Осциллограф цифровой принцип работы

Одним из направлений развития современного приборостроения является создание технических средств на основе объединения достижений современной микроэлектроники и информационных технологий. Особенное развитие получило создание интеллектуальных программируемых средств измерений на основе современных аппаратно-программные средств. В качестве примера рассмотрим цифровые осциллографы ЦО — представляющие собой аппаратно-программные средства с очень высокими техническими характеристиками. По возможностям обработки сигналов и быстродействию ЦО приближаются к специализированным сигнальным процессорам, а по возможностям отображения результатов обработки превосходят их. Внешний вид осциллографа компании Good Will Instrument Co. На рис.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Цифровые осциллографы
• 18. Цифровой осциллограф: назначение, структурная схема, принцип действия
• Осциллограф
• Принцип работы цифрового осциллографа
• Принципы работы осциллографа, современные цифровые осциллографы
• Осциллограф
• УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
• Запоминающие цифровые осциллографы.
• Осциллограф: принцип работы, устройство и применение
• Принцип действия цифрового осциллографа

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Обзор осциллографа Rigol DS1104Z-S (DS1000Z)

Цифровые осциллографы

Цифровой осциллограф использует абсолютно другой принцип работы рисунок 12а. Входной сигнал, в размере выбранного кадра, пройдя все входные усилители и аттенюаторы поступает на АЦП, где преобразуется в цифровую форму и поступает во внутреннюю память для дальнейшей обработки привязка к развертке, вывод на экран, измерение параметров и т.

Это один из главных недостатков всех цифровых осциллографов. Основным параметром любого осциллографа является полоса пропускания — диапазон частот сигналов, исследование которых возможно на данном типе осциллографа, на котором амплитуда входного сигнала, поддерживаемой стабильной по уровню, уменьшится на экране осциллографа на 3 dB или до уровня 0,7 от начальной амплитуды. Другой немаловажный параметр — разрядность АЦП. Чаще всего в цифровых осциллографах используются восьмиразрядные АЦП отсчетов по амплитуде , что вполне достаточно для исследования сигнала.

Дата добавления: ; просмотров: ; Опубликованный материал нарушает авторские права? Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! I период работы сентябрь, октябрь, ноябрь I.

Задания для самостоятельной работы I. Цены на работы, заказываемые на 10 и более дней. Работы, необходимые для надлежащего содержания оборудования и систем инженерно-технического обеспечения, входящих в состав общего имущества в многоквартирном доме II. Режим работы школы во время организации образовательного процесса. Структура курсовой работы II. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам Обратная связь.

Отключите adBlock!

18. Цифровой осциллограф: назначение, структурная схема, принцип действия

Если спросить профессионального регулировщика электронной аппаратуры или радиоинженера: «Какой самый главный прибор на вашем рабочем месте? И это действительно так. Конечно, невозможно обойтись без мультиметра. Но когда речь заходит о регулировке и настройке любого электронного устройства от простого телевизора до многоканального передатчика орбитальной станции, то без осциллографа обойтись невозможно. Осциллограф предназначен для визуального наблюдения и контроля периодических сигналов любой формы: синусоидальной, прямоугольной и треугольной. Благодаря широкому диапазону развёртки он позволяет так развернуть импульс, что можно контролировать даже наносекундные интервалы. Например, измерить время нарастания импульса, а в цифровой аппаратуре это очень важный параметр.

Устройство и принцип действия осциллографа. По принципу работы он практически идентичен телевизионному приемнику, с той разницей, что вместо . Цифровые осциллографы используют для отображения информации.

Осциллограф

Цифровой осциллограф — это конструктивное объединение аналогового осциллографа и электронно-вычислительной машины. С его помощью можно не только отображать характеристику напряжения в реальном времени, но и выполнять различные математические операции: складывать и вычитать сигналы в разных каналах, растягивать во времени фрагменты записанного в память сигнала, определять частотный спектр сигнала путём применения быстрого преобразования Фурье и прочее. Входной сигнал u t проходит через масштабирующее устройство усилитель и делитель напряжения и попадает в аналогово-цифровой преобразователь. Задача этого звена — это заменить полученную зависимость дискретной последовательностью кодовых слов Ni мгновенных значений ui этого напряжения. Так продолжается до тех пор, пока не будет выполнено некое заданное условие, например, когда какое-либо ui впервые превысит заданный оператором уровень. После этого, содержимое некоторого количества ячеек ОЗУ переписывается в запоминающее устройство, где каждой ячейке соответствует точка на экране, отличающаяся от фона. Координата Х определяется номером ячейки, а координата Y кодовым словом Ni, которое находится в этой ячейке.

Принцип работы цифрового осциллографа

Параметры оборудования крайне важны для изучения сигналов. Основные характеристики измерительного прибора:. Именно эта особенность электрических сигналов позволяет быстро диагностировать неполадку, используя осциллограф. Рассматривая принципы работы осциллографа, важно изучить методики измерения.

Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация! Для любого профессионального настройщика электронных устройств или для инженера по радиоэлектронным устройствам основным рабочим устройством является осциллограф.

Принципы работы осциллографа, современные цифровые осциллографы

Современные осциллографы позволяют исследовать сигнал гигагерцовых частот. Для исследования более высокочастотных сигналов можно использовать электронно-оптические камеры. По логике работы и назначению осциллографы можно разделить на три группы [1] :. Осциллографы с непрерывной развёрткой для регистрации кривой на фотоленте шлейфовый осциллограф. Количество лучей может достигать 16 и более n -лучевой осциллограф имеет n сигнальных входов и может одновременно отображать на экране n графиков входных сигналов. Осциллографы с периодической развёрткой делятся на: универсальные обычные , скоростные, стробоскопические, запоминающие и специальные; цифровые осциллографы могут сочетать возможность использования разных функций.

Осциллограф

Практически любая современная измерительная аппаратура, применяемая в любительской или профессиональной электротехнике, разрабатывается с использованием цифровых технологий. Это позволяет существенно расширить возможности приборов по сравнению с их аналоговыми разновидностями за счет интеграции с ЭВМ, функций обработки и хранения данных. Рассмотрим, как осуществляется работа такого оборудования, взяв за основу описание цифрового осциллографа — одного из самых используемых измерительных устройств в электротехническом деле. Как известно, любой осциллограф используется для измерения характеристик напряжения во времени. На его экране отображается сигнал в виде осциллограммы — прямой или синусоидальной линии, которая претерпевает изменение за определенный период. Цифровые разновидности этого прибора имеют следующую общую схему, состоящую из следующих функциональных компонентов:. Процесс обработки сигнала в цифровом осциллографе происходит следующим образом.

Осцилло́граф (лат. oscillo — качаюсь + греч. γραφω — пишу) — прибор, предназначенный По логике работы и назначению осциллографы можно разделить на три группы: реального запоминающие и специальные; цифровые осциллографы могут сочетать возможность использования разных функций.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА

Запоминающие цифровые осциллографы ЗЦО. Осциллограф может работать в двух режимах. Если сдвоенный переключатель П находится в положении 1, то схема представляет обычный универсальный осциллограф, а если в положении 2 — то схема работает как ЗЦО. Упрощенно принцип действия запоминающего цифрового осциллографа можно описать следующим образом.

Запоминающие цифровые осциллографы.

На сегодняшний день это один из самых распространенных типов контрольно-измерительных приборов, который наряду с мультиметрами позволяет производить производственные и научные исследования. На сегодняшний день промышленность не стоит на месте. Создаются современные приборы, которые позволяют значительно сокращать время исследований и разработок. Они обладают значительным набором измерительных приложений, емкостным сенсорным дисплеем, глубокой памятью и высочайшей скоростью обновления сигналов на экране. Число лучей может быть 16 и более n-лучевой прибор имеет n сигнальных входов, в том числе может отображать на экране одновременно n графиков входных сигналов.

Существует два типа осциллографов: аналоговые и цифровые.

Осциллограф: принцип работы, устройство и применение

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой. Электронный осциллограф — устройство, принцип работы.

Принцип действия цифрового осциллографа

Осциллограф входит в комплект необходимых измерительных приборов при работе с электронными устройствами. Осциллограф — это единственный вид измерительных устройств, который позволяет наблюдать форму сигнала непосредственно, а также оценивать его амплитудные и временные характеристики. Современные осциллографы по точности измерения параметров не уступают специализированным измерительным приборам — вольтметрам, частотомерам. Назначение осциллографа — это наблюдение формы сигнала, измерение его мгновенных параметров в любой момент времени наблюдения, сравнение формы и фазовых сдвигов с другими колебаниями.

12. Принцип работы электронного осциллографа. Электронно-лучевая трубка. Развёртка. Синхронизация. Чувствительность.

Осциллограф – это измерительное устройство для визуального наблюдения или записи функциональной зависимости двух величин, преобразованных в электрический сигнал. Осциллографы широко используют для наблюдения временной зависимости переменной величины.

Главой частью электронного осциллографа является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Ее элементы расположены в вакуумном баллоне. Они включают в себя люминесцирующий экран, отклоняющую систему из двух пар отклоняющих пластин и электронную пушку, состоящую из подогревного катода, подобного катоду диода, и специальных электродов, которые ускоряют и фокусируют электроны.

На пластины вертикального и горизонтального отклонения подается разность потенциалов. В зависимости от ее знака и значения пучок электронов отклоняется в вертикальном или горизонтальном направлении. Сформированный и определенным образом направленный электронный пучок попадает на люминесцентный экран – переднюю стенку электронно-лучевой трубки, покрытую люминофорами, которые способны светиться под воздействием ударов электронов (катодолюминесценция).

Пучок электронов на экране изобразится светящейся точкой. Плавно изменяя напряжение на отклоняющих пластинах, светящуюся точку можно перемещать по экрану. Люминофоры обладают свойством посесвечения, они светятся в данном месте некоторое время после того, как электронный пучок сместился с данного места. Поэтому перемещение пучка наблюдается на экране в виде линии.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ)

Структурная схема осциллографа дана на след рисунке:

Передняя панель осциллографа: ( ЛУЧШЕ ВЗЯТЬ ФОТКУ ИЗ УЧЕБНИКА, В РАЗЫ ЛУЧШЕ)

Поданный на клеммы «Вход Y» и «Земля» сигнал усиливается и подается на вертикально отклоняющиеся пластины. На экране осциллографа такой сигнал изобразится отрезком вертикальной прямой. Для наблюдения зависимости сигнала от времени следует светящейся точке сообщить одновременно равномерное движение в горизонтальном направлении. Чтобы записать периодический процесс, точка должна за некоторый конечный промежуток времени переместиться слева направо по экрану и в возможно короткий промежуток времени вернуться обратно. Поэтому напряжение, подаваемое на горизонтально отклоняющиеся пластины, должно иметь пилообразный вид.

Для того чтобы периодический процесс отображался на экране неподвижным изображением, необходимо подобрать достаточно точно частоту развертки: на один период времени развертки должно приходиться целое число периодов исследуемого сигнала. Это условие выполнятся блоком синхронизации развертки. Ручки «Диапазон частот» и «Частота плавно» позволяют задавать нужную частоту развертки.

Если исследуемый процесс однократный или непериодический, то может быть использован ждущий режим развертки, предусмотренный в некоторых осциллографах.

Этот режим развертки действует каждый раз и только тогда, когда возникает регистрируемый процесс.

В результате луч движется по экрану слева направо с определенной постоянной скоростью, после чего очень быстро возвращается к левой границе экрана и повторяет свое движение. Расстояние, которое проходит луч вдоль горизонтальной оси, пропорционально времени. Этот процесс называется разверткой, а горизонтальная линия, которую луч прочерчивает по экрану, называется линией развертки.

Чувствительность ,как я понял, это амплитуда колебаний линии на осциллографе, а Синхронизация это процесс застопорения движущейся линии для получения картинки , как Фигуры Лиссажу.

13.Электроды для съема биоэлектрического сигнала — это

проводники специальной формы,, соединяющие измерительную цепь с

биологической системой.

При диагностике электроды используются не только для съема электрического сигнала, но и для подведения внешнего электромагнит­ного воздействия, например в реографии. В ме­дицине электроды используются также для ока­зания электромагнитного воздействия с целью лечения и при электростимуляции.

К электродам предъявляются определенные требования: они должны быстро фиксировать­ся и сниматься, иметь высокую стабильность электрических параметров, быть прочными, не создавать помех, не раздражать биологическую ткань и т. п.

Важная физическая проблема, относящаяся к электродам для съема биоэлектрического сигнала, заключается в минимизации потерь полезной информации, особенно на переходном сопротив­лении электрод — кожа. Эквивалентная электрическая схема контура, включающего в себя биологическую систему и электро­ды, изображена на рис. 17.2 (Ј_бп — ЭДС источника биопотенциа­лов; г — сопротивление внутренних тканей биологической систе­мы; R — сопротивление кожи и электродов, контактирующих с ней; R_nx — входное сопротивление усилителя биопотенциалов). Из закона Ома, предполагая, что сила тока на всех участках кон­тура одинакова, имеем

Јбп = Ir+IR + IR_BX = IR_i + IR_Bx, где Кi = г + R.

Можно условно назвать падение напряжения на входе усилите­ля IR_BX «полезным», так как усилитель увеличивает именно эту часть ЭДС источника. Падения напряжения Iг и IR внутри биоло­гической системы и на системе электрод — кожа в этом смысле «бесполезны». Так как величина Ј_бп задана, а уменьшить г невоз­можно, то увеличить IR_Bx можно лишь уменьшением R, и прежде всего уменьшением сопротивления контакта электрод — кожа.

Для уменьшения переходного сопротивления электрод — кожа стараются увеличить проводимость среды между электродом и ко­жей, используют марлевые салфетки, смоченные физиологическим раствором, или электропроводящие пасты. Можно уменьшить это сопротивление, увеличив площадь контакта электрод — кожа, т. е. увеличив размер электрода, но при этом электрод будет захватывать несколько эквипотенциальных поверхностей (см., например, рис. 12.15) и истинная картина электрического поля будет искажена.

По назначению электроды для съема биоэлектрического сигна­ла подразделяют на следующие группы: 1) для кратковременного применения в кабинетах функциональной диагностики, напри­мер для разового снятия электрокардиограммы; 2) для длитель­ного использования, например при постоянном наблюдении за тя­желобольными в условиях палат интенсивной терапии; 3) для ис­пользования на подвижных обследуемых, например в спортивной или космической медицине; 4) для экстренного применения, на­пример в условиях скорой помощи. Ясно, что во всех случаях про­явится своя специфика применения электродов: физиологиче­ский раствор может высохнуть и сопротивление изменится, если наблюдение биоэлектрических сигналов длительное, при бессоз­нательном состоянии пациента надежнее использовать игольча­тые электроды и т. п.

При пользовании электродами в электрофизиологических ис­следованиях возникают две специфические проблемы. Одна из них— возникновение гальванической ЭДС при контакте электро­дов с биологической тканью. Другая — электролитическая поля­ризация электродов, что проявляется в выделении на электродах продуктов реакций при прохождении тока. В результате возника­ет встречная по отношению к основной ЭДС.

В обоих случаях возникающие ЭДС искажают снимаемый электродами полезный биоэлектрический сигнал. Существуют способы, позволяющие снизить или устранить подобные влияния, однако эти приемы относятся к электрохимии и в этом курсе не рассматриваются.

В заключение рассмотрим устройство некоторых электродов. Для снятия электрокардиограмм к конечностям специальными резиновыми лентами прикрепляют электроды — металлические пластинки с клеммами 1 (рис. 17.3), в которые вставляют и за­крепляют штыри кабелей отведений. Кабели соединяют электро­ды с электрокардиографом. На груди пациента устанавливают грудной электрод 2. Он удерживается резиновой присоской. Этот электрод также имеет клемму для штыря кабеля отведений.

В микроэлектродной практике используют стеклянные микро­электроды. Профиль такого электрода изображен на рис. 17.4, кон­чик его имеет диаметр 0,5 мкм. Корпус электрода является изоля­тором, внутри находится проводник в виде электролита. Изготовле­ние микроэлектродов и работа с ними представляют определенные трудности, однако такой микроэлектрод позволяет прокалывать мембрану клетки и проводить внутриклеточные исследования.

Многие медико-биологические характеристики нельзя непо­средственно «снять» электродами, так как эти характеристики не отражаются биоэлектрическим сигналом: давление крови, темпе­ратура, звуки сердца и многие другие. В некоторых случаях меди­ко-биологическая информация связана с электрическим сигна­лом, однако к ней удобнее подойти как к неэлектрической вели­чине (например, пульс). В этих случаях используют датчики (измерительные преобразователи).

Датчиком называют устройство, преобразующее измеряемую или контролируемую величину в сигнал, удобный для передачи, дальнейшего преобразования или регистрации. Датчик, к которо­му подведена измеряемая величина, т. е. первый в измерительной цепи, называется первичным.

В рамках медицинской электроники рассматриваются только такие датчики, которые преобразуют измеряемую или контроли­руемую неэлектрическую величину в электрический сигнал.

Использование электрических сигналов предпочтительнее, чем иных, так как электронные устройства позволяют сравнительно несложно усиливать их, передавать на расстояние и регистриро­вать. Датчики подразделяются на генераторные и параметриче­ские.

Генераторные датчики под воздействием измеряемого сигнала непосредственно генерируют напряжение или ток. Укажем некото­рые типы этих датчиков и явления, на которых они основаны: 1) пье­зоэлектрические, пьезоэлектрический эффект; 2) тер­моэлектрические, термоэлектричество — явление возникновения ЭДС в электрической цепи, состоящей из последовательно соединен­ных разнородных проводников, имеющих различную температуру спаев; 3) индукционные, электромагнитная индукция; 4) фото­электрические, фотоэффект.

Параметрические датчики под воздействием измеряемого сиг­нала изменяют какой-либо свой параметр. Укажем некоторые типы этих датчиков и измеряемый с их помощью параметр: 1) емкост­ные, емкость; 2) реостатные, омическое сопротивление; 3) индук­тивные, индуктивность или взаимная индуктивность.

В зависимости от вида энергии, являющейся носителем инфор­мации, различают механические, акустические (звуковые), тем­пературные, электрические, оптические и другие датчики.

В некоторых случаях датчики называют по измеряемой величи­не; так, например, датчик давления, тензометрический датчик (тен- зодатчик) — для измерения перемещения или деформации и т. д.

Приведем возможные медико-биологические применения ука­занных типов датчиков (табл.).

Датчик характеризуется функцией преобразования — функ­циональной зависимостью выходной величины у от входной х, ко­торая описывается аналитическим выражением у = f(x) или гра­фиком. Наиболее простым и удобным случаем является прямо пропорциональная зависимость у = kx.

Чувствительность датчика показывает, в какой мере вы­ходная величина реагирует на изменение входной:

Она в зависимости от вида датчика выражается, например, в омах на миллиметр (Ом/мм), в милливольтах на кельвин (мВ/К) и т. д.

Существенны временные характеристики датчиков. Дело в том, что физические процессы в датчиках не происходят мгновен­но, это приводит к запаздыванию изменения выходной величины по сравнению с изменением входной. Аналитически такая особен­ность приводит к зависимости чувствительности датчика от ско­рости изменения входной величины dx/dt или от частоты при из­менении х по гармоническому закону.

При работе с датчиками следует учитывать возможные, специ­фические для них, погрешности. Причинами погрешностей могутбыть следующие факторы: 1) темпера­турная зависимость функции преобра­зования; 2) гистерезис — запаздывание у от х даже при медленном изменении входной величины, происходящее в ре­зультате необратимых процессов в дат­чике; 3) непостоянство функции пре­образования во времени; 4) обратное воздействие датчика на биоло­гическую систему, приводящее к изменению показаний; 5) инерци­онность датчика (пренебрежение его временными характеристика­ми) и др.

Конструкция датчиков, используемых в медицине, весьма раз­нообразна: от простейших (типа термопары) до сложных допле- ровских датчиков. Опишем в виде примера весьма простой датчик частоты дыхания — реостатный (резистивный).

Этот датчик (рис.) выполнен в виде резиновой трубки 1, которая заполнена мелким угольным порошком 2. С торцов труб­ки вмонтированы электроды 3. Через уголь можно пропускать ток от внешнего источника 4.При растяжении трубки увеличивается длина L и уменьшается площадь S сечения столбика угля и согласно формуле увеличи­вается сопротивление R

R = pl/S,

где р — удельное сопротивление угольного порошка.

Таким образом, если трубкой опоясать грудную клетку или, как это обычно делается, прикрепить к концам трубки ремень и охватить им грудную клетку, то при вдохе трубка растягивается, а при выдохе — сокращается. Сила тока в цепи будет изменяться с частотой дыхания, что можно зафиксировать, используя соот­ветствующую измерительную схему.

В заключение отметим, что датчики являются техническими аналогами рецепторов биологических систем.

Цифровой осциллограф для начинающих. Ч1

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

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

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

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

Осциллограф очень полезен при:

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

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

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

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

→ Временные характеристики:

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

→ Физические характеристики:

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

Принцип работы цифрового осциллографа

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

 

 

Ключевые характеристики цифрового осциллографа

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

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

→ Полоса пропускания

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

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

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

→ Количество каналов

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

→ Частота дискретизации (Sampling rate)

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

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

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

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

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

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

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

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

→ Эквивалентная частота дискретизации

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

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

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

→ Глубина памяти

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

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

→ C

корость обновления сигналов на экране

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

→ Максимальное входное напряжение

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

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

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

 

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

описание, что измеряет, инструкция для начинающих

Для чего нужен осциллограф?

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

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

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

Назначение, устройство и описание осциллографа

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

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

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

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

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

Как работает осциллограф?

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

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

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

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

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

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

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

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

Синхронизация от исследуемого сигнала.

Синхронизация от сети.

Синхронизация от внешнего источника.

Первый вариант наиболее удобный и он используется чаще всего.

Осциллограф С1-94.

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

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

Справа от экрана сверху вниз.

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

Кнопка «Сеть». Кнопка включения прибора.

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

Кнопка режима «Ждущ-Авт».

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

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

Кнопка установки синхронизации «Внутр-Внешн».

Как измерительное оборудование работает?

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

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

Исторический факт

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

Какие они бывают?

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

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

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

Классификация

По назначению и способу вывода измерительной информации:

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

По способу обработки входного сигнала

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

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

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

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

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

Области применения

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

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

Телевизионный осциллограф

Дополнительные возможности

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

Четырехканальный прибор

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

Внешний делитель

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

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

Фигуры Лиссажу

Устройство и основные технические параметры

Каждый прибор имеет ряд следующих технических характеристик:

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

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

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

Настройка

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

Устройство

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

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

Экран

Осциллограф имеет экран A

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

Сигнальные входы

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

Управление разверткой

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

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

Триггер

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

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

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

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

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

Щуп осциллографа. Устройство и принцип работы / Хабр

Эта статья для тех кто всегда хотел знать как устроен щуп осциллографа, но боялся спросить. Для тех кто начинает работать с осциллографом, а также для тех кто много лет работает, но никогда не хватало времени и сил для того, чтобы разобрать как устроен щуп(пробник) осциллографа на самом деле. Этот материал основан на статье Doug Ford «The secret world of oscilloscope probes» с некоторыми изменениями и дополнениями. В статье будут рассматриваться только пассивные щупы. Исследование работы будем проводить в популярном симуляторе электронных схем LTSpice. Разберем последовательно назначение и особенности каждого элемента, моделируя эквивалентные схемы начиная от простых вариантов и переходя к более реалистичным. Узнаем кто изобрёл и запатентовал первый прототип этого устройства в том виде в котором он используется сейчас. А также в конце рассмотрим как устроен реальный щуп фирмы Keysight(бывший Agilent) 10073C, вышедший из строя и давший согласие предоставить свои останки на благо научного прогресса.

Все кто работает в области электроники хоть раз сталкивался с измерением с помощью осциллографа. Существует много разновидностей пробников, в основном они делятся на активные и пассивные. Активные пробники могут быть самого разного устройства и назначения, и в этой статье не рассматриваются. Мы обратим внимание на наверное самый распространенный вариант пассивного пробника с коэффициентом деления равным 10 (либо с переключателем режимов 1 или 10) и входным сопротивлением 10 МОм с учетом входного сопротивления осциллографа 1 МОм. В комплекте осциллографа как правило имеется два таких щупа.

Рассмотрим его устройство. Если поискать в интернете как устроен щуп осциллографа, то чаще всего приводится схема представленная на рисунке 1. Входное сопротивление осциллографа равно 1 МОм. Емкость входа осциллографа как правило составляет от 10 до 30 пФ (мы возьмем 20пФ). Источником сигнала будет генератор с 50-омным выходом нагруженный на резистор
50 Ом. Эквивалентное выходное сопротивление такой схемы будет параллельное сопротивление (Rgen || Rload) = 25 Ом, такой выбор не случаен, о чем еще пойдет речь ниже. Эквивалентная схема щупа представлена как емкость кабеля в виде конденсатора на 100 пФ, наконечника с резистором делителя Rdiv и компенсирующего подстроечного конденсатора Ccomp. Делитель составленный из резисторов Rdiv и Rin образуют коэффициент пробника

Задача конденсатора Ccomp выровнять частотную характеристику тракта. Для того, чтобы коэффициент оставался 1/10 на всех частотах необходимо, чтобы конденсатор Ccomp равнялся 1/9 суммарной емкости кабеля и входа осц., и таким образом получаем значение

Рисунок 1Рисунок 2

Другой возможный вариант когда параллельно резистору Rdiv стоит постоянный конденсатор, а подстроечный ставится параллельно входу осциллографа как показано на рисунке 2. Для переключения в режим с коэффициентом 1 резистор Rdiv просто закорачивают. Еще одна возможная конфигурация, показанная на рисунке 3, когда цепь подстройки находится в основании щупа, а не в наконечнике. Такой вариант и будем рассматривать в дальнейшем. Входная емкость такой системы будет определятся как последовательное соединение емкости Cdiv и суммы емкостей Ccable, Ccomp  и Cin  и равняется 13,5 пФ. Именно входная емкость определяет полосу пропускания щупа, точнее она определяется RC цепочкой, составленной из входной емкости и внутреннего сопротивления той части схемы куда приложен щуп. В документации на пробник обычно указывается полоса пропускания, которая нормирована на эквивалентной внутреннее сопротивление источника равное 25 Ом, то есть, если щуп с полосой пропускания в 500 МГц, имеющий входную емкость в районе 12 пФ приложен к высокоомной цепи, например 1МОм, то полоса пропускания уменьшится до 12,5 кГц. В нашем же случае как видно из рисунка 4 штатная полоса пропускания оказалась равной 470 МГц.

Рисунок 3Рисунок 4

Посмотрим как влияет изменение ёмкости компенсационного конденсатора Сcomp на частотный отклик. На рисунке 5 показан результат моделирования при изменении емкости от 4 пФ до 24 пФ с шагом 2 пФ. Видно, что искажения начинаются уже с нескольких сотен герц. Правильно подобранная компенсация должна обеспечить ровную частотную характеристику.

Рисунок 5

На рисунке 6 влияние емкости Сcomp на форму измеряемого сигнала в виде прямоугольных импульсов. Последняя картинка знакома любому, кто хоть раз сталкивался с калибровкой щупа осциллографа. Осциллографы как правило оснащены внутренним генератором прямоугольных сигналов, который питает «калибровочный» терминал на передней панели. Частота калибровочного сигнала обычно составляет 1 кГц с амплитудой 1 В. Изменяя емкость подстроечного конденсатора в основании можно добиться максимальной «прямоугольности» импульсов, и тем самым максимальной ровности частотного отклика.

Рисунок 6

Как правило объяснение работы пассивного пробника на этом заканчивается. Но мы попробуем пойти немного дальше. Основное отличие приведенной схемы от реальной ситуации заключается в том, что кабель аппроксимируется сосредоточенной емкостью только на низких частотах. Для полной картины необходимо изменить модель кабеля с емкости на линию передачи, как показано на рисунке 7. Типичная длинна кабеля щупа равна 1,2 м. Определим погонную емкость из соображения сохранения общей емкости 100 пф, таким образом погонная емкость будет равна 100 / 1,2 = 83,3 пФ/м. Погонную индуктивность найдем из формулы

 где Zo – волновое сопротивление кабеля – 50 Ом. Таким образом L=2500*83,3 = 208,3 нГн. Вставим полученные значения в нашу модель и построим АЧХ.

Рисунок 7Рисунок 8Рисунок 9

Как видно результат оказался чудовищный. На рисунке 8 и 9 представлены частотные характеристики на входе и выходе щупа. Видно, что кроме того, что искажения частотного отклика приняли неприемлемый вид, но и в результате переотражений происходит влияние на измеряемую схему на частотах выше 40 МГц, чем вообще говоря можно повредить устройство. Так происходим из-за несогласованности нагрузки и сопротивления источника с кабелем. Для тех кто не очень знаком с основами передачи сигналов в линиях передачи можно начать ознакомление с этой статьи. А мы пойдем дальше. Так что же делают разработчики пробников осциллографов для решения этой проблемы?

Если вы измерите сопротивление щупа в режиме 1х то увидите, что сопротивление не будет равно нулю. Измеренное сопротивление будет в районе 150-300 Ом. Можно предположить, что в щуп вставлены какие-то последовательные резисторы. Может в этом весь секрет. Давайте вставим в нашу симуляцию пару резисторов. Добавим на входе кабеля резистор 150 Ом, а также на выходе в отсеке регулировки добавим резистор 50 Ом. Результат моделирования показан на рисунке 11.

Рисунок 10Рисунок 11

Очевидно, что характеристика стала более плавной, хотя идеальной её по-прежнему трудно назвать. Полезная пропускная способность такой системы не превышает 40МГц. Настройка компенсационного конденсатора мало влияет на частотную характеристику или резонансные эффекты линии передачи. Таким образом, очевидно, что характеристики линии передачи зондирующего кабеля потенциально ответственны за некоторые серьезные ограничения полосы пропускания и частотной характеристики. Итак, в чем секрет дизайна высокочастотных щупов. Как производителям зондов удается добиться максимальной ширины полосы пропускания от зондов? Над этим вопросом думал молодой сотрудник компании Tektronix по имени John Kobbe в 50-е годы 20 века. Пытаясь подобрать размер и положение резисторов для получения гладкой характеристики, он в какой-то момент пришел к выводу, что требуется поставить резистор по середине кабеля. Впрочем, скоро ему пришла идея получше.

Если вы разберете ваш пробник и удалите из него все последовательные резисторы, а потом измерите сопротивление кабеля, то оно про прежнему будет далеко от короткого замыкания. Это происходим от того, что сама центральная жила имеет высокое сопротивление. Именно так поступил John Kobbe. Купив в магазине высокоомную проволоку, он вытащил центральную жилу, заменив ее на проволоку. На рисунке 12 показан кабель щупа в разрезе, видно, что центральная жила гораздо тоньше чем для обычного коаксиального кабеля и смята, что придает в свою очередь больше гибкости пробнику.

Рисунок 12

Так, что же это нам даёт? Вернемся к нашей модели и заменим последовательные резисторы на сопротивление потерь в линии передачи (рисунок 13).

Рисунок 13Рисунок 14

На рисунке 14 показан волшебный результат: плавный и монотонный отклик без неприятных отражений или аномалий– просто плавный, полезный отклик! Давайте посмотрим, чего мы еще сможем добиться используя этот подход. Рассмотрим как влияет изменение сопротивление центральной жилы на частотный отклик, будем изменять сопротивление от 100 до 200 Ом с шагом 10 Ом.

Рисунок 15Рисунок 16

Отсюда подбираем оптимальное сопротивление – примерно 140 Ом и получаем пробник с полосой пропускания более  230 МГц (рисунок 17) , что уже можно назвать неплохим результатом.

Рисунок 17

Этим нехитрым изобретением производители пробников пользуются и по сей день. Историю Джона Коббе можно почитать здесь. Подробнее про основы пассивных пробников можно почитать в книжке «Oscilloscope Probe Circuits» JOE WEBER 1969 г. А мы двинемся дальше.

Попробуем ещё немного улучшить нашу модель. Практические конструкции компенсационных схем могут быть самые разные и зависят от производителя. Мы же рассмотрим еще один часто встречающийся приём, а именно последовательно с кондесатором Ccomp поставим дополнительный резистор и будем менять его от 50 до 250 Ом с шагом 10 Ом.

Рисунок 18Рисунок 19

На рисунке 19 показан результат моделирования. Как видно можно подобрать оптимальное значение резистора для получения ровной характеристики. В нашем случае это значение получается равным 160 Ом (часто в примерах на этом месте встречается значение 68 Ом). Построим окончательный вариант схемы (рисунок 20).

Рисунок 20Рисунок 21

Внедрение правильной схемы компенсации позволило увеличить полосу пропускания до значения 450 МГц! Почти удалось добиться результата моделирования идеальной схемы из рисунка 3. Теперь мы знаем секрет создания пробника. Но, как уже говорилось выше, в реальности все гораздо сложнее и приходится учитывать паразитные составляющие всех элементов схемы.

Далее давайте посмотрим некоторые характеристики нашего новоиспечённого щупа. Рассмотрим время нарастания фронта и задержку распространения. Будем для наглядности сравнивать со схемой из рисунка 10 и схемой из рисунка 16.

Рисунок 22

На рисунке 22 показан отклик на прямоугольный импульс 10 В для трех схем, и исходный импульс в уменьшенном масштабе (голубой). Задержка всех моделей оказалась равной примерно 5 нсек. Последний вариант схемы с полосой пропускания 450 МГц (зеленый) показал время нарастания фронта менее 1 нсек, тогда как схема с полосой 230 МГц (красный) показала результат 1,7 нсек. Модель же с последовательными резисторами (коричневый) по длительности фронта не уступает последнему варианту щупа, но создает значительные искажения формы. Наносекундные различия во времени нарастания несущественны, если вы наблюдаете прямоугольный отклик звуковых операционных усилителей с микросекундным временем нарастания, но они становятся жизненно важными, если вы исследуете проблемы в высокоскоростных цифровых схемах.

Полезно также рассмотреть частотную зависимость входного сопротивления (импеданса) пробника.  Как говорилось выше для постоянного напряжения и низких частот пробник x10 имеет входное сопротивление 10 МОм. На следующем рисунке 23, показана зависимость входного сопротивления от частоты. По оси Y указано входное сопротивление в дБ (140 дБ соответствует 10МОм). Видно, что емкость начинает оказывать определяющее воздействие на входной импеданс на высоких частотах, и выше 150 МГц падает до значения менее 100 Ом (40 дБ на графике).

Рисунок 23

Рассмотрим также как влияет заземляющая клемма на частотную характеристику. Типичный провод заземления пробника с зажимом составляет около 150 мм в длину. Типичная индуктивность провода составляет около 1 нГн /мм, поэтому заземляющий провод соответствует индуктивности 150 нГн. Так как место крепления заземляющего провода находится на некотором расстоянии от наконечника добавим еще 50 нГн.  Вставим эту индуктивность в нашу модель щупа и посмотрим, как это повлияет на частотную характеристику.

Рисунок 24Рисунок 25Рисунок 26

На рисунке 25 и 26 частотная характеристика и фронт отклика во временной области щупа с индуктивностью (зеленый) показана в сравнении с предыдущим вариантом без индуктивности (красный). Характеристика значительно испортилась и стала демонстрировать немонотонность.

Рисунок 27

Для измерения сигналов выше десятков МГц в комплекте щупа всегда идут специальные насадки (рисунок 27) для заземления пробника максимально близко к наконечнику щупа во избежание возникновения индуктивных искажений.

Напоследок рассмотрим реально существующий вариант щупа фирмы Agilent (нынешний Keysight) 10073C, который пришел в негодность у меня на работе и был разобран.  На рисунке 28 представлено основание щупа.

Рисунок 28

На рисунке 29 воссозданная схема в LTSpice. Сопротивление кабеля отличается от рассмотренных выше и равняется 2,2 МОм. Значения потенциометров, расположенных по бокам могут принимать значения до 500 Ом (R7-R10). Полоса пропускания по спецификации 500 МГц. Значения регулируемых емкостей неизвестно. Параметры используемого кабеля и емкости Сdiv также неизвестно. Со значениями используемыми в этой статье получилось только 426 МГц (рисунок 30).

Рисунок 29Рисунок 30

Выводы:

• Пробники с высокой пропускной способностью спроектированы с использованием тщательно подобранного кабеля линии передачи и с минимизации воздействия сквозных отражений линии передачи.

• Использование правильной схемы компенсации позволяет в разы увеличить полосу пропускания.

• Пробник 10х имеет входное сопротивление 10 MОм только  на низких частотах. На более высоких частотах в основном определяется входной ёмкостью.

• Индуктивность заземляющего провода может разрушить точность формы сигнала и пропускную способность. Используйте комплект насадок из комплекта пробника, чтобы обеспечить низкую индуктивность.

---

Файлы моделирования можно скачать здесь.

Полезное видео на тему: Eric Bogatin Oscilloscope Basics Session.

Некоторые физические процессы в электронно-лучевых трубках

Страница 38 из 41

Электронный осциллограф используется для наблюдения и регистрации изменяющегося во времени напряжения.
Основными частями электронного осциллографа являются электронно-лучевая трубка и управляющая электрическая схема. Изменения во времени исследуемого явления наблюдаются на светящемся экране трубки. Электрическая схема обеспечивает согласованную работу отдельных узлов трубки и синхронизацию с исследуемым явлением.
Кроме этих основных частей, электронные осциллографы могут содержать дополнительные устройства: генератор для калибровки цепи временной развертки, усилитель исследуемого явления и др.
По способу получения электронного луча различают осциллографы с ненакаливаемым (холодным) катодом и осциллографы с накаливаемым (горячим) катодом.
На рис. 5-52 представлено устройство осциллографа с холодным катодом. Под действием приложенного напряжения Uycк в разрядной трубке РТ возникает тлеющий разряд и формируется электронный пучок. Для получения интенсивного и устойчивого электронного пучка давление в РТ должно быть порядка 10-2 мм рт. ст. Электронный пучок через отверстие в диафрагме Д1 попадает в вакуумную камеру КВ осциллографа. Во избежание большого рассеивания электронов в камере давление в ней должно быть не более 10-4—10-5 мм рт. ст.

Рис. 5-52. Эскиз электронного осциллографа с холодным катодом.
% — катод; ПЯ— пластины явления; ПВ— пластины времени; Э— экран; О —окно для наблюдения; ФБ—бак предварительного разрежения.
В камере имеются пластины запирания луча ПЗЛ, за которыми расположена диафрагма Д2 с узким отверстием. Подавая на ПЗЛ соответствующее напряжение в нерабочий период времени, смещают электронный луч в сторону, так что он не попадает на экран. Но и при этих условиях наблюдались случаи засвечивания фотопленки. Это явление связывают с бомбардировкой фотослоя или экрана нейтральными молекулами, которые образуются в РТ в результате нейтрализации ионов. Такие молекулы движутся по оси осциллографа и не сметаются в ПЗЛ. Во избежание попадания нейтральных молекул на экран ось РТ наклоняют по отношению к оси камеры.

После ПЗЛ электронный пучок в рабочий период времени попадает в область отклоняющих пластин и затем на экран, вызывая его свечение. Изображение фотографируется с экрана или непосредственно получается на фотопленке, заложенной внутрь осциллографа. В последнем случае получается более четкая и яркая осциллограмма, что важно при регистрации весьма кратковременных процессов. Отрицательными качествами осциллографов с холодным катодом являются необходимость постоянной откачки, громоздкость, сложность работы с ними. Поэтому осциллографы с холодным катодом в настоящее время применяются редко. Осциллографии с горячим катодом за последние 20 лет получили широкое распространение и представляют в настоящее время совершенные и удобные для обращения приборы.
Магнитные катушки К1 и К2 служат для фокусировки электронного луча. Необходимое разряжение в ΡΊ создается форвакуумным насосом ФН, вращаемым электродвигателем ЭД, и регулируется регулятором давления РД. Вакуум в КВ создается при помощи диффузионного насоса ДН. Положительным свойством осциллографов с холодным катодом является также возможность смены отклоняющих пластин и изменения расстояния между ними.

Рис. 5-53. Схема отпаянной электронно-лучевой трубки.

На рис. 5-53 представлен эскиз отпаянной электроннолучевой трубки. Основными элементами трубки являются подогреваемый катод К, модулятор М, система электродов для ускорения и фокусировки электронного луча, отклоняющие пластины и люминесцирующий экран Э. Модулятор предназначен для запирания электронного луча в течение времени, когда не производится записи. С этой целью при постоянном питании трубки на модулятор подается потенциал, отрицательный по отношению к катоду. Электронный луч открывается, когда на модулятор подается импульс положительной полярности.
В электрическом поле анодов А1, А2, А3 электронный пучок фокусируется и ускоряется. В электрическом поле пластин явления ПЯ электроны луча отклоняются в вертикальном направлении в соответствии с мгновенным значением напряжения на ПЯ. В электрическом поле пластин времени ПВ электронный луч отклоняется в горизонтальном направлении в соответствии с мгновенным значением напряжения на ПВ.
С помощью пластин времени, как правило, получают прямолинейную развертку. Реже встречаются круговая и спиральная развертки, которые позволяют полнее использовать площадь экрана. Для получения круговой развертки на пластины вертикального отклонения и пластины горизонтального отклонения подаются напряжения, которые изменяются соответственно по закону U0sinωt и U0cosωt. При этом луч на экране описывает окружность. На специальную пару электродов подается исследуемое явление, которое вызывает отклонение луча в радиальном направлении. Для получения спиральной развертки на электроды, к которым подводится исследуемое явление, прикладывается дополнительно возрастающее во времени напряжение.

Рис. 5-54. Эскиз оксидного катода.
По выходе из электрического поля ПВ электроны движутся прямолинейно и бомбардируют экран, вызывая его свечение. В различные моменты! времени электроны, испытавшие действие полей ПЯ и ПB, ударяются в различные точки экрана, и на экране осциллографа образуется светящаяся линия, показывающая характер изменения явления во времени. Свечение экрана тем сильнее, чем меньше скорость перемещения луча по экрану, больше плотность тока в электронном пучке и энергия электронов. Для получения достаточно яркого свечения при регистрации одиночных явлений напряжение, ускоряющее электроны, составляет 10 кВ и выше. Такие осциллографы называются высоковольтными.

В отпаянных электронно-лучевых трубках применяются оксидные катоды, обладающие высокой эмиссионной способностью при сравнительно невысоких температурах (около 1 000°К). Схема устройства оксидного катода представлена на рис. 5-54. На никелевый цилиндр 1 нанесен слой окиси бария 2, который является эмиттером. Накаливаемая спираль 3 служит для разогрева катода. Через ввод 4 на катод подается напряжение от схемы осциллографа. Путем специальной термической обработки в вакууме в оксидном слое частично восстанавливается металлический барий, благодаря чему оксидный слой становится полупроводящим. Работа выхода из оксидных катодов составляет 1 —1,1 эв, тогда как вольфрамовый катод имеет работу выхода 4,54 эв, а вольфрамовый катод, активированный торием, 2,63 эв.
Оксидные катоды могут кратковременно давать электронные токи плотностью 20—30 а/см2, тогда как у вольфрамовых катодов плотность тока эмиссии обычно составляет 1 а/см2. Однако у оксидного катода эмиссия быстро сокращается, и плотность тока с катода падает до величины 0,3—0,5 а/см2. Происходит так называемое «отравление» катода. В высоковольтных осциллографах длительность открытия луча невелика и сравнительно велики паузы (около секунды), в течение которых катод «отдыхает» и восстанавливает свои эмиссионные свойства. Разработка оксидных катодов ведется в направлении увеличения плотности тока эмиссии, что очень важно при регистрации весьма кратковременных процессов.

В качестве аналога двояковыпуклой оптической линзы можно рассмотреть изображенное на рис. 5-56 устройство, симметричное относительно оси х. Электроны движутся с катода К расходящимся пучком и попадают в электрическое поле анодов—диафрагм с отверстиями Д1 и Д2. Потенциал второго анода превышает потенциал первого. Эквипотенциальные поверхности в этом случае по форме напоминают поверхности двояковыпуклой линзы.
Силу, действующую на электрон, можно разложить на две составляющие: продольную Fx, ускоряющую или замедляющую электроны, и поперечную отклоняющую электроны в радиальном направлении.
Электроны, входящие в электрическое поле слева, отклонятся к оси х. Электроны, выходящие из электрического поля, отклонятся от оси х. Фокусирующее действие этого устройства преобладает над рассеивающим по той причине, что по выходе из поля диафрагм Д1 и Д2 электрон подвергается действию дефокусирующей силы, которая меньше, чем действие фокусирующей силы при входе.

Рис. 5-57. Схема электронно-оптической системы осциллографической трубки.
К—катод; М— модулятор; УЭ—ускоряющий электрод; A1 и A2—первый п второй аноды.

Электроны выходят из электрического поля линзы сходящимся пучком. Такая линза при обратном распределении потенциалов на электродах Д1 и Д2 также оказывает фокусирующее действие.
В рассмотренном устройстве потенциал непрерывно изменяется, а следовательно, изменяется и показатель преломления. В световой оптике имеется аналогичное устройство — масляно-иммерсионный объектив, где объект и изображение помещаются в средах с различными коэффициентами преломления (воздух и масло). Рассмотренная электронно-оптическая система получила название иммерсионной линзы.
На рис. 5-57 показана типичная электронно-оптическая система осциллографической трубки. Характерным для осциллографической трубки является наличие двух электронно-оптических линз. Однолинзовая система фокусировки не дает возможности получать большие интенсивности луча, так как отрицательное поле линзы, находящееся со стороны катода, уменьшает число электронов, вступающих в линзу. Переход к двухлинзовой системе привел к быстрому и эффективному развитию осциллографов с накаленным катодом.
Электроны, вылетающие с катода, попадают в зону действия первой линзы, образованной полем в пространстве катода, модулятора и ускоряющего электрода. Внутри первого анода находятся ограничивающая диафрагма, вырезающая из электронного пучка узкий луч, и диафрагмы для улавливания вторичных электронов. Вторая линза, образованная полем между первым и вторым анодными цилиндрами. представляет собой иммерсионный электронный объектив. Эта линза обеспечивает сфокусированный электронный пучок у экрана осциллографа.
Электронный пучок, выходящий с катода, ограничивается модулятором, а также отрицательным объемным зарядом, накапливающимся перед катодом и поворачивающим медленно летящие электроны обратно к катоду. Чтобы уменьшить влияние отрицательного объемного заряда, в первой линзе создается сильное электрическое поле благодаря большой разности потенциалов между модулятором и ускоряющим электродом.
В иммерсионной линзе электроны, находящиеся на различных радиусах от оси системы, не фокусируются точно в одну точку на оси х. Изображение на экране получается в виде размытого кружочка. Это явление по аналогии со световой оптикой называется сферической аберрацией. Ограничивающая диафрагма, уменьшающая поперечное сечение электронного пучка, способствует уменьшению сферической аберрации. В высоковольтных электронно-лучевых трубках, сконструированных в ВЭИ, применяются электростатические линзы с гиперболическими эквипотенциальными поверхностями, которые обладают наименьшей сферической аберрацией. При цилиндрических электродах иммерсионной линзы сферическая аберрация будет наименьшей при равенстве диаметров обоих цилиндров. Сферическая аберрация становится ничтожно малой, если диаметры цилиндров в 8 раз больше диаметра диафрагмы, ограничивающей размер пятна.

Рис. 5-59. Действие магнитного поля на пучок электронов.

Магнитная линза обладает более сильным фокусирующим действием, чем электростатическая линза, и при тщательном исполнении и монтаже позволяет получать электронный луч с диаметром до 2·10-3 мм (микроосциллограф).
На фокусировку электронного пучка влияет разница в начальных скоростях электронов по выходе из катода и взаимное расталкивание электронов в пучке.
Различие в начальных скоростях электронов тем меньше, чем меньше температура катода. Сильное электрическое поле, создаваемое в первой линзе благодаря низкому отрицательному потенциалу ускоряющего электрода, также ослабляет влияние разброса начальных скоростей электронов.
Силы расталкивания электронов в пучке определяют наименьший диаметр пучка. При фокусировке электронного пучка растет плотность тока в луче и, следовательно, увеличиваются силы взаимного отталкивания электронов. С увеличением анодного напряжения диаметр пучка электронов уменьшается до тех пор, пока напряжение не достигнет некоторой сравнительно небольшой величины. При уменьшении тока в электронном пучке уменьшаются силы взаимного отталкивания электронов, что позволяет получить электронный пучок с большей плотностью тока.
Люминесцирующий экран представляет собой тонкий слой люминофора, нанесенного на стеклянную или металлическую поверхность. Бомбардирующие электроны возбуждают молекулы люминофора, и последние, приходя в нормальное состояние, испускают кванты света. Однако только небольшая доля кинетической энергии электронов (не более 10%) превращается в световую. Важной характеристикой экрана является его светоотдача, представляющая собой отношение излучаемой световой мощности к мощности электронов, бомбардирующих экран. Наиболее эффективными люминофорами в настоящее время являются специально обработанные соединения, содержащие сульфиды цинка и кадмия со светоотдачей до 6 св/вт и сульфидселениды цинка (S, Se) Zn со светоотдачей до 8 св/вт.
При работе с осциллографом важен спектральный состав свечения экрана. Многие фотослои чувствительны к синему свечению, человеческий глаз наиболее чувствителен к зеленому свечению. Для получения свечения того или иного цвета в состав люминофора добавляются вещества — активаторы. Атомы активатора возбуждаются излучением люминесцирующего вещества и сами испускают свечение того или иного цвета. Для получения наибольшей яркости в области синего свечения в качестве активатора к люминофору добавляется серебро, для получения преимущественно зеленого свечения в состав люминофора вводят медь.
При бомбардировке экрана из него вылетают вторичные электроны. Если ускоряющее напряжение 10 кВ и выше, то число вторичных электронов меньше числа первичных, бомбардирующих электронов. В таком случае люминофор, имеющий высокое объемное сопротивление (Р=1013—1014 Ом/см), в течение короткого времени регистрации явления заряжается отрицательно.  Отрицательный потенциал экрана будет вызывать торможение бомбардирующих электронов, а поэтому яркость свечения экрана уменьшается. Чтобы не допустить зарядки люминофора, его покрывают со стороны бомбардирующих электронов тонкой пленкой алюминия. Слой алюминия электрически соединяют с последним анодом, благодаря чему на экране постоянно удерживается потенциал этого анода. Бомбардирующие электроны легко проходят через тонкий слой алюминия. По пленка алюминия непрозрачна для света. Отражение света от алюминиевой пленки увеличивает светоотдачу экрана.
Зависимость яркости свечения J люминофора от энергии электронов eU и плотности тока j в электронном пучке имеет вид:
(5-106)
где п =1,5 — 2,0, функция f(j) близка к линейной;
А — некоторая постоянная.
Если энергия электронов и плотность тока, достигающая десятков мА/мм2, становятся выше предельных значений, то рост яркости с увеличением напряжения и плотности тока замедляется. Увеличение ускоряющего напряжения бывает нежелательным, так как при этом снижается чувствительность отклоняющих пластин.
Часть света, испускаемого люминофором, теряется при прохождении невозбужденной части люминофора, в загрязнениях связки люминофора со стеклом, в стекле экрана. Поэтому наряду с увеличением светоотдачи экрана важным является сведение к минимуму потерь света.
Важной характеристикой электронно-лучевой трубки является максимальная скорость записи. Под максимальной скоростью записи имеют в виду такую скорость перемещения электронного луча по экрану, при которой на фотослое получается достаточное для наблюдения почернение. Достаточное почернение оценивается фотографической плотностью отпечатка, равной 0,1. Последняя определяется как логарифм отношения светового потока, проходящего через слой фотоэмульсии до проявления, к световому потоку, проходящему через почерненный слой после проявления.
При внешнем фотографировании (с экрана осциллографа) отпечаток получается значительно слабее, чем при непосредственной бомбардировке фотослоя электронами при одинаковой энергии электронов и их плотности в пучке в обоих случаях.

На величину максимальной скорости записи (или разрешающей способности) при внешнем фотографировании существенное влияние может оказать контрастность экрана.
Рис. 5-60. Схематическое устройство трубки с послеускорением.
A—система ускорения; Б- система послеускорения;
1 — кольца ускорения; 2 — изолирующие кольца.

Под контрастностью понимается отношение свечения самого яркого и самого темного участков экрана. Чтобы уменьшить засвечивание экрана, нужно защитить его от проникновения внешнего освещения. Засвечивание значительной части экрана происходит также из-за явления полного внутреннего отражения в стекле экрана.
Стремление получить большую скорость записи при сохранении чувствительности привело к появлению трубки с послеускорением (рис. 5-60).
Электронный луч вначале ускоряется сравнительно невысоким напряжением и попадает в поле отклоняющих пластин. Чувствительность к отклонению при этом получается большой. Затем электронный луч дополнительно ускоряется полем послеускорения. При этом чувствительность несколько снижается, но незначительно. Однако яркость свечения возрастает в сильной степени.
Электроды послеускорения образуются нанесенными на внутреннюю поверхность колбы графитовыми кольцами, разделенными кольцами из непроводящего материала. Подведение напряжения на электроды послеускорения производится через стенку колбы.
В приложениях (табл. П-17) приведены некоторые характеристики советских и иностранных электронно-лучевых трубок.

• Назад
• Вперёд

Что такое осциллограф: основы, применение и изготовление

Содержание

Если вы работаете с электронной схемой, вам понадобится осциллограф!

Но что такое осциллограф в простейшем виде?

Осциллограф — это часть оборудования для тестирования электронных схем, позволяющая наблюдать за изменениями напряжения с течением времени, чтобы можно было диагностировать проблемы в цифровой форме сигнала. Он может записывать изменения или колебания напряжения в течение некоторого времени.

Обучение работе с осциллографом является важным шагом для инженеров-электриков. Возможность использования этого оборудования необходима для анализа цепей. Без этого инструмента практически невозможно найти неисправности в сложных схемах.

Давайте узнаем больше об осциллографе с помощью этой статьи:

Осциллограф, который используется для хранения и анализа в цифровом виде вместо аналоговых методов, представляет собой цифровой запоминающий осциллограф .

Это сложное электронное устройство, состоящее из различных электронных аппаратных средств, программного обеспечения и модулей. Известно, что они работают в единстве для захвата, обработки, хранения и отображения данных, которые представляют интересующий сигнал, которым обладает оператор.

Также называемый цифровым осциллографом или цифровым дискретным осциллографом, это наиболее часто используемый осциллограф. Он используется для различных целей, таких как функции измерения, хранения, отображения и расширенного триггера, которые он известен тем, что предоставляет своим пользователям.

Входные аналоговые сигналы являются выборками и затем преобразуются в цифровую запись. Эти цифровые записи оказываются амплитудой сигнала в течение каждого шага дискретизации.

Существует множество подтипов цифровых запоминающих осциллографов, которые стали использоваться после появления цифровых технологий.

Обычно все эти типы обозначаются самим термином цифровой осциллограф . Другие термины используются только тогда, когда они должны быть специально упомянуты.

Обычно он известен как цифровой осциллограф и осциллограф с цифровым люминофором или DPO. Цифровой запоминающий осциллограф — этот термин появился после появления цифровых осциллографов.

Название указывает на наличие памяти, которую можно использовать для хранения. В этих хранилищах могут использоваться формы сигналов, которые могут быть видны в течение длительного периода времени.

Цифровой запоминающий осциллограф известен тем, что хранит и оцифровывает поступающие входные сигналы.

Он удобен и используется в различных приложениях и отраслях для выполнения множества задач.

Источник изображения: Excelatphysics

Раньше осциллографы состояли из электронно-лучевых трубок (ЭЛТ). Поэтому их назвали электронно-лучевым осциллографом.

Основы О-скопов:

О-скопы используются для построения графиков электрических сигналов, которые изменяются во времени, поскольку вы знаете, что большинство эндоскопов создают два типа пространственных графиков.

Производит один график времени ожидания по оси x, а другой — с напряжением по оси y. На экране осциллографа доступны различные типы элементов управления.

С помощью этих элементов управления можно настроить масштаб графика как по вертикали, так и по горизонтали. Эти элементы управления позволяют увеличивать и уменьшать масштаб сигнала. С помощью контроллера вы можете установить триггер на счет, чтобы помочь сосредоточиться и стабилизировать дисциплину.

История осциллографа:

Андре Блондель был французским физиком, который изобрел осциллограф в 1893 году.

Он построил и представил первый электронный механический осциллограф, и это устройство регистрировало в нем значения электрических величин.

Он регистрировал электрические величины, такие как текущая генетическая интенсивность. Информация записывалась на движущуюся бумажную ленту с помощью чернильного маятника, прикрепленного к катушке.

Полоса пропускания этих механических устройств составляла от 10 до 19 кГц. В 1957 году Осциллограф стал Универсальным измерительным средством, и производство этого прибора было налажено во всех технологически развитых странах.

Это устройство можно разделить на два типа категорий, аналоговые и цифровые, которые имеют как свои положительные, так и отрицательные стороны и имеют свои отличительные особенности.

Принцип работы цифрового запоминающего осциллографа:

Цифровой запоминающий осциллограф используется для хранения и оцифровки входных сигналов. Это делается с помощью электронно-лучевой трубки или ЭЛТ и с помощью цифровой памяти. Оцифровка обычно выполняется с использованием выборки входных сигналов в различных периодических формах волны.

Теперь максимальная частота сигнала, измеряемая с помощью DSO, зависит главным образом от двух факторов. Этими факторами являются частота дискретизации и характер преобразователя. При частоте дискретизации безопасный анализ входного сигнала выполняется с использованием теории дискретизации.

Эта теория утверждает, что крайне важно, чтобы частота дискретизации сигналов была в два раза выше, чем самая высокая частота принимаемых входных сигналов. Частота дискретизации относится к тому факту, что скорость аналого-цифрового преобразования является быстрой и высокой.

В работе цифрового запоминающего осциллографа преобразователь работает с использованием дорогой флэш-памяти, разрешение которой уменьшается по мере увеличения частоты дискретизации. Полоса пропускания и разрешение осциллографа ограничены частотой дискретизации.

Потребность в преобразователях аналоговых сигналов в цифровые может быть легко преодолена с помощью сдвигового регистра. Сдвиговый регистр используется для выборки и хранения входных сигналов. Сигналы медленно считываются и сохраняются в цифровом виде из сдвигового регистра.

При использовании этого метода заметно значительное снижение стоимости преобразователя. Известно, что он работает со скоростью до 100 мегасэмплов в секунду. DSO не принимает ввод данных во время оцифровки, что является недостатком цифрового запоминающего осциллографа.

Для визуализации конечной волны осциллографы, как известно, используют метод интерполяризации . Этот метод представляет собой процесс, который приводит к созданию новых точек данных с использованием переменных точек данных. Точки соединяются вместе с помощью двух процессов: линейной интерполяции и синусоидальной интерполяции.

Во время интерполяции линии используются для соединения точек вместе. Он используется для создания прямоугольного сигнала или импульса. В случае синусоидального сигнала в DSO используется синусоидальная интерполяция.

Цифровой осциллограф состоит из дигитайзера, усилителя, схемы анализатора, памяти, реконструкции формы сигнала, горизонтальных пластин, вертикальных пластин, электронно-лучевой трубки или ЭЛТ, триггера, часов, схемы временной развертки, часов и усилителя строчной развертки.

DSO оцифровывает аналоговый входной сигнал, после чего эти сигналы усиливаются, если они оказываются слабыми. После усиления сигналы оцифровываются, которые затем сохраняются в памяти. Эти цифровые сигналы обрабатываются схемой анализатора после восстановления формы сигнала.

Применение цифрового запоминающего осциллографа :

Что измеряет осциллограф?

Осциллограф — это устройство, которое позволяет пользователю измерять различные характеристики напряжения или тока.

Его можно использовать для просмотра изменения сигнала во времени. Это полезно при устранении неполадок в электронных схемах, потому что оно может показать, генерирует ли тестируемая схема ожидаемый сигнал.

Они используются в таких областях, как электроника, акустика, телекоммуникации, обработка сигналов и медицинская электроника.

Осциллографы — это сложные приборы, которые обеспечивают визуальное представление схемы. Они позволяют анализировать электрический сигнал в режиме реального времени.

Осциллограф можно использовать для самых разных целей, от простого устранения неполадок до расширенных исследований.

Цифровой запоминающий осциллограф представляет собой устройство с передовыми технологиями, такими как проводное соединение и архитектура CMOS, может широко применяться в различных областях, таких как:

• Автомобильные электронные устройства,
• Бытовая электроника и
• Цифровая связь.

Основное применение цифрового запоминающего осциллографа — отображение форм сигналов. Его можно использовать во многих областях, таких как проверка и измерение сигналов, электрооборудования, преобразователей, проектирование электрического оборудования, область испытаний медицинского оборудования и т. д.

Осциллографы используются для измерения: время и время падения.

Для проверки стабильности сигнала переменного тока.

Для наблюдения за поведением цепи.

Типы осциллографов:

Производительность цифрового осциллографа зависит от частоты дискретизации и полосы пропускания. Сегодня доступны различные типы цифровых осциллографов.

В цифровом осциллографе частота повторяющихся сигналов ограничена отображаемой полосой пропускания. Кроме того, частота дискретизации ограничивает способность осциллографа регистрировать переходные процессы.

1.

Цифровой запоминающий осциллограф:

Цифровой запоминающий осциллограф — это устройство, которое регистрирует переходные процессы и затем сохраняет эти события для дальнейшего анализа, печати, архивирования и других подобных процессов.

В этом типе осциллографов имеется постоянное хранилище, с помощью которого любой вид сигнала может быть записан и загружен на другие носители для анализа.

С помощью осциллографа этого типа можно одновременно анализировать еще четыре сигнала, а также могут предоставляться однократные события, которые фиксируются с помощью триггеров.

Этот тип триггера может быть установлен в соответствии с вашими требованиями, вручную или автоматически. Основное различие между аналоговым и цифровым запоминающим осциллографом заключается в том, что цифровой запоминающий осциллограф, в отличие от аналогового, не может отображать уровень интенсивности любого типа сигнала в реальном времени.

2.

Осциллографы с цифровым люминофором:

По сравнению со стандартным цифровым запоминающим осциллографом осциллограф с цифровым люминофором быстрее захватывает сигнал и анализирует его.

Он использует параллельную обработку, с помощью которой может быть достигнут уровень производительности визуализации сигнала в реальном времени, а также помогает обеспечить самые высокие частоты дискретизации.

Интенсивность сигнала отображается аналогично аналоговому осциллографу. Дублируя эффект фосфора, это устройство помогает хранить базу данных значений побежденных сигналов. Это увеличивает интенсивность отображения, когда формы сигналов перекрываются.

Осциллографы с цифровым люминофором отображают уровень интенсивности прозрачности, единственное, что он может пропустить переходные данные за пределами окна захвата данных и вне его скорости обновления.

Это улучшенная версия, сочетающая в себе функции цифрового накопителя и аналогового осциллографа. Когда дело доходит до общего назначения, проектирования цифровой синхронизации, связи, тестирования, устранения неполадок и других подобных процессов, он обеспечивает высокое качество.

3.

Портативный цифровой запоминающий осциллограф или Fluke DSO:

Портативные осциллографы — это устройства, ограниченные как по функциональным возможностям, так и по размеру. Как следует из названия, их можно легко транспортировать.

Эти устройства имеют сверхпрочный защитный корпус, который можно использовать в любых полевых условиях и при обнаружении неисправностей.

Осциллографы Fluke имеют небольшие размеры, но имеют важную функцию, которая помогает обеспечить точность сигналов. Эти устройства также помогают получать результаты с высокой точностью и имеют сходство с осциллографами лабораторного типа.

Портативный цифровой запоминающий осциллограф Tesca Global:

Узнайте больше о SM-1022M-N.

K теперь подробнее о SM-1021M-N

Эти устройства имеют встроенный цифровой мультиметр и надежную регистрацию данных.

4. Цифровой запоминающий осциллограф USB

на базе ПК:

Эти осциллографы основаны на компьютерах и имеют небольшие размеры. Он также имеет внешние устройства, которые подключаются к компьютеру с помощью USB.

Узнайте больше о ПК 1021 и ПК 1022.

Когда дело доходит до этого типа осциллографов, можно увидеть значительное улучшение частоты дискретизации, а также полосы пропускания. Некоторые USB-осциллографы даже имеют те же возможности и функции, что и осциллографы с цифровым запоминающим устройством. Так что это довольно доступный и прочный осциллограф.

5. Двухканальный цифровой запоминающий осциллограф

:

Двухканальный цифровой запоминающий осциллограф — это устройство, которое измеряет электрические сигналы во времени и отображает информацию на экране.

Узнайте больше о DSO-8202

Двухканальный DSO имеет аналоговый канал для просмотра сигналов напряжения и еще один канал для просмотра цифровых сигналов.

Он использует внутреннюю память для записи измерений для последующего анализа. Двухканальный цифровой запоминающий осциллограф — это уникальный диагностический инструмент для понимания электрических проблем в источниках питания, двигателях, переключателях, освещении и других приложениях.

Эти приборы для поиска и устранения неисправностей используются для измерения параметров напряжения и тока в системах переменного/переменного или постоянного тока.

6.

Четырехканальный цифровой запоминающий осциллограф :

Четырехканальный цифровой запоминающий осциллограф имеет один аналоговый вход и четыре аналоговых канала. Он работает по принципу выборки данных с временным разрешением.

Узнайте больше о DSO-7104

В четырехканальном DSO пользователь может установить параметры с помощью программного или встроенного ПО для получения желаемых результатов. Его можно использовать для просмотра и записи изменений напряжения, он обеспечивает четкие и точные формы сигналов напряжения с помощью экрана дисплея на передней панели.

Позволяет пользователю просматривать напряжение переменного или постоянного тока на различных частотах. Эта функция полезна для диагностики электроники и может использоваться для проверки линий электропередач, двигателей, переключателей, печатных плат и т. д.

7.

Смешанные осциллографы:

Смешанный осциллограф — это устройство, сочетающее в себе функции анализатора спектра ВЧ, логического анализатора и цифрового осциллографа.

Этот тип осциллографов является одним из наиболее часто используемых устройств при работе с системами, включающими такие работы, как цифровая логика, радиочастотная связь, цифровые сигналы, цифровая логика и так далее.

Сигналы, полученные с помощью триггера, и наши временные корреляции друг с другом полезны при устранении неполадок при тестировании и отладке конструкции, когда речь идет об использовании смешанных осциллографов.

8.

Осциллограф смешанных сигналов (MSO) :

Когда дело доходит до использования осциллографов, инженеры обычно используют комбинацию цифровых осциллографов и логических анализаторов.

В этом случае пригодится осциллограф смешанных сигналов, поскольку он сочетает в себе возможности обоих устройств и помогает стать многоканальным логическим анализатором.

Имеет возможность цифрового запуска, с помощью которой анализ аналогового сигнала усиливается, что может дополнительно запускать цифровой логический переход. Эти типы осциллографов имеют от 2 до 4 аналоговых входных каналов и около 16 цифровых входных каналов.

9.

Цифровой стробоскопический осциллограф:

Цифровые стробоскопические осциллографы немного отличаются в методе, используемом для замены более широкой полосы пропускания более низким динамическим диапазоном.

Эти осциллографы должны обрабатывать весь диапазон входного сигнала, поскольку в этом устройстве входной сигнал не анимируется и не усиливается, поэтому он обычно ограничивает диапазон примерно 1 вольт от пика до пика .

Этот тип осциллографов регистрирует амплитуду сигналов быстрее по сравнению с другими типами осциллографов. Это возможно, когда амплитуда выше, а полоса пропускания превышает 80 ГГц.

Он не работает с повторяющимися сигналами и не так полезен по сравнению с другими осциллографами для захвата переходных процессов за пределами нормальной частоты дискретизации.

Как пользоваться осциллографом?

Осциллограф — это устройство, которое в основном используется для проверки типов оборудования и поиска неисправностей в различных электронных схемах. Это полезно в длинных цепях, от аналоговых цепей до радиосхем.

Базовые знания о том, как пользоваться осциллографом, важны для того, чтобы вы могли извлечь из него максимальную пользу. Давайте сосредоточимся на некоторых полезных шагах, которые вы должны знать для правильного использования осциллографа:

1. Самый первый шаг — использовать любое устройство, включив питание и выключив устройство. На устройстве будет доступен переключатель, помеченный как питание или линия. Нужно нажать кнопку включения, которая там имеется.
2. После подачи питания на устройство загорится индикатор питания или световой индикатор.
3. После включения устройства кнопкой питания следует дождаться, пока на дисплее осциллографа не появится индикатор процесса.
4. Некоторые осциллографы сегодня имеют полупроводниковое пространство; с другой стороны, некоторые из них состоят из электронно-лучевых трубок, которым нужно время, чтобы прогреться, прежде чем они появятся на дисплее.
5. Оба типа дисплеев требуют времени для прогрева, прежде чем они появятся; поэтому вам может потребоваться подождать около минуты, пока осциллограф не будет использован.
6. Когда появится дисплей, вы должны быть готовы найти трассу. Это первый этап использования осциллографа, так как на экране можно увидеть другие сигналы, но перед этим вам следует поработать над поиском кривой.
7. Для этого можно воздействовать на спусковой крючок, установив его по центру и удерживая в выключенном состоянии, полностью повернув против часовой стрелки.
8. Теперь вам также нужно установить другие элементы управления, разместив их в горизонтальном и вертикальном положениях в центре. В этот момент след должен стать видимым; однако, если трасса не обнаружена, вы можете нажать кнопку поиска луча, чтобы найти ее.
9. Следующим шагом после нахождения трассы является установка регулятора усиления в горизонтальное положение. Регулятор усиления должен быть установлен таким образом, чтобы ожидаемые деревья могли заполнить вертикальный экран.
10. Предположим, что ожидаемая форма сигнала составляет около 8 вольт от пика до пика, а экран имеет высоту около 10 см в калиброванном сечении; затем вам нужно установить регулятор усиления на 1 вольт CM. Путь с этого момента будет 8 см, которые будут занимать экран.
11. После настройки регулировки усиления необходимо установить скорость по времени, которая зависит от того, что вы хотите видеть на экране.
12. Предположим, что сигнал имеет период времени 10 миллисекунд; тогда экран может иметь ширину 12 см. В этот момент базовая скорость синхронизации будет составлять одну мс на сантиметр.
13. После установки скорости по времени необходимо подать сигнал, и теперь можно увидеть изображение.
14. После подачи сигнала необходимо отрегулировать уровень запуска, чтобы узнать, является ли он положительным или отрицательным передним фронтом. Форма волны временной базы будет контролироваться регулятором уровня триггера, а затем начнется трассировка формы волны.
15. Также важно определить, должны ли триггеры находиться на положительном или отрицательном фронте, чтобы их можно было отрегулировать в соответствии с требуемым изображением.
16. Наконец, теперь, когда есть таблица осциллограмм, вы можете отрегулировать усиление по вертикали и управление по времени, чтобы получить требуемое изображение.

Режимы работы цифрового запоминающего осциллографа:

Известно, что цифровой запоминающий осциллограф работает в трех рабочих режимах: режим прокрутки, режим сохранения и режим удержания или сохранения. Режимы прокрутки используются для четкого отображения быстро меняющихся сигналов на экране. Входные сигналы вообще не запускаются в этом режиме работы DSO.

Цель этого режима работы аналогична общей процедуре CRO. Как только ввод выполнен, трасса отображается на экране. Этот режим используется для контроля формы сигнала и характеристик, которыми он обладает. Говорят, что это один из самых основных режимов работы цифрового запоминающего осциллографа.

Режим сохранения используется для сохранения сигналов в памяти, а режим удержания или сохранения позволяет пользователю удерживать данные в течение некоторого времени, пока они не будут сохранены в памяти. Есть и другие режимы, в которых работает цифровой запоминающий осциллограф.

Эти режимы представляют собой режим обновления, однократный режим и режим эквивалентного времени. Режим обновления используется, когда частота дискретизации сигнала становится очень высокой. В другом случае, когда этот режим используется, это когда интересующая форма волны повторяется или почти похожа на нее. Цифровой запоминающий осциллограф известен тем, что выдает запускаемый дисплей, который устарел и имеет более высокое время развертки.

Основные элементы управления и терминология осциллографа:

Прежде чем приступить к работе с осциллографом, важно ознакомиться с основными элементами управления, чтобы вы могли наилучшим образом использовать его и правильно им управлять.

Когда мы говорим об осциллографе, общеизвестно, что он имеет все большее количество элементов управления, необходимых для того, чтобы вы могли получить требуемый вид сигнала.

Сообщите нам об этих элементах управления, чтобы мы могли получить правильную форму волны:

1.

Положение по вертикали в DSO:

Элемент управления положением по вертикали на счете мышц используется для управления положением кривой.

Если сигнал не фразовый, важно найти положение трассы. Для измерения положения данных выше и ниже нуля на сетке устанавливается удобный клиент, чтобы его можно было удобно измерить.

Вертикальное положение также имеет эквивалентный регулятор горизонтального положения, с помощью которого можно установить горизонтальное положение. Этот регулятор должен быть установлен в удобном положении, чтобы можно было получить правильные временные измерения.

2.

Вертикальное усиление:

Вертикальное усиление — это элемент управления, доступный на осциллографе, с помощью которого можно изменить усиление усилителя.

Это известно для управления размером сигнала, который должен быть получен по вертикальной оси. Сигнал вертикальной оси откалиброван с точки зрения приблизительного количества вольт на см. Игра по вертикали увеличивается, а амплитуда видимого сигнала, отображаемого на экране, увеличивается за счет настройки регулятора усиления по вертикали, чтобы получить меньшее число вольт на см.

Вертикальная игра обычно настраивается на сбор волновых форм, которые заполняют вертикальную плоскость. Поле данных осциллограммы в вертикальной плоскости должно быть заполнено как можно больше, не выходя за калиброванную область видимой области экрана.

3.

Триггер:

Регулятор триггера используется для установки точки, в которой можно сканировать осциллограмму. Нам нужно установить триггер в аналогичном осциллографе, когда на форме уже достигнут определенный уровень напряжения, чтобы он мог начать сканирование.

При этом сканирование сигнала начинается одновременно с его циклом, а также позволяет отображать на экране устойчивый сигнал. Сканирование по длине волны можно начать с другой точки на осциллограмме, изменив напряжение запуска.

С помощью этого элемента управления вы можете установить, хотите ли вы установить запуск по положительному или отрицательному фронту сигнала. Это можно сделать с помощью отдельного переключателя, который предусмотрен и помечен знаками плюс и минус на осциллографе.

4.

Временная база:

Время, которое управляет параметром на осциллографе, используется для установки скорости сканирования экрана.

В этом контроле на экране откалибровано определенное время для его калибровки. Таким образом можно рассчитать период формы сигнала на экране.

Предположим, что полный цикл сигнала завершается за 10 микросекунд, тогда период, который должен быть установлен примерно через 10 микросекунд, частота в соответствии с периодом времени обратна времени.

5.

Искатель луча:

Большая часть работы осциллографа заключалась в том, чтобы найти в нем функцию, которая используется для трассировки. Возможно, что трассировка может быть не видна на экране. Это когда кнопка поиска луча пригодится, так как все, что вам нужно, нажать кнопку, чтобы найти существо, а затем отрегулировать ее по центру экрана.

6.

Задержка триггера:

Это один из основных элементов управления, связанных с функцией триггера. Это называется удержанием триггера, потому что оно задерживает триггер, чтобы предотвратить слишком быстрое срабатывание триггера после завершения сканирования, которое было выполнено ранее.

В осциллографе требуется функция удержания запуска, поскольку осциллограмма имеет несколько точек, по которым осциллограф может запускаться. Настроив эту функцию, вы можете включить стабильное отображение.

Вот некоторые элементы управления, которые вам необходимо выполнить, чтобы получить базовые знания по работе с осциллографом. Функции этих элементов управления аналогичны каждому типу осциллографа. Однако они могут варьироваться от одного типа осциллографа к другому.

Цифровой запоминающий осциллограф Измерение:

Цифровые запоминающие осциллографы относятся к классу цифровых приборов, которые обеспечивают отображение сигналов в зависимости от времени. При этом дисплей больше похож на график, показывающий изменение напряжения во времени, а не на форму волны.

Эта функция позволяет выполнять различные формы анализа, которые не могут выполняться при отображении сигналов. Измерение цифровым запоминающим осциллографом с использованием компьютера, сегодня очень широко используются цифровые запоминающие осциллографы.

Цифровой запоминающий осциллограф — современная версия аналогового осциллографа. Главной особенностью этого устройства является возможность сохранять данные в памяти и отображать их на экране со шкалой времени.

Как измерить напряжение с помощью осциллографа?

Напряжение – это постоянное электрическое давление. Осциллограф может измерять его для таких целей, как устранение неполадок и диагностика.

При использовании осциллографа очень важно знать, как проводить измерения во время работы с ним. Если вы хотите измерить напряжение, вам нужно включить осциллограф. Помните, что вам нужно поставить сигнал при подключении.

После этого нужно поместить линию осциллографа над уровнем нуля вольт. При этом он должен быть установлен в вертикальном положении.

После этого нужно подключить занятый сигнальный тракт к одному из входов устройства. Это когда время осциллографа начинает смещаться по вертикальной оси.

Подсчитав количество делений по вертикали на приборе, обнаруживаем, что шкала линии сместилась и умножилась на деление по вертикали на вольты. Это когда осциллограф измеряет напряжение сигнала постоянного тока.

Вопросы, относящиеся к осциллографам

Q:1

Что означает триггер в цифровых запоминающих осциллографах и для чего он используется?

Когда мы говорим об осциллографах, важнейшую функцию, которая помогает добиться точной характеристики сигнала, выполняет функция запуска.

С помощью этой функции выполняется синхронизация горизонтальной развертки Осциллографа с соответствующей точкой сигнала. Это помогает подавать повторяющийся сигнал, а также захватывать одиночный сигнал.

С помощью функции триггера повторяющийся сигнал, отображаемый на экране, выглядит статичным. В осциллографах доступны различные типы функций запуска.

Запуск — это один из наиболее распространенных типов функций, которые выполняют некоторые другие задачи, встречающиеся в различных типах осциллографов, — запуск по порогу.

Триггер — это способность цифрового запоминающего осциллографа автоматически запускать процесс захвата сигнала при возникновении определенного события. При разработке электронной системы удобно иметь эту функцию, чтобы определить точный момент, когда что-то происходит в вашей схеме.

Триггер — это функция, позволяющая захватывать и отображать сигналы в ответ на определенные события. Цифровые запоминающие осциллографы (DSO) используют функцию запуска для захвата и отображения сигналов, соответствующих определенному событию, например, когда входной сигнал изменяется с высокого на низкий или с низкого на высокий.

Некоторые триггеры активны, и для их активации требуется внешний стимул или источник (например, TTL). Напротив, другие являются пассивными и реагируют только на изменения во внутренней схеме осциллографа (например, EML).

Для этого не требуется дополнительное внешнее оборудование, но требуется программное определение того, какая информация должна быть захвачена.

Q:2

В чем основное преимущество использования цифрового запоминающего осциллографа?

Цифровые осциллографы обеспечивают быстрое и высокое разрешение с помощью аналого-цифрового преобразователя и микроконтроллера, помогающего управлять отображением функций.

С помощью этих микроконтроллеров входной сигнал является быстрым и имеет высокое разрешение. Этот тип осциллографа удобен при отображении сигналов сложной формы.

С помощью этого необходимые расчеты в управлении могут быть предоставлены в числовых экранах и экранах вывода сигналов, которые отражаются на выбранных параметрах сигналов.

Одной из лучших особенностей осциллографов этого типа является то, что мониторинг сигнала можно остановить в любое время, запустить на требуемом уровне и записать.

Это удивительно удобное устройство благодаря возможности просматривать информацию, хранящуюся в памяти в цифровом виде. Он также может выполнять измерения автоматически на основе параметров, выбранных пользователем.

Цифровые запоминающие осциллографы (DSO) доступны как для ПК, так и для автономных моделей. DSO дает пользователям компьютеров больше гибкости, поскольку они могут подключать DSO к различным компьютерам для сбора данных и отображения в реальном времени.

Цифровой запоминающий осциллограф (DSO) — это прибор, используемый для визуализации сигналов. Все схемы автономного DSO содержатся в самом устройстве. Преимущество заключается в том, что вам не нужно находиться рядом с компьютером, чтобы использовать его после его настройки. Он может хранить данные изображения и позволяет вызывать их позже для просмотра, не прерывая текущие действия.

Ниже перечислены некоторые преимущества использования цифрового осциллографа:

Имеется возможность просмотра позже.

Осциллограф может делать печатные копии.

Можно установить на компьютер.

Цифровые данные можно хранить на гибком диске.

Q:3

В чем разница между цифровым запоминающим устройством и считываемым осциллографом?

Цифровой запоминающий осциллограф — это устройство, выполняющее аналого-цифровое преобразование в реальном времени и сохраняющее выходные данные в компьютере. Он используется для отображения полученных цифровых данных на мониторе в формате осциллографа.

Они также известны как дигитайзеры и обеспечивают высокую точность, высокую скорость обновления и низкий уровень шума. Осциллограф считывания отображает полученные данные в виде сигнала на экране, и это все. Записанные данные не хранятся, в отличие от осциллографа, который может хранить до тысячи осциллограмм.

Электронно-лучевая трубка является разновидностью аналогового осциллографа, тогда как DSO является цифровым. Это устройство, в котором можно увидеть отображение формы сигнала. Все-таки разница между устройствами только в том, что в отличии от дорогой так он не конвертирует в аналоговый и так же не выводит аналоговый сигнал на экран.

Цифровой запоминающий осциллограф (DSO) — это электронный прибор, сочетающий в себе функции цифрового мультиметра (DMM) и осциллографа. Он имеет некоторые особенности, такие как память для хранения осциллограмм, автоматические измерения и анализ полученных данных, которых нет в обычных цифровых мультиметрах.

С другой стороны, цифровые запоминающие осциллографы идеально подходят для приложений, в которых традиционные аналоговые запоминающие осциллографы непрактичны или слишком медленны. Они предлагают те же характеристики, что и аналоговые осциллографы, но с цифровым носителем данных, который можно запрограммировать для захвата сигналов со скоростью до одного Гвыб/с.

Q:4

Есть ли у аналоговых осциллографов преимущества перед цифровыми?

По условиям работы как аналоговые, так и цифровые осциллографы аналогичны. Дисплей, как и внутренние компоненты, используемые в устройствах, также идентичны.

Существенная разница между обоими устройствами заключается в том, что аналоговое устройство показывает сигнал в исходной форме, тогда как цифровое устройство преобразует исходный аналоговый сигнал путем дискретизации и преобразования его в цифровые числа. Эти цифровые числа хранятся в цифровом формате.

Существенным преимуществом аналогового осциллографа перед цифровым является то, что аналоговый осциллограф обеспечивает правильную выборку, фронт и фильтры. Для сравнения, цифровой может предлагать вам неполную выборку и создавать неправильные частотные артефакты.

Цифровые осциллографы часто дороги, сложны и трудны для интерпретации. Аналоговые осциллографы могут предложить гораздо более интуитивно понятные средства отображения данных в реальном времени. Вот почему они до сих пор используются во многих отраслях промышленности.

Аналоговые осциллографы по-прежнему полезны для некоторых приложений, хотя их роль отведена нише. Например, узкая полоса пропускания аналоговых осциллографов делает их непригодными для высокоскоростных цифровых сигналов, но они прекрасно подходят для отображения изменяющегося напряжения аудиосигнала.

Цифровые запоминающие осциллографы (DSO) используются, когда требуется широкая полоса пропускания или когда нет необходимости отображать форму волны по мере ее изменения во времени; вместо этого вы можете захватить весь сигнал и показать его на досуге.

Q:5

Какой осциллограф лучше всего выбрать для любителя?

Осциллограф — лучшая инвестиция, если вы любитель, которому необходимо проверить формы сигналов, уровни напряжения или временные соотношения. Осциллограф — это устройство, которое измеряет напряжение в течение некоторого времени.

Помогает пользователю определить мощность сигнала и выявить неисправности. На рынке доступно множество моделей осциллографов для любителей и учебных заведений. Выбрать один из доступных вариантов сложно, если вы не имеете представления о его возможностях, плюсах и минусах. Вот некоторые из лучших осциллографов для любителей:

• Цифровой запоминающий осциллограф Tesca Global, 100 МГц
• Компьютерный цифровой осциллограф Tesca Globla, 25 МГц
• Портативный измерительный прибор Tesca Global Scope

Осциллограф — это часть лабораторного оборудования, позволяющая наблюдать и измерять изменение напряжения во времени. Осциллографы используются для наблюдения за переменными напряжениями, такими как линии электропередач переменного тока, радиосигналы и другие подобные устройства.

Осциллографы используются для оценки целостности сигнала, а также для измерения производительности аналоговой схемы.

Логические анализаторы, с другой стороны, используются для представления сигналов в цифровой форме. Сигналы представлены в однобитном разрешении, как и осциллографы.

Однако, по сравнению с осциллографами, логические анализаторы имеют несколько каналов. Логические анализаторы используются для просмотра цифровых сигналов и отладки цифровой связи, а также для определения характеристик цифровой системы с помощью сигнальных линий.

Если говорить об использовании обоих устройств, то осциллографы лучше всего подходят для измерения и визуализации аналоговых сигналов в пределах от 1 до 4 каналов.

С другой стороны, логический анализатор лучше всего подходит для анализа цифровой системы с более чем четырьмя каналами. По сравнению с осциллографами логический анализатор предоставляет лучшие инструменты и больше каналов для отображения данных в режиме состояния.

Давайте сосредоточимся здесь на некоторых основных различиях между обоими устройствами:

• Осциллограф помогает измерять и отображать аналоговые сигналы на ограниченных каналах, тогда как логический анализатор отображает цифровые сигналы на нескольких каналах.
• Осциллограф полезен для хранения и отображения небольших снимков, тогда как логические анализаторы полезны для записи данных перед их отображением.
• Осциллограф обеспечивает сигнал в реальном времени, тогда как логический анализатор позволяет пользователю перемещаться по длинным записям.
• Осциллограф полезен при измерении амплитуды и времени сигналов, тогда как логические анализаторы полезны при измерении времени между точками захвата данных.
• Известно, что осциллографы обеспечивают функции реального времени, такие как БПФ, тогда как логические анализаторы известны такими функциями, как цифровые системы, анализаторы протоколов и т. д.
• Осциллограф имеет простой порог и показывает форму исследуемого сигнала, тогда как логический анализ имеет сложную систему запуска, используемую для захвата и фильтрации данных.

Q:7

Почему осциллографы такие дорогие?

Осциллографы дороги из-за используемых в них компонентов. Триггер, усилитель и другие логические микросхемы, используемые в осциллографах, очень дороги.

Дорого стоит не DSO (цифровой запоминающий осциллограф). Это датчики и аксессуары. У осциллографов нет таких рынков, как потребительские устройства. Из-за ограниченного спроса и производства устройства стоят дорого.

Стоимость устройств дополнительно увеличивается за счет строгого контроля качества, сегодня они могут обеспечить ожидаемые стандарты.

Q:8

Как выбрать лучший осциллограф?

Если вы думаете о покупке осциллографа, то существуют разные критерии его покупки. Осциллографы — это довольно дорогое вложение, поэтому, прежде чем их принимать, вы должны понять, какое устройство вы должны приобрести, и не ошибиться при их покупке.

Некоторые моменты, на которые следует обратить внимание при покупке осциллографа:

1.

Тип осциллографа:

Первое, что вам нужно понять, это какой осциллограф вы хотите купить.

Как мы уже упоминали, осциллографы бывают двух типов: аналоговые и цифровые. Проще говоря, как аналоговый, так и цифровой осциллограф одинаково отображают осциллограммы и сигналы на экране.

Это простой инструмент, который можно использовать для проверки качества электрических сигналов. Цифровые осциллографы используют методы дискретизации, в то время как аналоговые осциллографы измеряют непрерывно.

Аналоговые осциллографы могут отображать сигналы с разными амплитудами и фазами. С другой стороны, цифровые осциллографы могут обрабатывать и отображать различные типы информации, такие как логические сигналы и формы сигналов.

Аналоговые осциллографы — это устройства старой школы, использующие аналоговые схемы для создания сигнала на экране осциллографа.

Цифровые осциллографы, с другой стороны, дискретизируют и преобразуют сигнал в числа и отображают их в виде линий на мониторе. Кроме того, аналоговый осциллограф имеет пробник, который действует как вход для измерения напряжения в электрических цепях.

Аналого-цифровой преобразователь преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму для отображения на экране. Когда дело доходит до работы, оба прибора легко изменяют измеряемое напряжение, вы можете сосредоточиться на функциях и выяснить, какой из них подойдет вам лучше всего.

2. Осциллограф

Производитель:

Когда вы думаете о покупке осциллографа, вы можете заметить, что существуют различные бренды, которые предлагают почти все типы осциллографов.

Говоря об осциллографах, некоторые бренды известны тем, что производят лучшие из них. Вы должны иметь в виду, что, поскольку у вас есть сумка, вам нужно искать лучший продукт в рамках вашего бюджета.

3.

Частота дискретизации:

Частота дискретизации необходима для восстановления сигнала в осциллографе. При покупке осциллографа вы должны сосредоточиться на двух основных характеристиках частоты дискретизации: выборке в реальном времени и эквивалентной выборке, предлагаемой устройством.

Выборка в реальном времени работает для всех типов сигналов, а выборка эквивалентного времени работает для стабильных и повторяющихся сигналов. Проверяя частоты дискретизации, дважды проверьте спецификации, чтобы узнать, применяется ли частота дискретизации к относительным повторяющимся сигналам или ко всем сигналам.

Аналоговая модель не использует частоты дискретизации, поэтому, если вам нужно что-то, где вам не нужно беспокоиться о частотах дискретизации, вам подойдет другая модель.

Аналоговая модель не использует частоты дискретизации, поэтому, если вы хотите что-то, где есть, вам не нужно беспокоиться о частотах дискретизации, и другая модель подойдет вам лучше всего.

4.

Полоса пропускания:

Полоса пропускания, несомненно, является одним из основных параметров, которые необходимо учитывать перед покупкой любого осциллографа.

Устройство помогает получить сигнал с самой высокой частотой, и именно в этом случае важно знать, что устройство не выходит за пределы нескольких сотен килогерц, чтобы вы могли перейти на более низкую полосу пропускания.

Все, что вам нужно, это получить оценку с полосой пропускания, которая может быть адаптирована в соответствии с вашими потребностями и обеспечивает хорошую производительность без больших затрат денег. Вы должны выбрать пропускную способность, которая находится в среднем диапазоне.

5.

Варианты USB:

Все сегодня можно отобразить на экране ПК, тогда зачем было покупать светодиод или ЭЛТ. Вот почему при покупке осциллографа важно искать тот, в котором есть опции USB.

Это в конечном итоге сэкономит ваши деньги, а также вы можете подключиться к экрану вашего ПК для удобного отображения измерений. Кроме того, USB-прицелы намного доступнее, чем те, у которых такой возможности нет.

6.

Память:

Частота дискретизации и объем памяти — важные характеристики, на которые следует обращать внимание при покупке осциллографа. Данные, в которых хранятся форма сигнала и число выборок, называются глубиной памяти.

Размер памяти играет существенную роль в общем процессе захвата сигнала и его преобразования. Вы можете столкнуться с проблемами при работе с устройством, если памяти слишком мало.

Q:9

Как купить цифровой осциллограф?

Если вам нужен цифровой осциллограф, вы можете купить его у лучших производителей, доступных в Интернете, например, TESCA TECHNOLOGIES PRIVATE LIMITED .

Все, что вам нужно сделать, это сравнить цены на одном сайте с другим, чтобы получить выгодные предложения, а также проверить некоторые функции, например, возможно ли устройство или нет. Кроме того, имейте в виду, какой осциллограф вы хотите купить.

Вы можете выбрать аналоговый или цифровой осциллограф. Сравните характеристики и цены осциллографов. Покупайте у ведущего бренда, чтобы получить осциллограф, который подходит вам лучше всего.

Tesca Technologies Pvt. Ltd: Цифровой запоминающий осциллограф Производитель, поставщики и экспортеры

Tesca Technologies является производителем и экспортером испытательного, измерительного и технического образовательного оборудования. Мы предлагаем оборудование, сертифицированное по стандарту ISO 9001:2015, и являемся членом Совета по продвижению экспорта в Нью-Дели, Индия. Мы продаем нашу продукцию в 85 странах мира и имеем 23000 квадратных футов.

У нас есть 3000 инновационных продуктов и возможности для выполнения проектов под ключ для международных тендеров. У нас отличная техническая и маркетинговая поддержка, всегда готовая выполнить ваши требования. Мы являемся единым партнером для всех образовательных и дидактических решений и предлагаем контроль качества на нескольких этапах.

У нас есть широкий выбор высококачественных цифровых осциллографов, которые проходят тщательную проверку качества перед поставкой. У нас консолидированы отгрузки, отгрузки и поставки и предварительный отбор лучших товаров из ассортимента производителя.

Наши кадры — наша сила; у нас есть высококвалифицированная команда, которая специализируется на планировании, разработке и реализации проектов, относящихся к различным отраслям, таким как сельское хозяйство, строительство, образование, здравоохранение, экологические отрасли и другие.

Мы всегда рады выполнить требования наших клиентов, предоставив им наши качественные цифровые запоминающие осциллографы. Если вам нужны цифровые осциллографы, свяжитесь с нами прямо сейчас, и мы предоставим лучшее, что у нас есть.

Брошюра Tesca TechnologiesЗагрузить сейчас

В:10 Каковы преимущества и недостатки DSO?

Каждый осциллограф имеет как преимущества, так и недостатки, вот некоторые из них для цифрового запоминающего осциллографа. Во-первых, давайте прочитаем о преимуществах, которые он предлагает.

Преимущества DSO:

DSO доступен по более низкой цене, что упрощает его покупку. Сохраненные в нем осциллограммы могут использоваться для отображения в течение более значительного периода времени. Это можно сделать, подав питание на память. Давайте прочитаем больше преимуществ DSO.

Цифровой осциллограф сохраняет сигнал в цифровом формате, что предотвращает его ухудшение. Его можно использовать для хранения более чем одной формы волны, что облегчает обнаружение пиков и запуск. Он прост в использовании и позволяет записывать медленные следы, такие как изменение температуры в течение дня. Он также может обеспечить скорость записи, обеспечиваемую обычной ЭЛТ или электронно-лучевой трубкой.

Это широко распространенный тип осциллографа, известный тем, что состоит из шести основных элементов. Эти элементы включают аналоговые вертикальные входные усилители, светодиодный или ЖК-экран, аналого-цифровой преобразователь и память цифровой формы волны, схемы для отображения и восстановления формы волны, временную базу с функцией запуска и синхронизации, а также источник питания.

DSO работает быстро благодаря быстрой схеме аналого-цифрового преобразователя (АЦП) с высоким разрешением и кнопке, а также микроконтроллеру, который может управлять функциями дисплея. Микроконтроллеры создают поддержку, которая делает сигналы, поступающие с входа, высокого разрешения и быстродействия.

Сигналы, контролируемые цифровыми осциллографами, могут быть остановлены в любое время и

запущены на требуемом уровне для целей записи. DSO считается идеальным из-за его функции отображения сложных форм сигналов, которые требуют вычислений и измерений для предоставления формы волны и экрана числового вывода, отражающего выбранные параметры формы волны.

Помимо вышеперечисленного, цифровой запоминающий осциллограф обладает замечательным удобством, так как одной из его характеристик является просмотр оцифрованной информации. Эта информация хранится в его памяти, и он обладает возможностью создавать автоматические измерения, основанные на параметрах, выбранных пользователем. Этими параметрами являются частота, время нарастания и отклонение напряжения.

Имеет возможность анализировать не только сигналы в режиме реального времени, но и большие выборки входных данных, собранных с помощью памяти хранения. Он анализирует высокочастотные переходные процессы в результате доступных передовых алгоритмов DSP.

Очень маленький по размеру, работает энергосберегающим образом для отображения точных и высококачественных измеренных данных. Более быстрые процессоры можно легко убедить с помощью DSO. Известно, что современные цифровые запоминающие осциллографы используют передовые возможности анализа сигналов. Все эти функции делают цифровой осциллограф очень мощным и востребованным.

Недостатки DSO:

Хотя они могут хранить изображения в течение определенного периода времени, они, как правило, теряются по прошествии определенного периода времени. Электронно-лучевая трубка или ЭЛТ должны иметь надлежащий запас на время хранения. Следы, создаваемые цифровым осциллографом, не такие четкие по сравнению с обычными электронно-лучевыми трубками, а их стоимость выше. Вот еще несколько недостатков DSO.

Цифровой запоминающий осциллограф требует памяти для сбора данных, АЦП и мкП для целей измерения. Это очень дорого в зависимости от поддерживаемых функций; Помимо цифровых запоминающих осциллографов, доступны различные модели, такие как осциллограф с цифровым люминофором и осциллограф с цифровой выборкой.

В:11 В чем разница между цифровым запоминающим осциллографом и обычным запоминающим осциллографом?

Существует множество различий между цифровым запоминающим осциллографом и обычным или аналоговым запоминающим осциллографом. В то время как цифровой запоминающий осциллограф всегда собирает данные, в последнем данные собираются только после запуска.

В DSO стоимость трубки ниже, чем в обычном запоминающем осциллографе. Цифровой осциллограф известен созданием ярких изображений для высокочастотных сигналов. В обычном осциллографе невозможно получить яркие изображения для получения сигналов более высокой частоты.

DSO имеет более высокое разрешение, чем разрешение обычного запоминающего осциллографа. Основные принципы работы обоих этих осциллографов несколько схожи, как и используемые внутренние компоненты. Вы можете обнаружить, что даже дисплей остался прежним; поэтому, если вы когда-нибудь захотите перейти с ASO на DSO, вы сможете быстро справиться с этим изменением.

Оба этих осциллографа используются для измерения переменных сигналов, зависящих от времени. Время является одним из параметров, который используется в них для анализа формы сигнала. Известно, что сигналы, получаемые пользователем в определенное время, меняются. Осциллограф измеряет это изменение во времени с целью обнаружения аномалий, шумов и характеристик.

Цифровой и аналоговый осциллографы отличаются друг от друга, так как в ASO сигнал отображается в исходном виде, тогда как в DSO исходные аналоговые сигналы преобразуются путем дискретизации в цифровые числа, которые затем сохраняются в цифровом формате.

Аналоговые сигналы хранения имеют более высокую пропускную способность и скорость записи по сравнению с DSO, который имеет более низкую пропускную способность и скорость записи. В аналоговом запоминающем осциллографе нет цифровой памяти. Однако DSO может хранить в цифровом виде и имеет неограниченное время хранения.

Аналоговый запоминающий осциллограф не поддерживает постоянное время обновления ЭЛТ. Тем не менее, DSO может управлять им. Известно, что ASO дает более низкое разрешение по сравнению с DSO. Первый не может работать в обратном режиме, в то время как цифровой осциллограф может работать в обратном режиме.

Блок-схема, работа и ее применение

Электронный прибор, который может графически отображать изменения напряжения сигнала, известен как осциллограф. Он используется для обработки, захвата, отображения, анализа, сохранения формы волны и полосы пропускания сигналов. Осциллографы бывают двух типов в зависимости от типа сигнала. Они подразделяются на два типа, а именно аналоговые осциллографы и цифровые осциллографы.

Аналоговый осциллограф использует электронный луч для отображения и отображения непрерывных переменных входных напряжений сигнала, а цифровой осциллограф производит выборку заданного входного сигнала с помощью преобразователя, такого как АЦП, и отображает цифровой выход на экране ЭЛТ. Цифровые осциллографы подразделяются на цифровые запоминающие осциллографы (DSO), цифровые люминесцентные осциллографы (DPO) и цифровые стробоскопические осциллографы. Теперь в этой статье дается краткое объяснение теории, принципа работы и функций цифрового запоминающего осциллографа.

Определение цифрового запоминающего осциллографа — это электронное устройство, которое хранит и анализирует сигнал в цифровом формате, известное как цифровой запоминающий осциллограф (DSO). Когда входной сигнал подается на DSO, он обрабатывается, сохраняется в памяти и отображается на экране. Он сохраняет сигнал в виде цифровых данных как 1 или 0.

Цифровой запоминающий осциллограф

Дополнительные функции DSO включают запуск, хранение и измерение. Он может отображать форму волны или сигнала как в числовом, так и в визуальном виде. Его часто называют цифровым стробоскопическим осциллографом. Вместо того, чтобы использовать аналоговые методы, он использовал методы цифровой обработки для захвата, анализа, обработки, хранения и отображения сигнала на экране.

Блок-схема

Блок-схема цифрового запоминающего осциллографа показана ниже.

Блок-схема цифрового осциллографа

Аналоговый входной сигнал оцифровывается цифровым запоминающим осциллографом и сохраняется в цифровой памяти. Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) используется для отображения сохраненного сигнала или данных в памяти. Поскольку данные в памяти хранятся в цифровом формате, сигнал реконструируется в аналоговую форму и отображается на ЭЛТ.

Аналоговый входной сигнал усиливается усилителем, а его выходной сигнал оцифровывается дигитайзером и сохраняется в памяти. Схема анализатора анализирует цифровой выход, и его можно реконструировать для визуализации конечной формы сигнала с использованием метода интерполяции. Результат отображается на экране ЭЛТ.

Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше об осциллографах MCQ

Теория цифрового запоминающего осциллографа

Теория цифрового запоминающего осциллографа утверждает, что различные аппаратные и программные модули используются вместе для обработки, анализа, отображения и хранения данных примененного ввода. сигнал пользователем. Он состоит из таких элементов, как усилитель, аналого-цифровой преобразователь, схема анализатора, цифровая память, база времени с часами и триггером, схема восстановления и отображения формы сигнала, ЖК- или светодиодный дисплей и источник питания.

Выборка изменяющихся во времени аналоговых сигналов периодически выполняется DSO и сохраняет форму сигнала в памяти. Внутренние часы используются для разделения входных сигналов на отдельные временные интервалы для оцифровки мгновенных амплитуд сигнала с помощью DSO, а затем цифровые данные сохраняются в памяти. Форма волны регенерируется дисплеем с заданной тактовой частотой, просматривается в виде последовательности точек и может быть восстановлена ​​с использованием метода интерполяции.

Запуск позволяет DSO стабилизировать сигнал и повторно отображать осциллограмму. Прежде чем начать трассировку сигнала, необходимо сначала запустить осциллограф.

Принцип работы

Принцип работы цифрового запоминающего осциллографа (DSO) основан на оцифровке и сохранении входных сигналов с помощью ЭЛТ (электронно-лучевой трубки) и цифровой памяти. Процесс оцифровки представляет собой дискретизацию входных сигналов по различным периодическим сигналам. Здесь максимальная частота сигнала, измеряемая DSO, зависит от двух факторов: частоты дискретизации и характера преобразователя. А также функция цифрового запоминающего осциллографа зависит от дискретизации и преобразователя.

Частота дискретизации

В этом факторе теория дискретизации используется для безопасного анализа входных сигналов. Теория дискретизации утверждает, что частота дискретизации сигналов должна быть в два раза выше, чем самая высокая частота принимаемого входного сигнала. Это означает, что частота дискретизации относится к быстрой и высокой скорости преобразования аналого-цифрового преобразователя.

Преобразователь

Используется дорогостоящая вспышка, разрешение которой уменьшается с увеличением частоты дискретизации. Итак, ограниченное разрешение и пропускная способность DSO получаются из-за частоты дискретизации.

Сдвиговые регистры используются для преодоления требований АЦП (аналого-цифровых преобразователей). Подаваемый входной сигнал дискретизируется и сохраняется в сдвиговом регистре. Затем сигнал в сдвиговом регистре медленно считывается и сохраняется в виде цифровых данных. Использование сдвигового регистра снижает стоимость преобразователя и позволяет обрабатывать до 100 мегавыборок в секунду.

Функция цифрового запоминающего осциллографа

• Функция цифрового запоминающего осциллографа заключается в обработке, захвате, анализе и отображении приложенного аналогового входного сигнала в цифровом формате, а также в сохранении данных в цифровой памяти. Сигналы принимаются, сохраняются и отображаются DSO для расчета частоты, амплитуды и периода времени сигнала. Он работает в 3 режимах, таких как режим прокрутки, режим сохранения и режим сохранения или удержания.
• В режиме прокрутки DSO очень четко отображает быстро меняющиеся входные сигналы на экране без запуска. Это один из основных режимов работы DSO, аналогичный работе CRO. Он отслеживает характеристики данного входного сигнала для обработки и отображает его кривую на экране.
• Режим In-store, сигналы сохраняются в памяти.
• В режиме удержания или сохранения данные сохраняются или удерживаются некоторое время, пока не будут сохранены в цифровой памяти.
• Другие режимы, используемые в работе цифровых запоминающих осциллографов, — это режим обновления, однократный режим и режим эквивалентного времени.

Реконструкция формы сигнала

В соответствии с теорией дискретизации данный входной сигнал дискретизируется, чтобы избежать эффекта наложения. Но эффект алиасинга все еще может возникать в сигнале, потому что выходной сигнал получается в виде последовательности точек в ответ на выборочное значение.

Метод, называемый интерполяцией, используется цифровым запоминающим осциллографом (DSO) для окончательной визуализации волны. Метод, который создает новые точки данных с использованием набора известных дискретных точек данных, известен как интерполяция. Как правило, он подразделяется на два типа, показанных на рисунке ниже.

Линейная интерполяция

В этом типе точки данных в виде точек соединяются прямой линией, как показано на рисунке выше. Он используется для генерации импульсных или прямоугольных волн.

Синусоидальная интерполяция

В этом типе точки соединяются для создания синусоидального сигнала, как показано на рисунке выше. Используется в осциллографах.

Преимущества

Преимущества цифрового запоминающего осциллографа включает,

• Простота в эксплуатации, эффективное отображение данных и высокое качество
• Обеспечивает свойство гибкого отображения с бесконечным временем хранения
• Анализирует и сохраняет данные в цифровом формате (0 или 1) и предотвращает ухудшение сигнала
•  Он обеспечивает функции запуска, хранения и измерения для отображения сигналов в цифровом или виртуальном формате.
• Экономически эффективен по сравнению с аналоговыми осциллографами.
• Может отслеживать и записывать изменения температуры.
• Может анализировать высокочастотные переходные характеристики.
• Он может собирать большие выборки входных данных с помощью памяти для хранения.
• Может реконструировать форму сигнала.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать о дискретизаторах MCQ, цифровых запоминающих осциллографах

Приложения

приложений цифрового запоминающего осциллографа включают:0116

Используется при тестировании в процессе производства

Используется в радиовещании для проверки сигналов

Используется в исследованиях и медицине

Используется в видео- и аудиозаписывающем оборудовании

Используется для измерения периода времени, частоты, напряжения, тока, индуктивности, емкости и временных интервалов между сигналами в цепях переменного и постоянного тока.

Используется для визуального представления цели радара, такой как самолет, корабль и т. д.

Используется для анализа телевизионных сигналов

Используется для расчета ВАХ транзисторов и диодов.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о MCQ для электронно-лучевых осциллографов, а также MCQ для измерений и контрольно-измерительных приборов

. и приложений. Современные цифровые запоминающие осциллографы работают с усовершенствованным анализом сигналов, что делает их более точными и мощными. Вот вопрос к вам: «Каковы недостатки цифровых запоминающих осциллографов?

Основные принципы работы с осциллографом | Rohde & Schwarz

Основные принципы работы с осциллографом | Rohde & Schwarz

Основные принципы работы осциллографа и пробника

Для правильной работы осциллографа и достоверных данных измерений необходимо базовое понимание осциллографов и основных систем. Ниже приводится обзор настроек, необходимых для выполнения основных измерений зависимости напряжения от времени с помощью осциллографа.

Основное назначение осциллографа — измерение и отображение зависимости напряжения от времени. Они широко используются для электрического / электронного проектирования, тестирования и отладки почти всего, что работает на электричестве.

Осциллографы показывают зависимость напряжения от времени для периодических или повторяющихся сигналов. Современные цифровые запоминающие осциллографы также могут легко отображать и сохранять непериодические сигналы. В дополнение к основному отображению зависимости напряжения от времени большинство современных осциллографов часто имеют множество дополнительных функций, например:

• автоматическое измерение размаха напряжения или частоты
• возможность просмотра последовательных шин и анализа смешанных сигналов
• частота доменный анализ сигналов — аналогично анализатору спектра

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

1) Вертикальная система

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

2) Горизонтальная система

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

3) Система запуска

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

4) Система индикации

Вертикальная система

Вертикальная ось показывает зависимость напряжения от времени. Он используется для масштабирования и позиционирования сигнала по вертикали. Для отображения и масштабирования сигналов используется регулятор volts/div, который управляет усилением или ослаблением входного сигнала.

Самое важное, о чем следует помнить при настройке вертикальной системы, — это использование элемента управления volts/div для максимизации формы сигнала на экране. Другими словами, иметь положительные и отрицательные пики как можно ближе к вершине и низу без ограничения сигнала.

Это гарантирует использование всех разрядов аналого-цифрового преобразователя (АЦП) осциллографа и всех преимуществ АЦП. Также легче увидеть мелкие детали или особенности сигнала при максимальном вертикальном масштабе.

При увеличении вольт на деление осциллограмма уменьшается

При уменьшении вольт на деление осциллограмма увеличивается

Управление положением может использоваться для перемещения осциллограммы вверх или вниз на экране

Горизонтальная система

Что касается горизонтальной системы, необходимо рассмотреть две отдельные темы или аспекта: форма волны отображает и частоту дискретизации .

Отображение сигнала

Элементы управления отображением сигнала в горизонтальной системе связаны с горизонтальной осью, которая соответствует времени. Эти элементы управления можно использовать для масштабирования сигнала и/или изменения его горизонтального положения. Подобно вольт/дел в вертикальной системе, сек/дел изменяет продолжительность каждого деления, то есть, сколько циклов можно увидеть на экране осциллографа. Используйте регулятор положения для перемещения осциллограммы вправо и влево на экране.

Отображение сигнала

Частота дискретизации

Более важный аспект горизонтальной системы называется выборкой .
Горизонтальная система оцифровывает входной сигнал с заданной частотой дискретизации в выборках в секунду или через каждый интервал выборки. Эти сэмплы хранятся в памяти и вместе составляют так называемую запись сигнала .

Чем выше частота дискретизации:

• тем выше разрешение/детализация отображаемой формы волны
• чем больше вероятность отлова редких событий
• тем больше требования к памяти (большая глубина памяти)

Какую частоту дискретизации выбрать?
Если входной сигнал дискретизируется слишком медленно, существует риск получения сигнала наложения, который не будет точным представлением дискретного сигнала.

Семплы, хранящиеся в памяти и составляющие так называемую запись формы сигнала.

Правило Найквиста гласит, что выборка должна производиться с удвоенной максимальной частотой, чтобы избежать наложения. Хорошей общей рекомендацией является частота дискретизации, по крайней мере, в 2,5 раза превышающая полосу пропускания осциллографа.

Система запуска и режимы запуска

Система запуска чрезвычайно важна, поскольку запуск необходим почти для всех операций осциллографа. По сути, триггер определяет условия, которые должны быть выполнены, прежде чем осциллограф начнет сбор данных или начнет выборку.
Запуск может делать две разные вещи:

Во-первых, он может стабилизировать повторяющийся или периодический сигнал, такой как сигнал знака, заставляя каждую развертку начинаться в заданной точке сигнала

Триггеры также можно использовать для захвата непериодических одиночных событий, таких как одиночный импульс, всплеск и т. д.

Важно правильно настроить триггер. Неправильная конфигурация запуска — очень распространенная проблема при использовании осциллографов. Существует множество различных типов триггеров. Современные прицелы могут срабатывать по таким вещам, как ширина импульса, ранты или сбои. Наиболее распространенным типом запуска является запуск по фронту .

При запуске по фронту запуск происходит, когда порог определенного напряжения пересекается либо по нарастающему фронту, либо по задний фронт на осциллограмме.

Помимо различных типов триггера, существуют также различные режимы триггера . Режим триггера определяет поведение прибора, если триггер не срабатывает. Здесь мы различаем режим Auto и Norm.

В автоматическом режиме осциллограф повторно запускает через интервал времени, если условия запуска не выполняются. Если происходит реальный триггер, он имеет приоритет. Этот режим помогает увидеть осциллограмму еще до установки триггера. Сигнал на экране не синхронизирован, и последующие сигналы не запускаются в одной и той же точке сигнала.

В режиме Norm прибор получает нормальную форму волны, только если происходит запуск, то есть если выполняются все условия запуска. Если запуск не происходит, сигнал не регистрируется, и отображается последний полученный сигнал. Если ранее не было захвачено ни одного сигнала, ничего не отображается.

При запуске по фронту запуск происходит при пересечении порогового значения определенного напряжения либо по переднему, либо по заднему фронту сигнала

Система отображения

В аналоговых осциллографах система отображения представляла собой не более чем катодную измерительную трубку, показывающую светящуюся зеленую кривую. При анализе или измерении сигналов часто встречались счетные деления на дисплее.

Современные цифровые осциллографы имеют множество функций отображения и измерения, таких как увеличение и уменьшение масштаба сигнала и использование курсоров или маркеров для ручных измерений. Существует также большое количество автоматических функций, таких как пиковое или размах напряжения, частота, время нарастания и спада, скорость нарастания, пик-фактор и подсчет импульсов.
Многие из этих значений также могут быть получены на статистической основе (статистические измерения).

Аналоговый осциллограф

Цифровой осциллограф

Посмотрите наше видео «Основы работы с осциллографом», чтобы узнать больше.

В этом видеоролике объясняются основные операции с осциллографом, включая наиболее важные системы и параметры их конфигурации.

Смотреть видео

Не знаете, какой осциллограф лучше всего подходит для ваших измерений? Наши специалисты помогут вам.

Свяжитесь с нами

{{{логин}}}
• Корзина 

{{{выпадающее меню}}}

{{! ]]> }}

Использование осциллографа в электронике – Compocket

Электронные устройства являются одной из наиболее важных частей нашей жизни в наши дни. Мы хотим использовать наши устройства без каких-либо проблем, но это не всегда возможно. Электронные устройства работают с энергетическими волнами и их важно тестировать, контролировать и при необходимости ремонтировать. Так и люди, работающие с электроникой, не могут избавиться от осциллографов из своей жизни. С технологией существует множество различных электронных устройств, рабочих методов и схем в глубинной части электронного мира. К счастью, технологии совершенствуются благодаря другим потребностям, таким как различные виды осциллографов или использование методов.

Могут быть разные причины поломки электронного устройства, поэтому важно знать, когда мы можем использовать осциллограф для его ремонта. Прежде чем перейти к использованию осциллографа в электронике, полезно проверить ваши осциллографы, чтобы получить точные измерения. Важно быть осторожным в своих решениях, чтобы использовать его. Важными критериями являются полоса пропускания, частота дискретизации, целостность сигнала, каналы, совместимость пробников, необходимые приложения для анализа ваших измерений и поиска подходящего типа осциллографа. После всего этого Использование осциллографа в электронике начинается со схемы измерения тока, и он измеряет иначе, чем вольтметр, с точки зрения стиля измерения, зависящего от времени. Тем не менее, осциллографы в основном измеряют напряжение электроники в токе, но в зависимости от времени. Это помогает людям, которые работают с электроникой, обнаружить проблему, не теряя времени. Вы можете измерять сигналы ваших устройств на экране — даже если вы используете USB или портативный осциллограф, вы можете использовать приложение для просмотра — и вы можете проверить их скорость. Мы знаем, что осциллографы помогают нам видеть электрические сигналы, используя ось Y для напряжения и ось X для времени на экране. Используя этот дисплей, пользователь может анализировать частоту, временные интервалы, искажения. Если вы работаете с электроникой, важно проверить, работают ли ваши устройства. Когда мы говорим о использование осциллографа в электронике, мы можем мыслить узко, но есть много мест для его использования. Как вы думаете, можно ли увидеть осциллограф в медицине или автосервисе? Наш ответ — да. Впрыск топлива и контроль перед запуском автомобиля — две основные области использования осциллографа при ремонте автомобилей. Более того, вы можете увидеть художественные проекты, используя осциллографы в качестве другой области применения. Важным моментом является то, что зная правильное место и осциллограф, чтобы использовать его в электронике. Использование осциллографа в электронике — это контрольная точка для вашей работы. Как ваш ток и электронное напряжение работают правильно, какая скорость напряжения и что вы можете сделать, когда есть проблема с вашим током. Ответить на эти вопросы можно с помощью , используя осциллограф в ваших электронных устройствах.

Давайте вместе рассмотрим применение осциллографа в электронике .

Зачем вам нужен осциллограф для ремонта электроники?

 

Так же важен, как пульсометр для людей, осциллограф так же важен для ремонта электроники . Срок службы наших устройств может быть напряжением или током. Мы не хотим, чтобы наши сердца бились слишком быстро или слишком медленно, мы хотим, чтобы эти напряжения высвобождались с правильной скоростью или частотой. Вполне логично использовать электронный осциллограф , так как мы не хотим никаких сбоев в наших электрических сигналах. Получение такой информации о ваших электронных устройствах позволяет вам убедиться, что они работают должным образом. А если нет, осциллографы помогут диагностировать и устранить проблему. Являетесь ли вы инженером-электриком, инженером-испытателем или студентом, вы можете использовать электронный осциллограф или работа с осциллографом для производства, ремонта, исследований или разработок.

Вам также может понравиться:  Что такое осциллограф? Типы осциллографов

Как тестировать электронику с помощью осциллографа?

 

Электронный осциллограф позволяет дважды проверить, соответствует ли сигнал вашего устройства ожидаемому как по размеру, так и по частоте. Поскольку он обеспечивает визуальное представление сигнала, вы можете увидеть аномалии или искажения, которые могут возникнуть. Тем не менее, есть некоторые вещи, которые вы должны рассмотреть перед началом теста. Они заключаются в следующем.

 

• Пропускная способность: Это диапазон частот, который осциллограф может точно измерить. Полоса пропускания осциллографа обычно находится в диапазоне от 50 МГц до 100 ГГц.

• Частота дискретизации : Количество выборок, которые осциллограф может получить в секунду. По мере увеличения числа выборок в секунду форма сигнала отображается более четко и точно.

• Целостность сигнала: Способность осциллографа точно отображать форму волны. Вы не хотите тратить недели, пытаясь объявить свое устройство неисправным и найти основную причину, когда на самом деле это не проблема. Поэтому целостность сигнала является важной характеристикой.

• Каналы: Это вход электронного осциллографа . Они могут быть аналоговыми или цифровыми. Обычно на осциллограф приходится от 2 до 4 аналоговых каналов.  

• Приложения: Программное обеспечение для анализа сигналов, декодирования протоколов и тестирования совместимости может значительно сократить время, необходимое для выявления и обнаружения ошибок в ваших проектах. Программное обеспечение для анализа может помочь вам найти и оценить вибрацию, создать глазковые диаграммы и даже определить и измерить перекрестные помехи.

 

После выполнения всех этих настроек устанавливается соединение между электронным осциллографом и устройством. Осциллограф, который также подключен к устройству отображения, отображает сигналы электронного устройства. Таким образом измеряются сигналы. При обнаружении неисправности в сигналах начинаются ремонтные работы.

По этой причине осциллограф является очень важным устройством при обслуживании и ремонте электронных устройств. Например; При ремонте электроники , такой как цифровые часы, осциллограф используется в таких операциях, как контроль сигнала на концах кристалла, наблюдение за сигналом на выходах процессора и понимание сигнала в интеграции драйвера.

Лучший осциллограф для электроники

 

При использовании осциллографа в электронике требуется физическая близость. Существует несколько различных типов осциллографов. Все эти типы могут быть использованы в электронных схемах. Варианты осциллографа следующие.

Аналоговый осциллограф:

Аналоговый осциллограф, работающий по тому же принципу, что и ламповые телевизоры, основан на том, что электронный пучок, возникающий в электронно-лучевой трубке, формируется изображением, которое наносится на люминофорный экран входным сигналом применяется к вертикальным и горизонтальным катушкам дефлектора.

Цифровой осциллограф:

Цифровой осциллограф, которому отдают предпочтение чаще, чем аналоговым моделям, имеет возможность передавать входящие сигналы с более быстрым и точным результатом благодаря своим усовершенствованным микропроцессорам.

USB-осциллограф:

USB-осциллографы, более доступные по цене, чем другие типы осциллографов, не имеют экрана, поэтому обязательно нужен компьютер.

Ручной осциллограф:

Предпочтителен из-за размера ручного, то есть портативного, осциллографа, из-за его небольшого размера и портативности. Портативные осциллографы, которые можно использовать с аккумулятором или заряжать, являются высокоточными устройствами. Часто используется в полевых исследованиях.

Хотя это зависит от электронного устройства и условий окружающей среды, его можно использовать для всех типов электронных осциллографов

как использовать осциллограф .

Основы осциллографа | Руководство по чтению и эксплуатации

Анализ формы волны и сигналов

Почти все потребительские товары сегодня имеют электронные схемы. Независимо от того, является ли продукт простым или сложным, если он включает в себя электронные компоненты, процесс проектирования, проверки и отладки требует осциллографа для анализа многочисленных электрических сигналов, которые заставляют продукт оживать.

Понимание основ работы с осциллографом имеет решающее значение практически для любого продукта.

Что такое осциллограф? Проще говоря, осциллограф — это диагностический прибор, который рисует график электрического сигнала. Этот простой график может многое рассказать о сигнале, например:

• Значения времени и напряжения сигнала.
• Частота колебательного сигнала.
• «Движущиеся части» цепи, представленные сигналом.
• Частота появления определенной части сигнала относительно других частей.
• Является ли неисправный компонент искажающим сигнал.
• Какая часть сигнала представляет собой постоянный ток (DC) или переменный ток (AC).
• Какая часть сигнала является шумом и меняется ли шум со временем.

Посмотреть полную линейку осциллографов »

График осциллографа

На самом базовом уровне график электрического сигнала на осциллографе показывает, как сигнал изменяется во времени (рис. 2):

Рисунок 2 : Компоненты X, Y и Z отображаемого сигнала.

Интенсивность или яркость дисплея иногда называют осью Z. В осциллографах с цифровым люминофором (DPO) ось Z может быть представлена ​​цветовой градацией дисплея (рис. 3).

Рисунок 3 :Два смещения часов с градацией интенсивности по оси Z.

Значение целостности сигнала

Основным преимуществом осциллографа является его способность точно восстанавливать сигнал. Чем лучше реконструкция сигнала, тем выше целостность сигнала. Вот один из способов думать о целостности сигнала. Осциллограф аналогичен камере, которая фиксирует изображения сигналов, которые вы затем наблюдаете и интерпретируете. Несколько ключевых вопросов лежат в основе целостности сигнала:

• Когда вы делаете снимок, точно ли он отражает то, что произошло на самом деле?
• Изображение четкое или нечеткое?
• Сколько точных снимков вы можете делать в секунду?

Различные системы и рабочие характеристики осциллографа способствуют его способности обеспечивать максимально возможную целостность сигнала. Пробники также влияют на целостность сигнала измерительной системы.

Этот учебник поможет вам понять все эти элементы, чтобы вы могли выбрать и использовать осциллограф, подходящий для вашего приложения. Прежде чем вы начнете оценивать осциллографы, вам необходимо понять основы сигналов и их измерения.

Эта информация содержится в этой главе. Это основа того, как заставить осциллограф работать на вас.

Общие сведения о сигналах и измерениях сигналов

Общий термин для модели, повторяющейся во времени, — волна. Звуковые волны, мозговые волны, океанские волны,
и волны напряжения — все это повторяющиеся паттерны. Осциллограф измеряет волны напряжения. Форма волны — это графическое представление волны.

Физические явления, такие как вибрации, температура или электрические явления, такие как ток или мощность, могут быть преобразованы датчиком в напряжение. Один цикл волны — это часть волны, которая повторяется. Форма волны напряжения показывает время по горизонтальной оси и напряжение по вертикальной оси.

Формы сигналов многое говорят о сигнале. Каждый раз, когда вы видите изменение высоты сигнала, вы знаете, что напряжение изменилось. Всякий раз, когда есть плоская горизонтальная линия, вы знаете, что за этот промежуток времени нет никаких изменений.

Прямые диагональные линии означают линейное изменение; повышение или понижение напряжения с постоянной скоростью. Острые углы на осциллограмме указывают на внезапное изменение. На рис. 4 показаны распространенные формы сигналов.

Рисунок 4 :Общие формы сигналов

 

На рис. 5 показаны источники обычных сигналов, такие как электрические розетки, компьютеры, автомобили и телевизоры.

Рисунок 5 : Источники общих сигналов

Типы сигналов

Большинство волн можно разделить на следующие типы:

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

Далее мы рассмотрим каждый из этих типов волн.

Синусоидальные волны

Синусоидальная волна является основной формой волны по нескольким причинам. Он обладает гармоничными математическими свойствами. Это та же самая форма синуса, которую вы, возможно, изучали на уроках тригонометрии.

Напряжение в настенной розетке изменяется по синусоиде. волны

Большинство источников питания переменного тока производят синусоидальные волны (переменный ток означает переменный ток, хотя напряжение также меняется; постоянный ток означает постоянный ток, что означает постоянный ток и напряжение, например, при работе от батареи). Затухающая синусоида представляет собой особый случай. вы можете увидеть в цепи, которая колеблется, но со временем затухает.

Прямоугольные и прямоугольные волны

Прямоугольная волна — еще одна распространенная форма волны. По сути, прямоугольная волна представляет собой напряжение, которое включается и выключается (или становится высоким и низким) через равные промежутки времени. Это стандартная волна для тестирования усилителей. Хорошие усилители увеличивают амплитуду прямоугольной волны с минимальными искажениями.

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

Пилообразные и треугольные волны

Пилообразные и треугольные волны возникают в схемах, разработанных для линейного управления напряжениями, таких как горизонтальная развертка аналогового осциллографа или растровая развертка телевизора.

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

Формы шагов и импульсов

Такие сигналы, как шаги и импульсы, возникающие редко или непериодически, называются одиночными или переходными сигналами.

Ступенька указывает на внезапное изменение напряжения, похожее на изменение напряжения, которое вы видите при включении выключателя питания.

Импульс указывает на внезапные изменения напряжения, аналогичные изменениям напряжения, которые вы видите, если включить и снова выключить выключатель питания. Импульс может представлять собой один бит информации, проходящий через компьютерную цепь, или это может быть сбой или дефект в цепи.

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

Периодические и непериодические сигналы

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

Синхронные и асинхронные сигналы

Когда между двумя сигналами существует временная зависимость, такие сигналы называются синхронными. Часы, данные и адресные сигналы внутри компьютера являются примерами синхронных сигналов.

Асинхронные сигналы — это сигналы, между которыми не существует временной зависимости. Поскольку между актом прикосновения к клавише на клавиатуре компьютера и часами внутри компьютера не существует временной корреляции, эти сигналы считаются асинхронными.

Сложные волны

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

Например, хотя сигнал на рис. 6 представляет собой обычный составной видеосигнал, он состоит из множества циклов высокочастотных сигналов, встроенных в низкочастотную огибающую.

В этом примере важно понимать относительные уровни и временные отношения шагов. Чтобы увидеть этот сигнал, вам нужен осциллограф, который улавливает низкочастотную огибающую и смешивает высокочастотные волны с градацией интенсивности, чтобы вы могли видеть их общую комбинацию в виде изображения, которое можно интерпретировать визуально.

Осциллографы с цифровым люминофором (DPO) лучше всего подходят для просмотра сложных волн, таких как видеосигналы, показанные на рис. 6. Их дисплеи предоставляют необходимую информацию о частоте появления или градации интенсивности, которая необходима для понимания формы сигнала. действительно делает.

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

Рисунок 6 : Композитный видеосигнал NTSC является примером сложной волны.

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

Глазковые диаграммы создаются, когда цифровые данные от приемника оцифровываются и применяются к вертикальному входу, в то время как скорость передачи данных используется для запуска горизонтальной развертки. Глазковая диаграмма отображает один бит или единичный интервал данных со всеми возможными переходами границ и состояниями, наложенными в одном комплексном представлении.

Рисунок 7 : Глазковая диаграмма последовательных данных 622 Мбит/с.

Диаграмма созвездия представляет собой представление сигнала, модулированного с помощью схемы цифровой модуляции, такой как квадратурная амплитудная модуляция или фазовая манипуляция.

Схема созвездия.

Измерения осциллограмм

Многие термины используются для описания типов измерений, выполняемых с помощью осциллографа. Далее мы рассмотрим некоторые из наиболее распространенных измерений и терминов.

Частота и период

Если сигнал повторяется, он имеет частоту. Частота измеряется в герцах (Гц) и представляет собой количество повторений сигнала за одну секунду. Это также называется циклами в секунду.

Повторяющийся сигнал также имеет период, который представляет собой количество времени, которое требуется сигналу для завершения одного цикла.

Период и частота обратны друг другу, так что:

Рисунок 8 : Частота и период синусоиды.

Напряжение

Напряжение — это величина электрического потенциала или сила сигнала между двумя точками цепи. Обычно одна из этих точек заземлена или имеет нулевое напряжение, но не всегда. Вы можете захотеть измерить напряжение от максимального пика до минимального пика сигнала, называемое размахом напряжения.

Амплитуда

Амплитуда – это величина напряжения между двумя точками цепи. Амплитуда обычно относится к максимальному напряжению сигнала, измеренному от земли или нуля вольт. Форма сигнала, показанная на рисунке 9имеет амплитуду 1 В и размах напряжения 2 В.

Рисунок 9 : Амплитуда и градусы синусоиды.

Фаза

Фаза лучше всего объясняется на примере синусоиды. Уровень напряжения синусоидальных волн основан на круговом движении. Учитывая, что окружность имеет 360°, один цикл синусоиды имеет 360°, как показано на рисунке 10. истекло.

Фазовый сдвиг описывает разницу во времени между двумя похожими сигналами. Осциллограмма на рис. 10, обозначенная как «ток», считается сдвинутой по фазе на 90° с осциллограммой, помеченной как «напряжение», поскольку волны достигают сходных точек в своих циклах ровно на 1/4 периода друг от друга (360°/4 = 90°). Фазовые сдвиги распространены в электронике.

Рисунок 10 : Фазовый сдвиг.

Измерение формы сигнала с помощью цифровых осциллографов

Цифровые осциллографы имеют функции, облегчающие измерение формы сигнала. Они имеют кнопки на передней панели и экранные меню, из которых можно выбирать полностью автоматические измерения. К ним относятся амплитуда, период, время нарастания/спада и многое другое.

Многие цифровые осциллографы также обеспечивают расчет среднего и среднеквадратичного значения, рабочий цикл и другие математические операции. Автоматизированные измерения отображаются в виде буквенно-цифровых показаний на экране. Обычно эти показания более точны, чем можно получить с помощью прямой интерпретации координатной сетки.

Примеры полностью автоматизированных измерений сигналов

Дополнительные сведения о сигналах »

Цифровой запоминающий осциллограф (DSO) Принцип работы и блок-схема

11 июня 2022 г. 11 ноября 2016 г.

                                 Доступность электронных схем по низкой цене позволила добавить к аналоговым осциллографам множество цифровых функций. истекшее время или после подсчета количества импульсов; цифровое отображение параметров; встроенный цифровой вольтметр и счетчик: дистанционное управление. Тем не менее, базовый осциллограф по-прежнему остается аналоговым и использует ЭЛТ с аналоговым запоминающим устройством, как описано в статье Конструкция электронно-лучевого осциллографа (КРО).

                Цифровой запоминающий осциллограф оцифровывает входной сигнал, так что все последующие сигналы являются цифровыми. Используется обычный ЭЛТ, а хранение происходит в электронной цифровой памяти. На рисунке ниже показана структурная блок-схема базового цифрового запоминающего осциллографа. .Входной сигнал оцифровывается и сохраняется в памяти в цифровом виде. В этом состоянии он способен анализироваться для получения разнообразной информации. Для просмотра дисплея на ЭЛТ данные из памяти снова строятся в аналоговой форме.

Обязательно прочтите:

• Конструкция и эксплуатация MOSFET типа Enhancement | МОП-транзистор
• Конструкция и принцип работы полевого МОП-транзистора с истощением
• Электрический резистор | Материалы, используемые в прецизионных резисторах

                                                                                                                   

               Чтобы гарантировать, что никакая информация не будет потеряна, теория дискретизации утверждает, что частота дискретизации должна быть по крайней мере в два раза выше, чем самая высокая частота входного сигнала. Если этого не сделать, то получится алиасинг, как показано на рисунке ниже.

              Это требование высокой частоты дискретизации означает, что дигитайзер, представляющий собой аналого-цифровой преобразователь, должен иметь высокую скорость преобразования. Обычно для этого требуются дорогие флэш-аналогово-цифровые преобразователи, разрешение которых уменьшается с увеличением частоты дискретизации. Именно по этой причине полоса пропускания и разрешение цифрового запоминающего осциллографа (DSO) обычно ограничиваются его аналого-цифровым преобразователем .

               Одним из способов преодоления потребности в высокопроизводительном преобразователе является использование аналогового накопителя, как показано на рисунке ниже. Входные сигналы дискретизируются и сохраняются в аналоговом сдвиговом регистре. Затем их можно считывать. гораздо медленнее, чем аналого-цифрового преобразования р, а результаты сохраняются в цифровом хранилище.

          Этот метод позволяет работать со скоростью до 100 мегавыборок в секунду и имеет преимущество , состоящее в том, что можно использовать недорогой аналого-цифровой преобразователь, разрешение которого не уменьшается при изменении частоты дискретизации. Недостатком является то, что осциллограф не может принимать данные в период оцифровки, поэтому у него есть слепая зона. При работе с низкой скоростью развертки аналоговую память обычно отключают, запитывая аналого-цифровой преобразователь в режиме реального времени.

             

        

      Много различных входных каналов используются с цифровыми запоминающими осциллографами . Цифровые запоминающие осциллографы с числом каналов до 40, емкостью памяти 25000 точек, имеются в продаже. Некоторые осциллографы также имеют возможность хранения на гибких дисках, что позволяет сохранять осциллограммы в энергонезависимой памяти, которые впоследствии можно вызывать в осциллограф и манипулировать ими.

Реконструкция формы сигнала цифрового запоминающего осциллографа (DSO):

            Несмотря на то, что входной сигнал может дискретизироваться с частотой, более чем в два раза превышающей наивысшую частоту сигнала, наложение может все же возникать, когда выходной сигнал представлен в виде последовательности точек, соответствующих дискретным значениям. показано на рисунке (а) ниже, где разум пользователя соединяет вместе точки, которые физически ближе всего друг к другу, а не те, которые ближе всего на шкале времени.

                На иллюстрации к рисунку (a) трудно визуализировать окончательную форму сигнала. И цифровые запоминающие осциллографы обычно имеют возможность интерполяции между точками, если это требуется пользователю.

(i) Линейная интерполяция

(ii) Синусоидальная интерполяция

             В линейной интерполяции, показанной на рисунке (b), прямая линия используется для соединения точек вместе. Это хорошо работает с импульсным или прямоугольным сигналом, но не с синусоидальным сигналом, рисунок (c) показывает, что синусоидальная интерполяция дает гораздо лучшее соответствие синусоидальным волнам, хотя и не подходит для импульсных или прямоугольных волн.

              Другая практическая блок-схема цифрового запоминающего осциллографа (DSO) показана на рисунке ниже.

           Еще одна проблема с методом дискретизации, используемым в цифровых запоминающих осциллографах , заключается в том, что он может пропускать кратковременные переходные процессы или «сбои», которые возникают между точками дискретизации. Чтобы преодолеть эту проблему, можно использовать осциллографы в режиме огибающей. Они имеют специальную логическую схему, которая заставляет схемы выборки и оцифровки работать с высокой скоростью, независимо от настройки времени отображения.

             В каждой выборке значение сравнивается с предыдущей сохраненной выборкой, и сохраняется большее или меньшее значение. Это продолжается для интервала экрана, так что для этого интервала всегда сохраняются самые высокие и самые низкие точки. Например, предположим, что осциллограф производит оцифровку каждые 2 мс с заданной скоростью развертки. Если возникнет переходный процесс длительностью 0,1 мс, существует высокая вероятность того, что обычный цифровой запоминающий осциллограф пропустит это.

                В режиме огибающей цифровые запоминающие осциллографы выборка входных данных будет производиться, скажем, каждые 200 нс, но в памяти будут храниться только самые высокие или самые низкие значения, которые встречаются в пределах окна 2 мс. Поэтому переходный процесс будет записан. Частота дискретизации осциллографа регулируется настройкой времени осциллографа, но аналого-цифровой преобразователь работает намного быстрее.

Блок-схема цифрового запоминающего осциллографа (DSO):

Заключение:

          Теперь здесь мы обсудили всю концепцию цифрового запоминающего осциллографа (DSO)   8 блок-схема 9000 и принцип работы.