Как пользоваться осциллографом: видео с инструкцией
Столкнувшись с осциллографом, у неосведомленного человека возникает много вопросов, для чего на нем столько переключателей и ручек регулирования. Все довольно просто и логично. Сейчас мы опишем на примере, распространенного в кругах радиолюбителей электронно-лучевого измерительного прибора С1-49, как пользоваться осциллографом.
Кратко об управлении
Выглядит модель с1-49 так, как на фото:
Тумблер включения устройства, находится с правой стороны с надписью «Сеть», после перевода тумблера в положение включено должен засветиться индикатор красного света, находящийся над ним.
Рукоятка «Фокус» изменяет толщину луча — поскольку устройство не снабжено узлом компенсации температуры, и в процессе нагрева осциллографа диаметр изменяется.
Регулятор с надписью «Яркость» регулирует яркость точки на экране, можно индивидуально подстроить под рабочее окружение.
«Освещение шкалы», опять же индивидуальный подход к подсветке измерительной сетки, при ярком дневном освещении придется сделать ярче, чтобы рассмотреть сетку.
Ручка с надписью «Усиление Y», по своей сути грубая регулировка усиления вертикального размаха луча. При измерении сигналов высокого уровня, придется уменьшить уровень чувствительности, для того чтобы он вместился в экране осциллографа. При поиске слабых сигналов, нужно произвести увеличение чувствительности усилителя.
Ниже расположился тумблер с помощью которого производится подключение на вход измерительной емкости. Это сделано для отсечения постоянного тока от измерения. На усилитель попадает только переменная составляющая сигнала.
Под ним расположен измерительный входной разъем байонет, под специальный переходник. Прибор снабжается специальными щупами, для проведения измерений, экранированными проводами, с делителем напряжения. Щуп для измерений не вносит искажений в исследуемый сигнал, и воздействие на тестируемое устройство сведено к минимуму. Обычно с осциллографом поставляется несколько видов щупов, под разные виды измерений. Активный щуп — с собственным усилителем.
Пассивный без каких либо дополнительных элементов, кроме цепочки согласования, для уменьшения влияния длины кабеля на входной сигнал. И щупы с делителем, в которых отдельным тумблером имеется возможность уменьшить амплитуду напряжения 1:10 ; 1:100 ; 1:1000.
Ниже байонета расположен выход со встроенного генератора прямоугольных импульсов. С его помощью можно проверить интересующее устройство, а также произвести стартовую калибровку измерителя.
Под экраном осциллографа расположились регуляторы со шкалой:
- Переключателем «Усиление» выбирается диапазон напряжений — вольт/деление. Выбирается, сколько вольт поместится в деление измерительной сетки экрана, и визуально можно определить величину напряжения, зная диапазон на переключателе.
- Второй переключатель со шкалой измеряет длительность импульса. Проще говоря, частоту измерения. Длительность сигнала на одно деление измерительной сетки.
- Регулятор « Развертка» смещает начало импульса по горизонтали.
Им нужно пользоваться для смещения исследуемого сигнала по шкале, в случае, когда начало импульса получается за пределами шкалы. - Вход «Х» позволяет применять внешние генераторы для управления горизонтальной разверткой. В том случае, когда встроенного не достаточно, или не стабилен, то есть частота плавает. В таком положении можно наблюдать фигуры Лиссажу. Сложные геометрические узоры.
Им нужно пользоваться для смещения исследуемого сигнала по шкале, в случае, когда начало импульса получается за пределами шкалы.Ниже расположены ручки управления синхронизацией:
- Тумблером «
- Регулятор «Уровень» изменяет чувствительность, от него зависит, по какому фронту сигнала произойдет запуск развертки, нарастающему или спадающему фронту внешнего сигнала.
- Тумблер «-/~» переключает режим одиночный или автоколебательный запуск развертки. Этот режим удобен для исследования цифровых логических устройств, где сигналы следуют не периодично, как в генераторах.
- Ручка подстройки «Стабильность» то же, что синхронизация. С помощью данного резистора производится подстройка синхронизации сигнала с разверткой. Синусоида луча перестает бежать по экрану и застывает статичной картинкой, которую теперь можно изучить детальнее.
Инструкция по эксплуатации
Осциллограф перед началом работы нуждается в калибровке. После включения в сеть, необходимо чтобы прибор прогрелся и стабилизировался. Как правило, это занимает 5 минут времени. Регуляторами «усилитель Y» и «Развертка» устанавливается луч по центру экрана. После этого настраиваются яркость и фокус.
Если измерительным щупом прикоснутся к выходу генератора, то станем наблюдать на экране прямоугольные импульсы частотой 1 кГц и 500 мВ. При положении регулятора «Длительность» в положении 1мс (миллисекунда). Если все в порядке, значит наш прибор готов к работе.
При измерении сигнала переключатели «
Для справки в 1 кГц (1000 Гц) — 1 мс, 1Гц это 1000 мс.
Когда сигнал зафиксирован на экране, с помощью измерительной сетки производится измерение напряжения сигнала, периода (частоты). Современный цифровые измерители данную информацию выводят непосредственно на дисплей прибора, и оператор знает о сигнале все: напряжение, длительность, скважность, период. На этом наше краткое объяснение заканчивается. Надеемся, теперь вы знаете, как пользоваться осциллографом и для чего нужен данный измерительный прибор. Напоследок рекомендуем просмотреть предоставленные ниже видео инструкции, на которых показано, как работать с наиболее популярными моделями осциллографов.
Инструкция по эксплуатации прибора
Как пользоваться с1-67
с1-83
с1-65а
Цифровая модель АСК-2203
Будет интересно прочитать:
Как пользоваться осциллографом
0
Как пользоваться осциллографом
Осциллограф — это прибор, предназначенный для исследования амплитудных и временных параметров электрического сигнала, подаваемого на его вход. Вопрос, как пользоваться осциллографом, требует развернутого ответа и предполагает множество нюансов в зависимости от вида прибора. Но основные положения, характерные для наиболее простых и доступных по цене цифровых осциллографов, служат базой для последующего освоения сложных моделей.
Управление
Различают три основных вида осциллографов: традиционные аналоговые, получающие все большее распространение цифровые, и комбинированные аналогово-цифровые. Принцип работы всех их неизменен: регистрация изменения напряжения сигнала и демонстрация результата на экране. Некоторые модели осциллографов оснащаются также встроенным мультиметром и измеряют напряжение, частоты и периода тока, углы сдвига фаз сигнала.
Современные цифровые осциллографы, такие как Rohde & Schwarz RTB2K-COM4оснащены сенсорным экраном. С его помощью, намного удобнее работать с меню параметров и управлять работой прибора. Некоторые модели цифровых осциллографов позволяют создавать заметки и делать скриншоты прямо на приборе, с последующим копированием информации на карту памяти или флешку.
Как пользоваться осциллографом: общие сведения
Для подключения осциллографа к цепи допустимо использовать только специальные щупы – коаксиальные провода, один конец которых оснащен разъемом для соединения с прибором, а второй – щупом и заземлением.
В отличие от аналоговых приборов, современные цифровые осциллографы выводят на экран всю необходимую информацию в числовом формате, что не только облегчает работу, но и минимизирует вероятность ошибок. Каждый из видов измерений – напряжения, частоты, сдвига фаз – имеет свои особенности, так же, как и различные модели приборов. Поэтому полноценная работа с осциллографом требует наличия определенной подготовки, умений и опыта.
Посмотреть ассортимент и купить осциллографы вы можете на соответствующей странице нашего сайта. Получить консультацию специалистов вы можете в нашем магазине, по телефону или непосредственно на сайте с помощью формы обратной связи или онлайн-консультанта.
Перейти к разделу товаров0
Узнаем как пользоваться осциллографом? Узнаем как пользоваться портативным цифровым осциллографом?
В статье будет подробно рассказано о том, как пользоваться осциллографом, что это такое и для каких целей он необходим. Никакая лаборатория не может просуществовать без измерительной аппаратуры или источников сигналов, напряжений и токов. А если вы планируете заниматься проектированием и созданием различных устройств (особенно если речь идет о высокочастотной технике, например, инверторных блоках питания), то без осциллографа сделать что-либо окажется проблематично.
Что такое осциллограф
Это такой прибор, который позволяет «увидеть» напряжение, а если точнее, то его форму в течение определенного промежутка времени. С его помощью можно измерить немало параметров – напряжение, частоту, силу тока, углы сдвигов фаз. Но чем хорош особенно этот прибор, так это тем, что он позволяет визуально оценить форму сигнала. Ведь в большинстве случаев именно она говорит о том, что конкретно происходит в цепи, в которой проводится измерение.
В некоторых случаях, например, напряжение может содержать не только постоянную, но и переменную составляющую. И форма второй может быть далека от идеальной синусоиды. Такой сигнал вольтметры, например, воспринимают с большими погрешностями. Стрелочные приборы будут выдавать одно значение, цифровые — намного меньшее, а вольтметры постоянного тока в — несколько раз больше. Самое точное измерение получается провести именно при помощи описываемого в статье прибора. И не имеет значения, применяется ли осциллограф Н3013 (как пользоваться, рассмотрено ниже) либо иной модели. Измерения происходят одинаково.
Особенности прибора
Цифровые осциллографы могут не только показывать в режиме реального времени форму сигнала, но и сохранять все данные, которые впоследствии можно будет прочитать на персональных компьютерах. По осциллограмме, изображенной на рисунке выше, можно определить некоторые особенности сигналов:
- Характер сигнала импульсный.
- Отрицательных значений не имеет входящий сигнал.
- Происходит очень быстрое изменение значений от 0 до максимума и обратно.
- Длительность импульса выше длительности паузы более чем в три раза.
Как правило, при помощи осциллографа проводятся исследования периодических сигналов. Именно о них и пойдет речь в статье.
Как он функционирует
Сердце всех осциллографов – электронно-лучевая трубка. Это, можно сказать, радиолампа, следовательно, внутри находится вакуум. На катоде происходит излучение электронов. При помощи фокусирующей системы производится формирование тонкого луча из этих электронов. Внутренняя часть экрана покрыта ровным слоем люминофора. Он при воздействии электронов начинает светиться. Глядя снаружи на экран, можно видеть посредине светлую точку.
В электронно-лучевой трубке имеется две пары пластинок, которые направляют электронный луч в нужную сторону. Причем его отклонение происходит в перпендикулярных (взаимно) направлениях. Если говорить проще, то получается две координатные системы. Чтобы наблюдать за напряжением на экране трубки, нужно:
- По горизонтали луч следует отклонять таким образом, чтобы значение отклонения было прямо пропорционально времени.
- В вертикальной плоскости необходимо, чтобы значение отклонения было пропорционально тому напряжению, исследование которого проходит.
Развертка
Напряжение развертки необходимо подавать на те пластины, которые расположены в вертикальной плоскости. Оно пилообразной формы, медленно нарастает линейно, и у него очень быстрый спад. При этом положительное напряжение приводит к тому, что луч отклоняется вправо. А отрицательное – к тому, что луч движется влево. Это в том случае, если наблюдатель находится перед экраном, и можно видеть, как луч совершает движение слева направо. При этом скорость его постоянна. После достижения крайней правой границы он быстро идет на исходную. Затем заново повторяется движение.
В данной статье будет максимально подробно рассказано о том, как правильно пользоваться осциллографом. Вышеизложенный процесс и носит название «развертка». Линия развертки – это линия (горизонтальная), прочерчиваемая лучом на экране. Когда проводятся измерения, ее называют линией нуля. Она же является осью времени на графике. Частота развертки – это не что иное, как частота, с которой происходит повторение импульсов пилообразной формы. В процессе измерений она не применяется. Важные параметры для измерений – это скорость.
Как подключить импортный осциллограф
Напряжение мерить нужно в двух точках, значит, вход осциллографа – это две клеммы. Обратите внимание на то, что функции у каждой из клемм разные:
- Первая подключается на вход усилителя, который отклоняет луч в вертикальной плоскости.
- Вторая клемма – это общий провод (земля, минус, корпус). Имеет электрическую связь непосредственно с корпусом прибора.
Отсюда вывод можно сделать о том, что при помощи осциллографа измеряется фазовое напряжение относительно земли. Причем необходимо знать, какой из входов — фаза. В приборах зарубежного производства применяются специальной конструкции щупы. В них общий провод сделан в виде зажима типа «крокодил». Наиболее разумное решение, так как именно этот провод чаще всего соединяется с металлическим корпусом устройства, на котором проходят измерения. А вот фаза выполняется в виде иглы. С ее помощью можно без труда ткнуть в любое место печатного монтажа, даже в одинокую ножку микропроцессора.
Как подключить отечественный осциллограф
В России иные стандарты, поэтому на приборах отечественного производства все по-другому. Чаще всего используются штекеры диаметром 4 мм. Причем они одинаковые, приходится выяснять некоторые признаки, чтобы не спутать подключение:
- Минусовой вывод, как правило, имеет большую длину.
- Черный или коричневый цвет характерен для земляного провода.
- На земляном штекере нанесены УГО «заземление» или «общий провод».
Но такое можно не всегда встретить, так как кабели часто подвергаются ремонту, во время которого на провод устанавливают штекер, имеющийся в наличии. С вероятностью 100% можно определить, какой провод нулевой, а какой — фазовый, одним способом. Сначала коснитесь рукой одного штекера, затем — другого. И это не зависит от модели, неважно, это осциллограф С1-118А (как пользоваться приборами, рассказано будет ниже) или какой-либо другой.
В том случае, если вы будете держать в руке минусовой провод, на экране устройства можно наблюдать ровную горизонтальную линию. А если дотронетесь до фазового провода, то на экране появится искаженная синусоида с огромным количеством помех. Последние наблюдаются по причине того, что имеется некоторая емкость между проводами бытовой электросети в комнате и вашим телом (пространство в помещении – это диэлектрик).
Дальнейшие действия
Когда фаза и минус определены, можно проводить измерения. В том случае, если вы не можете визуально определить общий для всех элементов провод, необходимо подключаться к точкам, между которыми нужно измерить напряжение. Но чаще всего в цепи имеется общий провод, он может даже быть соединен с заземлением. Таким же образом подготавливается и осциллограф ОМШ-2М. Как пользоваться им для измерения величин, будет рассказано ниже. В этом случае земляной провод осциллографа необходимо соединять с ним.
По сути, осциллограф – это вольтметр, который показывает график изменения напряжения на определенном участке времени. Но он позволяет увидеть и форму электрического тока. Для осуществления этого нужно подключить специальное токовое сопротивление. Причем значение его должно быть меньше, нежели полное сопротивление самой цепи. В этом случае резистор не сможет оказывать влияние на работу цепи.
Двухканальный осциллограф
Еще его называют двухлучевым, он обладает одной особенностью – может выдавать на экране сигналы из двух различных источников одновременно. У него есть два канала, которые обозначаются римскими цифрами. Обратите внимание на то, что в обоих каналах минусовые клеммы соединены электрически с корпусом. Поэтому при проведении измерений не допускайте подключения этих проводов к различным участкам цепи. Вот как пользоваться осциллографом С1-68, например, для измерений тока и напряжения одновременно.
Кроме того, есть риск получить неверные сведения, так как цепь кардинально изменяется из-за этого короткого замыкания. Недостаток – это невозможность наблюдения за двумя различными напряжениями. Но он не очень существенный, так как в большинстве приборов один из полюсов (как правило, минусовой вывод источника питания) соединен с корпусом, и он общий. Следовательно, измерения всех напряжений происходят относительно этого общего провода.
Возможности двухканального прибора
Воспользовавшись двухканальным осциллографом, вы получаете возможность контролировать ток и напряжение в цепи одновременно. Следовательно, без труда проводите замер сдвига фаз между напряжением и током. Один канал должен измерять ток, а второй — напряжение в исследуемой цепи. Для измерения тока, как вы помните, необходимо включить в схему некоторый резистор с определенным сопротивлением. Так как пользоваться осциллографом С1-94 и аналогами довольно сложно, нужно держать под рукой рекомендуемые схемы подключений для измерения того или иного параметра.
Стоит обращать внимание на конструкцию осциллографов – она немного несимметричная. Другими словами, синхронизация первого канала намного качественнее и стабильнее, нежели второго. Следовательно, нужно подключать выводы первого канала для измерения напряжения, а не тока. Это позволит получить более стабильное отображение осциллограммы на экране прибора. Никогда не подключайте минусовые клеммы двух каналов к разным точкам цепи! Всегда соединяйте их вместе.
Органы управления
На передней панели прибора имеется несколько рукояток, которые необходимы для проведения точной настройки осциллографа. Два потенциометра — для управления каналами 1 и 2. Также имеется функция управления синхронизацией, разверткой, присутствует возможность регулировки фокусировки, яркости, подсветки. Если присмотреться к экрану, то можно увидеть, что он разбит на небольшие квадраты — деления. Ими необходимо пользоваться при проведении измерений. Именно к этим квадратам следует привязывать масштабы по горизонтали и вертикали. Такие особенности имеет осциллограф С1-67. Как пользоваться приборами такого типа для измерений величин, будет рассказано ниже.
Обратите внимание, что по горизонтали масштаб измеряется в секундах на деление. А по вертикали — в вольтах на деление. Как правило, в осциллографе имеется примерно 6-10 квадратов в горизонтальной плоскости и 4-8 — в вертикальной. На центровые линии нанесены риски, они делят каждый отрезок на 10 частей (равных) или на 5. Благодаря этим делениям можно производить более точные расчеты.
Режим входа
На передней панели имеется специальный переключатель, который переводит прибор в различные состояния. Обозначается символом — сверху прямая черта, ниже нее -волнистая. При переводе в верхнее положение на вход может поступать как переменное, так и постоянное напряжение. Вход открытый считается для постоянного тока. При переключении в нижнее положение допустима подача на вход только переменного напряжения. Благодаря этому появляется возможность проводить замеры очень маленького переменного напряжения (по отношению к очень большим значениям постоянного). Актуально для проведения измерений в усилительных каскадах.
Реализовать это довольно просто – необходимо ко входу усилителя подключить конденсатор. В данном случае вход закрыт. Обратите внимание на то, что в этом режиме измерения НЧ-сигналы с частотой менее 5 Гц ослабевают. Следовательно, измерять их можно лишь в режиме открытого входа.
Когда переключатель установлен в среднее положение, то от разъема входа отключается усилитель, и происходит замыкание на корпус. Благодаря этому имеется возможность установить развертку. Так как пользоваться осциллографом С1-49 и аналогами без знания основных органов управления невозможно, стоит о них более подробно поговорить.
Вход канала осциллографа
На передней панели имеется масштаб в вертикальной плоскости – он определяется при помощи регулятора чувствительности того канала, по которому происходит измерение. Существует возможность сменить масштаб не плавно, а ступенчато, при помощи переключателя. Какие задать значения можно с его помощью, смотрите на корпусе рядом с ним. На одной оси с этим переключателем находится регулятор для плавной корректировки (вот как пользоваться осциллографом С1-73 и аналогичными моделями).
На передней панели можно найти ручку с изображением двунаправленной стрелки. Если вращать ее, то график этого канала начнет перемещаться в вертикальной плоскости (вниз-вверх). Обратите внимание на то, что возле этой ручки имеется графическое обозначение, которое показывает, в какую сторону необходимо ее вращать, чтобы изменить значение множителя в меньшую или большую сторону. Органы управления обоих каналов одинаковые. Кроме того, на передней панели имеются ручки регулировки контрастности, яркости, синхронизации. Стоит отметить, что цифровой карманный осциллограф (как пользоваться девайсом, мы рассматриваем) также имеет ряд настроек отображения графиков.
Как проводятся измерения
Продолжаем описывать, как пользоваться цифровым осциллографом или аналоговым. Важно отметить, что у них у всех есть недостаток. Стоит упомянуть одну особенность – все измерения осуществляются визуально, поэтому имеется риск того, что погрешность окажется высокой. Также следует учитывать тот факт, что напряжения развертки обладают крайне малой линейностью, что приводит к погрешности измерений сдвига фаз или частоты примерно на 5%. Чтобы минимизировать эти погрешности, требуется выполнить одно простое условие – график должен занимать примерно 90% площади экрана. Когда проводятся измерения частоты и напряжения (имеется временной интервал), следует регуляторы корректировки усиления сигнала на входе и скорости развертки выставить в крайние правые положения. Стоит заметить одну особенность: так как пользоваться цифровым осциллографом может даже новичок, приборы с электронно-лучевой трубкой потеряли актуальность.
Как измерить напряжение
Чтобы провести измерение напряжения, необходимо использовать значения масштаба в вертикальной плоскости. Для начала нужно выполнить одно из этих действий:
- Соединить обе входные клеммы осциллографа между собой.
- Перевести переключатель режимов входа в положение, которое соответствует соединению с общим проводом. Затем регулятором, возле которого изображена двунаправленная стрелка, добиться того, чтобы линия развертки совпала с центральной (горизонтальной) чертой на экране.
Переводите прибор в режим измерений и подаете на вход сигнал, который необходимо исследовать. При этом в какое-либо рабочее положение устанавливается переключатель режимов. А вот как пользоваться портативным цифровым осциллографом? Немного сложнее — у таких приборов намного больше регулировок.
В результате можно видеть на экране некоторый график. Для точного измерения высоты следует использовать ручку с изображением горизонтальной двунаправленной стрелки. Добиваетесь того, чтобы верхняя точка графика попадала на вертикальную линию, расположенную в центре. На ней имеется градуировка, поэтому будет намного проще произвести расчет действующего напряжения в цепи.
Как измерить частоту
При помощи осциллографа можно провести измерения временных интервалов, в частности, периода сигнала. Вы понимаете, что частота любого сигнала всегда пропорциональна периоду. Измерение периода можно провести в любой области осциллограммы. Но удобнее и точнее провести замер в тех точках, в которых график пересекается с горизонтальной осью. Следовательно, перед началом измерений обязательно установите развертку четко на горизонтальную линию, расположенную по центру. Так как пользоваться портативным цифровым осциллографом намного проще, нежели аналоговым, последние давно канули в лету и редко используются для измерений.
Далее, используя рукоятку, обозначенную горизонтальной двунаправленной стрелкой, необходимо сместить начало периода с крайней левой линией на экране. После вычисления периода сигнала можно, используя простую формулу, рассчитать частоту. Для этого нужно единицу разделить на вычисленный ранее период. Точность измерений бывает различной. Чтобы увеличить ее, необходимо как можно сильнее растягивать график по горизонтали.
Обратите внимание на одну закономерность: при увеличении периода уменьшается частота (пропорция ведь обратная). И наоборот – при уменьшении периода происходит увеличение частоты. Низкое значение погрешности – это когда она составляет менее 1 процента. Но такую высокую точность не каждый осциллограф способен обеспечить. Только на цифровых, в которых линейная развертка, можно получить такие точные измерения.
Как определяется сдвиг фаз
А теперь о том, как пользоваться осциллографом С1-112А для измерения сдвига фаз. Но для начала – определение. Сдвиг фаз – это характеристика, показывающая, как располагаются относительно друг друга два процесса (колебательных) в течение некоторого времени. Причем измерение происходит не в секундах, а в частях периода. Другими словами, единица измерения – это единицы угла. Если сигналы будут одинаково располагаться взаимно, то у них сдвиг фаз будет также одинаков. Причем это не зависит от частоты и периода – реальный масштаб графиков на горизонтальной (временной) оси может быть любым.
Максимальная точность измерения будет в том случае, если растянуть график на всю длину экрана. В аналоговых осциллографах график сигнала для каждого канала будет иметь одну яркость и цвет. Чтобы отличить эти графики друг от друга, необходимо сделать для каждого свою амплитуду. И напряжение, которое подается на первый канал, важно делать максимально большим. При этом получится намного лучше удерживать синхронизацией изображение на экране. Вот как пользоваться осциллографом С1-112А. Другие приборы отличаются в эксплуатации незначительно.
Книга: Осциллограф-ваш помощник (как работать с осциллографом) — Б С Иванов — КнигаГо
Иванов Б.С. «ОСЦИЛЛОГРАФ — ВАШ ПОМОЩНИК» (как работать с осциллографом) Приложение к журналу «Радио» Выпуск № 1
От автора
Без электронного осциллографа сегодня немыслимо быстро и качественно настроить практически любое устройство — от детекторного приемника до телевизора. Осциллограф — «глаза» радиолюбителя, позволяющие вторгаться в мир электронных процессов радиоконструкций, наблюдать форму сигнала и измерять его такие параметры, как амплитуду и длительность импульсов, скорость их нарастания и спада, амплитуду пульсаций выпрямленного напряжения, частоту электрических колебаний, напряжения в различных цепях каскадов. Осциллограф не только существенно упростит налаживание конструкций, но и поможет быстрее и лучше усвоить теоретические основы радиотехники, провести немало интересных опытов, экспериментов, разнообразных исследовательских работ.
Конечно, все это станет реальным лишь при хорошем знании устройства осциллографа, овладении методикой работы с ним.
Один из популярных и доступных для приобретения осциллографов сегодня ОМЛ-3М, выпускаемый Саратовским ПО им. С. Орджоникидзе. Он малогабаритен и удобен в работе, его параметры вполне соответствуют многим видам измерений, встречающихся в радиолюбительской практике. Его предшественником был ОМЛ-2М, а еще ранее — ОМЛ-2-76. О методике самых разнообразных измерений с помощью осциллографа этой серии и рассказывается в настоящей брошюре. Хотя, конечно, материал будет полезен и для владельцев других осциллографов.
В одной из последующих брошюр Приложения под таким же названием предполагается рассказать об электронных приставках к осциллографу, значительно расширяющих его возможности.
Немного теории
Слово «осциллограф» образовано от «осциллум» — колебание и «графо» — пишу. Отсюда и назначение этого измерительного прибора — отображать на экране кривые тока или напряжения в функции времени. Встречается и другое название этого прибора — осциллоскоп (от того же «осциллум» и «скопео» — смотрю) — прибор для наблюдения формы колебаний. И хотя второе название более точное, до сих пор в литературе бытует все же первое — осциллограф.
Основная деталь электронного осциллографа — электронно-лучевая трубка (рис. 1), напоминающая но форме телевизионный кинескоп, только значительно меньших габаритов. Экран трубки покрыт изнутри люминофором — веществом, способным светиться под «ударами» электронов. Чем больше поток электронов, тем ярче свечение той части экрана, куда они попадают.
Испускаются же электроны так называемой электронной пушкой, размещенной на противоположном от экрана конце трубки. Между пушкой и экраном размещены управляющие электроды — модулятор, регулирующий поток летящих к экрану электронов, два анода, создающих нужное ускорение пучка электронов и его фокусировку, и две пары пластин, с помощью которых электроны можно отклонять по горизонтальной (X) и вертикальной (Y) осям.
Экран электронно-лучевой трубки будет светиться лишь при подаче на ее электроды определенных напряжений. На нить накала обычно подают переменное напряжение, на управляющий электрод (модулятор) — постоянное отрицательной полярности по отношению к катоду, на аноды — положительное, причем на первом аноде (фокусирующем) напряжение значительно меньше, чем на втором (ускоряющем). На отклоняющие пластины подается как постоянное напряжение, позволяющее смещать пучок электронов в любую сторону относительно центра экрана, так и переменное, создающее линию развертки той или иной длины, а также «рисующее» на экране форму исследуемых колебаний.
Чтобы представить, как же получается форма колебаний на экране, изобразим условно экран трубки в виде окружности (хотя у трубки 6Л01И в ОМЛ-2М и ОМЛ-3М он прямоугольный) и поместим внутри ее отклоняющие пластины (рис. 2).
Если подвести к горизонтальным пластинам X1 и Х2 пилообразное напряжение, на экране появится светящаяся горизонтальная линия — ее называют линией развертки или просто разверткой. Длина ее зависит от амплитуды пилообразного напряжения.
Если теперь подать на другую пару пластин
Как пользоваться осциллографом | fotoloid.ru
Осциллограф это просто. Краткий курс для новичка, органы управления, обучающее видео, урок. Зачем нужен осциллограф?
Друзья, оцените видео лайком делитесь видео с друзьями -это лучшая мотивация для создания новых видео для вас. Шок, осциллограф за 5 минут. Ремонт компьютеров, ноутбуков, мониторов, планшетов, как пользоваться, работать c аналоговым или цифровым осциллографом измерительным прибором в ремонте техники практика, какой осциллограф купить для ремонта, ноутбуков, смартфонов, планшетов?, цифровой и или аналоговый, проводим замеры постоянного напряжения с использованием лабораторного блока питания и переменного напряжения на вторичных обмотках трансформатора, изучаем форму электрических сигналов синусоиды, меандра, пилы, на экране осциллографа, проводим расчеты частоты и периода осциллятора (колебательной системы) с помощью формул How to use an oscilloscope practise.
Маркировка прибора производится на передней панели обрамления и на правой боковой стенке. Заводской номер и дата изготовления прибора наносятся на задней стенке. На передней панели блока преобразователя маркируется наименование блока ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 12ПС-1. На передней панели блока развертки маркируется наименование РАЗВЕРТКА I2PC-I. На задних стенках блоков маркируется заводской номер прибора. Электрорадиоэлементы, расположенные на печатных платах прибора, маркированы согласно планам размещения. Планы размещения приведены в инструкции. Порядок нумерации соответствует принципиальным схемам. Вспомогательное имущество в укладочном ящике прибора имеет маркировку на самих элементах и рядом с гнездами, в которые они укладываются. Пломбирование прибора производится мастичными пломбами (на боковых стенках, верхней и нижней крышках и ЭЛТ). В инструкции приведена схема упаковки осциллографа. В целях амортизации прибора при транспортировании предусмотрены амортизаторы. Прибор упаковывается в водонепроницаемую бумагу.
Что такое осциллограф и как им пользоваться
Начинающим подробно о осциллографе, о том что это за измерительный прибор, как он работает и как используется в радиоэлектронике.
Как работает осциллограф
Осциллограф, в прямом смысле слова, является глазами радиолюбителя. Он позволяет не только оценить какие-то основные физические характеристики сигнала (напряжение, частота, сила тока), но и буквально увидеть график функции исследуемого сигнала, увидеть какие-то отклонения сигнала от нормы, искажения его формы, наличие помех и паразитных импульсов или сигналов.
Экран осциллографа представляет собой координатную плоскость с осями X и Y, а поступающие на его вход сигналы отображаются на этой плоскости как алгебраические функции.
В настоящее время существует множество типов осциллографов, как обычных аналоговых, отображающих сигналы на экране электронно-лучевой трубки, так и цифровые и компьютерные.
Как бы не был устроен осциллограф, и каким бы способом, электронным аналоговым или цифровым, программным не происходило построение функции, всегда одно и тоже, — на экране отображается зависимость сигнала Y от сигнала X, или от сигнала Y от шкалы времени, выложенной на ось X.
Рис. 1. Схематическое изображение электронно-лучевой трубки.
В основе обычного осциллографа лежит электронно-лучевая трубка, — вакуумный прибор, состоящий из экрана, покрытого слоем люминофора и электронной пушки, создающей электронный луч, направленный на этот экран. В месте попадания луча на экран люминофор светится, и мы видим светящуюся точку. Еще есть пластины горизонтального и вертикального отклонения. Ма рисунке 1 изображена схематически электронно-лучевая трубка, направленная экраном на вас, уважаемый читатель.
Рис. 2. Как отклоняется луч, если подать напряжение на пластины Y.
Круг -это корпус трубки, прямоугольник — экран, покрытый люминофором, а четыре черточки, обозначенные Х1, Х2, Y1, Y2 — это пластины горизонтального (X) и вертикального отклонения (Y). Точка в центре — «отпечаток» электронного луча на люминофоре.
Как уже было сказано, пушка электроннолучевой трубки создает поток электронов (электронный луч), который направлен в сторону экрана. Когда на этот луч не воздействуют никакие электрические или магнитные поля он летит себе в центр экрана.
Отколоняющие платины расположены с четырех сторон от луча, и если на них подать какое-то напряжение луч отклонится в сторону пластины под положительным потенциалом. Величина этого отклонения будет пропорциональна величине этого потенциала.
Рис. 3. Как отклоняется луч, если подать напряжение на пластины Х.
На рисунке 2 показано как отклоняется луч, если подать напряжение на пластины Y, причем, на Y2 — отрицательный полюс, а на Y1 — положительный. Если сменить полярность, — отклонение будет в другую сторону от среднего положения. Аналогичным образом отклоняется луч и при подаче напряжения на пластины X (рис. 3). А вот на рис. 4 показано что будет, если под напряжением будут и горизонтальные (X) и вертикальные (Y) пластины.
Так, изменяя напряжение на пластинах вертикального и горизонтального отклонения можно «гонять» луч как угодно по экрану, и вырисовывать им любые фигуры. При быстром перемещении луча, благодаря известному свойству человеческого зрения, и послесвечению люминофора электроннолучевой трубки, точка превратится в линию, и на экране появится геометрическая фигура.
Рис. 4. Что будет если под напряжением горизонтальные (X) и вертикальные (Y) пластины.
Теперь понятно, что изменяя напряжение между пластинами X можно перемещать луч по горизонтали, а изменяя напряжение между пластинами Y -по вертикали.
Для подачи сигналов на каналы вертикального и горизонтального отклонения у осциллографа есть входы «У» и «X». Но, обычно, необходимо видеть не зависимость одного сигнала от другого, а зависимость сигнала, поданного на вход «У» от шкалы времени, выложенного на ось X.
Чтобы это было возможно в осциллографе есть генератор горизонтальной развертки, который вырабатывает напряжение, изменяющееся по «пилообразному» закону (рис. 5). Это напряжение подается на пластины горизонтального отклонения (X).
Рис. 5. Напряжение, изменяющееся по пилообразному закону.
Пилообразное напряжение плавно и равномерно возрастает, перемещая луч по горизонтали от одного края экрана до другого, а затем резко возвращает луч обратно. При обратном перемещении специальная схема гасит луч. В результате, на экране луч постоянно перемещается слева — направо, а быстрота перемещения луча зависит от степени «наклона» пилообразного напряжения (то есть, от его частоты).
При частоте развертки более 20 Гц мы уже видим на экране не перемещающийся луч, а горизонтальную линию (рис. 6). Причем положение этой линии по вертикали зависит от напряжения, поданного на вход У (на вертикальные пластины).
Например, если масштаб оси У установить 1V на деление (на экране осциллографа обычно нанесена масштабная сетка), то при подаче на вход У постоянного напряжения величиной, например, +2V, линия переместится вверх на два деления (рис. 7).
Рис. 6. Горизонтальная линия на экране осциллографа.
Рис. 7. Горизонтальная линия на экране осциллографа смещенная вверх.
Рис. 8. График функции напряжения от времени на экране осциллографа — синусоида.
Рис. 9. График функции напряжения от времени на экране осциллографа — прямоугольные импульсы.
Если на вход У подать переменное напряжение или импульсы, горизонтальная линия изогнется, нарисовав на экране график функции этого напряжения от времени (рис.8 и рис.9.). По масштабной сетке по вертикали можно определить амплитуду сигнала, а по горизонтальной — его период.
Промышленный осциллограф
А сейчас перейдем к изучению конкретного прибора, — осциллографа С1-65. Это довольно старый и громоздкий прибор, в недавнем прошлом модель С1-65 (и С1-65А), можно сказать, была «хитом» радиоэлектронной промышленности. Ими оснащались практически все советские предприятия, производящие электронную технику военного и гражданского назначения.
Затем, после модернизации или закрытия, перепрофилирования, переоборудования предприятий, а так же, по истечении установленного срока эксплуатации, осциллографы С1-65 списывались и попадали к радиолюбителям или на радиорынки самым разными путями. Как бы там ни было, но С1-65 стал одним из самых распространенных осциллографов, доступных радиолюбителям. Следующим, в «списке популярности», был сервисный осциллограф С1-94, а далее «игрушки» -ОМ Л-2 и Н-313.
Обладателем какого бы осциллографа вы не являлись, все сказанное далее в отношении С1-65 будет в значительной степени справедливо и для вашего прибора.
На рисунке в тексте приводится схематическое изображение фронтальной панели С1-65. Панель осциллографа — светло-серого цвета зонирована по функциям синими тонкими линиями (на рисунке эти линии черные).
Для регулировки параметров луча есть ручки регулировки яркости и фокуса. Регулятором яркости регулируется не яркость всего экрана (как в телевизоре), а яркость только луча, или линии которую он выресовывает. Луч зеленого цвета. Регулятором фокуса добиваются чтобы линия (или точка) была наиболее тонкой.
Регулятор подсветки управляет яркостью лампочки, которая подсвечивает координатную сетку, расположенную перед экраном. Питание включается тумблером в нижнем правом углу.
Включив осциллограф первый раз вы можете не обнаружить на экране луча. Это может быть из-за того, что луч находится в зоне за пределами экрана или включен ждущий режим.
Чтобы выключить ждущий режим переключатель ждущего режима должен быть в крайне верхнем положении. «Поймать» луч и установить в центр экрана можно регулятором баланса (в других осциллографах он может быть обозначен как регулятор сдвига по вертикали) и регуляторами сдвига по горизонтали. Для регулировки луча по горизонтали есть две ручки — «грубо» (верхняя) и «точно» (нижняя). Этими ручками можно сдвигать влево или вправо путь, по которому движется луч.
Скорость, с которой движется луч по экрану зависит от положения ручки регулировки развертки («время/деление»). Ручка сделана в виде пирамидки из двух ручек, — большой, изменяющей период развертки скачкообразно, и маленькой для плавной регулировки.
Если вы обе эти ручки повернете налево в крайние положения период развертки будет минимальным и на экране будет видна перемещающаяся слева направо точка (но это при условии, что переключатель развертки, распложенный над эими ручками переключен в крайне левое положение). Поворачивая эти ручки направо уменьшаем период развертки и скорость движения луча увеличивается. На отметке «5mS» (5 миллисекунд) точка превращается в линию.
Регулируя развертку нужно учесть, что значения, подписанные на шкале вокруг ручки скачкообразной регулировки развертки верны только тогда, когда ручка плавной регулировки находится в крайне правом положении.
Уменьшить период развертки в десять раз можно переключив переключатель, расположенный над ручками регулировки развертки, в среднее положение. А если его переключить в правое положение, перемещением луча по горизонтали будет управлять не блок развертки осциллографа, а внешний сигнал, поданный на вход X.
Обычно требуется видеть функцию зависимости напряжения от времени. В этом случае развертка должна быть включена, а входной сигнал подают на вход Y, который может иметь три состояния, переключаемых переключателем входа Y.
В его крайне левом положении переключателя входа Y, вход непосредственно соединен с разъемом «вход Y». Так осциллограф будет показывать как постоянную, так и переменную составляющую исследуемого сигнала. В среднем положении вход Y выключен, а в крайне правом — он подключен через конденсатор, поэтому постоянную составляющую прибор, в этом положении переключателя, не показывает.
Рис. 1. Схематическое изображение фронтальной панели осциллографа С1-65.
Усиление усилителя вертикального отклонения регулируют двумя ручками, -переключателем V/деление и регулятором чувствительности Y, которые расположены одна на другой «пирамидкой». Например, если мы установим переключатель в положение «1V/дел.», а ручку регулировки повернем в крайне правое положение, то при подаче на вход Y напряжения 1V луч переместится вверх на одно деление.
Теперь, когда все работает, давайте попробуем посмотреть наводки в вашем теле. Установите переключатель «время/деление» на «5 mS», переключатель «V/деление» — на «2V». Подключите к входу Y щуп (или просто всуньте в разъем кусок проволоки) и прикоснитесь к нему пальцами.
На экране появится синусоида, возможно искаженная (её форма зависит от того, какие наводки есть в вашем теле). Если синусоида будет смещаться по горизонтали или будет иметь вид нескольких хаотически движущихся синусоид, нужно повернуть ручку «уровень» так, чтобы изображение стабилизировалось.
По клеткам на экране, зная сколько вольт на деление приходится по вертикали, и сколько миллисекунд на деление приходится по горизонтали, можно примерно вычислить амплитуду и период сигнала, частоту.
В правой части фронтальной панели, вверху, расположены органы управления синхронизацией. Синхронизация может быть внутренней (то есть, от входного сигнала, поданного на вход Y), от электросети или от внешнего источника, поступающего на вход X. Выбор — переключателем вида синхронизации.
В нашем случае, переключатель в верхнем положении (внутренняя). Ниже расположен калибратор, он представляет собой источник импульсов частотой 1 кГц или постоянного напряжения строго заданного уровня. Хотите увидеть как выглядят прямоугольные импульсы, — включите щуп, подключенный к входу Y в гнездо калибратора (переключатель калибратора должен быть в положении «1кГц»).
Переключите «время/деления» развертки так, чтобы были видны отдельные импульсы (например, в положение 0,2mS). Затем, поворотом ручки «уровень» добейтесь неподвижности изображения. Если нужно, измените масштаб по вертикали (V/деление).
Амплитуду импульсов калибратора можно регулировать от 20mV до 50V переключателем калибратора.
Продолжение:
- Осциллограф для начинающих, эксперименты с усилительным каскадом
- Практические упражнения по работе с осциллографом (RC-цепочки)
- Как работать с осциллографом, проверяем усилитель низкой частоты
Литература: 1. РК-07-2003, РК-08-2007.
Б. Иванов — Осциллограф-ваш помощник (как работать с осциллографом) читать онлайн бесплатно
Иванов Б.С.
«ОСЦИЛЛОГРАФ — ВАШ ПОМОЩНИК»
(как работать с осциллографом)
Приложение к журналу «Радио»
Выпуск № 1
Без электронного осциллографа сегодня немыслимо быстро и качественно настроить практически любое устройство — от детекторного приемника до телевизора. Осциллограф — «глаза» радиолюбителя, позволяющие вторгаться в мир электронных процессов радиоконструкций, наблюдать форму сигнала и измерять его такие параметры, как амплитуду и длительность импульсов, скорость их нарастания и спада, амплитуду пульсаций выпрямленного напряжения, частоту электрических колебаний, напряжения в различных цепях каскадов. Осциллограф не только существенно упростит налаживание конструкций, но и поможет быстрее и лучше усвоить теоретические основы радиотехники, провести немало интересных опытов, экспериментов, разнообразных исследовательских работ.
Конечно, все это станет реальным лишь при хорошем знании устройства осциллографа, овладении методикой работы с ним.
Один из популярных и доступных для приобретения осциллографов сегодня ОМЛ-3М, выпускаемый Саратовским ПО им. С. Орджоникидзе. Он малогабаритен и удобен в работе, его параметры вполне соответствуют многим видам измерений, встречающихся в радиолюбительской практике. Его предшественником был ОМЛ-2М, а еще ранее — ОМЛ-2-76. О методике самых разнообразных измерений с помощью осциллографа этой серии и рассказывается в настоящей брошюре. Хотя, конечно, материал будет полезен и для владельцев других осциллографов.
В одной из последующих брошюр Приложения под таким же названием предполагается рассказать об электронных приставках к осциллографу, значительно расширяющих его возможности.
Немного теории
Слово «осциллограф» образовано от «осциллум» — колебание и «графо» — пишу. Отсюда и назначение этого измерительного прибора — отображать на экране кривые тока или напряжения в функции времени. Встречается и другое название этого прибора — осциллоскоп (от того же «осциллум» и «скопео» — смотрю) — прибор для наблюдения формы колебаний. И хотя второе название более точное, до сих пор в литературе бытует все же первое — осциллограф.
Основная деталь электронного осциллографа — электронно-лучевая трубка (рис. 1), напоминающая но форме телевизионный кинескоп, только значительно меньших габаритов. Экран трубки покрыт изнутри люминофором — веществом, способным светиться под «ударами» электронов. Чем больше поток электронов, тем ярче свечение той части экрана, куда они попадают.
Испускаются же электроны так называемой электронной пушкой, размещенной на противоположном от экрана конце трубки. Между пушкой и экраном размещены управляющие электроды — модулятор, регулирующий поток летящих к экрану электронов, два анода, создающих нужное ускорение пучка электронов и его фокусировку, и две пары пластин, с помощью которых электроны можно отклонять по горизонтальной (X) и вертикальной (Y) осям.
Экран электронно-лучевой трубки будет светиться лишь при подаче на ее электроды определенных напряжений. На нить накала обычно подают переменное напряжение, на управляющий электрод (модулятор) — постоянное отрицательной полярности по отношению к катоду, на аноды — положительное, причем на первом аноде (фокусирующем) напряжение значительно меньше, чем на втором (ускоряющем). На отклоняющие пластины подается как постоянное напряжение, позволяющее смещать пучок электронов в любую сторону относительно центра экрана, так и переменное, создающее линию развертки той или иной длины, а также «рисующее» на экране форму исследуемых колебаний.
Чтобы представить, как же получается форма колебаний на экране, изобразим условно экран трубки в виде окружности (хотя у трубки 6Л01И в ОМЛ-2М и ОМЛ-3М он прямоугольный) и поместим внутри ее отклоняющие пластины (рис. 2).
Если подвести к горизонтальным пластинам X1 и Х2 пилообразное напряжение, на экране появится светящаяся горизонтальная линия — ее называют линией развертки или просто разверткой. Длина ее зависит от амплитуды пилообразного напряжения.
Если теперь подать на другую пару пластин (вертикальных — Y1 и Y2), например, переменное напряжение синусоидальной формы, линия развертки в точности «изогнется» по форме колебаний и «нарисует» на экране изображение.
В случае равенства периодов синусоидального и пилообразного колебаний на экране будет изображение одной «синусоиды». При неравенстве же периодов на экране появится столько полных колебаний, сколько периодов их укладывается в периоде колебаний пилообразного напряжения развертки. В осциллографе есть регулировка частоты развертки, с помощью которой добиваются нужного числа наблюдаемых на экране колебаний исследуемого сигнала.
Структурная схемам осциллографа
Теперь, когда вы имеете представление о назначении и работе электронно-лучевой трубки, можно познакомиться со структурной схемой (рис. 3) изучаемого осциллографа (рис. 4) и комплектом узлов, питающих электроды трубки.
Рис. 4
1, 2 — переключатели делителей канала Y; 3—6 — переключатели диапазонов частот (длительностей) развертки; 7 — переключатель режима развертки; 8 — регулятор синхронизации; 9 — переключатель вида синхронизации; 10 — переключатель входа канала Х; 11 — регулятор длины развертки; 12 — гнезда входа канала X; 13 — переключатель вида входа канала Y; 14 — разъем входа канала Y; 15 — регулятор перемещения луча по оси X; 16 — регулятор фокусировки; 17 — регулятор перемещения луча по оси Y; 18 — регулятор яркости луча и выключатель питания
Во-первых, это генератор развертки, выдающий пилообразное напряжение, частоту которого можно изменять кнопочными переключателями (кнопки 3–6 на лицевой панели осциллографа). Диапазон частот генератора весьма широк — от единиц герц до единиц мегагерц. Правда, около кнопок переключателей диапазонов проставлены значения длительности (продолжительности) пилообразных колебаний, а не их частоты. Поэтому нужно уметь переводить эту единицу измерений в частоту, и наоборот. Делают это по формулам: F = 1/Т и T = 1/F, где F — частота колебаний, а Т — длительность (или период) одного колебания.
Читать дальшеКак пользоваться осциллографом
Введение
Вы когда-нибудь обнаруживали, что при поиске неисправностей в цепи вам требуется больше информации, чем может предоставить простой мультиметр? Если вам нужно получить такую информацию, как частота, шум, амплитуда или любые другие характеристики, которые могут измениться со временем, вам понадобится осциллограф!
О-образные диафрагмы— важный инструмент в лаборатории любого инженера-электрика. Они позволяют видеть электрические сигналы , поскольку они меняются с течением времени, что может иметь решающее значение для диагностики, почему ваша схема таймера 555 не мигает правильно или почему ваш генератор шума не достигает максимальных уровней раздражения.
HAMlab — 160-6 10 Вт
Осталось всего 3! WRL-15001HAMlab — это полнофункциональный SDR-трансивер с диапазоном 160-10 м и выходной мощностью 10 Вт, построенный на платформе STEMlab…
рассматривается в этом учебном пособии
Это руководство предназначено для ознакомления с концепциями, терминологией и системами управления осциллографов.Он разбит на следующие разделы:
- Основы O-Scopes — Введение в осциллографы, что они измеряют и почему мы их используем.
- Oscilloscope Lexicon — Словарь некоторых наиболее распространенных характеристик осциллографов.
- Анатомия осциллографа — Обзор наиболее важных систем осциллографа — экрана, элементов управления по горизонтали и вертикали, триггеров и пробников.
- Использование осциллографа — Советы и рекомендации для тех, кто впервые использует осциллограф.
Мы будем использовать Gratten GA1102CAL — удобный цифровой осциллограф среднего уровня — в качестве основы для обсуждения осциллографа. Другие o-области могут выглядеть иначе, но все они должны иметь одинаковый набор механизмов управления и интерфейса.
Рекомендуемая литература
Прежде чем продолжить изучение этого руководства, вы должны быть знакомы с приведенными ниже концепциями. Ознакомьтесь с руководством, если хотите узнать больше!
Видео
Основы O-Scopes
Основное назначение осциллографа — графическое изображение электрического сигнала, изменяющегося во времени .Большинство осциллографов создают двухмерный график с временем по оси x и напряжением по оси y .
Пример дисплея осциллографа. Сигнал (в данном случае желтая синусоида) отображается на горизонтальной оси времени и вертикальной оси напряжения.
Элементы управления, окружающие экран осциллографа, позволяют регулировать масштаб графика как по вертикали, так и по горизонтали, что позволяет увеличивать и уменьшать масштаб сигнала.Есть также элементы управления для установки триггера на прицеле, который помогает сфокусировать и стабилизировать изображение.
Что могут измерить прицелы
В дополнение к этим основным функциям многие осциллографы имеют инструменты измерения, которые помогают быстро определять частоту, амплитуду и другие характеристики формы сигнала. Как правило, осциллограф может измерять характеристики как по времени, так и по напряжению:
- Временные характеристики :
- Частота и период — Частота определяется как количество повторений сигнала в секунду.И период является обратной величиной (количество секунд, которое занимает каждый повторяющийся сигнал). Максимальная частота, которую может измерить осциллограф, варьируется, но часто она находится в диапазоне 100 МГц (1E6 Гц).
- Рабочий цикл — Процент периода, в течение которого волна является либо положительной, либо отрицательной (есть как положительные, так и отрицательные рабочие циклы). Рабочий цикл — это соотношение, которое показывает, как долго сигнал «включен» по сравнению с тем, как долго он «выключен» в каждом периоде.
- Время нарастания и спада — Сигналы не могут мгновенно переходить от 0 В до 5 В, они должны плавно нарастать.Продолжительность волны, идущей от нижней точки к верхней точке, называется временем нарастания, а время спада измеряет обратное. Эти характеристики важны при рассмотрении того, насколько быстро цепь может реагировать на сигналы.
- Характеристики напряжения :
- Амплитуда — Амплитуда — это мера величины сигнала. Существует множество измерений амплитуды, включая размах амплитуды, который измеряет абсолютную разницу между точкой высокого и низкого напряжения сигнала.С другой стороны, пиковая амплитуда измеряет только то, насколько высокий или низкий сигнал превышает 0 В.
- Максимальное и минимальное напряжение — осциллограф может точно сказать вам, насколько высоким и низким становится напряжение вашего сигнала.
- Среднее и среднее напряжение — Осциллографы могут вычислять среднее или среднее значение вашего сигнала, а также могут сообщать вам среднее значение минимального и максимального напряжения вашего сигнала.
Когда использовать O-Scope
o-scope полезен в различных ситуациях поиска и устранения неисправностей, в том числе:
- Определение частоты и амплитуды сигнала, которые могут иметь решающее значение при отладке входа, выхода или внутренних систем схемы.По этому вы можете определить, неисправен ли какой-либо компонент в вашей цепи.
- Определение уровня шума в вашей цепи.
- Определение формы волны — синуса, квадрата, треугольника, пилообразной формы, сложной формы и т. Д.
- Количественное определение разности фаз между двумя разными сигналами.
Осциллограф Lexicon
Научиться пользоваться осциллографом — значит познакомиться с целым словарем терминов.На этой странице мы познакомим вас с некоторыми важными модными словечками o-scope, с которыми вам следует ознакомиться, прежде чем включать его.
Основные характеристики осциллографаНекоторые прицелы лучше других. Эти характеристики помогают определить, насколько хорошо вы можете ожидать от прицела:
- Полоса пропускания — Осциллографы чаще всего используются для измерения сигналов определенной частоты. Однако ни один прицел не идеален: у всех есть пределы того, насколько быстро они могут видеть изменение сигнала.Полоса пропускания осциллографа определяет диапазон частот , который он может надежно измерить.
- Сравнение цифровых и аналоговых — Как и большинство всего электронного, осциллографы могут быть аналоговыми или цифровыми. Аналоговые осциллографы используют электронный луч для прямого отображения входного напряжения на дисплей. Цифровые осциллографы включают микроконтроллеры, которые дискретизируют входной сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя и отображают это показание на дисплее. Как правило, аналоговые осциллографы старше, имеют меньшую полосу пропускания и меньше функций, но они могут иметь более быстрый отклик (и выглядеть намного круче).
- Количество каналов — Многие осциллографы могут считывать более одного сигнала одновременно, отображая их все на экране одновременно. Каждый сигнал, считанный осциллографом, подается в отдельный канал. Очень распространены осциллографы от двух до четырех каналов.
- Частота дискретизации — Эта характеристика уникальна для цифровых осциллографов, она определяет, сколько раз в секунду считывается сигнал. Для осциллографов с более чем одним каналом это значение может уменьшиться, если используется несколько каналов.
- Время нарастания — Указанное время нарастания осциллографа определяет самый быстрый нарастающий импульс, который он может измерить. Время нарастания осциллографа очень тесно связано с полосой пропускания. Его можно рассчитать как
Время нарастания=0,35/Пропускная способность. - Максимальное входное напряжение — Каждая электроника имеет свои пределы, когда дело касается высокого напряжения. Все осциллографы должны быть рассчитаны на максимальное входное напряжение. Если ваш сигнал превышает это напряжение, есть большая вероятность, что прицел будет поврежден.
- Разрешение — Разрешение осциллографа показывает, насколько точно он может измерять входное напряжение. Это значение может изменяться при настройке вертикального масштаба.
- Вертикальная чувствительность — Это значение представляет собой минимальное и максимальное значения вертикальной шкалы напряжения. Это значение указано в вольтах на деление.
- База времени — База времени обычно указывает диапазон чувствительности на горизонтальной оси времени. Это значение указывается в секундах на каждый div.
- Входное сопротивление — Когда частота сигнала становится очень высокой, даже небольшой импеданс (сопротивление, емкость или индуктивность), добавленный к цепи, может повлиять на сигнал. Каждый осциллограф добавляет к цепи, которую он считывает, определенное сопротивление, называемое входным сопротивлением. Входные импедансы обычно представлены как большое сопротивление (> 1 МОм), соединенное параллельно (||) с малой емкостью (в диапазоне пФ). Влияние входного импеданса более очевидно при измерении очень высокочастотных сигналов, и используемый пробник может помочь его компенсировать.
На примере GA1102CAL приведены характеристики, которые можно ожидать от прицела среднего класса:
| Характеристика | Значение | |
|---|---|---|
| Полоса пропускания | 100 МГц | |
| Частота дискретизации | 1 Гвыб. / С (1E9 выборок в секунду) | |
| Время нарастания | 9019 9019 9019 9019 9019 9019 2 | 9019 2 |
| Максимальное входное напряжение | 400 В | |
| Разрешение | 8 бит | |
| Вертикальная чувствительность | 2 мВ / дел — 5 В / дел | |
| Развертка времени | / дел 90 —192 2 с||
| Входное сопротивление | 1 МОм ± 3% || 16 пФ ± 3 пФ |
Понимая эти характеристики, вы сможете выбрать осциллограф, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям.Но вы все равно должны знать, как им пользоваться … на следующей странице!
Анатомия O-Scope
Хотя не существует абсолютно одинаковых осциллографов, все они должны иметь некоторые общие черты, которые заставляют их функционировать одинаково. На этой странице мы обсудим несколько наиболее распространенных систем осциллографа: дисплей, горизонтальную, вертикальную, триггер и входы.
Дисплей
Осциллограф бесполезен, если он не может отображать информацию, которую вы пытаетесь проверить, что делает дисплей одним из наиболее важных разделов осциллографа.
Каждый дисплей осциллографа должен быть пересечен горизонтальными и вертикальными линиями, называемыми делениями . Масштаб этих делений изменен с помощью горизонтальной и вертикальной систем. Вертикальная система измеряется в «вольтах на деление», а горизонтальная — в «секундах на деление». Как правило, прицелы имеют 8-10 делений по вертикали (напряжение) и 10-14 делений по горизонтали (секунд).
Старые осциллографы (особенно аналоговые) обычно имеют простой монохромный дисплей, хотя интенсивность волны может варьироваться.Более современные осциллографы оснащены многоцветными ЖК-экранами, которые очень помогают отображать более одной формы сигнала за раз.
Многие дисплеи осциллографа расположены рядом с набором из пяти кнопок — сбоку или под дисплеем. Эти кнопки могут использоваться для навигации по меню и управления настройками осциллографа.
Вертикальная система
Вертикальная секция осциллографа контролирует шкалу напряжения на дисплее. В этом разделе традиционно есть две ручки, которые позволяют индивидуально управлять вертикальным положением и вольт / дел.
Более критичная ручка вольт на деление позволяет вам установить вертикальный масштаб на экране. Вращение ручки по часовой стрелке уменьшает масштаб, а против часовой стрелки — увеличивает. Меньший масштаб — меньшее количество вольт на деление экрана — означает, что вы в большей степени увеличиваете масштаб сигнала.
Дисплей GA1102, например, имеет 8 делений по вертикали, а ручка вольт / дел может выбрать шкалу от 2 мВ / дел до 5 В / дел. Таким образом, при полном увеличении до 2 мВ / дел, на дисплее может отображаться осциллограмма 16 мВ сверху вниз.Полностью уменьшенный, осциллограф может отображать сигнал в диапазоне более 40 В. (Зонд, как мы обсудим ниже, может еще больше увеличить этот диапазон.)
Положение Ручка управляет вертикальным смещением формы сигнала на экране. Поверните ручку по часовой стрелке, и волна будет двигаться вниз, против часовой стрелки — вверх по дисплею. Вы можете использовать ручку положения, чтобы сместить часть сигнала за пределы экрана.
Используя одновременно ручки положения и вольт / деления, вы можете увеличить только крошечную часть сигнала, которая вас больше всего волнует.Если у вас есть прямоугольная волна 5 В, но вы заботитесь только о том, насколько сильно она звенит по краям, вы можете увеличить нарастающий фронт, используя обе ручки.
Горизонтальная система
Горизонтальная часть осциллографа контролирует шкалу времени на экране. Как и в вертикальной системе, горизонтальный элемент управления дает вам две ручки: положение и секунды / дел.
Ручка секунды на деление (с / дел) вращается для увеличения или уменьшения горизонтального масштаба.Если вы повернете ручку s / div по часовой стрелке, количество секунд, которое представляет каждое деление, уменьшится — вы «увеличите масштаб» временной шкалы. Поверните против часовой стрелки, чтобы увеличить шкалу времени и показать на экране большее количество времени.
Если снова использовать GA1102 в качестве примера, дисплей имеет 14 горизонтальных делений и может отображать от 2 нс до 50 с на деление. Таким образом, при полном увеличении по горизонтали осциллограф может показывать 28 нс формы волны, а при увеличении масштаба он может отображать сигнал, когда он изменяется в течение 700 секунд.
Ручка позиции может перемещать вашу форму волны вправо или влево от дисплея, регулируя горизонтальное смещение .
Используя горизонтальную систему, вы можете настроить , сколько периодов осциллограммы вы хотите видеть. Вы можете уменьшить масштаб и показать несколько пиков и впадин сигнала:
Или вы можете увеличить масштаб и использовать ручку положения, чтобы показать только крошечную часть волны:
Система запуска
Секция триггера предназначена для стабилизации и фокусировки осциллографа.Триггер сообщает осциллографу, какие части сигнала «запускать» и начинать измерение. Если ваша форма волны периодическая , триггером можно управлять, чтобы дисплей оставался статичным и устойчивым. Плохо сработавшая волна будет производить такие широкие волны, как это:
, вызывающие судороги.Секция триггера осциллографа обычно состоит из ручки уровня и набора кнопок для выбора источника и типа триггера. Регулятор уровня можно повернуть для установки триггера на определенную точку напряжения.
Ряд кнопок и экранных меню составляют остальную часть триггерной системы. Их основное назначение — выбор источника и режима запуска. Существует множество типов триггеров , которые определяют способ активации триггера:
- Спусковой механизм edge — это самый простой вид спускового крючка. Он заставит осциллограф начать измерение, когда напряжение сигнала перейдет на определенный уровень. Триггер по фронту может быть настроен на захват нарастающего или спадающего фронта (или обоих).
- Триггер , импульс сообщает осциллографу ввести заданный «импульс» напряжения. Вы можете указать длительность и направление импульса. Например, это может быть крошечный скачок 0 В -> 5 В -> 0 В, или это может быть секундный провал с 5 В на 0 В, обратно на 5 В.
- Триггер по наклону может быть настроен на запуск осциллографа по положительному или отрицательному наклону в течение определенного периода времени.
- Существуют более сложные триггеры, позволяющие сосредоточиться на стандартизированных формах сигналов, передающих видеоданные, например NTSC или PAL .Эти волны используют уникальный шаблон синхронизации в начале каждого кадра.
Обычно вы также можете выбрать режим запуска , который, по сути, сообщает осциллографу, насколько сильно вы относитесь к триггеру. В автоматическом режиме запуска осциллограф может попытаться нарисовать сигнал, даже если он не запускается. Нормальный режим будет рисовать вашу волну, только если видит указанный триггер. И single mode ищет указанный вами триггер, когда он его видит, он рисует вашу волну, а затем останавливается.
Зонды
Осциллограф хорош только в том случае, если вы действительно можете подключить его к сигналу, а для этого вам нужны пробники. Зонды — это устройства с одним входом, которые направляют сигнал от вашей схемы к осциллографу. У них есть острый наконечник , который исследует точку на вашей цепи. Наконечник также может быть оснащен крючками, пинцетом или зажимами, чтобы упростить фиксацию на цепи. Каждый пробник также включает зажим заземления , который следует надежно прикрепить к общей точке заземления на тестируемой цепи.
В то время как пробники могут показаться простыми устройствами, которые просто фиксируются на вашей схеме и передают сигнал в осциллограф, на самом деле есть много вещей, которые нужно учитывать при проектировании и выборе пробника.
В оптимальном случае зонд должен быть невидимым — он не должен влиять на ваш тестируемый сигнал. К сожалению, все длинные провода обладают собственной индуктивностью, емкостью и сопротивлением, поэтому, несмотря ни на что, они будут влиять на показания осциллографа (особенно на высоких частотах).
Существует множество типов пробников, наиболее распространенным из которых является пассивный пробник , входящий в состав большинства прицелов.Большинство «штатных» пассивных зондов — это аттенуированные . Ослабляющие пробники имеют большое сопротивление, намеренно встроенное и шунтируемое небольшим конденсатором, что помогает свести к минимуму влияние длинного кабеля на нагрузку вашей цепи. Этот ослабленный пробник, подключенный последовательно к входному сопротивлению осциллографа , будет создавать делитель напряжения между вашим сигналом и входом осциллографа.
Большинство пробников имеют резистор 9 МОм для ослабления, который в сочетании со стандартным входным сопротивлением 1 МОм на осциллографе создает делитель напряжения 1/10.Эти зонды обычно называют 10X аттенуированные зонды . Многие пробники включают переключатель для выбора между 10X и 1X (без затухания).
Аттенуированные пробники отлично подходят для повышения точности на высоких частотах, но они также уменьшат амплитуду вашего сигнала. Если вы пытаетесь измерить сигнал очень низкого напряжения, вам, возможно, придется использовать пробник 1X. Вам также может потребоваться выбрать настройку на вашем осциллографе, чтобы сообщить ему, что вы используете ослабленный зонд, хотя многие осциллографы могут это обнаружить автоматически.
Помимо пассивного ослабленного пробника, существует множество других пробников. Активные пробники — это пробники с питанием (для них требуется отдельный источник питания), которые могут усилить ваш сигнал или даже предварительно обработать его, прежде чем он попадет в ваш осциллограф. Хотя большинство пробников предназначены для измерения напряжения, существуют пробники, предназначенные для измерения переменного или постоянного тока. Токовые пробники уникальны, потому что они часто зажимают провод, фактически не контактируя с цепью.
Использование осциллографа
Бесконечное разнообразие сигналов означает, что вы никогда не сможете использовать один и тот же осциллограф дважды. Но есть несколько шагов, на выполнение которых вы можете рассчитывать практически каждый раз, когда тестируете схему. На этой странице мы покажем пример сигнала и шаги, необходимые для его измерения.
Выбор и настройка датчика
Во-первых, вам нужно выбрать зонд. Для большинства сигналов простой пассивный пробник , входящий в комплект поставки осциллографа, будет работать идеально.
Затем, прежде чем подключать его к осциллографу, установите ослабление на пробнике. 10X — наиболее распространенный коэффициент затухания — обычно является наиболее всесторонним выбором. Однако, если вы пытаетесь измерить сигнал очень низкого напряжения, вам может потребоваться использовать 1X.
Подсоедините зонд и включите осциллограф
Подключите пробник к первому каналу осциллографа и включите его. Наберитесь здесь терпения, некоторые осциллографы загружаются так же долго, как и старый компьютер.
При загрузке осциллографа вы должны увидеть деления, масштаб и зашумленную ровную линию формы волны.
На экране также должны отображаться ранее установленные значения для времени и вольт на деление. Игнорируя пока эти шкалы, внесите эти корректировки, чтобы поместить ваш прицел в стандартную настройку :
- Включите канал 1 и выключите канал 2.
- Установите канал 1 на Соединение по постоянному току .
- Установите источник запуска на канал 1 — без внешнего источника или запуска по альтернативному каналу.
- Установите тип запуска на нарастающий фронт и режим запуска на автоматический (в отличие от одиночного).
- Убедитесь, что коэффициент ослабления пробника на вашем прицеле соответствует настройке на вашем щупе (например, 1X, 10X).
Для получения помощи по настройке этих параметров обратитесь к руководству пользователя осциллографа (например, к руководству GA1102CAL).
Проверка датчика
Давайте подключим этот канал к значимому сигналу. Большинство осциллографов будут иметь встроенный частотный генератор , который излучает надежную волну заданной частоты — на GA1102CAL в правом нижнем углу передней панели имеется прямоугольный выходной сигнал частотой 1 кГц.Выход генератора частоты имеет два отдельных проводника — один для сигнала и один для заземления. Подключите заземляющий зажим пробника к земле, а наконечник пробника к выходу сигнала.
Как только вы подключите обе части зонда, вы должны увидеть, как сигнал начинает танцевать по вашему экрану. Попробуйте повозиться с помощью системных регуляторов горизонтального и вертикального , чтобы перемещать сигнал по экрану. Поворот регуляторов шкалы по часовой стрелке «увеличивает» осциллограмму, а против часовой стрелки — уменьшает.Вы также можете использовать ручку положения для дальнейшего определения вашего сигнала.
Если волна все еще нестабильна, попробуйте повернуть ручку положения триггера . Убедитесь, что триггер не выше самого высокого пика сигнала . По умолчанию тип триггера должен быть установлен по фронту, что обычно является хорошим выбором для таких прямоугольных волн.
Попробуйте повозиться с этими ручками, чтобы отобразить на экране один период вашей волны.
Или попробуйте уменьшить масштаб временной шкалы, чтобы отобразить десятки квадратов.
Компенсация затухающего пробника
Если ваш датчик настроен на 10X, и у вас нет идеально прямоугольной формы волны, как показано выше, вам может потребоваться компенсировать ваш датчик . Большинство пробников имеют утопленную головку винта, которую можно повернуть, чтобы отрегулировать шунтирующую емкость пробника.
Попробуйте использовать небольшую отвертку, чтобы повернуть этот триммер, и посмотрите, что происходит с осциллограммой.
Отрегулируйте подстроечный колпачок на ручке зонда так, чтобы получился прямоугольный сигнал с прямым краем и .Компенсация необходима только в том случае, если ваш зонд ослаблен (например, 10X), и в этом случае это критично (особенно если вы не знаете, кто использовал ваш осциллограф последним!).
Наконечники для пробников, срабатывания и масштабирования
После того, как вы скомпенсировали зонд, пришло время измерить реальный сигнал! Иди найди источник сигнала (генератор частоты ?, Террор-Мин?) И возвращайся.
Первый ключ к зондированию сигнала — найти прочную и надежную точку заземления . Прикрепите зажим заземления к известному заземлению, иногда вам, возможно, придется использовать небольшой провод для промежуточного звена между зажимом заземления и точкой заземления вашей цепи.Затем подключите наконечник пробника к тестируемому сигналу. Наконечники пробников существуют в различных форм-факторах — подпружиненный зажим, острие, крючки и т. Д. — постарайтесь найти тот, который не требует от вас постоянного удерживания его на месте.
⚡ Внимание! Будьте осторожны при установке заземляющего зажима при проверке неизолированной цепи (например, без батарейного питания или при использовании изолированного источника питания). При проверке цепи, заземленной на сетевую землю, обязательно подключите заземляющий зажим к стороне цепи , подключенной к сетевой земле .Это почти всегда отрицательная сторона / земля цепи, но иногда может быть и другая точка. Если точка, к которой подключен заземляющий зажим, имеет разность потенциалов, вы создадите прямое короткое замыкание и можете повредить вашу схему, осциллограф и, возможно, вас самих! Для дополнительной безопасности при проверке цепей, подключенных к сети, подключайте его к источнику питания через изолирующий трансформатор.Как только ваш сигнал появится на экране, вы можете начать с настройки горизонтального и вертикального масштабов, по крайней мере, так, чтобы приблизиться к вашему сигналу.Если вы исследуете прямоугольную волну 5 В и 1 кГц, вам, вероятно, понадобится значение вольта на деление где-то около 0,5-1 В и установите секунды / деление примерно на 100 мкс (14 делений покажут примерно полтора периода).
Если часть вашей волны поднимается или опускается на экране, вы можете отрегулировать вертикальное положение , чтобы переместить его вверх или вниз. Если ваш сигнал является чисто постоянным током, вы можете настроить уровень 0 В в нижней части дисплея.
После того, как вы настроите весы, для вашей формы волны может потребоваться запуск. Запуск по фронту — когда осциллограф пытается начать сканирование, когда видит повышение (или падение) напряжения выше заданного значения, — это самый простой в использовании тип. Используя триггер по фронту, попробуйте установить уровень триггера на точку на вашей форме сигнала, которая видит только нарастающий фронт один раз за период .
Теперь просто масштабируйте , позиционируйте, запускайте и повторяйте , пока не получите именно то, что вам нужно.
Дважды отмерь, один раз отрежь
При наличии сигнала с определенным диапазоном, запуском и масштабированием пора измерять переходные процессы, периоды и другие свойства формы сигнала.У некоторых осциллографов больше инструментов измерения, чем у других, но все они, по крайней мере, будут иметь деления, по которым вы сможете по крайней мере оценить амплитуду и частоту.
Многие осциллографы поддерживают различные инструменты автоматического измерения, они могут даже постоянно отображать самую важную информацию, например частоту. Чтобы получить максимальную отдачу от своей области действия, вы захотите изучить все функции измерения , которые он поддерживает. Большинство осциллографов автоматически рассчитают частоту, амплитуду, рабочий цикл, среднее напряжение и множество других волновых характеристик.
Используя инструменты измерения осциллографа, найдите V PP , V Max , частоту, период и рабочий цикл.
Третий измерительный инструмент, который предоставляют многие прицелы, — это курсора . Курсоры — это подвижные маркеры на экране, которые можно размещать либо на оси времени, либо на оси напряжения. Курсоры обычно бывают парами, поэтому вы можете измерить разницу между ними.
Измерение звона прямоугольной волны курсорами.
После того, как вы измерили искомую величину, вы можете приступить к корректировке вашей схемы и еще раз измерить! Некоторые осциллографы также поддерживают с сохранением , с печатью или с сохранением формы волны, так что вы можете вспомнить ее и вспомнить те старые добрые времена, когда вы определяли этот сигнал.
Чтобы узнать больше о возможностях вашего прицела, обратитесь к его руководству пользователя!
Как пользоваться осциллографом, учебное пособие для начинающих
Давайте вместе что-нибудь сделаем
Привет, я Питер.
Я онлайн-преподаватель и создатель, автор Maker Education Revolution, KiCad Like a Pro и основатель Tech Explorations.
Я создаю весь контент на веб-сайте Tech Explorations.
Почему? Потому что, как я уже упоминал, я педагог и Творец, и у меня есть Миссия.
Моя миссия — помогать людям изучать электронику, программирование, проектирование печатных плат и многое другое. Самое главное, я хочу помочь как можно большему количеству людей получить удовольствие от своих приключений в области технологического образования.
После 15-летней карьеры преподавателя в университете я снова решил стать Творцом. Как и большинству из нас, в детстве мне было любопытно, и я узнал, как все работает, экспериментируя с ними (обычно это означало разбирать их и надеяться не потерять винты, когда я собирал вещи обратно).
Повзрослев, я стал инженером только для того, чтобы потерять детское любопытство во имя карьеры.
Я снова стал ребенком, когда получил свою первую Arduino. С его помощью я начал создавать вещи, возиться с компонентами, тестировать идеи. Несмотря на то, что я был «профессиональным педагогом», только сейчас я понял, насколько неправильными были мои последние 15 лет обучения. Я был частично ответственен за то, что разрушил творческий потенциал тысяч учеников, точно так же, как мой был уничтожен во имя «настоящего взрослого».
Моя работа в Tech Explorations — учиться и творить. Я узнаю то, что мне интересно, и создаю образовательный контент. Это содержание — запись моего обучения.
Я создаю этот контент не для обучения «студентов». Я создаю его, чтобы помочь учащимся узнать то, что они хотят узнать.
В конце концов, мы все учимся и учимся друг у друга.
Я искренне надеюсь, что благодаря контенту, который я создаю в Tech Explorations, как можно больше людей будут вдохновлены возродить свое детское любопытство, учиться и создавать удивительные вещи.
Обучение носит социальный характер
Интернет произвел революцию в публикациях и обучении. Это самое большое хранилище знаний из когда-либо существовавших, и оно становится все больше и больше. Для всего, что вы хотите узнать, есть большая вероятность, что кто-то написал сообщение в блоге или снял об этом видео.
Отлично! Не совсем так. Несмотря на то, что существует множество отличного контента, многое из того, что доступно в Интернете, не имеет качества и, самое главное, не имеет человеческого общения.
Лучшее обучение — социальное. Когда вы общаетесь с другими людьми, которые были там, где вы сейчас, вы учитесь быстрее и лучше. Вам есть к кому отступить, когда вам понадобится помощь, или обсудить идею, когда вы застряли.
В Tech Explorations мы поддерживаем наших студентов с помощью инструментов сообщества, потому что мы знаем, что это лучший способ учиться и преподавать.
Помощь — это часть обучения
Изучение новых навыков и технологий — это путешествие в неизведанную территорию.Гораздо лучше, если у вас есть карта, а еще лучше, если вы сможете попросить о помощи по радио.
В Tech Explorations мы вложили большие средства в наши средства коммуникации, чтобы убедиться, что ни один студент не останется позади. У нас есть три уровня поддержки: форумы сообщества для каждого курса, инструмент вопросов и ответов на уровне лекций и служба поддержки.
Наш контент находится в режиме реального времени и контролируется нашей командой, поэтому мы можем быстро отвечать на вопросы студентов. Скорость важна, потому что препятствия в обучении могут иметь разрушительный эффект в нашем учебном процессе, поэтому мы делаем все возможное, чтобы помочь нашим ученикам преодолеть их.
Сохраняйте спокойствие и продолжайте учиться
Мир и Интернет — очень шумные места. Многие «бесплатные» ресурсы для заработка больше похожи на шумные базары под открытым небом, с раздражающими отвлекающими факторами, которые стремятся помешать вам делать то, что вы хотите (чтобы узнать что-то новое), чтобы вы могли щелкнуть следующее видео (часто о кошке делает забавный трюк).
Одна только потеря концентрации накапливает многие сотни часов потери продуктивности обучения на одного учащегося в год.
Сможете ли вы научиться программировать Arduino в фуд-корте торгового центра? В каком-то смысле это то, что многие из нас делают.
В Tech Exploration мы создали спокойную обстановку, подходящую для иммерсивного обучения. Сконцентрируйтесь, выключите мобильный телефон, запустите видео лекции и продолжайте эксперимент.
Вот и все. Больше ничто не должно привлекать ваше внимание.
Путь вперед
На этой странице мы предоставили вам множество бесплатных и качественных учебных материалов, возможностей для практических экспериментов и даже более крупных проектов, которые вы можете использовать для закрепления своего обучения.И все это в спокойной, дружелюбной к учащимся обстановке.
Мне часто задают вопрос: «Что мне делать дальше?»
Люди, которые только что научились новому навыку, например, как заставить мигать светодиод или вращать мотор, часто бывают ошеломлены. Они только что осознали что-то новое, но им трудно понять, что будет дальше.
Это совершенно понятно, и я сам там был. На самом деле, я чувствую это каждый раз, когда узнаю что-то новое, изолированное от его возможностей.
Подумайте об этом: вы только что научились вращать мотор.Как из этого сделать робота? Как происходит переход от одного рабочего компонента к системе, объединяющей множество компонентов, в рабочий гаджет?
Лучший ответ, который я могу дать на этот вопрос, — это простой процесс, плюс большая настойчивость (она понадобится вам, когда вы решите заняться чем-то важным):
- Вам нужен проект, который вас вдохновляет. Этот проект дает вам цель и даже путь (хотя вначале путь не ясен).Подумайте, о чем идет речь в проекте, и особенно о том, что он должен делать. Это («что он должен делать») и дает вам цель вашего проекта. Он понадобится вам на шаге 5 этого процесса.
- Вам необходимо проанализировать свой проект и разбить его на составляющие. Робот состоит из двигателей, контроллеров двигателей и микроконтроллеров, датчиков, программного обеспечения и рамы, которая удерживает все вместе. Выясните, каковы основные компоненты вашего проекта.
- На основе вашего анализа определит ваш уровень знаний в отношении компонентов проекта .Вы можете хорошо разбираться в моторах, но у вас не хватает сенсора.
- Спланируйте процесс создания прототипа. Эта часть процесса имеет решающее значение, потому что вам нужно принять несколько решений, которые включают оборудование, программное обеспечение и сборку гаджета, а также обучение, которое вы должны принять, чтобы сделать это возможным. Вам не нужно знать все, прежде чем начать, но вам нужно выбрать место для начала. Например, если вы собираетесь построить колесного робота, вы можете начать с сборки колеса и двигателя, чтобы ваш робот мог двигаться, а датчики оставьте на потом.Почему? Потому что теперь вы знаете, как использовать моторы. Позже вы узнаете, как использовать датчики. Как и многое в жизни, начало — это половина всего, что вы делаете. Первая итерация придаст вам импульс и уверенность, необходимые для второй, третьей итерации, до последней итерации.
- Повторяйте, пока проект не будет завершен. Итерационный процесс прототипирования — ваш ориентир. Каждая итерация решает проблемы и создает новые. Новые проблемы обычно требуют, чтобы вы узнали что-то новое.Продолжайте, изучите это и вернитесь, чтобы продолжить текущую итерацию. Проект завершен, когда вы достигли цели, поставленной на шаге 1. Но вот загвоздка: в прототипировании, как и в жизни, все плавно. Ваша первоначальная цель была основана на ранних предположениях о том, чего вы хотели достичь, еще до того, как вы действительно проделали какую-либо работу для достижения этой цели. В процессе работы над своей целью цель меняется! Помните об этом и знайте, что это нормально. Наслаждайтесь процессом и достижением результата.
Это процесс, которому я следую в своих проектах, включая мои книги и мои курсы. Со временем вы научитесь лучше выбирать проекты и особенно анализировать их, чтобы то, что вы в конечном итоге создавали, было очень близко к вашей первоначальной цели.
Единственный способ развить свои навыки управления проектами и создания гаджетов — это сделать это.
И мы здесь, чтобы помочь вам 🙂
Как пользоваться осциллографом »Электроника Примечания
Основы или инструкции по использованию осциллографа и использованию осциллографа для измерения и поиска неисправностей в электронных схемах.
Осциллограф Учебное пособие включает:
Осциллограф, основы
Типы осциллографов
Характеристики
Как пользоваться осциллографом
Запуск области видимости
Пробники осциллографа
Технические характеристики пробника осциллографа
Типы областей: Аналоговый прицел Объем аналогового хранилища Цифровой люминофор Цифровой прицел Объем USB / ПК Осциллограф смешанных сигналов MSO
Осциллограф — это особенно полезный элемент испытательного оборудования, который можно использовать для тестирования и поиска неисправностей различных электронных схем, от логических схем через аналоговые схемы до радиосхем.Необходимо знать, как правильно пользоваться осциллографом, чтобы использовать его наилучшим образом. Зная основы использования осциллографа, можно более эффективно и быстро находить неисправности в цепях, а также лучше понимать, как эти цепи работают.
Хотя осциллографы дороже некоторых других единиц испытательного оборудования, включая мультиметры, их часто можно найти в домах и мастерских энтузиастов электроники. Поэтому важно, чтобы люди знали, как пользоваться осциллографом.
Передняя панель осциллографаОсновные элементы управления осциллографом
Ввиду гибкости и уровня контроля, необходимого для использования осциллографа, имеется большое количество элементов управления. Их необходимо правильно настроить, если необходимо получить требуемый вид сигнала.
К счастью, довольно легко привыкнуть к работе с осциллографом и использованию элементов управления для правильного просмотра формы сигнала.
Краткое описание основных элементов управления осциллографа приведено ниже:
Тем не менее, ниже приводится краткий обзор некоторых элементов управления:
- Вертикальное усиление: Этот элемент управления на осциллографе изменяет коэффициент усиления усилителя, который регулирует размер сигнала по вертикальной оси.Обычно его калибруют по определенному числу вольт на сантиметр. Поэтому, устанавливая переключатель вертикального усиления так, чтобы было выбрано меньшее количество вольт на сантиметр, затем вертикальное усиление увеличивается, а амплитуда видимой формы волны на экране увеличивается.
При использовании осциллографа вертикальное усиление обычно устанавливается так, чтобы форма волны заполняла вертикальную плоскость как можно лучше, т. Е. Как можно больше, не выходя за пределы видимой или калиброванной области.
- Вертикальное положение: Этот элемент управления на осциллографе определяет положение кривой при отсутствии сигнала. Обычно он устанавливается на удобную линию на сетке, чтобы можно было легко измерить измерения выше и ниже «нулевого» положения. Он также имеет эквивалентный элемент управления горизонтальным положением, который устанавливает горизонтальное положение. Опять же, его следует установить в удобное положение для выполнения любых временных измерений.
- Timebase: Элемент управления timebase устанавливает скорость сканирования экрана.Он калибруется с точки зрения определенного определенного времени для каждой калибровки сантиметра на экране. Исходя из этого, можно рассчитать период формы волны. Это, если полный цикл формы волны составляет 10 микросекунд для завершения, это означает, что его период составляет 10 микросекунд, а частота является обратной величине периода времени, то есть 1/10 микросекунд = 100 кГц.
Обычно развертка настраивается таким образом, чтобы форма волны или конкретная точка исследуемой формы сигнала была видна наилучшим образом.
- Триггер: Управление триггером на осциллографе устанавливает точку, в которой начинается сканирование сигнала. На аналоговых осциллографах сканирование запускалось только при достижении осциллограммой определенного уровня напряжения. Это позволит сканировать сигнал в одно и то же время в каждом цикле, что позволит отображать устойчивый сигнал. Изменяя напряжение запуска, сканирование может начинаться с другой точки сигнала.Также можно выбрать, запускать ли осциллограф по положительной или отрицательной части сигнала. Это может быть обеспечено отдельным переключателем, отмеченным знаками + и -.
- Удержание триггера: Это еще один важный элемент управления, связанный с функцией триггера. Известная как функция «удержания», она добавляет задержку к срабатыванию триггера, чтобы предотвратить его срабатывание слишком рано после завершения предыдущего сканирования. Эта функция иногда требуется, потому что на осциллографе есть несколько точек, по которым может запускаться осциллограф.Регулируя функцию задержки, можно добиться стабильного отображения.
- Искатель луча: Некоторые осциллографы обладают функцией искателя луча. Это может быть особенно полезно, поскольку иногда след может быть не виден. Нажатие кнопки поиска луча позволяет найти луч и отрегулировать его так, чтобы он находился в центре экрана.
Несмотря на то, что существует множество других элементов управления, это основные из них, которые нужно понимать при изучении работы с осциллографом.Тем не менее, очень полезно разбираться в других элементах управления осциллографа, но некоторые из них могут отличаться от одного типа к другому.
Первые шаги в использовании осциллографа
Использовать осциллограф довольно просто после того, как он был использован, и можно ознакомиться с использованием элементов управления. Первый этап наступает при включении осциллографа, и именно здесь знание нескольких шагов по использованию осциллографа может быть очень полезным.
- Включите питание: Это может показаться очевидным, но это первый шаг.Обычно переключатель имеет маркировку «Power» или «Line». Когда питание включено, загорание индикатора питания или светового индикатора линии является нормальным явлением. Это показывает, что питание было подано.
- Подождите, пока не появится дисплей осциллографа: Хотя многие осциллографы в наши дни имеют дисплеи на основе полупроводников, во многих старых по-прежнему используются электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), и им требуется некоторое время, чтобы нагреться до появления дисплея. Даже современным полупроводниковым устройствам часто требуется время, чтобы их электроника «загрузилась».Поэтому часто необходимо подождать около минуты, прежде чем можно будет использовать осциллограф.
- Найдите кривую: Когда осциллограф будет готов, необходимо найти кривую. Часто это будет видно, но прежде чем будут видны другие формы волны, это первая стадия. Обычно спусковой крючок можно установить в центр, а стопор повернуть полностью против часовой стрелки. Также установите элементы управления положением по горизонтали и вертикали в центр, если их там еще нет.Обычно след становится видимым. В противном случае можно нажать кнопку «лучоискатель», и это определит местонахождение следа.
- Установите регулировку усиления: Следующим этапом является установка регулировки усиления по горизонтали. Это должно быть установлено так, чтобы ожидаемая кривая почти заполняла вертикальный экран. Если ожидается, что форма сигнала будет составлять 8 вольт от пика до пика, а высота откалиброванного участка экрана составляет 10 сантиметров, установите усиление так, чтобы оно составляло 1 вольт / сантиметр. Таким образом, осциллограмма займет 8 сантиметров, почти заполнив экран.
- Установите скорость развертки: Также необходимо установить скорость развертки на осциллографе. Фактическая настройка будет зависеть от того, что нужно увидеть. Обычно, если форма волны имеет период 10 мс, а экран имеет ширину 12 сантиметров, то выбирается скорость развертки 1 мс на сантиметр или деление.
- Примените сигнал: При приблизительно правильной настройке элементов управления можно подать сигнал, и должно появиться изображение.
- Отрегулируйте триггер: На этом этапе необходимо настроить уровень триггера и то, срабатывает ли он по положительному или отрицательному фронту. Регулятор уровня запуска сможет контролировать, где на осциллограмме запускается временная развертка, и, следовательно, трассировка начинается на осциллограмме. Выбор того, срабатывает ли он по положительному или отрицательному фронту, также может иметь значение. Их следует отрегулировать, чтобы получить требуемое изображение.
- Настройте элементы управления для получения наилучшего изображения: При наличии стабильной формы волны элементы управления усилением по вертикали и временной разверткой можно отрегулировать для получения требуемого изображения.
Сводка
После того, как было сделано несколько измерений, становится намного проще знать, как пользоваться осциллографом. Поскольку осциллографы являются одним из основных элементов оборудования, всем, кто занимается электроникой, важно знать, как пользоваться осциллографом и как использовать его наилучшим образом.
Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных
Цифровой мультиметр
Частотомер
Осциллограф
Генераторы сигналов
Анализатор спектра
Измеритель LCR
Дип-метр, ГДО
Логический анализатор
Измеритель мощности RF
Генератор радиочастотных сигналов
Логический зонд
Тестирование и тестеры PAT
Рефлектометр во временной области
Векторный анализатор цепей
PXI
GPIB
Граничное сканирование / JTAG
Получение данных
Вернуться в тестовое меню.. .
Как работают осциллографы — объясните, что такое
Криса Вудфорда. Последнее изменение: 29 ноября 2020 г.
Blip … blip … blip … blip … woooooooooooooooo …. «Быстро медсестра, она разбилась … весла! »Никакая телевизионная больничная драма не быть полным без взгляда и звука кардиомонитора со стороны у постели больного. Мы все видели эти ярко освещенные следы прыгает вверх и вниз — но вы когда-нибудь задумывались, как именно они работают? Подобные кардиомониторы основаны на чем-то вроде электронного машина для рисования графиков, называемая осциллографом, которая очень похожа на старомодный телевизор.Давайте подробнее рассмотрим эти удобные инструменты и узнайте, как они работают!
Фото: Взрыв из прошлого! Представьте, что вы пытаетесь построить компактный осциллограф до того, как миниатюрные электронные компоненты были легко доступны. Это была проблема, которую ученые из Национального Бюро стандартов и Бюро аэронавтики ВМС США (BuAer) столкнулись еще в 1950-х годах до того, как они могли заполучить транзисторы. То, что они придумали, — это удивительно компактный прибор, Субминиатюрный радарный индикатор-осциллограф, который был выпущен в 1954–1956 годах.Фото любезно предоставлено Национальным институтом стандартов и технологий цифровых коллекций, Гейтерсбург, Мэриленд 20899.
Что такое осциллограф?
Фото: Типичная диаграмма / график. Это показывает устойчивый рост электронной коммерции в последние годы. Ось X (время) проходит горизонтально по странице; ось Y (доход) проходит вертикально вверх по странице. Предоставлено Бюро переписи населения США.
Вы почти наверняка рисовали диаграммы в школе и видели их в газеты.Многие из них показывают, как определенное количество чего-то (например, пульс, цена акций корпорации или обменный курс страны) меняется со временем: у них есть количество наносится в вертикальном направлении (известном как ось Y) и период времени, нанесенный в горизонтальном направлении (ось x). Проблема с такими диаграммами в том, что они могут занять целую вечность, чтобы сюжет — если, конечно, вы не осциллограф! Это удобный маленький гаджет, который автоматически рисует графики, используя сигналы, которые вы ему подаете. зонды, подключенные к электронной схеме, научному прибору, или часть медицинского оборудования для наблюдения.
Для чего можно использовать осциллографы?
Фото: Электрик ВМС США использует осциллограф для проверки работоспособности электродвигатель на борту авианосца. Фото Паоло Баяса любезно предоставлено ВМС США.
Мы можем использовать осциллографы для просмотра всех видов сигналов во всех виды способов. Если вы когда-нибудь изучаете электронику, вы будете использовать осциллографы, чтобы наблюдать за изменением сигналов в цепях с течением времени; ты также могут найти неисправности в сломанных телевизорах, радиоприемниках и т. д. виды аналогичного оборудования.Пробники на типичном осциллографе позволяют вы подаете электрический ток через коаксиальные кабели — но это не значит, что осциллограф может измерять только электричество. Подключите преобразователь (который преобразует один вид энергии в другой), и вы можете использовать осциллограф для измерения практически всего. Например, вы можете использовать микрофон (тип преобразователя, который преобразует звуковую энергию в электрический сигнал) для изучения звука сигналы с осциллографа; вы можете использовать термопару ( преобразователь, преобразующий тепло в электричество) для измерения температуры изменения; или вы можете использовать пьезоэлектрический преобразователь (который генерирует электричество, когда вы его сжимаете) для изучения вибраций, таких как сердцебиение человека.
Одна из действительно полезных особенностей осциллографов — это то, как они превращают невидимые сигналы в то, что мы можем видеть и понимать. Так, например, вы не можете слышать ультразвук — звук за пределами диапазона человеческого слуха — по определению. Но вы можете очень легко увидеть и изучить его с помощью осциллографа. Точно так же осциллографы предоставляют людям с нарушениями слуха очень полезный способ видеть и изучать звуки. они могут быть не в состоянии оценить другими способами.
Фото: Сделать звук видимым.Вы можете использовать осциллографы как звуковые «визуализаторы». Фактически, это след от компьютерного визуализатора, в который я загрузил фрагмент Бетховена, но ничто не мешает вам делать аналогичные вещи с физическим осциллографом, подключенным к Hi-Fi (или приложением на вашем телефоне). .
Как работает осциллограф
Традиционный осциллограф работает почти так же, как и традиционное (с электронно-лучевой трубкой) телевидение; действительно, вы иногда увидите осциллографы, называемые электронно-лучевыми осциллографами или CRO.В телевизоре электронные лучи заставляются сканировать вперед и назад через экран с покрытием на спине специальными химическими веществами, называемыми люминофором. Каждый раз Луч попадает на экран, от него загораются люминофоры. За меньшее время чем нужно моргнуть, электронные лучи проходят через весь экран и создайте картинку, которую вы можете видеть. Затем они это делают все сначала. И снова. И снова. Итак, вы видите движущееся изображение вместо неподвижного. (Взгляните на нашу телевизионную статью, чтобы увидеть диаграмму, показывающую Вы, как все это работает на практике.) В осциллографе электрон лучи работают точно так же, но вместо построения изображения они рисуют граф. Когда вы смотрите на линию на экране осциллографа, что вы на самом деле это электронный луч, качающийся вверх и вниз!
Вот что нужно отметить: электрические сигналы, поступающие в соединения x и y, эффективно становятся значениями x и y на вашей экранной диаграмме. Поскольку есть индивидуальный соответствие между этими двумя вещами, традиционный осциллограф аналоговое устройство.(Другой способ смотреть это значит, что след на экране — это аналог того, что вы изучения или измерения.)
Фотография: осциллограф рисует кривую (график) некоторой величины (нанесенной на ось y), которая изменяется со временем (откладывается на оси x). Один из распространенных паттернов, который вы увидите, — это плавно волнистая, змееподобная восходящая и нисходящая линия, которая называется синусоидальной волной или синусоидальной волной (зеленая верхняя линия). Другой довольно распространенный паттерн — это пилообразная волна (синяя ступенчатая кривая, показанная под синусоидой).Это демонстрационный снимок экрана с Oscium, подключаемого осциллографа, который воспроизводит некоторые функции традиционного осциллографа на вашем смартфоне или планшете.
Графики электронные
Как на самом деле осциллограф рисует кривую? Представьте, что вы осциллограф! Представьте, что вы держите карандаш в руке в нулевой точке на кусочке. миллиметровой бумаги. Теперь предположим, что ваша рука привязана к двум электродвигатели, один из которых может перемещать его на точное количество по вертикали (y) направление (то есть вверх и вниз по странице), а другой может переместите его в горизонтальном (x) направлении (по странице из стороны в боковая сторона).Двигатели подключены к электронной схеме, которая может дискретизировать сигналы разных типов.
Для начала предположим, что мы подключить x-цепь к электронному кварцу Часы. Каждый раз часы тикают, он посылает сигнал на двигатель x, который перемещает вашу руку немного правее. Итак, в течение нескольких секунд ваша рука постепенно перемещается вправо, рисуя горизонтальную линию по мере продвижения. Теперь предположим, что мы подключили Y-цепь к какой-то электронной прибор, определяющий сердцебиение человека.Если схемы x и y связаны одновременно, ваша рука будет перемещаться по странице, как и прежде, но подпрыгивайте вертикально каждый раз, когда сердце бьется, рисуя классический след сердцебиения, который вы видите в сериалах о больницах. Замените карандаш и миллиметровку электронным луч и экран телевизора, и вы можете точно увидеть, как осциллограф рисует его следы. Каждый раз, когда сигнал проходит через цепь y, электронный луч подпрыгивает. Все это время сигнал времени подает кривая перемещается слева направо по горизонтальной оси (x).
Иллюстрация: Как осциллограф рисует синусоидальную волну. 1) Внутри электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) электронная пушка (желтая) выпускает пучок электронов (зеленые точки) в направлении люминофорного экрана. 2) При отсутствии сигнала, подключенного к осциллографу, схема синхронизации питает катушки электромагнита (синие), которые заставляют электронный луч медленно перемещаться по экрану слева направо (эффективно запитывая ось x графика). 3) Когда вы подаете волнообразный сигнал (оранжевый) на щупы осциллографа, другая схема питает перпендикулярную пару катушек (красный), которые заставляют луч качать вверх и вниз.4) Действуя вместе, катушки заставляют электронные лучи перемещаться по восходящей и нисходящей, извивающейся дорожке (синусоидальная волна).
Как пользоваться осциллографом?
Все просто! Вы подключаете сигнал, который хотите изучить, к y-схему и используйте x-схему (иногда называемую временной разверткой), чтобы изучите, как сигнал меняется со временем. В качестве альтернативы вы можете подключить второй сигнал для x-цепи, а затем изучите, как y и x сигналы меняются вместе. Когда осциллограф включен и подключен в сигнал вы увидите след, образующийся на фоне экранная «миллиметровка» (известная как сетка, отмечены квадратами, называемыми делениями).
Если след слишком мал для правильного отображения, необходимо отрегулировать калибровка осей x и y — как при использовании другого размера масштабировать, когда вы рисуете диаграмму на бумаге. Если вы включите Контроль времени / деления (часто обозначается как Time / Div или Secs / Div), вы изменяете каждое деление экрана по оси X поэтому входящему сигналу требуется больше времени для прохождения. Например, если сердцебиение делает пульс каждую секунду и экран настроен до одной секунды на деление, вы получите пульс, появляющийся на каждом деление (линия) экрана.Если вы включите время / деление так что он установлен на 0,5 секунды на деление, импульсы будут распространяться на вдвое больше горизонтальной комнаты (потому что одна секунда времени сейчас представлен двумя делениями экрана). Вы можете настроить ось Y таким же образом. Как правило, идея состоит в том, чтобы растянуть след и заполнить весь экран, чтобы вы могли использовать сетку для точных измерений.
Типы осциллографов
CRO и ЖК-дисплей
Фото: типичный полноразмерный цифровой осциллограф.фото Брайан Рид любезно предоставил ВМС США.
Как мы уже видели, осциллографы изначально основывались на электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), которые относительно громоздкие, тяжелые, энергоемкий, ненадежный и дорогой. Так же, как у ЭЛТ-телевизоров сейчас во многом заменен на более удобный LCD технологии, поэтому многие осциллографы с ЭЛТ были заменены плоскими ЖК-экранами. Вместо использования движущихся электронных лучей для рисования следов ЖК-дисплей осциллографы используют цифровую электронику, чтобы нарисовать кривую вместо этого — эффективно имитируя то, что происходит со старшими технология.ЖК-осциллографы, как правило, намного дешевле и дороже. компактные: их можно положить даже в карман!
Фото: Цифровые осциллографы намного меньше и портативнее, чем старомодные аналоговые. Это портативный осциллограф Fluke, который используется для проверки сигналы связи в стойке с электронным оборудованием сзади. Фото Эндрю Ли любезно предоставлено ВВС США.
В отличие от традиционных осциллографов, в которых используются полностью аналоговые технологии (отображение различных сигналов на экране, которые точно соответствуют к сигналам, которые вы в них подаете), ЖК-осциллографы обычно цифровой: они используют аналого-цифровые преобразователи для включения входящих (аналоговые) сигналы в числовую (цифровую) форму, а затем вместо этого выводят эти числа на экран.
Осциллографы с подключаемым модулем(USB)
Поскольку на вашем компьютере, планшете или смартфоне уже есть ЭЛТ- или ЖК-дисплей, нет необходимости не покупайте осциллограф для случайного использования в хобби. Такие компании, как Cleverscope, продают недорогие съемные осциллографы. (с USB-разъемами или эквивалентными выводами для мобильных устройств), которые имитируют схему в традиционном осциллографе и отображают кривую на вашем ПК или экране мобильного телефона. Как это удобно!
Приложения осциллографа
Поищите в своем любимом магазине приложений, и вы найдете немало совпадений по запросу «осциллограф», начиная от простых демонстрация трасс сигнала вплоть до полнофункциональных осциллографов, принимающих сигналы от подключаемых пробников.Основные приложения использовать микрофон как источник очень грубого сигнала. С помощью переходного кабеля USB для вашего мобильного телефона и вставного зонда, Ваш мобильный телефон мгновенно превращается в карманный осциллограф! Oscium производит самые известные съемные пробники осциллографов для iPhone / iPod Touch и Android, и, несомненно, они доступны и от других производителей.
Фото: вот скриншоты двух типичных приложений осциллографа. 1) Очень простое приложение Oscillo (доступное в обычных магазинах приложений) рисует простой график амплитуды любого звукового сигнала, который в настоящее время подается через микрофон вашего мобильного устройства.Это отличный способ продемонстрировать детям, как звуки разного тона и высоты создают волны разной формы. Здесь я напеваю один тон в свой мобильный телефон, чтобы сгенерировать приблизительную синусоидальную волну — и я могу изменять громкость и высоту тона и смотреть, что происходит со следом, когда я это делаю. Что произойдет, если я свистну, напеваю или пытаюсь сделать свой голос похожим на трубу или флейту? Это отличное введение в осциллографы и гораздо более интересный интерактивный способ изучения волн, чем вы найдете в традиционных научных книгах.2) Немного более сложное приложение Sound Oscilloscope (от Denis Bolshoiden для Android) может рисовать ту же амплитудную кривую или, альтернативно (как показано здесь), частотную характеристику (FFT) звукового сигнала от вашего микрофона, что добавляет дополнительное измерение. к деятельности.
Как работает осциллограф?
Обзор осциллографов
Рисунок 1: Цифровой осциллограф в действии
По своей сути осциллограф позволяет вам наблюдать, как напряжение между двумя точками в цепи изменяется во времени.Например, если вам нужно измерить синусоидальное напряжение, ваш осциллограф может отобразить что-то похожее на рисунок 2.
Рисунок 2: Синусоидальная волна, измеренная осциллографом
Глядя на такие формы сигналов, вы можете понять, как цепь работает. Это может помочь вам определить потенциальные проблемы со схемой, охарактеризовать ее работу или просмотреть целостность сигнала по линии передачи. Эта статья может помочь вам лучше понять основы осциллографа: Что такое осциллограф?
Самым популярным современным осциллографом является цифровой запоминающий осциллограф (DSO).Прежде чем мы рассмотрим, как работает DSO, давайте взглянем на его скромное начало.
Одной из первых попыток автоматизации системы преобразования электрических сигналов в отображение был ондограф Hospitalier в начале 1900-х годов. Это устройство, показанное на рисунке 3, основывалось на разряде конденсатора в гальванометр, на конце которого была ручка. При изменении напряжения перо двигалось вперед и назад, рисуя форму волны на листе бумаги с прокруткой.
Рисунок 3: Госпитальный ондограф
К сожалению, большинство электрических сигналов менялись слишком быстро для механической системы ондографа.В результате, сигнал необходимо было отбирать несколько раз, чтобы точно нарисовать его на бумаге.
В конце 1800-х годов ученые обнаружили, что субатомные частицы (теперь известные как электроны) будут двигаться по прямым линиям от катодного конца трубки Крукса. В результате ученые окрестили эти частицы «катодными лучами». В последующие годы другие ученые обнаружили, что эти лучи можно искривлять, прикладывая электрическое или магнитное поле.
В 1897 году немецкий физик и изобретатель Карл Фердинанд Браун построил первую электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) осциллографа, подав напряжение на вертикальные пластины над и под электронным пучком.Электронный луч попадет на люминофорную пластину на противоположном конце и раскрасит яркую точку. При изменении напряжения на пластинах точка будет танцевать вверх и вниз, как показано на рисунке 4.
Рисунок 4: Электронно-лучевая трубка с одним набором пластин
Джонатан Зеннек, физик и инженер-электрик из Королевства Вюртемберг ( теперь часть Германии), добавил в 1899 г. набор горизонтальных пластин к ЭЛТ, что позволило электронному лучу перемещаться вперед и назад по экрану. Имея возможность управлять вертикальным и горизонтальным движением, теперь мы можем построить график электрического сигнала на экране в реальном времени.
В следующем видео показано, как аналоговый осциллограф можно использовать для измерения напряжения в цепи:
Теперь, когда мы увидели, как появились аналоговые осциллографы, давайте разберемся в их работе. На рисунке 5 показано внутреннее устройство такой области (в виде блок-схемы) вместе с описанием каждого из компонентов.
Рисунок 5: Блок-схема аналогового осциллографа
Пробник: Элемент, который подключается к проверяемой цепи. Большинство пробников имеют два наконечника, поскольку осциллографы измеряют разность электрических потенциалов (напряжение) между двумя точками.
Усилитель / аттенюатор: Часто электрический сигнал необходимо усиливать (увеличивать по амплитуде) или ослаблять (уменьшать по амплитуде) для эффективного отображения пользователю или во избежание повреждения внутренних схем осциллографа.
Система запуска: Запуск — это определяемое пользователем условие (например, пороговое значение напряжения), которое определяет, когда осциллограф должен начать рисовать сигнал. Это может быть чрезвычайно полезно при обнаружении спорадических импульсов в цепи или синхронизации дисплея с повторяющимся шаблоном, например синусоидальной волной, чтобы он постоянно отображался на экране.
Генератор развертки: Для управления горизонтальными пластинами в ЭЛТ генератор развертки создает повторяющуюся диаграмму напряжения пилообразной формы. Это заставляет луч перемещаться с одной стороны на другую в ЭЛТ. Частота и запуск генератора развертки устанавливаются пользователем.
Горизонтальный усилитель: Подобно усилителю, установленному после пробника, горизонтальный усилитель увеличивает амплитуду пилообразной волны от генератора развертки, чтобы он мог управлять горизонтальными пластинами в ЭЛТ.
CRT: Электронная пушка выстреливает постоянным потоком электронов на покрытый люминофором экран, на котором образуется яркая точка. Два набора пластин контролируют отклонение балки. Вертикальные пластины напрямую контролируются напряжением, наблюдаемым на зонде, а горизонтальные пластины контролируются генератором развертки. Поскольку отклонение луча быстро меняется, на экране появляется сплошная линия. Эта линия на дисплее отображает напряжение (как видно на датчике), изменяющееся во времени.
В 1980-х годах компания Nicolet Test Instrument создала первый цифровой запоминающий осциллограф (DSO), использующий относительно медленный (1 МГц) аналого-цифровой преобразователь (ADC). По мере развития цифровых технологий цифровые осциллографы становились быстрее, меньше и популярнее.
Современные DSO — это, по сути, компьютеры с высокопроизводительными АЦП, используемыми для измерения напряжения. Однако многие функции и интерфейс такие же, как и в старых аналоговых осциллографах, как показано на рисунке 6.
Рисунок 6: Использование современного цифрового запоминающего осциллографа
На Рисунке 7 показано внутреннее устройство цифрового запоминающего осциллографа.
Рисунок 7: Блок-схема цифрового запоминающего осциллографа
Пробник: Осциллографу требуется способ измерения напряжения между двумя точками в проверяемой цепи. У большинства пробников есть два наконечника, которые вы прикрепляете к разным узлам в вашей цепи.
Усилитель / аттенюатор: Большинство осциллографов имеют схемы, которые усиливают или ослабляют захваченные электрические сигналы, чтобы их можно было эффективно отобразить для пользователя и избежать повреждения компонентов внутри осциллографа.
Выбор триггера: Многие современные осциллографы позволяют выбирать между внутренним или внешним сигналом (от отдельного источника) для запуска отображения формы сигнала.
Логика управления: Логика или программное обеспечение, которое позволяет пользователю настраивать способ захвата и отображения сигналов. Логика управления аналогична горизонтальным элементам управления аналоговым осциллографом, но часто предлагает больше возможностей.
ADC: Аналого-цифровой преобразователь производит выборку электрического сигнала из тестовой схемы через равные промежутки времени, заданные управляющей логикой.Эти выборки преобразуются в двоичные числа, которые хранятся в памяти.
Память: Цифровая информация, представляющая дискретизированный сигнал, хранится в памяти. Эта информация используется для восстановления близкого приближения к исходному электрическому сигналу на дисплее в графическом формате.
Развертка времени: Как установлено логикой управления, развертка времени управляет горизонтальной осью на дисплее. Пользователь может установить одну или несколько точек запуска, чтобы настроить временную развертку для захвата спорадических сигналов или удержания периодических сигналов, таких как синусоидальные волны, на дисплее.
Дисплей: Осциллограф берет данные из памяти, объединяет их с информацией из временной развертки и отображает форму сигнала на экране. Часто эта форма сигнала будет близким представлением первоначально дискретизированного сигнала с напряжением по оси Y и временем по оси X. В некоторых старых цифровых осциллографах в качестве дисплеев используются ЭЛТ, тогда как в большинстве современных цифровых осциллографов используются ЖК-дисплеи.
Развитие осциллографов
С момента своего изобретения осциллографы превратились в более умное и мощное испытательное оборудование.Осциллографы на базе ПК очень портативны и используют вычислительную мощность компьютера для анализа и отображения сигналов. Осциллографы с цифровым люминофором (DPO) добавляют функции, имитирующие способность аналогового осциллографа отображать частоту появления сигнала.
Осциллографы открыли путь для логических анализаторов, которые специализируются на отображении цифровых сигналов. В конце концов, эти две мощные части оборудования будут объединены в осциллограф смешанных сигналов (MSO). MSO могут отображать аналоговые сигналы так же хорошо, как осциллограф, при анализе цифровых сигналов, как логический анализатор.
Как пользоваться осциллографом
Умение пользоваться осциллографом очень полезно при создании электронных схем. Когда ваша схема не работает, это поможет вам понять, что происходит.
Я научился пользоваться осциллографом практически самостоятельно. В первый раз, когда я попробовал один, я получил только несколько простых инструкций, а затем я был предоставлен самому себе во всем разбираться.
Но я обнаружил, что это было не так уж и сложно…
Осциллограф может быть немного подавляющим со всеми своими функциями.Но не обязательно знать все детали. Вы действительно можете пройти долгий путь, зная всего несколько простых вещей.
Итак, я хочу передать вам эти простые вещи, чтобы вы могли начать пользоваться осциллографом самостоятельно.
Для чего нужен осциллограф?
Осциллограф измеряет напряжение во времени. Это означает, что он позволяет вам «видеть» сигнал в цепи по мере его изменения со временем.
Например, если вы измеряете напряжение до мигающего светодиода с помощью осциллографа, вы увидите что-то вроде этого:
Оранжевая линия представляет напряжение.Когда он находится сверху, напряжение высокое и горит светодиод. А когда он внизу, напряжение низкое и светодиод не светится.
Но когда это нужно?
Допустим, вы создали музыкальный проигрыватель. Но когда вы подключаете питание, оно не работает. Нет звука…
С помощью осциллографа вы можете измерить различные точки в вашей цепи, где должен быть звуковой сигнал, и посмотреть, есть ли он на самом деле или нет.
То, что вы не смогли бы сделать с мультиметром.
Это значительно упрощает отладку схемы:
Во-первых, вы можете измерить, где звуковой сигнал входит в цепь.
Нет сигнала? Ага! Тогда есть проблема с источником звука.
Если там есть сигнал, вы переходите к следующей части цепи, по которой проходит звук. Нет звука? Что ж, тогда проблема должна быть в этой части. И так далее…
Как пользоваться осциллографом
Типичный осциллограф выглядит так:
Все эти кнопки немного пугают, правда? Что ж, не волнуйтесь, я научу вас ярлыку за секунду.
Но сначала вам нужно подключить осциллограф к тому, что вы хотите измерить.
Провода, которые вы используете для измерения, называются пробниками . Зонд поставляется в виде кабеля с двумя выводами и разъемом BNC для подключения к осциллографу:
Оригинальное фото Нуно Ногейры с Wikimedia CommonsИтак, первое, что вы делаете, это прикрепляете зонды к тому, что вы хотите измерить.
Осциллограф измеряет напряжение. А поскольку напряжение всегда измеряется между двумя точками, вам необходимо подключить как отрицательную, так и положительную стороны зонда.
В большинстве случаев вы подключаете отрицательный щуп (зажим «крокодил») к земле или к минусу в вашей цепи. Затем подключите положительную сторону к предмету, который вы хотите измерить.
После подключения пора настроить осциллограф на правильные настройки.
А кнопок столько! Итак, вот суперсекретный (или, может быть, не такой уж секретный) трюк о том, как пользоваться осциллографом:
Нажмите кнопку «Auto Set».
Эта кнопка проанализирует сигнал и попытается установить наилучшие настройки осциллографа.Это не всегда срабатывает, но во многих ситуациях работает.
Управляйте осциллографом вручную
Что делать, если вы хотите знать, как использовать осциллограф без «Auto Set» — например, как аналоговый осциллограф старой школы?
Далее следует сосредоточиться на трех основных ручках:
- Положение по вертикали
- По вертикали Вольт / дел
- По горизонтали сек / дел
Если сигнал, на который вы смотрите, имеет большие колебания напряжения, вам необходимо отрегулировать вертикальную ручку с надписью «Volts / Div» на большое значение Volts / Div.Если у него очень маленькие колебания напряжения, вам нужно установить крошечный параметр Volts / Div.
Если ваш сигнал отсутствует на экране, прокрутите вверх или вниз вертикальную ручку с надписью «Position», чтобы найти ваш сигнал.
Затем используйте горизонтальную ручку Сек / Дел, чтобы установить время на деление на экране. Если у вас есть сигнал с действительно высокой частотой, вам нужно установить низкое значение Sec / Div, чтобы правильно его видеть. Если у вас очень низкочастотный сигнал, вам нужно установить его выше.
Эти настройки — все, что вам нужно для начала работы.
Где купить осциллограф
Теперь, когда вы знаете, как пользоваться осциллографом, пора приобрести его себе. Rigol DS1054Z — очень хороший осциллограф, который пригодится как новичкам, так и более продвинутым сборщикам схем.
Если вы хотите сэкономить, поищите USB-осциллографы. Это осциллографы, которые вы подключаете к USB-разъему вашего компьютера и смотрите на сигнал в каком-либо компьютерном программном обеспечении.
Или вы можете узнать, как собрать свой собственный суперпростой осциллограф Arduino.Это немного грубо, но может быть полезно для очень простого устранения неполадок.
Вопросы?
У вас есть вопросы по использованию осциллографа? Позвольте мне знать в комментариях ниже!
Как работает пробник осциллографа
Пробник осциллографа используется для подключения тестируемого устройства (DUT) к осциллографу. Он действует как линия передачи, передавая ваш сигнал от источника к осциллографу. Понимание того, как работает пробник осциллографа, имеет решающее значение для получения точных измерений с помощью вашего осциллографа.
Когда вы подключаете пробник осциллографа к сигналу в вашей цепи и осциллографу, пробник осциллографа становится частью вашей схемы. И по этой причине сигнал, который вы видите на экране, — это сигнал плюс эффект датчика.
Пробники осциллографа специально разработаны для ограничения помех или нагрузки, чтобы не повлиять на ваши измерения (насколько это возможно).
Схема внутри вашего пробника, в основном аттенюатор, предназначена для противодействия этим помехам.Если вы используете пассивный пробник, он имеет рейтинг 10: 1 или 1: 1. Это означает, что пробник имеет коэффициент ослабления 10: 1 или 1: 1 соответственно. Пробники бывают разных форм, с разными коэффициентами затухания, стилями наконечников и длинами заземляющих проводов. Эти и другие факторы определяют, насколько пробник осциллографа влияет на выполняемые вами измерения.
Для начала не имеет большого значения, какой датчик вы используете, но, поскольку вам требуется более высокая степень точности или необходимо измерять сигналы с более высокой полосой пропускания, вы можете обнаружить, что потянулись за активным датчиком.
Начало работы с пробником осциллографа:
Шаг 1. Подключите пробник к каналу 1 вашего осциллографа.
Шаг 2: Присоедините наконечник пробника к сигналу, который вы хотите проверить.
