Site Loader

Содержание

| Fluke

Talk to a Fluke sales expert

Связаться с Fluke по вопросам обслуживания, технической поддержки и другим вопросам»

What is your favorite color?

Имя *

Фамилия *

Электронная почта *

Компания *

Номер телефона *

Страна * — Пожалуйста, выберите значение -United States (Estados Unidos)CanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarticaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosБеларусь (Belarus)Belgien/Belgique (Belgium)BelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaireBosnia and HerzegovinaBouvet IslandBotswanaBrasil (Brazil)British Indian Ocean TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicČeská republika (Czech Republic)ChadChile中国 (China)Christmas IslandCittà Di VaticanCocos (Keeling) IslandsCook IslandsColombiaComorosCongoThe Democratic Republic of CongoCosta RicaCroatiaCyprusCôte D’IvoireDanmark (Denmark)Deutschland (Germany)DjiboutiDominicaEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEspaña (Spain)EstoniaEthiopiaFaroese FøroyarFijiFranceFrench Southern TerritoriesFrench GuianaGabonGambiaGeorgiaGhanaGilbralterGreeceGreenlandGrenadaGuatemalaGuadeloupeGuam (USA)GuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard Island and McDonald IslandsHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIraqIrelandIsraelIslas MalvinasItalia (Italy)Jamaica日本 (Japan)JordanKazakhstanKenyaKiribati대한민국 (Korea Republic of)KuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMéxico (Mexico)MicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMonserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNederland (Netherlands)Netherlands AntillesNepalNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorge (Norway)Norfolk IslandNorthern Mariana IslandsOmanÖsterreich (Austria)PakistanPalauPalestinePanamaPapua New GuineaParaguayPerú (Peru)PhilippinesPitcairn IslandPuerto RicoРоссия (Russia)Polska (Poland)Polynesia (French)PortugalQatarRepública Dominicana (Dominican Republic)RéunionRomânia (Romania)RwandaSaint HelenaSaint Pierre and MiquelonSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Vincent and The GrenadinesSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSchweiz (Switzerland)SenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia and The South Sandwich IslandsSouth SudanSri LankaSudanSuomi (Finland)SurinameSvalbard and Jan MayenSverige (Sweden)SwazilandTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor-LesteTokelauTogoTongaTrinidad and TobagoTunisiaTürkiye (Turkey)TurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited KingdomUnited States Minor Outlying IslandsUruguayUzbekistanVanuatuVirgin Islands (British)Virgin Islands (USA)VenezuelaVietnamWallis and FutunaWestern SaharaWestern SamoaYemenZambiaZimbabwe

Почтовый индекс *

Интересующие приборы

iGLastMSCRMCampaignID

?Отмечая галочкой этот пункт, я даю свое согласие на получение маркетинговых материалов и специальных предложений по электронной почте от Fluke Electronics Corporation, действующей от лица компании Fluke Industrial или ее партнеров в соответствии с политикой конфиденциальности.

consentLanguage

Политика конфиденциальности

Измерение с помощью осциллографа частоты сигнала, напряжения и разности фаз

2.12.  Измерение с помощью осциллографа частоты сигнала, напряжения

 и сдвига фаз между двумя напряжениями

Перед началом измерений необходимо проверить исправность коаксиального кабеля и определить его сигнальный провод. Проверить исправность коаксиального кабеля проще всего с помощью омметра. Сначала измеряют сопротивление между двумя концами центрального проводника и между двумя концами проводящей оболочки. Эти сопротивления должны быть малыми (сотые доли ома). Затем проверяют отсутствие замыкания между центральным проводником и оплеткой кабеля. Иногда при ремонте коаксиального кабеля проводящая оболочка соединяется с проводником не черного цвета. В этом случае возникает задача определения сигнального проводника кабеля. Она может быть решена двумя способами. В первом случае один провод омметра подключают к центральному проводнику коаксиального разъема, а второй провод омметра поочередно подключают к каждому из двух проводников кабеля. Проводник, для которого сопротивление оказывается близким к нулю, и будет сигнальным. При другом способе определения сигнального провода необходимо, чтобы измерительный прибор (электронный осциллограф, электронный вольтметр) уже был включен в сеть и к нему подключен коаксиальный кабель. Затем касаются поочередно рукой каждого из двух проводников кабеля. Сигнальным будет проводник, при касании которого прибор регистрирует напряжение частотой 50 Гц (наблюдается отклонение луча осциллографа или стрелки вольтметра). Человек выступает в этом случае в роли антенны, принимающей электромагнитные волны, излучаемые питающей сетью.

Осциллограф ОМЛ-ЗМ комплектуется коаксиальным кабелем с литым разъемом, который отремонтировать достаточно сложно. В этом случае в осциллографе устанавливается дополнительное гнездо «земля», а коаксиальный кабель с обоих концов имеет по два внешне одинаковых проводника. Обычно проводники-выводы оплетки делают черного цвета, а сигнального провода – любого другого цвета. Если по внешнему виду измерительного кабеля нельзя опередить сигнальный провод, то можно воспользоваться следующим приемом. Выбрав предположительно сигнальный провод, подключают его ко входу «У» осциллографа, а второй проводник – к корпусу. Устанавливают достаточно высокую чувствительность осциллографа. Затем касаются рукой изоляции провода в средней его части (не касаясь при этом самих проводов!). Если на экране наблюдается сигнал наводки, то сигнальный провод выбран неверно. Если на экране нет изменений сигнала, то провод выбран верно.

Для демонстрации необходимости использования коаксиального кабеля для электронного вольтметра и осциллографа необходимо подать на эти приборы сигнал по обычным проводам и коснуться рукой их изоляции. При этом прибор фиксирует наводки.

Для измерения параметров электрических сигналов ручками смещения сигнала совместите сигнал с делениями шкалы так, чтобы было удобно проводить измерения.

Выбирают положения переключателей “В/дел” такими, чтобы размер исследуемого сигнала по вертикали получался от 2 до 6 делений.

Рассмотрим определение частоты исследуемого сигнала.  Пусть период исследуемого сигнала занимает два деления, а длительность развертки установлена 10 мс/дел. Тогда период исследуемого сигнала будет равен:  2 дел × 10 мс/дел = 20 мс. Затем из формулы связи периода и частоты исследуемого сигнала ( f = 1/ T ) определим его частоту: f = 1/ 20 мс = 50 Гц

Рассмотрим теперь, как определяется амплитуда напряжения исследуемого сигнала. Пусть исследуемый сигнал имеет синусоидальную форму. Амплитуда синусоидального сигнала равна половине размаха изображения по вертикали. Для ее нахождения определим сначала, сколько делений занимает изображение сигнала по вертикали. Умножив число делений, соответствующее амплитуде, на коэффициент отклонения в вольтах на деление, получим амплитуду сигнала в вольтах. Например, изображение синусоидального сигнала по вертикали занимает 4 деления. Следовательно, амплитуда  исследуемого сигнала на  экране осциллографа будет составлять два деления. Если коэффициент отклонения равен 5 В/дел, то амплитуда сигнала будет равна 10 В.

Для измерения разности фаз между двумя напряжениями существует несколько способов. Остановимся кратко на двух из них: метод эллипса и с помощью двухлучевого осциллографа. При измерении методом эллипса одно напряжение подается на вход Y осциллографа, а другое – на вход X. Синус угла сдвига фаз равен отношению отрезка а к отрезку b (рис. 2.20 а) при условии, что в отсутствии сигнала электронный луч попадет в центр экрана осциллографа. Очень просто измеряется сдвиг фаз между двумя напряжениями с помощью двухлучевого осциллографа (рис.

2.20 б). Для этого отрезок АB делят на отрезок АС и умножают на 2p.

Проверка последовательности подачи питания с помощью 8- канального осциллографа

Упрощение проверки последовательности подачи питания с помощью 8- канального осциллографа

Дэйв Перелес (Dave Pereles), Tektronix

Большинство встраиваемых систем использует несколько питающих напряжений, в некоторых случаях четыре или даже больше. Одна интегральная схема, такая как ПЛИС, сигнальный процессор или микроконтроллер, может использовать несколько питающих напряжений, к последовательности подачи которых предъявляются особые требования. Например, производитель может рекомендовать дождаться стабилизации питания ядра перед подачей напряжения на цепи ввода/вывода. Или производитель может потребовать, чтобы питающие напряжения подавались с определённой задержкой друг за другом во избежание больших перепадов напряжения на разных линиях питания. Очень важную роль может играть также последовательность подачи питания на процессоры и внешнюю память.

Производители ИС иногда указывают, что некоторые напряжения должны нарастать монотонно во избежание многократных сбросов по питанию. Реализация таких условий может оказаться проблематичной, поскольку пусковые токи предъявляют жёсткие требования к вторичным стабилизаторам напряжения. В этом случае форма напряжения питания в момент запуска не менее важна, чем последовательность запуска.

Объединив в одном проекте источники питания ИС, мощные источники питания, источники опорного напряжения и вторичные стабилизаторы можно легко получить до семи или восьми линий питания.

Использование 4-канального осциллографа для проверки временных соотношений при подаче питания во встраиваемой системе может потребовать много времени, но именно так вынуждено поступать большинство инженеров. Общаясь с пользователями осциллографов, мы выяснили, что именно оценка последовательности включения и выключения питания является одной из основных причин, по которой инженеры хотят иметь больше четырёх каналов. В этой статье мы кратко опишем применение с этой целью 4-канального осциллографа, а затем приведём некоторые примеры использования 8-канального осциллографа.

Традиционные методы измерения с помощью 4-канального осциллографа

Один из подходов заключается в разбиении анализа системы питания на блоки – в этом случае выполняется несколько захватов для поблочной оценки временных соотношений. Для сравнения блоков между собой можно настроить запуск по одной из линий питания или по сигналу готовности питания и выполнить несколько захватов, определяя время включения и выключения по отношению к этому опорному сигналу. Поскольку захваты выполняются в разных циклах включения питания, разброс относительного времени включения источников довольно трудно охарактеризовать. Тем не менее, диапазон вариаций задержки включения каждого источника от цикла к циклу можно определить, выполняя измерения в нескольких циклах с бесконечным послесвечением экрана.

Другой распространённый подход заключается в каскадном включении нескольких осциллографов. Обычно это делается путём запуска развёртки осциллографов от одного из источников питания или от общего сигнала готовности питания.

Оба эти подхода отнимают много времени и требуют особого внимания к запуску:

  • Нужно уделить особое внимание запуску и временным погрешностям
  • Возможна агрегация данных для построения временной диаграммы всей системы, но это требует много времени
  • С ростом числа контролируемых линий питания растёт и сложность измерения
  • Схемы измерения должны быть идеально согласованными
  • Один измерительный канал нужно использовать для запуска.

Расширение числа каналов с помощью осциллографа смешанных сигналов

Осциллограф смешанных сигналов может предоставить дополнительные каналы для исследования последовательности включения питания. Чтобы это работало, цифровые входы осциллографа смешанных сигналов должны поддерживать соответствующий диапазон напряжения и независимо настраиваемые пороги. Например, Tektronix MDO4000C с опцией MSO предлагает 16 цифровых входов с независимо настраиваемыми порогами для каждого канала и динамическим диапазоном ± 30 Впик-пик на частоте до 200 МГц, что подходит для большинства источников питания, используемых в современных конструкциях. Обратите внимание, что этот подход работает хорошо, если нужно просто измерить временные соотношения, но он не позволяет измерять время нарастания/спада и форму (монотонность) питающих напряжений в процессе включения/выключения.

8-канальные осциллографы ускоряют процесс

Применение осциллографа с восемью аналоговыми каналами существенно сокращает время и сложность измерений по сравнению с описанными выше методами. 8-канальный осциллограф позволяет измерять напряжения до восьми линий питания, используя для этого аналоговые пробники. Кроме того, для измерения взаимного времени включения и отключения линий питания можно использовать осциллограф смешанных сигналов с цифровыми входами и независимо настраиваемыми порогами.

А теперь давайте рассмотрим некоторые типичные случаи измерения последовательности подачи питания.

Задержка включения при дистанционном включении/выключении

Исследуемый импульсный источник питания на приведённом ниже рисунке подаёт стабилизированное постоянное выходное напряжение 12 В с большим уровнем тока. Управление этим источником питания осуществляется дистанционно с помощью выключателя на передней панели прибора. Вскоре после нажатия на выключатель подаётся дежурное напряжение +5 В, позволяющее запустить импульсный преобразователь. После стабилизации выходного напряжения +12 В появляется сигнал готовности питания (PW OK), сообщающий о том, что питание находится в норме.

Дежурное питание +5 В даёт простой нарастающий фронт, который используется для запуска захвата других сигналов. Автоматические измерения проверяют, что задержка включения выходного напряжения не превышает 100 мс, и что задержка от включения выходного напряжения до появления сигнала PW OK лежит (в соответствии со спецификациями) в диапазоне 100 – 500 мс.

Рис.1 На этом снимке показан процесс включения импульсного источника питания после нажатия кнопки на передней панели.

Задержка выключения при дистанционном включении/выключении

После выключения кнопкой импульсный преобразователь отключается, и выходное напряжение начинает спадать. Согласно спецификациям источник питания продолжает стабилизировать напряжение не менее 20 мс после нажатия на кнопку. Но, самое главное, сигнал PW OK должен пропасть за 5-7 мс до того, как выходное напряжение +12 В перестанет стабилизироваться, что даст время нагрузке среагировать и корректно завершить работу.

Как показано ниже, для запуска захвата соответствующих сигналов используется спад сигнала PW OK. Измерительный курсор показывает, что предупредительный сигнал PW OK соответствует спецификациям.


Рис.2 Для проверки соответствия предупредительного сигнала PW OK спецификациям можно использовать измерительный курсор.

Проверка временных соотношений за несколько циклов включения питания

Чтобы убедиться, что задержка включения питания остаётся в пределах нормы в течение нескольких циклов включения/выключения, можно использовать режим бесконечного послесвечения экрана для отображения временных флуктуаций сигнала и статистические измерения временных параметров для количественной оценки этих флуктуаций. На приведённом ниже рисунке в качестве точки отсчёта используется момент достижения дежурным напряжением +5 В уровня 50 %. Последовательность включения повторяется 10 раз, и разброс задержки за 10 циклов включения не выходит за пределы одного процента.


Рис.3 Многократные измерения включения можно выполнить в режиме бесконечного послесвечения с одновременным измерением статистических показателей.

Временные параметры вторичных стабилизированных источников питания

На приведённом ниже рисунке показан процесс включения семи вторичных стабилизированных источников питания системной платы. Входное напряжение поступает на плату от дежурного источника +5 В и мощного источника +12 В, описанных в предыдущем примере.

В данном случае автоматические измерения задержки включения выполнялись по отношению к 50-процентному уровню каждого сигнала, то есть, каждое измерение имело свою конфигурацию с разным набором измерительных порогов. Первое измерение показывает задержку от включения дежурного питания +5 В до включения мощного источника +12 В, а второе измерение показывает задержку до включения основного питания +5 В. Остальные измерения показывают критически важные задержки от момента включения основного питания +5 В.


Рис.4 Это измерение показывает последовательность включения семи стабилизированных источников питания.

Последовательность выключения стабилизированных источников питания

В данном случае автоматические измерения задержки выключения выполнялись между точками, в которых напряжения снижались на 5 процентов от номинального значения. В отличие от порогов прежнего измерения, которые выражались в процентах, здесь каждое измерение имело абсолютное пороговое напряжение. При выключении источника питания сигнал готовности питания пропадает. Как видно на приведённом ниже рисунке, некоторые источники нагружены больше и выключаются быстрее других.


Рис.5 Некоторые источники нагружены больше и выключаются быстрее других.

Задержка включения более чем 8 линий питания

Автоматическое измерение задержек основано на измерении времени пересечения каждым сигналом соответствующих пороговых уровней. Поскольку каждое автоматическое измерение может использовать уникальное значение порога (обычно 50 % от амплитуды сигнала), и каждый цифровой канал может иметь уникальное значение порога (которое обычно тоже устанавливается на 50 % от напряжения источника питания), осциллографы смешанных сигналов могут измерять задержки включения источников питания, число которых равно числу имеющихся цифровых входов, как показано ниже. В зависимости от модели осциллографа число каналов может лежать в диапазоне от 8 до 64.


Рис.6 Применение цифровых каналов для измерения задержки включения более восьми стабилизированных источников питания.

Измерение времени нарастания напряжения источника питания

Для удовлетворения спецификаций некоторых ответственных компонентов системы нужно контролировать не только задержку включения, но время нарастания питающих напряжений. Автоматические измерения времени нарастания и спада тоже выполняются по отношению к опорным точкам, которые по умолчанию автоматически рассчитываются

по уровню 10 и 90 % от амплитуды сигнала в каждом канале. В приведённом ниже простом примере время нарастания положительных источников питания и время спада отрицательных источников питания показано в полях результатов в правой части экрана.


Рис.7 Измеренные времена нарастания и спада показаны в полях результатов в правой части экрана.

Об авторе:

# # #

Дэйв Перелес работает в компании Tektronix менеджером по техническому маркетингу и более 25 лет занимал различные должности в сфере производства контрольно- измерительных приборов, включая разработку приложений и управление реализацией продукции. Он имеет степень бакалавра электроники Тринити-Колледжа в городе Хартфорд, штат Коннектикут, и степень магистра бизнеса Университета Сиэтла.

Если Вас заинтересовало оборудование, описанное в данной статье, обратитесь к нашим специалистам. Они порекомендуют приборы для решения Ваших задач. Присылайте свои вопросы на эл. почту [email protected]

ПОСМОТРЕТЬ 8-КАНАЛЬНЫЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ>>

Измерение полных сопротивлений с помощью осциллографа

Радио, 1953, №6

В статье описывается метод измерения модуля и фазового угла полного сопротивления с использованием осциллографа в качестве индикатора. При входных сопротивлениях усилителей осциллографа порядка 2 мОм, их входной ёмкости 50 пф и рабочей частоте до 1-2 кГц описываемым методом можно измерять модуль полного сопротивления до 60 кОм, с точностью +-3..4%. Измерение фазового угла обеспечивается с погрешностью, не превышающей +-3..4%.

Кроме того, косвенным путём можно измерять индуктивности и ёмкости, а также определять наличие короткозамкнутых витков в собранных дросселях и трансформаторах.

Полным сопротивлением Z цепи, как известно, называют отношение действующего на её концах напряжения к проходящему через неё току, т. е. Z = U/I.

Полное сопротивление Z можно представить в виде последовательного соединения его активной R и реактивной х составляющих. Модуль Z (абсолютная величина) и фазовый угол φ полного сопротивления определяются по формулам:

Z = (R2 + X2)0.5 = (R2 + (ωL-1/(ωC))2)0.5 ;

φ = arctg(x/R)       (1)

Измерение Z и φ можно производить с помощью схемы, показанной на рис. 1. Она состоит из двух мостовых фазовращателей АОБГ и АОБВ, на общий вход которых (на точки ЛБ) подаётся напряжение от генератора. Измеряемое сопротивление Zx является одним из плеч фазовращателя АОБВ. Напряжения с выходов фазовращателей (точки ГО к ВО) подаются на горизонтальный и вертикальный усилители осциллографа.

В зависимости от сдвига фаз между выходными напряжениями фазовращателей на экране осциллографа будут видны эллипс или окружность.

Рис. 1. Схема для измерения модуля полного сопротивления и фазового угла.

Если сопротивления R1 и R2 взять одинаковой величины, то при Rф = 1/(ωCф) между напряжением на входе фазовращателей и напряжением на входе горизонтального усилителя будет существовать сдвиг фаз в 90°. Изменяя величину введённого в схему сопротивления магазина R0, сдвиг фаз между входным напряжением фазовращателей и напряжением, поступающим на вход вертикального усилителя, также можно сделать равным 90°. Тогда на экране осциллографа получится прямая линия. При этом модуль измеряемого полного сопротивления Zx равен R0, т. е.

Zx =(R2x + (ωLx)2)0.5 — R0.       (2)

Если оба усилителя осциллографа создают одинаковые фазовые сдвиги и имеют равное усиление, то по углу а между линией на экране осциллографа и горизонталью можно определить фазовый угол φх полного сопротивления:

φx = 2α       (3)

Угол α можно измерить с помощью транспортира.

Конденсатор Сф должен обладать небольшими потерями и малой зависимостью ёмкости от частоты. Этим требованиям отвечает слюдяной конденсатор.

Если измерения будут производиться на одной фиксированной частоте, в качестве Rф можно применить сопротивление типа ВС. Для измерений в диапазоне частот на место Rф нужно включить магазин сопротивлений.

Сопротивления и R2 (также типа ВС) следует брать тем меньшими, чем выше частота, при которой производится измерение. При звуковых частотах Rl и R2 можно взять по 500-1500 Ом. При измерении полных сопротивлений обмоток дросселей, трансформаторов, реле и другой аппаратуры на промышленной частоте (50 Гц) R1 и R2 берут по 10 кОм (5 Вт). В последнем случае на вход фазовращателей приходится подавать напряжение порядка 200-400 В.

Величины R1 и R2 можно брать с допусками +-10%, но друг от друга они должны отличаться не более чем на +-1%.

При измерении полного сопротивления, имеющего ёмкостный характер, более отчётливую осциллограмму можно получить, если поменять местами магазин сопротивлений R0 и объект измерения Zx (рис. 2).

Прежде чем приступить к измерениям, нужно добиться равенства входной чувствительности и фазовых сдвигов обоих усилителей осциллографа на частоте, на которой будут производиться измерения. Это можно осуществить с помощью схемы рис. 3 (конденсатор Сф и сопротивлении Rф и могут при этом остаться подключёнными к сопротивлениям R1 и R2). Напряжение, подаваемое от генератора, при этом должно быть одного порядка с тем, которое будет применяться во время измерений. Изменением сопротивления Rд добиваются того, чтобы эллипс перешёл в прямую линию, пересекающую весь экран осциллографа.

Рис. 2. Схема для измерения модуля полного сопротивления и фазового угла, если Zx имеет ёмкостный характер.

После этого точно устанавливают усиление обоих усилителей, при котором угол между указанной прямой и горизонталью составляет 45°. Если при этом осциллограмма примет вид узкого эллипса, следует вновь провести регулировку Rд и усиления, добиваясь чёткой прямой линии и угла 45°. Теперь остаётся лишь установить равенство 1/(ωCф) = Rф с погрешностью, не превышающей +-2%.

Если ёмкость Сф известна лишь приблизительно, то нужную величину Rф можно подобрать при помощи схемы рис. 4. Изменяя сопротивление Rф, добиваются того, чтобы на экране трубки при обоих положениях переключателя была видна одинаковая по амплитуде синусоида.

При изменении частоты величину сопротивления Rф следует изменять так, чтобы произведение ωRф оставалось постоянным. Помимо того, нужно производить регулировку усиления и компенсировать неравенство фазовых углов усилителей, как было указано выше.

С помощью схемы рис. 1 можно также измерять индуктивность катушек. Если катушка не имеет стального сердечника и предназначена для работы в диапазоне звуковых частот, измерения целесообразно производить на частотах 1-2 кГц, так как в этих условиях, как правило, можно пренебречь её активным сопротивлением.

Индуктивность Lx в генри вычисляется по формуле:

Lx = (R02 — Rk2)0.5       (4)

где Rk — активное сопротивление катушки в омах, измеренное омметром; ω = 2*π*f — круговая частота колебаний генератора. При ωLx > 7Rk выражение упрощается и принимает вид:

Lx ≈ R0 / ω       (5)

Если взять ω = 10000 (f = 1600 Гц), вычисления ещё упрощаются. На этой частоте можно измерять индуктивности от 100 мкГн до 16 Гн.

На частоте 50 Гц можно измерять индуктивность катушек без магнитного сердечника от 5 мГн до нескольких генри и катушек с сердечниками от 10 до 300 Гн. Если индукция в сердечнике невелика, нижний предел измерения может снизиться до 5 мГн. При увеличении индукции в сердечнике в цепи возникают гармоники. Если они велики, на экране осциллографа невозможно добиться чёткой прямой линии и точность измерений резко понижается. В этих случаях можно переходить на измерение при более высоких частотах (1 — 2 кГц).

Однако следует помнить, что индуктивность катушки со стальным сердечником зависит от приложенного напряжения и рабочей частоты, и поэтому она должна по возможности измеряться в режиме, близком к рабочему.

Рис. 3. Схема, при помощи которой производится уравнивание коэффициентов усиления и фазовых сдвигов усилителей осциллографа.

Если фигура на экране трубки сохраняет вид узкого искажённого эллипса, при изменении величины R0 не более чем на +-5% измерение индуктивности возможно в пределах от 0,005 Гн до 300 Гн.

Для определения индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора низкой частоты следует измерить её полное сопротивление при замкнутой накоротко вторичной обмотке.

Рис. 4. Схема, при помощи которой подбирается сопротивление Rф, если точное значение ёмкости Сф неизвестно.

Тогда, зная рабочую частоту, полное и активное сопротивление первичной обмотки (последнее часто можно не принимать во внимание), индуктивность рассеяния можно вычислить, пользуясь формулами (4) и (5). При этом в формулу (4) вместо Rk следует подставлять активное сопротивление первичной обмотки r1. Такое измерение целесообразно производить на частоте около 1600 Гц. При слишком низкой частоте точность измерений понижается вследствие того, что при этом чрезмерно сказывается влияние активной составляющей полного сопротивления обмотки, а при слишком высокой частоте — вследствие действия междувитковой ёмкости обмотки.

Коэффициент трансформации n можно определить, измерив индуктивности рассеяния первичной и вторичной обмоток.

Если L’s — индуктивность рассеяния первичной обмотки, измеренная при замкнутой накоротко вторичной обмотке, а L»s — индуктивность рассеяния вторичной обмотки, измеренная при замкнутой накоротко первичной обмотке, то коэффициент трансформации

n = (L»s/L’s)0.5 = ((R022-r22)/(R012-r12))0.5,       (6)

где R01 — сопротивление магазина, обеспечивающее баланс схемы при замкнутой вторичной обмотке;
r1 — активное сопротивление первичной обмотки;
R02 — сопротивление магазина, обеспечивающее баланс схемы при замкнутой первичной обмотке;
r2 — активное сопротивление вторичной обмотки.

При измерении на частотах 1..1,6 кГц, когда обычно R01 > 7r1 и R02 > 7r2, последнее выражение упрощается и принимает вид

n ≈ (R02/R01)0. 5       (7)

Определение коэффициента трансформации таким способом более точно, чем путём измерения индуктивностей его обмоток, так как последние зависят от величины магнитной индукции в сердечнике.

С помощью описанной выше схемы можно быстро установить наличие короткозамкнутых витков в собранных трансформаторах или дросселях со стальными сердечниками даже тогда, когда их параметры неизвестны. Наличие короткозамкнутых витков уменьшает добротность катушки, в результате чего угол между линией и горизонталью уменьшается. Хорошие результаты получаются при работе на частоте 1 кГц.

При проведении этого измерения между точками А и В подключают заведомо исправный слюдяной конденсатор ёмкостью 0,02-0,05 мкф, а между точками Б и В — магазин сопротивления R0. Сопротивление последнего устанавливают таким, чтобы осциллограмма имела вид прямой линии. Уравнивая усиление вертикального и горизонтального усилителей, добиваются такого положения, при котором прямая имеет угол наклона 45° и пересекает весь экран трубки.

Затем магазин сопротивления R0 переключают на своё место (рис. 1), между точками Б и В включают обмотку испытуемого трансформатора, имеющую большее число витков, и изменением R0 вновь уравновешивают схему. При исправном трансформаторе (дросселе) угол наклона прямой на экране трубки останется равным 45°. При наличии же короткозамкнутых витков угол уменьшается, причём это уменьшение зависит от числа замкнутых накоротко витков и диаметра провода обмотки. Если, например, обмотка содержит 2500 витков провода 0,15 мм, замыкание двух витков даёт заметный на глаз эффект. При проводе диаметром 0,25 мм можно обнаружить замыкание одного витка.

Рис. 5. Схема для измерения ёмкости электролитических конденсаторов.

Предлагаемый метод даёт также возможность измерять ёмкость.

Прямая линия на экране трубки получается при условии, что

1/(ωCx) = R0

Тогда

Cx = 1/(ωR0)       (8)

При f = 1600 Гц (ω = 10000)

Сх = 100 / R0 мкф.  (9)

На этой частоте можно измерять ёмкости в пределах от 1500 пф до 100 мкф. Для измерения ёмкостей от 0,03 до 20 мкф удобно пользоваться частотой сети.

Ёмкость электролитических конденсаторов в пределах от 5 до 2000 мкф также можно измерять при f = 50 Гц, пользуясь схемой, приведённой на рис. 5. В этом случае к схеме подводятся постоянное и переменное напряжения, причём сумма постоянного напряжения и амплитуды переменного напряжения не должна превышать рабочее напряжение конденсатора. Ёмкость блокировочного конденсатора Сб должна превышать ёмкость испытуемого не менее чем в три раза, а его рабочее напряжение должно быть не ниже, чем у испытуемого.

Возможности описанных схем можно полностью реализовать лишь в случае применения в качестве R0 и Rф двух магазинов сопротивления; для верхнего фазовращателя нужен магазин сопротивления на 10 кОм, для нижнего — на 100 ком. Это затруднение радиолюбители могут преодолеть, изготовив декадные магазины сопротивления из сопротивлений типа ВС и включив последовательно с каждым из них градуированный реостат. В качестве R0 можно применить комбинацию из девяти сопротивлений по 1 кОм, девяти сопротивлений по 100 Ом, девяти сопротивлений по 10 Ом и реостата (со шкалой) на 10 Ом. Rф можно выполнить из девяти сопротивлений по 1 кОм, девяти сопротивлений по 100 Ом и градуированного реостата на 100 Ом. Сопротивления для магазинов следует подбирать с точностью +-1..1,5%.

Если возникнут затруднения с изготовлением магазинов сопротивления, в качества Rф и R0 можно взять переменные неградуированные сопротивления. При этом необходимое положение движка R0 устанавливается с помощью схемы рис. 4. Величину R0 при этом после установления баланса схемы придётся каждый раз измерять омметром.

Л. Фюрстенберг

BACK

Как на осциллографе измеряется напряжение сигнала. Измерение силы тока с помощью осциллографа

В прошлой статье мы познакомились с назначением и областями применения осциллографов, рассмотрели какие бывают осциллографы и что из себя представляют современные цифровые осциллографы.

Теперь обсудим более принципиальные для проведения точных и адекватных измерений моменты. Познакомимся с тем, что такое запуск осциллографа и разберемся, как основные характеристики цифровых осциллографов влияют на проведение измерений.

Как уже упоминалось ранее, система запуска обеспечивает стабильное, удобное для работы представление сигнала и позволяет синхронизировать систему захвата осциллографа с той частью осциллограммы, которую необходимо исследовать. Органы управления этой системой позволяют подобрать вертикальный уровень запуска (например, напряжение, при котором должен запускаться процесс захвата данных осциллографом) и выбирать между различными возможностями запуска. Ниже рассматриваются примеры наиболее распространенных типов запуска.

Запуск по фронту сигнала

Запуск по фронту сигнала является наиболее часто используемым видом запуска. Событие запуска наступает, когда входной сигнал пересекает заданный пороговый уровень напряжения. Вы можете выбрать запуск по нарастающему или по спадающему фронту сигнала. На рисунке 1 показано графическое представление запуска по нарастающему фронту.

Рис. 1. При использовании запуска по нарастающему фронту запуск осциллографа осуществляется при достижении напряжения сигнала заданного порогового значения

Запуск по импульсной помехе (глитчу)

Запуск по глитчу позволяет осуществлять запуск по событиям или импульсам, длительность которых больше или меньше некоторого заданного промежутка времени. Эта функция очень полезна для поиска случайных импульсных помех или ошибок. Если такие аномалии проявляются не очень часто, то увидеть их бывает довольно затруднительно. Между тем, запуск по глитчу позволяет успешно захватывать бóльшую часть из этих ошибок. На рисунке 2 показана импульсная помеха, захваченная с помощью осциллографа Keysight серии InfiniiVision 6000.


Рис. 2. Редкая случайная импульсная помеха, захваченная с помощью осциллографа Keysight серии InfiniiVision 6000

Запуск по длительности импульса

Запуск по длительности импульса похож на запуск по глитчу и используется для обнаружения импульсов определенной длительности. Вместе с тем, это более общий вид запуска, так как он дает возможность осуществлять запуск по импульсам любой заданной длительности. При этом может быть выбрана полярность импульса — положительная или отрицательная. Кроме того, можно установить положение запуска по горизонтальной оси. Это позволяет увидеть события, которые произошли до события запуска или после него. Так, например, можно настроить запуск по глитчу, а затем, обнаружив ошибку, исследовать сигнал, предшествующий событию запуска, чтобы найти причину возникновения этой импульсной помехи. Если установить задержку по горизонтальной оси равной нулю, то событие запуска будет расположено в центре экрана. События, произошедшие непосредственно перед событием запуска, будут отображаться в левой части экрана, а те, которые произошли после события запуска, — в правой. Кроме того, пользователь может настроить режим входа запуска, а также установить источник сигнала, по которому будет осуществляться запуск. При этом совсем не обязательно запуск должен осуществляться по исследуемому сигналу, для этого можно использовать любой другой сигнал, имеющий отношение к данной измерительной задаче. На рисунке 3 показан блок органов управления системой запуска на передней панели осциллографа.


Рис. 3. Блок органов управления системой запуска осциллографа Keysight серии 2000 X

В современных цифровых осциллографах есть и базовые, и расширенные возможности запуска. Например, по определенным последовательным протоколам или ошибкам в этих цифровых сигналах. Также есть и революционные технологии запуска, такие как запуск по прямоугольной зоне, которую сигнал пересекает на экране осциллографа. О таких весьма интересных и продвинутых вещах мы поговорим в других статьях нашего блога.

Органы управления входными каналами

Как правило, осциллограф имеет два или четыре аналоговых канала. Они пронумерованы, при этом для каждого канала обычно имеется отдельная кнопка, которая позволяет включать или отключать соответствующий канал (рис. 4).


Рис. 4. Блок органов управления входными каналами осциллографа Keysight серии 2000 X

На передней панели может располагаться специальный переключатель (или функциональная клавиша), который позволяет задавать тип входа: закрытый (AC) или открытый (DC). Если выбран режим открытого входа, входной сигнал не подвергается обработке и подается непосредственно на усилитель системы вертикального отклонения осциллографа. В режиме закрытого входа фильтруется постоянная составляющая сигнала, и осциллограмма центрируется относительно уровня приблизительно 0 вольт («земля»). Кроме того, с помощью клавиши выбора может быть задан импеданс пробника для каждого канала. Органы управления позволяют также установить тип дискретизации входного сигнала. Используется два основных метода дискретизации сигнала: дискретизация в режиме реального времени и дискретизация в эквивалентном масштабе времени.

Дискретизация в режиме реального времени

При дискретизации в режиме реального времени осциллограф захватывает выборки сигнала с частотой, достаточной для точного отображения формы сигнала. Некоторые современные высокопроизводительные осциллографы способны захватывать одиночные сигналы с частотой до 63 ГГц, оцифровывая их в режиме реального времени.

Дискретизация в эквивалентном масштабе времени

Дискретизация в эквивалентном масштабе времени позволяет построить форму сигнала по данным нескольких захватов. Одна часть сигнала оцифровывается в процессе первого захвата данных, другая часть — в ходе второго захвата и так далее. Затем все эти данные собираются воедино для воссоздания формы сигнала. Режим дискретизации в эквивалентном масштабе времени особенно полезен для изучения высокочастотных сигналов, которые слишком быстры для использования дискретизации в режиме реального времени (частота более 63 ГГц).

Функциональные клавиши

Функциональными клавишами оснащены осциллографы, операционная система которых основана не на ОС Windows. Эти клавиши позволяют перемещаться по меню, отображаемому на дисплее осциллографа. На рисунке 5 показано, как выглядит всплывающее меню, когда нажата функциональная клавиша. Показанное на рисунке конкретное меню предназначено для выбора режима запуска. Вы можете циклически перемещаться по пунктам меню, непрерывно нажимая на функциональную клавишу или вращая поворотный регулятор на передней панели.


Рис. 5. Меню выбора типа запуска появляется при нажатии на функциональную клавишу, расположенную под соответствующим пунктом меню запуска.

Основные виды измерений

Цифровые осциллографы позволяют выполнять широкий спектр измерений параметров сигналов. Виды и степень сложности доступных измерений зависят от набора функциональных возможностей вашего осциллографа. Большинство современных осциллографов позволяют выполнять все основные виды измерений.

Полный размах (амплитуда) напряжения

При выполнении этого вида измерений определяется разность между самым низким и самым высоким значением напряжения сигнала в течение некоторого периода времени.


Рис. 6. Измерение амплитуды сигнала

Среднеквадратичное значение напряжения

При выполнении этого вида измерений определяется среднеквадратичное значение напряжения сигнала. Эта величина может использоваться затем для вычисления мощности.

Время нарастания

Этот вид измерений позволяет определять интервал времени, в течение которого напряжение сигнала меняется от самого низкого до самого высокого предельного значения. Обычно измеряется время, необходимое для перехода с 10% до 90% от полного размаха сигнала.


Рис. 7. Пример измерения времени нарастания (показано измерение по уровню 0-100% вместо обычно используемого 10-90%).

Длительность импульса

При измерении длительности положительного импульса вычисляется промежуток времени, в течение которого напряжение сигнала возрастает от уровня, соответствующего 50% от амплитуды, до его максимального значения, а затем уменьшается до уровня 50%. При измерении длительности отрицательного импульса вычисляется промежуток времени, в течение которого напряжение сигнала снижается от уровня, соответствующего 50% от амплитуды, до его минимального значения, а затем возрастает до уровня 50%.

Период

Этот вид измерений служит для определения периода, т.е. интервала времени, через который периодический сигнал повторяет свои значения.

Частота

Данный вид измерений служит для определения частоты, т.е. величины, обратной периоду.

Этот перечень приведен здесь для того, чтобы дать вам общее представление о том, какие виды измерений можно выполнять с помощью осциллографа. Вместе с тем, следует иметь в виду, что большинство осциллографов обеспечивают намного большее количество измерительных функций.

Основные математические функции

Помимо описанных выше видов измерений существует множество других математических операций функций, которые можно производить над сигналами. Ниже приведены примеры таких операций.

Преобразование Фурье

Эта математическая функция позволяет видеть гармонические компоненты (частоты), из которых состоит исследуемый сигнал.

Абсолютное значение

Эта математическая функция показывает абсолютное значение величины сигнала, выраженное в единицах напряжения.

Интегрирование

Эта математическая функция позволяет вычислить интеграл исследуемого сигнала.

Сложение и вычитание

Эти математические функции позволяют складывать или вычитать мгновенные значения исследуемых осциллограмм и отображать на дисплее результирующий сигнал.

Хотелось бы еще раз отметить, что это — лишь небольшая часть измерительных возможностей, доступных при использовании современных цифровых осциллографов.

Основные технические характеристики осциллографов

Многие характеристики осциллографа оказывают значительное влияние на производительность прибора и, соответственно, на вашу способность выполнять точные измерения параметров разрабатываемых устройств. В этом разделе рассматриваются самые важные из этих характеристики. Кроме того, здесь вы ознакомитесь с терминологией, используемой в осциллографии, а также узнаете, как принять обоснованное решение по выбору осциллографа, наилучшим образом отвечающего потребностям тестирования.

Полоса пропускания

Полоса пропускания является самой важной характеристикой осциллографа, так как именно она дает представление о диапазоне прибора в частотной области. Иначе говоря, она определяет частотный диапазон, которые осциллограф способен корректно отображать и правильно измерять параметры сигналов. Полоса пропускания измеряется в герцах. Если полоса пропускания не достаточно широка, то осциллограф не сможет точно представить реальный сигнал. Так, например, в этом случае амплитуда сигнала может быть искажена, фронты осциллограммы окажутся не вполне чистыми, а некоторые детали сигнала могут быть потеряны. Полоса пропускания осциллографа — это самое низкое значение частоты, на которой входной сигнал ослабляется на 3 дБ. Другими словами полосу пропускания можно определить так: если на вход осциллографа подается чистый синусоидальный сигнал, то полоса пропускания будет равна минимальной частоте, на которой измеренная амплитуда составляет 70,7% от фактической амплитуды сигнала.

В отдельной статье блога мы рассмотрим, как определить минимальную требуемую полосу пропускания для анализа аналоговых или цифровых сигналов.

Количество каналов

Термин «канал» означает независимый вход осциллографа. Количество каналов в осциллографе может изменяться в пределах от двух и до двадцати. Обычно в осциллографе два или четыре канала. Каналы могут различаться также в зависимости от типа подаваемого сигнала. Некоторые осциллографы имеют только аналоговые каналы, и такие приборы называются «цифровые запоминающие осциллографы» (DSO). Другие, которые называются «осциллографы смешанных сигналов» (MSO), содержат как аналоговые, так и цифровые каналы. Так, например, осциллографы смешанных сигналов Keysight серии InfiniiVision могут иметь до двадцати каналов, из которых шестнадцать — цифровые, а четыре — аналоговые каналы.

Очень важно, чтобы в осциллографе было достаточное для решения данной прикладной задачи количество каналов. Если используется двухканальный прибор, но при этом требуется отображать четыре сигнала одновременно, то это, очевидно, может привести к проблемам.

Частота дискретизации

Частота дискретизации осциллографа — это количество выборок, которые осциллограф может захватить за одну секунду. Рекомендуется, чтобы частота дискретизации осциллографа была, по крайней мере, в 2,5 раза больше полосы пропускания прибора. В идеале частота дискретизации должна быть в 3 и более раза больше полосы пропускания.

Нужно быть очень осторожным при оценке заявляемых производителем характеристик приборов, в том числе, частоты дискретизации осциллографа. Производители, как правило, указывают максимальное значение частоты дискретизации, которое может обеспечить осциллограф, но иногда эта максимальная скорость оцифровки доступна только при использовании одного или двух каналов. Если одновременно используется большее число каналов, то частота дискретизации может уменьшаться. Поэтому было бы целесообразно проверить, сколько каналов можно использовать, сохраняя при этом указанное максимальное значение частоты дискретизации. Если частота дискретизации слишком низкая, сигнал может не совсем точно отображаться на экране осциллографа. В качестве примера представьте, что вы хотите посмотреть форму сигнала, но частота дискретизации такова, что захватывается всего две точки на период (рис. 8).

Рис. 8. Осциллограмма, полученная при частоте дискретизации, обеспечивающей оцифровку двух точек за период

Теперь рассмотрим тот же сигнал, но захваченный при более высокой частоте дискретизации, обеспечивающей оцифровку семи точек за период (рис. 9).

Рис. 9. Осциллограмма, полученная при частоте дискретизации, обеспечивающей оцифровку семи точек за период

Понятно, что чем больше выборок захватывается за секунду, тем более точно будет отображаться сигнал. Если бы мы продолжили увеличивать частоту дискретизации для сигнала, рассмотренного в ранее приведенном примере, то выборки, в конечном счете, выглядели бы практически непрерывными. На самом деле, чтобы заполнить промежутки между выборками, в осциллографах, как правило, используется интерполяция sin(x)/x.

Для получения более подробной информации, касающейся частоты дискретизации в осциллографах, советуем ознакомиться с рекомендациями по применению «Сопоставление частоты дискретизации осциллографа и достоверности оцифровки: как выполнять самые точные измерения цифровых сигналов».

Глубина памяти

Как уже упоминалось ранее, в цифровом осциллографе для оцифровки входного сигнала используется аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Оцифрованные данные затем сохраняются в быстродействующей памяти осциллографа. Глубина памяти указывает, какое точное количество выборок или точек и, соответственно, какой продолжительности временной интервал могут быть сохранены.

Глубина памяти имеет большое значение для частоты дискретизации осциллографа. В идеальном мире частота дискретизации будет оставаться постоянной вне зависимости от настроек осциллографа. Между тем, такой идеальный осциллограф потребует огромного объема памяти при больших значениях коэффициента развертки, и, соответственно, будет иметь такую цену, которая способна сильно ограничить количество возможных заказчиков. Вместо этого частота дискретизации уменьшается по мере увеличения интервала времени. Величина объема памяти важна потому, что чем больше глубина памяти осциллографа, тем больше времени можно затратить на захват осциллограмм на полной скорости оцифровки.

Математически это можно представить следующим выражением:

Глубина памяти = (частота дискретизации) × (продолжительность временного интервала)

Таким образом, если вы хотите просматривать длительные интервалы времени с большим разрешением (т. е. малым расстоянием между точками), то вам потребуется прибор с большой глубиной памяти. Также важно проверить быстроту реакции осциллографа на управляющие воздействия, когда он настроен на максимально большой доступный объем памяти. В этом режиме у осциллографов обычно наблюдается серьезное снижение скорости обновления, поэтому многие инженеры используют глубокую память только тогда, когда это критически важно для решения стоящих перед ними задач.

Скорость обновления сигналов на экране

Скорость обновления показывает, насколько быстро осциллограф способен запустить сбор данных, обработать захваченную информацию, отобразить ее, а затем подготовиться к следующему запуску. Иногда человеческому глазу может казаться, что осциллограф отображает «живой» сигнал, но это происходит потому, что обновления происходят так быстро, что человеческий глаз просто не успевает заметить изменения. На самом деле, между захватами сигнала существует некоторое мертвое время (рис. 10). В течение этого мертвого времени часть осциллограммы не отображается на экране осциллографа. В результате, если какое-либо редкое событие или глитч произойдут именно в этот момент времени, то их невозможно будет увидеть.

Легко понять, почему так важно иметь высокую скорость обновления сигналов на экране. Чем выше скорость обновления сигналов, тем меньше у него величина мертвого времени, что означает более высокую вероятность того, что осциллограф сможет захватить и отобразить редкую аномалию или глитч.

Предположим, например, что требуется отобразить сигнал, который содержит глитч, появляющийся один раз на 50 000 циклов. Если осциллограф обеспечивает скорость обновления сигналов на экране 100 000 осциллограмм в секунду, то вы сможете захватить эту аномалию в среднем два раза в секунду. Однако если бы осциллограф имел скорость обновления 800 осциллограмм в секунду, то для того, чтобы увидеть помеху потребуется в среднем одна минута. Это слишком долго.

Нужно очень внимательно читать технические характеристики, касающиеся скорости обновления сигналов на экране. В осциллографах некоторые производителей для достижения «баннерных» характеристик скорости обновления требуется обеспечить особые режимы сбора данных. Такие режимы захвата сигналов могут серьезно ограничивать производительность осциллографа, в том числе, сократить объем памяти, уменьшить частоту дискретизации и ухудшить достоверность восстановления формы сигнала. Поэтому было бы целесообразно проверить характеристики осциллографа по отображению осциллограмм при максимальной скорости обновления сигналов на экране.


Рис. 10. Графическое представление мертвого времени. Кружками выделены две редкие аномалии, которые не могут быть отображены на дисплее прибора

Возможности подключения осциллографов

Современные осциллографы обеспечивают широкий выбор возможностей подключения. Часть из них оснащена портами USB, дисководами DVD-RW, возможностью подключения внешних жестких дисков, портами для подключения внешних мониторов и многим другим. Все эти функциональные возможности упрощают использование осциллографов и передачу данных. Некоторые осциллографы также оснащены операционными системами, которые позволяют осциллографу функционировать в качестве персонального компьютера. Благодаря внешнему монитору, мыши и клавиатуре вы можете смотреть на дисплей своего осциллографа и управлять своим осциллографом так, как будто он встроен в корпус компьютера. Кроме того, в ряде случаев вы можете также передавать данные с осциллографа на ПК через интерфейсы USB и LAN.

Хорошие возможности подключения помогают сэкономить массу времени и упростить выполнение стоящих перед вами задач. Так, например, они позволяют быстро и легко передавать данные на ноутбук или делиться полученными данными с коллегами, находящимися в других странах или даже на других континентах. Они обеспечивают также дистанционное управление осциллографом с компьютера. В мире, в котором эффективная передача данных во многих случаях является настоятельной потребностью, приобретение осциллографа с качественными возможностями подключения представляется очень хорошим вложением средств.

Подведем итоги. Мы познакомились с устройством современных цифровых осциллографов, с тем, как выглядит их передняя панель, где находятся и за что отвечают различные органы управления: кнопки и рукоятки. Также мы затронули вопросы правильного запуска осциллографа, основных автоматических измерений и математических функций. И, кроме того, рассмотрели основные характеристики осциллографов, которые в первую очередь влияют на возможность и точность тех или иных измерений.

Конечно, в нашем блоге вы еще много раз встретите уже описанные функции и характеристики, и мы будем затрагивать эти вопросы более подробно. Надеемся, каждый найдет для себя что-нибудь полезное. Так что в добрый путь и удачи в ваших измерениях!

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 10 КЛАСС.

Знакомство с интерфейсом цифрового осциллографа.

Измерение силы тока с помощью осциллографа

1. Вспомните, что перед изъятием устройства «флэш»-памяти из USB-порта, Вы всегда отключаете напряжение на этом порту, используя опцию «Безопасное извлечение».

Будьте внимательны с USB-портом компьютера, короткое замыкание его контактов может привести к выходу из строя не только порта, но и всего компьютера!!!

Источником постоянного тока в работах по электродинамике будет служить один из USB-портов компьютера. Подсоедините блок коммутации USB-порта с электрической цепью (в дальнейшем источник тока ) к одному из USB-портов. Ко второму USB-порту подсоедините кабелем датчик напряжения осциллографический (в дальнейшем осциллограф ).Подключите щупы осциллографа к выходным клеммам источникапостоянного тока.

Если возникают проблемы с настройкой осциллографа или иного датчика, возможно, вы запустили программу раньше установления драйвера датчика, опросите еще раз датчик

(кнопка ) или перезагрузите программу.

2. Запустите программу «Цифровая лаборатория». В открывшемся окне со списком работ выберите сценарий работы 3.1 «Знакомство с интерфейсом осциллографа». Окно со списком работ можно вызвать и нажав кнопку в верхнем меню программы.

3. Осциллограф – устройство позволяющее измерять напряжение постоянного и

меняющегося во времени электрического сигнала. Используя кнопку , откройте окно настроек параметров компьютера (рис.1)


Рис. 1 Ознакомьтесь с содержанием вложенных списков параметров настройки в каждом из

окошек настройки параметров. Осциллограф может измерять одновременно напряжение на двух участках цепи по двум каналам. Установите «галочку» в окошке выбора «красного» канала (Канал №1). Режим работы «авто» и развертку «5 мс/дел», чувствительность Канала №1 «1 В/дел», положение нулевой линии «0», вид сигнала «Постоянный» * , установите «галочку» в окошках «Отображение сигнала» и

* Опция «Переменный» в окне «Вид сигнала» при настройке параметров регистрации осциллографического датчика позволяет отсечь постоянную или медленно меняющуюся (с характерным временем около 0,1 с) составляющую напряжения и показывать только быстро меняющийся сигнал (с характерным временем 0,05с и менее). В наборе работ «Цифровая лаборатория. Базовый уровень» такая опция нигде не используется.

«Отображение нулевой линии». Параметры в остальных окнах можно пока не менять. Зафиксируйте выбранные параметры (кнопка )

4. Запустите измерения в программе «Цифровая лаборатория (кнопка ) и после прописывания нулевой линии красной линией подключите выводы осциллографа в «красной» оплетке к клеммам источника тока. Обратите внимание, в какую сторону смещается сигнал при подключении кабеля с синим наконечником к клемме источника

«+», а с красным наконечником – к клемме «минус». Остановите измерения (кнопка )

и левой кнопкой мыши установите желтый вертикальный маркер на рабочем поле на первом делении по горизонтали. Обратите внимание на числовые значения напряжения

и времени в левом верхнем углу (или в нижней части окна) окна регистрации. Время

отсчитывается от зеленого вертикального маркера, стоящего на левой границе рабочего поля. Вы можете сместить зеленый маркер правой кнопкой мыши. Клик правой кнопкой за левой границей окна регистрации возвращает зеленый маркер на левый край поля.

5. Вернитесь в окно установки параметров осциллографа, измените чувствительность по напряжению Канала №1 и временную развертку. Включите регистрацию по Каналу №2, установив в окне вида сигнала (рис.1) – «Постоянный». Приняв параметры, проверьте, как изменились показания осциллографа на рабочем поле. Заменив щупы Канала №1 (красного) на щупы Канала №2, проверьте, как работает Канал №2, затем снимите сигнал с источника обоими каналами, присоединив клеммы каналов так, чтобы сигнал от них был разной полярности.

6. Соберите электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора с сопротивлением 200 Ом, переменного сопротивления (его сопротивление меняется от 0 до 100 Ом), светодиода, ключа и источника тока. К выходным клеммам источника тока подключите клеммы Канала №1 осциллографа, а к концам резистора 200 Ом – клеммы Канала №2 (рис.2). Замкнув ключ и вращая ручку переменного сопротивления, убедитесь, что показания на клеммах источника тока не меняется, а напряжение на резисторе 200 Ом меняется синхронно с изменением яркости светодиода (светодиод будет гореть, только если соблюдена верная полярность подведенного напряжения). Остановите регистрацию при максимальной яркости светодиода и замерьте напряжение на резисторе в 200 Ом.


сопротивлением Rш=10 Ом (рис.3), оставив щупы осциллографа на резисторе 200 Ом. Замкните цепь, запустите регистрацию, и, остановив регистрацию, убедитесь, что напряжение на резисторе в 200 Ом и яркость светодиода не изменились. Резистор в 10 Ом с сопротивлением малым по сравнению с общим сопротивлением цепи будем называть шунтом . Шунт в данной цепи уменьшает силу тока примерно на 5%, то есть

не влияет и на напряжение на элементах в цепи и яркость светодиода. Включая его в участок цепи, через который нужно измерить силу тока, измеряя напряжение на нем, измеряют силу тока, поскольку для резистора выполняется закон Ома I=U/R.

8. Исключите из цепи (рис.3) светодиод. Переключите щупы Канала №1 осциллографа с

источника тока, на шунт. Откройте вкладку «Исходные данные» (кнопка ) и внесите в

таблицу значение сопротивления шунта = 10 Ом (рис. 4).


Рис.4 Выберите полярность подключения осциллографического датчика таким образом, чтобы

по каждому из каналов регистрировался положительный сигнал. Запустите регистрацию и, получив сигнал с обоих каналов осциллографа, остановите регистрацию. Установив желтый маркер на экран. Перейдите на вкладку «Таблица окна «Обработка» и выберите ячейку в столбце «U, В» (рис. 5).


(синяя оплетка кабеля осциллографа и синий цвет сигнала на экране) осциллографа в выбранную ячейку Таблицы. Для заполнения столбца с напряжением на шунте выберите ячейку в столбце «Uш, В» (рис.5) и нажмите кнопку красного цвета — значение напряжения измеренного на Канале №1 (красная оплетка и красный цвет сигнала на экране) отправится в соответствующую ячейку Таблицы. Рассчитайте значение силу тока через шунт и внесите ее в ячейку в нижней части таблицы (рис.5). После внесения «Исходных данных» эта «серая» ячейка становится «желтой», при внесении правильного значения – «зеленой», при внесении ошибочного значения – «красной». При «зеленой» ячейке дальнейшие расчеты значения и заполнение соответствующих ячеек в Таблице осуществляется автоматически (рис.6).


9. Запустите регистрацию и, меняя положение ручки резистора с переменным напряжением, добейтесь смены напряжения на резисторе 200 Ом и силы тока (и соответственно напряжения на шунте) в цепи. Останавливая запись, зарегистрируйте несколько значений напряжений на резисторе и шунте. Без заполнения нескольких строк в Таблице построения Графика (см.п.10) не будет осуществляться.

ВНИМАНИЕ! Напоминаем, что увеличение числа строк в Таблице осуществляется кнопкой на клавиатуре при заполнении хотя бы одной ячейки в предыдущей строке.

10. Перейдите на вкладку «График U(Iш) зависимости напряжения на резисторе 200 Ом от силы тока через резистор (она равна силе тока через шунт) и проанализируйте полученный график. Выбрав в окошке подбора функций для описания экспериментального графика функцию Y=AX (подбор наилучшей прямой осуществляется по нажатию на кнопку рядом с окном выбора вида функции, рис. 7), убедитесь, что закон Ома U=RI выполняется, а коэффициент пропорциональности А соответствует

значению сопротивлению резистора R 200 Ом.


11. Занесите в Отчет (кнопка ) один из экранов с сигналом осциллографа, содержание вкладок « Исходные данные» и «Таблица», полученный график U(I), а также фото последней электрической цепи, на которой проводились измерении, сделанное с помощью ВЕБ — камеры, и скриншот окна настроек осциллографа (сочетание клавиш Alt-PrtScr), при которых проводились измерения.

ВНИМАНИЕ! Копирование в Отчет содержимого любой вкладки окна «Обработка» и кадр видео с установкой, регистрируемый ВЕБ – камерой, осуществляется в место, указываемое не курсором клавиатуры, а КУРСОРОМ МЫШИ. Содержимое вкладки НЕ ВСТАВЛЯЕТСЯ В ОТЧЕТ, ЕСЛИ ВЫ НЕ ОТКРЫВАЛИ эту вкладку.

Генератор развертки вырабатывает импульсы напряжения пилообразной формы (рис.3). Эти импульсы подаются на пластины, вызывающие отклонение луча по оси X . Под действием напряжения пилообразной формы луч движется медленно с постоянной скоростью слева на право и скачком, незаметно для наблюдающего, в обратном направлении. Медленное движение луча называется прямым ходом, а быстрое — обратным ходом луча. Рис. 3

Если на У пластины напряжение не подано, то при прямом ходе луч на экране осциллографа вычерчивает горизонтальную линию — линию развертки. При одновременной подаче переменного напряжения на У — пластины, на экране вычерчивается кривая изменения входного напряжения во времени. Частота генератора развертки должна соответствовать частоте исследуемого напряжения. Чаще всего частота генератора развертки ниже или равна частоте исследуемого сигнала, кроме этого, каждое новое колебание генератора начинается при одной и той же фазе исследуемого напряжения. В противном случае изображение на экране становится неустойчивым и затрудняет измерения.

Современные осциллографы снабжены генератором развертки с калиброванной частотой. Это означает, что частота генератора изменяется ступенчато и каждому положению переключателя частоты генератора развертки соответствует обозначенное на переключателе значение времени  прохождения луча в горизонтальном направлении (например, = 1 мс/дел.). Известное время прохождения луча по экрану осциллографа позволяет довольно просто измерять интервалы времени между двумя мгновенными значениями напряжения исследуемого сигнала. Например, измеряют время одного или нескольких периодов исследуемого сигнала t = mT и рассчитывают его частоту по формуле

f = m / t = m / , (1) где m число полных колебаний измеряемого сигнала (m = 1, 2, 3…),

Т период колебаний входного напряжения.

Измерение напряжений и токов

Усилитель вертикального отклонения снабжен ступенчатым делителем напряжения. Каждое положение переключателя соответствует определенному значению напряжения k , приходящемуся на одно деление шкалы осциллографа (например k = 1 В/дел.). Для измерения амплитудного значения входного напряжения его изображение рукояткой установить так, чтобы осевая линия проходила симметрично относительно верхнего и нижнего края осциллограммы. Отсчитав расстояние от осевой линии до точки, соответствующей максимальному отклонению луча по вертикали в делениях шкалы осциллографа, рассчитать напряжение, умножив получившееся значение на цену деления шкалы k . При синусоидальном входном напряжении действующее значение напряжения получится путем введения множителя

или, если измерен размах амплитуды – от нижнего края осциллограммы до верхнего,

или (2)

Если измерен размах амплитуды – от нижнего края осциллограммы до верхнего.

Для измерения силы тока в разрыв исследуемой цепи включают резистор минимально возможной величины, напряжение на котором пропорционально протекающему току. Величину тока рассчитывают по закону Ома.

Не следует забывать, что осциллограф в первую очередь предназначен для визуализации электрических процессов. Относительная погрешность измерения напряжений составляет в лучшем случае несколько процентов. Для более точных измерений необходимо использовать соответствующие измерительные приборы.

Делители напряжения с большим коэффициентом деления для осциллографа С1-94 часть 1

Используемый мной осциллограф С1-94 имеет ограниченный предел максимального значения измеряемой амплитуды переменного напряжения и равен 40 В на его входе. С делителем, имеющим коэффициент передачи 0,1 (1:10), который идёт в комплекте с осциллографом в виде щупа, можно измерять максимальное амплитудное напряжение не более 300 В. Для настройки и ремонта сетевых импульсных блоков питания и импульсных преобразователей, широко используемых в последнее время, нужен осциллограф с измеряемым максимальным амплитудным напряжением не ниже 2,5 кВ. Чтобы измерять напряжение такой величины, необходим делитель переменного напряжения с коэффициентом деления менее 0,1.

В журнале «Радио» [1] уже рассказывалось о щупе-делителе для цифрового мультиметра M890G+, увеличивающего предел измерения напряжения до 10 кВ и входное сопротивление до 100 МОм. Этот щуп-делитель сделан на резисторах, его упрощённая схема показана на рис. 1, а его коэффициент деления по напряжению определяется выражением

Рис. 1. Упрощенная схема щупа-делителя

Резистором R2 является входное сопротивление мультиметра M890G+, которое равно 10 МОм, а резистор R1 — это резистор, обозначенный на схеме в [1] как R1-R4. Коэффициент передачи упомянутого делителя равен 0,1 или 1:10. Таким делителем возможно измерять только постоянное напряжение или очень низкочастотное переменное напряжение (единицы герц). При измерении этим делителем переменного напряжения большей частоты показания прибора будут недостоверны. Причина этого в том, что резистор R1 сопротивлением десятки и сотни мегаом вместе с входной ёмкостью прибора образует интегрирующую цепь. Интегрирующая цепь искажает форму и амплитуду переменного напряжения, что вызывает погрешность в показаниях измерительного прибора. Для корректного измерения переменного напряжения таким делителем его необходимо скомпенсировать по переменному напряжению, подключая параллельно резисторам делителя конденсаторы. Схема скомпенсированного делителя напряжения показана на рис. 2; условие его компенсации:

R1·C1 = R2·C2.(2)

Рис. 2. Схема скомпенсированного делителя напряжения

 

Эта формула приведена в [2]. Коэффициент деления по напряжению этого делителя определяется выражением (1).

Когда резисторов в делителе больше двух, параллельно каждому резистору нужно подключать конденсатор. Значения произведения сопротивления и параллельно включённой к нему ёмкости конденсатора у каждой пары равны.

Рис. 3. Схема первого делителя напряжения к осциллографу С1-94

 

Для своего осциллографа С1-94 я сделал два скомпенсированных делителя напряжения. Схема первого делителя с коэффициентом передачи напряжения, равным 0,001 (1:1000), показана на рис. 3. Он позволяет измерять осциллографом напряжение амплитудой до 30 кВ, имеет входное сопротивление 1 ГОм и входную ёмкость около 16 пФ. В делителе для осциллографа сумма сопротивлений R1-R5 соответствует резистору R1, показанному в схеме на рис. 2, а резистор R2 — это входное сопротивление осциллографа. По техническим характеристикам осциллографа его входное сопротивление — 1 МОм. Конденсатор C1, изображённый в упрощённой схеме на рис. 2, эквивалентен конденсаторам C1-C5, показанным в схеме делителя на рис. 3. Конденсаторы C6 и C7 включены параллельно входному сопротивлению осциллографа в 1 МОм. Поскольку применяемые резисторы и конденсаторы имеют определённый допуск, подборкой резистора R5 устанавливают коэффициент передачи 0,001 при постоянном напряжении, а подборкой конденсаторов C6 и C7 проводят компенсацию делителя напряжения при напряжении прямоугольной формы.

Рис. 4. Схема второго делителя напряжения к осциллографу С1-94

 

Схема второго делителя напряжения к осциллографу С1-94 показана на рис. 4, его коэффициент передачи равен 0,01 (1: 100), входное сопротивление составляет 100 МОм, а входная ёмкость — около 8 пФ. С помощью этого делителя возможно измерять осциллографом амплитуду напряжения до 4 кВ. Назначение элементов в нём аналогично назначению элементов в делителе, показанном на рис. 3, только их используется меньше. Сумма трёх сопротивлений резисторов R1-R3, каждый из которых номиналом 33 МОм и погрешностью ±10 %, в моём случае оказалась меньше требуемого сопротивления в 99 МОм, и поэтому коэффициент деления всего делителя повысился. Это обстоятельство вынудило применить дополнительный резистор R4, подбирая который, понижают коэффициент передачи до требуемого значения — 0,01. Подбирая конденсатор C4, компенсируют этот делитель при измерении переменного напряжения.

Для подборки конденсаторов и резисторов в изготовленных делителях нужен генератор калиброванных сигналов. Для краткости назовём этот генератор калибратором. В [2] приведена схема калибратора, у которого интервал выходных постоянных и переменных напряжений находится в пределах от 10 мВ до 5 В, форма переменного напряжения — прямоугольная. Такие напряжения слишком малы для калибровки сделанных мной делителей для осциллографа, потому что напряжение с этого калибратора на входе осциллографа С1-94, сниженное любым из сделанных делителей, становится ниже минимальной его чувствительности, которая составляет 0,01 В/деление. Поэтому потребовался другой калибратор с выходным напряжением значительно больше 5 В. При выходном напряжении амплитудой 100 В появляется возможность наладить и проверить сделанные мной делители 1:100 и 1:1000. Если подать напряжение 100 В через делитель 1: 1000 на вход осциллографа, на его входе будет напряжение 0,1 В. При чувствительности осциллографа «0,02 В/дел.» луч на его экране отклонится на пять делений. Если же подать напряжение 100 В через делитель 1:100 на вход осциллографа, там будет напряжение 1 В. При чувствительности осциллографа «0,2 В/дел.» луч на его экране переместится на пять делений.

Калибратором с выходным напряжением 100 В можно проверить делитель, поставляемый в комплекте с осциллографом. Этот делитель напряжения размещён на конце кабеля, подключаемого к входному гнезду осциллографа, конструктивно сделанного в виде щупа. На корпусе щупа есть головка, которая вращается и переключает коэффициент деления 1:10 или 1:1. В положении 1:10 головки щупа и подключении к нему 100 В с калибратора луч на экране осциллографа отклонится на пять делений, при его чувствительности «2 В/дел.». Когда головка щупа находится в положении 1:1, допустимое амплитудное напряжение на входе осциллографа не может быть больше 40 В, и напряжение 100 В на его вход подавать нельзя. Поэтому нужно с калибратора получить ещё одно напряжение, меньшее 40 В. Я выбрал величину напряжения 10 В. В этом случае луч осциллографа отклоняется на те же пять делений, при той же его чувствительности, что была при проверке делителя напряжением 100 В. Форма выходного сигнала импульсного напряжения должна быть прямоугольной, такой, как и в калибраторе из [2]. Почему используются прямоугольные импульсы? Об этом кратко написано в книге [2] и подробно в журнале «Радио» в статье «О чём поведал прямоугольный импульс» [3], а также ещё в книге «Осциллограф — ваш помощник» [4] в главе с таким же названием, как и в выше названном журнале.

Схема калибратора, соответствующего выше описанным требованиям, показана на рис. 5.

Рис. 5. Схема калибратора

 

Автор: А. Вишневский, г. Луганск

Как выполнить базовые измерения зависимости напряжения от времени с помощью осциллографа?

Осциллографы

широко используются для проектирования электрических систем, а также для тестирования и отладки почти всего, что работает от электричества. В основном они используются для измерения и отображения зависимости напряжения от времени для периодических или повторяющихся сигналов. Однако современные осциллографы также могут легко отображать и сохранять непериодические сигналы. Кроме того, они имеют несколько других функций, таких как автоматическое измерение таких параметров, как размах напряжения или частоты, возможность просмотра последовательных шин и анализа смешанных сигналов, а также выполнения анализа сигналов в частотной области — аналогично анализатору спектра.

Для объяснения принципа работы осциллографа обычно используются четыре основных элемента. Далее эти четыре элемента будут подробно описаны.

Вертикальная система

Вертикальная секция управляет величиной (амплитудой) тестируемого сигнала. Очень распространенной задачей при использовании осциллографа является масштабирование отображаемой формы сигнала с помощью элемента управления «вольт/дел». Этот параметр управляет усилением или ослаблением входного сигнала. Если контроль «вольт на деление» увеличивается, форма волны уменьшается, а если уменьшается, форма волны увеличивается.Элемент управления «смещение» используется для изменения положения сигнала по вертикали, т. е. для перемещения формы волны вверх или вниз по экрану.

Самое важное, о чем следует помнить при настройке вертикальной системы цифрового осциллографа, — это использование регулятора вольт на деление таким образом, чтобы форма сигнала была максимальной и заполняла весь дисплей по вертикали. Другими словами, положительные и отрицательные пики должны располагаться как можно ближе к вершине и низу, без ограничения сигнала.Это необходимо для использования всех доступных разрядов АЦП осциллографа (аналогово-цифрового преобразователя), что приводит к оптимизированному квантованию сигнала.

Горизонтальная система

Горизонтальная часть осциллографа управляет базой времени измеряемого сигнала, тогда как время соответствует горизонтальной оси отображения сигнала. Этот элемент управления используется для масштабирования и позиционирования сигнала по горизонтали — аналогично вертикальной системе. «Секунды на деление» изменяют горизонтальное масштабирование сигнала, а элемент управления «горизонтальное положение» перемещает сигнал влево или вправо.

Частота дискретизации — один из важных параметров для анализа сигнала с помощью осциллографа. Осциллограф оцифровывает входной сигнал с заданной частотой дискретизации, обычно обозначаемой как «выборки в секунду». Эти сэмплы хранятся в памяти и вместе составляют так называемую запись формы сигнала. По мере увеличения частоты дискретизации горизонтальное (временное) разрешение сигнала увеличивается, что помогает фиксировать быстрые изменения сигнала с большей детализацией. Это также увеличивает вероятность увидеть или уловить нечастые события.Однако более высокие частоты дискретизации требуют больших объемов памяти.

Спусковая система

Эта система очень важна, поскольку запуск необходим почти для всех измерений с помощью осциллографа. По сути, триггер определяет условия, которые должны быть выполнены, прежде чем осциллограф начнет сбор данных или начнет выборку. Условия запуска могут быть такими же простыми, как определенный пороговый уровень, который пересекает амплитуда сигнала, или более сложными, такими как определенный кадр в сигнале связи.Правильный триггер может стабилизировать повторяющийся или периодический сигнал, такой как сигнал знака, заставляя каждую развертку начинаться в заданной точке сигнала. Триггер также можно использовать для захвата непериодических одиночных событий, таких как одиночный импульс или пакет и т. д. В зависимости от измеряемого сигнала крайне важно правильно настроить триггер.

Существует множество различных типов триггеров. Они могут быть как аналоговыми, так и цифровыми. Современные прицелы могут срабатывать по таким вещам, как ширина импульса, ранты, сбои и т. д.Однако обычно используется так называемый запуск по фронту . При запуске по фронту пользователь определяет значение напряжения, и запуск происходит при пересечении этого порога либо по переднему, либо по заднему фронту сигнала.

Система индикации

После записи сигнала, как описано выше, он отображается на дисплее осциллографа. Современные цифровые осциллографы имеют сенсорные экраны, обеспечивающие прямой доступ к полезным функциям измерения и настройкам сигналов, таким как увеличение и уменьшение масштаба сигнала, а также использование курсоров или маркеров для ручных измерений.Кроме того, имеется большое количество автоматических функций для анализа или измерения полученных сигналов, таких как пиковое напряжение или размах напряжения, частота, время нарастания и спада, скорость нарастания, пик-фактор или количество импульсов и т. д.

От повседневных измерений к специализированным задачам

Осциллографы

позволяют пользователям выполнять чрезвычайно широкий спектр измерений, начиная от тестов общего назначения и заканчивая тестами на соответствие конкретным отраслевым стандартам. Осциллографы Rohde & Schwarz обладают выдающимися характеристиками, такими как e.грамм. цифровой запуск, глубокая память, анализ частотных характеристик (диаграмма Боде), деэмбедирование в реальном времени, высокая скорость обновления и уникальный низкий уровень шума.

Ознакомьтесь с ассортиментом осциллографов Rohde & Schwarz, включая портативный осциллограф R&S®Scope Rider, осциллографы начального уровня, такие как R&S®RTC1000 или R&S®RTB2000, а также осциллографы среднего класса, такие как R&S®RTM3000 или R&S®RTE1000, и найдите подходящее решение который соответствует вашим потребностям.

Десять измерений с помощью осциллографа

1) Измерение и просмотр кривых напряжения

Вы можете измерять и просматривать сигналы постоянного или переменного тока вплоть до полосы пропускания осциллографа, используя стандартный режим работы «напряжение-время».Отрегулируйте настройку по вертикали, чтобы отобразить полную форму волны, и определите значение, подсчитав деления по вертикали и умножив его на коэффициент масштабирования по вертикали. Большинство цифровых запоминающих осциллографов имеют меню измерений, которое напрямую отображает значения, не заставляя вас считать координатные сетки.

2) Измерение и просмотр текущих кривых

Вы можете просматривать текущие значения и формы сигналов, используя внешний шунтирующий резистор с низким значением. Используйте закон Ома*, чтобы определить правильный множитель шкалы для измерения.Токовый шунт должен быть подключен к «низкой» стороне питания.

*И = Э / Р

3) Измерение частоты

Вы можете выполнять измерения частоты, отображая форму сигнала на экране осциллографа и регулируя значение горизонтальной развертки до тех пор, пока на дисплее не появится хотя бы один полный цикл. Измерьте значение времени для одного цикла и определите частоту, используя уравнение Freq = 1 / время.

4) Измерение времени нарастания импульса

Время нарастания импульсного сигнала можно определить аналогично частоте.Отрегулируйте горизонтальную временную базу, чтобы отобразить нарастающий фронт импульса. Время нарастания определяется как время между 10% и 90% амплитуды.

5) Измерение емкости

Вы можете оценить емкость, используя простую RC-цепочку и отметив разность фаз между приложенным и результирующим напряжением на конденсаторе, используя оба вертикальных канала осциллографа. Отмечается разность фаз, и емкость рассчитывается по следующей формуле (α — фазовый угол, Z — импеданс):

Емкость = -1 / (2 x π x частота x Z x sin(α))

6) Измерение усиления усилителя

Вы можете измерить коэффициент усиления или усиление цепи, используя как первый, так и второй канал осциллографа.Вы будете контролировать входной сигнал с помощью одного канала и выходной сигнал с помощью другого. Разница между амплитудами этих двух сигналов указывает на усиление.

7) Измерение длины кабеля (TDR)

Вы можете использовать простой рефлектометр (TDR) для определения приблизительной длины кабеля. На кабель и вертикальный канал осциллографа одновременно подается одиночный быстро нарастающий импульс от генератора импульсов. Время, необходимое для прохождения импульса до конца кабеля и обратного отражения, зависит как от длины кабеля, так и от диэлектрической проницаемости кабеля.Формула для измерения длины кабеля:

Длина = (скорость распространения x время) / 2

8) Измерение дифференциальных сигналов

Вы можете измерять дифференциальные сигналы, например, на витой паре, используя одновременно оба вертикальных канала осциллографа. Используйте МАТЕМАТИЧЕСКУЮ операцию Ch2-Ch3, если для обоих вертикальных каналов задан одинаковый коэффициент масштабирования.

9) Измерение спектра сигнала (БПФ)

Вы можете использовать МАТЕМАТИЧЕСКУЮ операцию БПФ для просмотра сигнала в представлении зависимости амплитуды от частоты.Это упрощенное измерение типа анализатора спектра, полезное для определения частотных составляющих периодического сигнала.

10) Измерение рабочего цикла ШИМ-сигнала

Вы можете определить рабочий цикл ШИМ-сигнала, отобразив один полный цикл на экране осциллографа, что позволит вам определить ширину положительной части, а также ширину отрицательной части. Затем вы рассчитываете рабочий цикл по следующей формуле:

Рабочий цикл = (высокий импульс / (высокий импульс + низкий импульс) x 100 %

Можно ли использовать осциллограф в качестве вольтметра

Электронно-лучевой осциллограф (КРО) — мощный инструмент.Он действует как вольтметр.

Почему мы используем осциллограф вместо вольтметра?

Одним из преимуществ осциллографа перед мультиметром является то, что осциллографы также имеют возможность визуально отображать сложные сигналы (часть «изображение» в поговорке), могут отображать переходный сигнал, который может представлять угрозу для системы. , измерено и изолировано с помощью осциллографа.

Может ли осциллограф подать напряжение?

Большинство осциллографов могут напрямую измерять только напряжение, но не ток.Однако нужно быть очень осторожным при подключении осциллографа к любой части заземленной системы, как это бывает со многими системами электроснабжения.

Что может осциллограф, чего не может мультиметр?

То, что может сделать осциллограф, чего не может сделать цифровой мультиметр, это фактически проверить, как напряжение изменяется во времени. Это очень полезно, когда речь идет об электронике, когда вы проверяете сигналы. Вы можете легко определить форму волны напряжения; будь то синусоида, прямоугольная волна, пилообразная волна и тому подобное.

Эффективен ли осциллограф для измерения постоянного напряжения?

Вы можете измерять постоянное напряжение с помощью осциллографа, который имеет усилитель отклонения с прямой связью или клеммы для прямого подключения к отклоняющим пластинам электронно-лучевой трубки, но измерение постоянного напряжения с помощью осциллографа удобно только в некоторых ситуациях, например, когда вы повторно с помощью осциллографа снять другие 17 января 2013 г.

Как осциллограф измеряет высокое напряжение?

Коснитесь металлическим наконечником щупа точки высокого напряжения, которую вы хотите измерить.Наблюдайте форму волны на осциллографе и подсчитайте деления по вертикали выше центральной линии, где сигнал достигает максимума. Умножьте это на один вольт на деление. Умножьте еще раз на 1000, чтобы получить истинное показание, масштабированное датчиком.

Осциллограф измеряет ток?

Большинство осциллографов напрямую измеряют только напряжение, а не ток, однако вы можете измерить ток с помощью осциллографа, используя один из двух методов. Один из методов заключается в измерении дифференциального падения напряжения на таком резисторе.Обычно это маломощные резисторы, часто менее 1 Ом.

Может ли осциллограф измерять среднеквадратичное напряжение?

Осциллограф в первую очередь предназначен для измерения напряжения. Используйте среднеквадратичное значение напряжения – V[RMS] – для расчета мощности сигнала переменного тока. Пиковое напряжение и размах напряжения. Вы измеряете напряжение, подсчитывая количество делений, которые занимает осциллограмма на вертикальной шкале осциллографа.

Как осциллограф Tektronix измеряет напряжение?

Самый простой метод измерения напряжения заключается в подсчете количества делений сигнала на вертикальной шкале осциллографа.Регулировка сигнала так, чтобы он покрывал большую часть экрана по вертикали, обеспечивает наилучшие измерения напряжения, как показано на рис. 67.

Что такое напряжение осциллографа?

Осциллографы

в основном измеряют волны напряжения. Таким образом, на дисплее осциллографа напряжение отображается по оси Y (она же вертикальная ось), а время — по оси X (горизонтальная ось). Интенсивность или яркость дисплея иногда называют осью Z.

Осциллограф — это то же самое, что и мультиметр?

Цифровой мультиметр — это инструмент для точных измерений дискретных сигналов, позволяющий считывать напряжение, ток или сопротивление сигнала с разрешением до восьми разрядов.Осциллограф предназначен для визуального отображения форм сигналов, чтобы показать силу сигнала, форму волны и значение сигнала.

Что из следующего является преимуществом осциллографа по сравнению с цифровым вольтметром?

Что из следующего является преимуществом осциллографа перед цифровым вольтметром? И цифровой вольтметр, и осциллограф могут отображать разные значения напряжения сигнала, но сложные формы сигналов трудно измерить с помощью цифрового вольтметра — это всего лишь числа.

Действительно ли мне нужен осциллограф?

Конечно, основной функцией осциллографа является измерение электрических сигналов. Но это также чертовски полезно для измерения в основном постоянных уровней напряжения. Он также может делать то, что не может большинство мультиметров: обнаруживать небольшие колебания напряжения питания.

Что такое уровень постоянного тока на осциллографе?

Вертикальное положение сигнала постоянного тока (амплитуда) дает вам показание напряжения постоянного тока. Для сигналов переменного тока дисплей осциллографа позволяет определить уровни напряжения, а также частоту (количество циклов в секунду).

Может ли осциллограф измерять мощность в ваттах?

Одной из самых мощных функций цифровых осциллографов является их способность выполнять вычисления на основе измерений. Используя эту возможность, мы можем использовать осциллограф для измерения таких параметров, как мощность.

Где используется осциллограф?

Осциллографы используются в науке, медицине, машиностроении, автомобилестроении и телекоммуникациях. Приборы общего назначения используются для обслуживания электронной аппаратуры и лабораторных работ.

Что можно измерить осциллографом?

Осциллограф измеряет волны напряжения. Помните, как упоминалось ранее, что физические явления, такие как вибрации или температура, или электрические явления, такие как ток или мощность, могут быть преобразованы датчиком в напряжение. Один цикл волны — это часть волны, которая повторяется.

Как рассчитать пиковое напряжение на осциллографе?

Чтобы определить пиковое напряжение по осциллограмме, максимальное отклонение кривой по вертикали от центральной линии измеряется на экране.Это количество делений умножается на коэффициент усиления по оси Y от органов управления осциллографом.

Какое усиление у осциллографа?

Y-gain также определяет чувствительность осциллографа. Единица измерения: Вольт на деление, В/дел. Y-усиление 1,0 В/дел означает, что для входа 2,5 В отклонение составит 2,5 деления (= 2,5 / 1,0 = 2,5). (2) База времени. Когда временная развертка включена, на X-пластину подается напряжение.

Что делает цифровой осциллограф?

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

В чем разница между вольтметром и осциллографом?

Осциллографы — это машины, которые измеряют и отображают сигналы напряжения в течение определенного периода времени. Они используются для отслеживания изменений электрического сигнала во времени. Вольтметры, также известные как измерители напряжения, используются для измерения разности потенциалов между двумя точками в электронной цепи.

Как рассчитать напряжение с помощью осциллографа? – М.В.Организинг

Как рассчитать напряжение с помощью осциллографа?

Шаг 7: Самый простой способ рассчитать напряжение — подсчитать количество делений сигнала сверху вниз и умножить его на вертикальную шкалу (вольт/дел).Обратите внимание, что деления также отмечены в вольтах по оси Y, поэтому вы можете легко рассчитать напряжение вашего сигнала, используя эти метки.

Что такое частота осциллографа?

Частота волны — это количество раз в секунду, которое волна повторяет свою форму. Мы не можем напрямую измерить частоту на осциллографе, но мы можем измерить тесно связанный параметр, называемый периодом; период волны — это количество времени, которое требуется для завершения одного полного цикла.

Как измеряются амплитуда и частота в CRO?

Чтобы измерить амплитудную частоту осциллографа, пользователь должен сначала подать сигнал на входной порт осциллографа.Сигналы можно использовать через специальный зонд или через менее сложный кабель. Затем пользователь должен установить источник запуска, чтобы осциллограф начал сканирование.

Что определяет частота?

Частота, в физике количество волн, проходящих фиксированную точку в единицу времени; также число циклов или колебаний, совершаемых в единицу времени телом, находящимся в периодическом движении.

Как рассчитать частоту в CRO?

Подсчитайте количество горизонтальных делений от одной верхней точки до другой (т.е. от пика к пику) вашего осциллирующего сигнала. Затем вы умножите количество делений по горизонтали на время/деление, чтобы найти период сигнала. Вы можете рассчитать частоту сигнала с помощью этого уравнения: частота = 1/период.

Как CRO рассчитывает настройку базы времени?

Обратите внимание, что каждый экран C.R.O. имеет фиксированное количество делений, то есть 8. Это означает, что каждый раз, когда электронный луч проходит по экрану, он перемещается на 8 делений. Следовательно, за одну секунду он проносится через 25 * 8 = 200 делений.Таким образом, временная база = 1/200 = 0,005 с/дел = 5 мс/дел.

Что используется для измерения частоты?

Обычно частота измеряется в герцах, названных в честь немецкого физика XIX века Генриха Рудольфа Герца. Измерение в герцах, сокращенно Гц, представляет собой количество волн, проходящих за секунду.

Как измеряются частота и фаза в CRO?

Фигура Лиссажу отображается на экране при подаче синусоидальных сигналов как на горизонтальные, так и на вертикальные отклоняющие пластины CRO.Если фигура Лиссажу представляет собой прямую линию с наклоном 135∘ и положительной осью x, то разность фаз между двумя синусоидальными сигналами будет 180∘.

Какая величина измеряется CRO?

Объяснение: Как правило, CRO — это устройство для измерения напряжения. Ток измеряется путем пропускания тока через известное значение сопротивления. Напряжение на сопротивлении отображается на экране ЦРО. 8.

Что такое метод Лиссажу?

Модель Лиссажу показывает разность фаз по форме графика X-Y.Прямая линия указывает на разность фаз 0° или 180°. Угол линии зависит от разницы амплитуд двух сигналов, линия под углом 45º к горизонтали означает, что амплитуды равны.

Может ли осциллограф измерять переменное напряжение?

Большинство осциллографов могут напрямую измерять только напряжение, но не ток. Одним из способов измерения переменного тока с помощью осциллографа является измерение падения напряжения на шунтирующем резисторе. Однако нужно быть очень осторожным при подключении осциллографа к любой части заземленной системы, как это бывает со многими системами электроснабжения.

Какая часть называется сердцем CRO?

Основной частью КРО является ЭЛТ (электронно-лучевая трубка). Вот почему CRT называют сердцем CRO.

Почему мы используем CRO?

ВВЕДЕНИЕ: Электронно-лучевой осциллограф (КРО) представляет собой обычный лабораторный прибор, обеспечивающий точные измерения времени и амплитуды сигналов напряжения в широком диапазоне частот. Его надежность, стабильность и простота в эксплуатации делают его пригодным для использования в качестве лабораторного прибора общего назначения.

Что такое CRO и как он работает?

Определение: Электронно-лучевой осциллограф (CRO) — это тип электрического прибора, который используется для измерения и анализа форм сигналов и других электронных и электрических явлений. Это очень быстрый плоттер X-Y, который показывает входной сигнал по сравнению с другим сигналом или по времени.

Что является основной частью CRO?

Катодно-лучевой осциллограф (КИР) состоит из набора блоков. Это вертикальный усилитель, линия задержки, триггерная схема, генератор временной развертки, горизонтальный усилитель, электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) и источник питания.Блок-схема CRO показана на рисунке ниже.

В чем разница между CRO и CRT?

Назовите два различия между электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) телевизора и электронно-лучевым осциллографом (КИО). В телевизоре (ЭЛТ) отклонение происходит под действием магнитного поля, а в ЭЛТ — под действием электрического поля. X-Y пластины. ATV (CRT) имеет две базы времени, а CRO — только одну.

Что такое устройство Cro?

Осциллограф, ранее называвшийся осциллографом и неофициально известный как осциллограф или о-скоп, CRO (для электронно-лучевого осциллографа) или DSO (для более современного цифрового запоминающего осциллографа), представляет собой тип электронного контрольно-измерительного прибора, который графически отображает различные напряжения сигнала, обычно в виде калиброванного двух- …

Может ли осциллограф измерять ток?

Большинство осциллографов непосредственно измеряют только напряжение, а не ток, однако существует несколько способов измерения тока с помощью осциллографа: Измерьте падение напряжения на шунтирующем резисторе — в конструкции некоторых блоков питания могут быть встроены шунтирующие резисторы для Обратная связь.

Что такое шунт постоянного тока?

Серия шунтов

Серия шунтов постоянного тока Accuenergy специально создана для измерения электрических систем постоянного тока. Принцип использования шунтов заключается в измерении электрических токов на основе небольшого падения напряжения, создаваемого на высокоточном резисторе, включенном последовательно с нагрузкой.

Что можно измерить осциллографом?

Хотя осциллографы в первую очередь предназначены для измерения напряжения, они могут обнаруживать и измерять множество других сигналов, в том числе:

  • Текущий.
  • Звук.
  • Емкость.
  • Напряжение постоянного тока.
  • Частота.
  • Индуктивность.
  • Найдите осциллограф, подходящий для вашего приложения.

Как рассчитать RMS?

Разделите среднеквадратичное значение напряжения на импеданс, чтобы вычислить среднеквадратичное значение тока.

Осциллограф — HomoFaciens



Новости Проэкт Технология РобоСпатиум Способствовать Предметный указатель Скачать Ответы Игры Советы по покупкам Контакт


<<< Ток, напряжение         Марсоход №1 >>>

Видео про осциллографы


Различные сигналы

Рисунок 1:
В предыдущей главе мы научились измерять постоянные напряжения и токи с помощью цифровых мультиметров. С помощью этого измерительного прибора вы сможете фиксировать не более нескольких значений в минуту.Вы можете исследовать переменные напряжения, выполняя измерения в заданное время, но это действие имеет смысл только в том случае, если напряжение изменяется медленно с течением времени. Как можно увеличить количество захватываемых значений в минуту? Ну, ограничивающим фактором является промежуток времени, необходимый для чтения дисплея. Эту проблему можно решить, отображая значения в виде графика X/Y вместо отдельных цифровых чисел. Ось Y этого двухмерного графика представляет входное напряжение, которое отложено как функция времени по оси X.Измерительные приборы этого типа называются осциллографами или сокращенными осциллографами соответственно осциллографами .
Осциллографы используются для записи различных сигналов, отображая напряжение по вертикальной оси. Для измерения других величин, кроме напряжения, входной сигнал должен быть преобразован в эквивалентный потенциал. Например, ток может быть преобразован в напряжение с помощью шунтирующего резистора, температура может быть преобразована с помощью термопары.
Переменные сигналы могут возникать как единичное событие или как периодически изменяющийся сигнал.Единичным событием быстро меняющегося сигнала является хлопок ладонями. Этот звук можно преобразовать в переменное напряжение с помощью микрофона. Медленно меняющееся одиночное событие представляет собой температурный профиль одного дня.

График по времени

Рисунок 2:
На осциллограмме показана процедура зарядки конденсатора 22 мкФ через резистор 12 кОм от батареи 12 В. По горизонтальной оси отложено время, а по вертикальной оси отложено напряжение.Полученный график представляет собой кривую с высоким наклоном в начале (слева) процедуры и низким наклоном в конце (справа).

Рисунок 3:
Система координат графика представлена ​​точечной печатной сеткой. Базовой единицей сетки является одно деление , которое соответствует краю одного прямоугольника. Каждое деление делится на 5 точек, поэтому одна точка равна 0,2 деления. Эквивалентность одного деления можно прочитать и соответственно отрегулировать с помощью выпадающих списков справа от экрана компьютера.
Регулировка горизонтальной оси также называется разверткой или Развертка .

Рисунок 4:
Входной сигнал отображается с различными настройками по горизонтали (на одном графике с использованием обработки изображений GIMP):
Зеленая кривая записана с временной разверткой 400 мкс/дел, желтая кривая — с 1 мс/дел. Показание за период составляет 5,8 деления на зеленой и 2,9 деления на желтой кривой.Полученный период идентичен для обеих кривых: 5,8 * 0,4 мс = 2,3 мс = 2,3 * 1 мс.

Рисунок 5:
Даже если пики желтой кривой выходят за пределы диапазона, вы все равно можете прочитать период желтой кривой. Более высокая скорость нарастания желтого цвета позволяет еще проще считывать значение с более высокой точностью.

Точность

Рисунок 6:
Точность используемого в видео DSO2090 составляет 3% от полной шкалы.Чтобы получить ошибку измерения, необходимо учитывать настройку осей. Максимальное отсчет по вертикальной оси составляет 8 делений. При подстройке 1 В на деление мы получаем максимум 8 В, поэтому результирующая ошибка составляет 1 В * 8 делений * 0,03 = 0,24 В. При чтении 6,30 деления истинное значение находится где-то между 6,06 В и 6,54 В.

Рисунок 7:
При проверке того же входного сигнала с регулировкой 5 В на деление максимальное показание составляет 40 В, поэтому результирующая ошибка составляет 5 В * 8 * 0.03 = 1,2 В. При чтении 1,3 деления истинное значение находится где-то между 5,3 В и 7,7 В. Как и в случае с цифровыми мультиметрами, вы всегда должны набирать наименьший диапазон, чтобы считать значение на дисплее осциллографа.

Триггер

Рисунок 8:
С чего следует начинать измерение периодически меняющегося сигнала? Что ж, вы можете начать отображать кривую в любой точке при выполнении одного измерения, но при периодическом повторении измерения для наблюдения за изменениями в развитии кривой не будет устойчивого отображения.

Рисунок 9:
Статус изменения логического электрического сигнала (например, с 0 на 1), используемый для инициирования синхронизированной команды для начала записи измерения осциллографа, называется триггером . Запись кривой может запускаться периодически или при определенных условиях входного сигнала. Запись с периодическим запуском приводит к переворачиванию синусоиды (см. рисунок выше), когда период запускающего сигнала не является целым значением периода входного сигнала.Чтобы получить устойчивое отображение используемой здесь синусоиды, измерение необходимо начать в определенной точке кривой. Это может быть точка пересечения синусоиды и оси X (=0 В) при увеличении напряжения. Если это событие запускает запись, мы получаем красную кривую. Зеленая кривая отображается, если запись запускается при 0 В при отрицательном напряжении. Переключатель наклона выбирает положительное (красный) или отрицательное (зеленый) напряжение на выбранном уровне запуска.

Рисунок 10:
На этом графике прямоугольного сигнала уровень запуска установлен на 1,5 В (1 В/дел) с отрицательным наклоном. Входной сигнал скачет между 0 В и 2 В, и даже небольшие помехи могут начать запись при использовании уровня запуска 0 В, поэтому кривая будет прыгать горизонтально, как синусоида на рисунке выше.
С помощью цифрового запоминающего осциллографа (DSO) график также можно построить в обратном направлении от точки запуска.На этом рисунке начальная точка установлена ​​справа от экрана (желтая вертикальная стрелка), и мы можем наблюдать развитие сигнала в течение примерно 1,2 миллисекунды (200 мкс/дел) до того, как произошло событие запуска.
Рисунок 11:
Этот график был записан с триггерным событием, установленным на «один». Осциллограф начинает запись, как только входной сигнал падает ниже 500 мВ после превышения этого порога (500 мВ/дел, отрицательный наклон), и запись останавливается, как только кривая достигает правого края экрана (через 34 мс, 4 мс/дел.).Было записано 40 мс одного события. Вы можете посмотреть сюжет хлопка руками, записанный с микрофона.
Чтобы возобновить измерение, осциллограф необходимо перевести в режим записи вручную.

Входное сопротивление

Рисунок 12:
Как объяснялось в главе о цифровых мультиметрах, при записи сигналов в сети с высоким сопротивлением необходимо учитывать входное сопротивление осциллографа.Входное сопротивление DSO2090 составляет 1 МОм. На графике осциллографа показан сигнал на резисторе номер один в делителе напряжения, состоящем из трех резисторов по 220 кОм. Цепочка подключена к прямоугольному сигналу с размахом напряжения 2В и частотой один килогерц, генерируемому осциллографом. Размах напряжения составляет 5,9 деления, что составляет 590 мВ при регулировке по вертикали 100 мВ/дел. Предполагаемое показание: 2 В / 3 = 667 мВ. Учитывая точность 3% от полной шкалы, показание должно быть где-то между 0.643В и 0,691В. Даже с учетом производственного допуска резисторов, который составляет 5%, показание должно быть где-то между 0,62 и 0,71 В.

Рисунок 13:
Мы получаем более низкое значение, потому что соотношение сопротивлений внутри делителя напряжения изменилось. Прикрепив щуп, резистор 1 МОм подключают параллельно первому резистору цепочки. Общее сопротивление параллельной цепи, состоящей из осциллографа и резистора 220 кОм, можно рассчитать по формуле [3.12]:
1/(1/220 кОм + 1/1000 кОм) = 180 кОм
Отсюда получаем падение напряжения на первом резисторе всего:
2В * 180кОм / (180кОм + 220кОм + 220кОм) = 0,581В
Учитывая точность, показание должно быть где-то между 0,557 и 0,605 В, что соответствует измеренному напряжению 0,565 В.

Рисунок 14:
Если второй входной канал осциллографа подключить параллельно первому резистору, то напряжение тоже упадет до 0.51В.

Емкость

Рисунок 15:
Помимо сопротивления входного канала, при измерениях с помощью осциллографа необходимо учитывать емкость кабелей и электрических цепей. Емкость измерительного оборудования замедляет переходы фронтов, вызывая скругление углов на верхнем конце нарастающего фронта и нижнем конце спадающего фронта. Коаксиальный кабель зонда эквивалентен растянутому конденсатору, и, согласно техпаспорту, емкость всего блока, использованного в видео, составляет 47 пикофарад.Кроме того, необходимо учитывать емкость электронных цепей осциллографа, которая указана в руководстве DSO2090 как 50 пикофарад. Анимированный gif показывает закругленный угол нарастающего фронта входного сигнала (зеленая кривая). Присоединив второй щуп к выводу тестового сигнала (желтая кривая), второй конденсатор подключается параллельно первому входному каналу. Как и ожидалось, кривая скругляется еще больше.
Емкость измерительного оборудования должна быть как можно меньше.

Частичный зонд

Рисунок 16:
Как и любой другой измерительный прибор, осциллографы рассчитаны на определенный входной диапазон. Если входной сигнал превышает максимальное входное напряжение, для расширения диапазона можно использовать частичные пробники. Встроенный делитель напряжения передает на осциллограф только фиксированную часть напряжения на конце пробника. Соотношение пробника, используемого в видео, составляет 10:1, следовательно, только одна десятая часть напряжения в тестируемой цепи передается на входной канал.Входное сопротивление измерительной схемы зависит от сопротивления этого делителя напряжения при переводе в положение «10». Емкость тоже меняется. Значения указаны в техпаспорте. Входное сопротивление этого пробника составляет 10 МОм в положении «10» и 1 МОм в положении «1». Емкость в положении «1» составляет 47 пФ и 15,5 пФ при переключении на «10».

Максимальное разрешение

Рисунок 17:
DSO2090 имеет восьмибитный аналого-цифровой преобразователь, поэтому аналоговое входное напряжение может быть преобразовано в 256 различных цифровых значений.Давайте посмотрим на линейный участок синусоиды, генерируемый регулируемым трансформатором модели железной дороги. Вместо плавной линии можно увидеть маленькие ступеньки. При настройке 5 В/дел максимальное показание составляет 35 В, что эквивалентно 255, максимальному числу аналого-цифрового преобразователя. Один шаг эквивалентен 35 В / 256 = 0,14 В. Для получения более высокого разрешения входного сигнала требуется аналого-цифровой преобразователь с более высоким разрешением. 10-битный преобразователь может кодировать аналоговый вход в один из 1024 различных уровней, таким образом, мы получаем минимальное изменение напряжения всего 0.04В.

Частота дискретизации

Рисунок 18:
Еще одним ограничением осциллографа является количество измерений в секунду или наоборот, время, необходимое для захвата одного значения. На рисунке вы видите сигнал прямоугольной формы длительностью примерно 260 нс, записанный с временной разверткой 40 нс/дел. Сигнал отображается с заметными пиками. Это связано с тем, что установка горизонтальной оси находится на физическом пределе возможностей осциллографа. Аналого-цифровому преобразователю требуется 10 нс для захвата одного значения.Таким образом, каждые 10 нс выполняется только одно измерение, что эквивалентно более чем 0,2 деления при текущей настройке горизонтальной оси. Настройка программного обеспечения явно ниже физического предела DSO2090, поэтому временная развертка ниже 100 наносекунд бесполезна для измерений с помощью этого осциллографа. 10 наносекунд для одного измерения означают, что 100 миллионов измерений выполняются за одну секунду. Частота дискретизации составляет 100 мегавыборок в секунду (100 МС/с) .

Шум

Рисунок 19:
При проверке напряжения постоянного тока на дисплее должна появиться тонкая горизонтальная линия.На рисунке щуп подключен к выводу питания USB-порта. Постоянная доля напряжения маскируется с помощью настройки «AC». Регулировка по вертикали составляет 10 мВ/дел.
Даже если щуп осциллографа укоротить, подключив зажим заземления к наконечнику щупа, плоская линия не отображается. Одним из источников ошибок является электромагнитное излучение, которое излучают почти все электронные устройства. Еще одним источником погрешности является источник питания осциллографа. Как показано на графике осциллографа, порт USB не является идеальным источником питания постоянного тока.Чем больше сглажено входное напряжение, тем лучше выходной сигнал.
Случайные колебания отображаемого входного сигнала называются шумом , и, поскольку это характеристика всех электронных схем, включая схемы самого осциллографа, ее невозможно полностью устранить.

<<< Ток, напряжение         Марсоход №1 >>>


Новости Проэкт Технология РобоСпатиум Способствовать Предметный указатель Архивы Скачать Ответы Игры Ссылки Советы по покупкам Контакт Выходные данные



ИСКРЫ: использование осциллографа

Использование осциллографа

Цифровой мультиметр измеряет напряжение постоянного тока, сообщая значение, подобное 5.79 вольт. Но для измерения напряжения и частоты переменного тока вам понадобится осциллограф .

Как работает осциллограф

Луч осциллографа перемещается вверх и вниз в зависимости от положительного и отрицательного напряжения. В то же время луч также проходит по поверхности экрана, от слева направо со временем. Результатом является график зависимости напряжения от времени. Анализируя график, можно измерить сигнал переменного тока.

Как пользоваться осциллографом

Схема и осциллограф обычно имеют общую землю, поэтому пробник измеряет напряжения относительно земли. Как и в случае с цифровым мультиметром, вы измеряете напряжение цепи, прикасаясь щупом осциллографа к различным точкам цепи. См. рис. 2.

Как и большинство осциллографов, осциллограф SPARKS может одновременно отображать два сигнала. Наш канал A (желтый) показывает напряжение функционального генератора E для справки.Канал B (красный) показывает сигнал от пробника, где бы вы ни разместили его в цепи.

Настройка шкалы напряжения

Вы должны настроить осциллограф на наилучшую шкалу, как и цифровой мультиметр. Но теперь есть две шкалы для настройки! Сначала нажмите ручки CH A и CH B , чтобы отрегулировать вертикальные масштабы так, чтобы вся высота волн умещалась на экране. Затем перетащите вид, чтобы выровнять вершину и прочесть шкалу.См. рис. 3. Обратите внимание на настройки вольт на деление . Они могут быть разными для каждого канала.

Настройка шкалы времени

Во-вторых, нажмите ручку времени/деления, чтобы отрегулировать масштаб по горизонтали так, чтобы на экране помещался один цикл. См. рис. 4. После настройки обратите внимание на настройку времени на деление на дисплее. ПРИМЕЧАНИЕ.  Эта настройка управляет обоими каналами .

Читать график

Наконец, прочтите лицевую сторону осциллографа, как любой график: подсчитайте количество делений (или делений) и умножьте на шкалу для каждого деления.Например, на рисунке 5 отображение CHA равно 5,00 вольт/деление , а длина волны составляет 4,0 деления от пика до пика (сверху вниз). Итак, можно рассчитать это напряжение:

Вы выполните аналогичные подсчеты и вычисления, чтобы найти временной интервал волны.

Чтобы узнать больше об осциллографах, посетите эти полезные веб-страницы. сайтов:

Что можно измерить осциллографом? – Sluiceartfair.com

Что можно измерить осциллографом?

Основной функцией осциллографа является измерение волн напряжения….Эти волны отображаются на графике, который может многое рассказать о сигнале, например:

  • Значения времени и напряжения сигнала.
  • Частота колебательного сигнала.
  • «Движущиеся части» цепи, представленные сигналом.

Можно ли использовать осциллограф в качестве мультиметра?

Осциллографы — это машины, которые измеряют и отображают сигналы напряжения в течение определенного периода времени. Ну, если ваш осциллограф является электронно-лучевым осциллографом (CRO), то ответ на этот вопрос — да, его можно использовать для измерения разности потенциалов между двумя точками так же, как вольтметр.…

Может ли осциллограф измерять постоянный ток?

Вы можете измерять постоянное напряжение с помощью осциллографа, который имеет усилитель отклонения с прямой связью или клеммы для прямого подключения к отклоняющим пластинам электронно-лучевой трубки, но измерение постоянного напряжения с помощью осциллографа удобно только в некоторых ситуациях, например, когда вы повторно с помощью осциллографа снять другие …

Сколько вольт может измерить осциллограф?

400 В
Ключевые характеристики осциллографа

Характеристика Значение
Количество каналов 2
Максимальное входное напряжение 400 В
Разрешение 8-битный
Вертикальная чувствительность 2 мВ/дел – 5 В/дел

Можно ли использовать осциллограф для измерения тока?

Хотя осциллографы не могут измерять электрический ток напрямую, для этой задачи требуется мультиметр, осциллограф может косвенно измерять электрический ток.Для этого требуется использование резисторов и знание закона Ома, но процесс несложный.

Что вы делаете с осциллографом?

Осциллограф — это лабораторный прибор, обычно используемый для отображения и анализа формы электронных сигналов. По сути, устройство рисует график зависимости мгновенного напряжения сигнала от времени.

Как щупы осциллографа влияют на ваши измерения?

Поскольку щуп осциллографа имеет емкость, сопротивление и индуктивность, он повлияет на измеряемый сигнал и может повлиять на работу схемы.Чтобы воспроизвести форму волны напряжения на осциллографе, наконечник пробника будет потреблять некоторый ток; он проводящий.

Для измерения чего используется осциллограф?

Осциллограф — это электронное устройство, которое отображает двумерное представление сигналов в зависимости от времени и может использоваться для тестирования и наблюдения за изменением сигналов напряжения во времени. Осциллограф можно использовать для измерения других сигналов, таких как звуки, амплитуда, время нарастания, искажения, вибрации и т.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.