Как пользоваться осциллографом и для чего он вообще нужен. Часть I

1. Краткая история
2. Общий принцип работы
3. Какие бывают осциллографы
4. Основные характеристики

К осциллографам у меня особая любовь. Кому-то бентли нравятся, а кому-то осциллографы. У каждого свои причуды. Бентли мне тоже нравится, но в отличии от всех других её владельцев, мне еще и осциллографы нравятся! =)

Главная задача осциллографа: регистрировать изменения исследуемого сигнала и выводить его на экран для просмотра. Это самый незаменимый прибор в лаборатории радиолюбителя. Можно и частоту прикинуть и амплитуду посмотреть и, что часто ещё важней, форму сигнала изучить. Решил заниматься электроникой — обязательно купи.

Краткая история

История осциллографа насчитывает уже 100 с лишним лет. В разное время над усовершенствованием прибора работали такие известные люди как Адре Блондель, Роберт Андреевич Колли, Уильям Крукс, Карл Браун, И.

Ценнек, А. Венельт, Леонид Исаакович Мандельштам и многие другие.

Кстати, а вы знали, что первое подобие осциллографа создали в Российской Империи? Это сделал В 1885 году русский физик Роберт Колли. Прибор назывался осциллометр. Осциллографы того времени сильно отличались от тех, что используются сейчас!

Общий принцип работы

Надо сказать, что сейчас существует огромное количество разных осциллографов. Но для нас важен общий принцип работы, который заключается в том, что прибор регистрирует изменение напряжения сигнала и выводит его на экран. Да, именно для этого и нужен осциллограф, и всё. Но это настолько важно для физиков и инженеров, что словами передать сложно. Важность этого прибора сравнима с открытием закона всемирного тяготения.

На картинке выше приведена типичная панель управления осциллографа. Куча всяки регуляторов, кнопочек, разъемов и экран. Ужас, как во всём это разобраться? Да легко. Поехали.

Никто не обидится, если я скажу, что у осциллографа два главных органа управления. Над ними обычно написано «Развертка» или «Длительность», «В/дел». Разберемся!

Сначала про «В/дел». На вход прибора ты можешь подавать сингал разной амплитуды. Захотел подал синусоиду с амплитудой в 1В, а захотел 0.2В или 10В. Как видно на картинке сверху, экран прибора обычно разделен на клеточки. Да, это та самая всем привычная декартова система координат. Так вот  «В/дел» позволяет изменять масштаб по оси Y. Другими словами можно менять размер клеточки в вольтах. Если выбрать 0.1В и подать синусоиду амплитудо в 0.2В, тогда вся синусоида займёт на экране 4 клетки. 

А при исследовании сигнала в реальной схеме амплитуда сигнала может быть такой, что весь сигнал не сможетпоместиться на экране прибора. Вот тогда ты и будешь крутить ручку регулировки «В/дел», устанавливая необходимый масшатб оси Y таким, чтобы увидеть весь сигнал. 

Теперь про «Длительность». Большую часть истории развития электронных осциллографов они были аналоговыми. В качестве экрана использовались ЭЛТ (электронно-лучевые трубки). Те самые, что уже и в телевизорах трудно встретить. Кому интересно, посмотрите видео ниже. Оно прекрасно объясняет принцип рисования исследуемого сигнала на экране ЭЛТ-осциллографа. Либо читаем дальше, если лень смотреть, — я расскажу о самом главном. 

Итак, ручка «длительность» («разёртка») нужна для того, чтобы задать с какой скоростью будет бегать луч на экране прибор слева на право. (Ты думал, что там рисуется линия целиком? Нет, это в современных цифровых приборах так, но оних позже) Для чего это нужно? Да собственно на этом и строится работа осциллографа. Луч бегает слева-направо, а подаваемый на вход сигнал просто отклоняет его вверх или вниз. В итоге ты и видишь на экране прибора красивую картинку синусоиды или какого-нибудь шума. 

Ладно, зачем это нужно теперь понятно. Остался вопрос зачем менять скорость перемещения или, другими словами, частоту пробегания луча по экрану (частоту развертки)? 

Может ты замечал сам или видел на каком-нибудь шоу или концерте такой эффект, что когда в темноте вспихивал яркий свет на долю секунды, тогда казалось, что все движение прекратилось, мир замер? Поздравляю ты подметил стробоскопический эффект. Есть даже такое устройство — стробоскоп. Стробоскоп позволяет разглядывать быстродвижущиеся предметы. В осциллографе тоже самое, он по сути представляет собой «электронный» стробоскоп! Только с помощью изменения частоты развертки мы добиваемся замирания картинки на экране прибора. И если частота развертки будет близка или совпадать с частотой сигнала, то на экране ты увидишь статичную картинку, которая словно нарисована на бумаге.

А иначе будет казаться, что синусоида куда-то бежит. Я не буду рассказывать как это достигается. Главное понять принцип, а детали конкретной реализации уже не столь важны. Все остальные функции осциллографа уже являются дополнением. Их наличие сильно упрощает исследование сигналов. И если каких-то из них нет в твоём приборе, то можно жить спокойно. 

Какие бывают осциллографы

Пока что ещё можно выделить три основных вида осциллографов: аналоговые, цифровые и аналогово-цифровые. Цифровых с 80х годов 20 века становится всё больше. Сейчас они представляют самую многочисленную группу. Обладают множеством полезных дополнительных функций, маленьким размером, весом и приличной стоимостью.

На момент написания этих строк, средняя цена за цифровой прибор будет от 15 тысяч за самую корявую модель. Более-менее нормльный прибор можно купить от 25 000. В то время как старый советский прибор с серьезными характеристиками, многократно превосходящими среднюю цифровую модель, можно найти за 3-6 тысяч, но вес, размеры и некоторые другие характеристики могут подойти не каждому =)

Основные характеристики

У осциллографов есть много характеристик. Обо всех радиолюбителю знать бесполезно. Разве что радиолюбитель решил стать профессионалом =) Но есть такие, о которых следует быть в курсе и понимать что они означают.

• Полоса пропускания или параметры переходной характерис­тики
• Время нарастания переходной характеристики τ_н
• Чувствительность
• Параметры входов
• Размер экрана, габариты
• Минимальная частота развертки
• Минимальное коэф. В/дел

Что дальше

Заголовок этой записи начинается с фразы «Как пользоваться», однако получилось длинней, чем планировалось и поэтому практические приёмы я решил вынести во вторую часть

И на последок ещё одна крутая картинка, найденная на просторах сети и иллюстрирующая работу осциллографа:

Осциллограф — это… Что такое Осциллограф?

Осциллограф

Осцилло́граф (лат. oscillo — качаюсь + греч. γραφω — пишу) — прибор, предназначенный для исследования (наблюдения, записи; измерения) амплитудных и временны́х параметров электрического сигнала, подаваемого на его вход, либо непосредственно на экране, либо записываемого на фотоленте.

Современные осциллографы позволяют исследовать сигнал гигагерцовых частот. Для исследования более высокочастотных сигналов можно использовать электронно-оптические камеры.

Применение

Используются в прикладных, лабораторных и научно-исследовательских целях, для контроля/изучения электрических сигналов — как непосредственно, так и получаемых при воздействии различных устройств/сред на датчики, преобразующие эти воздействия в электрический сигнал.

Курсорные измерения

Захват строки телевизионного сигнала

Для периодического и оперативного контроля качественных показателей телевизионного тракта и отдельных его звеньев в системах телевещания применяются специальные осциллографы с блоком выделения строк.

Классификация

По назначению и способу вывода измерительной информации:

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

По способу обработки входного сигнала

• Аналоговый
• Цифровой

По количеству лучей: однолучевые, двулучевые и т. д. Количество лучей может достигать 16-ти и более (n-лучевой осциллограф имеет nное количество сигнальных входов и может одновременно отображать на экране n графиков входных сигналов).

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

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

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

Устройство

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

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

Экран

Схема электронно-лучевой трубки осциллографа: 1 — отклоняющие пластины, 2 — электронная пушка, 3 — пучок электронов, 4 — фокусирующие катушки, 5 — экран

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

Сигнальные входы

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

Управление разверткой

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

Режимы развертки:

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

Триггер

Если запуск развёртки никак не связан с наблюдаемым сигналом, то изображение на экране будет выглядеть «бегущим» или даже совершенно размазанным. Это происходит потому, что в этом случае осциллограф отображает различные участки наблюдаемого сигнала на одном и том же месте. Для получения стабильного изображения все осциллографы содержат систему, называемую триггер.

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

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

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

Настройка

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

История

Первый осциллограф был изобретён французским физиком Андре Блонделем в 1893 году.

Интересные факты

См. также

Примечания

Ссылки

Литература

• Р. Г. Карпов, Н. Р. Карпов Электрорадио измерения М.: «Высшая школа», 1978

Как выбрать цифровой осциллограф в 2021 г. [Руководство]

Для тех, кто занимается разработкой, изготовлением или ремонтом электронного оборудования, основным рабочим прибором всегда был, есть и будет (мы очень на это надеемся 🙂 ) цифровой осциллограф.

Данное руководство посвящено ответу на вопрос: «как выбрать цифровой осциллограф?».

Оглавление:

1. Критерии выбора цифрового осциллографа
   1. Полоса пропускания
   2. Время нарастания
   3. Согласованные пробники
   4. Количество каналов
   5. Частота дискретизации
   6. Система запуска
   7. Длина записи
   8. Навигация и анализ
   9. Поддержка приложений
   10. Простое управление
   11. Интерфейсы подключения
   12. Самое главное требования при выборе осциллографа
   13. Примеры цифровых осциллографов
   14. Задать вопрос / оставить комментарий

Прежде чем понять, как правильно выбрать цифровой осциллограф, стоит понимать, что он из себя представляет и зачем он Вам нужен.

Цифровой запоминающий осциллограф:

• Захватывает, сохраняет и отображает сигналы
• Отображает высокоскоростные периодические или непериодические сигналы, поступающие на входной канал
• Измеряет частоту сигнала, искажения, вносимые неисправным компонентом, уровень шумов, изменение шума во времени и множество других параметров

Осциллограф какой бы марки вы не выбрали ( Tektronix, Rohde & Schwarz, Keysight) должен не только соответствовать характеру вашей работы, но и:

• Точно регистрировать сигналы
• Обладать функциями, расширяющими ваши возможности и позволяющими сэкономить время
• Иметь гарантированные технические характеристики, подтвержденные документально

Точность. Вы должны точно знать, какие сигналы собираетесь исследовать: звуковые сигналы и аналоговые сигналы датчиков или импульсы и ступеньки (цифровые сигналы). Если вы работаете с цифровыми сигналами, то будете ли вы измерять длительность перепадов, или вас интересуют лишь примерные временные соотношения? Будете ли вы использовать осциллограф для измерения характеристик разрабатываемой схемы, или в основном он нужен вам для отладки? В любом случае изначально точный захват сигнала важнее любой последующей обработки – ваши решения должны опираться на точную исходную информацию, которую затем вы всегда сможете обработать на ПК.

Возможности.  Следует учитывать не только те схемы, которые вы разрабатываете сегодня, но и те, что будете создавать завтра. Высококачественный осциллограф с широкими возможностями верно прослужит вам долгие годы.

Гарантированные характеристики цифровых осциллографов.  Убедитесь, что все характеристики, связанные с необходимыми видами измерений, отмечены в техническом описании, как «гарантированные». Если значения параметров указаны, как «типовые», они являются статистической характеристикой и не могут использоваться для выполнения достоверных измерений в соответствии с общепринятыми стандартами качества. Ниже будут перечислены основные параметры цифровых осциллографов.

Какие бывают типы цифровых осциллографов? Ёлка в вашем осциллографе 🙂

Критерии выбора цифрового осциллографа

1.Полоса пропускания цифрового осциллографа

Системная полоса пропускания цифрового осциллографа определяет главную способность цифрового запоминающего осциллографа измерять аналоговый сигнал – максимальный диапазон частот, в котором обеспечивается точное измерение.

Что необходимо учитывать

• Осциллографы начального уровня обычно обладают максимальной полосой пропускания 100 МГц. Они могут точно (в пределах 2 %) показывать амплитуду синусоидальных сигналов частотой до 20 МГц
• Для цифровых сигналов осциллограф должен захватывать основную, третью и пятую гармоники, иначе в осциллограмме будут отсутствовать важные детали. Поэтому для достижения погрешности не более ±2 % полоса пропускания осциллографа с учетом пробника должна, как минимум, в 5 раз превышать максимальную полосу сигнала – «правило пятикратного превышения». Это необходимо и для точного измерения амплитуды
• Поэтому для высокоскоростных цифровых сигналов, сигналов последовательных шин, видеосигналов и других сложных сигналов может потребоваться осциллограф с полосой пропускания 500 МГц и выше

Рис 1. Полоса пропускания определяется как полоса частот, в пределах которой входной синусоидальный сигнал ослабляется осциллографом не более чем до 70,7 % или по уровню –3 дБ (по уровню половинной мощности), как показано на данном рисунке для осциллографа с полосой пропускания 1 ГГц.

При выборе осциллографа — это один из главных факторов.

2. Время нарастания цифрового осциллографа

При работе с аналоговыми схемами основным критерием пригодности осциллографа является полоса пропускания. При исследовании импульсных или многоуровневых сигналов с крутыми фронтами наиболее важно, насколько точно осциллограф измеряет длительность фронта.

Что необходимо учитывать

• Чем меньше время нарастания осциллографа, тем точнее он может передать тонкие детали быстрых перепадов. Кроме того, этот параметр важен для точного измерения времени
• Время нарастания определяется, как k/(Полоса пропускания), где k лежит в диапазоне от 0,35 (для осциллографов с полосой <1 ГГц) до 0,40 –0,45 (>1 ГГц)
• Аналогично полосе пропускания, время нарастания осциллографа должно быть в 5 раз меньше минимальной длительности фронта исследуемого сигнала. Например, для измерения фронта длительностью 4 нс, время нарастания осциллографа должно быть не более 800 пс. Примечание. Как и для полосы пропускания, соблюдение этого простого правила возможно не всегда
• Для измерения сигналов ТТЛ и КМОП может потребоваться время нарастания 300-400 пс

Рис 2. Ваш осциллограф должен быть достаточно быстродействующим для точного захвата быстрых переходных процессов.

3. Согласованные пробники

Точные измерения начинаются с наконечника пробника. Полоса пропускания пробника должна соответствовать полосе пропускания осциллографа (с учетом «правила пятикратного превышения»), и при этом пробник не должен создавать излишнюю нагрузку на цепи тестируемого устройства.

Что необходимо учитывать

• При подключении пробника к тестируемому устройству он становится составной частью измеряемой цепи, внося в нее свое сопротивление, емкость и индуктивность, которые способны повлиять на результаты измерения. Для минимизации такого влияния лучше использовать пробники и осциллографы одного производителя, образующие интегрированное решение
• Важную роль играет нагрузка на исследуемую цепь. Активная нагрузка стандартного пассивного пробника обычно имеет приемлемое значение 10 МОм и выше. А вот его емкостная нагрузка 10, 12 или даже 15 пФ может создавать серьезные проблемы для измерения на высоких частотах
• Выбирая осциллограф среднего ценового диапазона, обращайте внимание, чтобы пробники имели входную емкость не более 10 пФ. Лучшие пассивные пробники обладают полосой пропускания 1 ГГц и входной емкостью менее 4 пФ ( Например, Tektronix TPP1000)

Рис 3. Выбирая пробник, подготовьте ответы на следующие вопросы. Что вы планируете измерять – напряжение, ток или и то, и другое? Какова частота исследуемого сигнала? Велика ли амплитуда? Высокое или низкое выходное сопротивление имеет тестируемое устройство? Нужны ли вам дифференциальные измерения? Выбор пробников зависит от того, с какими устройствами и сигналами вы собираетесь работать.

Поэтому, задача не только в том, как выбрать цифровой осциллограф, но и как пользоваться осциллографом.

Используйте несколько пробников. Для начала выберите пассивные пробники с широкой полосой пропускания и малой входной емкостью. Активные несимметричные пробники имеют полосу пропускания от 1-4 ГГц, а дифференциальные – до 20 ГГц и выше. Добавив токовый пробник, вы сможете использовать осциллограф для расчета и отображения мгновенной мощности, активной мощности, полной мощности и фазы. Высоковольтные пробники могут измерять напряжения до 40 кВ пикового значения. Специальные пробники включают логические, оптические, тепловые и др.

4. Сколько нужно каналов для выбора осциллографа?

Цифровые осциллографы оцифровывают сигнал, поступающий на входные аналоговые каналы, а затем сохраняют и отображают полученные значения. Обычно, чем больше каналов, тем лучше, хотя дополнительные каналы увеличивают цену прибора.

Что необходимо учитывать

• Сколько каналов выбрать – 2, 4, 8 или 16 – зависит от вашего приложения. Два или четыре аналоговых канала позволят измерять и сравнивать временные характеристики сигналов аналоговых устройств, тогда как отладка цифровой системы, использующей параллельную передачу данных, может потребовать 8 или 16 дополнительных каналов, а возможно и больше. Например, осциллограф MSO58 имеет 8 аналоговых или 64 цифровых канала
• Осциллографы смешанных сигналов предлагают дополнительные цифровые каналы ( цифровой вход осциллографа), которые отображают только два логических уровня и могут представлять их в виде сигнала шины. Комбинированные осциллографы ( например, MDO4104С) имеют отдельный РЧ вход для выполнения высокочастотных измерений в частотной области
• Какую модель бы вы ни выбрали, все каналы должны обладать достаточным диапазоном частот, линейностью, точностью усиления, равномерностью АЧХ и стойкостью к статическому разряду
• Некоторые приборы в целях экономии используют общую для нескольких каналов систему дискретизации. Будьте осторожны – в этом случае частота дискретизации может снижаться в зависимости от числа используемых каналов
• Изолированные каналы упрощают измерения с гальванической развязкой. В отличие от осциллографов с несимметричным входом, «общие» проводники входных каналов могут быть изолированы друг от друга и от «земли». Например, серия осциллографов Tektronix TPS2000B или Rohde & Schwarz Scope Rider

Рис 4. Комбинированные осциллографы (MDO) не только предлагают аналоговые и цифровые каналы, как и осциллографы смешанных сигналов (MSO), но и имеют отдельный РЧ вход, сигнал которого можно анализировать в частотной области.

5. Частота дискретизации цифрового осциллографа

Частота дискретизации осциллографа подобна частоте кадров видеокамеры. Она определяет количество мелких деталей сигнала, которые может захватить и отобразить осциллограф.

Что необходимо учитывать

• Частота дискретизации (число выборок в секунду) показывает, насколько часто осциллограф делает выборки сигнала. Как и ранее, рекомендуется придерживаться «правила пятикратного превышения»: частота дискретизации должна не менее чем в 5 раз превышать наивысшую частотную составляющую измеряемого сигнала
• Минимальная частота дискретизации тоже может иметь важное значение, если нужно исследовать медленно меняющиеся сигналы в течение длительного времени
• Большинство осциллографов начального уровня имеют максимальную частоту дискретизации от 1 до 2 Гвыб./с, тогда как осциллографы среднего ценового диапазона могут предлагать от 5 до 10 Гвыб./с
• Чем выше частота дискретизации, тем меньше теряется информации, и тем лучше осциллограф представляет исследуемый сигнал. Но при этом память заполняется быстрее, что ограничивает интервал захвата

Рис 5. Точность отображения сигнала зависит от частоты дискретизации и от используемого метода интерполяции.

Линейная интерполяция соединяет выборки сигнала прямыми линиями, но такой подход ограничен реконструкцией сигналов с прямыми участками.

Интерполяция «sin x/x» представляет собой математический процесс, в котором для заполнения промежутков между реальными выборками рассчитываются дополнительные точки. Эта форма интерполяции хорошо работает для сигналов криволинейной формы и непериодических сигналов, которые в реальных схемах встречаются значительно чаще, чем чистые меандры или импульсы.

Следовательно, интерполяция «sin x/x» более предпочтительна для приложений, где частота дискретизации превышает полосу пропускания системы от 3 до 5 раз.

Для захвата глитчей нужна скорость.  Теорема Котельникова гласит, что для точной реконструкции сигнала частота дискретизации должна не менее чем в два раза превышать его наивысшую частотную составляющую.

Однако это соотношение определяет абсолютный минимум, который применим только к синусоидальным и периодическим сигналам. Глитчи по определению являются непериодическими, поэтому дискретизация с удвоенной частотой наивысшей составляющей обычно недостаточна. Вывод: высокая частота дискретизации повышает разрешение, позволяя увидеть накладывающиеся друг на друга события.

6. Гибкая система запуска

Система запуска обеспечивает стабильное изображение и позволяет выделять конкретные фрагменты сложных сигналов.

Что необходимо учитывать

• Все осциллографы обеспечивают запуск по фронту, и большинство – по длительности импульса
• Для захвата специфических аномалий и более эффективного использования длины записи выбирайте осциллограф, имеющий расширенные режимы запуска для более сложных сигналов
• Чем шире выбор условий запуска, тем выше гибкость использования осциллографа (и тем быстрее вы сможете выявлять причины возникающих проблем):
  
  • запуск по последовательности событий А и В, задержка по времени или по событиям;
  • запуск по строке или кадру видеосигналов стандартной и высокой четкости;
  • запуск по условию – скорость нарастания, глитч, длительность импульса, время ожидания, рант, время установки и удержания;
  • запуск по сигналам последовательных (I2C, SPI, CAN/LIN, USB …) и параллельных шин

Рис 6. Запуск позволяет начать горизонтальную развертку с нужной точки сигнала, а не просто с того места, где закончилась предыдущая развертка. При однократном запуске происходит захват по всем каналам одновременно.

Расширенные функции запуска помогают найти нужную информацию. Запуск по заданным условиям позволяет выделить определенный участок осциллограммы и обнаружить аномалии. Функции запуска можно настроить на специальные условия во входном сигнале, облегчая, например, обнаружение импульсов, длительность которых меньше заданной

7. Длина записи

Длина записи – это число точек, из которых состоит зарегистрированная осциллограмма. Осциллограф имеет ограниченный объем памяти для записи выборок, поэтому чем больше объем памяти, тем большую длину записи можно получить.

Что необходимо учитывать

• Время захвата = длина записи / частота дискретизации. Например, при длине записи 1 млн. точек и частоте дискретизации 250 Мвыб./с осциллограф может захватывать сигнал в течение 4 мс. Правильное понимание этого параметра поможет Вам выбрать осциллограф именно под Ваши задачи
• Современные осциллографы позволяют выбирать длину записи, оптимизируя уровень детализации в соответствии с вашим приложением
• Хороший осциллограф общего назначения может сохранить более 2000 точек, чего более чем достаточно для стабильного синусоидального сигнала (требующего как минимум 500 точек). Но для отыскания причин аномалий в сложных последовательных потоках данных лучше выбрать осциллограф с цифровым люминофором (DPO) с длиной записи 1 млн. точек или больше.
• Для регистрации переходных процессов или поиска непериодических сигналов, таких как джиттер, искаженные импульсы или глитчи, выбирайте осциллограф, начиная со среднего ценового диапазона, сочетающий большую длину записи с высокой скоростью обновления осциллограмм.

Рис 7. Поскольку осциллограф может сохранять лишь ограниченное число выборок, временное окно захвата осциллограммы обратно пропорционально частоте дискретизации осциллографа. Время захвата = Длина записи / Частота дискретизации.

Получите полную картину. Достаточно детальный захват для декодирования сигнала шины USB требует высокого разрешения по времени (200 пс). Регистрация нескольких пакетов требует продолжительного времени захвата (200 мкс). Чтобы отобразить и то и другое, нужен осциллограф с большой длиной записи (1 млн. точек).

8. Система навигации и анализа

Поиск определенных аномалий формы сигнала можно сравнить с поиском иголки в стоге сена. Вам понадобятся средства, автоматизирующие этот процесс и ускоряющие получение результата.

Что необходимо учитывать

• Функция масштабирования и панорамирования позволяет растягивать интересующий участок осциллограммы и перемещать окно обзора назад и вперед по шкале времени
• Функция воспроизведения и паузы автоматически перемещает окно обзора по осциллограмме. Это позволяет освободить руки и сконцентрироваться на самом сигнале
• Маркеры позволяют помечать интересующие события. Для быстрого перехода между маркерами и простого измерения временных интервалов можно использовать органы управления передней панели
• Функция поиска и маркировки позволяет просматривать всю захваченную осциллограмму и автоматически отмечать появления определенных пользователем событий
• Расширенный поиск позволяет определять различные критерии, аналогичные условиям запуска, в соответствии с которыми будут автоматически обнаруживаться и помечаться события в захваченном сигнале.

Рис 8. Осциллографы с длиной записи в миллионы точек могут выполнять захват в течение длительного времени, что очень важно для исследования сложных сигналов. Расстановка маркеров помогает, например, измерять задержки на шине CAN.

9. Расширенная поддержка приложений

Лучшие осциллографы имеют прикладное программное обеспечение для диагностики оптических и электрических схем и тестирования на соответствие стандартам.

Что необходимо учитывать

• Приложения для измерения целостности сигнала и джиттера позволяют глубже анализировать проблемы качества сигнала в цифровых системах, выявлять причины их возникновения и оценивать их влияние
• РЧ приложения предоставляют возможность представления сигналов в частотной области и анализа с помощью спектрограмм и кривых зависимости амплитуды, частоты и фазы от времени.
• Поддержка отладки встраиваемых систем со смешанными аналоговыми и цифровыми сигналами, параллельными и последовательными шинами, такими как CAN/LIN, I2C, SPI, FlexRay, MOST и другие.
• Прикладное ПО для учебных заведений: чтобы создавать технологии следующего поколения, студенты, изучающие электронику, должны научиться разбираться в сложных электронных схемах

Рис 9. Устойчиво ли работает ваш импульсный источник питания? Средства автоматического анализа позволяют измерять каждый параметр одним нажатием кнопки, предлагая быстрый и точный анализ области безопасной работы (ОБР), качества питающего напряжения, коммутационных потерь, гармоник, модуляции, пульсаций и скорости нарастания выходного тока и напряжения (di/dt, dv/dt).

10. Простое управление

Осциллографы должны быть просты в управлении даже для неопытных пользователей. Интерфейс пользователя дает существенный вклад во время решения инженерной задачи.

Что необходимо учитывать

• Часто используемые функции должны иметь отдельные органы управления
• Кнопки автоматической настройки и сброса к значениям по умолчанию позволяют мгновенно настроить прибор
• Осциллограф должен иметь быстрый и четкий отклик на органы управления
• Интерфейс осциллографа должен поддерживать ваш родной язык, включая соответствующие накладки для передней панели

Рис 10. Многие люди пользуются осциллографом не каждый день. Интуитивное управление позволяет даже неопытным пользователям чувствовать себя комфортно, в то же время предлагая опытным пользователям простой доступ к наиболее востребованным функциям. Для использования как в лабораторных, так и в полевых условиях выпускается множество моделей портативных осциллографов.

11.Интерфейсы и возможности расширения

Непосредственное подключение осциллографа к компьютеру или передача данных через сменные носители позволяет выполнять расширенный анализ, упрощает документирование и обмен результатами измерений.

Что необходимо учитывать

• Обратите внимание на осциллографы, обеспечивающие доступ к рабочему столу Windows, имеющие функции распечатки на сетевом принтере и предоставляющие общий доступ к ресурсам
• Проверьте, может ли осциллограф использовать программное обеспечение сторонних производителей для анализа, документирования и автоматизации измерений
• Нужен ли вам доступ в интернет для обмена с коллегами результатами измерений в режиме реального времени?
• Можно ли расширить возможности осциллографа в соответствии с изменяющимися потребностями? Например, добавить:
  • память для анализа записей большей длины;
  • специальные приложения для измерений;
  • различные пробники и модули;
  • такие принадлежности, как аккумуляторные батареи и комплекты для монтажа в стойку;
  • программное обеспечение для управления осциллографом с компьютера, выполнения
  • автоматических измерений, регистрации и экспорта осциллограмм.

Рис 11. К стандартным интерфейсам осциллографа относятся GPIB, RS-232, USB, Ethernet, LXI, а также интерфейсы для связи с сетевыми коммуникационными модулями. Интерфейс USB широко используется для сохранения осциллограмм, результатов измерений и наборов настроек на флэш- накопителях. PictBridge позволяет использовать осциллограф в качестве цифровой камеры. Порт VGA обеспечивает подключение внешнего монитора.

… и, наконец, учтите душевный комфорт!

Конечно, приобретая осциллограф, вы заплатите за него определенную сумму, но во что выльются последующие эксплуатационные расходы?

Ознакомьтесь со стоимостью услуг по поддержке прибора, предлагаемых производителем, и оцените, насколько они увеличивают ваши расходы и продлевают срок службы осциллографа.

К таким услугам относятся обучение по месту установки, системная интеграция, управление проектами и другие профессиональные услуги, которые помогут повысить эффективность прибора и позволят выполнять точные и достоверные измерения.

Удобные пакеты дополнительных услуг и такие виды поддержки, как расширенная гарантия, могут сэкономить деньги в долговременной перспективе и избавить от ненужных волнений.

Бюджетные цифровые осциллографы

Осциллографы начального уровня

Осциллографы смешанных сигналов

Продвинутый анализ сигналов

Осциллографы Hi-end класса

1. Просто позвоните по телефону: +7 (499) 391-90-77
   
2. Или напишите на почту: [email protected]

10 причин, по которым каждому радиолюбителю нужен осциллограф | НПЦ МаксПрофит

Причина №1: это как мультиметр, но намного круче!

Конечно, основная функция осциллографа — измерение электрических сигналов. Но он также чертовски полезен для измерения в основном постоянных уровней напряжения. Например, я использовал свой только сегодня, когда проверял вывод различных уровней напряжения источника питания. Он также может делать то, что не могут сделать большинство мультиметров: обнаруживать небольшие колебания напряжения питания.

Причина №2: Вы можете использовать их для отладки аналоговых выходов датчиков.

У меня тонна аналоговых датчиков расстояния. Некоторые из них настоящие, а некоторые — дешевые подделки. Прежде чем я вставлю один из… ммм… более сомнительных датчиков… в схему, я сначала подключу их к моему осциллографу, чтобы измерить, ведет ли себя аналоговый выход должным образом.

Причина №3: они отлично подходят для обнаружения простых ошибок.

Пока я собирал свою покерную фишку с подсветкой, у меня возникли некоторые проблемы с тем, чтобы на одном из демонстрационных эскизов правильно мигал свет. Подключив его к осциллографу и измерив период миганий, я смог определить, что где-то в коде я добавил дополнительный ноль.

Причина №4: Осциллографы особенно хороши в отладке сигналов ШИМ.

У меня недавно возникли проблемы с одним проектом, поэтому я использовал свой осциллограф, чтобы взглянуть на один из выходов PWM на ATtiny. Оказалось, что одна из синхронизированных функций в моем проекте мешала широтно-импульсной модуляции на этом выводе. Я бы, наверное, никогда не понял, почему прямоугольная волна ШИМ не постоянна, если бы не мой осциллограф.

Причина № 5: Вы можете использовать осциллографы для отладки коммуникационных шин.

Я сделал небольшой ремонт, заменил экран на одном из моих устройств, и, к моему большому сожалению, все устройство перестало работать. Я не мог понять почему, пока не исследовал шину I2c дисплея. Я ожидал увидеть контрольные прямоугольные волны с нечетными интервалами, которые указывают на передачу данных, но на самом деле я обнаружил кое-что совсем другое: при сборке экрана я случайно замкнул линию SDA на землю. Поскольку данные передаются путем опускания линии SDA на низкий уровень, это, очевидно, создавало проблемы. Исправление паяного соединения устранило мою проблему.

Причина № 6: они действительно упрощают сбор данных

Многие осциллографы имеют режим экспорта CSV, в котором точки данных собираются в течение нескольких секунд и сохраняются на USB-накопитель. Затем вы можете перенести CSV-файл в программу для работы с электронными таблицами, такую как Numbers или Excel, для дальнейшего анализа. Есть масса случаев, в которых это может быть полезно, например, когда вы хотите получить точную формулу для тригонометрической формы волны.

Причина № 7: это отличные образовательные инструменты

Глядя на точки в цепи с помощью мультиметра, можно многому научиться. Имея возможность видеть изменения формы волны аналоговой схемы в реальном времени или имея возможность наблюдать, как биты и байты передаются от одного устройства к другому в цифровой схеме, вы можете лучше понять, насколько сложны некоторые схемы действительно есть. Вы также можете покопаться в своем осциллографе, сняв заднюю панель, чтобы немного узнать об аналоговых / цифровых схемах.

Причина № 8: Это искусство!

Хорошо, может быть, вы не сможете сделать это на осциллографах с цифровыми экранами, но все же. Посмотрите, как это круто: https://www.youtube.com/watch?v=ZaTuFB5QXHo&ab_channel=Techmoan

Причина № 9: вы можете выполнять сложный математический анализ нескольких сигналов.

Допустим, вы пытаетесь разработать схему звукового глушителя для определенной частоты звука. Вы можете подключить результат схемы глушителя к одному из каналов вашего прицела, а звуковую волну — к другому каналу. Многие осциллографы предлагают возможность последовательно добавлять одну волну к другой. Если у вас ровная линия, значит, ваша схема работает! Это всего лишь один пример; существует масса различных сценариев, в которых это может быть полезно.

Причина №10: Осциллограф — лучший фон для фотографий!

У меня заканчиваются полезные сценарии (10 — это много), поэтому я решил добавить в этот пост несколько лишний вариант использования. Вы можете по-настоящему оживить фотографии своих проектов, включив осциллограф на несфокусированном фоне — это добавит достоверности фотографиям и заставит вас выглядеть настоящим мастером!

Ставьте лайки, делайте репосты и не забывайте заземлять!

Подписывайтесь на наш канал!

Всем читателям нашего блога — Скидка в нашем   интернет-магазине на осциллографы по промокоду ZENPROFIT

Как работает осциллограф и для чего он нужен ▷ ➡️ Creative Stop ▷ ➡️

Если вы хотите понять как работает осциллограф, приглашаем вас прочитать эту статью, в которой объясняются основные операции этого измерительного прибора.

Как работает осциллограф?

Осциллограф — это инструмент, который используется в физических экспериментах для определения электронных измерений, поэтому его используют профессионалы разных специальностей, специализирующиеся на электронике.

Этот измерительный инструмент состоит из экрана, на котором электрические сигналы отображаются с помощью специального графика, который имеет вертикальную ось и горизонтальную ось, которые показывают амплитуду и время соответственно.

Для оптимальной работы его можно дополнить генератором функций, который отвечает за настройку параметров отображения графика на осциллографе, аналогично, мультиметр используется для определения измеряемого напряжения с определенным значением амплитуды или наоборот, т. Е. почему студенты в области электроники изучают применения этого инструмента.

Один из самых распространенных вопросов, представленных в этой области исследования, состоит из что такое осциллограф и как он работает ; Как объяснялось ранее, это прибор для измерения электрических сигналов, и для его работы необходимо использовать регуляторы, позволяющие контролировать измерение, которое принимает сигнал.

Соответствующая настройка, применяемая к осциллятору, — это то, что позволяет использовать различные функции для этого оборудования, для этого доступен первый регулятор осциллятора, который отвечает за управление осью «X», которая состоит из горизонтальной оси графического изображения. отображается на экране, так что соответствующее время определяется до электрического сигнала.

Для второго регулятора можно управлять осью «Y», которая состоит из вертикальной оси, на которой представлено напряжение, поступающее на осциллограф, и преобразуется в сигнал, отображаемый на экране в виде графика; таким образом вы можете иметь значения в различных единицах измерения, например, в вольтах, милливольтах и ​​т. д.

Наконец, есть третий регулятор, предназначенный для синхронизации всех сигналов, поступающих на осциллограф, так что один из них может быть выбран в качестве эталона для начала анализа других измерений, выполняемых с помощью оборудования; Точно так же таблицы на экране упрощают определение соответствующего значения электрического сигнала, обеспечивая более эффективные результаты.

Аналоговый осциллограф

Аналоговый осциллограф состоит из измерительного прибора, который использовался много лет назад с развитием технологий. технология Было возможно разработать другие инструменты, которые обеспечивают оптимальные результаты, однако эти инструменты все еще используются аналоговым способом, из-за их основной функции и их способности получать базовые значения перед физическим экспериментом, они аналогичны своим цифровым аналогам, так что это получается пиковое значение электрического сигнала эффективно.

Из-за этого у вас могут возникнуть сомнения: как работает аналоговый осциллограф • Поскольку это снятый с производства прибор, у них есть горизонтальные вертикальные отклоняющие пластины, которые отвечают за отправку сигнала, генерируемого цепью и смещаемого катодной трубкой, так что получается точное измерение электрического сигнала.

Однако у него есть некоторые ограничения, когда дело доходит до работы, поскольку они могут измерять только сигналы, которые являются периодическими, чтобы установить трассу измерения; Если движение сигнала очень быстрое, будет наблюдаться яркость, но если оно очень медленное, след не устанавливается, что вызывает проблемы при измерениях.

Цифровой осциллятор

В случае цифрового осциллографа его преимущество заключается в передаче каждого из выполненных измерений на ПК, так что данные могут быть более легко сохранены, поскольку он преобразует сигналы с помощью аналого-цифрового преобразователя, в котором он показывает результаты более заметны и с более высоким качеством.

Изучив характеристики аналогового осциллографа, вы сможете получить представление о как работает цифровой осциллограф, так как процедура также применяется с этим типом инструмента, разница между его характеристиками отражается в количестве операций, которые могут быть выполнены, и в скорости, с которой получены результаты, поэтому это один из инструментов, который Он используется в физических лабораториях и лабораториях электроники.

Одной из опций, которые можно использовать, является автоматическое измерение, при котором определяются значения графика в каждом из максимумов и минимумов, установленных сигналом; У вас также есть захват переходных процессов, где вы можете просматривать переходы, выполняемые измеряемым сигналом, получая результаты с минимальным интервалом ошибок.

Если вам понравился этот пост, приглашаем вас прочитать нашу статью о Проектор не имеет изображения, войдите по вышеупомянутой ссылке, чтобы найти решение неудобств, которые это устройство несет до или во время конференции.

Автомобильный осциллограф

Автомобильный осциллограф — еще один инструмент измерения, но стандартизованный, чтобы его можно было работать Более точная автомобильная диагностика, такая как аналоговая и цифровая, отвечает за измерение электрических сигналов для представления их на специальном графике напряжения как функции времени и имеющейся амплитуды, но одно из его значений не может быть определить на обычном мультиметре.

Обычно в автомастерских можно увидеть как работает автомобильный осциллографПоскольку именно в этом учреждении он используется для измерения сигналов электрического напряжения, генерируемого в транспортном средстве, также возможно получить значения тока, производимого как функцию времени; В настоящее время существует множество компаний, которые используют этот инструмент для контроля за использованием транспортных средств.

Сигналы представлены в форме волны, которая меняется в зависимости от скорости, развиваемой автомобилем, поскольку необходимо учитывать различные компоненты и датчики, этот прибор отвечает за установку параметров для отображения этих значений на графике с подробным описанием различных условий, которые могут находить.

Чтобы узнать больше о работе этого типа осциллографа, вам предлагается посмотреть следующее видео:

принципы действия, отличия, сферы применения

Осциллографы предназначены для измерения параметров электрических и оптических сигналов — напряжения, частоты, сдвига фаз, отношения сигнала к шуму и других. Эти приборы незаменимы при проектировании, тестировании и ремонте интегральных схем, полупроводниковых и других устройств.

За десятилетия совершенствования осциллографов их характеристики существенно улучшились, а возможности применения — расширились. Производители разработали разные типы осциллографов. В наши дни широкое распространение получили цифровые приборы двух типов — стробоскопические и реального времени. Перед тем, как выбрать и купить осциллограф, нужно изучить сходства и различия устройств разных типов. В этом вам поможет настоящий обзор.

Содержание

• Немного истории
• Стробоскопические осциллографы
• Осциллографы реального времени
• Сравнение осциллографов разных типов
• Сферы применения осциллографов разных типов
• Тенденции совершенствования осциллографов
• Выводы

Немного истории

История осциллографов началась в далёком 1893 году, когда учёный Андре Блондель из Франции создал магнитоэлектрический прибор для регистрации характеристик сигналов. Этот первый осциллограф, крайне примитивный по сегодняшним меркам, выводил результаты измерений на движущуюся ленту с помощью маятника с чернилами. Большое количество трущихся деталей значительно снижало точность устройства. Полоса его пропускания также была небольшой — всего 10-19 кГц.

Блондель Андре-Эжен, физик, специалист в области электротехники, изобретатель электромеханического осциллографа

1897 год был ознаменован изобретением электронно-лучевой трубки — устройства, давшего осциллографам новую жизнь. Первую модель прибора, оснащённого ЭЛТ, в 1932 году продемонстрировала английская компания A. C. Cossor.

Вторая мировая война затормозила развитие измерительной техники. После её окончания началось стремительное распространение осциллографов во многих странах мира, в первую очередь — в Америке и Европе.

В 1946 году был изобретён первый в мире осциллограф с ждущей развёрткой — такой, которая срабатывает только тогда, когда присутствует исследуемый электрический сигнал.

Из года в год улучшались характеристики осциллографов — повышалась их точность, расширялась полоса пропускания. Тем не менее, всё это время неизменным оставалось одно — все измерительные приборы были аналоговыми. Революционным событием стало создание в 1985 году первых цифровых осциллографов, предназначенных для научного центра CERN. Их разработала компания LeCroy, которая в последующие годы получала огромное количество заказов на свои устройства.

Появлению и бурному развитию цифровых осциллографов поспособствовало создание таких устройств, как:

• гибридные аналого-цифровые преобразователи, позволяющие точно и быстро переводить электрические и оптические сигналы в цифровую форму;
• компактных, информативных и энергоэффективных дисплеев, на которые выводится информация о результатах измерений;
• запоминающих модулей, позволяющих фиксировать выборки сигнала в памяти.

Аналоговые осциллографы, оснащённые электронно-лучевыми трубками, ушли на второй план далеко не сразу — слишком сильны были привычки и предпочтения учёных и исследователей второй половины XX века. Такие приборы отображали сигнал в режиме реального времени, они не позволяли масштабировать его и сохранять данные в памяти, поэтому со временем закономерно уступили свои позиции. Цифровые осциллографы оказались гораздо более функциональными, поэтому именно они в итоге завоевали рынок измерительного оборудования.

Совершенствуя цифровые приборы, разработчики создали несколько типов осциллографов — в частности, стробоскопические и реального времени. Модели, входящие в каждую из этих групп, имеют разные, хоть и частично пересекающиеся, сферы применения (подробнее об этом будет рассказано далее).

Стробоскопические осциллографы и устройства, работающие в реальном времени, имеют сходство, и оно — в тракте дискретизации (оцифровки) исследуемого сигнала. Последний подаётся на входной интерфейс прибора и переводится в цифровую форму в цепи предварительной обработки. Трансформированный таким образом сигнал отображается на экране осциллографа и сохраняется в его памяти. На этом сходства приборов разных типов заканчиваются, и начинаются принципиальные различия.

Стробоскопические осциллографы

У этих приборов есть другое название — осциллографы DCA (Digital Communication Analyzer, цифровые коммуникационные анализаторы). Их используют для изучения временных и амплитудных характеристик периодических сигналов, визуализации их формы.

Стробоскопический осциллограф N1092D серии DCA-M обладает высочайшей чувствительностью
благодаря уровню собственных шумов менее 5 мкВт

Принцип действия осциллографов DCA основывается на стробоскопическом эффекте. Анализ сигналов с их помощью производится в несколько этапов:

• исследуемый сигнал подаётся на стробоскопический смеситель, в который входят запоминающий модуль и диодная ключевая схема;
• при первом выполнении условий старта прибор захватывает группу выборок, разнесённых по времени;
• далее осциллограф смещает точку запуска и захватывает очередной набор выборок, которые отображаются на экране совместно с первой группой. Смещение происходит с помощью коротких строб-импульсов, создаваемых специальной схемой. Последняя обеспечивает фиксированный шаг считывания, на который и происходит сдвиг точки захвата;
• процесс повторяется, в результате чего строится осциллограмма с бесконечным послесвечением, сформированная по данным многочисленных считываний исследуемого сигнала.

Описанный принцип действия стробоскопических осциллографов обеспечивает высокую чувствительность и широкую полосу пропускания этих приборов. В настоящее время они являются наиболее чувствительными широкополосными устройствами.

Ключевое значение для работы стробоскопического осциллографа имеет шаг сдвига точки захвата сигнала. Частота дискретизации несущественна, объём памяти также не имеет большого значения, поскольку прибору при каждом запуске приходится захватывать и обрабатывать лишь несколько выборок.

Исследуемый сигнал можно не только наблюдать на экране осциллографа, но и подавать на компьютер или двухкоординатный самописец — для этого предназначен специальный низкочастотный выход.

Осциллографы реального времени

У этих устройств есть альтернативные названия — цифровые осциллографы DSO или MSO (Digital Storage Oscilloscope, Mixed Signal Oscilloscope, то есть цифровые запоминающие или предназначенные для работы со смешанным сигналом осциллографы.

Осциллограф реального времени MXR608A серии Infiniium MXR от Keysight Technologies

Исследование сигнала с помощью цифрового осциллографа реального времени проходит в несколько этапов:

• дискретизированный сигнал подаётся на вход прибора;
• интегральная схема, отвечающая за запуск осциллографа, ожидает наступления предварительно заданного события — той или иной кодовой последовательности, перепада напряжения или другого. После его наступления ИС запускает прибор;
• осциллограф в режиме реального времени захватывает непрерывную последовательность выборок изучаемого сигнала и выводит собранные данные на экран вместе с выборками, захваченными до запуска. Кроме того, эта информация сохраняется в памяти устройства.

Осциллограф DSO можно использовать в одном из двух режимов:

• периодическом (непрерывном). Прибор с определённой периодичностью захватывает и выводит на экран исследуемый сигнал, если выполняются заданные условия запуска. Появляется возможность «живого» изучения входящего сигнала, весьма ценная для специалистов, и именно поэтому периодический режим используют чаще всего;
• режиме однократного захвата. При работе в нём цифровой осциллограф однократно захватывает группу последовательных выборок и отображает собранные данные на экране. Пользователь получает возможность детально изучить интересующее его событие, в том числе растягивая изображение, измерить длительность импульса или его фронта, выполнить быстрое преобразование Фурье или математический анализ.

Для цифровых осциллографов реального времени критичен такой параметр, как объём памяти. Чем он больше, тем более широкое окно захвата сигнала есть в распоряжении пользователя. Это, в свою очередь, позволяет выявлять события, происходящие сравнительно редко. Кроме того, большой объём памяти прибора даёт возможность повысить точность измерений и математических расчётов. Это достигается путём увеличения частоты дискретизации и одновременного замедления развёртки.

Сравнение осциллографов разных типов

Перед тем, как выбрать и купить осциллограф, примите во внимание различия между приборами разных типов.

Выбирая осциллограф обращайте внимание на уровень шумов,
способ восстановления тактовой частоты и амплитудно-частотную характеристику

Отношение сигнал/шум

Рассматривая этот критерий, нужно учесть разрядность аналого-цифровых преобразователей и связанный с ней динамический диапазон осциллографов. Модели, работающие в реальном времени, имеют 8-разрядный АЦП (фактическое разрешение при этом нередко составляет всего 6 разрядов). Это сужает динамический диапазон таких осциллографов, повышает уровень шума и заставляет использовать аттенюаторы, чтобы изучаемые сигналы отображались корректно.

Стробоскопические устройства превосходят осциллографы DSO тем, что имеют на борту 14-разрядные АЦП. Это расширяет динамический диапазон приборов и снижает уровень шума. Появляется возможность исследовать сигналы, амплитуда которых варьируется от милливольт до единиц вольт, причём без применения аттенюатора.

Низкий уровень шумов позволил стробоскопическим осциллографам завоевать титул «золотого стандарта» в сфере измерений. Устройства реального времени, однако, не намерены уступать — их характеристики с каждым годом улучшаются, а отставание от стробоскопических осциллографов по такому критерию, как уровень шума, сокращается.

Технология восстановления тактовой частоты

Чтобы измерять джиттер, декодировать 10-битное кодирование и строить так называемые глазковые диаграммы, осциллографы должны восстанавливать тактовую частоту, примешанную к исследуемому сигналу. Восстановленная тактовая частота, по сути, играет для осциллографа роль опорной, поэтому технология её восстановления имеет большое значение. В прошлом использовалось только аппаратное восстановление, и эта система не была застрахована от ошибок — вне зависимости от того, какая (внутренняя или внешняя) тактовая частота использовалась.

Сравнительно недавно разработчики реализовали программную технологию восстановления тактовой частоты. Пионером в этом направлении стала американская компания Agilent Technologies (Keysight Technologies). Внедрение программных методов стало важным шагом на пути развития измерительной техники — ошибки исчезли, а качество работы цифровых осциллографов значительно повысилось.

Нужно принимать во внимание не только технологию восстановления тактовой частоты, но и алгоритм, по которому она выполняется. Используются алгоритмы JTF и OJTF, причём первый чаще всего реализован в стробоскопических осциллографах, а второй — в моделях реального времени. Алгоритм OJTF в значительной степени подавляет низкочастотный джиттер, и это нужно учитывать при использовании измерительного оборудования.

Стробоскопические осциллографы и осциллографы реального времени
могут строить глазковые диаграммы, гистограммы и измерять джиттер

Амплитудно-частотная характеристика

Результаты исследования сигнала напрямую зависят от частотных характеристик осциллографа, с помощью которого оно выполняется. Способность корректировать амплитудно-частотную характеристику — ещё одна особенность, которой отличаются друг от друга приборы разных типов:

• стробоскопические осциллографы, как правило, не корректируют АЧХ, поэтому имеют медленно снижающуюся частотную характеристику, напоминающую гауссову кривую;
• во многих осциллографах реального времени реализована технология цифровой коррекции на основе DSP (Digital Signal Processor, цифрового сигнального процессора). В отдельных моделях предусмотрено несколько отличающихся параметрами частотных характеристик. Замечено, что плоская АЧХ при чрезмерных для прибора скоростях спада и нарастания импульса может при измерениях давать подобие звона. Гауссова АЧХ в некоторых случаях порождает межсимвольные помехи, также искажающие результаты измерений. Исследователь, использующий цифровой осциллограф DSO, должен учитывать эти особенности и в каждом случае выбирать оптимальную частотную характеристику.

Цена

При схожих технических характеристиках цена осциллографов разных типов может существенно отличаться. Так, модель реального времени, имеющая полосу пропускания 50 ГГц, может стоить 300-400 тыс. долларов, тогда как полнофункциональный стробоскопический осциллограф с аналогичной полосой пропускания вполне реально приобрести меньше, чем за 150 тыс. долларов. Ответьте на вопрос о том, нужна ли высокая гибкость осциллографов DSO в вашем случае, и вы избежите неоправданных расходов.

Расширяемость

И стробоскопические, и DSO осциллографы отличаются друг от друга возможностями расширения. Современные модели позволяют:

• добавлять специализированные функции измерения;
• работать с программным обеспечением сторонних производителей, установленным на компьютере;
• увеличивать объём памяти для того, чтобы создавать более длительные записи;
• использовать большую номенклатуру дополнительных модулей и пробников;
• применять вспомогательные приспособления — комплекты для установки осциллографа в стойку, аккумуляторные батареи для автономной работы прибора и другие.

Базовый блок N1000A DCA-X с прецизионным анализатором формы сигналов N1060A

Выбирая осциллограф по такому критерию, как степень расширяемости, учитывайте не только существующие потребности, но и те, которые могут возникнуть в будущем.

Лёгкость изучения

Это — ещё одно отличие разных моделей осциллографов (как стробоскопических, так и реального времени). Студенты и начинающие пользователи быстрее начинают эффективное использование измерительного прибора, если он:

• имеет интуитивно понятный интерфейс;
• комплектуется учебными материалами;
• позволяет использовать встроенные обучающие сигналы;
• даёт доступ к презентациям, лабораторным работам и другим материалам, разработанным фирмой-производителем.

Сферы применения осциллографов разных типов

Если исследуемый сигнал периодически повторяется, и его можно захватить в определённом интервале реального времени, оптимально подойдёт стробоскопический осциллограф. Важную роль в данном случае играют такие особенности прибора, как широкий динамический диапазон и незначительный джиттер. Не менее важны модульная конструкция осциллографов стробоскопического типа и их сравнительно небольшая стоимость. Эти высокочувствительные приборы позволяют:

• исследовать временные и амплитудные характеристики сигналов пико- и наносекундного диапазонов, которые периодически повторяются;
• работать с уровнями сигналов, варьирующимися от милливольт до единиц вольт;
• изучать параметры импульсных и интегральных схем;
• строить глазковые диаграммы;
• измерять джиттер;
• исследовать переходные процессы, происходящие в быстродействующих приборах;
• решать некоторые другие задачи.

Чтобы наблюдать за слабыми импульсами, длительность которых измеряется наносекундами, понадобились бы широкополосные трубки и усилители сигнала, работающие на высоких частотах. Стробоскопические осциллографы сделали ненужным комбинирование этих приборов, которые с трудом совмещаются друг с другом. Они позволили масштабировать время изучаемого импульса без изменения его формы — а значит, многократно увеличить эквивалентную полосу пропускания.

При выборе осциллографа реального времени обязательно обращайте внимание на объём памяти

Можно сделать вывод: стробоскопические осциллографы, как правило, лучше других отвечают требованиям, действующим при производственном тестировании.

Если пользователю, выполняющему отладку оборудования, нужно организовать запуск прибора по сложно обнаруживаемым событиям, ему подойдёт осциллограф DSO, работающий в реальном времени. Такие приборы отличаются гораздо более высокой гибкостью, чем стробоскопические модели. Они позволяют:

• декодировать сигналы, закодированные по многим протоколам;
• начинать анализ по этим сигналам;
• тестировать оборудование по многочисленным стандартам;
• исследовать джиттер в расширенном режиме, причём по единственному захвату;
• в итоге — быстро и эффективно выявлять и устранять возникшие неисправности оборудования.

В недалёком прошлом стробоскопические осциллографы на несколько порядков превосходили устройства реального времени по собственному джиттеру и полосе пропускания. За последнее десятилетие осциллографы DSO, однако, значительно сократили этот разрыв. Грань между приборами разных типов, таким образом, оказалась почти стёртой.

Современные осциллографы реального времени имеют широкую полосу пропускания,
могут проводить расширенный анализ джиттера и практически не уступают стробоскопическим осциллографам

Тенденции совершенствования осциллографов

Одна из главных тенденций совершенствования цифровых осциллографов — расширение их полосы пропускания и повышение их быстродействия. По первому критерию предел современных устройств составляет 6-7 ГГц, время нарастания при этом составляет порядка 50-70 пикосекунд.

Ещё одна тенденция — расширение ассортимента портативных (мобильных) осциллографов. Внешне такие устройства очень напоминают сотовые телефоны. Портативные осциллографы, как правило, уступают стационарным лабораторным моделям по характеристикам, но превосходят их по удобству транспортировки и использования в полевых условиях. Портативными осциллографами управляют с помощью компьютера, на нём же выполняется обработка сигнала. Результаты наблюдений отрисовываются на мониторе ПК. Кроме того, появляется возможность сохранить результаты исследований на жёстком диске, поделиться ими по электронной почте или распечатать на принтере.

Свои тенденции развития господствуют в сегменте цифровых осциллографов класса Hi-End. Они оснащаются аналого-цифровыми преобразователями, работающими с чрезвычайно высокой (достигающей 10 гигавыборок в секунду) скоростью. Такие устройства отличаются очень малым временем, проходящим между записью сегментов. Благодаря этому осциллографы класса Hi-End обеспечивают высокую скорость сбора данных и их фиксации в памяти.

Выводы

Итак, если вы изучаете периодически повторяющиеся сигналы в большом динамическом диапазоне, имеющие малый джиттер, вам подойдёт стробоскопический осциллограф. В будущем вы с большой вероятностью сможете расширять его функциональность, обновляя и дополняя модули прибора. Вас порадует цена этого устройства — она будет гораздо более доступной, чем цена цифрового осциллографа реального времени.

Если вам нужно выполнять высокочастотные измерения и регистрировать параметры однократных и повторяющихся сигналов, исследовать джиттер, запускать осциллограф по редким и сложно выявляемым событиям, ваш выбор — модель, работающая в реальном времени. При схожих характеристиках она будет дороже, чем стробоскопическое устройство, но обеспечит вам максимальную гибкость её эксплуатации.

Возникают сложности при выборе того или иного типа осциллографа? Воспользуйтесь профессиональной помощью специалистов компании «Диполь». Мы изучим ваши потребности и порекомендуем модели, которые оптимально подойдут именно вам.

Использование специальных режимов схемы синхронизации и развертки ЦЗО для регистрации сложных сигналов

Использование специальных режимов схемы синхронизации и развертки ЦЗО для регистрации сложных сигналов

Использование специальных режимов схемы синхронизации и развертки цифровых запоминающих осциллографов для регистрации сложных сигналов

Дедюхин А.А. АО «ПриСТ» Неизменным спутником инженера-разработчика или исследователя, в последнее время, стал цифровой запоминающий осциллограф (ЦЗО). Современные достижения элементной базы, разработки в программном обеспечении позволили создать средства визуального отображения сигналов, о которых инженеры 10 лет назад не могли мечтать…

Часть I: Специальные режимы схемы синхронизации

В отличие от анализаторов спектра, частотомеров, измерителей КСВ, вольтметров, именно осциллограф дает возможность рассмотреть сигнал на его физическом уровне, заглянуть во внутрь как быстрых или однократных, так и медленных не периодических процессов. Зафиксировать аномалии сигнала, произвести запись сигнала, создавать и хранить базы данных результатов различных измерений и экспериментов, производить статистическую обработку полученных данных и многое другое. О достоинствах и недостатках цифровых осциллографов написанной уже немало и не секрет, что при всех достоинствах ЦЗО, таких как возможности записи однократных быстрых или, наоборот, медленных сигналов; возможности автоматических измерений параметров исследуемого сигнала; расширенные возможности схемы синхронизации; возможности хранения записанных данных для последующей обработки; возможность связи с электронно-вычислительными машинами, ЦЗО обладают существенным недостатком – это достаточно большое время простоя осциллографа в момент обработки полученных данных перед выводом графической информации на экран. В моменты этого простоя, информация о сигнале, поступающая на вход ЦЗО, теряется безвозвратно, и восстановить ее не представляется возможным. Поэтому в последнее время достаточно много производителей ЦЗО пытаются снизить эффект «холостого простоя», используя различные технические решения. Аналоговые осциллографы, в отличие от ЦЗО, данным недостатком практически не обладают, поскольку время простоя для аналогового осциллографа, это время обратного хода луча развертки, и это время практически равно нулю. Поэтому в специальной литературе, при анализе тех или иных новых ЦЗО, все чаще и чаще появляются сравнения о близости новой модели ЦЗО к аналоговому осциллографу, по скорости обновления экрана или возможности захвата различных сигналов, включая аномалии сигнала.

Попробуем проанализировать возможности различных способов захвата и отображения сигнала. Так, например, один осциллографов представленных сегодня на рынке и использующий технологию MegaZoom III , действительно обладает самой высокой способностью обновления осциллограмм и по заверению производителя не нуждается в специальных режимах работы для улучшения захвата осциллограмм. Действительно, как уже отмечалось выше, скорость захвата осциллограмм имеет важное значение для ЦЗО именно сточки зрения реализации его преимуществ по сравнению с аналоговым осциллографам. Сама по себе просто скорость захвата осциллограмм не имеет большой практической ценности, поскольку человеческий глаз не способен различить смену кадров изображения более чем 50 раз в секунду (напомним, что на этом принципе и стоится аналоговое телевизионное вещание), тем более что и мозг человека не способен проанализировать 50 изображений в секунду. Практическая ценность скорости захвата осциллограмм ЦЗО заключается именно возможности зафиксировать, увидеть и произвести измерения сигнала в реальном для человека масштабе времени.. Очевидно, что и в аналоговом осциллографе при минимальном послесвечении электронно–лучевой трубки (ЭЛТ) единичные аномалии сигнала частотой более 50 Гц будут потеряны из-за особенностей зрения человека. Поэтому все ЭЛТ используемые в осциллографах имеют определенное послесвечение, позволяющее на некоторое время зафиксировать и увидеть аномальное отклонение сигнала от периодического состояния. К слову сказать, первые запоминающие осциллографы как раз и использовали запоминание на ЭЛТ. Итак, нужен некий буферный механизм, позволяющий согласовать возможности быстрого захвата ЦЗО и медленного восприятия органа зрения человека. Необходимость такого буфера становится очевидной при исследовании некого периодического сигнала, в котором иногда возникают артефакты. На экране осциллографа видно, что сигнал представляет из себя пакет, содержащий 10 импульсов, но иногда в структуре сигнала возникает сбой и число импульсов меняется. Использование послесвечения экрана осциллографа четко показывает, что стабильными в пакете являются только 7 импульсов (у них отсутствует постоянная линия «земли») остальные импульсы то присутствуют, то нет. Что это за артефакты, с какой периодичностью они повторяются, каковы их параметры?

Рисунок 1 (здесь и далее щелчок по изображению — увеличение)

Способ 1. Использование послесвечения.

Как уже видно на рисунке 1 послесвечение позволяет очень четко определить именно наличие отклонения от нормальной формы сигнала. Но не может дать ответ на вопросы с какой периодичность следует сбой и какую форму имеет сбой и в какой последовательности следуют отклонения. И как следствие становятся невозможными измерения временных, амплитудных и статистических параметров сбоя.

Итак, при использовании 1-го способа цель не достигнута.

Способ 2. Длинная память.

Попытаться найти ответ можно в использовании длинной памяти осциллографа – записать в память осциллографа 8 миллионов точек, растянуть сигнал в 40000 раз и используя регулятор временной задержки, методом прокрутки найти интересующие артефакты.

Рисунок 2

Так на рисунке 2 приведена осциллограмма при захвате на времени развертки 2 секунды. Верхняя осциллограммы это исходный сигнал, нижняя осциллограммы это растяжка верхней осциллограммы до времени развертки 50 мкс, при котором становятся видны импульсы.

Но тут обнаруживается, что артефакты повторяются достаточно редко, это может быть и реже, чем 1 раз в 20 секунд (а это время в течение которого происходит регистрация сигнала) и регистрации артефакты вообще не было. Попытка увеличить время развертки для захвата как можно большей временной области привела к снижению частоты дискретизации, что привело к значительному искажению формы входного сигнала. Напомним, что исходной сигнал содержит не менее 7 импульсов, как это четко показало послесвечение, а на рисунке 2 их всего три. Частота дискретизации связана с временем развертки соотношением:

[1],

где 10 это число отображаемых делений экрана (чаще всего это 10 делений, но у некоторых моделей ЦЗО это число может быть и больше). И как следует из этой формулы, при увеличении времени развертки частота дискретизации линейно уменьшается, что и приводит к искажению формы сигнала на рисунке 2.

К тому же при растяжке сигнала в 40000 раз не так уж легко искать артефакты, особенно если осциллограф их не захватил.

Итак, при использовании 2-го способа цель то же не достигнута, не смотря на то, что как раз длинная память и предназначена для фиксации как можно большей части сигнала включая редкие артефакты. Как видно использование длинной памяти имеет некоторые ограничения.

Способ 3. Запись осциллограмм.

Использование возможности записи осциллограмм – это одно из основных преимуществ ЦЗО перед аналоговыми осциллографами. Попробуем последовательно записывать в память осциллограммы, считая, что в память ЦЗО будут записаны осциллограммы содержащие артефакты, а затем просмотреть осциллограммы, найти содержащие артефакты и произвести измерения всех интересующих параметров (хотя теоретически, если артефакт повторяется один раз за тысячу сигналов, необходимо просмотреть 1001 осциллограмму, нелегко, но наука требует жертв!). При попытке записи осциллограмм обнаруживается, что скорость записи осциллограмм в миллионы раз меньше скорости захвата осциллограмм, гигантский объем информации теряется безвозвратно и опять же достичь оперативно необходимого результата не возможно. К тому же из всего объема памяти 8М на одну осциллограмму, сохраняется всего лишь максимум 1000 точек, а это в 8000 раз меньше самой длинны памяти! Итак, при использовании 3-го способа цель так же не достигнута.

Пример №2. В последовательности импульсов прямоугольной формы периодически (или не периодически?) наблюдается сбой. Режим отображения осциллограммы без послесвечения не в состоянии зафиксировать артефакты (см рисунок 3).

.

Рисунок 3

При включении режима послесвечения видно, что сигнал искажается и очень сильно. Ответ на вопросы, что это за артефакты, каковы их параметры и с какой периодичность они повторяются используя способы 1, 2 и 3, к сожалению, для данного ЦЗО получить не возможно.

Рисунок 4

Пример №3. В последовательности импульсов наблюдается сбой. Как видно на рисунке 5 артефакт выражается в появлении в структуре сигнала импльса с фронтом нарастания и спада отличающемся от фронтов регулярного сигнала. Аналогично примерам 1 и 2 — осциллограф фиксирует артефакт, но не более того, а сколько импульсов имеют искаженный фронт – вопрос без ответа.

Рисунок 5

К сожалению, других методов поиска артефактов для данного типа ЦЗО, кроме описанных выше, не существует, из-за уверенности производителя, что данный осциллограф «не нуждается в специальных режимах работы для улучшения захвата осциллограмм». Имеющийся режим синхронизации по условиям длительности сигнала, может быть полезен только для фиксации небольшой части аретафактов в примере №2, поскольку в примерах №1 и №3 длительность импульса не меняется. И как видно, более менее действенным, оказывается режим послесвечения. Очевидно, что в погоне за приближением к аналоговому осциллографу, разработчики данного осциллографа, значительно удалились от основных возможностей самого цифрового осциллографа. Уделяя большое внимание скорости захвата осциллограмм, разработчики проигнорировали современные возможности схемы запуска развертки и режима работы развертки. К слову сказать, для анализа скорости захвата осциллограмм можно ввести понятие КПД осциллографа.

 

[2],

 

Из данных приведенных производителем нетрудно рассчитать, что КПД находится в пределах от 0,1% на быстрых развертках до 50% на медленных развертках. Что такое 0,1% КПД? Это 1 захваченная осциллограмма из 1000, что в сути не очень и мало для любого ЦЗО. 50 % — это захвачена каждая вторая осциллограмма, а это действительно прекрасный результат.

Примеры, приведенные выше для артефактов, присутствующие в сигнале, конечно достаточно просты, но они наглядно показывают, что только быстрого сбора и вывода информации на экран ЦЗО в большинстве случает недостаточно. Особенно если речь идет о разработках новых сложных электронных систем, содержащих сложные как аналоговые, так и цифровые сигналы. Или если проводятся научные эксперименты и серьезные исследования.

В современных ЦЗО различных производителей для наблюдения, фиксации, измерения параметров сигналов и статистической обработки широко используются два метода:

1. Использование современных, расширенных режимов работы схемы синхронизации.
2. Использование специальных режимов развертки.

Применение этих способов по отдельности или совместно позволяет полностью решить задачи, приведенные в примерах 1,2 и 3, а так же гораздо более широкий круг задач стоящий перед инженером-разработчиком или инженером-исследователем.

Современные цифровые осциллографы, например LeCroy, помимо традиционного для аналогового осциллографа, запуска по положительному или отрицательному фронту имеют следующие режимы схемы синхронизации или другое название — условия запуска развертки:

•  Запуск по параметрам окна . Окно – это зона с верхней и нижней границами, между которыми находится значение уровня запуска. Схема запуска срабатывает, когда уровень сигнала пересекает границу в направлении выхода из зоны. Следующий запуск возможен после возврата сигнала в зону окна.

•  Рантовая синхронизация . Рант – это импульс положительной или отрицательной полярности имеющий меньший уровень, чем все остальные импульсы в регулярной последовательности. Запуск развертки осуществляют только те импульсы, амплитуды которых попадают в заданный пользователем диапазон согласно условий когда импульс пересечет 1-й заданный порог уровня, но не пересечет 2-й заданный порог уровня и повторно пересечет 1-й порог. Это вид синхронизации позволяет производить запуск развертки по сигналу, отличающемуся только по уровню в последовательности периодического сигнала, когда частота и длительность для всего сигнала одинакова. В этом режиме можно так же задавать диапазон длительностей ранта и напряжений, в этом случае запуск развертки будет происходить в случае нахождения длительности и амплитуды ранта внутри либо за пределами заданного диапазона.

•  Запуск по скорости нарастания (спада) сигнала . Скорость нарастания (спада) сигнала — это время, в течение которого происходит изменение (нарастание или спад) сигнала от заданного уровня 1 к заданному уровню 2. Запуск развертки осуществляют только те сигналы, у которых скорость нарастания попадает в заданные пределы. Скорость нарастания (спада) сигнала не следует трактовать только как время нарастания или спада сигнала, это более широкое понятие, включающее в себя общее времени измерения сигнала от уровня 1 до уровня 2, в течение которого сигнал может многократно изменять вектор, лишь бы он находился в пределах зоны образованной уровнями 1 и 2.

•  Запуск по условиям длительности сигнала . Запуск происходит по положительным или отрицательным импульсам заданной длительности, имеющим амплитуду выше или ниже заданного уровня. Также задаются условия контроля длительности – больше, меньше, в пределах или за пределами заданных значений. Запуск будет происходить в случае выполнения заданных условий запуска.

•  Запуск по глитчу; Запуск по ширине глитча – частный случай режима запуска по длительности. Запуск происходит по импульсам, имеющим заданную длительность или входящим в заданный диапазон длительностей. Напряжения и диапазоны напряжений в расчет не берутся.

•  Запуск по интервалу . В отличие от режима синхронизации по глитчу, в режиме синхронизации по интервалу значение имеет не длительность импульса, а длительность интервала, разделяющего два последовательно идущих фронта одной и той же полярности — положительной или отрицательной. Этот режим синхронизации можно использовать для регистрации интервалов, длящихся меньше или больше заданного времени. Можно также определить диапазон длительностей, в котором или вне которого должен находиться интервал между двумя фронтами, чтобы вызвать запуск развертки.

•  Логический запуск. Этот вид синхронизации позволяет организовать запуск по логической схеме, входами которой являются каналы осциллографа (канал1, 2,3 и 4 и вход внешней синхронизации). Для формирования логической функции имеется 4 логических оператора (И, НЕ-И, ИЛИ, НЕ-ИЛИ). По каждому из входов можно независимо установить высокий (уровень логической единицы) или низкий (уровень логического нуля) уровень.

•  Отложенный запуск . Используется главным образом при регистрации однократных событий, и обычно с предпусковой задержкой. С его помощью можно фиксировать моменты пропадания сигнала. Запуск происходит по истечении времени ожидания, исчисляемого от последнего прохождения уровня запуска.

•  По качеству. При этой синхронизации необходимо задействовать два канала осциллографа. Это режим синхронизации, при котором положительный или отрицательный фронт одного сигнала (канала) служит разрешением на запуск от другого сигнала (канала). В этом режиме задается интервал времени или количество событий после прихода разрешающего фронта, по истечении которого должен произойти запуск.

•  По состоянию . При этой синхронизации необходимо задействовать два канала осциллографа. Запуск по квазистабильному уровню одного канала, согласно которому сигнал, определяющий условие запуска на втором канале, должен быть выше или ниже заданного уровня. Отличие от запуска по качеству состоит в том, что сигнал первого канала должен именно оставаться ниже или выше заданного уровня, а не временно переходить в области выше или ниже этого уровня.

•  ТВ синхронизация. Обеспечивает устойчивый запуск от стандартного (или специального) композитного видеосигнала с возможностью выделения строк. Возможно исследование сигнала в системах PAL, SECAM, NTSC, HDTV и пр.

Как видно из описания видов синхронизации приведенных выше, для поиска артефактов в сигнале наиболее подходящими являются виды синхронизации с 1 по 6. Их условно можно разделить, как наиболее подходящие для поиска артефактов по амплитуде – это запуск по параметрам окна и рантовая синхронизация. Для поиска временных артефактов – это запуск по скорости нарастания (спада) сигнала, запуск по условиям длительности сигнала, запуск по глитчу и запуск по интервалу. Очевидно, что возможно комбинирование условий синхронизации, например рантовой и по длительности, в этом случае возможна фиксация ранта заданной длительности.

Для выполнения задачи по регистрации и измерению параметров импульса приведенного в примере 2, очевидно, что для регистрации артефактов необходимо использование разных режимом синхронизации. Для наглядного примера регистрации артефактов используем цифровой осциллограф LeCroy Wave Surfer -454. Используем режим синхронизации по длительности, как видно из рисунка 3, длительность основных импульсов составляет порядка 1,25 мкс. В установках синхронизации по длительности установим запуск синхронизации при длительности импульса больше 1,25 мкс ± 72нс. Осциллограф в режиме ждущей синхронизации начинает фиксировать артефакты, приведенные на рисунке 6 и 7.

Рисунок 6

Рисунок 7

Одновременно с этим, как видно из рисунков, с использованием функции выделения окна для измерений возможно проведение измерений амплитудных и временных параметров только зафиксированного артефакта, а не всех «ординарных» импульсов так же присутствующих на экране.

Этот режим синхронизации стал уже стандартным атрибутом в большинстве ЦЗО, в том числе и для осциллографа использующего технологию MegaZoom III , приведенного для примеров выше, но данный вид синхронизации может регистрировать лишь часть некоторую, ничем не самую большую, часть артефактов, которые могут присутствовать в исходном сигнале.

Для регистрации других временных артефактов используем синхронизацию по скорости нарастания. Из рисунка 6 видно, что измерение времени нарастания импульса дает результат порядка 53 пс. Выберем режим запуска по скорости нарастания и зададим скорость нарастания 67 пс. Результат регистрации артефакта приведен на рисунке 8. Выберем режим запуска по скорости спада. Результат регистрации артефакта приведен на рисунке 9.

Рисунок 8

Рисунок 9

Для регистрации кратковременных сбоев необходимо выбрать синхронизацию по глитчу. Установим длительность глитча мене 1,2 мкс. Результат регистрации артефакта приведены на рисунке 10 и 11.

Рисунок 10

Рисунок 11

Для регистрации амплитудных артефактов используем рантовую синхронизацию. Из результата измерений видно, что амплитуда «ординарного» импульса чуть более 5 Вольт. Зададим как условия рантовой синхронизации регистрацию положительных импульсов с амплитудой меньшей, чем у «ординарного» импульса. Результаты регистрации и измерения амплитуды положительного ранта приведены на рисунках 12 и 13, а параметров отрицательного ранта на рисунке 14.

Рисунок 12

Рисунок 13

Рисунок 14

Для регистрации ранта в регулярной последовательности, очевидно, что невозможно воспользоваться стандартной синхронизацией по уровню, поскольку алгоритм синхронизации по уровню предполагает запуск развертки при превышении установленного уровня запуска при нарастающем фронте, и снижение ниже заданного уровня при отрицательном фронте. Регистрация ранта требует как раз обратных условий – запуск развертки при уровне, не превышающем заданного значения.

Функцией, обратной рантовой синхронизации, является запуск по параметрам окна. При этой синхронизации запуск развертки производится не по сигналам находящимся в пределах диапазона уровня ранта, а за пределами установленного диапазона, которое называется окном. В отличие от синхронизации по уровню, которая обеспечивает синхронизацию только при превышении сигналом уровня запуска или снижении сигнала ниже уровня запуска, а регистрацию и запуск развертки как при превышении сигналом уровня запуска, так и при снижении сигнала ниже уровня запуска. То есть в этом режиме синхронизации возможна регистрация артефактов превышающих по модулю значение «ординарного» сигнала как верх так к и вниз. Рисунок 15 поясняет действие синхронизации по параметрам окна.

Рисунок 15

Пример приведенный на рисунке 4 не имеет такого рода артефакты, но его не трудно смоделировать на другой последовательности импульсов.

На рисунке 16 приведена осциллограмма сигнала на отдельных участках которого четко видны различные как положительные так и отрицательные артефакты.

Рисунок 16

Применение синхронизации по параметрам окна позволяет выделить положительные артефакты, пример одного такого артефакта приведен на рисунке 17 или отрицательные артефакты – см рисунок 18.

Рисунок 17

Рисунок 18

Примеры, приведенные выше — это лишь небольшая часть возможностей схемы запуска развертки современного ЦЗО для наблюдения и регистрации сигналов различной формы, поиска и фиксации артефактов. Использование в полной мере всех возможностей схемы синхронизации дает мощный инструмент для исследований и различных разработок в самых широких областях науки и техники.

Возможности схемы синхронизации, приведенные выше, позволили четко фиксировать аномалии в сигнале, проводить измерения параметров этих аномалий, создавать базу данных по аномалиям. Но на один из вопросов: «С какой периодичность повторяются аномалии?» пока ответа не последовало.

Осциллографы LeCroy серий WaveRunner, WavePro и WaveMaster, в отличии от всех других осциллографов присутствующий на рынке, так же позволяют производить измерения времени между запусками развертки. Информация о времени между запусками развертки у осциллографов LeCroy фиксируется, сохраняется и анализируется. Эта функция измерения является стандартной для всех вышеуказанных осциллографов LeCroy.

Для примера можно использовать осциллограф WavePro -7300А в режиме регистрации артефактов при синхронизации по длительности. На рисунке 19 приведена осциллограмма последовательной регистрации артефактов, режима измерения времени между соседними запусками развертки и гистограмма статистики по запускам.

Рисунок 19

Как видно из рисунка, результаты измерений между запусками (левое окно измерений Р1) показывают, что минимальное время между артефактами равно 685 мкс, максимальное время 1,51 секунд, а среднее время между артефактами составляет 1,11 секунд. Статистика об интервалах времени между запусками была собрана при регистрации 649 артефактов. На основании этих статистических данных можно построить гистограмму распределения (на рисунке она приведена красным цветом). Как видно из анализа гистограммы, в основном артефакты появляются с 6-ю различными периодами повторения. Для получения данных о каждом пике гистограммы (или о каждом из 6-ти временных интервалов появления артефакта), можно так же воспользоваться режимом автоматических измерений (на рисунке 19 это окна Р2….Р5) или использовать курсор — результат его измерений приведен в правом нижем углу.

Из всего приведенного выше можно сделать вывод, что только использование расширенных режимов схемы синхронизации совместно с алгоритмами проведения измерений параметров самого сигнала и измерений параметров схемы запуска, совместно со статистической обработкой дает реальные и наглядные результаты при исследовании сигналов различной, даже самой сложной формы.

Часть II: Специальные режимы развертки

Наряду с сигналами, которые были приведены в примерах, существуют сигналы, для наблюдения и исследования которых, недостаточно методов описанных выше. Это возможно лишь при использовании специальных режимов развертки. К такому режиму относится режим сегментированной развертки или он же режим сегментированной памяти.

Например, есть необходимость исследования частоты и формы редких, коротких импульсов. Подадим на вход осциллографа импульсы частотой следования 1Гц и длительностью 105 нс. При использовании классического способа захвата в длинную память ЦЗО результат будет следующим. Применим для эксперимента осциллограф LeCroy WavePro -7300 A максимальная длина памяти которого составляет 48М, а частота дискретизации 20 Гвыборок в секунду, что является на сегодняшний день одним из самых мощных осциллографов (напомним, что на сегодняшний день максимальная длина памяти в мире для ЦЗО реального времени составляет 96М – это осциллографы серии LeCroy WaveMaster ). Сигнал, отображенный на развертке 500 мс/деление, приведен на рисунке 20.

Рисунок 20

Осциллограммы в верхней части отображает исходный сигнал и как видно из измерения частоты она соответствует частоте исходного сигнала. Применим растяжку основной развертки, для увеличения размеров интересующего импульса. На растяжке в нижней части экрана веден значительно искаженный импульс и причина искажений – это недостаточно высокая частота дискретизации. Измерение параметров импульса в этом случае не имеет никакого смысла. Сохраняя на экране период следования импульсов, теряется информация о форме импульса, попытавшись сохранить информацию о форме импульса (а это возможно только при уменьшении времени развертки) будет потеряна информация о периоде следования импульсов. Но при решении этой задачи бесполезными с точки зрения сбора информации являются участки сигнала между импульсами (см. рисунок 21).

Рисунок 21

Приостановив сбор информации о сигнале в промежутках между импульсами, можно использовать освободившуюся память для сбора более детальной информации о самих импульсах. Из формулы [1], как уже отмечалось ранее, следует, что при неизменной длине памяти осциллографа, при увеличении времени развертки, частота дискретизации неизбежно уменьшается, и возникают условия, при которых достоверное отображение сигнала становится невозможным (см. рис.2). И очевидно, что чем большая часть «бесполезного» сигнала игнорируется осциллографом, тем больше полезной информации можно записать во внутреннюю память осциллографа. В этом режиме часть сигнала, записываемая во внутреннюю память осциллографа, называется сегментом. А развертка, обеспечивающая эту запись – сегментированная развертка.

Число возможных сегментов памяти связанно с общей длинной памяти, частотой дискретизации и разверткой следующим соотношением:

[3],

Максимально возможное число сегментов памяти для осциллографов LeCroy составляет 10000. Это позволяет решить одну лишь задачу – сохранить максимальную частоту дискретизации для более достоверного отображения сигнала, но как сохранить информацию о периоде повторения информации? Как уже было приведено в примерах, например на рисунке 19, осциллографы LeCroy способны хранить и обрабатывать информацию о времени запуска развертки. В режиме сегментированной развертки эта информация хранится в буфере схемы запуска и содержит информацию о времени запуска как между соседними сегментами, так и времени запуска отдельного сегмента начиная с момента запуска первого сегмента, обладая этой исходной информацией, при необходимости, осциллограф может рассчитать время между любыми сегментами памяти. Погрешность измерения этих временных интервалов равна погрешности измерения временных интервалов в режиме автоматических измерений для одиночного импульса.

Так для импульсов на рисунке 20 применим режим сегментированной развертки, с числом сегментов 4. Результат приведен на рисунке рис. 22

Рисунок 22

Частота дискретизации составляет 20 Гвыборок в секунду. Из результатов автоматических измерений видно, что все параметры импульса, как временные, так и амплитудные, измерены достоверно, а время следования импульсов составляет 1 секунда.

Режим сегментированной памяти позволяет так же фиксировать редкие и непериодические сигналы с максимальной частотой дискретизации и в масштабе удобном для просмотра. Примером таких сигналов могут служить данные, передаваемые по шине CAN , исследование лазерных излучений, исследование электрических разрядов, исследования в физике элементарных частиц, разработка систем пакетной передачи данных и многое другое.

Режим сегментированной развертки имеет более расширенные режимы отображения сигнала на экране осциллографа, чем основная развертка. Связанно это с тем, что в режиме основной развертки ЦЗО способен хранить и выводить на экран информацию о сигнале только за одну развертку. В режиме сегментированной памяти таких разверток в памяти ЦЗО может храниться до 20000 и все они могут быть выведены на дисплей. В зависимости от стоящих задач, осциллографы LeCroy предлагают один из режимов вывода сегментированной памяти:

•  Рядом – сегменты последовательно располагаются рядом друг с другом. Слева расположен самый ранний сегмент.
•  Мозаика — сегменты последовательно располагаются рядом друг с другом в несколько строк. Слева вверху расположен самый ранний сегмент.
•  Наложение — сегменты накладываются друг на друга.
•  Каскад — сегменты последовательно располагаются рядом друг над другом. Снизу расположен самый ранний сегмент.
•  Перспектива — сегменты последовательно располагаются рядом друг над другом с небольшим трехмерным смещением вправо и в даль. Снизу расположен самый ранний сегмент.

Рядом – этот режим отображения наиболее предпочтителен для небольшого числа сегментов и он представлен на рисунке 22. Очевидно, что при большом числе сегментов изображение будет плохо различимым и придется применять отдельную функцию выделения одного или нескольких сегментов с отображением в отдельном окне. Функция выделения определенного сегмента (или сегментов) является важным элементом сегментированной памяти, поскольку именно она позволяет выбрать из общей картинки необходимый элемент и в дальнейшем произвести его измерения, математическую обработку, запись и другие действия. Так на рисунке 23 приведен пример захвата последовательности сигнала, отображения 80-ти сегментов «рядом» и выделения 55 сегмента с измерением всех его параметров.

Рисунок 23

Мозаика — этот режим наиболее подходит для отображения, визуальной идентификации и сравнения различного рода артефактов и сигналов, имеющих различную структуру от сегмент к сегменту. Такие сигналы уже были приведены на рисунках 4, 6…14. Так на рисунке 24 приведен пример захвата и отображения в виде мозаики 20-ти сегментов и детализации 5 сегмента.

Рисунок 24

Наложение — режим обеспечивает наиболее эффективное сравнение по форме всех сегментов и идентификацию участков сигнала или параметров сигнала имеющих отличия друг от друга. Так для примера на рисунке 5 используем режим наложения, а выделение сегментов осуществляется в 7-и различных окнах ( F 1- F 7) в которых отображаются заданных сегменты и у каждого импульса призводитисчя измерение времени нарастания ( P 1- P 6)

Рисунок 25

Каскад – режим, который в отличие от режима наложения обеспечивает не только визуальную идентификацию отличия сигнала в сегментах, но и позволяет определить временное положение сигналов имеющих различия. На рисунке 26 приведен пример отображения сигнала приведенного на рисунке 5 в режиме «каскад» при отображении 10 сегментов.

Рисунок 26

Перспектива – режим, позволяющий визуально оценить степени изменения сигнал в трехмерном пространстве. На рисунке 27 приведен пример захвата и отображения импульсного сигнала у которого изменяются время спада.

Рисунок 27

Так решение задачи приведенной на рисунке 1, может быть достигнуто только при использовании сегментированной развертки, поскольку ни один из существующих видов синхронизации ЦЗО не способен четко идентифицировать различия в таком сигнале – параметры импульсов в одном пакете абсолютно идентичны параметрам импульсов в других пакетах и различие составляет только число импульсов в пакете. Так на рисунке 28 приведен пример каскада сегментов и «раскодировка» сигнала, ранее представленного на рисунке 1 в виде выделения 48, 49 и 50 сегментов, в которых четко видно, что артефактом является наличие в последовательности пакетов с числом импульсов 10 вырожденных пакетов с числом импульсов 9,7 и 8. Так же методами, изложенными выше, возможно измерение всех параметров этого пакета, определение периодичности появления вырожденных пакетов, определение статистических параметров, как вырожденных пакетов, так и истинных пакетов.

Рисунок 28

Осциллографы других производителей, например, осциллографы активной использующие технологию Fast Acquisition , то же обладают режимом, аналогичным режиму сегментированной памяти. Но в отличии от основных возможностей изложенных выше, предлагается только режим отображения сегментов типа «наложение» и только измерение времени между сегментами. Другие особенности применения сегментированной памяти для таких осциллографов недоступны.

Другим режимом, еще более расширяющим возможности цифрового осциллографа, является режим допускового контроля. Большинство ЦЗО, включая бюджетные модели, имеет режим допускового контроля по форме сигнала. Но использование допускового контроля с использованием булевых функций; допускового контроля одного или нескольких результатов измерений параметров сигнала; программирование действий допускового контроля – это тоже является уникальной возможность осциллографов LeCroy , отсутствующей у ближайших конкурентов. Но об этом в следующий раз.

Автор:  Дедюхин А.А., Пивак А.В. к.т.н.
Дата публикации:  03.10.2005

Что такое осциллограф? | Tektronix

Осциллограф, ранее известный как осциллограф, представляет собой прибор, который графически отображает электрические сигналы и показывает, как эти сигналы меняются с течением времени. Он измеряет эти сигналы, подключаясь к датчику, который представляет собой устройство, которое создает электрический сигнал в ответ на физические стимулы, такие как звук, свет и тепло. Например, микрофон — это датчик, преобразующий звук в электрический сигнал.

Здесь мы расскажем все, что вам нужно знать об осциллографе, от того, как он работает, до того, как найти подходящий.

История осциллографа

В 1897 году немецкий физик Карл Фердинанд Браун изобрел электронно-лучевую трубку и вместе с ней первый осциллограф, который был расширен десятилетиями позже компанией A.C. Cossor. В 1934 году General Radio выпустила первый коммерческий осциллограф, который стал первым осциллографом, который использовался вне лаборатории. А в 1946 году Говард Воллум и Мелвин Джек Мердок основали компанию Tektronix, которая впоследствии стала мировым лидером в области осциллографов.С тех пор Tek продолжает выпускать инновационные новые технологии, в том числе первый цифровой осциллограф в 1971 году и первое программное решение для преобразования осциллографа в облако — TekDrive — в 2020 году. Осциллографы являются основным элементом рабочего стола любого инженера и даже были показаны в известных фильмах. на протяжении всей истории. Вы можете посетить веб-сайт музея Тек, чтобы увидеть полный список осциллографов в фильмах.

Для чего нужен осциллограф?

Осциллографы

часто используются при проектировании, производстве или ремонте электронного оборудования.Инженеры используют осциллограф для измерения электрических явлений и быстрого и точного решения измерительных задач, чтобы проверить свою конструкцию или убедиться, что датчик работает должным образом.

Кто пользуется осциллографом?

Ученые, инженеры, физики, специалисты по ремонту и преподаватели используют осциллографы, чтобы видеть, как сигналы меняются с течением времени. Инженер-автомобилестроитель может использовать осциллограф для сопоставления аналоговых данных от датчиков с последовательными данными от блока управления двигателем. Между тем, медицинский исследователь может использовать осциллограф для измерения мозговых волн.У этого мощного инструмента нет недостатка в приложениях.

Как работает осциллограф?

Существует три основных системы осциллографов: вертикальная, горизонтальная и триггерная. Вместе эти системы предоставляют информацию об электрическом сигнале, поэтому осциллограф может точно восстановить его. На рисунке ниже показана блок-схема осциллографа.

Первый каскад ослабляет или усиливает напряжение сигнала, чтобы оптимизировать амплитуду сигнала; это называется вертикальной системой, поскольку она зависит от управления вертикальным масштабом.Затем сигнал достигает блока сбора данных, где аналого-цифровой преобразователь (АЦП) используется для дискретизации напряжения сигнала и преобразования его в значение цифрового формата. Горизонтальная система, которая содержит часы отсчетов, дает каждому отсчету напряжения точную временную (горизонтальную) координату. Тактовая частота дискретизации управляет АЦП, и его цифровой выход сохраняется в памяти сбора данных как точка записи. Система запуска обнаруживает указанное пользователем условие в потоке входящего сигнала и применяет его в качестве привязки ко времени в записи формы сигнала.Отображается событие, соответствующее критериям запуска, а также данные формы сигнала, предшествующие или следующие за событием.

Сравнение осциллографа

и цифрового мультиметра с вольтметром

Осциллограф, цифровой мультиметр, вольтметр — в чем разница и взаимозаменяемы ли они? Вольтметр измеряет разность потенциалов между двумя узлами электрической цепи. Хотя цифровой мультиметр также измеряет напряжение, он также может измерять ток и сопротивление. А осциллограф показывает, как напряжение меняется с течением времени.Как правило, по мере того, как приложение становится более продвинутым, совершенствуется и инструмент.

Что измеряет осциллограф?

Проще говоря, осциллограф измеряет волны напряжения. На экране осциллографа напряжение отображается вертикально по оси Y, а время — горизонтально по оси X. Интенсивность или яркость дисплея иногда называют осью Z. Полученный график может многое рассказать о сигнале, в том числе:

• Значения времени и напряжения сигнала
• Частота колебательного сигнала
• «Движущиеся части» цепи, представленные сигналом
• Частота, с которой происходит определенная часть сигнала относительно других частей
• Искажает ли неисправный компонент сигнал
• Какая часть сигнала составляет постоянный ток (DC) или переменный ток (AC)
• Часть сигнала, являющаяся шумом
• Меняется ли шум с течением времени

Типы осциллографов

Есть два типа осциллографов: аналоговые и цифровые.Аналоговый осциллограф фиксирует и отображает форму волны напряжения в исходной форме, в то время как цифровой осциллограф использует аналого-цифровой преобразователь для захвата и хранения информации в цифровом виде. Когда дело доходит до отладки и проектирования, большинство инженеров сегодня используют цифровые осциллографы. Цифровые осциллографы обычно делятся на пять категорий: от менее дорогих осциллографов общего назначения до более сложных осциллографов, которые, хотя и являются более дорогими, предлагают расширенные функции и большую точность, чем более простые модели.

• Цифровой запоминающий осциллограф (DSO): это обычный цифровой осциллограф, который идеально подходит для высокоскоростных многоканальных приложений с низкой частотой повторения или одноканальных, высокоскоростных, многоканальных приложений.
• Цифровой люминесцентный осциллограф (DPO): DPO использует новый подход к архитектуре осциллографа и, в отличие от DSO, обеспечивает ось Z (интенсивность) в реальном времени. DPO — лучший универсальный инструмент для проектирования и поиска и устранения неисправностей для широкого спектра приложений, который часто используется для расширенного анализа, тестирования коммуникационной маски, цифровой отладки прерывистых сигналов, повторяющегося цифрового проектирования и приложений синхронизации.
• Осциллограф смешанных сигналов (MSO): тип DSO, MSO предназначены для отображения и сравнения как аналоговых, так и цифровых сигналов. Это предпочтительный инструмент для быстрой отладки цифровых схем с использованием мощного цифрового запуска, возможности сбора данных с высоким разрешением и инструментов анализа.
• Осциллограф со смешанной областью (MDO): эти осциллографы обладают теми же возможностями, что и осциллографы со смешанными сигналами, но также имеют встроенный анализатор спектра, добавляя отладку радиочастотных сигналов к аналоговым и цифровым возможностям.
• Цифровой стробоскопический осциллограф: для высокоскоростного анализа сигналов стробоскопические осциллографы поддерживают анализ джиттера и шума со сверхнизким уровнем джиттера. Его пропускная способность и высокая скорость синхронизации в 10 раз выше, чем у других осциллографов для повторяющихся сигналов.

Узнайте больше о типах осциллографов и особенностях каждого из них, чтобы подобрать осциллограф, подходящий для вашего приложения.

Как выбрать лучший осциллограф

Когда дело доходит до выбора правильного осциллографа, необходимо учитывать ряд факторов, включая полосу пропускания, частоту захвата формы сигнала, частоту дискретизации, время нарастания, возможности запуска и цену.Так же, как выдержка, условия освещения и диафрагма камеры — все это влияет на ее способность захватывать изображение четко и точно, соображения производительности осциллографа существенно влияют на его способность достигать требуемой целостности сигнала. Чтобы узнать больше об этих критериях и о том, как они могут быть связаны с вашими приложениями, прочтите наше подробное описание того, как оценивать осциллограф.

Ресурсы осциллографа

Цифровые осциллографы

— это ключ, помогающий инженерам решать сложные современные измерительные задачи.Tektronix является мировым лидером в области осциллографов и предлагает широкий выбор осциллографов для удовлетворения потребностей даже самых передовых приложений. Приобретите осциллографы сегодня или обратитесь к представителю Tektronix, чтобы запросить демонстрацию осциллографа.

Не готовы «нажать на курок»? Загрузите наш учебник по осциллографам XYZ, чтобы узнать все, что вам нужно знать, чтобы выбрать и использовать лучший осциллограф для вашего приложения.

Что такое осциллограф? |テ ク ト ロ ニ ク ス

Осциллограф, ранее известный как осциллограф, представляет собой прибор, который графически отображает электрические сигналы и показывает, как эти сигналы меняются с течением времени.Он измеряет эти сигналы, подключаясь к датчику, который представляет собой устройство, которое создает электрический сигнал в ответ на физические стимулы, такие как звук, свет и тепло. Например, микрофон — это датчик, преобразующий звук в электрический сигнал.

Здесь мы расскажем все, что вам нужно знать об осциллографе, от того, как он работает, до того, как найти подходящий.

История осциллографа

В 1897 году немецкий физик Карл Фердинанд Браун изобрел электронно-лучевую трубку и вместе с ней первый осциллограф, который был расширен десятилетиями позже компанией A.C. Cossor. В 1934 году General Radio выпустила первый коммерческий осциллограф, который стал первым осциллографом, который использовался вне лаборатории. А в 1946 году Говард Воллум и Мелвин Джек Мердок основали компанию Tektronix, которая впоследствии стала мировым лидером в области осциллографов. С тех пор Tek продолжает выпускать инновационные новые технологии, в том числе первый цифровой осциллограф в 1971 году и первое программное решение для преобразования осциллографа в облако — TekDrive — в 2020 году. Осциллографы являются основным элементом рабочего стола любого инженера и даже были показаны в известных фильмах. на протяжении всей истории.Вы можете посетить веб-сайт музея Тек, чтобы увидеть полный список осциллографов в фильмах.

Для чего нужен осциллограф?

Осциллографы

часто используются при проектировании, производстве или ремонте электронного оборудования. Инженеры используют осциллограф для измерения электрических явлений и быстрого и точного решения измерительных задач, чтобы проверить свою конструкцию или убедиться, что датчик работает должным образом.

Кто пользуется осциллографом?

Ученые, инженеры, физики, специалисты по ремонту и преподаватели используют осциллографы, чтобы видеть, как сигналы меняются с течением времени.Инженер-автомобилестроитель может использовать осциллограф для сопоставления аналоговых данных от датчиков с последовательными данными от блока управления двигателем. Между тем, медицинский исследователь может использовать осциллограф для измерения мозговых волн. У этого мощного инструмента нет недостатка в приложениях.

Как работает осциллограф?

Существует три основных системы осциллографов: вертикальная, горизонтальная и триггерная. Вместе эти системы предоставляют информацию об электрическом сигнале, поэтому осциллограф может точно восстановить его.На рисунке ниже показана блок-схема осциллографа.

Первый каскад ослабляет или усиливает напряжение сигнала, чтобы оптимизировать амплитуду сигнала; это называется вертикальной системой, поскольку она зависит от управления вертикальным масштабом. Затем сигнал достигает блока сбора данных, где аналого-цифровой преобразователь (АЦП) используется для дискретизации напряжения сигнала и преобразования его в значение цифрового формата. Горизонтальная система, которая содержит часы отсчетов, дает каждому отсчету напряжения точную временную (горизонтальную) координату.Тактовая частота дискретизации управляет АЦП, и его цифровой выход сохраняется в памяти сбора данных как точка записи. Система запуска обнаруживает указанное пользователем условие в потоке входящего сигнала и применяет его в качестве привязки ко времени в записи формы сигнала. Отображается событие, соответствующее критериям запуска, а также данные формы сигнала, предшествующие или следующие за событием.

Сравнение осциллографа

и цифрового мультиметра с вольтметром

Осциллограф, цифровой мультиметр, вольтметр — в чем разница и взаимозаменяемы ли они? Вольтметр измеряет разность потенциалов между двумя узлами электрической цепи.Хотя цифровой мультиметр также измеряет напряжение, он также может измерять ток и сопротивление. А осциллограф показывает, как напряжение меняется с течением времени. Как правило, по мере того, как приложение становится более продвинутым, совершенствуется и инструмент.

Что измеряет осциллограф?

Проще говоря, осциллограф измеряет волны напряжения. На экране осциллографа напряжение отображается вертикально по оси Y, а время — горизонтально по оси X. Интенсивность или яркость дисплея иногда называют осью Z.Полученный график может многое рассказать о сигнале, в том числе:

• Значения времени и напряжения сигнала
• Частота колебательного сигнала
• «Движущиеся части» цепи, представленные сигналом
• Частота, с которой происходит определенная часть сигнала относительно других частей
• Искажает ли неисправный компонент сигнал
• Какая часть сигнала составляет постоянный ток (DC) или переменный ток (AC)
• Часть сигнала, являющаяся шумом
• Меняется ли шум с течением времени

Типы осциллографов

Есть два типа осциллографов: аналоговые и цифровые.Аналоговый осциллограф фиксирует и отображает форму волны напряжения в исходной форме, в то время как цифровой осциллограф использует аналого-цифровой преобразователь для захвата и хранения информации в цифровом виде. Когда дело доходит до отладки и проектирования, большинство инженеров сегодня используют цифровые осциллографы. Цифровые осциллографы обычно делятся на пять категорий: от менее дорогих осциллографов общего назначения до более сложных осциллографов, которые, хотя и являются более дорогими, предлагают расширенные функции и большую точность, чем более простые модели.

• Цифровой запоминающий осциллограф (DSO): это обычный цифровой осциллограф, который идеально подходит для высокоскоростных многоканальных приложений с низкой частотой повторения или одноканальных, высокоскоростных, многоканальных приложений.
• Цифровой люминесцентный осциллограф (DPO): DPO использует новый подход к архитектуре осциллографа и, в отличие от DSO, обеспечивает ось Z (интенсивность) в реальном времени. DPO — лучший универсальный инструмент для проектирования и поиска и устранения неисправностей для широкого спектра приложений, который часто используется для расширенного анализа, тестирования коммуникационной маски, цифровой отладки прерывистых сигналов, повторяющегося цифрового проектирования и приложений синхронизации.
• Осциллограф смешанных сигналов (MSO): тип DSO, MSO предназначены для отображения и сравнения аналоговых и цифровых сигналов. Это предпочтительный инструмент для быстрой отладки цифровых схем с использованием мощного цифрового запуска, возможности сбора данных с высоким разрешением и инструментов анализа.
• Осциллограф со смешанной областью (MDO): эти осциллографы обладают теми же возможностями, что и осциллографы со смешанными сигналами, но также имеют встроенный анализатор спектра, добавляющий отладку радиочастотных сигналов к аналоговым и цифровым возможностям.
• Цифровой стробоскопический осциллограф: для высокоскоростного анализа сигналов стробоскопические осциллографы поддерживают анализ джиттера и шума со сверхнизким уровнем джиттера. Его пропускная способность и высокая скорость синхронизации в 10 раз выше, чем у других осциллографов для повторяющихся сигналов.

Узнайте больше о типах осциллографов и особенностях каждого из них, чтобы подобрать осциллограф, подходящий для вашего приложения.

Как выбрать лучший осциллограф

Когда дело доходит до выбора правильного осциллографа, необходимо учитывать ряд факторов, включая полосу пропускания, частоту захвата формы сигнала, частоту дискретизации, время нарастания, возможности запуска и цену.Так же, как выдержка, условия освещения и диафрагма камеры — все это влияет на ее способность захватывать изображение четко и точно, соображения производительности осциллографа существенно влияют на его способность достигать требуемой целостности сигнала. Чтобы узнать больше об этих критериях и о том, как они могут быть связаны с вашими приложениями, прочтите наше подробное описание того, как оценивать осциллограф.

Ресурсы осциллографа

Цифровые осциллографы

— это ключ к тому, чтобы помочь инженерам решать сложные современные измерительные задачи.Tektronix является мировым лидером в области осциллографов и предлагает широкий выбор осциллографов для удовлетворения потребностей даже самых передовых приложений. Приобретите осциллографы сегодня или обратитесь к представителю Tektronix, чтобы запросить демонстрацию осциллографа.

Не готовы «нажать на курок»? Загрузите наш учебник по осциллографам XYZ, чтобы узнать все, что вам нужно знать, чтобы выбрать и использовать лучший осциллограф для вашего приложения.

Что такое осциллограф? | Tektronix

Осциллограф, ранее известный как осциллограф, представляет собой прибор, который графически отображает электрические сигналы и показывает, как эти сигналы меняются с течением времени.Он измеряет эти сигналы, подключаясь к датчику, который представляет собой устройство, которое создает электрический сигнал в ответ на физические стимулы, такие как звук, свет и тепло. Например, микрофон — это датчик, преобразующий звук в электрический сигнал.

Здесь мы расскажем все, что вам нужно знать об осциллографе, от того, как он работает, до того, как найти подходящий.

История осциллографа

В 1897 году немецкий физик Карл Фердинанд Браун изобрел электронно-лучевую трубку и вместе с ней первый осциллограф, который был расширен десятилетиями позже компанией A.C. Cossor. В 1934 году General Radio выпустила первый коммерческий осциллограф, который стал первым осциллографом, который использовался вне лаборатории. А в 1946 году Говард Воллум и Мелвин Джек Мердок основали компанию Tektronix, которая впоследствии стала мировым лидером в области осциллографов. С тех пор Tek продолжает выпускать инновационные новые технологии, в том числе первый цифровой осциллограф в 1971 году и первое программное решение для преобразования осциллографа в облако — TekDrive — в 2020 году. Осциллографы являются основным элементом рабочего стола любого инженера и даже были показаны в известных фильмах. на протяжении всей истории.Вы можете посетить веб-сайт музея Тек, чтобы увидеть полный список осциллографов в фильмах.

Для чего нужен осциллограф?

Осциллографы

часто используются при проектировании, производстве или ремонте электронного оборудования. Инженеры используют осциллограф для измерения электрических явлений и быстрого и точного решения измерительных задач, чтобы проверить свою конструкцию или убедиться, что датчик работает должным образом.

Кто пользуется осциллографом?

Ученые, инженеры, физики, специалисты по ремонту и преподаватели используют осциллографы, чтобы видеть, как сигналы меняются с течением времени.Инженер-автомобилестроитель может использовать осциллограф для сопоставления аналоговых данных от датчиков с последовательными данными от блока управления двигателем. Между тем, медицинский исследователь может использовать осциллограф для измерения мозговых волн. У этого мощного инструмента нет недостатка в приложениях.

Как работает осциллограф?

Существует три основных системы осциллографов: вертикальная, горизонтальная и триггерная. Вместе эти системы предоставляют информацию об электрическом сигнале, поэтому осциллограф может точно восстановить его.На рисунке ниже показана блок-схема осциллографа.

Первый каскад ослабляет или усиливает напряжение сигнала, чтобы оптимизировать амплитуду сигнала; это называется вертикальной системой, поскольку она зависит от управления вертикальным масштабом. Затем сигнал достигает блока сбора данных, где аналого-цифровой преобразователь (АЦП) используется для дискретизации напряжения сигнала и преобразования его в значение цифрового формата. Горизонтальная система, которая содержит часы отсчетов, дает каждому отсчету напряжения точную временную (горизонтальную) координату.Тактовая частота дискретизации управляет АЦП, и его цифровой выход сохраняется в памяти сбора данных как точка записи. Система запуска обнаруживает указанное пользователем условие в потоке входящего сигнала и применяет его в качестве привязки ко времени в записи формы сигнала. Отображается событие, соответствующее критериям запуска, а также данные формы сигнала, предшествующие или следующие за событием.

Сравнение осциллографа

и цифрового мультиметра с вольтметром

Осциллограф, цифровой мультиметр, вольтметр — в чем разница и взаимозаменяемы ли они? Вольтметр измеряет разность потенциалов между двумя узлами электрической цепи.Хотя цифровой мультиметр также измеряет напряжение, он также может измерять ток и сопротивление. А осциллограф показывает, как напряжение меняется с течением времени. Как правило, по мере того, как приложение становится более продвинутым, совершенствуется и инструмент.

Что измеряет осциллограф?

Проще говоря, осциллограф измеряет волны напряжения. На экране осциллографа напряжение отображается вертикально по оси Y, а время — горизонтально по оси X. Интенсивность или яркость дисплея иногда называют осью Z.Полученный график может многое рассказать о сигнале, в том числе:

• Значения времени и напряжения сигнала
• Частота колебательного сигнала
• «Движущиеся части» цепи, представленные сигналом
• Частота, с которой возникает конкретная часть сигнала относительно других частей
• Искажает ли неисправный компонент сигнал
• Какая часть сигнала составляет постоянный ток (DC) или переменный ток (AC)
• Часть сигнала, являющаяся шумом
• Меняется ли шум с течением времени

Типы осциллографов

Есть два типа осциллографов: аналоговые и цифровые.Аналоговый осциллограф фиксирует и отображает форму волны напряжения в исходной форме, в то время как цифровой осциллограф использует аналого-цифровой преобразователь для захвата и хранения информации в цифровом виде. Когда дело доходит до отладки и проектирования, большинство инженеров сегодня используют цифровые осциллографы. Цифровые осциллографы обычно делятся на пять категорий: от менее дорогих осциллографов общего назначения до более сложных осциллографов, которые, хотя и являются более дорогими, предлагают расширенные функции и большую точность, чем более простые модели.

• Цифровой запоминающий осциллограф (DSO): это обычный цифровой осциллограф, который идеально подходит для высокоскоростных многоканальных приложений с низкой частотой повторения или одноканальных, высокоскоростных, многоканальных приложений.
• Цифровой люминесцентный осциллограф (DPO): DPO использует новый подход к архитектуре осциллографа и, в отличие от DSO, обеспечивает ось Z (интенсивность) в реальном времени. DPO — лучший универсальный инструмент для проектирования и поиска и устранения неисправностей для широкого спектра приложений, который часто используется для расширенного анализа, тестирования коммуникационной маски, цифровой отладки прерывистых сигналов, повторяющегося цифрового проектирования и приложений синхронизации.
• Осциллограф смешанных сигналов (MSO): тип DSO, MSO предназначены для отображения и сравнения аналоговых и цифровых сигналов. Это предпочтительный инструмент для быстрой отладки цифровых схем с использованием мощного цифрового запуска, возможности сбора данных с высоким разрешением и инструментов анализа.
• Осциллограф со смешанной областью (MDO): эти осциллографы обладают теми же возможностями, что и осциллографы со смешанными сигналами, но также имеют встроенный анализатор спектра, добавляющий отладку радиочастотных сигналов к аналоговым и цифровым возможностям.
• Цифровой стробоскопический осциллограф: для высокоскоростного анализа сигналов стробоскопические осциллографы поддерживают анализ джиттера и шума со сверхнизким уровнем джиттера. Его пропускная способность и высокая скорость синхронизации в 10 раз выше, чем у других осциллографов для повторяющихся сигналов.

Узнайте больше о типах осциллографов и особенностях каждого из них, чтобы подобрать осциллограф, подходящий для вашего приложения.

Как выбрать лучший осциллограф

Когда дело доходит до выбора правильного осциллографа, необходимо учитывать ряд факторов, включая полосу пропускания, частоту захвата формы сигнала, частоту дискретизации, время нарастания, возможности запуска и цену.Так же, как выдержка, условия освещения и диафрагма камеры — все это влияет на ее способность захватывать изображение четко и точно, соображения производительности осциллографа существенно влияют на его способность достигать требуемой целостности сигнала. Чтобы узнать больше об этих критериях и о том, как они могут быть связаны с вашими приложениями, прочтите наше подробное описание того, как оценивать осциллограф.

Ресурсы осциллографа

Цифровые осциллографы

— это ключ к тому, чтобы помочь инженерам решать сложные современные измерительные задачи.Tektronix является мировым лидером в области осциллографов и предлагает широкий выбор осциллографов для удовлетворения потребностей даже самых передовых приложений. Приобретите осциллографы сегодня или обратитесь к представителю Tektronix, чтобы запросить демонстрацию осциллографа.

Не готовы «нажать на курок»? Загрузите наш учебник по осциллографам XYZ, чтобы узнать все, что вам нужно знать, чтобы выбрать и использовать лучший осциллограф для вашего приложения.

Что такое осциллограф? — Определение и типы

Монитор жизненно важных функций пациента

Что такое осциллограф?

Наблюдение за сердцебиением вместо того, чтобы просто слышать его, было особенно полезно для врача в отделении неотложной помощи.На мониторе он увидел электрическую активность сердца в форме волны. Электрические сигналы, производимые сердцем, повторяются, поэтому врач знал, какой должна быть форма сигнала и как определить, правильно ли бьется сердце.

Электроды, прикрепленные к груди пациента, измеряли напряжение в различных точках на его груди. Затем монитор обработал эти значения напряжения и затем построил график изменения этих значений во времени.

Точно так же осциллограф — это прибор, который помогает нам увидеть, как выглядит форма сигнала при изменении напряжения в течение определенного периода времени.

Дисплей

Осциллограф отображает график со значениями напряжения по оси y и временем (в долях секунды) по оси x. Используя этот график, мы можем:

• измерить высоту в различных точках сигнала; т.е. значения напряжения в разное время.
• определяет длину одного цикла волны; т.е. период формы сигнала.
• сравнивает разницу в расстоянии, пройденном двумя сигналами, начавшимися в одной и той же точке; т.е. их разность фаз.

Сигналы на экране дисплея осциллографа

Системы управления

Типичный осциллограф имеет четыре различные системы, помогающие ему функционировать:

1. вертикальная система управляет расположением и размером формы сигнала в вертикальном направлении. Это также помогает согласовать входной сигнал.
2. горизонтальная система управляет расположением и размером формы волны в горизонтальном направлении.Это также помогает при захвате сигнала.
3. Система запуска гарантирует, что начальная точка волнового рисунка правильно размещена на экране.
4. Система отображения включает экран дисплея, ручки, кнопки, переключатели и индикаторы на передней панели.

Передняя панель осциллографа

Типы

Осциллографы бывают двух типов — аналоговые и цифровые.

Аналоговый

Аналоговый осциллограф является оригинальным типом. Он используется, когда на входе поступает сигнал с бесконечным количеством постоянно меняющихся значений напряжения. Итак, аналоговый осциллограф используется для анализа сигналов, которые генерируются непрерывно, но с изменяющимися значениями. Примеры включают звуковые волны от аналоговых магнитофонов и проигрывателей.

Аналоговый осциллограф использует электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) для нанесения кривой сигнала на фосфорный экран.Когда возбужденные электроны ЭЛТ попадают на экран, излучается свет. Чем больше электронов сталкивается с экраном в определенной точке, тем выше интенсивность света в этой точке. Когда это происходит на экране, мы видим след формы волны.

Цифровой

Новые цифровые осциллографы дискретизируют сигнал с высокой частотой с помощью аналого-цифрового преобразователя, который преобразует непрерывные аналоговые сигналы в дискретные.Эти сигналы имеют двоичную форму и обрабатываются в цифровом виде до того, как график отобразится на мониторе в цифровом виде.

Цифровые осциллографы также имеют дополнительные функции, такие как возможности параллельной обработки сигналов, которые помогают ускорить процесс анализа и отображения сигналов.

Цифровой запоминающий осциллограф

Использует

Осциллографы используются во многих различных отраслях промышленности:

• Инженеры-электронщики используют осциллографы при разработке электронных устройств и для определения уровней шума в сигнале.
• Радиоастрономы используют осциллографы для измерения частоты звуковых сигналов; то есть, как часто сигнал повторяется за определенный промежуток времени.
• Автомобильные техники и мастера по ремонту электроники регулярно используют осциллографы, чтобы проверить наличие сигнала и определить причину проблемы.
• Медицинский персонал использует осциллографы для мониторинга активности мозга с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ), мышечной активности с помощью электромиограммы (ЭМГ), в дополнение к мониторингу сердца с помощью электрокардиограммы (ЭКГ).

Краткое содержание урока

Осциллографы — это инструменты, используемые для отображения сигналов, генерируемых электронными устройствами, в целях проектирования, тестирования и мониторинга.

1. Вертикальная система управляет расположением и размером формы волны в вертикальном направлении.
2. горизонтальная система управляет расположением и размером формы волны в горизонтальном направлении.
3. Система запуска гарантирует, что начальная точка волнового рисунка правильно размещена на экране.
4. Система отображения включает экран дисплея, ручки, кнопки, переключатели и индикаторы на передней панели.

Осциллографы используются во многих различных отраслях промышленности и в зависимости от их функции, включая больницы, исследования, разработку и ремонт.

Два основных типа осциллографов:

• аналоговые осциллографы — используются для исследования непрерывных форм сигналов и используют электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) для нанесения кривой сигнала на фосфорный экран.
Цифровые осциллографы
• — используют аналого-цифровые преобразователи для преобразования сигналов в двоичные данные, которые затем обрабатываются и отображаются на экране.

Что такое осциллограф? — Определение из Техопедии

Что означает осциллограф?

Осциллограф — это оборудование, используемое для измерения электронных сигналов, которое используется во многих научных лабораториях. Он используется для наблюдения напряжений переменного сигнала на двумерной сетке, представляющей время.При подключении к источнику питания через пробник осциллограф немедленно отображает соответствующую форму волны в реальном времени. Хотя в основном они используются в научных и инженерных областях, они также используются в других областях, таких как телекоммуникации и медицина.

Techopedia объясняет осциллограф

Существуют различные типы осциллографов, а именно цифровые и аналоговые осциллографы, а также их разновидности, такие как:

• Аналоговые стробоскопические осциллографы
• Портативные осциллографы
• Осциллографы компьютерные
• Осциллографы смешанных сигналов

Разница в параметрах, таких как частота дискретизации, глубина памяти, количество каналов, требования к пробнику, полоса пропускания и возможности анализа, определяет, какой осциллограф лучше всего подходит для данной среды.Осциллографы состоят из трех основных компонентов: электронной пушки, горизонтальных и вертикальных отклоняющих пластин и люминофорного экрана. Постоянный поток электронов обеспечивается электронной пушкой, которая движется в постоянном направлении. Электроны проходят через горизонтальные и вертикальные отклоняющие пластины, и возникающее электрическое поле заставляет электроны двигаться вертикально или горизонтально. Полученный таким образом электронный луч попадает на люминофорный экран и отображает изображение на мониторе осциллографа.

Осциллографы могут измерять частоту и амплитуду сигнала, а также отображать форму сформированного сигнала. Он также предоставляет всю качественную и количественную информацию о временном интервале, времени нарастания и искажении сформированного сигнала. Анализ в реальном времени, который может быть предоставлен, в основном полезен для диагностики. Электрические сигналы, такие как аудио, можно преобразовать в напряжение и наблюдать на осциллографе. Регулировка возможна с помощью ручек и элементов управления на передней панели.

Однако, поскольку они предназначены в первую очередь для наблюдения за формой сигналов, осциллографы менее точны, чем другие испытательные устройства, для измерения напряжения постоянного тока. По сравнению с другими электронными и электрическими измерительными приборами осциллографы дороги и сложны. Потребности в обслуживании и ремонте осциллографов могут быть выше, и научиться работать с ними может быть сложнее, чем с другим подобным оборудованием.

Что такое осциллограф? — Utmel

Осциллограф, ранее известный как осциллограф, представляет собой прибор, который графически отображает электрические сигналы и показывает, как эти сигналы меняются с течением времени.Эта статья представит его в четырех аспектах.

Ⅰ. Что такое осциллограф?

Осциллограф

Осциллограф, ранее известный как осциллограф, представляет собой прибор, который графически отображает электрические сигналы и показывает, как эти сигналы меняются с течением времени. Он измеряет эти сигналы путем подключения к датчику. Он состоит из лампового усилителя, сканирующего генератора, электронно-лучевой трубки и так далее. По разнице сигнала его можно разделить на аналоговый осциллограф и цифровой осциллограф.По структуре и характеристикам его можно разделить на обычный осциллограф, многоцелевой осциллограф, многолинейный осциллограф, многолинейный осциллограф, стробоскопический осциллограф, осциллограф с памятью, цифровой осциллограф. Осциллограф очень универсален. Его можно использовать для измерения формы волн переменного или импульсного тока. Помимо наблюдения за формой волны тока, он также может измерять частоту, интенсивность напряжения и т. Д. Любой периодический физический процесс, который может стать электрическим эффектом, можно наблюдать с помощью осциллографа.

Ⅱ. Как пользоваться осциллографом?

1. Передняя панель:

1-сегментная область отображения; 2-х многофункциональная ручка; 3-х общие функциональные зоны; 4-остановка / пробег; 5-автоматическая установка; 6-пусковая система управления; 7-горизонтальная система управления; 8-канальная зона управления по вертикали; 9- Клемма выхода компенсационного сигнала / клемма заземления; 10-аналоговый канал и входной терминал внешнего триггера; 11-порт USB Host; Программная клавиша с 12 меню; 13-Меню включения / выключения софт-клавиша; Программный переключатель на 14 уровней мощности.

Источник: Интернет

2.Задняя панель:

(1). Ручка, поднимите ручку вертикально, чтобы легко переносить осциллограф. Когда он вам не нужен, просто нажмите на него;

(2). Отверстие замка, вы можете использовать предохранитель, чтобы заблокировать осциллограф в фиксированном положении через отверстие замка;

(3). Интерфейс LAN, подключите осциллограф к сети через этот интерфейс и дистанционно управляйте им;

(4). Выход Pass / Fail или Trig Out. Когда осциллограф генерирует триггер, он может выводить сигнал, отражающий текущую скорость захвата осциллографа, или выводить через этот интерфейс импульс обнаружения «прошел / не прошел»;

(5).USB-устройство, этот интерфейс можно подключить к ПК, а осциллографом можно управлять через программное обеспечение верхнего уровня.

Источник: Интернет

3. Контроль уровня:

(1). Нажмите кнопку «ROLL», чтобы войти в режим быстрой прокрутки, диапазон временной развертки режима прокрутки составляет 50 мс / дел-100 с / дел;

(2). Горизонтальное положение, измените смещение спускового крючка;

(3). Горизонтальная передача, измените горизонтальную передачу времени.

Источник: Интернет

4.Вертикальный контроль:

(1). «1» аналоговый входной канал;

(2). Вертикальное «Положение»: изменение вертикального смещения сигнала соответствующего канала;

(3). Вертикальная передача напряжения, измените вертикальную передачу текущего канала;

(4). «Math» Нажмите эту кнопку, чтобы открыть меню расчета формы сигнала;

(5). «Ret» Нажмите эту кнопку, чтобы включить функцию эталонного сигнала.

5. Управление спусковым крючком:

(1). Нажмите кнопку «Настройка», чтобы открыть меню функций триггера;

(2).Нажмите кнопку «Auto», чтобы переключить режим триггера в режим AUTO (автоматический);

(3). Нажмите кнопку «Нормальный», чтобы переключить режим триггера в нормальный режим;

(4). Нажмите кнопку «Single», чтобы переключить режим триггера в режим Single (одиночный);

(5). Уровень триггера Уровень, установите уровень триггера.

Источник: Интернет

6. Операционный контроль:

(1). Нажмите кнопку «Auto Setup», чтобы включить функцию автоматического отображения формы сигнала;

(2).Нажмите кнопку «Run / Stop», чтобы установить рабочее состояние осциллографа на «Run» или «Stop».

7. Измерение формы волны:

(1). Сначала подключите зонд, один конец зонда подсоединяется к тестируемому сигналу, а зажим из крокодиловой кожи подсоединяется к заземлению сигнала. Большинство осциллографов могут быстро и автоматически получать сигналы с помощью кнопки автоматической настройки осциллографа. Это удобный способ и очень удобен для новичков.

(2).Помимо автоматического получения формы сигнала, нам также необходимо освоить метод ручной настройки. SDS1000X-E имеет множество типов триггеров. В качестве примера возьмем триггер нарастающего фронта, выберем соответствующую передачу и отрегулируем вертикальную передачу и передачу временной развертки. Отрегулируйте размер сигнала в вертикальном и горизонтальном направлениях. Ручка Position позволяет регулировать положение формы волны в вертикальном и горизонтальном направлениях на экране. Вам необходимо отрегулировать положение уровня в пределах диапазона формы сигнала.Форма сигнала, соответствующая этому уровню запуска, будет отображаться стабильно. На экране осциллографа.

8. Сохранение и вызов:

Пользователь может сохранять текущие настройки, формы сигналов, изображения экрана и файлы CSV осциллографа во внутренней памяти или на внешнем USB-накопителе (например, на USB-накопителе), и при необходимости вызывать сохраненные настройки или формы сигналов. На передней панели этого осциллографа имеется интерфейс USB Host для подключения USB-накопителя для внешнего хранилища.Щелкните, чтобы добавить текст.

Источник: Интернет

Ⅲ. Как оптимизировать работу осциллографа?

1. Дайте осциллографу работать в известном состоянии, отключите неиспользуемые каналы и ненужные функции измерения, расчета и анализа. Например, вызовите установку по умолчанию (Default Setup) или вызовите сохраненный файл установки.

2. В среде, управляемой программой, отправьте команду «DISP OFF», чтобы выключить отображение формы сигнала, и осциллограф может продолжить запуск, считывать данные формы сигнала или автоматически сохранять форму сигнала на локальный жесткий диск.

3. Передача сигнала, полученного осциллографом, на компьютер обычно занимает больше всего времени. Попробуйте использовать функцию измерения, расчета и XDEV осциллографа (в осциллограф встроена пользовательская программа обработки сигналов) для обработки сигнала. Компьютеру нужно только прочитать результат обработки.

4. Если вам нужно, чтобы компьютер непрерывно считывал не слишком длинные сигналы, вы можете настроить осциллограф в режиме последовательности (Sequence mode), чтобы несколько сегментов непрерывно собирались и затем передавались на компьютер вместе.Вы также можете заставить осциллограф работать в состоянии, при котором форма сигнала сохраняется автоматически, а форма сигнала сохраняется на локальном жестком диске при каждом запуске. После сбора компьютер передает файлы сигналов в пакетном режиме.

5. Если возможно, позвольте программе управления работать непосредственно в операционной системе осциллографа, что может значительно сократить время передачи сигнала.

6. Если вам нужен осциллограф для выполнения большого количества измерений, вычислений и анализа, установите осциллограф на «Оптимизировать анализ» (меню UTIliTIes «Preference Setup…).

7. Если вам нужен осциллограф для регистрации формы сигнала и компьютер для однократного считывания параметров измерения, вы можете установить функцию тренда для записи параметров измерения. После завершения сбора компьютер считывает все измеренные значения, записанные функцией тренда, за один раз.

8. Перед официальным запуском автоматического тестирования установите осциллограф на вертикальную шкалу и частоту дискретизации, которая будет использоваться по очереди (рекомендуется работать в режиме фиксированной частоты дискретизации), чтобы функция внутренней автоматической калибровки могла работать заранее. и может быть уменьшена в последующем процессе автоматического тестирования.Частота малой автоматической калибровки.

9. Если температура окружающей среды существенно не изменяется, отправьте команду «AUTO_CALIBRATE OFF», чтобы закрыть функцию калибровки температуры

Ⅳ. Как быстро выбрать осциллограф?

Для инженеров по аппаратному обеспечению стандартная конфигурация рабочего места — это осциллограф, стандартные пробники, мультиметр, источник сигнала, и каждый прибор может нормально работать. При использовании осциллографа требования к тестированию у каждого инженера разные, и модели, которые они выбирают, также разные.Итак, как быстро выбрать осциллограф, соответствующий требованиям тестирования? Роуз делится десятью шагами, которые помогут вам быстро выбрать модель.

1. Разберитесь с сигналом, который необходимо протестировать.

Каковы типичные характеристики сигнала, который вы хотите зафиксировать и наблюдать?

Имеет ли ваш сигнал сложные характеристики?

Ваш сигнал — это повторяющийся или одиночный сигнал?

Какую полосу пропускания или время нарастания перехода сигнала вы хотите измерить?

Какие характеристики сигнала вы планируете использовать для запуска коротких импульсов, длительности импульса, узких импульсов и т. Д.?

Сколько сигналов вы планируете отображать одновременно?

Как поступать с тестовым сигналом?

2. Полоса пропускания> 5 × максимальная частота входного сигнала

Полоса пропускания осциллографа означает частоту, на которой амплитуда входного синусоидального сигнала ослабляется до -3 дБ, что составляет 70,7% от истинной амплитуды сигнала. . Полоса пропускания определяет основные возможности осциллографа для измерения сигналов, а также является ключевым фактором, определяющим цену.При выборе полосы пропускания можно использовать правило пяти, то есть полоса пропускания осциллографа ≥ 5 X максимальной частоты входного сигнала. Если у осциллографа недостаточно полосы пропускания, он не сможет тестировать высокочастотные сигналы, амплитуда будет искажена, края исчезнут, а подробные данные будут потеряны.

Три, соответствующее количество каналов

Цифровой осциллограф производит выборку аналоговых каналов, сохраняет и отображает данные. Вообще говоря, чем больше каналов, тем лучше, но добавление каналов также повысит цену.Чем больше у осциллографа аналоговых и цифровых каналов с временной привязкой, тем больше точек может быть измерено одновременно в цепи и тем легче будет декодирование на параллельной шине.

4. Частота дискретизации> 5 × (наивысшая частотная составляющая)

Единица измерения — это количество выборок в секунду (S / s), которое относится к частоте, с которой цифровой осциллограф производит выборку сигнала. Чем выше скорость выборки осциллографа, тем выше разрешение, тем лучше отображаются детали формы сигнала и тем меньше вероятность потери ключевой информации или событий.Частота дискретизации осциллографа как минимум в четыре раза превышает полосу пропускания осциллографа или как минимум в 5 раз превышает частоту дискретизации, чтобы обеспечить захват деталей сигнала и избежать ложных сигналов.

5. Глубина памяти = частота дискретизации × время отображения

Глубина памяти — это количество отсчетов, которые осциллограф может оцифровать и сохранить за один сбор данных. Чем глубже память осциллографа, тем больше времени он может захватывать с полной частотой дискретизации. Требуемый объем памяти зависит от количества дисплеев, которые вы хотите просматривать, и от частоты дискретизации, которую вы хотите поддерживать.Если вы хотите просматривать более длительный период времени с более высоким разрешением между разными точками, вам необходимо использовать глубокую память: глубина хранения = частота дискретизации × время отображения. После определения глубины памяти также важно проверить, как работает осциллограф при использовании максимальной глубины памяти.

6. Функция отображения

Характеристики отображения осциллографа в значительной степени зависят от алгоритма цифровой обработки, а не от физических характеристик устройства отображения.Нет хорошего способа определить, какой осциллограф наиболее подходит для лабораторных условий пользователя, путем изучения технических показателей осциллографа. Только когда форма сигнала пользователя демонстрируется и используется в реальном времени на рабочем месте пользователя, можно определить, какой осциллограф наиболее подходит для удовлетворения потребностей пользователя. Современные цифровые осциллографы делятся на две категории: приборы для просмотра сигналов и анализаторы сигналов [YD1]. Осциллографы, предназначенные для просмотра форм сигналов, часто используются в приложениях для тестирования и диагностики проблем.В этих приложениях изображение формы сигнала будет предоставлять всю необходимую пользователям информацию.

7. Функция запуска

Большинство пользователей осциллографов используют только запуск по фронту, но в некоторых приложениях могут потребоваться другие функции запуска. Расширенная функция триггера может изолировать событие, которое вы хотите просмотреть. В то же время расширенные параметры триггера также могут сэкономить много времени при выполнении ежедневных задач отладки. Что делать, если вам нужно запечатлеть редкие события? Триггер по глитчу позволяет запускать положительный или отрицательный сбой или запускать импульс, больший или меньший, чем указанная ширина.При диагностике проблемы вы можете вызвать проблему и посмотреть на первопричину проблемы.

8. Датчик

Когда датчик установлен, он становится частью всей испытательной цепи. В результате пробник будет вызывать резистивные, емкостные и индуктивные нагрузки, из-за чего осциллограф будет показывать результаты измерений, отличные от тестируемого объекта. Поэтому он оснащен соответствующими датчиками для разных приложений, а затем выберите один из них, чтобы минимизировать эффект нагрузки и получить наиболее точное воспроизведение сигнала.Выберите подходящий пробник:

Пассивный пробник: экономичный по цене, простой в использовании и предоставляет широкий спектр измерительных функций;

Активный высокочастотный пробник: Активный пробник обеспечивает универсальность и точность при измерении высокочастотных сигналов в токовых сложных цепях;

Дифференциальный пробник: обеспечивает самый высокий CMRR, широкий частотный диапазон и наименьшее временное смещение между входами. Это лучший выбор для точного измерения дифференциальных сигналов; Несимметричный пробник высокого напряжения: решение для измерения высокого напряжения расширяет возможности осциллографа по безопасному и точному захвату информации о сигналах в реальном времени от систем с повышенным или плавающим напряжением.

9. Функция анализа

Автоматическое тестирование и встроенные функции анализа могут сэкономить время пользователей и облегчить работу. Цифровые осциллографы обычно имеют ряд функций измерения и вариантов анализа, которых нет в аналоговых осциллографах. Математические функции включают сложение, вычитание, умножение, деление, интегрирование и дифференцирование. Статистика измерений (минимальное значение объекта, максимальное значение и среднее значение) может проверить погрешность измерения, что является важным ресурсом при проверке шума и запаса по времени.Многие цифровые осциллографы также поддерживают функцию БПФ.

10. Видеть — значит поверить, испытание очень важно.

И последнее, если вы учли первые девять факторов, вы, возможно, сузили диапазон до небольшого числа осциллографов, которые могут соответствовать стандарту. Теперь вам следует использовать осциллограф для сравнения, включая простоту использования и отклик дисплея. Если это осциллограф среднего и высшего класса, рекомендуется сначала подать заявку на демонстрацию или испытание прототипа, чтобы он имел более интуитивно понятный эффект, а затем купить его.

Узнайте, что такое осциллограф, как выбрать правильный и как правильно ухаживать за ним

Блог

Осциллографы проверяют, измеряют и отображают сигналы напряжения. Сигналы нанесены на график, чтобы продемонстрировать, как сигнал изменяется во времени. Осциллографы обеспечивают надежные результаты в течение длительного периода времени и используются в различных отраслях промышленности, от здравоохранения до автомобилестроения.

Медицинские работники используют осциллографы, чтобы контролировать сердцебиение пациента и наблюдать мозговые волны.Физики и другие ученые-исследователи используют осциллографы для отслеживания крошечных частиц и анализа воздействия различных сигналов, таких как мобильные или телевизионные. Инженеры и техники-электронщики используют их максимально эффективно в любой профессии. Инженеры-электронщики и электрики полагаются на них при проектировании электрического оборудования. Звукорежиссеры используют осциллографы для наблюдения за вибрациями в двигателях, а инженеры-компьютерщики используют их для определения скорости и частоты процессора. Даже в автомобилях с каждым годом появляется все больше электронного оборудования, и им требуются осциллографы для поиска и устранения неисправностей в автомобилях.

Есть много осциллографов на выбор. Чтобы выбрать лучший вариант для приложения, учитывайте полосу пропускания, входные каналы, частоту дискретизации, длину записи, разрешение по вертикали и другие различные функции. Полоса пропускания должна охватывать все частотные компоненты сигнала. Хорошее практическое правило — полоса пропускания должна быть более чем в 5 раз превышать максимальную частоту сигнала. Больше входных каналов повышает осведомленность о том, что происходит в дизайне. Осциллографы смешанных сигналов предлагают как цифровые, так и аналоговые каналы для повышения наглядности.Чем выше частота дискретизации, тем выше разрешение по длине волны. Это помогает гарантировать, что важная информация не будет потеряна. Рекомендуется, чтобы частота дискретизации превышала 5-кратную максимальную частотную составляющую для захвата всех деталей сигнала. Длина записи — это количество отсчетов, сохраненных за один сбор данных. Из-за хранения ограниченного количества выборок длительность сигнала обратно пропорциональна частоте дискретизации. Более длинная запись позволяет снимать более длительную запись с высоким разрешением.Вертикальное разрешение очень важно при преобразовании сигнала из аналогового в цифровой. Преобразователи с более высоким битом захватывают и измеряют больше деталей. Принятие во внимание различных характеристик осциллографа по сравнению с тем, что необходимо измерить, должно привести к правильному выбору.

Из-за высокой чувствительности осциллографа и важности надежных результатов профессиональные услуги калибровки необходимы для обеспечения качества оборудования. При покупке осциллографа в большинстве случаев он поставляется откалиброванным и готовым к использованию.Примерно через год пришло время его профессионально откалибровать. Это гарантирует пользователю, что записанные измерения точны и находятся в пределах спецификации.