Самый популярный советский осциллограф. Часть 2 — первая копия

Часть 1

В СССР следили за новинками зарубежной техники и копировали наиболее удачные экземпляры. Популярный американский осциллограф Tektronix 453 привлек внимание отечественных приборостроителей и было решено сделать советскую копию.

Тут надо сделать отступление и рассказать о советской приборостроительной отрасли вообще и осциллографостроении в частности. В отличие от США, где конструкторские бюро всегда входили в состав фирм-производителей, в СССР проектировщики существовали более-менее отдельно в виде НИИ, а разработанное изделие потом внедрялось в производство на заводе. Кроме того, практически все НИИ по разработке измерительных проборов, а также заводы по их выпуску относились к военно-промышленному комплексу и, в том числе, делали оборудование для министерств общего машиностроения (ракетчики) и среднего машиностроения (атомщики). 90% разработок курировалось военными заказчиками, хотя непосредственно военными финансировалась примерно четверть всех работ, остальное предназначалось для промышленности, НИИ и т.д. Все это вместе сильно затрудняет поиск информации по измерительным приборам — когда и где разработаны, когда и в каком количестве выпускались. Часто в документации на прибор производитель был не указан вообще, могла быть только вклеенная бумажка: по претензиям обращаться город такой-то, п/я такой-то. Единственным простым указанием на производителя был логотип завода-изготовителя на передней панели прибора (если он был проставлен, так как даже размещали его не всегда).

Осциллографами в СССР в основном занимались четыре НИИ:
— Вильнюсский научно-исследовательский институт радиоизмерительных приборов (ВНИИРТИ), исходно НИИ-555 при заводе 555. Он был основан в 1949 году, хотя разработкой осциллографов — первым в СССР — начал заниматься раньше, до выделения из состава завода. Первый осциллограф (С1-1) был выпущен заводом в 1948 году.

— Львовский научно-исследовательский радиотехнический институт (ЛНИРТИ), основан в 1956 году как СКБ 125-го завода. Первой разработкой был осциллограф С1-13 (1959 год). Специализировался на малогабаритных осциллографах для жестких условий эксплуатации.
— Горьковский научно-исследовательский приборостроительный институт (ГНИПИ), исходно НИИ-11, ныне ННИПИ. Основан в 1949 году, но осциллографами стал заниматься позже. Специализировался на широкополосных и стробоскопических осциллографах. С 1956 года был головным предприятием по разработке измерительных приборов.
— Минский научно-исследовательский приборостроительный институт (МНИПИ), основан в 1954 году, осциллографами стал заниматься существенно позже, примерно в начале 70-х годов.
Конечно, все НИИ разрабатывали самые разные типы измерительных приборов и осциллографы были только одним из направлений. Кроме того, были и другие разработчики, например, отдельные модели создавались в ОКБ при заводах.

Заводов было много, не один десяток, хотя нередко разработка передавалась НИИ на «свой» завод. У ВНИИРТИ это был Вильнюсский завод радиоизмерительных приборов (ВЗРИП), исходно завод 555, основанный в 1946 году. Именно на нем впервые в СССР был налажен выпуск осциллографов. У ЛНИРТИ — Львовское объединение радиотехнической аппаратуры (ЛОРТА), исходно «Измеритель», завод 125, оно занималось радиотехнической аппаратурой с 1956 года. Конкретно осциллографы большей частью выпускал Червоноградский завод радиоаппаратуры, входящий в ЛОРТА. У МНИПИ «своим» заводом был Минский приборостроительный завод, основанный еще до войны и занимавшийся измерительными приборами с 1950 года. В 1971 году на его базе создали Минское производственное объединение (МПО) имени Ленина, ныне «Белвар». Кроме того, осциллографы в немалом количестве производились и на Минском заводе «Калибр», который был основан в 1948 году как патефонный, а в 1962 году переименован в «Радиоприбор», после чего на нем стали выпускать измерительные приборы.

Законодателями на рынке осциллографов долгое время были американцы. Основатели фирмы Tektronix, Говард Вольюм и Джек Мердок, изобрели систему синхронизации, позволяющую получить на экране устойчивую картинку, также они впервые наложили на экран калиброванную сетку, благодаря чему осциллограф стал полноценным измерительным прибором. Поэтому не удивительно, что именно Tektronix оказалась одним из ведущих мировых производителей осциллографов. В 60-х годах заметным игроком стала фирма Hewlett-Packard, но к 70-м годам Tektronix вновь вырвалась вперед. Так, в 70-е годы на 70% всех производимых в мире осциллографов стояла эмблема Tektronix. Другие производители оказались в роли догоняющих, копируя удачные технические решения. Разработчики осциллографов в СССР, конечно, исключением не были.

Первой моделью разработки львовского ЛНИРТИ по тематике портативных осциллографов был С1-35 (1965-1966 годы) — копия Tektronix 321 (выпускался с 1960 до 1972 год с модификациями; один из первых в мире портативных транзисторных осциллографов). Копия получилась достаточно качественная, параметры (в т.ч. полоса 5 МГц) повторяли оригинал. Конструктив был аналогичный, как и всякие особенности, включая возможность работы от низковольтового источника постоянно тока (батарей). Правда, по дизайну C1-35 уступал Tektronix 321. Кстати, около 1972 года вместо С1-35 стали выпускать С1-49 с практически такими же параметрами и в таком же корпусе.

Вверху Tektronix 321 в первом и обновленном вариантах, ниже С1-35 и С1-49.

[отсюда]

[отсюда] и [отсюда]

Так вот, в СССР не могли пройти мимо очень удачной модели, каковой оказался Tektronix 453, и ЛНИРТИ взялся за его воспроизведение. Модель получила обозначение С1-64. Конструктив был повторен практически один в один — та же рама с быстросъемными крышками, закрывающий переднюю панель кожух на защелках, пропорции экрана, ручка для переноски с фиксированными положениями, дизайн органов управления, регулировки на правой боковой стенке. Даже цвет был такой же, серовато-синий! Схемотехника также была скопирована, включая входные каскады на нувисторах. Также в наличии был и вентилятор на задней стенке. Характеристики, правда, получились чуть хуже — полоса 40 МГц, масса 19 кг, потребляемая мощность 150 Вт (у оригинала 52.5 МГц, 13.2 кг и 100 Вт соответственно). Хотя, как говорят, реальные характеристики оказывались существенно лучше, так как указанные в ТТХ параметры были даны с большим запасом. Также наверняка была разница в характеристиках между приборами с обычной гражданской и военной приемкой. По крайней мере некоторые экземпляры имели реальную полосу более 100 МГц.

[отсюда]

Принцип открытия корпуса аналогичен Tektronix, также на правой стороне корпуса присутствуют разъемы и регулировки.

Осциллограф. Устройство и принцип работы. Органы управления.

Назначение, устройство и описание осциллографа

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

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

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

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

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

Как работает осциллограф?

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

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

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

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

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

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

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

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

• Синхронизация от исследуемого сигнала.

• Синхронизация от сети.

• Синхронизация от внешнего источника.

Первый вариант наиболее удобный и он используется чаще всего.

Осциллограф С1-94.

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

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

Справа от экрана сверху вниз.

• Ручка: «Фокус».

  

• Ручка «Яркость».

  

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

• Кнопка «Сеть». Кнопка включения прибора.

  

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

  

• Кнопка режима «Ждущ-Авт».

  

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

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

  

• Кнопка установки синхронизации «Внутр-Внешн».

  

  Обычно используется внутренняя синхронизация, так как для использования внешнего синхросигнала нужен отдельный источник этого внешнего сигнала. Понятно, что в условиях домашней мастерской это в подавляющем случае не нужно. Вход внешнего синхросигнала на лицевой панели осциллографа выглядит вот так.

  

• Кнопка выбора «Открытого» и «Закрытого» входа.

  

  Тут всё понятно. Если предполагается исследование сигнала с постоянной составляющей, то выбираем «Переменный и постоянный». Этот режим называется «Открытым», так как на канал вертикального отклонения подаётся сигнал, содержащий в своём спектре постоянную составляющую или низкие частоты.

  При этом, стоит учитывать, что при отображении сигнала на экране он уйдёт вверх, так как к амплитуде переменной составляющей добавиться и уровень постоянной составляющей. В большинстве случаев лучше выбирать «закрытый» вход (~). При этом постоянная составляющая электрического сигнала будет отсечена и не отображается на экране.

Клемма «корпус» служит для заземления корпуса прибора. Это делается в целях безопасности. В условиях домашней мастерской порой нет возможности заземлить корпус прибора. Поэтому приходится работать без заземления. При этом важно помнить, что во включенном состоянии на корпусе осциллографа может быть потенциал напряжения. При касании корпуса может «дёрнуть». Особенно опасно дотрагиваться одной рукой до корпуса осциллографа, а другой рукой до батарей отопления или других работающих электроприборов. В таком случае опасный потенциал с корпуса пройдёт через ваше тело («рука» — «рука») и вы получите электрический удар! Поэтому при работе осциллографа без заземления желательно не дотрагиваться до металлических частей корпуса. Это правило справедливо и для прочих электроприборов с металлическим корпусом.

• По центру лицевой панели переключатель «развёртка» — Время/дел. Именно этот переключатель управляет работой генератора развёртки.

  

• Чуть ниже располагается переключатель входного делителя (аттенюатора) — V/дел. Как уже говорилось, при исследовании сигнала с неизвестной амплитудой, необходимо выставить максимально возможное значение V/дел. Так для осциллографа С1-94 нужно установить переключатель в положение 5 (5V/дел.). В таком случае одна клетка на координатной сетке экрана будет равна 5-ти вольтам. Если ко входу «Y» осциллографа подключить делитель с коэффициентом деления 1 к 10 (1 : 10), то одна клетка будет равна 50-ти вольтам (5V/дел. * 10 = 50V/дел.).

  

Также на панели осциллографа имеются:

• Ручка «Перемещение луча по горизонтали».

  

  Она служит для корректировки положения луча в горизонтальном направлении. Если покрутить данную ручку, то изображение развёртки будет смешатся либо вправо, либо влево.

• Также есть и ручка «Перемещение луча по вертикали».

  

  С помощью её можно отрегулировать положение развёртки на экране по вертикали.

  Ручки «Перемещение луча по горизонтали» и «Перемещение луча по вертикали» служат исключительно для настройки комфортного отображения осциллограммы сигнала на экране. Они никак не влияют на настройку работы самого осциллографа.

• А вот ручка «Уровень синхронизации» необходима для того, чтобы «остановить» осциллограмму сигнала на экране.

  

  Поворотом этой ручки добиваются того, чтобы изображение сигнала «застыло», а не «убегало». Иногда, чтобы поймать изображение с помощью ручки «Уровень» приходится изменить время развёртки переключателем Время/дел.

• Входной разъём «Y» , к которому подключается измерительный щуп или внешний делитель выглядит так.

  

  Внизу указываются параметры входа, а именно входное сопротивление (1 MΩ) и входная ёмкость (40pF). Чем выше входное сопротивление измерительного прибора, тем лучше. Таким образом при измерении прибор не шунтирует элементы тестируемой схемы и не вносит искажений в измеряемый сигнал. Входная ёмкость прежде всего влияет на возможность исследования высокочастотных сигналов.

В настоящее время, с развитием цифровой техники, стали широко внедряться цифровые осциллографы. По сути это гибрид аналоговой и цифровой техники. Отношение к ним неоднозначное, как к мясорубке с процессором или к кофемолке с дисплеем.

Аналоговая аппаратура всегда была надежной и удобной в работе. Кроме того она легко ремонтировалась. Цифровой осциллограф стоит на порядок дороже и очень сложен в ремонте. Плюсов конечно много. Если аналоговый сигнал с помощью АЦП (аналогово-цифрового преобразователя) перевести в цифровую форму, то с ним можно делать всё что угодно. Его можно записать в память и в любой момент вывести на экран для сравнения с другим сигналом, складывать в фазе и противофазе с другими сигналами. Конечно, аналоговая техника это хорошо, но за цифровой электроникой будущее.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Осциллограф: история и классификация — Masteram

Осциллограф – это один из самых важных и незаменимых инструментов для анализа электрических сигналов, без которого невозможно представить себе ни одну мастерскую, не говоря уже о крупных сервисных центрах. Осциллографы предназначены для визуализации амплитудных изменений подаваемого на них сигнала во временном разрезе и позволяют наблюдать, измерять, а также записывать этот сигнал. Современные осциллографы являются отличными инструментами для тестирования, отладки и устранения неполадок, потому что с их помощью можно определять работоспособность отдельно взятых электронных компонентов, а также модулей в сборе.

История осциллографов берет свое начало с 1893 года, когда французский физик Андре Блондель представил миру собственноручно построенный магнитоэлектрический осциллограф с бифилярным подвесом. Данный прибор позволял регистрировать значения электрических величин, таких как интенсивность переменных токов, на движущейся ленте записи при помощи чернильного маятника, подсоединенного к катушке. Так как при работе использовались сразу несколько механических приспособлений, первые осциллографы были не слишком точными и имели очень малую полосу пропускания, в диапазоне 10-19 кГц.

Полностью автоматический ондограф Госпиталье — предшественник магнитоэлектрического осциллографа с бифилярным подвесом Андре Блонделя

По настоящему осциллографы эволюционировали с появлением электронно-лучевой трубки (CRT), которую изобрел в 1897 году немецкий физик Карл Браун. A.C. Cossor – британская компания, которая первой в мире адаптировала данную технологию, представив в 1932 году первый осциллограф на ЭЛТ.

По окончанию Второй мировой войны измерительные приборы, а с ними, соответственно, и осциллографы, преуспевали в развитии во всех частях мира, но в первую очередь это было заметно в Европе и Америке. В 1946 году Говард Воллюм и Мелвин Джек Мердок основали компанию Tektronix, которая вскоре стала мировым лидером в осциллографии. В том же году Воллюм и Мердок изобрели свой первый осциллограф со ждущей разверткой. Они использовали эту технологию в модели 511, которая имела полосу пропускания 10 МГц. Ждущей разверткой в осциллографе принято считать развертку, которая срабатывает только во время протекания наблюдаемого электрического импульса.

В 1950-х годах практически во всех технически развитых странах стали производить эти приборы, благодаря чему осциллографы превратились в универсальный инструмент для измерений. Полоса пропускания и точность осциллографов стремительно увеличивались, сначала с появлением первых промышленных аналоговых моделей, а затем и с появлением цифровых осциллографов в 1985-м году. Этот год можно с уверенностью назвать одной из ключевых точек в истории развития осциллографии. Именно в этом году для исследовательского центра CERN был разработан первый в мире цифровой запоминающий осциллограф. Созданием данного прибора руководил Уолтер ЛеКрой (Walter LeCroy), основатель компании LeCroy. Начиная с 1980-х годов рынок цифровых осциллографов развивался невероятными темпами, благодаря чему эти приборы по сей день являются незаменимыми.

Как и в случае с любым другим электронным оборудованием, по способу обработки входного сигнала осциллографы можно разделить на аналоговые и цифровые. Оба типа, конечно же, обладают своими плюсами, минусами и уникальными характеристиками, поэтому давайте все же рассмотрим их более детально.

Аналоговый осциллограф

Единичные экземпляры аналоговых осциллографов все еще можно встретить на рабочих столах мастеров старой закалки, которые в меру своей привычки не могут перейти в эпоху цифрового измерения сигналов. Но даже такие редкие аналоговые модели постепенно вытесняются цифровыми собратьями, потому что ситуация на рынке измерительных приборов аналогична рынку персональных компьютеров, где стоимость компонентов постоянно снижается.

Практически любой аналоговый осциллограф должен быть оснащен одним или несколькими вертикальными каналами, горизонтальным каналом, временной базой, схемой запуска (спусковой схемой), и, конечно же, ЭЛТ модулем. Вертикальный канал должен содержать компенсированный аттенюатор, предусилитель, линию задержки и вертикальный усилитель, который предназначен для усиления сигнала до нужного для ЭЛТ модуля уровня. Горизонтальный канал может использоваться в двух разных режимах работы: внутреннем и внешнем. Оба режима горизонтального канала, по аналогии с вертикальным, работают через горизонтальный усилитель.

Временная база в основном состоит из триггеров, интегрирующего усилителя, а также схем для суммирования и инвертирования.

Схема запуска состоит из селектора фронта, триггера и схемы производного действия. Селектор фронта предназначен для переключения между спадающим и нарастающим фронтом. Схема триггера Шмитта, которая выводит сигнал прямоугольной формы, синхронизируется с другими спусковыми событиями. Управление уровнем запуска (спуска) производится посредством изменения переходного напряжения триггера Шмитта.

ЭЛТ модулем принято называть специальную вакуумную трубку, содержащую электронную пушку, набор горизонтальных и вертикальных отклоняющих пластин, несколько электронных линз, а также дисплей, окрашенный внутри слоями флуоресцентного и фосфоресцентного покрытия.

В большинстве случаев полоса пропускания аналоговых осциллографов исчисляется несколькими сотнями мегагерц, а основным «ограничителем» полосы является именно ЭЛТ модуль. Такие приборы могут использоваться для отображения в реальном времени моментальных изменений сигналов, так как весь процесс вывода сигнала на экран не проходит цифровую обработку. К аналоговым осциллографам такие понятия, как буферизация, обработка входного сигнала и другие термины, относящиеся к современным цифровым моделям, конечно же, неприменимы. Подающиеся на вход сигналы непрерывно отображаются с небольшой задержкой, обусловленной непосредственно компонентами электронных схем прибора.

Цифровой осциллограф

Как правило, цифровые осциллографы разделяют на три основных подтипа:

• запоминающий осциллограф (DSO), использующий технологию выборки в реальном времени;
• стробоскопический осциллограф (DSaO), использующий выборку в эквивалентном масштабе времени;
• фосфорный осциллограф (DPO), использующий продвинутые технологии выборки и обработки сигналов.

Цифровые запоминающие осциллографы появились благодаря технологической эволюции гибридных аналогово-цифровых преобразователей (ADC), ответственных за быстрое и точное оцифровывание высокочастотных сигналов, а также благодаря разработкам в сфере запоминающих устройств, которые в подобных приборах должны сохранять данные настолько быстро, насколько осуществляется выборка, и компактных дисплейных модулей с низким энергопотреблением. По сути, запоминающие осциллографы используют аналогово-цифровые преобразователи для представления данных о сигналах в цифровом формате.

Цифровым стробоскопическим осциллографом принято называть прибор, который для получения изображения формы сигнала использует упорядоченную/случайную выборку мгновенных значений исследуемого сигнала и осуществляет его временное преобразование. Принцип работы подобного осциллографа базируется на стробоскопическом эффекте, поэтому DSaO использует измерение мгновенных значений повторяющихся сигналов при помощи коротких стробоскопических импульсов. Благодаря этому принципу такие осциллографы обеспечивают широкую полосу пропускания и обладают высокой чувствительностью.

Цифровые фосфорные осциллографы – это наиболее развитый и высокотехнологичный тип осциллографов, которые существуют на сегодняшний день. DPO отображают сигнал в трех плоскостях, что в какой-то мере можно сравнить с производительностью аналогового осциллографа: временном, амплитудном и амплитудном в течении времени (интенсивность). Такие осциллографы обладают высокой плотностью выборки, а также присущей подобным приборам способностью захватывать данные по интенсивности исследуемого сигнала. Дисплей DPO значительно облегчает распознавание основной формы сигнала от его переходных характеристик — картинка основного сигнала выглядит значительно ярче.

Тенденции развития

Традиционно, производство современных цифровых осциллографов ориентировано на разработку устройств с более широкой полосой пропускания и увеличение быстродействия. На сегодняшний день полоса пропускания осциллографов ведущих производителей достигает 6-7 ГГц и даже больше (у некоторых осциллографов для расширенного анализа сигналов).

С другой стороны, есть тенденция к разработке портативных устройств. Эти устройства не будут иметь характеристик лабораторных осциллографов, но являются компактными, мобильными, и имеют привлекательную цену. По размерам и форм-фактору они очень напоминают современный мобильный телефон.

Разработаны также USB-осциллографы, которые работают в паре с персональным компьютером, и превращают его в измерительное устройство. Управление происходит с ПК, а сигнал отображается на его экране. Как правило, это небольшое и легкое устройство. С его помощью можно легко проводить обработку сигнала (которую на самом деле выполняет ваш ПК). Преимуществом является то, что сигнал можно легко сохранить, обработать, распечатать или переслать.

В заключение

Осциллограф – это невероятно полезный в работе инструмент и, наверное, одна из лучших инвестиций, которую вы можете сделать, занимаясь ремонтом, отладкой и тестированием различной техники. В ассортименте нашего магазина представлен широкий выбор цифровых осциллографов, от бюджетных вариантов до высокотехнологичных производительных моделей. Если у вас возникли вопросы по выбору такого прибора, обращайтесь в нашу службу технической поддержки, где вам обязательно помогут.

Осциллограф: история и классификация — ToolBoom

Осциллограф – это один из самых важных и незаменимых инструментов для анализа электрических сигналов, без которого невозможно представить себе ни одну мастерскую, не говоря уже о крупных сервисных центрах. Осциллографы предназначены для визуализации амплитудных изменений подаваемого на них сигнала во временном разрезе и позволяют наблюдать, измерять, а также записывать этот сигнал. Современные осциллографы являются отличными инструментами для тестирования, отладки и устранения неполадок, потому что с их помощью можно определять работоспособность отдельно взятых электронных компонентов, а также модулей в сборе.

История осциллографов берет свое начало с 1893 года, когда французский физик Андре Блондель представил миру собственноручно построенный магнитоэлектрический осциллограф с бифилярным подвесом. Данный прибор позволял регистрировать значения электрических величин, таких как интенсивность переменных токов, на движущейся ленте записи при помощи чернильного маятника, подсоединенного к катушке. Так как при работе использовались сразу нескольких механических приспособлений, первые осциллографы были не слишком точными и имели очень малую полосу пропускания, в диапазоне 10-19 кГц.

Полностью автоматический ондограф Госпиталье — предшественник магнитоэлектрического осциллографа с бифилярным подвесом Андре Блонделя

По настоящему осциллографы эволюционировали с появлением электронно-лучевой трубки (CRT), которую изобрел в 1897 году немецкий физик Карл Браун. A.C. Cossor – британская компания, которая первой в мире адаптировала данную технологию, представив в 1932 году первый осциллограф на ЭЛТ.

По окончанию Второй мировой войны измерительные приборы, а с ними, соответственно, и осциллографы, преуспевали в развитии во всех частях мира, но в первую очередь это было заметно в Европе и Америке. В 1946 году Говард Воллюм и Мелвин Джек Мердок основали компанию Tektronix, которая вскоре стала мировым лидером в осциллографии. В том же году Воллюм и Мердок изобрели свой первый осциллограф со ждущей разверткой — они использовали эту технологию в модели 511, которая имела полосу пропускания 10 МГц. Ждущей разверткой в осциллографе принято считать развертку, которая срабатывает только во время протекания наблюдаемого электрического импульса.

В 1950-х годах практически во всех технически развитых странах стали производить эти приборы, благодаря чему осциллографы превратились в универсальный инструмент для измерений. Полоса пропускания и точность осциллографов стремительно увеличивались, сначала с появлением первых промышленных аналоговых моделей, а затем и с появлением цифровых осциллографов в 1985-м году. Этот год можно с уверенностью назвать одной из ключевых точек в истории развития осциллографии. Именно в этом году для исследовательского центра CERN был разработан первый в мире цифровой запоминающий осциллограф. Созданием данного прибора руководил Уолтер ЛеКрой (Walter LeCroy), основатель компании LeCroy. Начиная с 1980-х годов рынок цифровых осциллографов прогрессировал невероятными темпами, благодаря чему эти приборы по сей день являются незаменимыми.

Как и в случае с любым другим электронным оборудованием, по способу обработки входного сигнала осциллографы можно разделить на аналоговые и цифровые. Оба типа, конечно же, обладают своими плюсами, минусами и уникальными характеристиками, поэтому давайте все же разберем их более детально.

Аналоговый осциллограф

Единичные экземпляры аналоговых осциллографов все еще можно встретить на рабочих столах мастеров старой закалки, которые в меру своей привычки не могут перейти в век цифрового измерения сигналов. Но даже такие редкие аналоговые модели постепенно вытесняются цифровыми собратьями, потому что ситуация на рынке измерительных приборов аналогична рынку персональных компьютеров, где стоимость компонентов постоянно снижается.

Практически любой аналоговый осциллограф должен быть оснащен одним или несколькими вертикальными каналами, горизонтальным каналом, временной базой, схемой запуска (спусковой схемой), и, конечно же, ЭЛТ модулем. Вертикальный канал должен содержать компенсированный аттенюатор, предусилитель, линию задержки и вертикальный усилитель, который предназначен для усиления сигнала до нужного для ЭЛТ модуля уровня. Горизонтальный канал может использоваться в двух разных режимах работы: внутреннем и внешнем. Оба режима горизонтального канала, по аналогии с вертикальным, работают через горизонтальный усилитель.

Временная база в основном состоит из триггеров, интегрирующего усилителя, а также схем для суммирования и инвертирования.

Схема запуска состоит из селектора фронта, триггера и схемы производного действия. Селектор фронта предназначен для переключения между спадающим и нарастающим фронтом. Схема триггера Шмитта, которая выводит сигнал прямоугольной формы, синхронизируется с другими спусковыми событиями. Управление уровнем запуска (спуска) производится посредством изменения переходного напряжения триггера Шмитта.

ЭЛТ модулем принято называть специальную вакуумную трубку, содержащую электронную пушку, набор горизонтальных и вертикальных отклоняющих пластин, несколько электронных линз, а также дисплей, окрашенный внутри слоями флуоресцентного и фосфоресцентного покрытия.

В большинстве случаев полоса пропускания аналоговых осциллографов исчисляется несколькими сотнями мегагерц, а основным «ограничителем» полосы является именно ЭЛТ модуль. Такие приборы могут использоваться для отображения в реальном времени моментальных изменений сигналов, так как весь процесс вывода сигнала на экран не проходит цифровую обработку. К аналоговым осциллографам такие понятия, как буферизация, обработка входного сигнала и другие термины, относящиеся к современным цифровым моделям, конечно же, неприменимы. Подающиеся на вход сигналы непрерывно отображаются с небольшой задержкой, обусловленнойнепосредственно компонентами электронных схем прибора.

Цифровой осциллограф

Как правило, цифровые осциллографы разделяют на три основных подтипа:

• запоминающий осциллограф (DSO), использующий технологию выборки в реальном времени;
• стробоскопический осциллограф (DSaO), использующий выборку в эквивалентном масштабе времени;
• фосфорный осциллограф (DPO), использующий продвинутые технологии выборки и обработки сигналов.

Цифровые запоминающие осциллографы появились благодаря технологической эволюции гибридных аналогово-цифровых преобразователей (ADC), ответственных за быстрое и точное оцифровывание высокочастотных сигналов, а также благодаря разработкам в сфере запоминающих устройств, которые в подобных приборах должны сохранять данные настолько быстро, насколько осуществляется выборка, и компактных дисплейных модулей с низким энергопотреблением. По сути, запоминающие осциллографы используют аналогово-цифровые преобразователи для представления данных о сигналах в цифровом формате.

Цифровым стробоскопическим осциллографом принято называть прибор, который для получения изображения формы сигнала использует упорядоченную/случайную выборку мгновенных значений исследуемого сигнала и осуществляет его временное преобразование. Принцип работы подобного осциллографа базируется на стробоскопическом эффекте, поэтому DSaO использует измерение мгновенных значений повторяющихся сигналов при помощи коротких стробоскопических импульсов. Благодаря этому принципу такие осциллографы обеспечивают широкую полосу пропускания и обладают высокой чувствительностью.

Цифровые фосфорные осциллографы – это наиболее развитый и высокотехнологичный тип осциллографов, которые существуют на сегодняшний день. DPO отображают сигнал в трех плоскостях, что в какой-то мере можно сравнить с производительностью аналогового осциллографа: временном, амплитудном и амплитудном в течении времени (интенсивность). Такие осциллографы обладают высокой плотностью выборки, а также присущей подобным приборам способностью захватывать данные по интенсивности исследуемого сигнала. Дисплей DPO значительно облегчает распознавание основной формы сигнала от его переходных характеристик — картинка основного сигнала выглядит значительно ярче.

Тенденции развития

Традиционно, производство современных цифровых осциллографов ориентировано на разработку устройств с более широкой полосой пропускания и увеличение быстродействия. На сегодняшний день полоса пропускания осциллографов ведущих производителей достигает 6-7 ГГц и даже больше (у некоторых осциллографов для расширенного анализа сигналов).

С другой стороны, есть тенденция к разработке портативных устройств. Эти устройства не будут иметь характеристик лабораторных осциллографов, но являются компактными, мобильными, и имеют привлекательную цену. По размерам и форм-фактору они очень напоминают современный мобильный телефон.

Разработаны также USB-осциллографы, которые работают в паре с персональным компьютером, и превращают его в измерительное устройство. Управление происходит с ПК, а сигнал отображается на его экране. Как правило, это небольшое и легкое устройство. С его помощью можно легко проводить обработку сигнала (которую на самом деле выполняет ваш ПК). Преимуществом является то, что сигнал можно легко сохранить, обработать, распечатать или переслать.

В заключение

Осциллограф – это невероятно полезный в работе инструмент и, наверное, одна из лучших инвестиций, которую вы можете сделать, занимаясь ремонтом, отладкой и тестированием различной техники. В ассортименте нашего магазина представлен широкий выбор цифровых осциллографов, от бюджетных вариантов до высокотехнологичных производительных моделей. Если у вас возникли вопросы по выбору такого прибора, обращайтесь в нашу техническую поддержку, где вам обязательно помогут.

Цифровой осциллограф | Практическая электроника

Цифровой осциллограф

Цифровой осциллограф – это осциллограф, построенный на основе цифровой схемотехники. Его главное отличие в том, что внутри него идет цифровая обработка сигналов, в отличие от аналогового осциллографа. Цифровой осциллограф может записывать, останавливать, автоматически подгонять и измерять сигнал. В этом заключается его главное отличие от простого аналогового осциллографа.

Раньше у меня был аналоговый осциллограф, который мне служил верой и правдой. Но с бурным развитием электроники, я понял, что мне надо что-то получше. Листая журналы “Радио”, натыкался на рекламу очень крутых приборов – цифровых осциллографов. По тем временам они стоили как подержанный автомобиль иностранного производства.

Но прогресс не стоит на месте. Благодаря китайцам я все-таки осуществил мечту детства и на распродаже приобрел цифровой осциллограф OWON

Подготовка цифрового осциллографа к работе

Включаем осциллограф и цепляем щуп на любой из каналов. Я соединил щуп с первым каналом (Ch2)

На щупе есть делитель. Ставим его ползунок на 10Х.  В осциллографе по умолчанию также должен стоять делитель на 10Х. Если это не так, ищем в его настройках и ставим в характеристиках канала “10Х”.

Каждый нормальный цифровой осциллограф имеет в своем наличии встроенный генератор прямоугольных импульсов с частотой 1000 Герц (1кГц) и амплитудой напряжения в 5 Вольт. В основном этот генератор находится в нижнем правом углу. В нашем случае он называется Probe Comp. Цепляемся за него щупом.

Все должно выглядеть  приблизительно вот так:

На дисплее в это время происходит какой-то “кипеш”.

В этом осциллографе есть волшебная кнопка, от которой я без ума. Это кнопка автоматического позиционирования сигнала Autoscale. Нажал на эту кнопку

Согласился с условиями автоматического позиционирования сигнала

и вуаля!

Но что такое? У нас должен быть ровный прямоугольный периодический сигнал! Вся проблема в том, что щуп осциллографа вносит искажения в сам сигнал, поэтому, его  желательно корректировать каждый раз перед работой.

В современных щупах есть маленький винтик, заточенный под тонкую отвертку.  С помощью этого винтика мы и будем корректировать щуп.

Крутим и смотрим, что у нас получается на дисплее.

Ого, слишком сильно крутанул винт.

Крутим чуточку в обратную сторону и выравниваем горизонтально верхушки сигнала

Вот! Совсем другое дело! На дисплее у нас ровные прямоугольные сигналы ;-). На этом этапе осциллограф готов к работе.

Как измерить напряжение

После того, как мы откалибровали щуп осциллографа, можно приступать к измерениям. В  нашей статье пошагово рассмотрим, как измерять постоянное и переменное напряжение.

Переменный ток обозначается как “АС” – Alternating Current – с англ. переменный ток, а постоянный  – “DC” – Direct Current – с англ. постоянный ток. Думаю, тут ничего сложного нет. Имейте также ввиду,  что в  великом могучем русском языке постоянный ток и постоянное напряжение – это синонимы, переменный ток и переменное напряжение – аналогично. Просто так повелось.

Итак, первым делом выбираем, какой  ток будем измерять. Это делается с помощью кнопочки Coupling (нажимаем клавишу Н1)

Измерение постоянного тока

 Справа экрана сплывают окошки и мы выбираем DC (нажимаем клавишу F1)

На блоке питания для пробы выставляем напряжение в 5 Вольт.

Соединяем щупы блока питания и осциллографа. Сигнальный щуп осциллографа желательно соединить с красным плюсовым крокодилом щупа блока питания, а черный щуп (земля) соединить с минусовым черным крокодилом.

Смотрим на дисплей осциллографа

Итак, что мы тут видим? А видим мы тут осциллограмму  постоянного напряжения.  Постоянное напряжение – это такое напряжение, которое не изменяется со временем.  А если вы в курсе, осциллограф показывает значение напряжение во времени.

Давайте подробнее разберем эту картинку. Смотрим, на что в основном надо обратить внимание (указано белой стрелкой).

Так как  мы измеряем постоянное напряжение на первом  разъеме осциллографа, то и следовательно, осциллограмма будет помечена цифрой “1” в красном кружочке в красной рамке. Как мы с вами видим, весь экран осциллографа поделен  на кубики штриховой линией. В красной рамке  по оси Y обозначают напряжение одной стороны кубика. В данном случае 2 Вольта. Если посчитать от центра пересечения утолщенных штриховых линий, то осциллограмма находится на высоте 2,5  стороны кубика.  Значит напряжение будет 2,5х2=5 Вольт.

В зеленой рамке с помощью нехитрой кнопки  я вывел  точное значение напряжения, нажав  кнопку “Measure”, что с англ.  – измерять. Точное значение равно 5,085 Вольт.

Измерение переменного тока

Настало время измерить переменный ток (переменное напряжение). Для  опытов я взял ЛАТР (Лабораторный автотрансформатор). Как вы помните, ЛАТР понижает  или повышает переменное сетевое напряжение.

Ставим напряжение в 100 Вольт.

Ставим  на осциллографе измерение переменного напряжения AC

Цепляемся к щупам осциллографа крокодилами, идущими от ЛАТРа и смотрим картинку

Ну как? Похожа на синусоиду? С помощью кнопки “Measure” я вывел некоторые интересующие нас параметры. Vk – среднеквадратичное значение напряжения. В данном случае он  нам показывает напряжение, которое мы подавали с ЛАТРа – это 100 Вольт. F – частота  и T – период. Как мы с вами видим частота напряжения в сети 50 Герц. Все верно, в России частота в сетях электрического тока принята 50 Герц, в США  – 60 Герц. Период – 20 миллисекунд. Если единицу разделить  на 20 миллисекунд, то мы как раз получим частоту сигнала.

Автоматическое измерение параметров сигнала

Итак, будем рассматривать все наши измеряемые параметры на конкретном примере. Для этого мы будем использовать генератор частоты  с заранее выставленной частотой в 1 Мегагерц (ну или 1000 Килогерц)  с прямоугольной формой сигнала:

Вот так выглядит этот сигнал на осциллографе:

А где же правильный прямоугольный сигнал? Вот тебе и раз… Ничего с этим не поделаешь… Это есть, было и будет у всех прямоугольных сигналов. Это возникает вследствие несовершенства цепей и радиоэлементов. Особенно хорошо такая осциллограмма прорисовывается на высоких частотах.

Итак, что есть что? Смотрим на картинку ниже

Думаю, тут все понятно.

Ладно, давайте выведем все параметры сигнала, которые может вывести наш осциллограф. Для этого нажимаем кнопочку “Measure” , что с англ. означает “измерять”

Далее нажимаем кнопочку “Add” ( с англ. – добавлять), с помощью вспомогательной клавиши h2

И потом нажимаем кнопку “Show All” (с англ. – показать всё) с помощью вспомогательной клавиши F3

В результате всех этих операций у нас выскочит табличка с измеряемыми параметрами сигнала:

Ну что, думаю настало время поговорить, о том, какие бывают параметры сигналов. Как вы знаете, осциллограф нам показывает изменение напряжения сигнала во времени. Поэтому и параметры сигналов в основном делятся на два типа:

– Амплитудные параметры сигнала

– Временные параметры сигнала

Давайте для удобства  распишем все сигналы, как в нашей табличке. Начнем слева-направо.

Period – с англ. период. Период сигнала – это время, за которое сигнал повторяется. В нашем случае период обозначается буквой “Т”. На осциллограмме его можно показать вот так:

Чтобы самостоятельно посчитать период, нам надо знать значение одной клетки по горизонтали. Снизу осциллограммы можно найти подсказку ;-). Я ее пометил в желтый прямоугольник

Следовательно, одна клеточка равна 500 наносекунд. А так как у нас период длится ровно две клеточки, значит 500 х 2 = 1000 наносекунда или 1 микросекунда.

Сходятся ли наши расчетные показания с показаниями автоматических измерений? Смотрим…

Стопроцентное попадание! Кстати, чтобы не было дальнейших вопросов:

“Пико” – буквой “p”

“Нано” – буквой “n”

“Микро” обозначается буквой “u”, как и в маркировке современных конденсаторов.

“Милли”  – буквой “m”.

Вот небольшая табличка, если кто забыл:

Freq. Полное название frequency – с англ. частота. Обозначается буквой “F”. Частоту очень легко можно вычислить по формуле, зная период Т.

F=1/T

В нашем случае получаем 1/1х10^-6=10⁶=1 Мегагерц (MHz).  Смотрим на наши автоматические измерения:

Ну разве не чудо? 😉

Следующий показатель Mean. В нашем случае обозначается просто буковкой “V”. Он означает среднюю величину сигнала и используется для измерения постоянного напряжения. В данный момент этот параметр не представляет интереса, потому как измеряется переменный ток и в значении этого сигнала показывается какая-то вата. Постоянный ток меряет нормально, можно вывести этот параметр на дисплей, что мы и делали в прошлой статье:

Еще один интересный параметр: PK-PK. Называется он Peak-to-Peak и показывает напряжение от пика до пика. Обозначается как Vp. Что это за напряжение от пика до пика, показано на осциллограмме ниже:

Так как мы видим, что значение нашего квадратика  равно 1 Вольту (внизу слева)

То можно высчитать и напряжение от пика до пика. Оно будет где-то эдак 5 Вольт. Сверяемся с автоматическим измерением

Почти в тютельку!

Плюсы и минусы цифрового осциллографа

Начнем с плюсов

• Запись, остановка, автоматические измерения и другие фишки – это еще не весь список, что умеет делать цифровой осциллограф
• Габариты цифрового осциллографа намного меньше, чем аналогового
• Потребление энергии меньше, чем у аналогового осциллографа
• Жидкокристаллический дисплей, в отличие от кинескопного дисплея аналогового осциллографа

Минусы

• Дороговизна
• Дискретная прорисовка сигнала. Хотя дорогие модели ничуть не уступают аналоговым по прорисовке сигнала.

Про основные принципы измерений и использования цифровых осциллографов можно прочитать, скачав учебное пособие по цифровым осциллографам.

Где купить цифровой осциллограф

Естественно, на Алиэкспрессе, так как в наших интернет-магазинах их цена бывает завышена в два, а то и в три раза. Также очень хорошие отзывы об осциллографе Hantek, характеристики которого даже лучше, чем у моего OWON:

Посмотреть его можете на Алиэкпрессе по этой ссылке.

Выбираем бюджетный карманный осциллограф / Инструменты / iXBT Live

Приветствую! 

Добавляю небольшую статью на тему выбора домашнего компактного осциллографа начального уровня для работы и хобби. 

Почему речь пойдет про карманные и и компактные — потому что это самые бюджетные варианты. Настольные осциллографы можно посмотреть по ссылке ниже. Это, как правило, достаточно дорогие модели ($200-400 и дороже) на 4 канала со множеством функций. А вот компактные модели на 1 канал для простых измерений и оценки формы сигнала можно приобрести буквально за $20…$40. И будут приличные модели, достаточные для большинства измерений.Основные технические характеристики карманных осциллографов — это рабочая полоса, которая измеряется в МГц, а также частота дискретизации, которая напрямую влияет на качество измерений. Не менее важная характеристика — это размер дисплея и емкость батареи, обеспечивающие комфортную работу в автономном режиме.

В статье постараюсь описать осциллографы, которые лично были в руках и дать небольшие плюсы и минусы данных моделей.

Начальный вариант, через который прошли многие радиолюбители — это осциллограф на базе микроконтроллера ATmega, на Али есть множество вариантов, в том числе для самостоятельной сборки, например, DSO138. Его развитие на базе микроконтроллера STM32 называется DSO150.

ОСЦИЛЛОГРАФ DSO 150 В КОМПЛЕКТЕ С ЩУПОМ P6020 ЗА $21

DSO150 — это неплохой осциллограф для радиолюбителя начального уровня. Сам осциллограф имеет полосу около 200кГц. Построен на базе STM32, АЦП до 1М семплов. Хороший вариант для проверки простых блоков питания (ШИМ) и аудиотрактов. Цена $17 за комплект с корпусом и щупом Р6100. Подойдет для начинающих, например, для исследования звуковых сигналов (настройке усилителя и т.п.). Из минусов отмечу невозможность сохранить картинку осциллограммы, а также небольшую полосу пропускания.

Технические характеристики:
• Максимальная частота выборки в режиме реального времени: 1 Мвыб/с
• Аналоговая полоса пропускания: 0 — 200 кГц
• Диапазон чувствительности: 5 – 20 мВ/дел
• Максимальное входное напряжение: 50 В макс. (1 зонд)
• Полное входное сопротивление: 1M ом/20пФ
• Точность: 12 бит
• Длина записи: 1024 точек
• Режимы связи: постоянный ток / переменный ток/ заземление
• Временной диапазон развёртки: 500с/дел– 10 мкc/дел
• Режимы ожидания: автоматический, нормальный и одиночный
• Положение запуска: в центре буфера
• Напряжение источника питания: 9 В (8 – 10 В) постоянного тока
• Потребление тока: ~ 120 мА @ 9 В
• Размер основной платы: 94 x 65 мм 
• Размер аналоговой платы: 65 x 47 мм 
• Размер экрана: 52 x 40 мм
• Размер упаковки: 14,5 x 10 x 3,7 см 
• Вес упаковки: 179 граммов

 

 Но хобби быстро прошло, перешел к серьезным моделям.

В начале 2018 года попался один из популярных вариантов осциллографов начального уровня — простой, но неплохой осциллографический пробник — DSO188.

Осциллограф DSO188 — простой «показометр» с одним каналом, без памяти, но с цветным дисплеем, аккумулятором 300mAh и очень маленький по размерам. Его плюс именно в компактности и портативности, а полосы частот хватит для большинства приложений (например, настройка звукотехники).
При небольшой стоимости ($30) он отображает сигналы с частотой 1МГц ( семплирование 5MSA/s). Для работы используются MMCX щупы, но в комплекте есть адаптер MMCX-BNC. Установлен отдельный АЦП на 5MSPS, полоса до 1МГц, корпус сборный из панелей, что очень даже неплохо выглядит. В плюсах отмечу компактные размеры и приличную полосу, по сравнению с DSO150 (1МГц), а также компактные размеры. Очень удобно использовать вместе с обычным тестером. Легко помещается в карман. Из минусов — корпус имеет открытую конструкцию, не защищенную от внешних воздействий (нужно дорабатывать), а также отсутствие возможности перенести на компьютер сохраненные снимки. Наличие коннектора MMCX это удобно, но для полноценной работы потребуется адаптер на BNC или специальные щупы. За свои деньги это очень хороший вариант начального уровня.

Specifications:
1：Analog band width: 1MHz
2：Maximum real time sampling rate: 5MS/s
3：Vertical sensitivity: 50 mV/div ~ 200 V/div
4：Horizontal time base range: 100mS/div ~ 2uS/div
5：Maximum input voltage: 40 V (1X probe), 800 V (10X probe)
6：Storage depth: 40KB
7：Input resistance: 1M
8：ADC precision: 12bits
9：Coupling mode: AC/DC
10：Trigger mode: Auto
11：Trigger edge: Ascending/descending edge
12：External trigger voltage 0 – 40 V
13：Display: TFT color display
14：Power supply: 250 mAh lithium battery
15：Size: 57 x 34 x 11 mm 
16：Weight: 40 grams

Если одного мегагерца мало, можно посмотреть в сторону карманных осциллографов в корпусе с BNC коннектором. 

 КАРМАННЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ DSO FNISKI PRO

 АНАЛОГИЧНАЯ МОДЕЛЬ  DSO FNISKI PRO С ЩУПОМ P6100 

Это очень хороший вариант за свои деньги. Полоса 5МГц (синус). Есть возможность сохранения графиков.  Цена с купоном продавца $38.

Характеристики:
1:Analog band width: 5MHz
2:Maximum real time sampling rate: 20MS/s
3:Vertical sensitivity: 50 mV/div ~ 200 V/div
4:Horizontal time base range: 50S/div ~ 250nS/div
5:Maximum input voltage: 40 V (1X probe), 800 V (10X probe)
6:Storage depth: 40KB
7:Input resistance: 1M
8:ADC precision: 8bits
9:Coupling mode: AC/DC
10:Trigger mode: Single, Normal, Automatic
11:Trigger edge: Ascending/descending edge
12:External trigger voltage 0 – 40 V
13:Display: 2.4 inch @ 320 * 240
14:Power supply: 1200 mAh lithium battery

 

Есть вариант с BNC-крокодилами.

Есть вариант с щупом 10х щуп P6010 (с полосой до 10МГц). 

 Я бы взял первый вариант (с крокодилами) и докупил бы щупы отдельно. Ссылка на щупы есть ниже.

По результатам использования отмечу удобный корпус,  большой дисплей. Тестовый сигнал на 5МГц (синус) показывает без особых проблем, другие периодические и апериодические сигналы нормально показывает до 1 МГц. 

Если полоса выше 1МГЦ не критична, и не требуется работать с большими напряжениями, то DSO FNIRSI PRO c BNC коннектором — хороший выбор. Он использует стандартные щупы и может применяться как быстрый карманный осциллографический пробник — потыкать и посмотреть, жив ли обмен, микросхема и т.п. А потом топать за большим осциллографом либо нести пациента на стол и вскрывать. 

 А вот если требуется полоса чуть больше — обратите внимание на недорогой осциллографический пробник DSO168

Осциллограф DSO168 имеет необычный дизайн, смахивающий на популярные МР3 плееры. Это одновременно и плюс (металлический стильный корпус), и минус устройства. Не самый удачный выбор разъема — MiniUSB для зарядки аккумулятора. А также отмечу подключение через джек 3.5 мм — самый главный минус данной модели.

Технические характеристики:
• Максимальная частота выборки в режиме реального времени: 50 Мвыб/с
• Аналоговая полоса пропускания: 0 — 20 МГц
• Диапазон чувствительности: 50 – 200 мВ/дел
• Максимальное входное напряжение: 40 В макс. (1 зонд)
• Полное входное сопротивление: 1Mом/20пФ
• Точность: 12 бит
• Длина записи: 1024 точек
• Режимы связи: постоянный ток / переменный ток
• Временной диапазон развёртки: 100с/дел– 100нс/дел
• Режимы ожидания: автоматический, нормальный и одиночный
• Положение запуска: в центре буфера
• Напряжение источника питания: 3.7В аккумулятор

DSO168 — интересный прибор за свою стоимость.
Гораздо лучше огромного количества подобных DSО138, которые строятся на базе микроконтроллеров со встроенным АЦП (200kHz).
В данной модели DSO168 установлен отдельный АЦП AD9283, который обеспечивает уверенный анализ сигналов до 1МГц.
До 8 МГц можно использовать данный прибор, но как «отображалку» сигналов, без каких либо серьезных измерений.
А вот до 1МГц — без проблем.

 В комплекте идет стандартный щуп Р6100 BNC, а также адаптер с джека 3.5мм на BNC. 

На борту отдельный АЦП от AD с частотой семплирования до 100 MSPS, аналоговая полоса до 20МГц, один канал.

Осциллограф DSO168 имеет полосу 20МГЦ (при частоте семплирования 60MSA/s), не самый удачный, но более-менее аккуратный корпус аля iPod, встроенный аккумулятор 800 мАч (может питаться от USB). Сходство с плеером добавляют щупы через джек 3,5 мм (есть адаптер BNC-3.5mm). Памяти для сохранения осциллограмм — нет.

Далее предлагаю посмотреть еще одну недорогую модель осциллографа DSO338 с полосой 30МГц.

КОМПАКТНЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ DSO 338 FNISKI 30MHZ 

Это карманный аккумуляторный осциллограф на один канал с частотой семплирования аж 200Msps. Характеристики неплохие, многим такой модели хватает за глаза. В наличии один канал, дисплей имеет хорошие углы обзора, время работы до 8 часов с одного заряда непрерывно. Цена на распродаже с купоном $61.

Технические характеристики:
1:Analog band width: 30MHz
2:Maximum real time sampling rate: 200MS/s
3:Vertical sensitivity: 50 mV/div ~ 200 V/div
4:Horizontal time base range: 100mS/div ~ 125nS/div
5:Maximum input voltage: 40 V (1X probe), 800 V (10X probe)
6:Storage depth: 128KB
7:Input resistance: 1M
8:ADC precision: 8bits
9:Coupling mode: AC/DC
10:Trigger mode: Single, Normal, Automatic
11:Trigger edge: Ascending/descending edge
12:External trigger voltage 0 – 40 V
13:Display: 2.4 inch — IPS — 320*240
14:Power supply: 3000 mAh lithium battery
15:Size: 90 x 70 x 28 mm 
16:Weight: 200g

 Для измерений используется стандартный щуп P6100 BNC.

 Осциллограф достаточно хорошо себя показывает на частотах более 20 МГц.

 Но, учитывая его стоимость, можно посмотреть и другие варианты.

 

 МОЩНЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ FNIRSI-5012H 100МГЦ

 Новая модель и один из лучших за свои деньги. Это одноканальный 100-МГцовый осциллограф с памятью. Частота семплирования достигает 500 Msps.  Цена на распродаже c учетом купона продавца $76.

Осциллограф является одним из самых «мощных» и «навороченных» в своем ценовом диапазоне. Имеется 1 канал BNC, но осциллограф может отображать синусоидальный сигнал до 100МГц. Другие периодические и апериодические сигналы нормально смотрятся до 70-80 МГц.

 В комплекте с осциллографом есть неплохой щуп Р6100 с делителем 10х и полосой до 100МГц, а также кейс для хранения и переноски.

Осциллограф справляется с сигналами не хуже, чем старший собрат Rigol.

 Отмечу отсутствие связи с компьютером (отчасти это не минус, так как нет необходимости осуществлять гальваническую развязку), а также наличие всего одного канала для измерения.

DSO Fniski 100MHz — это хороший выбор, особенно если нет подходящего прибора и остро стоит вопрос стоимости. Если есть возможность добавить — лучше добавить и взять что-то на два канала и с возможностью сохранения результатов.

ПЕРЕНОСНОЙ ОСЦИЛЛОГРАФ HANTEK 2C42 40МГЦ

Хит 2019 года — портативный осциллограф с частотой 40 МГц (есть модель 2C72 до 70МГЦ) на два канала и с генератором частоты. Встроенный мультиметр. Поставляется с сумкой для переноски.  Цена от $99 на распродаже.

В комплекте есть все необходимое + кейс для переноски. Частота оцифровки до 250MSa/s — это самый лучший результат для портативных осциллографов. Существуют версии 2С42/2С72 без встроенного генератора, но они не так интересны с точки зрения цены и функционала.

 Осциллограф чуть дороже предыдущих, но модель 2Dx2 оснащена генератором частоты. На фото ниже показана генерация синусоидального сигнала частотой 1 МГц.

 В остальном, Hantek не хуже своих старших собратьев. Отмечу наличие встроенного мультиметра, что делает данную модель устройством 3-в-1.

 

В статье отмечу еще один популярный вариант карманного осциллографа — DSO203 Handheld ARM Nano Mini Digital Oscilloscope.

Это отличный комбайн со встроенным функциональным генератором сигналов, 4 каналами (2 аналоговых + 2 цифровых), и частотой семплирования 72MHz. Единственно, он самый дорогой из представленных.

 На сегодняшний день существует отработанная прошивка Wildcat, которая значительно повышает функционал данного DSO203.

Осциллограф практически неубиваемый, имеет металлический корпус, два аналоговых входа, два цифровых входа, встроенный генератор частот. Коннекторы MMCX.

 На фото ниже представлен пример работы генератора частоты. В минусы запишу стоимость, мягко говоря нишевый осциллограф. Можно чуть чуть докинуть и взять Rigol или что-то подобное. 

Осциллографы, которые  у меня есть закончились, но я отмечу еще пару моделей, которые имеют право на жизнь. 

 Это удобный и качественный  осциллограф с генератором сигналов Jinhan JDS2023.

Аналоговая полоса 20MHz. Сделан в удобном формфакторе, в комплекте есть все необходмое для работы.

 Осциллограф подключается к компьютеру, имеет встроенный генератор частот, можно сохранять снимки экрана.

 

НОВЫЙ ПОРТАТИВНЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ JDS6031 1CH 30M 200MSPS

МУЛЬТИМЕТР JSD6031 С АЛИ

Характеристики:
Разрешение экрана: 320 * 240
Длина хоста * ширина * высота: 19,5см * 9,5см 3,7см
Внешняя длина упаковки * ширина * высота: 28,5 см * 23 см * 8 см
Вес хозяина: 350 г
Общий вес брутто: 700 г
Канал: 1CH
Пропускная способность: 30МГц
Скорость выборки: 200 MSPS
Режим питания: 18650 съемный аккумулятор
Калибровка сигнала: 1 кГц меандр

А также недорогой осциллограф DSO 112A TFT Mini Digital Oscilloscope.

 Хороший вариант на твердую «четверку». Имеет сенсоный дисплей и возможность подключения по USB. На борту быстрый АЦП c оцифровкой до 5М семплов в секунду, аналоговая полоса до 2МГц. 

Как и с DSO150, применена STM32, полоса 200кГц. При желании можно найти еще дешевле не распаянный вариант. Подойдет для обучения пайки «со смыслом».

Подобные портативные девайсы — то, что я обычно использую. Очень удобно, особенно при настройке различных приборов, проверке, пуско-наладке.  Могу рекомендовать брать вариант DSO150, а еще лучше, похожий DSO138 (200kHz) в варианте DIY для обучения пайки и азам радиоэлектроники.  Из функциональный моделей отмечу DSO Fniski 100MHz, как осциллограф с самым лучшим соотношением цена и рабочая полоса, а также Hantek 2С72 как самый фунциональный.

Рекомендую обратить внимание на полезные аксессуары для осциллографа:

Щуп Р6100 100МГц с компенсацией емкости и делителем 10х ($5)

Щуп Р2100 100МГц с компенсацией емкости и делителем 10х копия Tectronix ($7)

Щуп Р4100 100МГц 2кВ с компенсацией емкости и делителем 100х ($10)

Пассивный аттенюатор сигнала Hantek HT201 для осциллографа 20:1 BNC для измерений напряжения до 800Вольт ($4)

 

 Все перечисленные модели интересны, в период летней распродажи с 18 по 23 июня будут приличные скидки до 15-20%. Старайтесь комбинировать с купонами, приведенными выше. Про оформлении смотрите купоны магазина, которые доступны на странице акций или на странице товара. 

Лучшие модели осциллографов для радиолюбителя с Aliexpress на летней распродаже

Смотрите горячие темы:

Выбираем лучшие карманные осциллографы (DSO) с Али

Электроника, модули и промавтоматика с Али и не только. Недорого и очень выгодно

Топ-10 новых автогаджетов с Aliexpress

Подборка топ-10 аудиомагазинов с Aliexpress: компоненты для самодельных усилителей и акустических систем

Подборка топ-10 аудиоусилителей с Aliexpress

Умный дом с нуля: устройства Xiaomi MiHome

Умный дом с нуля: выбираем устройства Xiaomi MiHome

Подборка лучших павербанков (внешних аккумуляторов) c поддержкой QC3.0 и PD

Профильные магазины с Алиэкспресс: аудиомодули, радиотовары, специальные гаджеты и инструменты

Подборка паяльного оборудования для радиолюбителя с Али (и не только)

Выбираем лучшее оборудование для радиолюбителя с Али (и не только)

Топ мультиметров и измерителей с Али

Недорогие и полезные DIY модули и инструменты для радиолюбителя

Подборка лучших павербанков (внешних аккумуляторов) c поддержкой QC3.0 и PD

Подборка серьезных осциллографов с Али (20МГц-100МГц)

Подборка готовых модулей усилителей звука с Али (плюс пара динамиков) для DIY акустических систем

Аудиомодули и платы усилителей с Али и не только

Лучшие компоненты для создания точечной сварки своими руками с Алиэкспресс (для сварки аккумуляторов)

Подборка интересных товаров, гаджетов, инструментов и игрушек с Алиэкспресс с хорошей скидкой

Инструменты, тестер, павербанк — годнота с Алишки

Лучшие аккумуляторные батарейки с Али: АА (пальчиковые), ААА (мизинчиковые), «Крона»

Подборка лучших внешних аккумуляторов c QC3.0 и PD для питания паяльников и мощных устройств

Подборка очень выгодных товаров технической направленности с Алиэкспресс

Лучшие наборы LEGO с Алиэкспресс (10 сборных моделей автомобилей)

Аксессуары для LEGO — лучшие и самые необычные дополнения с Али

что это, какие бывают, что измеряют, как пользоваться

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

Содержание статьи

Что такое осциллограф

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

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

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

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

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

Для чего он нужен

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

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

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

Виды осциллографов

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

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

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

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

Что измеряет осциллограф

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

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

Вот что можно измерить и отследить при помощи осциллографа:

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

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

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

Устройство и принцип работы

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

Устройство аналогового осциллографа: блок-схема

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

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

Основные блоки аналогового осциллографа

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

Режимы работы осциллографа

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

Выбор режима работы осциллографа

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

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

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

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

Делитель (аттенюатор)

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

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

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

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

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

Особенности цифровых моделей

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

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

Упрощенная блок-схема цифрового осциллографа

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

Как работать с осциллографом

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

Подключение осциллографа

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

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

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

Измерительные шнуры для осциллографа

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

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

Проверка осциллографа перед работой

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

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

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

Как измерить осциллографом напряжение: переменное, меандра, постоянное

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

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

Измерение напряжения осциллографом

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

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

Как осциллографом определить частоту

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

Как определить частоту сигнала по осциллографу

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

Полоса пропускания осциллографа: что это и на что влияет

При выборе осциллографа смотрят на следующие параметры:

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

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

Там, где полоса пропускания заканчивается, частоты жестко подавляются

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