Работа с цифровым осциллографом: Работа с цифровым осциллографом (освоившим только кнопку AUTO посвящается) / Хабр

Содержание

Цифровой осциллограф для начинающих. Ч1

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

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

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

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

Это современный вычислительный комплекс.

Осциллограф очень полезен при:

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

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

В дополнение к описанным выше возможностям, многие современные приборы имеют дополнительные функции, с помощью которых можно быстро узнать частоту сигнала, его амплитуду и многие другие характеристики. Некоторые приборы уже предоставляют возможность провести с сигналами в реальном времени различные математические преобразования или, например, быстрое преобразование фурье.

В целом, осциллограф позволяет наблюдать на экране временные и физические характеристики сигнала. Вот как выглядит такое меню функций у Siglent SDS 1202X-E (38 параметров!):


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

→ Временные характеристики:

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

→ Физические характеристики:

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

Принцип работы цифрового осциллографа

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

 

 

Ключевые характеристики цифрового осциллографа

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

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

→ Полоса пропускания

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

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

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

→ Количество каналов

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

→ Частота дискретизации (Sampling rate)

Эта характеристика касается только цифровых осциллографов. Она определяет сколько раз в ед. времени осциллограф считывает измеряемый сигнал. Для приборов, имеющих более одного канала, частота дискретизации может уменьшиться, если одновременно используется несколько каналов. Это зависит от конструкции конкретного прибора, но в большинстве случаев это работает так. В цифровых осциллографах частота дискретизации неразрывно связана с полосой пропускания. Например, у моего Siglent SDS 1202X-E этот параметр равен 1х109. Чем выше этот параметр, тем лучше, так как осциллограф получает больше информации о сигнале.

Вообще, этот пункт довольно важен. Для того, чтобы понять почему это так следует хотя бы слегка разобраться в процессе аналогово-цифрового преобразования. А значит пришло время достать из пыльного угла теории теорему Котельникова (теорема отсчетов), которую, на мой взгляд, довольно несправедливо иногда называют теоремой Шенона-Котельникова. Котельников доказал её в 1933г, когда Шенону было всего 17, а Найквист так и не доказал этой теоремы. Ладно, сосредоточимся на главном.

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

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

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

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

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

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

→ Эквивалентная частота дискретизации

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

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

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

→ Глубина памяти

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

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

→ C

корость обновления сигналов на экране

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

→ Максимальное входное напряжение

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

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

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

 

Как пользоваться осциллографом

По распространенности и востребованности осциллограф — следующий по популярности после мультиметра прибор, применяющийся в электрике и радиоэлектронике. По своей сути, это модифицированный вольтметр, посредством которого можно не только произвести замер напряжения, но и подвергнуть анализу его форму, обнаружить неисправности в схеме и определить меры по их устранению. В статье расскажем, как пользоваться осциллографом, рассмотрим принцип работы устройства.

Устройство и общий принцип работы

Не рассматривая подробности устройства прибора, которые кроме разработчиков, в принципе, пользователям не нужны, можно обойтись описанием его элементов и их функционального предназначения.

Современные осциллографы — высокоточные измерительные приборы, позволяющие определить множество параметров сигнала

Основной элемент осциллографа — дисплей, отображающий импульсы. Экран разделен на прямоугольники, масштаб которых можно задать посредством специальных регуляторов. Отображающиеся на дисплее импульсы подлежат прочтению таким образом. Клетки, размещенные вертикально между нижней и верхней границами импульсов показывают в заданном масштабе напряжение измеренного сигнала. Клетки по горизонтали передают параметры времени. Зная период одного импульсного колебания, можно без проблем вычислить его частоту. Само же отображение сигнала на экране прибора получило название «осциллограмма».

Производится множество моделей осциллографов, от простых, использующихся в быту, до самых сложных. Простейшие устройства обладают одним каналом, с единственным сигнальным щупом заземления. Приборы более сложные имеют два канала, самые «продвинутые» осциллографы могут иметь до 6 каналов. Количество каналов свидетельствует о способности прибора выполнять анализ соответствующего числа сигналов, проводить их сравнение между собой.

Совет #1. Если щупы не подсоединены, дисплей осциллографа показывает лишь единственную, проходящую по горизонтали, «нулевую» линию, которая свидетельствует о 0 В на входе прибора.

При подключении щупа к какому либо источнику питания, линия обязательно покажет имеющееся напряжения, подскочив в соответствии с заданным масштабом на определенное количество клеток. Если щуп подключается к «+», то линия поднимается вверх, а если к «-», то на такое же число клеток вниз. Читайте также статью: → «Осциллограф для ремонта бытовой техники: критерии выбора».

Сфера применения осциллографа

Осциллографы получили широкое распространение не только в промышленности, но и в медицине

Область использования устройств очень широка. Просмотр поведения сигнала электротока позволяет за короткое время диагностировать и произвести своевременный ремонт любого электрического прибора.

Посредством осциллографа возможно:

  • определить параметры времени и напряжения сигнала, выполнить расчет частоты;
  • отслеживать изменения формы сигнала и анализировать его природу;
  • выявлять искажения на нужных участках цепи;
  • определять сдвиг фаз;
  • определять отношение шумов к полезному сигналу, выявлять характер шума.

Для определения всех параметров при помощи мультиметра работа может затянуться на несколько часов, тогда как посредством осциллографа все измерения можно выполнить за несколько минут. Помимо этого, многие неисправности можно определить только при помощи осциллографа. Прибор способен измерять в секунду порядка миллиона измерений, потому даже кратковременные нарушения нормального функционирования оборудования им буду зафиксированы.

Осциллографы применяются практически во всех сферах деятельности человека, в том числе:

  • в радиоэлектронике;
  • автомобилестроении;
  • судостроении;
  • авиации;
  • ремонтных мастерских различного назначения;
  • быту и хозяйственных целях.

Как правильно настроить осциллограф?

Способы усиления сигнала

Осциллографы любого типа и марки оснащены регулятором сигнала, посредством которого изменяется масштаб выводящегося на экран изображения. Например, если задать масштаб напряжения 1 В на 1 клетку и выстроить экран высотой в 10 клеток, то сигнал, передающий напряжение в 30 В будет не заметен. И в обратном случае — для того, чтобы просмотреть осциллограмму низкого напряжения, требуется увеличение масштаба.

Совет #2. Для устранения «невидимости» сигнала необходимо выстроить масштаб в соответствии с измеряемыми величинами.

Принцип работы регулятора развертки

Принцип работы регулятора развертки аналогичен функции регулятора напряжения, только действия он производит с горизонтальной осью — осью времени, изменяя число миллисекунд, приходящихся на одну клетку. При уменьшении значения развертки имеется возможность более подробного изучения малых участков выведенного на экран сигнала.

Для анализа цикличности сигнала величину развертки необходимо увеличить. Сигнал на экране «развернется» и теперь появится возможность с его помощью определить значения частоты, типа и других параметров.

Блок управления параметрами синхронизации

Осциллограмма выводится на экран до тех пор, пока последний не закончится, после картинка начинается по новой. Так как график показывается с высокой скоростью, то экран показывает изображение в движении либо что-то непонятное. Причина этого достаточно просто: новые линии накладываются на уже показанные старые с неизбежным смещением и по вертикальной, и по горизонтальной оси.

Для устранения непонятных входных сигналов и служит блок управления параметрами синхронизации. Таким образом, если принять напряжение синхронизации за 0 В при изучении синусоидального сигнала, то его отрисовка будет представлена, начиная именно с этого значения напряжения, а закончится только тогда, когда закончится экран. После этого отрисовка будет повторять прошедший путь только с очередного «нуля», показывая стабильную и ровную картинку. При этом все изменения напряжения станут четкими и сразу заметными.

В простейшем виде блок синхронизации оснащен двумя регулирующими элементами. Первый из них служит для изменения настроек стартового напряжения, второй — для выбора типа запуска. Посредством второго переключателя имеется возможность задания важнейшего параметра: будет ли картинка начинаться при падении синусоиды до 0 В, либо наоборот, при ее возрастании до нуля. В большинстве типов отечественных осциллографов позиции регуляторов называются «Фронт» и «Спад».

В моделях более сложного типа имеются и иные параметры синхронизации. Например, прибор может синхронизироваться не подлежащим измерению сигналом, с иными внешними сигналами, а также сигналом, поступающим из электросети. Стабилизация по таким параметрам важна при измерении специфических сигналов, измерять цикличность которых другими способами невозможно. Читайте также статью: → «Способы проверки напряжения в розетке при помощи различных приборов».

Какой осциллограф выбрать?

В наши дни существует огромный выбор моделей и типов осциллографов, но однозначно отдать предпочтение какому-либо прибору невозможно. В первую очередь устройства разделяются на два огромных семейства:

  • электронно-лучевые;
  • цифровые.
«Дедушка» современных цифровых осциллографов — советский высокоточный аналоговый прибор С1-99

Все модели, выпускавшиеся в Советском Союзе (многие из которых «здравствуют» до сих пор), выпущены на базе электронно-лучевой трубки. Их особенностью является более высокая точность измерений по сравнению с цифровыми. Однако, и габариты их, как и всей советской электроники, крайне неудобны: осциллографы обладают значительным весом и габаритами, в связи с чем и мобильность их оставляет желать лучшего.

Осциллографы цифровые, оснащенные ЖК-экраном, легки и компактны, отличаются большими возможностями в плане настроек. У многих моделей имеется возможность сохранения данных, полученных в результате измерений, а также вывода на экран только того момента, который указывает именно на сбой.

Помимо этого, осциллографы различны между собой количеством каналов: как правило, большинство моделей имеют их от 1 до 6. Но есть и профессиональные приборы, число каналов у которых значительно выше. В большинстве случаев для проведения несложных измерений вполне хватит и двухканального прибора, но для работы со сложным оборудованием каналов потребуется больше.

Также выпускаются осциллографы, совмещенные в едином корпусе с другими электроизмерительными приборами. Такая комбинация позволяет эффективно, быстро и с высокой точностью получить множество данных о сигнале.

Последней разработкой являются компьютерные программы, выполняющие функцию осциллографа. Щуп при этом подключается непосредственно к звуковой карте компьютера. При выполнении нечастых и несложных измерений программное обеспечение «Осциллограф» будет лучшим решением.

Осциллограф Rocktech 40M 200M, подключенный к ноутбуку, дает гарантию высокой точности измерений

Анализ марок и производителей осциллографов: цена

В мире производством осциллографов занимается большое количество компаний, выпускающих приборы различной степени точности, сложности и стоимости. Выбирая прибор, в первую очередь следует ориентироваться на его предназначение и тип измерений, которые будут при помощи него производиться.

Осциллограф TBS1032B от компании Tektronix — современная и компактная модель

Обзор наиболее популярных марок осциллографов с указанием их примерной стоимости в нашей стране представлен в таблице.

Модель осциллографаПроизводительОсновные характеристикиОриентировочная стоимость, руб
TBS1032BTektronix2 канала х 34 МГц41000
4122/2VАКИП2 канала x 100МГц47000
190-062Flukeпортативный

2 канала x 60МГц

140000
XDS3102A TSOwon2кан 100МГц 1Гв/с 12bit Touch Screen WiFi60000
ОСУ-10AShanghai MCPаналоговый

1 канал x 10МГц

13000

Часто задаваемые вопросы

Компания Fluke — один из мировых лидеров в производстве цифровых портативных осциллографов

Вопрос №1. При выборе осциллографа какая полоса пропускания считается оптимальной?

Полоса пропускания прибора должна немного превышать максимальную частоту сигналов, подлежащих измерению. Например: при максимальной частоте сигнала 80 МГц рекомендуется подобрать модель с полосой 100 МГц.

Вопрос №2. Является ли стоимость осциллографа гарантией более высоких его технических показателей?

Не всегда. При выборе следует задуматься в первую очередь о том, нужна ли дорогая модель именно для ваших измерений. Ведь многие технические функции и «навороты» могут просто «простаивать» из-за ненадобности.

Вопрос №3. Прибор больше не может выполнять поставленные задачи в связи с их усложнением. Что делать? Покупать новый?

Некоторые серии осциллографов от известных производителей позволяют увеличить в будущем полосу пропускания, то есть выполнить апгрейд. Для этого не требуется куда-то отвозить прибор, достаточно просто купить цифровой ключ и ввести код в соответствующем меню.

Вопрос №4. Иногда случаются настолько кратковременные аномалии, которые осциллограф не может воспроизвести на экране. Как их обнаружить?

С обнаружением суперкратковременных аномалий отлично справляется функция цифровой подсветки (люминофор), отображающая на экране иным цветом редко происходящие события. Благодаря этому они хорошо видны на экране.

Вопрос №5. Может ли недорогой прибор, исправно работающий в лабораторных условиях, использоваться для решения более серьезных задач для более сложного оборудования?

Вряд ли. Цена все же во многом зависит от технических параметров осциллографа. Для решения более сложных задач придется либо апгрейдить имеющийся прибор (если это возможно), либо приобретать новый. Профессиональные осциллографы не могут стоить дешевле 1500 тысяч долларов. Читайте также статью: → «Способы измерения сопротивления заземления, используемые приборы».

Типичные ошибки при выборе и работе с осциллографом

  • Огромное количество ошибок при пользовании осциллографом возникает по причине того, что пользователь сам не знает о всех особенностях и возможностях прибора. Потому перед работой необходимо не только изучить инструкцию, но и посоветоваться с более опытными пользователями. В том числе и на специализированных интернет-форумах.
  • Для работы с гальванически изолированными узлами оборудования или с высоким напряжением ошибкой является использование осциллографа, каналы которого зависимы между собой. Также каждый канал должен быть хорошо изолирован от сети питания самого осциллографа и от других каналов прибора. К серьезным ошибкам, недопустимы для соблюдения точности измерений аналоговым осциллографом, может привести применение неправильно компенсированного пробника.

Оцените качество статьи:

Руководство по работе с цифровым осциллографом PicoScope 2203

Цифровой осциллограф PiciScope 2203 представляет собой двухканальный цифровой осциллограф с интерфесом подключения к компьютеру. Принципиальная схема устройства приведена на рис 1.

Рис. 1.

А — вход канала А осциллографа,

В — вход канала В осциллографа,

С — выход внутреннего генератора сигналов,

D – индикатор питания,

Е — USB разъем для подключения к компьютеру.

Взаимодействие пользователя с осциллографом осуществляется через программу “PicoScope 6” ярлык которой расположен на рабочем столе.

Главное окно программы представлено на рис.2.

Рис. 2.

Панели инструментов

Д ля управления работой цифрового осциллографа PicoScope 2203 используются следующие панели инструментов.

Панель захвата изображения

содержит клавиши и меню управления изображением осциллограммы:

— режим осциллографа,

— режим послесвечения,

— режим спектроанализатора,

— клавиша автоматической установки (автоматически подбирает параметры наилучшего изображения осциллограммы),

— клавиша сброса параметров осциллографа (восстанавливает исходные настройки осциллографа),

— меню выбора коэффициента развертки (определяет время приходящееся на одно деление),

— меню растяжки по горизонтали (позволяет маштабировать осциллограмму в горизонтальном направлении),

— длина памяти (определяет максимальное число осциллограмм запоминаемых осциллографом).

Панель навигации буфера обмена позволяет просматривать осциллограммы сохраненные в буфере обмена осциллографа.

Панель увеличения позволяет выбирать для просмотра отдельные участки осциллограмм.

Панель настройки канала позволяет настраивать параметры каналов осциллографа по отдельности. Содержит следующие меню и клавиши:

— меню диапазона входного сигнала (позволяет устанавливать маштаб вертикальной оси осциллографа).

— меню связи канала. Можно выбрать одно из двух значений: AC- в этом режиме осциллограф игнорирует постоянное смешение (отбрасываются колебания с частотой ниже одного герца), что позволяет с высокой точностью измерять переменную составляющую сигнала. В данном режиме нет возможности определить значение потенциала относительно земли. В режиме DC показывается величина сигнала относительно земли (учитывается и постоянная и переменная составляющие).

— меню дополнительных параметров канала (позволяет выбирать масштаб изображения сигнала, устанавливать смещение, менять разрешение, применять фильтры сигнала).

— меню управления внутренним генератором сигнала (позволяет настраивать форму сигнала, его частоту и амплитуду).

Панель Запуска/Остановки позволяет запускать либо останавливать обработку сигнала осциллографом (клавиши и ).

Панель синхронизации позволяет выбрать режим синхронизации (“Никакой”, “Авто”, “Повтор”, “Однократный”), канал синхронизации (А или В), выбирать синхронизацию по нарастающему или спадающему фронту, определить уровень сигнала, при котором происходит запуск развертки.

Как пользоваться цифровым осциллографом правильно. Измерение

Человек, знающий как пользоваться осциллографом, получает прекрасный инструмент. С помощь него можно искать неисправности в различных электронных устройствах, настраивать и отлаживать электрические схемы с переменными сигналами сложной формы.

А также контролировать их форму, временные и фазовые соотношения. Профессиональному разработчику и регулировщику без него не обойтись, но и на бытовом уровне этот прибор может быть очень полезен.

Конструкция и принцип действия осциллографа

Но вне зависимости от модели и конструкции главной особенностью осциллографа, отличающей его от других измерительных приборов, является то, что он позволяет визуально наблюдать форму переменного электрического сигнала в динамике.

Классическая конструкция осциллографа представляет собой индикатор на электронно-лучевой трубке. На горизонтальную отклоняющую систему которой подается пилообразная развертка от встроенного генератора, а на вертикальную — изучаемый сигнал.

Если входной сигнал периодический, то можно подобрать такую частоту горизонтальной развертки, чтобы она была кратна частоте периодического сигнала. Тогда на экране можно будет наблюдать неподвижную картину, повторяющую форму входного напряжения. Эта операция называется синхронизацией, а максимальная частота, с которой может работать прибор, является одной из его основных характеристик.

Постоянное напряжение на индикаторе будет отображаться в виде линии на уровне, зависящим от амплитуды, и осциллограф в этом случае работает как вольтметр.

Для удобства измерения на стекло индикатора нанесена градуировочная сетка с единицей измерения по вертикали (Y) амплитуды в вольтах, а по горизонтали (X) длительности (периода) в мс/мкс как обратной величины частоты. Соотношение периода колебаний и их частоты описывается формулами f = 1/t и t=1/f, где f — частота, а t — длительность. Периоду 1 мс (ms) соответствует частота 1 кГц, а 1 мкс (µs) — 1 МГц.

Подключение прибора

Для подключения осциллографа к исследуемой электрической цепи прибор комплектуется коаксиальным кабелем со щупом, содержащим «земляной» вывод. Оснащенный, как правило, зажимом типа «крокодил». А также сигнальный провод («фаза»), обычно с игольчатым контактом, позволяющим воткнуться в контактную площадку маленького размера.

Щупы могут быть сменными. Помимо стандартных, популярны аттенюаторные щупы, содержащие дополнительный резистор большого сопротивления. Он нужен для ослабления входного сигнала и расширения возможностей по измерению высоких напряжений без риска сжечь входной усилитель.

Управление и настройка осциллографа

У подавляющего большинства моделей настройка организована таким образом, что одна группа устанавливает амплитудные режимы, а вторая управляет разверткой.

Самым крупным и заметным органом амплитудной настройки является регулятор масштаба сигнала по оси Y, маркируемый «V/дел». Его функция — установить масштаб таким образом, чтобы изображение соответствовало размеру экрана.

Например, для измерения сигналов амплитудой 30V необходимо установить масштаб 10V на деление, тогда сигнал на экране будет достигать 3 делений. Конструктивно регулировка выполнена в виде вращающейся рукоятки со ступенчатым переключением. Имеется риска, указывающая на значение, выбранное из тех, которые расположены вокруг рукоятки.

Обычно присутствует еще дополнительная рукоятка плавной подстройки, скомпонованная с основной. Второй по важности орган управления — регулятор вертикального сдвига, перемещающий изображение сигнала вверх-вниз по вертикали. Это нужно как для калибровки прибора, так и для более точного измерения амплитуды. Смещение позволяет использовать для измерения весь экран и совмещать сигнал с линиями сетки.

На любом осциллографе также имеется тумблер переключения с прямого входа на емкостной (через конденсатор). Использование последнего позволяет отсечь постоянную составляющую и работать только с переменной составляющей сигнала. Что очень полезно, например, при оценке уровня шумов блока питания.

В группе управления разверткой центральным элементом является переключатель скорости развертки, маркируемый «Время/дел». Конструктивно он аналогичен переключателю масштаба сигнала, с ручками ступенчатого переключения и плавной подстройки. Этим переключателем выставляется значение в ms или µs на деление в соответствии с частотой исследуемого сигнала таким образом, чтобы на экране помещался один или несколько периодов.

Всегда имеется рукоятка горизонтального сдвига луча, маркируемая обычно стрелками вправо-влево. Используя эту рукоятку, можно подвести исследуемый участок под линии сетки для более точного измерения.

Все модели осциллографов имеют возможность вместо внутреннего генератора использовать внешний источник развертки. Именно с его помощью на экране получаются фигуры Лиссажу, по которым можно видеть соотношение частот и фаз двух сисусоид. Вход для внешней развертки маркируется «Вход Х» и располагается в группе управления разверткой.

Отдельную группу составляют настройки синхронизации. В нее входят переключатель «внутренняя-внешняя синхронизация», вход для внешней синхронизации и ручка точной подстройки.

Помимо этого, присутствуют технические органы управления:

  • кнопка включения/выключения прибора;
  • регулировка яркости и фокусировки луча электронно-лучевой трубки;
  • включение подсветки шкалы экрана.

Измерение сигнала

Порядок измерения параметров периодического сигнала следующий:

  • Зажим «земля» фиксируется на общем проводе схемы, а сигнальный щуп присоединятся в контролируемое место схемы, где будут сниматься показания.
  • С помощью регулятора устанавливаем масштаб по вертикали таким образом, чтобы полезная информация помещалась на экране целиком и занимала большую ее часть.
  • Регулятором частоты добиваемся того, чтобы на экране помещалось несколько периодов сигнала.
  • Точной подстройкой частоты добиваемся стабильного изображения, чтобы картинка не плыла.
  • Теперь, когда на экране установлено стабильное изображение, можно определить по экранной шкале его форму, амплитуду и период.
  • Для более точного измерения можно использовать ручки смещения по вертикали и по горизонтали, подводя интересующие элементы изображения под перекрестье линий сетки.

Для того чтобы быть уверенным в точности показаний, необходимо соблюдать несколько простых требований:

  • после включения осциллографа на ЭЛТ необходимо дать ему прогреться в течение 10-15 минут;
  • после каждого включения прибор необходимо откалибровать. Большинство моделей имеет встроенный калибровочный генератор, выдающий прямоугольный сигнал с фиксированной амплитудой и частотой;
  • прибор должен быть заземлен;
  • сигнал с очень низкой частотой (до 10 Гц) при подключении через емкостный вход сильно искажается. Работа в этом режиме не рекомендуется.

Лучший способ обучения — практическая работа. Получив первые навыки работы с простым аналоговым осциллографом, в дальнейшем можно будет приступать к более сложным устройствам. Которые будут иметь дополнительные функции и расширенные возможности. Главное — наличие желания и интереса к электронной технике.

Как пользоваться осциллографом — видео

Уникальная статья на нашем сайте — electricity220.ru.

Обзор цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Здравствуйте, уважаемые посетители магазина Masteram. В первой части этого обзора мы хотим подробнее познакомить Вас с двухканальным цифровым осциллографом смешанных сигналов с цифровым анализатором RIGOL DS1102D.

Компании, выпускающие измерительную технику, в первую очередь привлекают внимание к своим передовым разработкам, обладающим самыми достижимыми на данный момент характеристиками. Обычно такая техника имеет высокую цену и на первых порах рассчитана на узкий круг потребителей. Несмотря на распространённые сейчас высокоскоростные электронные схемы, работающие на гигагерцах, большинству пользователей цифровыми осциллографами вполне достаточно полосы пропускания 100 МГц. В ближайшем будущем такое оборудование будет составлять основу ремонтных парков, и актуальность его продержится еще не один год.

За короткое время в группу мировых лидеров по производству цифровых осциллографов пробилась китайская компания RIGOL. Успехи её разработок и качество продукции впечатляют. А ещё больше в товарах этой компании привлекает цена. Ни в чём не уступая мировым грандам, таким как Agilent Technologies и Tektronix, компания RIGOL поражает своей ценовой политикой.

В апреле 2006 г. компания RIGOL анонсировала выпуск новой серии цифровых осциллографов DS1000. Целью компании, при производстве моделей этой серии было создание цифровых осциллографов начального уровня, максимально отвечающих запросам пользователя и при этом имеющих доступную цену. Кроме этого, компания RIGOL предлагает вариант цифрового осциллографа со встроенным 16-канальным логическим анализатором.

Двухканальные цифровые осциллографы позволяют проверить фазу сигнала, взятого в качестве опорного, по отношению к другому сигналу. Работа в режиме вертикального и горизонтального отклонения позволяет визуализировать электрические процессы. Следует также обратить внимание на возможность синхронизации исследуемого сигнала по частоте строки или развёртки.

Цифровой осциллограф смешанных сигналов RIGOL DS1102D предназначен для выполнения некоторых более специфических измерений. Чтобы получить результаты, представляющие интерес, его полоса пропускания составляет 100 МГц. Цифровой осциллограф RIGOL DS1102D позволяет выявить непериодические или случайные явления, выполняет автоматические измерения, математические действия с сигналами и много других функций. Следует отметить, что цифровой осциллограф RIGOL DS1102D можно подключить к принтеру или компьютеру для сохранения некоторых результатов измерений.

Цифровой осциллограф смешанных сигналов с цифровым анализатором RIGOL DS1102D

Технические характеристики цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Полоса пропускания 100 МГц
Частота дискретизации в реальном времени 1 Гвыб./с
Эквивалентная частота дискретизации 25 Гвыб./с
Время нарастания 3,5 нс
Входной импеданс 1 МО ±2%
Время горизонтальной развертки 1 нс/дел до 50 с/дел
Дисплей 5.6″ TFT (64k, цветной LCD), 320×234
Каналы 2 канала + внешний запуск
Объем памяти 1 M слово/на канал
Чувствительность по вертикали 2 мВ/дел — 10 В/дел
Разрешение по вертикали 8 бит
Режим входа А1 и А2 DC, AC, земля
Режимы запуска По фронту, видео, по длине импульса, задержка, внешняя синхронизация
Режимы запуска — развертки Авто, нормальный, однократный
Погрешность измерения временных интервалов ±0.01%
Максимальное входное напряжение 400 В (DC + AC пик, (1 МОм входной импеданс 10Х),
5 В (Вскз, 50 Вт входной импеданс, BNC)
Математические функции Сложение, вычитание, умножение, деление, быстрое преобразование Фурье (БПФ)
Автоматические измерения B пп, Вамп, Вмакс, Вмин, Вверх, Внижн, В avg , Brms , отриц. выброс,
положит. выброс, частота, период, время нарастания, время спада,
позитивная длительность, негативная длительность, положит. коэффициент заполнения,
отрицат. коэффициент заполнения, задержка…
Курсорные измерения Режимы: ручной, слежения и автоматических измерений
Хранение произведенных измерений 10 осциллограмм и предварительных настроек
Напряжение-питание / потребляемая мощность 100-240 В, 40 — 440 Гц. САТ II. / 50 Вт макс.
Вес 2,4 кг

Особенности цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Частота дискретизации цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Огромным достоинством цифрового осциллографа RIGOL DS1102D является хороший баланс между частотой дискретизации и полосой пропускания входного тракта. При частоте дискретизации равной 400 Мвыб./с полоса пропускания составляет 100 МГц. В лучшем случае эти параметры должны отличаться минимум в два раза, и чем больше разница, тем лучше. Не все производители бюджетных цифровых осциллографов обеспечивают выполнение этого важного требования. Если пренебречь этим условием, то появятся ошибки в отображении сигнала после его интерполяции, так как на вход АЦП будут попадать более высокочастотные сигналы.

Память цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Важным параметром цифрового осциллографа является глубина его буфера памяти. Для двухканального цифрового осциллографа RIGOL DS1102D глубина памяти UltraZoom составляет 1 мегаслово на один канал. При работе двух каналов она равномерно распределяется между ними, обеспечивая весьма комфортную работу и возможность подробно исследовать сложные сигналы. Глубина памяти цифрового осциллографа RIGOL DS1102D не влияет на скорость его работы.

Поиск вырожденных сигналов

Бюджетные цифровые осциллографы, хотя и пользуются преимуществом по сравнению с аналоговыми, еще не в состоянии полностью их заменить. Часто они не справляются с отображением сигналов сложной формы, таких как видеосигналы. У большинства недорогих цифровых осциллографов яркость точки отображаемой осциллограммы не зависит от вероятности нахождения сигнала в этой точке, поэтому они не подходят для поиска вырожденных сигналов. Компания RIGOL устранила этот недостаток в цифровых осциллографах серии DS1000. Для достижения оптимального отображения сигнала, цифровой осциллограф RIGOL DS1102D позволяет регулировать дополнительно яркость луча.

Регулируемый уровень синхронизации

Регулируемый уровень синхронизации позволяет ограничить влияние шумов на стабильность развертки. В цифровом осциллографе RIGOL DS1102D пороговая чувствительность синхронизации задается пользователем в диапазоне от 0,1 деления до 1,0 деления шкалы. Благодаря попеременному режиму развертки цифровой осциллограф RIGOL DS1102D позволяет наблюдать на экране одновременно два несинхронизированных сигнала.

USB-интерфейс цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Двухканальный цифровой осциллограф RIGOL DS1102D обладает «продвинутым» USB-интерфейсом, который обеспечивает пользователя всеми возможностями USB, необходимыми для полноценной работы:

  • USB-порт на задней панели для подключения к компьютеру позволяет ему считывать данные для обработки и управлять режимами работы цифрового осциллографа
  • USB-порт на передней панели позволяет подключать флеш-носители для записи осциллограмм или выводить данные на принтер.

Менеджер файлов цифрового осциллографа RIGOL DS1102D работает со стандартной файловой системой FAT или FAT32.

Оцифровка входного сигнала

Цифровой осциллограф RIGOL DS1102D оцифровывает сигналы в двух режимах (на выбор пользователя):
  • в режиме реального времени
  • в эквивалентном режиме

Встроенный в цифровой осциллограф RIGOL DS1102D Pass/Fail фильтр вместе с редактором масок позволяют легко регистрировать отклонения сигнала от заданных параметров, а оптронная гальваническая развязка Pass/Fail-выхода гарантирует высокую защиту от индустриальных помех и простоту подключения к управляющим устройствам. Цифровой осциллограф RIGOL DS1102D производит запись в память до 1000 фреймов сигнала. Эту запись можно запустить сигналом Pass/Fail, таким образом обеспечивая автоматическую регистрацию всех аномальных сигналов без вмешательства пользователя.

Режими цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

УПРАВЛЕНИЕ ДВУХКАНАЛЬНЫМ ЦИФРОВЫМ ОСЦИЛЛОГРАФОМ RIGOL DS1102D

Кнопки и регуляторы на панели управления цифрового осциллографа RIGOL DS1102D разделены по зонам, соответственно с их назначением. Они подписаны, что помогает быстрее ориентироваться при работе с цифровым осциллографом. Активная кнопка подсвечивается. При удержании клавиши в нажатом состоянии более 3 секунд на дисплей выводится подсказка о выполняемой ею функции на английском или китайском языках.

Аналоговые сигналы можно выводить на дисплей либо по одному, либо оба вместе. Для этих сигналов отдельно выводится информация о масштабе амплитуды и общий масштаб периода, а также время смещения момента запуска. Прибор позволяет записывать сигнал в память, останавливать и рассматривать его на дисплее, а также определять его параметры. Также можно подрегулировать картинку на экране для сохранения в память скриншота дисплея, в формате *.bmp.

Регулировка развертки сигнала по временной оси осуществляется параллельно для двух каналов. Масштабирование величины сигнала по двум каналам можно выполнять раздельно.

Режим цифрового анализатора

Логический анализатор

Головка для логических сигналов представляет собой модуль, с одной стороны подключаемый к входу цифрового анализатора с помощью шлейфа, с другой к контрольным точкам схемы.

Щуп для контактов цифрового анализатора снабжен захватом, который появляется при нажатии. Все входы пронумерованы от 0 до 15.

16-канальный цифровой анализатор позволяет выводить на экран одновременно от 1 до 16 сигналов.

Это дает возможность одновременно следить за входными и выходными сигналами электронных схем, проверять или отлаживать схемы, содержащие встроенные 8- или 16-разрядные микроконтроллеры, цифровые процессоры сигналов, ПЛИС, АЦП, ЦАП. Для того, чтобы понять как работает незнакомое цифровое устройство, или для проверки неисправной микросхемы это очень практичная опция.

В режиме цифрового анализатора (LA) есть возможность задействовать любое количество входов. В любой момент необходимый канал можно программно отключать или подключать, а также перемещать на дисплее относительно друг друга.

С цифровым осциллографом RIGOL DS1102D поставляется программа Ultrascope. С её помощью на монитор компьютера можно выводить картинку с осциллографа и параметры сигналов. По сути это те же опции, что есть и в самом осциллографе, только для сохранения на компьютер гораздо удобнее пользоваться программой.

Как видно панель управления на экране такая же, как и в самом осциллографе. После установки соединения с осциллографом управлять им можно будет только с компьютера.

Режим аналоговых измерений

Измерительные щупы цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Измерительные щупы цифрового осциллографа

Все зажимы измерительные кабелей должны быть в безупречном состоянии, а сами кабели должны быть идеально изолированы. Двухканальный цифровой осциллограф RIGOL DS1102D снабжен двумя щупами с делительной головкой 10:1. Для неискаженного воспроизведения наблюдаемых процессов в цифровом осциллографе RIGOL DS1102D применяются измерительные щупы, имеющие полосу пропускания не менее 100 МГц.

Измерительные щупы должны быть согласованы с входом цифрового осциллографа. Двухканальный цифровой осциллограф RIGOL DS1102D снабжен генератором калиброванных прямоугольных сигналов частотой 1 КГц и амплитудой 300 мВ. При подключении измерительного щупа к выходу генератора, регулировка чувствительности осциллографа осуществляется таким образом, чтобы была возможность правильно измерить амплитуду сигнала генератора. Наблюдение за фронтами и уровнями напряжения прямоугольного сигнала, выведенными на экран, позволяет проверить частотную характеристику измерительного щупа. При возникновении сомнений в правильности работы щупа эта простая манипуляция позволяет также проверить исправность измерительного щупа: в этом случае прямоугольный сигнал встроенного в осциллограф генератора больше не появляется на экране.

В случае, когда нужно добиться наиболее правильного изображения меандра на экране цифрового осциллографа, регулируется подстроечный конденсатор пробника, при помощи специальной пластмассовой отверткой или другого неметаллического инструмента.

Проверка формы сигнала на осциллограмме

Перекомпенсация Правильная компенсация Недокомпенсация

Отвертка для настройки пробника

К щупам цифрового осциллографа RIGOL DS1102D прилагаются насадки:

Головка со щупом

Насадка с бортиками

Насадка-пружинка для прецизионных схем

Запасная игла пробника

Цветные кольца на пробники

Сергей Сафонюк,
Технический специалист магазина инструментов ToolBoom

Вторая часть обзора цифрового осциллографа смешанных сигналов RIGOL DS1102D

Копирование материалов с сайта toolboom.com разрешается только при условии указания авторства и размещения обратной текстовой ссылки на каждый скопированный контент.

Цифровой осциллограф смешанных сигналов с цифровым анализатором Rigol DS1102D

Компании, выпускающие измерительную технику, в первую очередь привлекают внимание к своим передовым разработкам, обладающим самыми достижимыми на данный момент характеристиками. Обычно такая техника имеет большую цену и на первых порах рассчитана на узкий круг потребителей. Несмотря на распространённые сейчас высокоскоростные электронные схемы, работающие на гигагерцах, большинству пользователей цифровыми осциллографами вполне достаточно полосы пропускания 100 МГц. В ближайшем будущем такое оборудование будет составлять основу ремонтных парков, и актуальность его продержится еще не один год.

За короткое время в группу мировых лидеров по производству цифровых осциллографов пробилась китайская компания RIGOL. Успехи её разработок и качество продукции впечатляют. А ещё больше в товарах этой компании привлекает цена. Ни в чём не уступая мировым грандам, таким как Agilent Technologies и Tektronix, компания RIGOL поражает своей ценовой политикой.

В апреле 2006 г. компания RIGOL анонсировала выпуск новой серии цифровых осциллографов DS1000. Целью компании при производстве этой модели было создание цифровых осциллографов начального уровня, максимально отвечающих запросам пользователя и при этом имеющих доступную цену. Кроме этого, компания RIGOL предлагает вариант цифрового осциллографа со встроенным 16-канальным логическим анализатором.

О цифровых осциллографах сказано уже немало. Принципы работы, основные характеристики, сферы применения цифровых осциллографов — обо всем этом можно почитать на сайте oscillograf.com.ua. В этом обзоре мы хотим подробнее познакомиться с двухканальным цифровым осциллографом смешанных сигналов с цифровым анализатором RIGOL DS1102D.

Двухканальные цифровые осциллографы позволяют проверить фазу сигнала, взятого в качестве опорного, по отношению к другому сигналу. Работа в режиме вертикального и горизонтального отклонения позволяет визуализировать электрические процессы. Следует также обратить внимание на возможность синхронизации исследуемого сигнала по частоте строки или развёртки.

Цифровой осциллограф смешанных сигналов с цифровым анализатором RIGOL DS1102D предназначен для выполнения некоторых более специфических измерений. Чтобы получить результаты, представляющие интерес, его полоса пропускания составляет 100МГц. Цифровой осциллограф RIGOL DS1102D позволяет выявить непериодические или случайные явления, выполняет автоматические измерения, математические действия с сигналами и много других функций. Следует отметить, что цифровой осциллограф RIGOL DS1102D можно подключить к принтеру или компьютеру для сохранения некоторых результатов измерений.

Технические характеристики цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Полоса пропускания 100МГц
Частота дискретизации в реальном времени 1Г выборка/с
Эквивалентная частота дискретизации 25Г выборок/с
Время нарастания 3,5нс
Входной импеданс 1МО±2%
Время горизонтальной развертки 1нс/дел до 50с/дел
Дисплей 5.6″ TFT (64k, цветной LCD), 320×234
Каналы 2 канала + внешний запуск
Объем памяти 1 Mб
Чувствительность по вертикали 2мВ/дел — 10В/дел
Разрешение по вертикали 8 бит
Режим входа А1 и А2 DC, AC, земля
Режимы запуска По фронту, видео, по длине импульса, задержка, внешняя синхронизация
Режимы запуска — развертки Авто, нормальный, однократный
Погрешность измерения временных интервалов ±0.01%
Максимальное входное напряжение 400В DC, AC пик, (1МОм входной импеданс 10Х), 5В (Вскз, 50W входной импеданс, BNC )
Математические функции Сложение, вычитание, умножение, быстрое преобразование Фурье (БПФ)
Автоматические измерения B пп, Вамп, Вмакс, Вмин, Вверх, Внижн, В avg , Brms , отриц. выброс,
положит. выброс, частота, период,
время нарастания, время спада,
позитивная длительность, негативная длительность, положит. коэффициент заполнения,отрицат. коэффициент заполнения, задержка…
Курсорные измерения Режимы: ручной, слежения и автоматических измерений
Хранение произведенных измерений 10 осциллограмм и предварительных настроек
Напряжение-питание / потребляемая мощность 100-240В, 40 — 440Гц. САТ II. / 50Вт Макс.
Вес 2,4 кг

Параметры цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Частота дискретизации цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Очень ценным достоинством цифрового осциллографа RIGOL DS1102D является хороший баланс между частотой дискретизации и полосой пропускания входного тракта. При частоте дискретизации равной 400 Мвыб./с полоса пропускания составляет 100 МГц. В лучшем случае эти параметры должны отличаться минимум в два раза, и чем больше разница, тем лучше. Не все производители бюджетных цифровых осциллографов обеспечивают выполнение этого важного требования. Если пренебречь этим условием, то появятся ошибки в отображении сигнала после его интерполяции, так как на вход АЦП будут попадать более высокочастотные сигналы.

Память цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Важным параметром цифрового осциллографа является глубина его буфера памяти. Для двухканального цифрового осциллографа RIGOL DS1102D глубина памяти UltraZoom составляет 1 мегаслово на один канал. При работе двух каналов она равномерно распределяется между ними, обеспечивая весьма комфортную работу и возможность подробно исследовать сложные сигналы. Глубина памяти цифрового осциллографа RIGOL DS1102D не влияет на скорость его работы.

Поиск вырожденных сигналов

Бюджетные цифровые осциллографы, хотя и пользуются преимуществом перед аналоговыми, еще не в состоянии полностью их заменить. Часто они не справляются с отображением сигналов сложной формы, таких как видеосигналы. У большинства недорогих цифровых осциллографов яркость точки отображаемой осциллограммы не зависит от вероятности нахождения сигнала в этой точке, поэтому они не подходят для поиска вырожденных сигналов. Компания RIGOL устранила этот недостаток в цифровых осциллографах серии DS1000. Для достижения оптимального отображения сигнала в цифровом осциллографе RIGOL DS1102D можно регулировать дополнительно яркость луча.

Регулируемый уровень синхронизации

Регулируемый уровень синхронизации позволяет ограничить влияние шумов на стабильность развертки. В цифровом осциллографе RIGOL DS1102D пороговая чувствительность синхронизации задается пользователем в диапазоне от 0,1 деления до1,0 деления шкалы. Благодаря попеременному режиму развертки цифровой осциллограф RIGOL DS1102D позволяет наблюдать на экране одновременно два несинхронизированных сигнала.

USB-интерфейс цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Двухканальный цифровой осциллограф RIGOL DS1102D обладает развитым USB-интерфейсом, который обеспечивает пользователя всеми возможностями USB, необходимыми для полноценной работы:

— USB-порт на задней панели для подключения к компьютеру позволяет ему считывать данные для обработки и управлять режимами работы цифрового осциллографа

— USB-порт на передней панели позволяет подключать флеш-носители для записи осциллограмм или выводить данные на принтер.

Менеджер файлов цифрового осциллографа RIGOL DS1102D работает со стандартной файловой системой FAT или FAT32.

Оцифровка входного сигнала

Цифровой осциллограф RIGOL DS1102D оцифровывает сигналы в двух режимах (на выбор пользователя):

  • в режиме реального времени
  • в эквивалентном режиме

Встроенный в цифровой осциллограф RIGOL DS1102D Pass/Fail фильтр вместе с редактором масок позволяют легко регистрировать отклонения сигнала от заданных параметров, а оптронная гальваническая развязка Pass/Fail-выхода гарантирует высокую защиту от индустриальных помех и простоту подключения к управляющим устройствам. Цифровой осциллограф RIGOL DS1102D производит запись в память до 1000 фреймов сигнала. Эту запись можно запустить сигналом Pass/Fail, обеспечивая таким образом автоматическую регистрацию всех аномальных сигналов без вмешательства пользователя.

Режим самописца (Roll mode) помогает работать с ультранизкочастотными сигналами.

Режимы двухканального цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Управление двухканальным цифровым осциллографом RIGOL DS1102D

Кнопки и регуляторы на панели управления цифрового осциллографа RIGOL DS1102D разделены по зонам, соответственно с их назначением. Они подписаны, что помогает быстрее ориентироваться при работе с цифровым осциллографом. Активная кнопка подсвечивается. При удержании клавиши в нажатом состоянии более 3 сек на дисплей выводится подсказка о её функции на английском или китайском языках.

Аналоговые сигналы на дисплей можно выводить либо по одному, либо оба вместе. Для этих сигналов отдельно выводится информация о масштабе амплитуды и общий масштаб периода, а также время смещения момента запуска. Сигнал можно записывать в память, останавливать и рассматривать на дисплее, определять его параметры. Также можно подрегулировать картинку на экране для сохранения в память скриншота дисплея в bmp формате.

Регулировка развертки сигнала по временной оси осуществляется параллельно для двух каналов. Масштабирование величины сигнала по двум каналам можно выполнять раздельно.

Режим цифрового анализатора

Головка для логических сигналов представляет собой модуль, с одной стороны подключаемый к входу цифрового анализатора с помощью шлейфа, с другой к контрольным точкам схемы.

Щуп для контактов цифрового анализатора снабжен захватом, который появляется при нажатии. Все входы пронумерованы от 0 до 15.

16-канальный цифровой анализатор позволяет выводить на экран одновременно от 1 до 16 сигналов

Это дает возможность одновременно следить за входными и выходными сигналами электронных схем, проверять или отлаживать схемы, содержащие встроенные 8- или 16-разрядные микроконтроллеры, цифровые сигнальные процессоры, ПЛИС, АЦП, ЦАП. Для того, чтобы понять как работает незнакомое цифровое устройство, или для проверки неисправной микросхемы это очень практичная опция.

В режиме цифрового анализатора(LA) есть возможность задействовать любое количество входов. В любой момент необходимый канал можно программно отключать или подключать, а также перемещать на дисплее один относительно другого.



В меню цифрового анализатора заложены четыре типа логики (TTL, CMOS, ECL и выбор пользователя). В последнем режиме вручную устанавливается порог чувствительности к сигналу(8В макс.).

С цифровым осциллографом RIGOL DS1102D поставляется программа Ultrascoupe. С её помощью на монитор компьютера можно выводить картинку с осциллографа и параметры сигналов. По сути это те же опции, что есть и в самом осциллографе, только для сохранения на компьютер гораздо удобнее пользоваться программой.

Как видно панель управления на экране такая же, как и в самом осциллографе. После установки соединения с осциллографом управлять им можно будет только с компьютера.

Режим аналоговых измерений

Измерительные щупы цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Все кабели должны иметь идеальную изоляцию, а их измерительные зажимы — безупречное состояние. Двухканальный цифровой осциллограф RIGOL DS1102D снабжен двумя щупами с делительной головкой 10:1. Для неискаженного воспроизведения наблюдаемых процессов в цифровом осциллографе RIGOL DS1102D применяются измерительные щупы, имеющие полосу пропускания не менее 100МГц.

Измерительные щупы должны быть согласованы с входом цифрового осциллографа. Двухканальный цифровой осциллограф RIGOL DS1102D снабжен генератором калиброванных прямоугольных сигналов частотой 1 КГц и значением 3 В. Подключив измерительный щуп к выходу генератора, регулируют чувствительность осциллографа таким образом, чтобы иметь возможность правильно измерить амплитуду сигнала генератора. Наблюдение за фронтами и уровнями напряжения прямоугольного сигнала, выведенными на экран, позволяет проверить частотную характеристику измерительного щупа.
При возникновении сомнений в правильности работы щупа эта простая манипуляция позволяет также проверить, не порван ли измерительный щуп: в этом случае прямоугольный сигнал встроенного в осциллограф генератора больше не появляется на экране.

При необходимости нужно добиться наиболее правильного изображения меандра на экране цифрового осциллографа, вращая подстроечный конденсатор пробника специальной пластмассовой отверткой или другим неметаллическим инструментом.

Проверка формы сигнала на осциллограмме

Перекомпенсация Правильная компенсация Недокомпенсация

Отвертка для настройки пробника

К щупам цифрового осциллографа RIGOL DS1102D прилагаются насадки:

Меню двухканального цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Управление меню цифрового осциллографа RIGOL DS1102D осуществляется с помощью кнопок и регуляторов. Сама структура меню представляет собой пункты и подпункты. Вначале к управлению цифрового осциллографа RIGOL DS1102D нужно привыкнуть. Из-за множества опций поиск и доступ к некоторым из них на первых порах занимает немного времени.
В зоне MENU цифрового осциллографа RIGOL DS1102D находятся пункты:

  • Measure — автоматические измерения
  • Cursor — курсорные измерения
  • Acquire — регистрация
  • Display — дисплей
  • Storage — сохранения
  • Utility — сервис

Меню Measure

Меню Measure дает возможность просматривать 20 параметров автоматических измерений сигнала. Из них 10 параметров напряжения и 10 параметров времени. Каждый из них, кроме подписи, изображен графически для удобной ориентации пользователя.

Вид меню Measure

Одновременно на дисплее может находиться три параметра (строка внизу). При выборе следующего параметра он появляется внизу справа, а крайний левый пропадает. Также можно вывести все данные о сигнале, выбрав пункт меню «Показать Всё».

Меню Cursor

Меню Cursor позволяет проводить три типа слежений за сигналами:

  • ручной режим
  • режим слежения
  • автоматический режим

Результат работы функции слежения — это данные о разнице напряжения и времени сигналов.

Вид меню Cursor

Ручной режим Режим слежения Автоматический режим

Доступные параметры в ручном режиме слежения:

прирост амплитуды

прирост времени

В режиме слежения выбирается отдельно канал для курсора (А) и канал для курсора (В). В результате получаем данные о любой точке осциллограммы.

Для осуществления работы автоматического режима нужно выбрать определенный параметр из меню автоматических измерений. Например, для параметра частоты курсором будет отмечен период и определена частота сигнала.

Меню Acquire

Меню Acquire позволяет настраивать систему цифровой регистрации.

Первый параметр в этом меню — это тип сбора информации (нормальный, усреднённый и режим пикового детектора).

Второй параметр — режим выборки реального времени (Real Time) или режим эквивалентной выборки(Equ-Time).

Третий параметр — выбор памяти: объем памяти 512KБ (два канала) или 1MБ (один канал)( Long Mem), объем памяти 8KБ (два канала) или 16KБ (один канал) (Normal).

Вид меню Acquire

Меню Display

В меню Display настраивается:

  • тип построения осциллограммы (векторный или точечный)
  • очистка экрана от всех осциллограмм
  • послесвечение (след предыдущих осциллограмм не удаляется с экрана, пока послесвечение не будет выключено)
  • контрастность дисплея
  • разметка дисплея
  • яркость дисплея
  • время отображения меню на дисплее
  • нормальный режим или режим инверсии цвета дисплея

Вид меню Display

Меню Storage

Меню Storage позволяет:

  • сохранять в память файлы: формы сигнала, установки прибора, изображения сигнала (файл BMP), параметры сигнала (файл CSV)
  • считывать из памяти файлы: формы сигналов, установки прибора, начальные установки

Вид меню Storage

Экран сохранения и переименования файлов в меню Storage

Меню Utility

В меню Utility находятся настройки:

  • параметра ввода/вывода
  • звука
  • частотомера
  • языка меню
  • параметра Годен/Нет
  • записи
  • печати
  • установок
  • автокаллибровки
  • системной информации

Функция допусковой проверки Pass/Fail (ГОДЕН/НЕГОДЕН) является одной из расширяющих возможности специальных функций цифровых осциллографов RIGOL. При запуске этой функции цифровой осциллограф RIGOL DS1102D автоматически сравнивает входной сигнал с заранее созданной маской формы сигнала. Если форма сигнала выходит за рамки маски, то результат проверки – Fail (НЕГОДЕН), в противном случае тест пройден. В опциях можно включить звуковую сигнализацию, которая будет оповещать о выходе сигнала за рамки маски. В верхнем левом углу дисплея отображается подсчет количества проверенных форм: суммарное число, число годных и негодных. Для этой функции можно установить режим, в котором при выходе сигнала за рамки маски подсчет будет продолжаться (считается количество негодных форм) или остановится сразу же после обнаружения негодной формы сигнала.

В меню «запись» доступны три режима со своими установками:

Режим записи

  • установка источника записываемого сигнала (Ch2, Ch3, Pass/Fail-OUT)
  • установка количества кадров (1000 макс)
  • установка интервала регистрации сигнала (от 1 мс. до 1000 с)

Режим воспроизведения

  • установка интервала между кадрами
  • установка начального кадра
  • установка конечного кадра

Режим записи/воспроизведения из памяти

  • установка начального кадра
  • установка конечного кадра
  • выбор памяти (внутр/внешн)

Вид меню Utility

Отдельно расположены:

  • меню каналов (Ch2, Ch3)
  • меню математических действий (MATH)
  • меню использования опорного сигнала(REF)
  • меню триггера (TRIGGER)

Меню каналов Ch2 и Ch3

В меню каналов (Ch2, Ch3) устанавливается:

  • тип связи канала по току (постоянному, переменному, земля)
  • полоса пропускания (вкл./выкл.)
  • делитель (1х-1000х)
  • параметры цифрового фильтра (ФНЧ, ФВЧ, полосовый и эжекторный)
  • Вольт/Деление (точно/грубо)
  • инверсия сигнала

Меню Math

В меню Math предложены четыре математических действия над сигналами:

  • сложение (А+В)
  • отнимание (А-В)
  • умножение (А×В)
  • быстрое преобразование Фурье (FFT)

Несколько слов о быстром преобразовании Фурье

В основе преобразования Фурье (ПФ) лежит чрезвычайно простая, но исключительно плодотворная идея – почти любую периодическую функцию можно представить суммой отдельных гармонических составляющих (синусоид и косинусоид с различными амплитудами A, периодами Т и, следовательно, частотами ω).

Неоспоримым достоинством ПФ является его гибкость – преобразование может использоваться как для непрерывных функций времени, так и для дискретных. В последнем случае оно называется дискретным ПФ – ДПФ.

Если выполнять ДПФ входной последовательности, так сказать, впрямую – строго по исходной формуле, то потребуется много времени (особенно если количество входных отсчетов велико). Конструктивнее использовать принцип «разделяй и властвуй», лежащий в основе алгоритма БПФ. Согласно ему входная последовательность делится на группы (например, четные и нечетные отсчеты), и для каждой из них выполняется ДПФ, а затем полученные результаты объединяются. В итоге получается ДПФ входной последовательности – и существенная экономия времени. Поэтому описанный алгоритм так и назвали – быстрое преобразование Фурье.

Примеры БПФ для некоторых стандартных форм сигналов с раздельным отображением на дисплее

Синусоида

Меандр

Пилообразный

Пример БПФ для синусоидальной формы сигнала с совместным отображением на дисплее

Меню REF

Меню REF – использование опорного сигнала

Опорные осциллограммы – это сохраненные в памяти осциллограммы, которые могут быть выведены на экран. Функция использования опорного сигнала доступна после сохранения выбранной осциллограммы в энергонезависимой памяти.


Вид меню REF

Использование внутренней и внешней памяти

Меню зоны HORIZONTAL

В меню горизонтальной развертки устанавливаются такие параметры:

  • режим увеличения фрагмента (вкл/выкл)
  • выбор режима отображения на дисплее (Y-T, X-Y, Roll)

Y-T — отображение зависимости напряжения (ось Y) от времени (ось X).

X-Y — отображение зависимости значения Ch3 (по оси Y) от значения Ch2 (по оси X).
Этот формат полезен для изучения соотношения фаз двух сигналов.

Roll — режим “самописец”, когда осциллограмма обновляется на экране справа налево.

Меню зоны TRIGGER

Система запуска определяет момент начала регистрации данных и отображения формы сигнала цифровым осциллографом. При правильно настроенной системе запуска на экране будут четкие осциллограммы, а изображение формы сигнала будет стабильным. До момента запуска осциллограф непрерывно регистрирует и сохраняет определенное количество данных, достаточное для отображения формы сигнала слева от точки запуска. После выполнения условий запуска осциллограф продолжит регистрировать и сохранять данные для отображения формы сигнала справа от точки запуска.

Зона TRIGGER включает в себя один регулятор и три кнопки:

  • регулятор LEVEL — регулятор, который устанавливает уровень запуска, нажатие на его ручку приводит к установке нулевого уровня запуска
  • кнопка «50%» — специальная кнопка единственной функции, при нажатии которой происходит установка уровня запуска в точку середины размаха сигнала запуска по вертикали
  • кнопка «FORCE» — специальная кнопка, при нажатии которой происходит принудительный запуск, т.е. осциллограф воспринимает это действие как выполнение условий запуска. Она используется, главным образом, для настройки осциллографа при нормальном и однократном режимах запуска
  • кнопка «MENU» — кнопка вызова на экран меню управления системой запуска

Вид меню TRIGGER

Режимы запуска

Двухканальный цифровой осциллограф RIGOL DS1102D предлагает 7 режимов запуска:

  • Edge: запуск по фронту происходит, когда входной сигнал пересекает выбранный уровень напряжения в выбранном направлении (нарастание, спад или произвольным фронтом)
  • Pulse: запуск по длительности импульса; этот режим запуска используется, чтобы поймать импульсы пределенной длительности
  • Video: запуск по видеосигналу используется для запуска по полям или строкам от синхроимпульса стандартных видеосигналов. Стоит упомянуть и о режиме выбора полярности видеосигнала, выбора четных и нечетных полукадров при синхронизации по кадрам
  • Slope: запуск по скорости нарастания производится осциллографом при выполнении заданных условий по длительности и уровню для нарастающего (спадающего) перепада сигнала. Такая идея впервые используется для осциллографов этого ценового диапазона
  • Alternate: поочередный запуск от каналов Ch2 и СН2 для одновременного наблюдения двух несинхронизированных сигналов
  • Pattern: запуск по определенному шаблону логического сигнала
  • Duration: запуск по совпадению с определенным шаблоном логического сигнала в течение заданного времени

Комплектация двухканального цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

В комплекте двухканального цифрового осциллографа RIGOL DS1102D есть всё необходимое для работы. Насадки для аналоговых щупов и контактов цифрового анализатора оснащены специальными захватами. С их помощью можно удобно зацепиться за ножку микросхемы или любой другой контакт электронной платы.

Комплектация:

  • модуль цифрового осциллографа RIGOL DS1102D
  • измерительные щупы с делительной головкой 10:1 (пробники)
  • коннектор с 16 входами для сигналов и 2 входами для «земли»
  • шлейф соединения коннектора с цифровым анализатором
  • наконечники для щупов (2 шт.)
  • «крокодильчики» для заземления щупов (2 шт.)
  • наконечники для контактов коннектора (18 шт.)
  • CD с программным обеспечением
  • USB-кабель
  • сетевой кабель
  • прецизионные насадки для пробника
  • короткая инструкция

В заключение

Двухканальный цифровой осциллограф RIGOL DS1102D – это уникальное сочетание функциональности, надежности и цены. Его возможности впечатляют: множество измерений, режимов запуска, сбор и обработка данных, удобный и приятный интерфейс. Стоимость модели цифрового осциллографа RIGOL такого класса по сравнению с осциллографами грандов рынка Agilent Technologies и Tektronix намного ниже. При этом на свою продукцию компания дает беспрецедентную гарантию (3 года). Цифровые осциллографы RIGOL проходят жесткие многочасовые термические испытания, что минимизирует вероятность попадания на рынок бракованных изделий.

USB-интерфейс цифрового осциллографа RIGOL DS1102D дает возможность обновлять его микрокод, подключать к компьютеру и сохранять файлы на флеш-носитель.

Впервые цифровой осциллограф бюджетного класса снабжен встроенным логическим анализатором с возможностью одновременного отображения на дисплее логических и аналоговых сигналов.

Наличие в цифровом осциллографе RIGOL DS1102D встроенного эталонного генератора прямоугольных импульсов (меандра) дает возможность при необходимости самостоятельно откалибровать пробники.

Приятно удивляет качество сборки цифровых осциллографов RIGOL. В этом вопросе компания не уступает давно зарекомендовавшим себя производителям.

что это, какие бывают, что измеряют, как пользоваться

Чтобы отремонтировать современную электронную технику одного мультиметра порой недостаточно. Им можно определить целостность радиодеталей. Но определить работает или нет микросхема мультиметром не получится. Для этого нужен осциллограф. Что это за прибор, что он делает? Об этом и будет статья.

Содержание статьи

Что такое осциллограф

Осциллограф — это прибор для визуального отображения и измерений параметров сигналов различной формы (процесс называется «осциллографирование»). Сигналы подаются на вход и отображаются на экране. Экран разбит на квадраты, по центру проходят две оси координат.  По горизонтали измеряется время. По вертикали — амплитуда и/или напряжение. Цена деления задается при помощи ручек калибровки. Режим отображения подстраивается под каждый сигнал. Выбирается такой режим, который наиболее удобен в данном случае (в пределах возможностей прибора).

Осциллограф — это не обязательно большая, громоздкая вещь. Есть портативные цифровые модели, есть приставки. Есть даже программы, которые можно с адаптером установить на стационарный компьютер или ноутбук.

Так выглядит цифровой осциллограф Tektronix DPO 3054. На дисплее отображает сигнал, регуляторами выбираются параметры

По количеству одновременно отслеживаемых сигналов осциллографы есть однолучевые (одноканальные/моноканальные) и многолучевые (многоканальные). Однолучевые могут одновременно принимать только один сигнал, многолучевые — два, три, четыре и больше — до 16. Зависит от прибора.

Какой тип лучше? Многолучевой. Вы одновременно можете отслеживать сигнал в нескольких точках схемы. Изменяя параметры будете видеть реакцию устройства не только на выходе, но и в разных точках схемы.

Для чего он нужен

Для чего нужен осциллограф? Это просто необходимая вещь при ремонте электронной аппаратуры, при самостоятельной сборке или усовершенствовании каких-либо устройств. Многим хватает тестера или мультиметра. Да. Но для ремонта простых устройств без микросхем и микропроцессоров. Мультиметром вы можете проверить наличие обрыва, короткого замыкания, измерить напряжение и ток. Ни форму сигнала, ни конкретные параметры синусоиды или импульсов не измерить и не увидеть.

Осциллограф нужен для измерения напряжения и визуального отображения сигналов. На фото цифровой двухканальный осциллограф Hantek DSO5102B в рабочем режиме

А ведь бывает так, что все детали, вроде исправны, но устройство не работает. А все потому что некоторые детали требовательны не только к физическим параметрам питания (напряжение, сила тока), но и к форме сигнала. Этим «страдают» некоторые полупроводниковые детали, практически все микросхемы и процессоры. А без них сейчас обходятся только самые элементарные приборы типа кипятильника. Вот и получается, что найти сгоревший резистор, пробитый транзистор можно и мультиметром. Но для чуть более сложную поломку уже не устранить. Вот для этих случаев и нужен осциллограф. Он позволяет видеть форму сигнала, определять есть ли отклонения и находить источник проблемы.

Виды осциллографов

По принципу преобразования сигнала осциллографы бывают аналоговыми и цифровыми. Есть еще смешанный тип — аналогово-цифровой. Принципиальная разница между ними — в методах обработки сигналов и в возможности запоминания. Аналоговые модели транслируют «живой» сигнал в режиме реального времени. Записывать его на таком приборе нет возможности.

Аналогово-цифровые и цифровые уже имеют возможность записи. На них можно «открутить» время назад и просмотреть информацию, увидеть динамику изменения амплитуды или времени.

Еще одно отличие цифровых осциллографов от аналоговых — размеры. Цифровые приборы имеют значительно меньшие габариты

Цифровые осциллографы сначала оцифровывают синусоиду, записывают эту информацию в запоминающее устройство (ЗУ), а затем передают на экран монитора. Но не все цифровые модели имеют долговременную память — в таком случае запись ведется циклически. Это когда вновь пришедший сигнал записывается поверх предыдущего. В памяти хранится то, что появлялось на экране, но промежуток времени не такой большой. Если вам необходима запись длиной пять-десять минут, нужен запоминающий осциллограф.

Что измеряет осциллограф

На экране осциллографа отображается двухмерная картинка сигнала, который подали на измерительный вход. На экране есть две оси координат. Горизонтальная — ось времени, вертикальная — напряжение. Эти параметры и измеряют. А уже из них высчитывают остальные.

На экране осциллографа отображаются сигналы, которые подаются на его входы. Это например, двухлучевой аналоговый осциллограф, который показывает форму сигнала на входе (синусоида) и выходе (прямоугольный) импульсного преобразователя напряжения

Вот что можно измерить и отследить при помощи осциллографа:

  • Напряжение (амплитуду).
  • Временные параметры, по которым можно рассчитать частоту.
  • Отслеживать сдвиг фаз.
  • Видеть искажения, которые вносит элемент или участок цепи.
  • Определить постоянную и временную составляющие сигнала.
  • Увидеть наличие шума.
  • Рассчитать соотношение сигнал/шум.
  • Видеть/определить параметры импульсов.

Сигнал, который показывает осциллограф, довольно информативен. Видны искажения, которые вносит та или иная деталь, можно отследить, как меняется форма/амплитуда/частота в каждой точке схемы, после каждой детали.

Кроме наблюдения за формой сигнала, осциллограф можно использовать для определения целостности сопротивлений, конденсаторов, катушек индуктивности (см. видео ниже).

Устройство и принцип работы

Рассмотрим блок-схему и алгоритм работы аналогового осциллографа. Как уже говорили, изменять изображения можно по горизонтали и по вертикали. Приборы на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) для этого имеют две пары пластин. Одна пара для изменения масштаба по вертикали (амплитуда или напряжение). Вторая — для растягивания или сжатия по горизонтали (временные параметры).

Устройство аналогового осциллографа: блок-схема

Отслеживаемый сигнал подается на входной усилитель, где усиливается или уменьшается до заданных значений. Значение задается переключателями. Коэффициент усиления обычно от 100 до 1000. Усиленный сигнал идет на пластины вертикальной развертки электронно-лучевой трубки.

Горизонтальная развертка формируется на основе пилообразного сигнала, который генерируется в соответствующем блоке (генератор развертки). Его параметры также задаются соответствующим переключателем. Отображение на экране ЭЛТ идет в режиме реального времени, с некоторой задержкой. Величина задержки прописывается в технических характеристиках прибора.

Основные блоки аналогового осциллографа

Для работы осциллографа важен блок синхронизации. Он обеспечивает появление картинки в момент поступления потенциала на вход. За счет этого на экране мы видим сигнал за некоторый промежуток времени. Есть разные типы синхронизации. Они выбираются переключателем. Чаще всего выбирают синхронизацию от самого исследуемого сигнала. Есть еще от сети и внешнего источника.

Режимы работы осциллографа

Осциллографом исследуют различные типы сигналов. Они могут быть постоянными (напряжение в сети), периодическими (шумы, помехи, звуки и т.д.). Периодические могут возникать случайно или с определенным интервалом. В зависимости от того, как часто или редко возникает сигнал, выбирают тот или иной режим работы.  Чаще всего в осциллографе есть два режима: автоматический (автоколебательный) и ждущий. Еще может быть однократный.

Выбор режима работы осциллографа

Если мы не знаем, как часто возникают импульсы, выбирают обычно автоматический режим. В нем даже при отсутствии потенциала на входе или при его недостаточном уровне экран светится. Отображается «нулевой» сигнал — прямая линия, которая должна идти по горизонтальной оси на экране (выставляется по линии регуляторами со стрелочками). При появлении потенциала на входе, он отображается на экране. Картинка при этом периодически обновляется и мы видим развертку сигнала по времени.

Так выглядит экран осциллографа в автоколебательном (авторежиме) при отсутствии сигнала

Ждущий режим хорош для редко появляющихся сигналах. Пока на входе ничего нет, экран не светится. При появлении каких-либо изменений он загорается, запускается генератор развертки и сигнал отображается на экране. Запуск можно настроить как по восходящему фронту импульса/синусоиды, так и по нисходящему. Можно настроить запуск не на исследуемый сигнал, а на то событие, которое ему предшествует (если такое есть).

Одиночный режим настраивает осциллограф на принятие одного сигнала. Когда на вход приходит потенциал нужного уровня, сигнал отображается на экране. После этого прибор переходит в неактивное состояние. И, даже если на входе будет следующий потенциал (или пять, или сто пять) он его не зарегистрирует. Для приема другого импульса нужно заново «взвести» прибор.

Делитель (аттенюатор)

Исследуемый сигнал может иметь напряжение от десятых долей до сотен вольт. Есть осциллографы со встроенным регулятором чувствительности — аттенюатором. Выглядит он как переключатель с градуировкой. Она задает «вес» одного деления на экране и определяет, во сколько раз понижается входной сигнал. Если ожидается малый уровень, мы просто выставляем на 1 или на 0,1. В таком случае одно деление на экране по вертикали будет 1 В и 0,1 В соответственно. И «понижать» сигнал будут в 1 раз (то есть, передадут как есть) или усилят в 10 раз перед подачей на вход (это если стоит 0,1).

Не все осциллографы имеют встроенный делитель (аттенюатор). В комплекте с таким прибором  идут внешние делители на 1:10 или 1:100. Это прямоугольные или цилиндрические насадки с разъемами с обоих сторон. Они устанавливаются во входной разъем и через них подается напряжение на вход, но уже пониженное в соответствующее количество раз.

Примерно так выглядит делитель. Он устанавливается во входное гнездо, а к нему уже подключается измерительный шнур

Ставить делитель необязательно. Необходимость определяется по ожидаемому уровню сигнала. В характеристиках указывается максимальное входное напряжение, которое может подаваться на прибор без делителя и с делителем. По уровню ожидаемого сигнала и ставим насадку.

Если уровень неизвестен, сначала выставляют самый большой делитель (или самое большое деление на аттенюаторе). Это предохранит прибор от перегорания если потенциал будет высоким. По результатам первого замера выбирается оптимальный режим.

Особенности цифровых моделей

Цифровой осциллограф работает иначе — аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму. В таком виде он записывается в ЗУ и передается на монитор, где из цифрового формата переводится снова в аналоговую форму. Отображение на экране начинается только в тот момент, когда уровень на входе превысит определенное значение (задается настройками).

Периодичность смены картинки зависит от выбранного режима работы: автоматический, одиночный и обычный. Обычный — это аналог ждущего.

Упрощенная блок-схема цифрового осциллографа

Чем лучше цифровые модели? Во-первых, такое преобразование делает изображение более стабильным. Во-вторых, проще увеличивать и уменьшать масштаб. В-третьих, есть возможность записи. Ну, и габариты. Самый небольшой аналоговый осциллограф — С1-94 — имеет размеры 100*190*300 мм и вес 3,5 кг. А цифровые при размерах 100*50-60*13-20 мм имеют вес порядка 150-300 граммов. И это вместе с аккумуляторами.

Как работать с осциллографом

Первоначально выставляются режим работы осциллографа (автоколебательный, ждущий или одиночный). Затем выбирается режим аттенюатора или устанавливается соответствующий делитель напряжения.
Это касается аналоговых приборов. Цифровые на входе анализируют сигнал и понижает/повышает его до необходимого уровня. В них на входе стоит аналитический блок, который сам понижает или повышает входной сигнал до требуемого уровня.

Подключение осциллографа

В комплекте с осциллографом идет измерительный шнур или шнуры. Их количество зависит от числа входных каналов конкретной модели. Если канал один, то и шнур один. Может быть два, три и до шестнадцати. Подключать надо столько, сколько собираетесь использовать.

Шнуры для осциллографа трудно спутать с другими. Один конец — со щупом и ответвлением. Это «измерительная» сторона. С другой находится характерный круглый разъем. Эта часть подключается к измерительному входу.

Провод, который идет в сторону от щупа — для подключения к «земле». Он часто бывает снабжен прищепкой или «крокодилом». Его подключать обязательно, вольтаж может быть разный и заземление необходимо.

Измерительные шнуры для осциллографа

Некоторые шнуры для осциллографа имеют на рукоятке переключатель, который работает как небольшой усилитель (на фото справа).

После подключения измерительных шнуров включаем прибор в сеть. Затем, перед работой, переводим в рабочее положение тумблер/кнопку включения прибора. Можно считать что осциллограф готов к работе.

Проверка осциллографа перед работой

Перед началом работы надо проверить осциллограф. Включаем его в сеть, устанавливаем измерительный шнур. К щупу прикасаемся пальцем, на экране появляется синусоида частотой 50 Гц — наводки от бытовой электросети.

Если пальцем прикоснуться к измерительному щупу, на экране появится синусоидальной формы сигнал. Синусоида неидеальна, но если она есть и ее частота 50 Гц, это значит, что осциллограф исправен

Затем берем земляной щуп и прикасаемся им к измерительному (палец продолжаем держать на острие щупа). Сигнал пропадает (отображается прямая). Это значит, что прибор исправен.

Как измерить осциллографом напряжение: переменное, меандра, постоянное

Как уже говорили, напряжение на экране осциллографа отображается по вертикали. Весь экран разбит на квадраты. Цена деления по вертикали выставляется переключателем, который подписан «V/дел». Что и обозначает, Вольт на одно деление. Перед подачей сигнала выставляем луч точно по горизонтальной оси — это важно.

Подаем сигнал и считаем, на сколько клеточек от нулевого уровня поднимается или опускается сигнал. Затем умножаем количество клеток на «цену деления», взятую с регулятора. В результате получаем напряжение сигнала. В случае с синусоидой или меандром (положительные и отрицательные прямоугольные импульсы) считается напряжение полуволны — верхней или нижней.

Измерение напряжения осциллографом

Чтобы было понятнее, разберем пример. На фото есть сигнал, полуволна которого понимается и опускается на три клеточки. Цена деления на регуляторе — 5 В. Имеем: 3 дел * 5 V/дел  = 15 V. Получается, данный сигнал имеет напряжение 15 вольт.

Если надо измерить постоянное напряжение, снова выставляем луч по горизонтали. Подаем напряжение и смотрим, на сколько клеток «подпрыгнул» или опустился луч. Дальше все точно так же: умножаем на цену деления и получаем значение постоянного напряжения.

Как осциллографом определить частоту

Частота определяется как 1/T, где Т — период сигнала. А период — это время, за которое сигнал проходит полный цикл. Для сигнала на экране это 5,7 клетки. Считаем от места пересечения с горизонтальной осью и до второй аналогичной точки.

Как определить частоту сигнала по осциллографу

Далее определяем частоту деления по переключателю развертки. Положение переключателя стоит на 50 миллисекунд. Берем количество делений и умножаем на количество клеток. Получаем 50 мс * 5,7 = 285 мс. Переводим в секунды. Для этого надо разделить на 1000. Получаем 0,285 сек. Считаем частоту: 1/0,285 = 3,5 Гц

Полоса пропускания осциллографа: что это и на что влияет

При выборе осциллографа смотрят на следующие параметры:

  • Полоса пропускания.
  • Максимальное входное напряжение.
  • Режимы развертки.
  • Источники синхронизации.

Обо всех параметрах, кроме полосы пропускания, уже рассказали. Полоса пропускания — это чуть ли не важнейший показатель. Она определяет максимальную частоту сигнала, который будет отображаться без искажений. Например, при полосе пропускания 20 Гц — 20 МГц, все что имеет более высокую частоту будет подавляться.

Там, где полоса пропускания заканчивается, частоты жестко подавляются

Как же выбирать частоту пропускания? Зависит от того, какие сигналы вы собираетесь изучать и насколько «глубоко» вам надо их исследовать. Для аналоговых сигналов все просто — верхний предел должен быть больше чем максимальная частота. С меандрами все сложнее. На самом деле они состоят их суммы нечетных гармоник сигнала. Чем больше гармоник, тем больше форма похожа на квадрат, а не на сглаженное что-то. Но гармоники высокого порядка имеют очень высокую частоту. Если надо исследовать фронты, их отклонение, то верхний предел полосы пропускания — это десятки гигагерц. А такие приборы очень дорогие. Для обычной синусоиды достаточно 10-20 МГц, что значительно дешевле.

Как работает осциллограф?

Современные цифровые осциллографы делятся на один из трех классов: осциллографы с цифровой памятью (DSO), осциллографы с цифровым люминофором (DPO) и стробоскопические осциллографы. У всех трех есть вертикальная, горизонтальная, захватывающая и пусковая системы.

Вертикальная система — это точка входа для сигналов, поступающих от датчика. Он оптимизирует амплитуду входящего сигнала до диапазона напряжений последующих цепей, в частности аналого-цифрового преобразователя (АЦП).Он не должен вносить никаких изменений в сигнал, кроме преднамеренной регулировки амплитуды и смещения.

Система сбора данных включает элементы временной развертки (или горизонтальные) плюс фактические элементы оцифровки и хранения. Он производит выборку напряжения сигнала, собирая множество точек данных для его отображения. В цифровом осциллографе горизонтальная система содержит тактовый сигнал выборки, который дает каждой выборке напряжения точную временную (горизонтальную) координату. Тактовая частота дискретизации управляет аналого-цифровым преобразователем (АЦП), выходной сигнал которого сохраняется в памяти сбора данных.Емкость этой памяти называется длиной записи. За последние несколько лет были достигнуты огромные успехи в архитектуре подсистемы сбора данных, в том числе такие прорывы, как технология сбора данных DPX ™, используемая в осциллографах с цифровым люминофором.

Система запуска определяет указанное пользователем условие во входящем сигнальном потоке и применяет его в качестве эталона времени в записи формы сигнала. Отображается событие, соответствующее критериям запуска, а также данные формы сигнала, предшествующие или следующие за событием.В каждом случае можно наблюдать положение триггерного события во времени. Система запуска гарантирует, что на экране будет отображаться стабильная согласованная форма сигнала. Система запуска ищет пороговые значения напряжения, ширину импульса, логические комбинации (на нескольких входах) и многие другие условия, чтобы квалифицировать сбор данных.

Что такое осциллограф? »

Изучение осциллографов по осциллографам »

Цифровой осциллограф

— обзор

2.8.2 Цифровые стробоскопические осциллографы

Как обсуждалось в последнем разделе, сбор данных в цифровом осциллографе осуществляется путем цифровой дискретизации и хранения данных.Чтобы уловить достаточно подробностей формы волны, выборка должна быть непрерывной с достаточно высокой скоростью по сравнению с временной шкалой формы волны. Это называется дискретизацией в реальном времени . Согласно критерию Найквиста, f s ≥ 2 f sig, max требуется для характеристики формы сигнала, где f s — частота дискретизации и f sig, max — это частота дискретизации. максимальная частота сигнала. Для формы сигнала синусоидального сигнала максимальная частота равна его основной частоте, и для воспроизведения формы сигнала достаточно дискретизации на частоте Найквиста, то есть двух отсчетов за период.Однако это предполагает, что мы знаем, что форма волны была синусоидальной до измерения.

Как правило, для сигнала неизвестной формы максимальная частота f sig, max может быть намного выше основной частоты f sig . Следовательно, для получения подробных сведений о форме сигнала частота дискретизации должна быть намного выше, чем f sig . Обычно f s ≥ 5 f sig необходимо для точного измерения.Это означает, что для характеристики сигнала с основной частотой 10 ГГц частота дискретизации должна быть выше 50 ГГц, что является очень сложной задачей для усилителей и электронных схем в осциллографе. Стробоскопический осциллограф предназначен для измерения высокоскоростных сигналов с использованием относительно низких частот дискретизации, что снижает требования к электронным схемам.

Принцип работы стробоскопического осциллографа основан на недискретизации повторяющихся сигналов.Хотя только небольшое количество выборок может быть получено в течение каждого периода формы сигнала, с выборкой за многие периоды и объединением данных вместе, форма волны может быть восстановлена ​​с большим количеством точек выборки. Этот метод также называется дискретизацией эквивалентного времени и существует два основных требования: (1) форма сигнала должна быть повторяющейся и (2) должны быть доступны стабильный запуск и точно контролируемая относительная задержка.

Рисунок 2.8.7 (a) иллюстрирует принцип выборки сигнала.Поскольку форма сигнала должна быть повторяющейся, используется периодическая последовательность импульсов запуска, а синхронизация между первым импульсом запуска и формой сигнала определяется выбором уровня запуска. Дискретная точка данных выбирается в момент каждого запускающего импульса. При установке периода запуска немного больше периода сигнала на Δ T , выборка данных происходит в разных положениях в пределах каждого периода формы сигнала. Поскольку в течение каждого периода запуска собирается только одна точка данных, по определению это последовательная выборка .

Рисунок 2.8.7. Иллюстрация (а) метода последовательной выборки и (б) сигнала, восстановленного после последовательной выборки.

Если общее количество точек выборки, необходимых для восстановления формы волны на экране, составляет N , а временное окно формы волны для отображения составляет Δ T dsp , последовательная задержка каждого события выборки в течение периода сигнала должно быть

(2.8.1) ΔT = ΔTdspN − 1

На рисунке 2.8.7 (b) показана восстановленная форма сигнала, и, очевидно, Δ T представляет разрешение выборки во временной области.Здесь Δ T может быть выбрано очень коротким, чтобы иметь высокое разрешение при относительно низкой частоте дискретизации. Однако при выборе высокого разрешения необходимо пойти на компромисс; сбор данных становится длиннее, потому что необходимо будет задействовать большое количество периодов сигнала. Основным недостатком является то, что, поскольку для каждого периода сигнала разрешена только одна точка выборки, при большом периоде сигнала время измерения может быть очень большим.

Случайная выборка — альтернативный алгоритм выборки, как показано на рисунке 2.8.8. При случайной выборке сигнал непрерывно дискретизируется с частотой, которая не зависит от частоты запуска. Следовательно, в течение периода запуска выборка может осуществляться более чем одной или менее чем одной точкой (точками) данных, в зависимости от разницы частот между выборкой и запуском. В процессе измерения данные сохраняются в памяти с выбранным значением напряжения сигнала и временем снятия напряжения. Разница во времени между каждым моментом выборки и ближайшим триггером собирается и настраивается для восстановления формы сигнала на экране дисплея.

Рисунок 2.8.8. Иллюстрация (а) метода случайной выборки и (б) сигнала, восстановленного после случайной выборки.

Предположим, что период выборки составляет Δ T с , период запуска составляет Δ T tg , а временное окно сигнала для отображения на экране составляет Δ T dsp . Если Δ T dsp = Δ T tg , то в среднем имеется N средн. = Δ T tg / Δ T s точек данных, отобранных в пределах каждого триггерный период.Следовательно, чтобы накопить N точек выборки для графического отображения, общее время, необходимое для сбора данных, составляет T N = N Δ T с = N средн. Δ T тг . При случайной выборке частота выборки не ограничивается одной выборкой за период запуска, как при последовательной выборке, и, таким образом, эффективность выборки может быть выше, ограничиваясь только скоростью выборки, которую может предложить осциллограф.Основным недостатком является то, что, поскольку частота дискретизации отличается от частоты запуска, восстановленные точки дискретизации в окне дисплея могут быть неравномерно разнесены, как показано на Рисунке 2.8.8 (b). Поэтому для восстановления исходной формы сигнала обычно требуется больше выборок по сравнению с последовательной выборкой.

Интересно отметить, что для всех осциллографов и методов выборки, обсуждаемых до сих пор, всегда требуется триггер для запуска процесса развертки и синхронизации выборки данных с сигналом.В последние годы возможности высокоскоростной цифровой обработки сигналов значительно расширились, что принесло пользу во многих технических областях, включая приборостроение. Анализ микроволнового перехода — это еще один метод выборки, не требующий отдельного запуска. Он периодически дискретизирует сигнал и использует алгоритмы DSP, такие как БПФ, для определения основной частоты и гармоник (или субгармоник) высокого порядка сигнала. Как только основной период Δ T s сигнала определен, измерение может быть выполнено аналогично последовательной выборке.

Что такое цифровой осциллограф? — Компакет

Цифровой осциллограф — это электронное устройство, состоящее из множества программных и электронных аппаратных модулей, которые работают вместе для сбора, обработки, просмотра и хранения данных, представляющих соответствующие сигналы оператора.

Цифровой осциллограф — это сложное электронное устройство, состоящее из различных программных и электронных аппаратных модулей, которые работают вместе для сбора, обработки, просмотра и хранения данных, представляющих соответствующие сигналы оператора.

Цифровые осциллографы

часто называют цифровыми запоминающими осциллографами (DSO) или цифровыми стробоскопическими осциллографами (DSO).

В простейшей форме цифровой осциллограф состоит из шести элементов:

  1. Аналоговые усилители с вертикальным входом,
  2. Аналого-цифровой преобразователь и память цифровых сигналов
  3. База времени с триггером и синхронизатором
  4. Цепи для отображения сигналов и реструктуризации
  5. Светодиодный или ЖК-экран
  6. · Источник питания


С другой стороны, цифровые осциллографы работают по принципу дискретизации сигнала со входа благодаря высокоскоростным микропроцессорам . Преимущество этого состоит в том, что сигнал можно остановить в любой момент, , запустить на желаемом уровне, записать и создать заново. Кроме того, хотя в аналоговых осциллографах нет теоретических ограничений, частота дискретизации приобретаемого вами устройства определяет максимальную частоту сигнала, которую вы можете измерить цифровыми осциллографами.

Вам также может понравиться: Как пользоваться осциллографом


Цифровые осциллографы периодически производят выборку изменяющегося во времени аналогового сигнала и сохраняют значения сигнала в зависимости от времени в памяти формы сигнала.

Используя встроенные часы, цифровые осциллографы сжимают входные сигналы в отдельные моменты времени. В этой точке мгновенные значения амплитуды измеряются осциллографом. Затем полученные цифровые дисплеи сохраняются в цифровой памяти.

Некоторыми из преимуществ цифрового осциллографа перед аналоговым осциллографом являются его способность сохранять цифровые данные для мгновенного просмотра, загрузки в компьютер, создания бумажных копий или сохранения их на гибких дисках и мгновенного измерения цифровых данных.

После события запуска цифровые осциллографы могут отображать формы сигналов, в то время как аналоговый осциллограф необходимо запустить перед началом просмотра.

Цифровой осциллограф также способен исследовать оцифрованную информацию, хранящуюся в его памяти, и производить автоматические измерения на основе выбранных пользователем параметров, таких как отклонение напряжения, частота и время нарастания.

Точно так же он может отображать захваченные данные различными способами.Эта функция объясняется наличием большего количества захваченных данных, чем показано на экране. Он также предлагает гибкость, предлагая широкий спектр вариантов хранения, обработки и отображения, таких как графика, полуторные снимки экрана и программы многоступенчатой ​​обработки.

Цифровой осциллограф идеально подходит для отображения сложных форм сигналов, требующих вычислений и измерений на определенных частях сигналов, чтобы обеспечить экраны вывода числовых значений и сигналов, отражающие выбранные параметры сигналов.

Вам также может понравиться: Что такое осциллограф? Типы осциллографов

Цифровые осциллографы делятся на две основные категории; Однократные осциллографы и дискретизирующие осциллографы со случайным интервалом или эквивалентным временным интервалом.


Однократный осциллограф начинает дискретизацию события в реальном времени после выполнения условия запуска. Скорость аналого-цифрового преобразователя определяет пределы частоты дискретизации одиночных осциллографов.Размер покупательной памяти, которая принимает выходные данные устройства от преобразователя, ограничивает количество времени, в течение которого может быть произведена выборка одного события.

Между прочим, осциллограф с произвольной перемежающейся частотой или эквивалентный ему осциллограф с дискретизацией по времени основан на событиях дискретизации, которые повторяются в разных точках через определенные промежутки времени.

Блок-схема

, работа и ее приложения

В 1897 году Карл Фердинанд Браун изобрел осциллограф. Мы знаем об электронно-лучевом осциллографе, который используется для отображения и анализа различных типов форм электронных сигналов в электронике и электрических схемах.DSO также является одним из типов осциллографов, используемых для отображения формы сигнала, но разница между CRO и DSO заключается в том, что в DSO цифровой сигнал преобразуется в аналоговый, и этот аналоговый сигнал будет отображаться на экране цифрового запоминающего осциллографа. В обычном CRO нет процедуры для сохранения формы волны, но в DSO есть цифровая память, которая будет хранить цифровую копию формы волны. Краткое объяснение DSO объясняется ниже.


Что такое цифровой запоминающий осциллограф?

Определение: Цифровой запоминающий осциллограф — это прибор, который позволяет сохранять цифровую форму сигнала или цифровую копию сигнала.Это позволяет нам сохранять сигнал или форму волны в цифровом формате, а в цифровой памяти также позволяет нам применять методы цифровой обработки этого сигнала. Максимальная частота, измеренная цифровым осциллографом сигналов, зависит от двух факторов: частоты дискретизации осциллографа и типа преобразователя. Трассы в DSO яркие, четко очерченные и отображаются в течение нескольких секунд.

Блок-схема цифрового запоминающего осциллографа

Блок-схема цифрового запоминающего осциллографа состоит из усилителя, дигитайзера, памяти, схемы анализатора.Реконструкция формы волны, вертикальные пластины, горизонтальные пластины, электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), горизонтальный усилитель, схема временной развертки, триггер и часы. Блок-схема цифрового запоминающего осциллографа показана на рисунке ниже.

Блок-схема цифрового запоминающего осциллографа

Как видно на приведенном выше рисунке, сначала цифровой запоминающий осциллограф оцифровывает аналоговый входной сигнал, затем аналоговый входной сигнал усиливается усилителем, если он имеет слабый сигнал. После усиления сигнал оцифровывается дигитайзером, и этот оцифрованный сигнал сохраняется в памяти.Схема анализатора обрабатывает цифровой сигнал, после чего форма волны восстанавливается (цифровой сигнал снова преобразуется в аналоговую форму), а затем этот сигнал подается на вертикальные пластины электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).

Электронно-лучевая трубка имеет два входа: вертикальный вход и горизонтальный вход. Вертикальный входной сигнал — это ось «Y», а горизонтальный входной сигнал — это ось «X». Схема временной развертки запускается входным сигналом триггера и тактовой частоты, поэтому она будет генерировать сигнал временной развертки, который является сигналом линейного изменения.Затем линейный сигнал усиливается усилителем горизонтальной развертки, и этот усилитель горизонтальной развертки будет обеспечивать входной сигнал для горизонтальной пластины. На экране ЭЛТ мы получим кривую входного сигнала в зависимости от времени.

Оцифровка происходит путем дискретизации входного сигнала через периодические интервалы. В периодическом временном интервале означает, что когда половина временного цикла завершена, мы берем образцы сигнала. Процесс оцифровки или выборки должен соответствовать теореме выборки.Теорема выборки гласит, что скорость, с которой берутся образцы, должна быть более чем в два раза выше самой высокой частоты, присутствующей во входном сигнале. Когда аналоговый сигнал неправильно преобразован в цифровой, возникает эффект наложения спектров.

Когда аналоговый сигнал правильно преобразован в цифровой, разрешение аналого-цифрового преобразователя будет уменьшено. Когда входные сигналы, хранящиеся в аналоговых регистрах памяти, могут считываться аналого-цифровым преобразователем с гораздо меньшей скоростью, тогда цифровой выход аналого-цифрового преобразователя сохраняется в цифровом хранилище, что позволяет обрабатывать до 100 мегасэмплов. в секунду.Это принцип работы цифрового запоминающего осциллографа.

Режимы работы DSO

Цифровой запоминающий осциллограф работает в трех режимах: режим прокрутки, режим сохранения и режим удержания или сохранения.

Режим прокрутки: В режиме прокрутки на экране дисплея отображаются очень быстро меняющиеся сигналы.

Режим сохранения: В режиме сохранения сигналы сохраняются в памяти.

Режим удержания или сохранения: В режиме удержания или сохранения некоторая часть сигнала будет удерживаться в течение некоторого времени, а затем будет сохранена в памяти.

Это три режима работы цифрового запоминающего осциллографа.

Реконструкция формы сигнала

Существует два типа реконструкции формы сигнала: линейная интерполяция и синусоидальная интерполяция.

Линейная интерполяция: При линейной интерполяции точки соединяются прямой линией.

Синусоидальная интерполяция: При синусоидальной интерполяции точки соединяются синусоидальной волной.

Реконструкция формы сигнала цифрового запоминающего осциллографа

Разница между цифровым запоминающим осциллографом и обычным запоминающим осциллографом

Разница между DSO и обычным запоминающим осциллографом или аналоговым запоминающим осциллографом (ASO) показана в таблице ниже.

S.NO

Цифровой запоминающий осциллограф

Осциллограф с обычным запоминающим устройством

1

Цифровой запоминающий осциллограф всегда собирает данные

Только после запуска обычный запоминающий осциллограф собирает данные
2 Стоимость трубки недорого Стоимость трубки дороже
3 Для высокочастотных сигналов DSO создает яркие изображения Для высокочастотных сигналов ASO не может создавать яркие изображения
4 Разрешение выше у цифрового запоминающего осциллографа

Разрешение ниже у обычного запоминающего осциллографа

5 В DSO рабочая скорость меньше В ASO рабочая скорость меньше

Цифровые запоминающие осциллографы

Различные типы цифровых запоминающих осциллографов показаны в таблице ниже

. Цифровой запоминающий осциллограф
С.НЕТ Продукт Пропускная способность Марка Модель Использование Стоимость
1 RIGOL 50 МГц DS1054Z 50 МГц РИГОЛ DS1054Z Промышленное 36 990 рупий / —
2 Mextech DSO-5025 25 МГц Mextech ДСО-5025 Промышленное, Лабораторное, Электрическое 18 000 рупий / —
3 Цифровой осциллограф Tesca 100 МГц Tesca ДСО-17088 Лаборатория 80 311 рупий / —
4 Gw Instek 100 МГц Gw Instek ГДС 1102 У Промышленное 22 000 рупий / —
5 Цифровой осциллограф Tektronix DSO 200 МГц, 150 МГц, 100 МГц, 70 МГц, 50 МГц и 30 МГц Tektronix ТБС1102Б Промышленное 88 000 рупий / —
6 Цифровой запоминающий осциллограф Ohm Technologies 25 МГц Ом Технологии ПДС5022 Учебные заведения 22 500 рупий / —
7 Цифровой запоминающий осциллограф 50 МГц VAR Tech SS-5050 DSO Промышленное 19 500 рупий / —
8 DSO 100 МГц UNI-T UNI-T UTD2102CES Исследования 19 000 рупий / —
9 100 МГц 2 канала DSO 100 МГц Гвинстек GDS1102AU Промышленное рупий 48,144 / —
10 Scientific 4-канальный цифровой осциллограф 100 МГц 2 ГГц / с 100 МГц Scientific СМО1104Б Исследования 71 000 рупий / —

Приложения

Заявки DSO

  • Проверяет неисправные компоненты в цепях
  • Используется в медицине
  • Используется для измерения конденсатора, индуктивности, временного интервала между сигналами, частоты и периода времени
  • Используется для наблюдения за ВАХ транзисторов и диодов
  • Используется для анализа сигналов ТВ
  • Используется в видео- и аудиозаписывающей аппаратуре
  • Использовано при проектировании
  • Используется в научно-исследовательской сфере
  • Для сравнения отображается трехмерная фигура или несколько сигналов
  • Широко применяется осциллограф

Преимущества

Преимущества DSO

  • Портативный
  • Иметь самую высокую пропускную способность
  • Пользовательский интерфейс простой
  • Скорость высокая

Недостатки

Недостатками DSO являются

Часто задаваемые вопросы

1).В чем разница между CRO и DSO?

Электронно-лучевая трубка (CRO) — это аналоговый осциллограф, тогда как DSO — это цифровой осциллограф.

2). В чем разница между цифровым и аналоговым осциллографом?

Формы сигналов в аналоговом устройстве отображаются в исходной форме, тогда как в цифровом осциллографе исходные формы сигналов преобразуются в цифровые числа путем дискретизации.

3). Что используется осциллограф для измерения?

Осциллограф — это прибор, который используется для анализа и отображения форм электронных сигналов.

4). Осциллограф — это аналог?

Существует два типа осциллографов: аналоговый осциллограф и цифровой осциллограф.

5). Может ли осциллограф измерять звук?

Да, осциллограф может измерять звук, преобразовывая его в напряжение.

В этой статье обсуждается, что такое цифровой запоминающий осциллограф (DSO), блок-схема DSO, преимущества, недостатки, приложения, продукты DSO, режимы работы DSO и волновая реконструкция DSO.Вот вам вопрос, каковы особенности цифрового запоминающего осциллографа?

Как работает осциллограф — Работа осциллографа — Учебное пособие по осциллографу

Чтобы лучше понять элементы управления осциллографа, вам нужно знать немного больше о том, как осциллографы отображают сигнал. Аналоговые осциллографы работают несколько иначе, чем цифровые осциллографы. Однако некоторые внутренние системы похожи. Аналоговые осциллографы несколько проще по своей концепции, и сначала они описываются, а затем следует описание цифровых осциллографов.

Аналоговые осциллографы

Когда вы подключаете пробник осциллографа к цепи, сигнал напряжения проходит через пробник в вертикальную систему осциллографа. На следующем рисунке представлена ​​простая блок-схема, которая показывает, как аналоговый осциллограф отображает измеренный сигнал.

Блок-схема аналогового осциллографа

В зависимости от того, как вы устанавливаете вертикальную шкалу (регулировка вольт / дел), аттенюатор снижает напряжение сигнала, а усилитель увеличивает напряжение сигнала.

Затем сигнал проходит прямо к вертикальным отклоняющим пластинам электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Напряжение, приложенное к этим отклоняющим пластинам, заставляет светящуюся точку двигаться. (Электронный луч, попадающий на люминофор внутри ЭЛТ, создает светящуюся точку.) Положительное напряжение заставляет точку двигаться вверх, а отрицательное напряжение заставляет точку двигаться вниз.

Сигнал также поступает в систему запуска для запуска или запуска «горизонтальной развертки». Горизонтальная развертка — это термин, относящийся к действию горизонтальной системы, заставляющей светящуюся точку перемещаться по экрану.Запуск горизонтальной системы заставляет горизонтальную шкалу времени перемещать светящуюся точку по экрану слева направо в течение определенного интервала времени. Многие развертки в быстрой последовательности заставляют светящуюся точку плавно переходить в сплошную линию. На более высоких скоростях точка может перемещаться по экрану до 500 000 раз в секунду.

Вместе горизонтальное движение и вертикальное отклонение отображают график сигнала на экране. Триггер необходим для стабилизации повторяющегося сигнала.Это гарантирует, что развертка начинается в той же точке повторяющегося сигнала, что приводит к четкому изображению, как показано на следующем рисунке.

Запуск стабилизирует повторяющуюся форму волны

В заключение, чтобы использовать аналоговый осциллограф, вам необходимо настроить три основных параметра для приема входящего сигнала:

  • Затухание или усиление сигнала. С помощью регулятора вольт / деление отрегулируйте амплитуду сигнала перед его подачей на пластины вертикального отклонения.
  • Временная база. Используйте элемент управления сек / дел, чтобы установить количество времени на деление, отображаемое по горизонтали на экране.
  • Запуск осциллографа. Используйте уровень запуска для стабилизации повторяющегося сигнала, а также для запуска по одному событию.

Кроме того, регулировка фокуса и яркости позволяет создавать четкое и видимое изображение.

Цифровые осциллографы

Некоторые системы, из которых состоят цифровые осциллографы, аналогичны системам аналоговых осциллографов; однако цифровые осциллографы содержат дополнительные системы обработки данных.С добавленными системами цифровой осциллограф собирает данные для всей формы сигнала и затем отображает их.

Когда вы подключаете пробник цифрового осциллографа к цепи, вертикальная система регулирует амплитуду сигнала, как и в аналоговом осциллографе.

Затем аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в системе сбора данных производит выборку сигнала в дискретные моменты времени и преобразует напряжение сигнала в этих точках в цифровые значения, называемые точками выборки. Тактовая частота выборки горизонтальной системы определяет, как часто АЦП выполняет выборку.Скорость, с которой «тикают» часы, называется частотой дискретизации и измеряется в отсчетах в секунду.

Точки выборки от АЦП хранятся в памяти как точки сигнала. Более одной точки выборки могут составлять одну точку сигнала.

Вместе точки формы сигнала составляют одну запись сигнала. Количество точек сигнала, используемых для записи сигнала, называется длиной записи. Система запуска определяет начальную и конечную точки записи. Дисплей получает эти точки записи после сохранения в памяти.

В зависимости от возможностей вашего осциллографа может выполняться дополнительная обработка точек выборки, улучшающая отображение. Может быть доступен предварительный запуск, позволяющий видеть события до точки запуска.

Блок-схема цифрового осциллографа

По сути, с цифровым осциллографом, как с аналоговым осциллографом, вам необходимо отрегулировать настройки по вертикали, горизонтали и синхронизации для выполнения измерения.

Методы отбора проб

Метод выборки сообщает цифровому осциллографу, как собирать точки выборки.Для медленно меняющихся сигналов цифровой осциллограф легко собирает более чем достаточно точек выборки для построения точного изображения. Однако для более быстрых сигналов (скорость зависит от максимальной частоты дискретизации осциллографа) осциллограф не может собрать достаточное количество отсчетов. Цифровой осциллограф может делать две вещи:

  • Он может собирать несколько точек выборки сигнала за один проход (в режиме выборки в реальном времени), а затем использовать интерполяцию. Интерполяция — это метод обработки, позволяющий оценить, как выглядит форма волны, по нескольким точкам.
  • Он может создавать изображение формы волны с течением времени, пока сигнал повторяется (режим выборки эквивалентного времени).

Выборка в реальном времени с интерполяцией

Цифровые осциллографы

используют выборку в реальном времени в качестве стандартного метода выборки. При выборке в реальном времени осциллограф собирает столько выборок, сколько может, по мере появления сигнала. На следующем рисунке показаны однократные или переходные сигналы, вы должны использовать выборку в реальном времени.

Диаграмма выборки в реальном времени

Цифровые осциллографы

используют интерполяцию для отображения сигналов, которые настолько быстрые, что осциллограф может собрать только несколько точек выборки.Интерполяция «соединяет точки».

Линейная интерполяция просто соединяет точки выборки прямыми линиями. Синусоидальная интерполяция (или интерполяция sin x по x) соединяет точки выборки с кривыми. (См. Следующий рисунок) Интерполяция sin x над x — это математический процесс, подобный «передискретизации», используемой в проигрывателях компакт-дисков. При синусоидальной интерполяции точки вычисляются, чтобы заполнить время между реальными выборками. Используя этот процесс, сигнал, который отбирается только несколько раз в каждом цикле, может быть точно отображен или, в случае проигрывателя компакт-дисков, точно воспроизведен.

Диаграмма линейной и синусоидальной интерполяции

Выборка в эквивалентном времени

Некоторые цифровые осциллографы могут использовать дискретизацию эквивалентного времени для захвата очень быстро повторяющихся сигналов. Выборка в эквивалентном времени создает изображение повторяющегося сигнала путем захвата небольшого количества информации из каждого повторения. (См. Следующий рисунок). Вы видите, что форма волны медленно нарастает, как гирлянда огней, загорающихся один за другим. При последовательной выборке точки появляются последовательно слева направо; при случайной выборке точки появляются на осциллограмме случайным образом.

Диаграмма выборки эквивалентного времени

Как работают осциллографы — объясните это материал

Blip … blip … blip … blip … woooooooooooooooo …. «Быстро медсестра, она разбилась … весла! »Никакая телевизионная больничная драма не быть полным без взгляда и звука кардиомонитора со стороны у постели больного. Мы все видели эти ярко освещенные следы прыжки вверх и вниз — но вы когда-нибудь задумывались, как именно они работают? Подобные кардиомониторы основаны на чем-то вроде электронного машина для рисования графиков, называемая осциллографом, которая очень похожа на старомодный телевизор.Давайте подробнее рассмотрим эти удобные инструменты и узнайте, как они работают!

Фото: Взрыв из прошлого! Представьте, что вы пытаетесь построить компактный осциллограф до того, как миниатюрные электронные компоненты были легко доступны. Это была проблема, которую ученые из Национального Бюро стандартов и Бюро аэронавтики ВМС США (BuAer) столкнулись еще в 1950-х годах до того, как они могли заполучить транзисторы. То, что они придумали, — это удивительно компактный прибор, Субминиатюрный радарный индикатор-осциллограф, который был выпущен в 1954–1956 годах.Фото любезно предоставлено Национальным институтом стандартов и технологий цифровых коллекций, Гейтерсбург, Мэриленд 20899.

Что такое осциллограф?

Фото: Типичная диаграмма / график. Это показывает устойчивый рост электронной коммерции в последние годы. Ось X (время) проходит горизонтально по странице; ось Y (доход) проходит вертикально вверх по странице. Предоставлено Бюро переписи населения США.

Вы почти наверняка рисовали диаграммы в школе и видели их в газеты.Многие из них показывают, как определенное количество чего-то (например, пульс, цена акций корпорации или обменный курс страны) меняется со временем: у них есть количество нанесен в вертикальном направлении (известном как ось Y) и период времени, нанесенный в горизонтальном направлении (ось x). Проблема с такими диаграммами в том, что они могут занять целую вечность, чтобы сюжет — если, конечно, вы не осциллограф! Это удобный маленький гаджет, который автоматически рисует диаграммы, используя сигналы, которые вы ему подаете. зонды, подключенные к электронной схеме, научному прибору, или часть медицинского оборудования для наблюдения.

Для чего можно использовать осциллографы?

Фото: Электрик ВМС США использует осциллограф для проверки работоспособности электродвигатель на борту авианосца. Фото Паоло Баяса любезно предоставлено ВМС США.

Мы можем использовать осциллографы для просмотра всех видов сигналов во всех виды способов. Если вы когда-нибудь изучаете электронику, вы будете использовать осциллографы, чтобы наблюдать за изменением сигналов в цепях с течением времени; ты также могут найти неисправности в сломанных телевизорах, радиоприемниках и т. д. виды аналогичного оборудования.Пробники на типичном осциллографе позволяют вы подаете электрический ток через коаксиальные кабели — но это не значит, что осциллограф может измерять только электричество. Подключите преобразователь (который преобразует один вид энергии в другой), и вы можете использовать осциллограф для измерения практически всего. Например, вы можете использовать микрофон (тип преобразователя, который преобразует звуковую энергию в электрический сигнал) для изучения звука сигналы с осциллографа; вы можете использовать термопару ( преобразователь, преобразующий тепло в электричество) для измерения температуры изменения; или вы можете использовать пьезоэлектрический преобразователь (который генерирует электричество, когда вы его сжимаете) для изучения вибраций, таких как сердцебиение человека.

Одна из действительно полезных особенностей осциллографов — это то, как они превращают невидимые сигналы в то, что мы можем видеть и понимать. Так, например, вы не можете слышать ультразвук — звук за пределами диапазона человеческого слуха — по определению. Но вы можете очень легко увидеть и изучить его с помощью осциллографа. Точно так же осциллографы предоставляют людям с нарушениями слуха очень полезный способ видеть и изучать звуки. они могут быть не в состоянии оценить другими способами.

Фото: Сделать звук видимым.Вы можете использовать осциллографы как звуковые «визуализаторы». Фактически, это след от компьютерного визуализатора, в который я загрузил фрагмент Бетховена, но ничто не мешает вам делать аналогичные вещи с физическим осциллографом, подключенным к Hi-Fi (или приложением на вашем телефоне). .

Как работает осциллограф

Традиционный осциллограф работает почти так же, как и традиционное (с электронно-лучевой трубкой) телевидение; действительно, вы иногда увидите осциллографы, называемые электронно-лучевыми осциллографами или CRO.В телевизоре электронные лучи заставляются сканировать вперед и назад через экран с покрытием на спине специальными химическими веществами, называемыми люминофором. Каждый раз Луч попадает на экран, от него загораются люминофоры. За меньшее время чем нужно моргнуть, электронные лучи проходят через весь экран и создайте картинку, которую вы можете видеть. Затем они это делают все сначала. И снова. И снова. Итак, вы видите движущееся изображение вместо неподвижного. (Взгляните на нашу телевизионную статью, чтобы увидеть диаграмму, показывающую Вы, как все это работает на практике.) В осциллографе электрон лучи работают так же, но вместо построения изображения они рисуют граф. Когда вы смотрите на линию на экране осциллографа, что вы на самом деле это электронный луч, качающийся вверх и вниз!

Вот что нужно отметить: электрические сигналы, поступающие в соединения x и y, эффективно становятся значениями x и y на вашей экранной диаграмме. Поскольку есть индивидуальный соответствие между этими двумя вещами, традиционный осциллограф аналоговое устройство.(Другой способ смотреть это значит, что след на экране — это аналог того, что вы изучения или измерения.)

Фотография: осциллограф рисует кривую (график) некоторой величины (нанесенной на ось y), которая изменяется со временем (нанесена на ось x). Один из распространенных паттернов, который вы увидите, — это плавно волнистая, змееподобная восходящая и нисходящая линия, которая называется синусоидальной волной или синусоидальной волной (зеленая верхняя линия). Другой довольно распространенный паттерн — это пилообразная волна (синяя ступенчатая кривая, показанная под синусоидой).Это демонстрационный снимок экрана с Oscium, подключаемого осциллографа, который воспроизводит некоторые функции традиционного осциллографа на вашем смартфоне или планшете.

Графики электронные

Как на самом деле осциллограф рисует кривую? Представьте, что вы осциллограф! Представьте, что вы держите в руке карандаш в нулевой точке на кусочке. миллиметровой бумаги. Теперь предположим, что ваша рука привязана к двум электродвигатели, один из которых может перемещать его на точное количество по вертикали (y) направление (то есть вверх и вниз по странице), а другой может переместите его в горизонтальном (x) направлении (поперек страницы из стороны в боковая сторона).Двигатели подключены к электронной схеме, которая может дискретизировать сигналы разных типов.

Для начала предположим, что мы подключить x-цепь к электронному кварцу Часы. Каждый раз часы тикают, он посылает сигнал на двигатель x, который перемещает вашу руку немного правее. Итак, в течение нескольких секунд ваша рука постепенно перемещается вправо, по ходу рисуя горизонтальную линию. Теперь предположим, что мы подключили Y-цепь к какой-то электронной прибор, определяющий сердцебиение человека.Если схемы x и y связаны одновременно, ваша рука будет перемещаться по странице, как и прежде, но подпрыгивайте вертикально каждый раз, когда сердце бьется, рисуя классический след сердцебиения, который вы видите в сериалах о больницах. Замените карандаш и миллиметровку электронным луч и экран телевизора, и вы можете точно увидеть, как осциллограф рисует его следы. Каждый раз, когда сигнал проходит через цепь y, электронный луч подпрыгивает. Все это время сигнал времени подает кривая перемещается слева направо по горизонтальной оси (x).

Иллюстрация: Как осциллограф рисует синусоидальную волну. 1) Внутри электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) электронная пушка (желтая) выпускает пучок электронов (зеленые точки) в направлении люминофорного экрана. 2) При отсутствии сигнала, подключенного к осциллографу, схема синхронизации питает катушки электромагнита (синие), которые заставляют электронный луч медленно перемещаться по экрану слева направо (эффективно запитывая ось x графика). 3) Когда вы подаете волнообразный сигнал (оранжевый) на щупы осциллографа, другая схема питает перпендикулярную пару катушек (красный), которые заставляют луч качать вверх и вниз.4) Действуя вместе, катушки заставляют электронные лучи перемещаться по восходящей и нисходящей, извивающейся дорожке (синусоидальная волна).

Как пользоваться осциллографом?

Все просто! Вы подключаете сигнал, который хотите изучить, к y-схему и используйте x-схему (иногда называемую временной разверткой), чтобы изучите, как сигнал меняется со временем. В качестве альтернативы вы можете подключить второй сигнал для x-цепи, а затем изучите, как y и x сигналы меняются вместе. Когда осциллограф включен и подключен в сигнал вы увидите след, образующийся на фоне экранная «миллиметровка» (известная как сетка, отмечены квадратами, называемыми делениями).

Если след слишком мал для правильного отображения, необходимо отрегулировать калибровка осей x и y — как при использовании другого размера масштабировать, когда вы рисуете диаграмму на бумаге. Если вы включите Контроль времени / деления (часто обозначается как Time / Div или Secs / Div), вы изменяете каждое деление экрана по оси X поэтому входящему сигналу требуется больше времени для прохождения. Например, если сердцебиение делает пульс каждую секунду и экран настроен до одной секунды на деление, вы получите пульс, появляющийся на каждом деление (линия) экрана.Если вы включите время / деление так что он установлен на 0,5 секунды на деление, импульсы будут распространяться на вдвое больше горизонтальной комнаты (потому что одна секунда времени сейчас представлен двумя делениями экрана). Вы можете настроить ось Y таким же образом. Как правило, идея состоит в том, чтобы растянуть след и заполнить весь экран, чтобы вы могли использовать сетку для точных измерений.

Типы осциллографов

CRO и ЖК-дисплей

Фото: Типичный полноразмерный цифровой осциллограф.фото Брайан Рид любезно предоставил ВМС США.

Как мы уже видели, осциллографы изначально основывались на электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), которые относительно громоздкие, тяжелые, энергоемкий, ненадежный и дорогой. Так же, как у ЭЛТ-телевизоров сейчас во многом заменен на более удобный LCD технологии, поэтому многие осциллографы с ЭЛТ были заменены плоскими ЖК-экранами. Вместо использования движущихся электронных лучей для рисования следов ЖК-дисплей осциллографы используют цифровую электронику, чтобы нарисовать кривую вместо этого — эффективно имитируя то, что происходит со старшими технология.Осциллографы с ЖК-дисплеем, как правило, намного дешевле и дороже. компактные: их можно положить даже в карман!

Фото: Цифровые осциллографы намного меньше и портативнее, чем старомодные аналоговые. Это портативный осциллограф Fluke, который используется для проверки сигналы связи в стойке с электронным оборудованием сзади. Фото Эндрю Ли любезно предоставлено ВВС США.

В отличие от традиционных осциллографов, в которых используются полностью аналоговые технологии (отображение различных сигналов на экране, которые точно соответствуют к сигналам, которые вы в них подаете), ЖК-осциллографы обычно цифровой: они используют аналого-цифровые преобразователи для включения входящих (аналоговые) сигналы в числовую (цифровую) форму, а затем вместо этого выводят эти числа на экран.

Осциллографы с подключаемым модулем

(USB)

Поскольку на вашем компьютере, планшете или смартфоне уже есть ЭЛТ- или ЖК-дисплей, нет необходимости не покупайте осциллограф для случайного использования в хобби. Такие компании, как Cleverscope, продают недорогие съемные осциллографы. (с USB-разъемами или эквивалентными выводами для мобильных устройств), которые имитируют схему в традиционном осциллографе и отображают кривую на вашем ПК или экране мобильного телефона. Как это удобно!

Приложения осциллографа

Поищите в своем любимом магазине приложений, и вы найдете немало совпадений по запросу «осциллограф», начиная от простых демонстрация трасс сигнала вплоть до полнофункциональных осциллографов, принимающих сигналы от подключаемых пробников.Основные приложения использовать микрофон как источник очень грубого сигнала. С помощью переходного кабеля USB для вашего мобильного телефона и вставного зонда, Ваш мобильный телефон мгновенно превращается в карманный осциллограф! Oscium производит самые известные съемные пробники осциллографов для iPhone / iPod Touch и Android, и, несомненно, они доступны и от других производителей.

Фото: вот скриншоты двух типичных приложений осциллографа. 1) Очень простое приложение Oscillo (доступное в обычных магазинах приложений) рисует простой график амплитуды любого звукового сигнала, который в настоящее время подается через микрофон вашего мобильного устройства.Это отличный способ продемонстрировать детям, как звуки разного тона и высоты создают волны разной формы. Здесь я напеваю один тон в свой мобильный телефон, чтобы сгенерировать приблизительную синусоидальную волну — и я могу изменять громкость и высоту звука и наблюдать, что происходит со следом, когда я это делаю. Что произойдет, если я свистну, напеваю или пытаюсь сделать свой голос похожим на трубу или флейту? Это отличное введение в осциллографы и гораздо более интересный интерактивный способ изучения волн, чем вы найдете в традиционных научных книгах.2) Чуть более сложное приложение Sound Oscilloscope (от Denis Bolshoiden для Android) может рисовать ту же амплитудную кривую или, альтернативно (как показано здесь), частотную характеристику (FFT) звукового сигнала от вашего микрофона, что добавляет дополнительное измерение. к деятельности.

Что это такое и как им пользоваться?

Цифровой осциллограф — это сложное электронное устройство, состоящее из различных программных и электронных аппаратных модулей, которые работают вместе для сбора, обработки, отображения и хранения данных, представляющих сигналы, представляющие интерес для оператора.

Цифровые осциллографы

часто называют цифровыми запоминающими осциллографами (DSO) или цифровыми стробоскопическими осциллографами (DSO).

Цифровой осциллограф Yokogawa DL7440 / DL7480

В своей простейшей форме цифровой осциллограф состоит из шести элементов: аналоговых усилителей вертикального входа, аналого-цифрового преобразователя и цифровой памяти формы сигналов, временной развертки с синхронизацией и синхронизацией, схем для отображения и реконструкции формы сигнала, светодиодного или ЖК-дисплея, а также источника питания.

Цифровые осциллографы

периодически дискретизируют изменяющийся во времени аналоговый сигнал и сохраняют в памяти формы сигнала значения сигнала в зависимости от времени.

Используя внутренние часы, цифровые осциллографы разделяют входные сигналы на отдельные временные точки. Затем мгновенные значения амплитуды квантуются осциллографом в этих точках. Полученные цифровые изображения затем сохраняются в цифровой памяти.

При заданной тактовой частоте дисплей восстанавливается из памяти устройства и, следовательно, рассматривается как соединенные точки или серия точек.Цифровые осциллографы предоставляют мощные функции по запуску оцифрованных данных из своей памяти.

Некоторые из преимуществ цифрового осциллографа по сравнению с аналоговым осциллографом включают способность осциллографа сохранять цифровые данные для последующего просмотра, загрузки в компьютер, создавать бумажные копии или сохранять на дискете, а также его способность мгновенно производить измерения цифровых данных.

После события запуска цифровые осциллографы можно настроить так, чтобы отображать формы сигналов по сравнению с аналоговым осциллографом, который необходимо запустить сначала, прежде чем он начнет трассировку.

Цифровой осциллограф также может исследовать оцифрованную информацию, хранящуюся в его памяти, и производить автоматические измерения на основе выбранных пользователем параметров, таких как скачок напряжения, частота и время нарастания.

Он также может отображать похожие захваченные данные различными способами. Эта возможность объясняется наличием большего количества захваченных данных, чем показано на экране. Он также предлагает гибкость, предоставляя широкий спектр вариантов хранения, обработки и отображения, таких как графика и отображение на четверть и половину экрана, а также многоступенчатые программы обработки.

Цифровой осциллограф идеально подходит для отображения сложных форм сигналов, когда необходимо производить расчеты и измерения на определенных участках сигналов, чтобы обеспечить отображение числовых данных и выходных сигналов, отражающих выбранные параметры сигналов.

Две основные категории цифровых осциллографов — это однократные осциллографы и осциллографы со случайным чередованием или эквивалентной временной дискретизацией.

Однократный осциллограф начинает дискретизацию события в реальном времени после выполнения условия запуска.Скорость аналого-цифрового преобразователя определяет ограничения скорости дискретизации однократных осциллографов. Размер памяти сбора данных устройства, которая принимает выходные данные от преобразователя, ограничивает время, в течение которого может быть произведена выборка одного события.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.