышения эффективности использования памяти осциллографа эконом-класса — это синхронное разбиение сигнала на отдельные сегменты. Этот режим идеально подходит для захвата сигналов пакетного характера с большими «мертвыми» промежутками между пакетами. Это позволяет захватывать только периоды активности сигнала, в результате чего память осциллографа не используется для захвата «мертвого» времени между сигналами. Затем полезный сигнал записывается в память и может воспроизводиться для быстрого выявления выбросов и других аномалий. Например, осциллограф серии Agilent DSO1000 позволяет записать до 1000 событий запуска. Затем полученные осциллограммы можно сохранить во внутренней памяти или на внешнем носителе. Это показано на рис. 5.

Рис. 5. Запись до 1000 событий запуска в режиме последовательного захвата и последующий поиск аномалий в режиме воспроизведения

Комбинирование расширенных возможностей

Дополнительный расширенный анализ можно выполнять путем комбинирования нескольких функций осциллографа эконом-класса. Например, применение режима последовательного захвата в сочетании с тестированием по маске позволяет записывать и воспроизводить годные и негодные выходные сигналы определенного шаблона. Это особенно полезно для захвата редко появляющихся глитчей или для продолжительного тестирования с возможностью последующего анализа результатов. На рис. 6 показан пример использования режима последовательного захвата в сочетании с тестированием по маске в базовой модели осциллографа Agilent DSO1000.

Рис. 6. Применение режима последовательного захвата в сочетании с тестированием по маске позволяет захватывать и записывать до 1000 событий запуска

Заключение

В какой бы области вы ни работали, время — деньги. Чем раньше ваше изделие выйдет на рынок и чем надежнее оно окажется, тем быстрее ваша компания получит прибыль от его реализации. Если вы еще учитесь, вам важно изучить основные принципы работы электронных устройств, чтобы потом эффективно применять полученные знания в своей будущей работе. Поскольку электронные изделия все чаще используются в нашей повседневной жизни, необходимо сократить время, уходящее на их тестирование. Осциллографы эконом-класса предлагают множество функций, экономящих это время. Способность отображать электрические сигналы и быстро и просто их анализировать превращает эти осциллографы в идеальные приборы для учебных лабораторий, исследовательских институтов и конструкторских бюро. Описанные в статье пять сберегающих время функций повышают ценность осциллографов эконом-класса и позволяют облегчить и ускорить работу при использовании этих недорогих портативных приборов.

3.4.2. Подготовка и работа осциллографа в одноканальном режиме

Установите желательную яркость и фокус изображения с помощью ручек ЯРКОСТЬ и ФОКУС. Установите изображение луча параллельно горизонтальной линии шкалы, вращая ручки ПОВОРОТ ЛУЧА отверткой (лучше эту регулировку без надобности не трогать).

Подайте на вход СН1 (Канал 1) сигнал с КАЛИБРАТОРА через пробник 1:1. Установите переключатель AC-DC-GND (управление входом осциллографа) в положение АС. На экране должно наблюдаться изображение сигнала калибратора (МЕАНДР). Отрегулируйте четкость изображения ручкой ФОКУС

С помощью переключателей В/ДЕЛ и ВРЕМЯ/ДЕЛ установите желаемые размеры сигнала. Совместите с помощью переключателей изображение сигнала с линиями шкалы, так чтобы можно было легко рассчитать амплитуду и период сигнала.

Описанное выше — это основные положения работы с осциллографом при включении канала 1 (СН 1). При работе с каналом 2 следует поступать аналогично.

3.4.3. Двухканальный режим работы

Установите переключатель VERT в положение DUAL. На экране будет наблюдаться прямая линия канала 2 (органы управления должны быть установлены, как описано выше), при этом на первом канале будет наблюдаться сигнал калибратора.

Подайте сигнал калибратора на второй канал. Переключатель AC-DC-GND установите в положение АС. Установите изображение сигнала МЕАНДР.

При использовании двухканального режима (DUAL или ADD режим), сигнал канала 1 или канала 2 может быть засинхронизирован посредством переключения выключателя SOURCE. Если и СН1 (Канал 1) и СН2 (Канал 2) сигналы эквивалентны, то они могут быть стабильно отображены одновременно;

Если сигналы не эквивалентны, то только сигнал канала, выбранный переключателем SOURCE может быть отображен стационарно. Если нажать кнопку TRIG.ALT, то возможно стабильное наблюдение двух сигналов. (Не используйте «CHOP» и «ALT» переключатель в то же самое время). Переключение между CHOP режимом, и ALT режимом автоматически происходит путём изменения положения переключателя TIME/DIV.

3.4.4. Режим сложения сигналов

Алгебраическую сумму сигналов СН1 (Канал 1) и СН2 (Канал 2) можно наблюдать на экране, установив переключатель VERT в положение ADD ,разность сигналов, если СН 2 INV выключатель нажат.

Для более точных вычислений, желательно чтобы чувствительность каждого из двух каналов была одинаковой, что можно сделать посредством VARIABLE кнопок. Вертикальное перемещение может быть сделано ручкой AV POSITION любого канала. Ввиду линейности вертикальных усилителей, поставьте обе кнопки в их средние положения.

3.4.5. Синхронизация осциллографа

Выбор синхронизации необходим для эффективных действий с осциллографом. Пользователь должен быть полностью знаком с функциями переключателей режимов и источников синхронизации.

(1)Назначение переключателя MODE:

AUTO (автоматический) Выбор автоматического режима работы развертки. Генератор развертки работает в автоколебательном режиме без сигнала синхронизации. Как только появится сигнал синхронизации, генератор развертки будет работать синхронно с входным сигналом. Режим AUTO удобно использовать при включении прибора для наблюдения луча и входного сигнала и последующего включения других режимов работы прибора. При установке органов управления в необходимые положения можно вернуться в режим NORM. Режим AUTO должен использоваться при исследовании постоянных напряжений и сигналов с малыми амплитудами когда нет синхронизации развертки.

NORM (ждущий) Генератор развертки не будет запускаться до тех пор, пока не будет установлен необходимый уровень запуска развертки ручкой «УРОВЕНЬ». Генератор развертки формирует только один ход луча и в дальнейшем активируется только при поступлении другого сигнала синхронизации. В режиме NORM на экране не будет отображения луча, до тех пор пока не будет синхронизации. В режиме сложения сигнала от канала 1 и 2 и режиме синхронизации NORM не будет отображения ни одного канала до тех пор, пока не будет синхронизации.

TV—V. Перевод переключателя MODE в положение TV-V позволяет выделять кадровые синхроимпульсы из полного видеосигнала. Синхронизация кадровыми импульсами позволяет наблюдать ТВ кадры. При этом коэффициент развертки желательно установить в положение 2 мс/дел для наблюдения одного кадра и 5 мс/дел для наблюдения двух кадров видео сигнала.

TV—H. Перевод переключателя MODE в положение TV-H позволяет выделять строчные синхроимпульсы из полного видеосигнала. Синхронизация строчными импульсами позволяет наблюдать ТВ строки. При этом коэффициент развертки желательно установить в положение 10 мкс/дел. Более удобный размер изображения можно установить ручкой SWP VAR.

Синхронизация возможна только «-» полярностью, это означает что синхросигнал должен быть отрицательным и видео сигнал положительным. Как показано на рисунке

(2) Функции переключателя SOURCE:

Переключатель SOURCE используется для выбора источника синхронизации. СН 1: сигнал предусилителя СН1, который используется, как сигнал синхронизации наиболее часто. СН 2: сигнал предусилителя СН2 используется как сигнал синхронизации.

LINE: сигнал с частотой сети переменного тока используется как сигнал синхронизации. Этот метод эффективен, когда измеряемый сигнал имеет временное соотношение с частотой сети.

ЕХТ. Развёртка запускается внешним сигналом, который подаётся на внешний вход. Так как развёртка синхронизируется одним и тем же сигналом это позволяет исследовать сигналы различной амплитуды, частоты и формы без перестройки регулировок синхронизации.

(3) Выбор уровня запуска и полярности:

Запуск развертки осуществляется при установке определенного уровня запуска. Вращение ручки приводит к изменению начальной точки запуска генератора развертки. При вращении ручки в область «+» запуск будет происходить положительной полуволной, при вращении ручки в область «-» запуск будет происходить отрицательной полуволной, когда ручка находится в центральном положении запуск развертки будет осуществляться с нулевой линии.

Вращая ручку TRIG LEVEL, установите необходимый уровень запуска. При исследовании синусоидального сигнала начальная фаза может быть изменена. Вращением ручки TRIG LEVEL можно добиться синхронизации сигнала от пика до пика. Этот выключатель выбирает полярность сигнала синхронизации.

Когда переключатель TRIG SLOPE находится в положении «+», развёртка запускается положительной частью синхронизирующего сигнала. Когда переключатель TRIG SLOPE находится в положении «-» ,развёртка запускается отрицательной частью синхронизирующего сигнала.

(4) Синхронизация суммарным сигналом (кнопка TRIG ALT):

Кнопка TRIG ALT используется для выбора различных источников синхронизации в двухканальном режиме (выбирается переключателем VERT MODE). В этом режиме запуск развертки осуществляется поочередно сигналом от канала 1 или канала 2. Это необходимо при исследовании сигналов с разной частотой или периодами. В этом режиме оба сигнала засинхронизированы и изображение на экране осциллографа неподвижно. Этот режим нельзя использовать при измерении разности фаз между сигналами канала 1 и канала 2.

Основные операции и способы применения осциллографа

Осциллограф — незаменимая часть в наборах инструментов многих инженеров-электриков и техников-электриков. Осциллограф используется в качестве инструмента наблюдения, позволяющего техническим специалистам просматривать напряжения сигналов, которые постоянно колеблются (отсюда и название). Обычно они довольно маленькие, чтобы их можно было доставить в разные места. Некоторые осциллографы, предназначенные для использования в лаборатории, больше по размеру, особенно старые модели. Между тем появление ЖК-технологий привело к созданию небольших моделей портативных осциллографов.

Изображение: Flickr — MightyOhm — Новый осциллограф

Основные операции осциллографа

Осциллографы обычно состоят из четырех секций. Дисплей, как правило, является самой большой частью устройства и может быть ЖК-дисплеем или экраном с электронно-лучевой трубкой. На экране отображается напряжение сигнала с вертикальными и горизонтальными контрольными линиями. Эти линии, вместе взятые, называются сеткой. На экране есть три элемента управления: ручки фокусировки, интенсивности и искателя луча. Помимо экрана, есть также вертикальная и горизонтальная части, работа которых будет дополнительно объяснена ниже.

Ввод сигнала

Для использования осциллографа технический специалист должен ввести требуемый сигнал в осциллограф. Для этого техник должен подать сигнал на один из входных разъемов. Чаще всего это коаксиальные разъемы. Большинство осциллографов имеют несколько входных разъемов, что позволяет пользователям отображать несколько сигналов друг против друга с течением времени. Для сигналов, у которых нет коаксиального разъема, пользователи должны подключить к источнику пробник. Осциллографы обычно поставляются со своими собственными щупами.Входное сопротивление осциллографов общего назначения составляет один мегаом, который включен параллельно конденсатору на 20 пикофарад.

Основные операции: трассировка

Трассировка — одна из самых основных операций осциллографа. Осциллограф рисует на экране горизонтальную линию. Элемент управления временной разверткой определяет, насколько быстро будет нарисована кривая (также называемая разверткой). Когда напряжение становится отрицательным или положительным, зритель отображает соответственно положительный или отрицательный скачок кривой на экране.

Элементы управления чувствительностью по вертикали и горизонтали

Эти элементы управления позволяют пользователю вручную определять чувствительность как по вертикали, так и по горизонтали. Это позволяет осциллографам работать с широким диапазоном входных амплитуд.

Управление фокусировкой

Это позволяет пользователям регулировать резкость следа. Новые модели плоских панелей делают это автоматически.

Beam Finder

Этот элемент управления предотвращает отклонение траектории от экрана или блокировку иным образом.Поскольку искатель луча предотвращает отклонение трассы за пределы экрана, он может временно исказить трассу.

Timebase Control

Этот элемент управления определяет, насколько быстро осциллограф рисует кривую. Этот элемент управления позволяет пользователям вручную выбирать скорость развертки, которая выражается в секундах на единицу координатной сетки.

Контроль интенсивности

Регулятор интенсивности определяет, насколько интенсивно нарисована кривая. Для моделей ЭЛТ желательна высокая интенсивность для быстрых трассировок, а для низкой скорости — более низкая интенсивность.Для ЖК-моделей скорость не важна.

Типы разверток

Существует четыре типа разверток: запускаемая, повторяющаяся, однократная и задержанная. Запускаемые развертки сбрасывают экран каждый раз, когда кривая достигает правого края экрана, и полезны для периодических сигналов, таких как синусоидальные волны. Рекуррентные и одиночные развертки более распространены на старых моделях и менее полезны для качественного наблюдения сигналов. Развертка с задержкой позволяет пользователям получить очень подробное представление о напряжении.

Использование осциллографов

Использование осциллографов очень разнообразно.Чаще всего осциллографы используются для диагностики неисправностей электронного оборудования. Осциллографы позволяют техническим специалистам видеть, что напряжение меняется с течением времени; колеблется он, например, или нет. Технические специалисты также могут использовать осциллографы, чтобы увидеть форму и временные сигналы сигнала, что важно в некоторых приложениях. Техники могут подключиться к каждому компоненту независимо и оттуда определить, какой компонент выходит из строя.

Осциллографы также используются для проверки электроники.Разработчикам нового оборудования обычно приходится проводить множество тестов с осциллографами, чтобы найти конкретный конструктивный недостаток. Более продвинутые осциллографы обладают емкостью для хранения изменений сигнала в течение длительного периода времени, что позволяет провести подробный анализ позднее.

Источники

Использование осциллографа

Измерения с помощью осциллографа

Принцип работы осциллографа

Как использовать осциллограф: полное руководство по настройке

Методы измерения осциллографом

Два самых простых осциллографических измерения, которые вы можете выполнить:

• Измерения напряжения
• Измерение времени

Практически любое другое измерение основано на одном из этих двух фундаментальных методов.

В этом разделе обсуждаются методы использования осциллографа для визуального выполнения измерений с помощью экрана осциллографа. Это распространенный метод с аналоговыми приборами, который также может быть полезен для «быстрой» интерпретации изображений цифровых осциллографов.

Обратите внимание, что большинство цифровых осциллографов включают в себя автоматизированные измерительные инструменты, которые упрощают и ускоряют выполнение общих задач анализа, тем самым повышая надежность и достоверность ваших измерений. Однако знание того, как производить измерения вручную, как описано здесь, поможет вам понять и проверить автоматические измерения.

Измерения напряжения

Напряжение — это величина электрического потенциала, выраженная в вольтах, между двумя точками в цепи. Обычно одна из этих точек заземляется (ноль вольт), но не всегда. Напряжения также можно измерять от пика до пика. То есть от точки максимума сигнала до точки минимума. Будьте внимательны, чтобы указать, какое напряжение вы имеете в виду. Осциллограф — прибор для измерения напряжения. После того, как вы измерили напряжение, другие величины можно будет просто вычислить.Например, закон Ома гласит, что напряжение между двумя точками в цепи равно току, умноженному на сопротивление. Из любых двух из этих величин вы можете вычислить третье, используя формулу, показанную ниже.

Напряжение = ток x сопротивление

Еще одна удобная формула — это степенной закон, который гласит, что мощность сигнала постоянного тока равна напряжению, умноженному на ток. Вычисления для сигналов переменного тока более сложны, но суть в том, что измерение напряжения — это первый шаг к вычислению других величин.На рисунке 66 показано напряжение одного пика (V _p ) и размах напряжения (V _{p – p} ).

Рисунок 66 : Пиковое напряжение (В _p ) и размах напряжения (В _p-p ).

Самый простой метод измерения напряжения — это подсчет количества делений, которые охватывает осциллограмма на вертикальной шкале осциллографа. Регулировка сигнала для покрытия большей части дисплея по вертикали обеспечивает наилучшие измерения напряжения, как показано на рисунке 67.Чем большую площадь дисплея вы используете, тем точнее вы можете считывать результаты измерения.

Рисунок 67 : Измерьте напряжение на центральной вертикальной линии координатной сетки.

Многие осциллографы оснащены курсорами, которые позволяют автоматически выполнять измерения формы сигнала без необходимости считать отметки на сетке. Курсор — это просто линия, которую можно перемещать по дисплею. Две горизонтальные линии курсора можно перемещать вверх и вниз, чтобы ограничить амплитуду сигнала для измерения напряжения, а две вертикальные линии перемещаются вправо и влево для измерения времени.Показания показывают напряжение или время в их положениях.

Измерения времени и частоты

Вы можете измерять время, используя горизонтальную шкалу осциллографа. Измерения времени включают измерение периода и ширины импульсов. Частота — это величина, обратная периоду, поэтому, если вы знаете период, частота делится на единицу и период. Как и измерения напряжения, измерения времени становятся более точными, если вы настраиваете часть сигнала, которая будет измеряться, чтобы покрыть большую область дисплея, как показано на рисунке 68.

Рисунок 68 : Измерьте время по центральной горизонтальной линии координатной сетки.

Измерения длительности импульса и времени нарастания

Во многих приложениях важны детали формы импульса. Импульсы могут искажаться и вызывать сбои в работе цифровой схемы, а синхронизация импульсов в последовательности импульсов часто бывает значительной.

Стандартными измерениями импульсов являются время нарастания и ширина импульса. Время нарастания — это время, необходимое импульсу для перехода от низкого напряжения к высокому.Обычно время нарастания измеряется от 10% до 90% полного напряжения импульса. Это устраняет любые неровности на переходных углах импульса.

Ширина импульса — это время, которое требуется импульсу для перехода от низкого уровня к высокому и обратно к низкому уровню. Обычно ширина импульса измеряется при 50% от полного напряжения. Рисунок 69 иллюстрирует эти точки измерения.

Рисунок 69 : Точки измерения времени нарастания и ширины импульса.

Импульсные измерения часто требуют точной настройки запуска.Чтобы стать экспертом в захвате импульсов, вы должны научиться использовать задержку запуска и как настроить цифровой осциллограф на сбор данных до запуска, как описано в главе 4 — Системы осциллографа и элементы управления. Горизонтальное увеличение — еще одна полезная функция для измерения импульсов, поскольку она позволяет видеть мелкие детали быстрого импульса.

Узнайте больше об использовании осциллографа в Центре обучения осциллографов и загрузите наш плакат «Основы осциллографа» с пошаговыми инструкциями по настройке осциллографа и повесьте его в своей лаборатории.Если вы не покупали осциллограф или хотите обновить его для выполнения более сложных тестов, приобретите осциллографы Tektronix сегодня.

: основы | Руководство по чтению и эксплуатации

Типы волн

Большинство волн можно разделить на следующие типы:

• Синусоидальные волны.
• Квадратные и прямоугольные волны.
• Пилообразные и треугольные волны.
• Формы ступеней и импульсов.
• Периодические и непериодические сигналы.
• Синхронные и асинхронные сигналы.
• Сложные волны.

Далее мы рассмотрим каждый из этих типов волн.

Синусоидальные волны

Синусоидальная волна является основной формой волны по нескольким причинам. Он обладает гармоничными математическими свойствами »€ это та же форма синуса, которую вы, возможно, изучали в классе тригонометрии.

Напряжение в розетке меняется как синусоидальная волна. Испытательные сигналы, генерируемые схемой генератора сигналов, часто являются синусоидальными. волны.

Большинство источников питания переменного тока излучают синусоидальные колебания (переменный ток означает переменный ток, хотя и переменное напряжение; постоянный ток означает постоянный ток, что означает постоянный ток и напряжение, которое производит батарея.Затухающая синусоида — это особый случай, который вы можете увидеть в цепи, которая колеблется, но со временем спадает.

Квадратные и прямоугольные волны

Прямоугольная волна — еще одна распространенная форма волны. По сути, прямоугольная волна — это напряжение, которое включается и выключается (или повышается и понижается) через определенные промежутки времени. Это стандартная волна для тестирования усилителей. Хорошие усилители увеличивают амплитуду прямоугольной волны с минимальными искажениями.

Телевидение, радио и компьютерные схемы часто используют прямоугольные волны для синхронизации сигналов.Прямоугольная волна похожа на прямоугольную, за исключением того, что высокие и низкие временные интервалы не имеют равной длины. Это особенно важно при анализе цифровых схем.

Пилообразные и треугольные волны

Пилообразные и треугольные волны возникают из-за схем, предназначенных для линейного управления напряжением, таких как горизонтальная развертка аналогового осциллографа или растровая развертка телевизора.

Переходы между уровнями напряжения этих волн изменяются с постоянной скоростью.Эти переходы называются рампами.

Формы ступеней и импульсов

Такие сигналы, как шаги и импульсы, которые возникают редко или непериодически, называются однократными или переходными сигналами.

Шаг указывает на внезапное изменение напряжения, подобное изменению напряжения, которое вы видите, если вы включаете выключатель питания.

Импульс указывает на внезапные изменения напряжения, похожие на изменения напряжения, которые вы видите, если вы включите, а затем снова выключите питание. Импульс может представлять один бит информации, проходящий через компьютерную схему, или это может быть сбой или дефект в цепи.

Набор распространяющихся вместе импульсов создает последовательность импульсов. Цифровые компоненты в компьютере взаимодействуют друг с другом с помощью импульсов. Эти импульсы могут быть в форме последовательного потока данных, или несколько сигнальных линий могут использоваться для представления значения на параллельной шине данных. Импульсы также распространены в рентгеновском, радиолокационном и коммуникационном оборудовании.

Периодические и непериодические сигналы

Повторяющиеся сигналы называются периодическими сигналами, а сигналы, которые постоянно меняются, называются непериодическими сигналами.Неподвижное изображение аналогично периодическому сигналу, в то время как фильм аналогичен непериодическому сигналу.

Синхронные и асинхронные сигналы

Если между двумя сигналами существует временная зависимость, эти сигналы называются синхронными. Сигналы часов, данных и адреса внутри компьютера являются примерами синхронных сигналов.

Асинхронные сигналы — это сигналы, между которыми не существует временной зависимости. Поскольку не существует временной корреляции между касанием клавиши на клавиатуре компьютера и часами внутри компьютера, эти сигналы считаются асинхронными.

Сложные волны

Некоторые формы сигналов сочетают в себе характеристики синусов, квадратов, ступеней и импульсов для создания сигналов сложной формы. Информация о сигнале может быть встроена в виде изменений амплитуды, фазы и / или частоты.

Например, хотя сигнал на рисунке 6 является обычным композитным видеосигналом, он состоит из множества циклов высокочастотных сигналов, встроенных в низкочастотную огибающую.

В этом примере важно понимать относительные уровни и временные отношения шагов.Для просмотра этого сигнала вам понадобится осциллограф, который улавливает низкочастотную огибающую и смешивает высокочастотные волны с градацией интенсивности, чтобы вы могли видеть их общую комбинацию в виде изображения, которое можно интерпретировать визуально.

Цифровые люминофорные осциллографы (DPO) лучше всего подходят для просмотра сложных волн, таких как видеосигналы, показанные на рисунке 6. Их дисплеи предоставляют необходимую информацию о частоте появления или градацию интенсивности, которая необходима для понимания формы волны действительно делает.

Некоторые осциллографы могут отображать определенные типы сложных сигналов особым образом. Например, телекоммуникационные данные могут отображаться в виде глазковой диаграммы или диаграммы созвездия:

Рисунок 6 : Составной видеосигнал NTSC является примером сложной волны.

Телекоммуникационные цифровые сигналы данных могут отображаться на осциллографе в виде сигнала особого типа, называемого глазковой диаграммой. Название происходит от сходства формы волны с серией глаз (рис. 7).

Глазковые диаграммы формируются, когда цифровые данные от приемника дискретизируются и подаются на вертикальный вход, а скорость передачи данных используется для запуска горизонтальной развертки. Глазковая диаграмма отображает один бит или единичный интервал данных со всеми возможными краевыми переходами и состояниями, наложенными на одном всеобъемлющем представлении.

Созвездие — это представление сигнала, модулированного схемой цифровой модуляции, такой как квадратурная амплитудная модуляция или фазовая манипуляция.

Как работать со схемой теории осциллографа.com

— это электронное тестовое устройство для измерения сигналов в виде двухмерного графика. Осциллограф может называться CRO (электронно-лучевой осциллограф), Scope или DSO (цифровой запоминающий осциллограф). В этой статье мы познакомимся с несколькими основными методами измерения и работы на стандартном осциллографе.

Различные осциллографы производятся большим количеством компаний, но основные термины остаются неизменными: измерение напряжения, частоты или времени.Многие осциллографы имеют двухканальную работу, здесь в качестве примера мы взяли двухканальный CRO.

Для обычного осциллографа будет три основных раздела, это

1. Вертикальный разрез
2. Горизонтальный разрез
3. Триггерная секция.

Вертикальный разрез

Этот раздел помогает изменять уровень сигнала по вертикальной шкале и измеряет диапазон напряжения с контролем вольт / дел.

Два канала имеют индивидуальное управление напряжением / делением, поэтому мы можем индивидуально изменять двухканальный сигнал и измерять диапазон напряжения.Здесь проиллюстрирован пример измерения вертикального сечения,

от + Vpp до -Vpp (от положительного пика до отрицательного пика) сигнала X В / дел

6 X 2 = 12 В

Горизонтальный разрез

Горизонтальная секция также называется секцией Time / Div, которая является общей для всех каналов, она измеряет время и частоту сигналов.

Здесь дано измерение синусоидального сигнала, например, измерение времени или частоты выполнено как

Количество секций, покрываемых одним циклом X Time / Div

3.6 X 20 мс = 72 мс (время)

Частота = 1 / T = 1/72 мс = 13,8 Гц (Частота)

Формула для расчета и преобразования частоты / времени http://www.sengpielaudio.com/calculator-period.htm

Триггерная секция

Этот раздел помогает удерживать колебательный сигнал или движущийся сигнал в зависимости от времени, изменяя высоту триггера или уровень триггера и выбор режима источника, мы можем удерживать рабочий сигнал.

Пробники осциллографа

Если вы используете неподходящий или поврежденный пробник, это означает, что вы не можете получить идеальные измерения на осциллографе, поэтому нам нужны хорошие пробники.

Различные типы щупов осциллографов

Первый — зонд BNC, второй — зонд крокодила

Перед тем, как приступить к измерениям, проверьте работу датчиков по известному источнику сигнала.

Использование осциллографа

Шаг 1: Включите осциллограф и дождитесь прогрева и появления прямой линии на экране (отрегулируйте уровень положения x — y, если точка или прямая линия не появляются в течение длительного времени)

Шаг 2: Выберите канал, который будет использоваться для измерения, и подключите датчик.

Шаг 3: Установите правильный фокус и уровень увеличения.

Шаг 4: Подключите контакт заземления датчика к заземлению цепи тестирования и подключите положительный контакт датчика к точке тестирования цепи (точка измерения цепи).

Шаг 5: Выполните настройку в разделе «Вольт / деление», «Время / деление» и триггера до тех пор, пока сигнал не станет достаточно хорошим для измерения.

В этой статье дается основная идея работы с обычным осциллографом. Если вам нужно больше узнать об осциллографе, прочтите руководство пользователя к вашему осциллографу!

Как работать с осциллографом

Для работы с осциллографом пользователь должен научиться заземлять осциллограф и настроить его элементы управления.Пользователь также должен научиться калибровать осциллограф, а также подключать и компенсировать его пробники.

Заземлить осциллограф означает подключить его к электрически нейтральной контрольной точке. Этого можно добиться, подключив трехконтактный шнур питания осциллографа к розетке, заземленной на землю.

Заземление осциллографа жизненно важно для безопасности пользователя. При контакте высокого напряжения с корпусом незаземленного осциллографа любая часть корпуса может вызвать электрошок.Но с заземленным осциллографом ток проходит через заземляющий путь и прямо на землю, а не через пользователя на землю.

После того, как осциллограф был правильно подключен, пользователь должен найти входные разъемы, к которым будут прикреплены пробники. Большинство осциллографов имеют как минимум два входных канала, каждый из которых отображает форму сигнала на экране. Между тем, несколько каналов очень полезны для сравнения сигналов.

Некоторые осциллографы поставляются с кнопками DEFAULT и / или AUTOSET, которые можно использовать для настройки элементов управления всего за один шаг в соответствии с сигналом.Если осциллограф не предлагает эту возможность, пользователь может установить элементы управления в стандартные положения перед выполнением измерений.

Чтобы установить осциллограф в стандартные положения, пользователь должен сначала настроить осциллограф для отображения канала 1, затем установить вертикальную шкалу вольт / деления и установить элементы управления в средние положения. Следующим шагом является отключение переменного напряжения на деление осциллографа, а также всех настроек увеличения. Затем пользователь должен установить входное соединение канала 1 на постоянный ток, режим триггера на автоматический и источник триггера на канал 1.После этого функция задержки запуска осциллографа должна быть установлена ​​на минимум или выключена, а элементы управления временем / делением и положением по горизонтали должны быть установлены на средние значения. Наконец, необходимо настроить вольт / деление канала 1, чтобы сигнал мог занимать как можно больше из 10 вертикальных делений без искажения или ограничения сигнала.

Помимо правильной настройки осциллографа, для достижения точных измерений также рекомендуется откалибровать устройство. Калибровка осциллографа необходима, если с момента последней самокалибровки температура окружающей среды изменилась выше 5 ° C (9 ° F).Это можно запустить как «Компенсацию пути прохождения сигнала» в меню осциллографа.

Следующим шагом является подключение пробника к осциллографу. Пробник обеспечивает целостность измеряемого сигнала, предоставляя ему доступ ко всем характеристикам и мощности осциллографа.

Перед использованием пассивного пробника его необходимо сначала скомпенсировать, чтобы сбалансировать его электрические свойства. Плохо настроенный зонд обычно дает менее точные измерения.

Электронно-лучевой осциллограф »Примечания по электронике

Несмотря на то, что практически все новые осциллографы являются цифровыми, аналоговый или аналоговый осциллограф, также называемый электронно-лучевым осциллографом, все еще можно найти во многих лабораториях и других областях и может хорошо работать.

Типы осциллографов:
Аналоговые осциллографы Объем аналогового хранилища Цифровой люминофор Цифровой прицел Объем USB / ПК Осциллограф смешанных сигналов MSO Объем выборки

Осциллограф Учебное пособие Включает:
Осциллограф, основы Сводка типов осциллографов Характеристики Как пользоваться осциллографом Запуск области видимости Пробники осциллографа Технические характеристики пробника осциллографа

Несмотря на преобладание цифровых технологий, многие аналоговые и аналоговые осциллографы все еще используются в повседневной жизни, обеспечивая отличные характеристики.

Аналоговые осциллографы также часто называют электронно-лучевыми осциллографами, сокращенно CRO. Эти аналоговые или электронно-лучевые осциллографы могут не обладать всеми функциями своих цифровых собратьев, но они все же могут обеспечивать возможности, необходимые для большинства лабораторных и общих тестовых приложений.

Часто аналоговые прицелы могут быть отложены в сторону в запасе лабораторного испытательного оборудования. Тем не менее, эти испытательные инструменты все еще можно использовать с хорошими результатами во многих ситуациях, некоторые люди предпочитают использовать их против более продвинутых цифровых осциллографов.В некоторых случаях аналоговые прицелы все еще можно купить новыми, хотя количество и выбор этих испытательных приборов быстро сокращается.

Основы аналогового осциллографа

Ключом к работе аналогового осциллографа является его дисплей. Он использует электронно-лучевую трубку или ЭЛТ. Эта форма отображения в течение многих лет была единственной жизнеспособной формой отображения, которая могла использоваться для отображения изображений. Соответственно, он использовался в телевизорах в течение многих лет, хотя сейчас используются другие формы дисплеев, включая ЖК-дисплеи, светодиоды и многие другие форматы, но все они требуют ввода цифрового сигнала на дисплей.

В форме электронно-лучевой трубки, используемой в осциллографах, используется электростатическое, а не магнитное отклонение электронного потока. Это обеспечивало гораздо более быстрое управление потоком электронов, позволяя аналоговым осциллографам работать на очень высоких частотах. Используемая в телевизорах схема отклонения магнитного луча не обеспечивала достаточно высокочастотной работы.

Если посмотреть на работу аналогового осциллографа более подробно, он использует электронно-лучевую трубку для отображения сигналов как по оси X (по горизонтали), так и по оси Y (по вертикали).Обычно по оси Y отображается мгновенное значение входящего напряжения, а по оси X — линейно нарастающий сигнал.

По мере увеличения напряжения линейно нарастающего сигнала кривая перемещается по экрану в горизонтальном направлении. Когда он достигает конца экрана, форма сигнала возвращается к нулю, а кривая возвращается к началу.

Используя этот подход, можно увидеть, что ось X соответствует времени, а ось Y — амплитуде. Таким образом, на электронно-лучевой трубке можно отобразить знакомые графики осциллограмм.

Работа с аналоговым осциллографом

Аналоговый осциллограф имеет большое количество схемных блоков и может обеспечивать стабильные изображения входящих сигналов. Аналоговый осциллограф использовался в течение многих лет, и его схема была хорошо испытана и протестирована.

Если посмотреть более подробно на внутреннее устройство аналогового осциллографа, можно увидеть множество различных схемных блоков, которые позволяют выполнять операцию.

Более подробную блок-схему прицела можно увидеть на диаграмме ниже.

• Выбор постоянного / переменного тока Во многих случаях сигналы будут наложены смещением постоянного тока. При просмотре сигнала часто интерес представляют только элементы переменного тока. В этих случаях можно подключить конденсатор последовательно ко входу, чтобы гарантировать блокировку постоянного тока. Это позволяет усилителю сигнала видеть больше деталей, не будучи перегруженным содержимым постоянного тока. Поскольку используется конденсатор, выбор варианта переменного тока будет означать, что низкочастотные сигналы могут быть ограничены.Проверьте технические характеристики прицела на предмет низких характеристик.
• Аттенюатор Y: Чтобы гарантировать, что сигналы подаются на усилитель Y на требуемом уровне, сигналы проходят в аттенюатор Y.
• Y-усилитель: Базовый Y-усилитель обеспечивает усиление для обеспечения выходного сигнала для пены драйвера и электронно-лучевой трубки. Очень важно, чтобы этот усилитель был особенно линейным, так как это будет определять точность осциллографа.
• Цепь отклонения Y: После усиления сигнал передается в цепь отклонения Y. Он использует усиленный сигнал и передает его на пластины электронно-лучевой трубки на необходимом уровне. На ЭЛТ используется электростатическое отклонение, так как это обеспечивает высокую скорость отклонения, необходимую для осциллографа.
• Схема запуска Система запуска состоит из ряда блоков на принципиальной схеме аналогового осциллографа.Чтобы гарантировать, что на дисплее отображается устойчивая форма сигнала, необходимо установить кривую линейного изменения так, чтобы она начиналась в одной и той же точке в каждом цикле входящего сигнала, подлежащего мониторингу. Таким образом, одна и та же точка на осциллограмме будет отображаться в том же месте на дисплее.

  Для этого используется цепь триггера для запуска рампы. Триггер выбирает сигнал из входящего сигнала и, когда достигается определенный уровень напряжения, запускает линейное нарастание. Эта точка запуска регулируется на большинстве осциллографов.

  С точки зрения блок-схемы аналогового осциллографа, сигнал снимается с выхода усилителя Y и подается в другой усилитель согласования. Затем он проходит через схему триггера Шмитта, которая обеспечивает отдельные точки переключения при нарастании и падении формы сигнала. Требуемое значение триггера выбирается таким образом, чтобы точка триггера могла возникать либо на нарастающем, либо на спадающем фронтах формы волны, чтобы можно было выбрать его перед подачей в схему линейного нарастания, где сигнал запуска обеспечивает начальную точку для линейного нарастания.

  Также возможно использование сигнала от внешнего источника. Это может быть очень удобной функцией, поскольку может потребоваться использовать триггер от другого источника, помимо входящего сигнала.

• Усилитель гашения Форма гашения требуется для того, чтобы гарантировать, что когда рампа или схема временной развертки возвращается назад для повторного перезапуска кривой, это не вызывает подсветки на экране. Чтобы предотвратить это, используется усилитель гашения, чтобы гасить экран во время этой фазы обратного хода.Достаточно просто использовать элемент сброса рампы для генерации импульса, который подается на сетку электронно-лучевой трубки. Это подавляет поток электронов и на этот период эффективно закрывает экран.

Аналоговые средства управления осциллографом

На аналоговом осциллографе имеется очень много элементов управления, позволяющих измерительному прибору отображать форму сигнала в точности требуемым образом.

Хотя большинство элементов управления знакомы пользователям цифровых прицелов, некоторые из них могут сильно отличаться.

Некоторые из основных элементов управления подробно описаны ниже:

• Регулировка фокуса: Регулировка фокуса не требуется на современных испытательных приборах, но она была ключевым элементом старых электронно-лучевых осциллографов. Благодаря фокусировке точка, сканирующая экран, остается максимально резкой и, таким образом, дает четкий след. Видно, что по мере настройки элемента управления точка или след становятся более четкими и менее размытыми.
• Контроль интенсивности: Регулировка интенсивности требуется на аналоговых осциллографах, поскольку интенсивность точки или следа изменяется в зависимости от скорости, с которой выполняется сканирование. Регулировка интенсивности позволяет четко определить требуемую интенсивность.

  Регулятор интенсивности может часто использоваться, потому что обнаруживается, что по мере увеличения скорости записи след становится все более тусклым и, в конечном итоге, становится трудно различимым, несмотря на контроль интенсивности.Для сигналов с более высокой частотой требуется более высокая скорость записи, и в результате аналоговые осциллографы имеют ограниченный частотный диапазон. Обычно максимальная частота, которую можно увидеть на аналоговом осциллографе, составляет около 1 ГГц. Кроме того, требуются осциллографы других типов.

• Входы сигналов: Существует множество элементов управления, связанных с входом сигнала или осью Y на электронно-лучевом осциллографе.
  • Вертикальное усиление: Регулировка вертикального усиления в электронно-лучевом осциллографе / аналоговом осциллографе такая же, как и в цифровых.Он эффективно изменяет чувствительность, позволяя расширять или сжимать форму волны для заполнения экрана. Иногда может быть переменный контроль, чтобы обеспечить ограниченное количество дополнительных вариаций, но имейте в виду, что калибровка не будет правильной, если она будет задействована. Всегда лучше оставить это положение выключенным, если калибровка верна.
  • Положение по вертикали: Элемент управления положением по вертикали используется для переноса кривой в правую часть экрана.
  • AC / DC / Gnd: Этот элемент управления используется для выбора входной связи, необходимой для осциллографа. Связь по постоянному току будет передавать полное постоянное напряжение на вход усилителя Y. Небольшие колебания уровня постоянного тока могут смещать кривую, или, если есть высокий уровень постоянного тока, может быть невозможно увидеть мелкие детали пульсации ионной формы волны, если она имеет высокое напряжение постоянного тока. Выбор AC разрешает пропускать только сигнальные элементы. Однако помните, что будет отсечка низких частот, поскольку он связан с конденсатором.На некоторых прицелах также может быть наземное положение.
  Многие аналоговые осциллографы имеют более одного канала, что позволяет им сравнивать сигналы. Многие прицелы имеют два канала, а некоторые, особенно более поздние, могут иметь четыре. Более четырех каналов можно увидеть очень редко, если вообще.
• Развертка времени: Одним из центральных элементов управления на осциллографе будет управление разверткой времени. Он будет иметь широкий разброс по скорости и будет калиброваться по времени на одно деление на электронно-лучевой трубке осциллографа.Это может варьироваться от очень медленных сканирований секунды и более на сантиметр до микросекунд и меньше на сантиметр. Необходимо выбрать правильную скорость развертки для отображения нужной формы сигнала.
• Триггер: Триггер — это один из основных элементов управления аналоговым осциллографом. Триггер позволяет видеть на экране стабильный сигнал. Элементы управления обычно аналогичны тем, которые используются в осциллографах любого типа, хотя, естественно, адаптированы для работы и методов, используемых в аналоговых осциллографах.
  
  • Уровень триггера: Как и следовало ожидать, уровень триггера устанавливает уровень, на котором начинается форма волны, т. Е. Срабатывает триггер. В случае аналогового осциллографа он фактически запускает генератор пилообразного сигнала в осциллографе и в результате напрямую отображает форму волны, видимую с этой точки, в отличие от современных цифровых осциллографов, которые, как правило, собирают цифровые данные и могут обрабатывать их соответствующим образом, часто имея « триггер »в центре экрана.
  • Задержка: Этот элемент управления задерживает повторное срабатывание на короткое время.Таким образом, он предотвращает слишком быстрый повторный запуск и может обеспечить более стабильное отображение некоторых сигналов, особенно если уровень запуска превышается более одного раза при повторении сложной формы сигнала.
  • Alt / Chop: Этот режим присутствует на двух- или многоканальных осциллографах. При попытке отобразить форму волны электронно-лучевой осциллограф имеет две альтернативы. Один состоит в том, чтобы поочередно отображать одну форму волны, а затем другую, или он может «разрезать» сигнал, отображая небольшой бит одного сигнала, затем небольшой бит второго и т. Д.Поскольку частота прерывания намного превышает частоту сигнала, и поэтому формы волны выглядят как два отдельных сигнала. Часто можно увидеть прерывание, если развертка сильно ускорена.

Это некоторые из наиболее широко используемых элементов управления, которые используются в электронно-лучевых осциллографах / аналоговых осциллографах. Могут быть включены другие элементы управления в зависимости от конкретного тестового прибора.

Преимущества и недостатки аналогового осциллографа

Несмотря на то, что технологии развиваются и цифровые осциллографы имеют тенденцию доминировать на рынке, все еще существует множество областей, в которых аналоговые осциллографы могут предоставить очень ценную услугу.

Преимущества использования аналогового осциллографа или электронно-лучевого осциллографа:

• Стоимость: Аналоговые осциллографы обычно намного дешевле своих цифровых аналогов. Эта технология хорошо зарекомендовала себя и, следовательно, менее дорога, чем передовые технологии, в которых необходимо возмещать большие затраты на разработку, помимо более высоких затрат на компоненты и производство
• Производительность: Аналоговые осциллографы способны обеспечить хороший уровень производительности, более чем достаточный для многих лабораторных и сервисных ситуаций.
• Наличие в компании: Часто бывает, что аналоговые осциллографы могут быть доступны в магазине оборудования, когда используются все другие цифровые осциллографы. При условии, что их характеристики удовлетворительны, аналоговый вариант может обеспечить идеальный путь вперед.

Недостатки использования аналогового осциллографа:

• Высококачественные характеристики: Ввиду того, что они работают с использованием аналоговой технологии, эти осциллографы не могут обеспечить все возможности многих высокопроизводительных цифровых осциллографов.
• Доступные диапазоны: Ввиду склонности к цифровым осциллографам производители и поставщики осциллографов сосредоточили свое внимание на новых цифровых осциллографах. Соответственно, диапазоны доступных аналоговых прицелов намного меньше, чем они были несколько лет назад. Тем не менее, некоторые из них все еще доступны в новых, а другие от поставщиков бывшего в употреблении испытательного оборудования. Часто можно получить очень выгодные предложения от поставщиков бывшего в употреблении испытательного оборудования при условии, что используются утвержденные или заслуживающие доверия поставщики и имеются надлежащие меры безопасности.

Несмотря на свои недостатки и тот факт, что цифровая технология берет верх, аналоговые осциллографы или электронно-лучевые осциллографы по-прежнему могут работать хорошо. Эти испытательные инструменты могут не иметь всех наворотов, присущих цифровым осциллографам, но более старые аналоговые версии могут обеспечить хорошее надежное обслуживание.

Сравнительно мало аналоговых осциллографов доступно для покупки в наши дни, но многие из них все еще доступны на вторичном рынке, или эти испытательные приборы можно найти в лабораториях, где они не были заменены более новыми моделями.

Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра Измеритель LCR Дип-метр, ГДО Логический анализатор Измеритель мощности RF Генератор радиочастотных сигналов Логический зонд Тестирование и тестеры PAT Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI GPIB Граничное сканирование / JTAG
Вернуться в меню тестирования.. .