Основные сведения о работе осциллографа

Основные сведения о работе осциллографа | Rohde & Schwarz

Get your free account now

I want to create an account

Register

or

I already have an account

Login

R&S®Essentials | Digital oscilloscope and probe fundamentals

A fundamental understanding of oscilloscopes and the basic systems is necessary for correct oscilloscope operations and valid measured data. The following will provide an overview about the settings needed to perform basic voltage versus time measurements using an oscilloscope.

What is an oscilloscope and how is it used?

The primary purpose of an oscilloscope is to measure and display voltage versus time. They are widely used for electrical / electronic designing, testing and debugging of almost anything that runs on electricity.

Oscilloscopes show voltage versus time for periodic or repeating waveforms.

Modern digital storage oscilloscopes can also easily display and hold non-periodic waveforms. In addition to the basic voltage versus time display, most modern oscilloscopes often have many additional functions, e.g.:

• automatic measurement of peak-to-peak voltage or frequency
• ability to look at serial buses and mixed signal analysis
• frequency domain analysis for signals – similar to a spectrum analyzer

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

1) Система вертикального отклонения

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

2) Система горизонтального отклонения

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

3) Система синхронизации (запуска)

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

4) Система отображения

Система вертикального отклонения

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

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

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

При увеличении настройки вольт/деление осциллограмма уменьшается

При уменьшении настройки вольт/деление осциллограмма увеличивается

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

Система горизонтального отклонения

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

Отображение осциллограммы

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

Отображение осциллограммы

Частота дискретизации

Более важным аспектом системы горизонтального отклонения является понятие дискретизации.

Система оцифровывает входной сигнал с заданной в отсчетах в секунду частотой дискретизации или через каждый интервал дискретизации. Эти отсчеты хранятся в памяти и вместе составляют так называемую запись осциллограммы.

Чем выше частота дискретизации:

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

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

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

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

Система синхронизации (запуска) и режимы запуска

Система синхронизации (запуска) чрезвычайно важна, поскольку синхронизация (запуск) требуется практически для всех операций осциллографа.

По сути, функция запуска определяет условия, которые должны быть выполнены перед тем, как осциллограф начнет захват данных, т.е. начнет получать отсчеты сигнала.
Синхронизация способна делать две разные вещи:

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

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

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

запуск по фронту сигнала.

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

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

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

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

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

Система отображения

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

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

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

Аналоговый осциллограф

Цифровой осциллограф

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

Свяжитесь с нами

{{{login}}}

{{{flyout}}}

{{! ]]> }}

Что такое цифровой осциллограф и как им пользоваться

Цифровой запоминающий осциллограф – прибор для измерения электрических сигналов. Благодаря определению формы и параметров колебаний удается мониторить корректность работы электронной части техники. Кроме измерения прибор записывает показания. Полученные данные можно анализировать в любое время

.

Применение цифровых осциллографов мультиметров

Приборы используются в мастерских по ремонту электронного оборудования. Они применяются для проектирования цифровых схем, которыми оснащаются все современные устройства. Используются в:

Электронике. С помощью появляющегося на экране изображения анализируется сигнал работающего элемента. Благодаря этому удается определить рабочую частоту, правильно выбрать детали, настроить корректную работу.

Ремонте бытовой техники. Применение этого прибора – один из способов выявить неисправность. Замеры сигнала в разных частях электронной начинки позволяют точно определить вышедший из строя электронный компонент.

Ремонте цифрового авто-оборудования. Операции по диагностике автомобилей производятся цифровыми планшетными осциллографами. Эти приборы компактны, что обеспечивает проверку даже в труднодоступных местах электронных компонентов систем:

• зажигание;
• впрыск горючего;
• диодный мост генератора;
• датчик подачи воздуха;
• положение коленчатого, распределительного валов и т.д.

Практических и научно-исследовательских целях. Для этого подходит обычный мультиметр. Однако осциллограф дает более полную картину, возможность увидеть даже незначительные изменения.

Настройке электронного оборудования. Например, если необходима регулировка телевизионного сигнала, используют устройство для получения осциллографического изображения.

Как работает цифровой осциллограф

Когда прибор запущен, происходит подача сигнала на вход канала вертикального направления. Он обладает высоким входным сопротивлением. Аналогично работает вольтметр, который позволяет измерять напряжение на печатной плате, электропроводке, коннекторах, электронных компонентах. Отличие осциллографа от вольтметра заключается в демонстрации временных колебаний напряжения в виде графика.

После поступления сигнала на вход, его усиливают до определенных значений. На экране он отображается в виде вертикальной оси. Цель усиления – обеспечение работы отклоняющей системы лучевой трубки. Также это требуется для функционирования преобразователя сигнала из «аналога» в «цифру». Путем усиления сигнала удается менять (повышать или понижать) масштаб колебаний на экране.

Типы цифровых осциллографов

Цифровые аппараты популярнее, чем аналоговые. Это объясняется более высокой точностью измерений в цифровых осциллографах. Конструкция последних включает аналого-цифровой преобразователь. Его наличие позволяет превращать «аналог» в «цифру». У электронного прибора есть память для сохранения захваченной выборки

Люминофорные (DPO)

Работают по принципу имитации изменения процессов. Выводят изменения модулированных сигналов на экран, подобно аналоговым моделям. Все получаемые ими сигналы анализируются и записываются в память.

Стробоскопические

Принцип работы – метод последовательного стробирования сигнала. За счет повторяющегося сигнала происходит выборка мгновенного значения в новой точке. Плюсы аппаратов – большая полоса пропускания. С их помощью проводятся процедуры по исследованию коротких периодических сигналов.

Цифровые USB осциллографы

У них масса плюсов:

• легкое подключение к ПК;
• сохранение информации на жесткий диск, работа с ней в текстовом виде;
• быстрая конвертация данных в цифровой текстовый формат;
• удобство использования по причине компактности;
• наличие в одном приборе нескольких: осциллографа, анализатора, генератора сигналов, генератора последовательностей.

Но у устройств отмечены недостатки. Среди них погрешности. Кроме того, хуже характеристики, чем у стационарного оборудования. У многих USB-приборов нет гальванической развязки. Если не соблюдать меры предосторожности, можно вывести из строя ПК.

Цифровые портативные осциллографы

Представлены модифицированными компактными приборами небольшого размера и веса. Потребляют минимум энергии. Используются для проведения научных исследований в сфере промышленности. Подходят для поиска неисправностей машин, а также электрооборудования.

Цифровые запоминающие

Оснащены носителем, способным хранить большие объемы данных. В приборах реализована система считывания информации на высоких скоростях. Они могут воспроизводить имеющиеся события в сигнале в замедленном темпе.

Схема цифрового осциллографа

У прибора есть лучевая трубка, которая обладает чувствительностью к электрическим импульсам. Уровень чувствительности зависит от частоты импульсов – чем выше, тем чувствительнее становится трубка. В ней содержится от 1 до 16 каналов ( зависит от модели). Каждый канал способен принимать электрические импульсы. Чем больше каналов, тем больше графиков одновременно может выводиться на экран.

Особенность прибора цифрового типа — наличие экрана и преобразователя, способного конвертировать аналоговый сигнал в цифровой. Преобразователь имеет память для сохранения данных о колебаниях в виде графиков. Часть информации подвергается анализу автоматически, а затем в обработанном виде отображается на экране.

Развертка – траектория движения луча. Он выполняет функцию улавливателя колебаний, которые выводятся на экран. Развертка может принимать эллиптическую или круговую форму. Регулируется в горизонтальной оси.

Получает энергию устройство от блока питания, подключаемого к бытовой сети 220 Вольт. Есть модели на аккумуляторах – функционируют в автономном режиме.

Измерения в цифровых осциллографах

Любой аппарат рассчитан на измерение электрического напряжения, из которого затем формируется амплитудный график электрических колебаний. Отображение последних производится на экране. Сам экран изготовлен в двухмерной системе координат. На нем есть две оси – вертикальная (для напряжения) и горизонтальная (для времени). Имеется также третий компонент – яркость (интенсивность сигнала).

Если на устройство не поступают входные импульсы, на экране видна лишь горизонтальная линия. Ее еще называют «нулевой». Это свидетельствует об отсутствии напряжения. При подаче на 1 или 2 канала цифрового осциллографа (каналов может быть больше) напряжения, на экране появятся графики (их число зависит от количества каналов).

Форма графиков электрических колебаний:

• синусоида;
• затухающую синусоида;
• прямоугольник;
• меандр;
• треугольник;
• «пила»;
• импульс;
• перепад;
• комплексный сигнал.

Чтобы обеспечить стабильность графика колебаний, внутрь прибора поместили блок синхронизации. Для получения цикличного отображения колебаний следует выставить значения синхронизации. Это значение будет считаться «стартовым» — отправной точкой графика.

Каналы цифрового осциллографа — для чего нужны

Как уже отмечалось, каналы – это измерители. Если их несколько, то можно одновременно анализировать несколько поступающих сигналов. Прием сигналов производится входными аналоговыми каналами, которые затем все оцифровывают. Внутри прибора находится анализатор. Его функция – исследование коррелированных цифровых и аналоговых каналов. Работает с множеством контрольных точек. Метод упрощает операции по декодированию многоразрядных параллельных шин.

Многоканальный прибор не всегда качественно диагностирует. Рассмотрим, для решения каких задач подходит один или несколько каналов:

• Цифровой осциллограф на 4 канала или на 6 хорошо справляется с измерениями и сравнениями временных характеристик сигналов, которые поступают от аналоговых устройств.
• С помощью 8 или 16 каналов удастся произвести отладку цифровой системы, работающей по принципу параллельного экспорта данных.
• Высокочастотные измерения проводятся с помощью комбинированных устройств, у которых есть дополнительные каналы и РЧ вход.
• Работа с гальванической развязкой оптимальна с помощью изолированных каналов.
• 20 каналов – решение для синхронизации регистрации, просмотра сигналов по времени.

Как пользоваться цифровым осциллографом

Если устройство новое и им еще ни разу не пользовались, необходимо его откалибровать. Для этого используют генератор прямоугольных импульсов, который находится на корпусе. Операция выполняется путем подключения щупа к калибровочному выходу. После этого на экране появляется линия в виде зигзагов, напоминающая зубья пилы. В таком состоянии рекомендуется проверка работы всех функций.

На экране осциллографа видны небольшие клетки – это деления. Величина квадратов зависит от типа прибора. Есть устройства с делениями, равными 5 единиц. Некоторые оснащаются ручками. С их помощью меняется масштаб графика. Это обеспечивает удобство использования, позволяет проводить измерения точнее.

Перед началом применения необходимо подсоединить осциллограф к бытовой электрической сети 220 Вольт. Подключение щупа производится на один из свободных каналов (если их более 1) или генератор импульсов (в случае его наличия). После этого на дисплее появятся изображения сигналов.

Если на экране сигнал обрывистого характера, значит следует проверить надежность подключения щупа. Для стабильности соединения в приборах предусмотрены миниатюрные ванты. В некотором оборудовании также предусмотрена функция автоматического позиционирования, которая решает проблему обрывистого сигнала.

Как измерять ток

Перед измерением тока цифровым каналом осциллографа необходимо определить вид тока, который будет наблюдаться. Аппараты рассчитаны на работу в двух режимах:

• Direct Current («DC») – для наблюдения за постоянным;
• Alternating Current («АС») – для наблюдения за переменным.

Для измерения постоянного тока необходимо активировать режим «DC». Затем нужно подключить щупы к линиям питания, учитывая полярность. Черный зажим подсоединяется к минусу, а красный – к плюсу. После этого экран прибора покажет прямую линию. Значение тока — это значение вертикальной оси. Сила тока вычисляется по закону Ома. Для этого потребуется разделить напряжение на сопротивление.

Переменный ток отобразится на экране в виде синусоиды. Измерение его значения возможно лишь в определенный отрезок времени. Сила вычисляется по тому же закону Ома.

Как измерить напряжение

При процедуре измерения напряжения не обойтись без вертикальной оси координат. Необходимо анализировать высоту осциллограммы. Перед этой операцией предстоит выполнить настройку дисплея, чтобы обеспечить удобство измерения. После этого перевести прибор в режим DC. Затем подсоединить щупы к контактам цепи. На дисплее отобразится прямая линия. Ее значение – есть напряжение.

Как измерить частоту

Для начала разберем, что такое период и как он связан с частотой электрического сигнала. Под одним периодом подразумевается наименьший промежуток времени, после прохождения которого происходит повтор амплитуды.

Чтобы облегчить наблюдение за периодом, можно воспользоваться горизонтальной осью. Она отвечает за координаты времени. Достаточно увидеть, спустя какое время линейному графику свойственно повторяться. За начало периода нужно брать точки, в которых происходит соприкосновение с размещенной горизонтально осью. Концом периода будет повторение этой же координаты. Для удобства измерения периода сигнала лучше уменьшить скорость развертки. Тогда погрешность измерения сводится к минимуму.

Частотой называют значение, которое обратно пропорционально анализируемому периоду. Если проще, то для измерения значения необходимо 1 секунду поделить на число периодов, проходящих за это время. Таким образом получается частота, измеряемая в Герцах.

Как измерить сдвиг фаз

Взаимное расположение 2-х колебательных процессов во времени называют сдвигом фазы. Измерение параметра проводится в долях периода сигнала. Делается это с целью получения общего значения одинаковых сдвигов фаз.

Перед процедурой нужно выяснить, у какого сигнала есть отставание от другого. После этого выяснить значение знака параметра. В случае движения тока впереди, сдвиг угла получится с отрицательным параметром. Если напряжение уйдет назад, знак значения станет положительным.

Для выполнения операции предстоит:

• умножить 360-и градусов на количество клеток, которые располагаются между началами периодов;
• полученную цифру поделить на количество делений, которое занимает один период сигнала;
• выполнить подбор отрицательного или положительного знака.

Проводить процедуры на аналоговом осциллографе некомфортно. Связано это с отображением на дисплее графиков одинакового цвета. Масштаб самих графиков тоже одинаковый. Цифровое устройство для таких операций – выход. Если взять осциллограф с двумя цифровыми каналами (для чего нужен такой прибор мы уже рассмотрели), то сделать это станет проще благодаря размещению амплитуд на отдельные каналы.

Различия между цифровым и аналоговым осциллографом

Цифровой прибор отличается от аналогового тем, что способен отображать на дисплее сигналы разной яркости. Аналоговым свойственно выполнение развертки сигнала. Они могут работать с физическими величинами, которым свойственно изменяться (напряжением и др.).

Цифровые работают по принципу выборки характеристик сигналов. Понимают дискретные двоичные числа, представляющие значение напряжения. В основе концепции системы запуска – мониторинг событий, происходящих в исследуемых процессах.

В основе аналоговой системы запуска – функционирование на усилителях. Усилители — источники линейных и нелинейных погрешностей. Это может быть задержка и колебания амплитуды. Их проявление отображается на дисплее. Вид — сдвиги положения запуска.

В основе цифровой системы запуска – функционирование без искажений. Может напрямую работать с отчетами АЦП, а также отображать на экране получаемый сигнал практически без изменений (полностью идентичный).

Особенности цифровых устройств:

• работа с полосой пропускания от 70 ГГц и больше;
• функционирование в режиме эквивалентного и реального времени;
• регистрация поступающих сигналов за счет модулей;
• пониженный уровень шума;
• повторяющийся характер работы (так обеспечиваются идеальные условия для мониторинга за параметрами сигналов).

Цифровое оборудование выдает информацию на экран в виде текста. Эти данные – точнее, чем графики, которые выводит на дисплей аналоговое оборудование. Обработка сигналов выполняется по методу Фурье. Вся поступающая информация сохраняется в памяти и может быть распечатана в любое время.

Обзор цифровых осциллографов

Tektronix TBS2000B

Цифровой запоминающий осциллограф TBS2000B позволяет решать основные задачи – отражать и измерять параметры сигналов. Оснащен увеличенным дисплеем, диагональ которого составляет 9 дюймов. Сам экран поделен на 15 делений по горизонтали. Длина записи в величине 5 миллионов точек – это способ захвата больших временных окон, более тщательный анализ.

Благодаря курсорам с ручным управлением и 32 автоматическим измерениям производительность повышается. Имеет порт 100-BaseT Ethernet и модуль Wi-Fi для соединения с сетью. Так можно добиться высокой скорости обмена данными. Цена аппарата невысока. Подходит для решения задач разной сложности.

TBS2000B отличается удобством и простой применения. За счет новой конструкции входов с высокой частотой дискретизации (2 Гвыб/с) увеличивается точность измерений. При измерениях прибор обеспечивает снижение уровня шумов, увеличение эффективной разрядности.

Наличие 32 автоматических измерений свидетельствует о быстроте, а также высокой точности измерений распространенных параметров. Анализ сигналов может проводиться с помощью экранных надписей новых курсоров, которые привязаны к сигналу.

Keysight U1600

При помощи осциллографа производятся операции по измерению формы и параметров сигналов. Модель рассчитана на работу в неблагоприятных условиях (на промышленных производствах). Это устройство — полноценный осциллограф. Подходит для применения в качестве цифрового-среднеквадратического мультиметра. Максимально отображаемое значение – 6000. Благодаря мультиметру возможны замеры постоянного и переменного напряжения, сопротивления по 2-проводной схеме, силы тока, температуры.

Kesight U1600 – прибор ручного типа. Имеет цветной жидкокристаллический дисплей на 4,5 дюймов. Способен отображать осциллограммы по двум каналам.

Серия U1600 представлена несколькими моделями:

• U1602A/U1602B – с полосой пропускания 20 МГц;
• U1604A/U1604B – с полосой пропускания 40 МГц.

Оборудование позволяет делать выборку данных в реальном времени. Работает на частоте до 200 Мвыб/с. В моделях U1604A и U1604B есть функция математической обработка 2-х каналов и БПФ. Благодаря этому удается быстро анализировать сигналы в области частоты и времени.

У каждого прибора есть цифровой истинно-среднеквадратический мультиметр. Выдает значения до 6000. У него также есть функция автоматического выбора диапазона. За счет этого выполняется гибкое и точное измерение напряжения, а также прочих параметров. Наличие функции регистрации данных позволяет анализировать значения в любое время.

Как подобрать цифровой осциллограф

На радиорынке представлены различные приборы. Среди них не последнее место занимают модели из Китая. При разработке и создании китайцы придерживаются одного правила – устройства должны быть универсальными. Речь идет об осциллографах, у которых имеется генератор сигналов.

Важно понимать, что покупка китайского оборудования связана с рисками. К примеру, частая проблема – шумность. Особенно это касается 1-го канала. Шумы бывают разных спектров — от инфранизких до мегагерцовых. Иногда в цепи питания не ставится развязка.

Другой недостаток осциллографа низкого качества – неприемлемая работа генератора, которому свойственно выдавать «свалку» частот. Это создает трудности при обнаружении основной частоты.

Чтобы выбрать хороший прибор, необходимо обращать внимание на достоверность снимаемых данных. От этого зависит успех поставленных задач. При выборе оборудования нужно руководствоваться:

• стоимостью;
• производителем;
• функциональностью;
• рабочими характеристиками.

Полоса пропускания цифрового осциллографа

От системной полосы пропускания зависит способность прибора измерять сигнал аналогового типа в определенном диапазоне. От величины последнего зависит точность измерений.

На что обратить внимание:

1. У устройств начального уровня, максимальная полоса пропускания составляет не более 100 МГц. Они способны показывать амплитуду синусоидальных сигналов частотой до 20 МГц.
2. Чтобы захватить цифровой сигнал, прибору необходимо захватывать основную, третью и пятую гармоники. В противном случае осциллограмма лишится важных деталей. Важно помнить правило пятикратного превышения. Достижение погрешности в пределах ±2 % можно добиться, если полоса пропускания с учетом пробника не менее чем в 5 раз превысит максимальную полосу сигнала.
3. Только так получится добиться точности в измерениях амплитуды.
4. Если планируется работать с высокоскоростными цифровыми сигналами, а также видеосигналами, лучше приобрести осциллограф, у которого полоса пропускания будет выше 500 МГц.

Питание

Прибор работает от аккумулятора, что очень удобно. Такие модели позволяют проводить операции вдали от источников питания. Мастер может совершать выезды на места, где происходит проверка оборудования. Если выезды редкие, лучше брать оборудование, которое работает от бытовой сети. Его преимущества – стабильность работы, а также надежность.

Частота дискретизации

От этого параметра зависят измерения однократных и переходных процессов. Большая величина частоты дискретизации дает более точное изображение на экран.

ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА

• Главная
• Проблема?

Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.

Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.

Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?

Датчик температуры — водонепроницаемый (DS18B20)

В наличии SEN-11050

$10,95

28

Избранное Любимый 83

Список желаний

Вещь SparkFun ESP8266

В наличии WRL-13231

18,50 $

49

Избранное Любимый 93

Список желаний

Футболка AVC 2017 — средняя

В наличии SWG-14522

14,95 $

Избранное Любимый 1

Список желаний

МИКРОЭ РТК 14 Щелчок

Нет в наличии DEV-19153

19,95 $

Избранное Любимый 0

Список желаний

Победа в виртуальном конкурсе робототехники

23 декабря 2020 г.

Джесси снова вернулся сегодня, чтобы рассказать о своем последнем достижении в области робототехники!

Избранное Любимый 0

Сочетание искусства и технологий для интерактивного обучения, pt. II

29 июля 2021 г.

В прошлом месяце мы познакомили вас с предстоящей выставкой в ​​Музее истории Гонконга. Создатель, Алекссон Чу, использовал детали SparkFun и проекционное картографирование, чтобы создать интерактивное обучение для посетителей музея. Что ж, вчера состоялась премьера инсталляции, и мы заглянули внутрь.

Избранное Любимый 0

Установка библиотеки Arduino

11 января 2013 г.

Как установить пользовательскую библиотеку Arduino? Это просто! В этом руководстве будет рассказано, как установить библиотеку Arduino с помощью диспетчера библиотек Arduino. Для библиотек, не связанных с Arduino IDE, мы также рассмотрим установку библиотеки Arduino вручную.

Избранное Любимый 22

малиновый gPIo

29 октября 2015 г.

Как использовать Python или C++ для управления линиями ввода-вывода на Raspberry Pi.

Избранное Любимый 17

Как пользоваться осциллографом: руководство для начинающих

Осциллограф является вторым наиболее часто используемым инструментом после мультиметра в электрических и электронных приложениях. По своей сути это модифицированный вольтметр, с помощью которого можно не только измерять напряжение, но и анализировать его форму, обнаруживать неисправности в цепи и определять меры по их устранению. В этой статье мы расскажем, как пользоваться осциллографом и рассмотрим принцип работы устройства.

A Общий принцип работы

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

Основным элементом осциллографа является дисплей, на котором отображаются импульсы. Экран разделен на прямоугольники, масштаб которых можно задать специальными ручками. Импульсы, отображаемые на дисплее, должны считываться таким образом. Ячейки, расположенные вертикально между нижней и верхней границами импульсов, отображают измеряемое напряжение сигнала в заданной шкале. Ячейки, расположенные горизонтально, передают временные параметры. Зная период одного импульсного колебания, можно легко вычислить его частоту. Отображение сигнала на экране устройства называется «осциллограммой».

Выпускается множество моделей осциллографов, от простых, используемых в быту, до самых сложных. Простейшие устройства имеют один канал с одним датчиком сигнала заземления. Более сложные инструменты имеют два канала. Самые «продвинутые» осциллографы могут иметь до 6 каналов. Количество каналов указывает на способность прибора анализировать соответствующее количество сигналов и сравнивать их.

Совет №1: Если щупы не подключены, на дисплее осциллографа отображается только одна горизонтальная «нулевая» линия, указывающая на 0 В на входе прибора.

При подключении щупа к любому источнику питания в строке обязательно будет отображаться доступное напряжение, подскакивающее по заданной шкале на определенное количество ячеек. Если щуп подключен к «+», линия идет вверх, а если к «-», то вниз на такое же количество ячеек.

Приложения для осциллографов

Область применения устройств очень широка. Просмотр поведения сигнала электрического тока позволяет за короткое время провести диагностику и произвести своевременный ремонт любого электротехнического устройства.

С помощью осциллографа можно:

• определить временные и вольтовые параметры сигнала, произвести расчет частоты;
• отслеживать изменения формы сигнала и анализировать его характер;
• обнаруживают искажения в нужных частях схемы;
• определить фазовый сдвиг;
• для определения отношения шума к полезному сигналу, выявления характера шума.

На определение всех параметров с помощью мультиметра могут уйти часы, тогда как с помощью осциллографа все измерения можно выполнить за несколько минут. Кроме того, многие неисправности можно обнаружить только с помощью осциллографа. Он может измерять около миллиона измерений в секунду, поэтому даже кратковременные неисправности будут обнаружены осциллографом.

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

• радиоэлектроника;
• автомобильная техника;
• судостроение;
• авиация;
• ремонтные мастерские различного назначения;
• хозяйственно-бытового назначения.

Как правильно настроить осциллограф?

Способы усиления сигнала

Осциллографы всех типов и марок оснащены регулятором сигнала, изменяющим масштаб изображения на экране. Например, если задать шкалу напряжения 1В на 1 ячейку и выровнять экран высотой 10 ячеек, то напряжение передачи сигнала 30В не будет заметно. А в обратном случае для просмотра осциллограммы низкого напряжения необходимо увеличить масштаб.

Совет №2. Для устранения «невидимости» сигнала необходимо масштабировать его до измеренных значений.

Как работает контроллер развертки

Принцип работы регулятора развертки аналогичен функции регулятора напряжения, только он работает с горизонтальной осью – осью времени, изменяя количество миллисекунд на одну ячейку. За счет уменьшения значения развертки появляется возможность более детального изучения мелких частей отображаемого сигнала.

Значение развертки необходимо увеличить для анализа циклического характера сигнала. Сигнал на экране «развернется», и теперь вы можете использовать его для определения значений частоты, типа и других параметров.

Блок управления параметрами синхронизации

Осциллограмма отображается до тех пор, пока не закончится последняя, ​​затем картинка начинается снова. Так как график показывается с большой скоростью, то на экране отображается изображение в движении или что-то непонятное. Причина этого довольно проста: новые линии накладываются на уже показанные старые линии с неизбежным сдвигом как по вертикали, так и по горизонтали.

Для устранения непонятных входных сигналов и служит для управления параметрами синхронизации. Таким образом, если при изучении синусоидального сигнала взять напряжение синхронизации за 0В, то его отрисовка будет представлена, начиная с этого значения напряжения, и закончится только при завершении экрана. После этого рисунок будет повторять пройденный путь только со следующего «нуля», показывая стабильную и ровную картинку. В этом случае все изменения напряжения станут четкими и сразу заметными.

В простейшей форме блок синхронизации имеет два регулирующих элемента. Первый используется для изменения настройки пускового напряжения. Второй используется для выбора типа запуска. С помощью второго переключателя можно установить самый важный параметр: будет ли картинка запускаться при падении синусоиды до 0В или наоборот при подъеме до нуля. В большинстве типов бытовых осциллографов положения регуляторов называются «Фронт» и «Затухание».

В моделях более сложного типа есть другие параметры синхронизации. Например, прибор можно синхронизировать с сигналом, не подлежащим измерению, с другими внешними сигналами, а также с сигналом, поступающим из сети. Стабилизация по таким параметрам важна при измерении специфических сигналов, цикличность которых невозможно измерить другими методами.

Инструкция по эксплуатации

Осциллограф необходимо откалибровать перед работой. Ознакомьтесь с этим руководством, чтобы правильно откалибровать осциллограф. После включения прибор должен прогреться и стабилизироваться. Как правило, это занимает 5 минут. Используйте ручки «Усилитель Y» и «Развертка», чтобы установить луч в центр экрана. После этого настраиваются яркость и фокус.

Если коснуться щупом выхода генератора, то на экране появятся прямоугольные импульсы частотой 1 кГц и 500 мВ, при этом ручка «Длительность» находится в положении 1 мс (миллисекунды). Если все в порядке, то наше устройство готово к работе.

При измерении сигнала переключатели «Усиление» и «Длительность» устанавливаются в крайнее левое положение. Усиление поднимает диапазон измерения до четких, максимально различимых сигналов на экране, а ручка «Длительность» выясняет, какова частота входного сигнала.

Для справки: 1 кГц (1000 Гц) равен 1 мс, 1 Гц равен 1000 мс.

При фиксации сигнала на экране измеряется напряжение сигнала, период (частота) с помощью измерительной сетки. Современные цифровые счетчики отображают эту информацию прямо на дисплее прибора, а оператор знает о сигнале все: напряжение, длительность, скважность, период. На этом краткое объяснение заканчивается. Надеемся, что теперь вы знаете, как пользоваться осциллографом и для чего нужен этот измерительный прибор.

Напоследок рекомендую посмотреть приведенные ниже видеоинструкции, в которых показано, как работать с самыми популярными моделями осциллографов.

Осциллограф Siglent SDS1202X-E Пример использования:

---

Осциллограф Rigol DS1054Z Пример использования:

---

Какой осциллограф выбрать?

В наши дни существует огромный выбор моделей и типов осциллографов, но однозначно отдать предпочтение какому-либо устройству невозможно. Во-первых, устройства делятся на два огромных семейства:

• электронно-лучевые;
• цифровой.

Все старые модели осциллографов основаны на электронно-лучевой трубке . Их особенностью является более высокая точность по сравнению с цифровыми. Однако их габариты, как и вся старая электроника, крайне неудобны: осциллографы имеют значительный вес и габариты, из-за чего их мобильность оставляет желать лучшего.

Цифровые осциллографы , оснащенные ЖК-экраном, легкие и компактные, с большими возможностями в плане настроек. Многие модели имеют возможность сохранять данные, полученные при замерах, а также отображать только тот момент, который свидетельствует о выходе из строя.

Кроме того, осциллографы различаются по количеству каналов: как правило, у большинства моделей от 1 до 6 . Но есть и профессиональные осциллографы с гораздо большим количеством каналов. В большинстве случаев для проведения простых измерений будет достаточно двухканального прибора, но для работы со сложной аппаратурой каналов потребуется больше.

Существуют также осциллографы, совмещенные в одном корпусе с другими электроизмерительными приборами. Эта комбинация позволяет эффективно, быстро и с высокой точностью получать множество данных о сигналах.

Последней разработкой являются компьютерные программы, выполняющие функции осциллографа. Пробник подключается напрямую к звуковой карте компьютера. При проведении нечастых и несложных измерений лучшим решением будет программа «Осциллограф».

Часто задаваемые вопросы

Вопрос №1. Какова оптимальная полоса пропускания при выборе осциллографа?

Полоса пропускания прибора должна немного превышать максимальную частоту измеряемых сигналов. Например, если максимальная частота сигнала составляет 80 МГц, рекомендуется выбрать модель с полосой пропускания 100 МГц.

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

Не всегда. Выбирая осциллограф, следует подумать в первую очередь о том, нужна ли вам дорогая модель именно для ваших измерений. Ведь многие технические функции и «примочки» могут просто «простаивать» из-за своей ненадобности.

Вопрос №3. Устройство больше не может выполнять задачи из-за их сложности. Что я делаю? Купить новый?

Некоторые серии осциллографов известных производителей позволяют в дальнейшем увеличить полосу пропускания, т.е. выполнить апгрейд. Для этого не нужно куда-то везти устройство, достаточно купить цифровой ключ и ввести код в соответствующем меню.

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

Функция цифровой подсветки (люминофор) отлично справляется с обнаружением кратковременных аномалий, отображая редко возникающие события другим цветом на экране. Благодаря этому они хорошо видны на экране.

Вопрос №5. Можно ли недорогое устройство, исправно работающее в лабораторных условиях, использовать для решения более серьезных задач на более сложном оборудовании?

Маловероятно. Цена по-прежнему во многом зависит от технических параметров осциллографа. Для решения более сложных задач придется либо модернизировать имеющееся устройство (если это возможно), либо купить новое. Профессиональные осциллографы не могут стоить меньше 1500 долларов.

Типичные ошибки при выборе и работе с осциллографом

Огромное количество ошибок при использовании осциллографа возникает из-за того, что сам пользователь не знает всех особенностей и возможностей прибора. Поэтому перед использованием осциллографа необходимо изучить инструкцию и посоветоваться с более опытными пользователями, в том числе на специализированных интернет-форумах.

Для работы с гальванически развязанными элементами оборудования или с высокими напряжениями ошибочно использовать осциллограф, каналы которого зависят друг от друга. Кроме того, каждый канал должен быть хорошо изолирован от источника питания самого осциллографа и других каналов другого прибора. Использование пробника с неправильной компенсацией может привести к серьезным ошибкам, недопустимым для сохранения точности аналогового осциллографа.