принципы действия, отличия, сферы применения

7 сентября 2020

подписаться подписаться

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.

Основные сведения о работе осциллографа

Основные сведения о работе осциллографа | Rohde & Schwarz

Login or register to gain full access to the Knowledge+ platform!

I want to create an account

Register

or

I already have an account

Login

R&S®Essentials | Digital oscilloscope and probe fundamentals

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

What is an oscilloscope and how is it used?

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

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

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

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

1) Система вертикального отклонения

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

2) Система горизонтального отклонения

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

3) Система синхронизации (запуска)

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

4) Система отображения

Система вертикального отклонения

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

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

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

При увеличении настройки вольт/деление осциллограмма уменьшается

При уменьшении настройки вольт/деление осциллограмма увеличивается

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

Система горизонтального отклонения

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

Отображение осциллограммы

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

Отображение осциллограммы

Частота дискретизации

Более важным аспектом системы горизонтального отклонения является понятие дискретизации.
Система оцифровывает входной сигнал с заданной в отсчетах в секунду частотой дискретизации или через каждый интервал дискретизации. Эти отсчеты хранятся в памяти и вместе составляют так называемую запись осциллограммы.

Чем выше частота дискретизации:

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

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

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

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

Система синхронизации (запуска) и режимы запуска

Система синхронизации (запуска) чрезвычайно важна, поскольку синхронизация (запуск) требуется практически для всех операций осциллографа. По сути, функция запуска определяет условия, которые должны быть выполнены перед тем, как осциллограф начнет захват данных, т.е. начнет получать отсчеты сигнала.
Синхронизация способна делать две разные вещи:

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

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

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

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

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

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

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

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

Система отображения

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

Современные цифровые осциллографы содержат множество функций отображения и измерения, таких как увеличение и уменьшение масштаба сигнала, а также использование курсоров или маркеров для выполнения ручных измерений. Они также содержат большое число автоматизированных измерительных функций, таких как пиковое напряжение или его размах, частота, время нарастания и спада, скорость нарастания, коэффициент амплитуды и количество импульсов.
Многие из этих значений также могут быть получены в виде статистики (статистическая измерения).

Аналоговый осциллограф

Цифровой осциллограф

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

Свяжитесь с нами

Understanding passive probes

Learn more

Understanding probe compensation

Learn more

Understanding serial protocols

Learn more

Understanding UART

Learn more

Understanding EMI debugging with oscilloscopes

Learn more

Understanding bode plots

Learn more

{{{login}}}

{{{flyout}}}

{{! ]]> }}

Применение осциллографа – Технические статьи Применение осциллографа

Применение осциллографа зависит от отрасли. Основными отраслями, которые используются, являются авторемонт, машиностроение, наука, медицина, мониторинг, отслеживание сигналов, телекоммуникации и многие другие.

Определение осциллографа:

Осциллограф представляет собой электрический измерительный прибор, в котором амплитуда электрического сигнала отображается в зависимости от времени. Дисплей состоит из двух осей: X (горизонтальная) представляет время, а ось Y (вертикальная) представляет напряжение. Они используются в основном для визуализации переходных явлений, а также форм сигналов в электрических и электронных схемах.

Применение осциллографа

1. Ремонт автомобилей

Осциллограф полезен для автомобиля, так как он может проверять топливные форсунки или исследовать автомобиль без условия запуска. Осциллографы дают быструю диагностику и обеспечивают правильную починку автомобиля.

 

2. Машиностроение

 

Наиболее распространенными инженерами-профессионалами являются инженеры-электрики и электронщики, которые полагаются на мощные осциллографы, многофункциональные осциллографы или цифровые осциллографы, хранящие данные. Осциллографы используются звукоинженерами для диагностики частотной характеристики звукового оборудования.

3. Науки

Ученые и физики используют осциллограф для самых разных целей. Это может быть полезно для ученых-ядерщиков, физиков, использующих область для изучения влияния различных окружающих изменений независимо от сигналов телевидения и сотовых телефонов.

 

4. Медицина Медицинские работники часто используют осциллографы

для наблюдения за пациентом. Термин «плоская линия» Эта плоская линия создается с помощью эндоскопа, используемого для мониторинга сердцебиения пациента. Во-вторых, медики используют эту технологию для проверки мозговых волн в диагностических процедурах. Они также используются лаборантами и медицинскими техниками. Мы все видим, насколько важно это оборудование в современной области.

 

5. Мониторинг

Осциллограф может быть использован для решения простых ошибок, таких как неверные демонстрационные скетчи для легкой покерной фишки. Можно подключить осциллограф и найти ошибки во время мониторинга.

6. Сигналы трассировки

Цифровой осциллограф помогает техническим специалистам идентифицировать сигналы для проверки конкретного неисправного компонента.

Осциллограф может выявлять неожиданные сигналы и анализировать незначительные различия в работе компонентов. Отслеживание сигналов — одно из самых недооцененных приложений осциллографа.

7. Телекоммуникации

Большинство специалистов по электронике нуждаются в осциллографах как части своего оборудования для ремонта многих электронных устройств, таких как компьютеры, телевизоры, кондиционеры и даже телефоны. В этой ситуации осциллограф используется для обслуживания или ремонта.

Заключение

В этом блоге мы узнали о самых популярных способах использования осциллографов на рынке. Это самый популярный инструмент инженера, и он может быть полезен для самых разных вариантов. Отрасли, в которых можно использовать осциллограф, включают авторемонт, машиностроение, науку, медицину, мониторинг, отслеживание сигналов, телекоммуникации и многие другие.

Посетите наш сайт:

Свяжитесь с нами

                                  

[email protected]   | [email protected]   | +1 619 616 7350    | Начать разговор

 

Что такое цифровой осциллограф и его приложения?

Цифровой осциллограф — это устройство, которое может записывать и сохранять цифровые сигналы. OSP1102 — другое название этого осциллографа.
Входные сигналы могут быть аналоговыми, но перед контролем они преобразуются в цифровые, что позволяет расширить функциональные возможности и глубже понять сигналы с помощью существующих методов обработки сигналов.
Набор этих отдельных выборок из АЦП, известных как точки сигнала, составляет запись сигнала. Длина сигнала определяется общим количеством точек данных, которые он содержит в данной записи.
Цифровые осциллографы сигналов могут контролировать частоты до нескольких гигагерц; однако это ограничено возможностями преобразователя и частотой дискретизации осциллографа. Следы DSO четкие, четкие и отображаются в секундах.

Основы работы цифрового осциллографа
Входной сигнал оцифровывается и сохраняется в памяти цифрового осциллографа. ЭЛТ (электронно-лучевая трубка) и цифровая память могут сделать это. Выборка входных сигналов через равные промежутки времени упрощает оцифровку.
Эти две переменные определяют максимальную частоту сигнала цифрового осциллографа.
1. Частота дискретизации
2. Функция преобразователя
Частота дискретизации – Теория дискретизации используется для безопасного анализа входных сигналов. Согласно теории дискретизации, частота дискретизации сигнала должна быть в два раза выше, чем максимальная частота, присутствующая во входном сигнале. Другими словами, чем выше частота дискретизации, тем быстрее может выполнять аналого-цифровой преобразователь.
Преобразование — Преобразователь использует дорогостоящую вспышку. Разрешение ухудшается по мере увеличения частоты дискретизации. Полоса пропускания и разрешение осциллографа ограничены его частотой дискретизации.
Сдвиговый регистр также полезен для устранения потребности в аналого-цифровых преобразователях сигналов. Сдвиговый регистр используется для временного хранения выборки входного сигнала.
Сигнал постепенно считывается из сдвигового регистра и сохраняется в цифровом виде. Этот метод может работать со скоростью до 100 мегавыборок в секунду при одновременном снижении стоимости преобразователя.
Единственным недостатком цифрового осциллографа является то, что он не может считывать информацию в процессе оцифровки, что делает его слепым к тому, что происходило в это время.

Реконструкция формы волны
Для наблюдения последней волны осциллографы используют метод интерполяризации. Интерполяризация — это процесс разработки новых точек данных с помощью известных переменных точек данных.
Линии используются для интерполяции между точками. Импульсный или прямоугольный сигнал также генерируется с использованием линейной интерполяции. Для синусоидального сигнала в осциллографе используется синусоидальная интерполяция.

Рисунок: Цифровой осциллограф

Как читать показания осциллографа?
Осциллограф обрабатывает входные данные для создания двумерных сигналов. Для анализа эти формы сигналов показаны визуально.
Амплитуда указана по оси Y, а время по оси X. Он может проверить любую проблему с электрической цепью, наблюдая за развитием сигнала на экране.

Почему важны осциллографы?
Электрические цепи в таких устройствах, как телевизоры, осветительные приборы, кондиционеры и т. д. проверяются с помощью осциллографов.
Текущий ток определяется как цепь, которая представляет собой маршрут, имеющий вход и выход. Электрический ток течет между двумя местами из-за напряжения, которое является силой, вызывающей эту разность потенциалов.
Всякий раз, когда напряжение нестабильно, цепь начинает срабатывать. Для выявления реальной проблемы требуется тестирование, и для этой цели используются осциллографы.
Способность осциллографа выявлять истинное происхождение проблемы делает его полезным инструментом для устранения неполадок в электрических и электронных системах.

Применение цифрового запоминающего осциллографа:
Что измеряет осциллограф?
Осциллограф анализирует и измеряет напряжение и ток различными способами.
Может использоваться для отслеживания эволюции сигнала во времени. Это может быть диагностический инструмент для электрических цепей, поскольку он показывает, генерирует ли тестируемая цепь предполагаемый сигнал.
Электроника, акустика, телекоммуникации, обработка сигналов и медицинская электроника используют их.
Чтобы увидеть схему, осциллографы — сложное оборудование. Они позволяют выполнять почти мгновенный анализ электрического сигнала.
Многие задачи, от простой диагностики до глубокого анализа, можно выполнить с помощью цифрового осциллографа .
Цифровой запоминающий осциллограф — это электронное устройство, которое отображает формы различных сигналов. Проектирование электрического оборудования, тестирование медицинских устройств и другие смежные отрасли могут выиграть от его использования.

1. Ремонт автомобилей
Автомобильный осциллограф позволяет осматривать топливные форсунки и другие компоненты при неработающем двигателе. Осциллографы обеспечивают быструю диагностику и надежный ремонт.

2. Инженерное дело
Инженеры-электрики и электронщики часто используют мощные осциллографы с множеством функций или цифровые осциллографы с памятью данных, что является одним из наиболее распространенных типов инженеров. Специалисты аудиоиндустрии используют осциллографы для анализа частотных характеристик различных устройств.

3. Науки
Осциллограф имеет несколько применений в лабораториях ученых и физиков. Ученые в ядерной отрасли могут извлечь выгоду из использования осциллографов, поскольку физики могут использовать их для исследования влияния различных изменений окружающей среды, независимо от наличия сигналов телевидения или мобильных телефонов.

4. Медицина
В рамках регулярного наблюдения за пациентами врачи регулярно используют осциллографы. В этом контексте слово «плоская линия». Плоская линия, подобная этой, генерируется осциллографом, отслеживающим частоту сердечных сокращений пациента. Во-вторых, этот метод используется в медицине для мониторинга мозговых волн при диагностике.
На них полагаются даже те, кто работает в медицине и лабораториях. Мы все можем понять, насколько важна эта технология на современном рабочем месте.

5. Мониторинг
Простые проблемы, такие как нанесение неправильного эскиза примера на легкую фишку для покера, можно легко устранить с помощью цифрового осциллографа . Если вы подключите осциллограф и будете следить за вещами, вы сразу увидите любые проблемы.

6. Отслеживание сигналов
Профессионалы могут использовать цифровой осциллограф для поиска сигналов для проверки неисправного компонента.
Он может использовать осциллограф для обнаружения аномальных сигналов и исследования незначительных отклонений в работе компонентов. Часто забывают, что для отслеживания сигналов может использоваться осциллограф.

7. Телекоммуникации
Специалисты по электронике часто носят с собой осциллографы как часть своего набора инструментов, поскольку они необходимы для диагностики и ремонта многих распространенных электрических устройств, включая компьютеры, телевизоры, кондиционеры и телефоны.
Осциллограф используется здесь в диагностических целях, чтобы обеспечить бесперебойную работу.

Типы осциллографов:
Полезность цифрового осциллографа пропорциональна полосе пропускания и частоте дискретизации, с которыми он работает. Сегодня несколько 9На рынке представлены цифровые осциллографы 0005 модели .
Полоса пропускания цифрового осциллографа определяет максимальную частоту, на которой можно увидеть повторяющиеся сигналы. Кроме того, способность осциллографа улавливать переходные процессы ограничена частотой дискретизации.

1. Цифровой запоминающий осциллограф:
Цифровой запоминающий осциллограф — это инструмент для записи и хранения изменяющихся во времени сигналов для последующего просмотра, анализа, печати или архивирования.
Эта модель осциллографа имеет постоянное хранилище, которое позволяет записывать и передавать произвольные сигналы на внешние устройства.
Эта модель осциллографа позволяет одновременно анализировать четыре дополнительных сигнала и собирать данные об одном событии с помощью триггеров.
Вы можете вручную или автоматически настроить этот триггер в соответствии с вашими потребностями. В отличие от своего аналогового аналога, цифровой запоминающий осциллограф не может отображать мощность живого сигнала в режиме реального времени.

2. Осциллографы с цифровым люминофором:
Осциллограф с цифровым люминофором может регистрировать и анализировать сигналы быстрее, чем традиционный цифровой запоминающий осциллограф.
Он обеспечивает максимальную частоту дискретизации и уровень производительности в реальном времени для визуализации сигналов посредством параллельной обработки.
Это похоже на аналоговый осциллограф, поскольку оба показывают силу сигнала. Это устройство помогает хранить базу данных значений отклоненных сигналов, имитируя воздействие фосфора. Дисплей становится ярче в областях, где встречаются осциллограммы.
Хотя осциллографы с цифровым люминофором отлично подходят для наблюдения за интенсивностью прозрачного сигнала, они могут пропускать переходные данные, происходящие за пределами окна захвата данных, и скорость их обновления.
Это улучшенный вариант оригинала, объединяющий преимущества цифрового хранилища с аналоговыми осциллографами. Он обеспечивает отличные результаты в различных процедурах разработки и общего назначения цифровой синхронизации, связи, тестирования и отладки.

3. Портативный цифровой осциллограф:
Трудно рекомендовать компактные и малофункциональные портативные осциллографы. Как видно из названия, это может удобно перемещать их.
Эти гаджеты имеют чрезвычайно прочный защитный корпус, который можно использовать в любых полевых условиях для поиска неисправностей.
Несмотря на компактность, цифровые осциллографы Fluke включают в себя полезную функцию, повышающую точность сигнала. Эти приборы напоминают лабораторные осциллографы и также полезны для получения точных показаний.
В LISUN есть все типы осциллографов, которые вам нужны.

Основные элементы управления и терминология осциллографа:
Перед использованием цифрового осциллографа крайне важно знать основные элементы управления, чтобы максимально эффективно использовать его.
Хорошо известно, что осциллографы нуждаются во все большем количестве регулировок, прежде чем обеспечить точное изображение измеряемого сигнала.
Пожалуйста, сообщите нам об этой корректировке, чтобы мы могли получить желаемую форму волны:

1. Вертикальное положение в DSO:
Контроль вертикального положения на счете мышц используется для определения местоположения кривой.
Определение источника трассы может иметь решающее значение, если сигнал не является фразой. Мы помещаем удобный клиент на координатную сетку, чтобы считывать положение данных выше и ниже нуля.

2. Усиление по вертикали:
Усиление усилителя можно отрегулировать с помощью ползунка с надписью «Усиление по вертикали» на осциллографе. Это хорошо известно для регулирования величины полезного сигнала по вертикальной оси.

3. Триггер:
Ручка триггера определяет начальную позицию для сканирования сигнала. Чтобы аналогичный осциллограф начал сканирование после достижения заданного уровня напряжения, он должен установить триггер.
Этот ползунок позволяет выбрать, будет ли триггер активироваться нарастающим или спадающим фронтом сигнала. Осциллограф имеет специальный тумблер, помеченный положительными и отрицательными индикаторами для выполнения этих настроек.

4. База времени:
Может регулировать скорость сканирования цифрового осциллографа с помощью времени, которое управляет опцией. Установленное количество времени отображается на экране для калибровки этого элемента управления. Это позволяет определить период отображаемой формы волны.

5. Искатель луча:
Основное назначение осциллографа — определить местонахождение функции отслеживания. На некоторых дисплеях трассировка может быть невидимой. Нажатие кнопки искателя луча позволяет найти целевое существо, а затем переместить его в центр экрана, чтобы увидеть его в деталях.

6. Задержка триггера:
Это важная часть общей работы триггера. Название «удержание триггера» предотвращает слишком быстрое срабатывание триггера после завершения начального сканирования.
Поскольку несколько участков на осциллограмме могут запускать осциллограф, он должен иметь функцию удержания запуска. Можно включить устойчивое отображение, настроив эту функцию.

Основное преимущество цифрового осциллографа
Благодаря аналого-цифровому преобразователю и микропроцессору цифровые осциллографы могут отображать данные быстро и с высоким разрешением.
Эти микроконтроллеры обеспечивают высокоскоростной входной сигнал с высоким разрешением. Этот цифровой осциллограф полезен, потому что он может отображать формы сложных сигналов.
Он может отображать необходимые расчеты управления в числовом виде и на экранах выходных сигналов, которые отражают выбранные параметры.
Способность этого устройства получать доступ к данным, хранящимся в памяти в цифровом виде, и анализировать их является основным преимуществом. Он также может автоматически проводить измерения в соответствии с заданными пользователем критериями.
Сегодня на рынке представлены как настольные, так и портативные автономные цифровые осциллографы. У пользователей есть дополнительные возможности для сбора данных и представления в реальном времени при использовании DSO, поскольку он может быть подключен ко многим ПК.
Нет необходимости в физической близости к компьютеру после его настройки. Он может хранить визуальную информацию и извлекать ее для последующего просмотра, не мешая текущим задачам.

Lisun Instruments Limited была основана LISUN GROUP в 2003 году. Система качества LISUN строго сертифицирована ISO9.001:2015. Будучи членом CIE, продукты LISUN разрабатываются на основе CIE, IEC и других международных или национальных стандартов. Все продукты прошли сертификат CE и прошли проверку подлинности в сторонней лаборатории.

Наша основная продукция: Гониофотометр, Интегрирующая сфера, Спектрорадиометр, Генератор перенапряжения, Имитатор электростатического разряда, Приемник электромагнитных помех, Испытательное оборудование ЭМС, Тестер электробезопасности, Климатическая камера, Температурная камера, Климатическая камера, Термическая камера, Испытание на солевой туман, Испытательная камера на пыль , Испытание на водонепроницаемость, Испытание на соответствие RoHS (EDXRF), Испытание на светящуюся проволоку и Испытание на пламя иглы.