Увеличенный экран осциллографа.

Пример работы развернутого осциллографа

Если вы хотите напечатать изображение на экране осциллографа после его увеличения, выберите “X-Y Plot” (Печать области экрана) из диалогового окна Print (Печать). Заметим что на распечатке смещение для каждого канала равно:

Смещение уровня сигнала (offset)

Установка этого параметра изменяет уровень постоянной составляющей сигнала, относительно которого изменяется сигнал. Нулевое смещение устанавливает выходной сигнал, изменяющийся относительно оси X осциллографа. Смещение можно изменять от -999 кВ до 999 кВ.

Установка времени фронтов (Set Rise/Fall Time)

Для сигналов прямоугольной формы есть возможность задать длительности переднего (Rise) и заднего (Fall) фронтов импульсов. Длительность фронтов не может быть больше 5 мс. «По умолчанию» стоит значение 100 пикосекунд.

Двухканальный осциллограф

Двухканальный осциллограф отображает поведение сигналов во времени. Он имеет два входа: канал A и канал B. Таким образом, одновременно могут наблюдаться два различных сигнала, и можно использовать осциллограф для сравнения формы двух сигналов.

Изменение параметров осциллографа

Параметры осциллографа можно изменять во время моделирования, не прерывая работу. Если моделирование остается корректным, можно переключать выводы осциллографа к другим точкам схемы. В обоих случаях осциллограф перерисовывает изображение автоматически. Если форма сигнала на осциллографе не видна, следует переключить триггер (trigger) в режим Auto (Автоматический).

Градуировка осей осциллографа

Оси осциллографа могут быть переключены из режима отображения амплитуды от времени (Y/T) в режим отображения амплитуды одного из каналов от амплитуды другого (A/B или B/A).

В режиме Y/T ось X отображает время, а ось Y — количество вольт на деление. В режимах A/B и B/A обе оси показывают количество вольт на деление. Например, при сравнении входа канала A с каналом B (A/B), шкала оси X определяется количеством вольт на деление (V/Div), установленным для канала B, и наоборот.

Развертка по времени (Timebase)

Установка развертки по времени управляет шкалой горизонтальной оси (оси X) осциллографа, когда отображается амплитуда сигналов во времени (Y/T). Значение каждого деления горизонтальной шкалы может изменяться в диапазоне от 0.1 нс(наносекунды) до 0.5 с.

Для получения легко читаемого изображения на экране осциллографа устанавливают развертку по времени обратно пропорционально установкам функционального генератора. Например, если нужно увидеть один период сигнала с частотой 1 кГц, развертку по времени устанавливают равной 1 мс.

Установка вольт/деление (V/Div)

Установка вольт/деление (V/Div) определяет шкалу по оси Y. Она также управляет шкалой оси X, когда сравниваются сигналы каналов A и B (A/B или B/A). Значение вольт/деление изменяется от 10 мкВ/дел до 5.0 кВ/дел. Каждый канал может быть установлен отдельно.

Для получения легко читаемого изображения шкала устанавливается в зависимости от ожидаемого напряжения на канале. Переменный входной сигнал амплитудой 3В заполняет экран осциллографа по вертикали если ось Y установлена в 1 В/дел.

Установка смещения по оси X

Установка смещения оси X (X position) определяет начальную точку на оси X. Когда смещения по оси Xравно 0, сигнал начинает отображаться от левой границы экрана осциллографа. Положительное значение сдвигает начальную точку вправо, отрицательное — влево.

Установка смещения оси Y

Установка смещения по оси Y (Y position) определяет начальную точку на оси Y. Когда смещение по оси Yравно 0, начальная точка находится на оси X. Значение смещения по оси Y может изменяться от -3.00 до 3.00. Для разделения изображений сигналов каналов A и Bпо вертикали (для их сравнения или детального рассмотрения) устанавливается ненулевое значение Y position для одного или обоих каналов.

Кнопки AC, 0 или DC

Можно указать различное сопряжение осциллографа по входу каждого канала, используя кнопки AC, 0 или DC (закрытый вход, выключен, открытый вход).

Для просмотра только переменной составляющей сигнала вход переключается в закрытый режим (кнопка AC), для просмотра полного сигнала (переменной и постоянной составляющей) вход переключается в открытый режим (кнопка DC). Установка 0 приводит к отображению прямой линии на уровне начальной точки канала Y (Y position).

В открытом режиме нельзя включать последовательно с измерительными входами осциллографа разделительные конденсаторы! В этом случае нужно использовать закрытый режим входов.

Синхронизация (Trigger)

Установка синхронизации или защелки (trigger) определяет, когда сигнал будет отображаться. Если сигнал не виден, следует установить trigger в автоматический режим (Auto).

Кнопки Auto, A, B и EXT (автоматический режим, канал A, канал B, внешний сигнал) определяют сигнал синхронизации. Автоматический режим (Auto) используется для получения изображения сигнала как можно быстрее. Кнопки A или Bслужат для использования сигнала на этом канале в качестве синхросигнала. Кнопка EXT использует внешний сигнал для синхронизации. (При использовании внешнего синхросигнала его подключают к выводу Т(trigger) на иконке осциллографа).

Заземление

По умолчанию осциллограф уже присоединен к заземлению (общему проводу схемы). Поэтому нет необходимости заземлять осциллограф для получения точных результатов. Однако, при использовании осциллографа, сама схема должна быть заземлена.

Для использования точки отсчета, отличной от земли (общего провода схемы), источник (или другие элементы) присоединяется к выводу «G» заземления осциллографа.

Осциллограф С1-134

Осциллограф С1-134 предназначен для наблюдения сигналов, измерения их амплитуды в диапазоне от 6 мВ до 40 В и длительностей от 30 нс до 1 с. Внешний вид осциллографа С1-134 показан на рисунке П.5, а назначение органов управления приведено на рисунке П.6.

Осциллограф питается напряжением сети (220±22) В и (127±12,7) В, частотой 50 и 60 Гц; температура окружающей среды от минус 50 до 50° С; относительная влажность воздуха до (95+3) % при температуре 25° С.

В осциллографе С1-134 применена однолучевая электронно-лучевая трубка 12Л01И с зеленым цветом свечения, рабочая часть экрана 8 х 10 делений (60 х 80 мм), ширина линии луча не более 0,8 мм.

Возле каждой из кнопок или группы из двух кнопок проставлены условные обозначения выполняемых кнопками функций в зависимости от их положения. Какое положение кнопок (нажатое или отжатое) соответствует выполняемой функции можно узнать по значкам, проставленным с правой стороны на передней панели осциллографа в одной строке с условными обозначениями выполняемых функций.  Знак   означает,  что  кнопка  управления должна

быть отжата для выполнения указанной функции, а знак  – что кнопка управления должна быть нажата. Знак — означает, что соответствующая группа кнопок управления должна быть отжата, а знак  – что группа кнопок управления должна быть нажата.

Два переключателя «Включение каналов» позволяют выбрать один из четырех вариантов работы каналов Y1, Y2: включен канал Y1 (кнопка I нажата, кнопка II отжата), включен канал Y2 (кнопка I отжата, кнопка II нажата), включен двухканальный режим (кнопки I и II отжаты), включен режим алгебраического сложения сигналов каналов Y1, Y2 (кнопки I и II нажаты).

Переключателем «режим работы каналов» выбирают либо поочередное изображение каналов I и II после каждого хода развёртки (положение переключателя «→ →»), либо прерывистое изображение каналов I и II с частотой коммутации около 50 кГц (положение переключателя «- — -«, рекомендуется на низких частотах).

Переключатель «Инверсия фазы» изменяет фазу сигнала на 180 градусов.

Переключатели «Открытый – закрытый вход Y1», «Открытый – закрытый вход Y2» устанавливают соответствующие входы открытыми или закрытыми для постоянной составляющей исследуемого напряжения.

Переключатели «Коэффициент отклонения Y1», «Коэффициент отклонения Y2» обеспечивают установку одного из следующих 11 значений коэффициента отклонения 2, 5, 10, 20, 50 мВ/дел, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 5 В/дел. При открытых входах Y и минимальном коэффициенте отклонения нельзя подавать сигнал более 30 В.

Переключатель «Режим работы развертки» позволяет выбрать ждущий (НОРМ) или автоматический (АВТ) режим. В автоматическом режиме развертка запускается без сигнала, а в ждущем режиме развертка запускается только при наличии сигнала запуска. Чаще всего используется внутренний запуск генератора развертки исследуемым сигналом. Для запуска развертки используют также внешний сигнал и напряжение питающей сети.

Переключатель «10-кратная растяжка изображения» обеспечивает 10-кратную растяжку всех диапазонов развертки. Например, наименьшее значение коэффициента развертки при нажатом переключателе (положение х10) будет 10 нс/деление вместо 100 нс/деление при отжатом.

Переключатель «Коэффициент развертки» обеспечивает следующие коэффициенты развертки 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 50; 100, задаваемые либо в ms/дел, либо в μs/дел переключателем «Масштаб коэффициентов развертки».

Переключатель «Полярность сигнала синхронизации» позволяет выбрать необходимую полярность синхронизирующего сигнала.

Если переключатель «Подавление ВЧ-составляющей сигнала синхронизации» нажат, то подавляются составляющие сигнала синхронизации с частотой выше 15 кГц. Это позволяет уменьшить влияние высокочастотных шумов на запуск развертки. В качестве примера можно привести синхронизацию кадровым импульсом телевизионного сигнала.

Два переключателя «Источник сигнала синхронизации» позволяют выбрать внутреннюю синхронизацию от каналов Y1, Y2, внешнюю синхронизацию (оба переключателя отжаты и синхронизирующее напряжение подается на «Вход сигнала внешней синхронизации») или синхронизацию от сети (оба переключателя нажаты). Синхронизацию от сети рекомендуется использовать тогда, когда частота исследуемого сигнала синхронна с частотой питающей сети. Внешняя синхронизация позволяет управлять моментом появления сигнала на развертке, если имеется сигнал для запуска с регулируемым опережением. При работе в режиме внешней синхронизации на вход синхронизации нельзя подавать сигнал с амплитудой более 30 В.

Закрытый вход синхронизации (переключатель «Открытый-закрытый вход синхронизации» в положении «~») не пропускает постоянную составляющую запускающего сигнала и позволяет уменьшить влияние низкочастотных шумов на запуск генератора развертки. Он рекомендуется при синхронизации сигналом частотой выше 10 кГц. Открытый вход синхронизации используется для запуска развертки в диапазоне частот от 0 (постоянное напряжение) до 35 МГц.

ПрофКиП С1-142М осциллограф сервисный (2 канала, 0 МГц … 40 МГц) — Полная Информация на Официальном Сайте: Цена, Описание, Инструкции.

Знакомство с пробниками осциллографов

В этой статье рассматриваются различные типы пробников осциллографов и способы их использования.

Давайте поговорим об осциллографах … в общих чертах

Осциллограф (также известный как осциллограф или осциллограф) — очень мощный инструмент и, возможно, наиболее часто используемый элемент оборудования для инженеров-электриков или всех, кто хочет измерить электрические характеристики электронных устройств. Однако вам нужно нечто большее, чем просто осциллограф; вам также понадобится хотя бы один зонд.

При выборе датчика для вашего осциллографа лучше всего свериться с руководством по осциллографу, чтобы узнать, какой тип пробника он рекомендует. Если ваше руководство отсутствует (что часто бывает в реальном мире), перейдите на веб-сайт производителя осциллографа для получения рекомендаций.

При выборе зондов следует также учитывать следующую информацию:

• Убедитесь, что входной разъем датчика соответствует разъему на вашем прицеле.
  • Большинство осциллографов имеют разъемы типа BNC; SMA — еще одна возможность.См. Рисунки 1 и 2 ниже.
• Выберите пробник, входное сопротивление и емкость которого соответствуют входному сопротивлению и емкости вашего осциллографа. Обычно желательно, чтобы зонд оказывал наименьшее влияние на цепь, в которой проводится измерение — это называется эффектом нагрузки. Согласование сопротивления и емкости имеет решающее значение для обеспечения надлежащей передачи сигнала и точности сигнала.

Большинство современных осциллографов позволяют выбирать входное сопротивление 50 Ом или 1 МОм. Для универсального тестирования обычно используется вход 1 МОм. Входное сопротивление 50 Ом используется для высокоскоростных сигналов (например, микроволн), задержек распространения в логических схемах и тестирования импеданса печатной платы.

В отличие от стандартного входного сопротивления осциллографа 1 МОм или 50 Ом, входная емкость осциллографа может варьироваться в зависимости от полосы пропускания осциллографа и других конструктивных особенностей. С учетом сказанного, общая входная емкость для многих осциллографов с сопротивлением 1 МОм составляет 20 пФ. Однако это значение может варьироваться от 5 до 100 пФ. Наилучший подход для согласования пробника с осциллографом — сначала выбрать пробник, емкость которого находится в пределах диапазона вашего осциллографа, а затем, если возможно, выполнить точную настройку емкости пробника, отрегулировав его схему компенсации с помощью подстроечного конденсатора пробника.Этот процесс известен как , компенсирующий ваш датчик .

Сколько датчиков и какие типы вам нужны

Сколько датчиков и тип датчиков, которые вам могут понадобиться, зависит от конкретной ситуации. Например, если требуются только отдельные измерения постоянного напряжения, то потребуется пассивный несимметричный пробник напряжения 1 МОм. Однако, если вы измеряете время установки и удержания высокоскоростного сигнала, такого как линии данных NAND на твердотельном накопителе (SSD), тогда вы захотите использовать два активных высокоскоростных дифференциальных пробника. .См. Рисунок 4 для примера этого типа измерения.

Пассивные пробники

Пассивные пробники — это наиболее часто используемые пробники для выполнения измерений общего назначения.Пассивные пробники состоят из проводов, разъемов, корпуса и, при необходимости, компенсирующих или ослабляющих резисторов или конденсаторов. В этих типах пробников не используются активные компоненты, такие как транзисторы или усилители. Вообще говоря, пассивные пробники просты в использовании, относительно недороги и довольно надежны.

Пассивные пробники обычно доступны в следующих конфигурациях:

• 1 ×: без затухания
• 10 ×: коэффициент ослабления 10
• 100 ×: 100-кратное затухание
• 1000 ×: коэффициент затухания 1000

Пробники ослабления служат для увеличения диапазона измерения напряжения осциллографа с помощью внутреннего резистора, который при использовании вместе с входным сопротивлением осциллографа создает делитель напряжения.Например, в типичном пробнике 10 × имеется внутренний резистор 9 МОм, который при использовании с осциллографом 1 МОм создает коэффициент затухания 10: 1 на входном канале осциллографа. Это означает, что отображаемый на осциллографе сигнал будет составлять 1/10 величины фактического измеренного сигнала. Эта функция затухания полезна по следующим причинам:

• Позволяет измерять сигнал, который может выходить за пределы осциллографа.
• Схема ослабления приводит к более высокому сопротивлению (обычно это хорошо) и более низкой емкости, что важно для высокочастотных измерений.

Типичная схема 10-кратного пассивного пробника представлена ​​на рис. 5 ниже.

Активные пробники

Активные пробники получили свои названия, потому что они содержат активные компоненты, такие как полевые транзисторы или усилители (см. Рисунок 6 ниже). Активные пробники обычно используются для высокоскоростных измерений (> 500 МГц) или в цепях с высоким импедансом. Для таких приложений пассивные пробники не подходят: они могут вызвать серьезную нагрузку цепи (поскольку входное сопротивление не намного превышает выходное сопротивление схемы) и ухудшение высокочастотных характеристик (поскольку пробник имеет слишком большую емкость).

используются внутренние полевые транзисторы или другие активные компоненты, которые имеют чрезвычайно высокое входное сопротивление и низкую входную емкость (~ 1 пФ). Активные пробники получают внешнее питание, что позволяет им усиливать сигналы без использования энергии тестируемой цепи.

Активные пробники имеют полосу пропускания от 500 МГц до 4 ГГц и обычно имеют выходное сопротивление 50 Ом (что соответствует входному сопротивлению 50 Ом осциллографа).Однако также существуют активные пробники с выходным сопротивлением 1 МОм (см. Рисунок 7 ниже).

Одним из ограничений активных пробников, как показано на Рисунке 7 выше, является их ограниченный диапазон напряжения. Обычно этот диапазон составляет от ± 0,6 до ± 10 В с максимальным номинальным напряжением ± 40 В.

Дифференциальные пробники

Дифференциальные пробники измеряют дифференциальные сигналы.То есть они измеряют разницу между любыми двумя точками. В этом отличие от несимметричного пробника, который измеряет разницу между одной точкой и землей. Дифференциальные пробники особенно популярны для измерения высокочастотных сигналов или сигналов очень низкой амплитуды (т. Е. Приближающихся к минимальному уровню шума). Дифференциальные пробники используют дифференциальный усилитель для преобразования разницы между двумя сигналами в напряжение, которое может быть отправлено на обычный несимметричный вход осциллографа. См. Рисунок 8 ниже.

Дифференциальные пробники обеспечивают высокую эффективность подавления синфазных помех в широком диапазоне частот.

Токовые пробники

Токовые пробники обеспечивают неинвазивный метод измерения электрического тока, протекающего по проводнику. В датчике постоянного тока используется датчик Холла для измерения магнитного поля, создаваемого постоянным током, проходящим через ферритовый сердечник датчика.В датчике переменного тока используется трансформатор тока для измерения переменного тока, протекающего через сердечник датчика. Токовые пробники, которые измеряют как переменный, так и постоянный ток, также доступны и довольно распространены.

Ферритовые сердечники в токовых пробниках по существу разрезаны пополам, так что сердечник можно «открыть», позволяя помещать тестируемый проводник внутри сердечника; перед снятием текущих показаний сердечник необходимо закрыть.

На рисунке 9 ниже показана внутренняя конструкция датчика тока, а на рисунке 10 показаны устройства измерения постоянного и переменного тока.

Предложения по датчикам

В заключение я хотел бы предложить следующие предложения по датчикам:

Всегда компенсируйте свои щупы:

• Входные данные могут немного отличаться от осциллографа к осциллографу и даже между разными каналами одного и того же осциллографа. Чтобы преодолеть эти отклонения, всегда рекомендуется компенсировать пробник для конкретного канала осциллографа, который вы будете использовать.

Используйте соответствующие переходники наконечника зонда:

• По возможности всегда используйте соответствующий наконечник пробника и / или адаптер наконечника пробника.На рис. 3 выше показаны различные типы адаптеров.

Держите заземляющие провода короткими:

• Излишне длинные заземляющие провода пробника могут вызвать значительную индуктивность, что приведет к звону и / или искажению сигнала.
• Сохранение короткого замыкания проводов заземления зонда особенно важно при измерении высокоскоростных сигналов и сигналов низкой амплитуды. Длинные заземляющие провода действуют как антенны и могут улавливать шум, что приводит к искажению сигнала.

Дополнительная информация

Как не разрушить осциллограф

В лаборатории электроники недавно построенный усовершенствованный осциллограф является одним из наиболее дорогостоящих измерительных приборов.Чтобы защитить эти вложения от мгновенного разрушения или разрушения на большие расстояния, инженеры и техники должны знать о потенциальных опасностях.

В настольном осциллографе, питаемом от заземленной электросети, наиболее непосредственной опасностью является непреднамеренное подключение заземляющего провода пробника к напряжению, равному потенциалу земли и находящемуся выше него. Это действие замыкает цепь сильноточной неисправности. Если пользователю повезет, относительно небольшой провод, который является заземляющим проводом, будет действовать как предохранитель и прерывать ток, прежде чем произойдет серьезное повреждение осциллографа, исследуемого оборудования или пользователя.

При использовании заземленного настольного осциллографа каскад настраивается на этот высокий ток короткого замыкания, поскольку точка подключения на входе аналогового канала надежно заземлена. Это связано с проводником заземления оборудования, который является частью каждой ответвленной цепи помещения. Обратите внимание на вход осциллографа на металлическую внешнюю часть разъема. Это оборудование надежно заземлено, и вы не хотите подключать к нему горячий провод. Это верно, даже если прибор выключен, когда он включен в розетку ответвленной цепи.

Некоторые операторы прицелов, чтобы предотвратить случайное заземление обратного провода горячего заземления, отрезают заземляющий контакт вилки шнура питания. Это средство действительно защищает от тока короткого замыкания. К сожалению, он также отключает провод заземления спасательного оборудования, который предотвращает попадание напряжения на проводящие тела в испытательной установке. Помимо нарушения Кодекса и создания опасности поражения электрическим током, отрезание заземляющего штыря представляет новый набор опасностей, возникающих в результате устранения критически важной заземляющей пластины внутри прибора.

Очевидное решение — просто сохранять бдительность каждый раз, когда вы подключаете провод заземления. Помните: проблема заключается в заземлении, а не на наконечнике пробника. Наконечник пробника может быть и часто подключается к напряжениям, которые относятся к потенциалу земли и плавают над ним. Точно так же заземляющий возвратный провод можно безопасно подключить к более высоким напряжениям, если они не связаны с землей. Например, пробник осциллографа можно подключить к 9-вольтовой батарее безотносительно полярности, поскольку отсутствует потенциал земли.

Следует соблюдать осторожность при измерении телефонных и других цепей связи или данных, поскольку может возникнуть ситуация с заземлением, которая не сразу очевидна. Неоновая контрольная лампа — это удобное устройство для испытания с высоким сопротивлением, которое полезно для проверки плавающего напряжения перед подключением осциллографа.

Настольный осциллограф с заземлением от сети может выполнять измерения плавающего напряжения, если он оборудован дифференциальным пробником.Например, при измерении внутренних напряжений в частотно-регулируемом приводе (VFD) для двигателя переменного тока необходимо смотреть на цепи, в которых обе стороны относятся к земле и плавают над землей. Эти напряжения могут быть значительными, и при использовании тяжелой промышленной проводки доступный ток короткого замыкания огромен. В устройстве на 440 В из-за двухполупериодного выпрямления напряжение на шине постоянного тока в 1,414 раза больше среднеквадратичного напряжения питания, что составляет 678 В. Поэтому эти измерения следует проводить осторожно, используя дифференциальный пробник.

Проблема в том, что, поскольку дифференциальный пробник дорог и используется нечасто, на многих осциллографах его нет. По этой причине многие пользователи при выполнении плавающих измерений предпочитают переносные осциллографы с батарейным питанием, такие как Tektronix THS3024. Этот тип прибора полностью изолирован от земли, а входы изолированы друг от друга. (Некоторые переносные осциллографы, несмотря на то, что они изолированы от земли, не имеют входов, которые полностью изолированы друг от друга, поэтому они могут быть опасными для определенных типов измерений.)

Как правило, портативный осциллограф с батарейным питанием является жизнеспособным решением для проведения измерений, когда обе стороны схемы плавают над заземляющим слоем.

Помимо опасности напряжения при использовании заземленного настольного осциллографа, существуют и другие ситуации, которые могут повредить прибор и / или нанести вред пользователю. Кроме того, существует возможность постепенного разложения на большие расстояния, если не соблюдаются определенные меры предосторожности.

Во-первых, мы должны упомянуть рейтинги CAT и их применимость к осциллографам, а также к другому электронному испытательному оборудованию. Контрольно-измерительным приборам присваиваются уникальные обозначения от CAT I до CAT IV. Каждая из этих категорий относится к определенной электрической среде, CAT I является наименее опасной и, двигаясь вверх по течению к конечному источнику питания, где неизменно имеется более доступный ток короткого замыкания, CAT IV является наиболее опасной.

Кат. I относится к измерениям напряжения в специально защищенных вторичных цепях.К таким измерениям напряжения относятся уровни сигналов, специальное оборудование, части оборудования с ограничением энергии, цепи, питаемые от регулируемых источников низкого напряжения, и электроника.

CAT II относится к распределению электроэнергии на местном уровне, например, от стандартной настенной розетки или подключаемых нагрузок. Примерами категории CAT II являются измерения, проводимые на приборах, шнурах и электроинструментах, подключенных к розетке.

CAT III относится к измерениям на стационарном оборудовании в стационарных установках, распределительных щитах, автоматических выключателях, проводке, кабелях, шинах, распределительных коробках, переключателях, розетках и жестко смонтированных двигателях.

CAT IV относится к источникам измерений уровня установки или электросети на первичных устройствах защиты от перегрузки по току и на устройствах контроля пульсаций.

Помимо рейтингов CAT, существуют и другие факторы, которые необходимо выяснить перед использованием осциллографа. Один из них — это максимальное напряжение, которое может подаваться на входы аналогового канала, не подвергая внутреннюю схему перегрузке. Уровень напряжения в определенных случаях может быть выше или ниже номинального значения CAT. Максимальное номинальное напряжение можно найти в документации по продукту и / или напечатать на корпусе осциллографа, обычно рядом с соответствующим входом.Также следует отметить, что допустимое напряжение на входах также зависит от частоты.

неизменно содержат длинные разделы, в которых содержатся предупреждения по технике безопасности и предостерегающая информация. Некоторые из них больше похожи на то, что они написаны юристами, озабоченными вопросами ответственности за качество продукции, чем настоящими разработчиками приложений. При этом, поскольку осциллограф является ценным и чувствительным прибором, нам следует изучить этот материал, чтобы убедиться, что мы не сделаем дорогостоящую ошибку.

В качестве примера, просматривая руководство пользователя Tektronix серии MDO3000, оператора предупреждают не использовать осциллограф во влажной или влажной среде. Кроме того, следует отметить, что конденсация может возникнуть, если устройство перемещено из холодного помещения в теплое. Настольный осциллограф более уязвим для влаги, чем портативная модель, отчасти из-за металлического корпуса с открытой вентиляцией, а отчасти из-за более высокого напряжения питания. Влага вызывает ухудшение электрической изоляции, особенно в трансформаторе питания.Также существует проблема коррозии оконечных устройств, не говоря уже о коротких замыканиях между фазами и землей, а также о дуговых образованиях и нагреве.

В руководстве также содержится предостережение от использования прицела во взрывоопасной атмосфере. В большинстве случаев это очевидно, но есть серые области, поэтому важно, чтобы пользователь знал о возможных градиентах опасности. Национальный электротехнический кодекс содержит рекомендации в этой области, и для тех, кто интересуется такими вопросами, он является интересным чтением.Опасные зоны с точки зрения электробезопасности делятся на три класса.

• Места класса I — это места, в которых легковоспламеняющиеся газы, горючие пары, выделяемые жидкостью, или горючие пары, выделяемые жидкостью, присутствуют или могут присутствовать в воздухе в количествах, достаточных для образования взрывоопасных или воспламеняющихся смесей.

• Места класса II являются опасными из-за наличия горючей пыли.

• Класс III — это места, которые являются опасными из-за присутствия легко воспламеняемых волокон или там, где обрабатываются, производятся или используются материалы, производящие горючие летучие вещества (опилки считаются летящими).

Как видно из этих определений, класс I является наиболее опасным, а класс III — менее опасным. Каждый из этих трех классов подразделяется на два подразделения. В Разделе 1 опасность более непосредственная, в то время как в Разделе 2 опасность менее вероятна в любой данный момент времени, но при определенных обстоятельствах она может возникнуть.

Оборудование, которое разрешено для использования в этих опасных зонах, должно быть спроектировано таким образом, чтобы быть безопасным для окружающей среды, и это может включать в себя тяжелый литой алюминиевый корпус, конструкцию с уплотнением, а также сертификацию UL или другую сертификацию.Это обоснование утверждения в руководстве пользователя Tektronix серии MDO3000 о том, что осциллограф не должен использоваться во взрывоопасной атмосфере.

Помимо предостерегающих предупреждений, содержащихся в руководстве, имеет смысл несколько других защитных мер. Многие осциллографы записывают часы использования. Независимо от того, так ли это на самом деле, разумно выключать прибор, когда он не используется. Связанный вопрос касается выбора каналов. Поскольку Первый канал включен по умолчанию, многие пользователи склонны использовать исключительно этот канал.Похоже, что лучше повернуть каналы так, чтобы износ распределялся более равномерно (в современных цифровых прицелах основным элементом, подверженным износу, является энкодер, прикрепленный к ручке на передней панели).

Большинство мест время от времени подвержены ударам молнии. Переходные скачки напряжения могут повредить подключенное электрическое оборудование, и осциллограф уязвим к этому повреждению. Защита от перенапряжения в помещении эффективна, и многоканальные штепсельные розетки работают хорошо. Надежная молниезащита обеспечивается при наличии каскадной конфигурации, состоящей из устройств защиты разного номинала, размещенных в порядке убывания через интервалы между обслуживанием и осциллографом.При прогнозировании сильной грозы прибор следует отключить от источника питания и отключить любое подключение к локальной сети.

В целом, современные осциллографы, как и другое высокопроизводительное испытательное оборудование, рассчитаны на длительный срок службы, а бережное обращение с ними многократно продлевает срок их службы.

Выберите подходящий щуп осциллографа для вашего приложения

В этом разделе будут проиллюстрированы два примера эффектов нагрузки, вызванных измерительными цепями. В каждом примере эффекты, возникающие в результате исследования цепи, могут привести к тому, что устройство коренным образом изменит поведение или полностью перестанет функционировать.

Емкостная нагрузка

LC-цепь, также известная как бак-схема, содержит параллельно включенные индуктивность и конденсатор. Конечный эффект этой схемы заключается в том, что катушка индуктивности излучает резонансную частоту с заданным значением, определяемым индуктором и конденсатором. Частота определяется уравнением 3.

Уравнение 3. Это уравнение определяет резонансную частоту LC-контура.

Эта схема используется в коммерческих RFID-метках, так что это будет пример, демонстрирующий влияние нагрузки.На рисунке 5 показана очень распространенная LC-схема в микросхеме RFID.

Рис. 5. В RFID-метках используются LC-цепи . Это очень распространенная LC-схема RFID.

Инженер, проектирующий или тестирующий эту схему, может захотеть проверить линию, содержащую конденсатор. Если инженер подключит пробник SP500X к точке с высоким потенциалом этой цепи, емкость пробника будет добавлена ​​параллельно с C1 между высоким потенциалом и землей, как показано на рисунке 6.

Рис. 6. Входная емкость пробника будет добавлена ​​к цепи, если она не будет проверена способом, препятствующим протеканию тока.

Дополнительная емкость зонда вызовет изменение резонансной частоты LC-контура в соответствии с уравнением 4.

Уравнение 4 . Дополнительная емкость, вводимая датчиком SP500X, изменит резонансную частоту LC-контура на 0.В 93 раза больше исходной частоты.

Из-за этого изменения частоты метка RFID теперь будет излучать частоту, сильно отличающуюся от предполагаемой частоты передатчика, которая не будет накапливать достаточно энергии для обнаружения датчиком или функциональной характеристики для правильной работы.

Резистивная нагрузка

Схема генератора на Рисунке 7 содержит резистор номиналом 10 МОм, подключенный параллельно КМОП-инвертору. Датчики имеют входное сопротивление 10 МОм для предотвращения значительного протекания тока через датчик и во избежание воздействия на тестируемую цепь.В этом случае в тестируемой цепи присутствует высокоомный элемент.

Рисунок 7 . Схема часового генератора может быть функционально упрощена, чтобы показать, как резистивная нагрузка может повлиять на ее работу.

Инженер может быть заинтересован в потенциале на соединении CTRA In, резистора 10 МОм и источника питания кварцевого генератора, как показано на рисунке 8. Эта точка пробника помещает входное сопротивление пробника 10 МОм параллельно. с резистором 10 МОм, который создаст делитель напряжения.Кварцевый генератор в этой схеме рассчитывает работать с заданным напряжением. Если генератор получает половину ожидаемого напряжения, он может работать спорадически или вообще не работать.

Рисунок 8 . Измерение параллельно резистору 10 МОм в цепи кварцевого генератора создаст делитель напряжения, который может привести к прекращению его работы.

Датчики 1: 1

1: 1 (один к одному), также известные как пробники 1x, подключают вход импеданса осциллографа 1 МОм к измеряемой цепи.Они разработаны с учетом минимальных потерь и простого подключения, но в остальном они эквивалентны использованию кабеля для подключения прицела. На рисунке 4 показана принципиальная схема входа высокоомного осциллографа, подключенного к тестируемой цепи. Тестируемая схема моделируется как источник напряжения с последовательным резистором. Пробник (или кабель) 1: 1 вносит значительную емкость, которая появляется параллельно входу осциллографа. Пробник 1: 1 может иметь емкость от 40 до 60 пФ, что обычно больше входной емкости осциллографа.

Конструкция пробников 1: 1 не обеспечивает такой же уровень производительности, который вы ожидаете от пробника с ослаблением, как будет объяснено в разделе «Пробник 10: 1».

Зонды 10: 1

10: 1 (также называемые пробниками 10x, пробниками делителя или ослабляющими пробниками) имеют резистор и конденсатор (подключенные параллельно), встроенные в пробник. На рисунке 8 показана схема пробника 10: 1, подключенного к высокоомному входу осциллографа. Если R ₁ C ₁ = R ₂ C ₂ , то эта схема дает удивительный результат, заключающийся в том, что действие обоих конденсаторов полностью компенсируется.На практике это условие может не соблюдаться в точности, но может быть приближено. Конденсатор обычно делается регулируемым, и его можно настроить для почти идеального соответствия. Уравнение 5 показывает отношение Vs к V _IN в этих условиях.

Уравнение 5. Ослабляющие пробники, такие как пробники 10Х, используют принцип делителя напряжения, описанный в этом уравнении.

Это уравнение напоминает уравнение делителя напряжения.R ₂ — это входное сопротивление высокого входного сопротивления осциллографа (1 МВт), а R ₁ = 9R ₂ . Уравнение 6 показывает результат уравнения 5 с использованием датчика 10X.

Уравнение 6. Пробник 10X дает 1/10 напряжения на входе осциллографа.

Таким образом, конечный результат — комбинация входов пробника и осциллографа, которая имеет гораздо более широкую полосу пропускания, чем пробник 1: 1, из-за эффективного нейтрализации двух конденсаторов.Наказанием является потеря напряжения. Осциллограф теперь видит только одну десятую исходного напряжения (отсюда и название пробник 10: 1). Также обратите внимание, что в измеряемой цепи сопротивление нагрузки составляет R ₁ + R ₂ = 10 МВт, что намного выше, чем у датчика 1: 1. Некоторые датчики предназначены для удобного переключения между режимами работы 1: 1 и 10: 1.

Рисунок 9. Влияние конденсаторов в пассивном пробнике отменяется, когда C ₁ настроен правильно.

С датчиком 10: 1 уменьшаются эффекты как резистивной, так и емкостной нагрузки (по сравнению с датчиком 1: 1). Хотя входная емкость осциллографа в идеале исключена, остаточная емкость остается из-за пробника CPROBE. Эта емкость, указанная производителем, нагружает тестируемую цепь.

Коэффициент потери напряжения 10 не является проблемой, если измеряемое напряжение не настолько мало, что деление его на 10 делает его нечитаемым для осциллографа.Это означает, что чувствительность осциллографа и напряжение сигнала могут быть факторами при принятии решения об использовании щупа 10: 1. На большинстве осциллографов пользователь должен помнить, что используется пробник 10: 1, и должен умножать полученные измерения в 10 раз. Это мешает, поэтому на некоторых осциллографах есть две отметки шкалы: одна действительна для пробника 1: 1 и другой действителен для датчика 10: 1. Другие осциллографы пошли еще дальше и автоматически корректируют показания на правильную величину при использовании ослабляющего щупа.

Обратите внимание, что некоторые пробники 10: 1 имеют резистор на входе пробника, так что резистивная нагрузка составляет 1 МОм. Эти пробники не улучшают резистивную нагрузку по сравнению с пробником 1: 1, но имеют меньшую емкостную нагрузку.

Другие затухающие пробники

Датчики затухания бывают разных значений, например, датчики 50: 1 и 100: 1. Общие принципы этих пробников те же, что и пробники с делителем 10: 1: уровень напряжения и полоса пропускания меняются, чтобы получить более широкую полосу пропускания, в пробнике возникают большие потери и на вход осциллографа подается меньшее напряжение.Это может потребовать более чувствительного прицела для низкоуровневых измерений. Существуют также определенные пассивные пробники с сопротивлением 50 Ом, которые имеют более широкую полосу пропускания, но ограниченное применение.

Осциллограф

Упражнения: обучение использованию осциллографов Tektronix 2225 и 2213

1: Получение базовой кривой

• •

  Перед включением осциллографа вы должны настроить все элементы управления на передней панели следующим образом:

• •

  Установите все горизонтальные переключатели влево.(Не путайте переключатели с ручками)

• •

  Установите все вертикальные переключатели вверх.

• •

  Установите ручки CAL для определения положения (до упора по часовой стрелке, они должны встать на место).

• •

  Установите все остальные регуляторы на средние частоты, кроме регулятора Trigger VAR HOLDOFF, который должен быть поверните до упора против часовой стрелки в положение Norm.

• •

  Установите канал 1 (CH 1) Volts / Div на 2.0 В (иногда называемый «усилением»)

• •

  Установите сек / деление на 0,2 мс / дел (это называется «скоростью развертки»).

• •

  Установите соединение Ch2 (AC-GND-DC) на AC

• •

  Включите питание

• •

  Через несколько секунд на экране должен появиться след. Отрегулируйте интенсивность и фокус, как необходимо, и отцентрируйте линию с помощью регуляторов горизонтального и вертикального положения.

2: Проведение измерений

• •

  Настройте генератор сигналов на создание синусоидальной волны с частотой примерно 1 кГц: поверните ручку функций в центральное положение, ручку умножителя частоты на 1 K и Регулятор частоты примерно на 1, а затухание на 0.

• •

  Подключите генератор сигналов к входу Ch2 осциллографа, включите его и увеличьте мощность, пока волна не заполнит примерно половину экрана.

• •

  Поверните ручку вертикального положения канала Ch2, чтобы совместить нижнюю часть волны с одним из нижних горизонтальные линии сетки (сетка — это любая из сплошных линий на экране осциллографа).

• •

  Поворачивайте ручку (-и) горизонтального положения до тех пор, пока пик волны не пересечет центральную вертикальную сетку. линия.

• •

  Чтобы измерить амплитуду напряжения синусоиды, подсчитайте количество основных и второстепенных вертикальные разделения между низом и верхом волны.Умножьте количество деления по показанию VOLTS / DIV. Результат — удвоенная амплитуда напряжения. Для Например, если есть 3 основных деления (линии сетки) и 3 второстепенных деления (каждая отметка отмечает пятую часть деления), то удвоенная амплитуда составляет 2 вольта / дел, умноженные на 3,6 деления, или 7,2 вольт. Таким образом, амплитуда равна 3,6 вольт.

• •

  Чтобы измерить период синусоидальной волны, мы будем проводить измерения по форме волны на дисплея осциллографа, вместо того, чтобы использовать частоту от шкалы генератора сигналов.Поверните ручку горизонтального положения, чтобы совместить пик волны с одним из вертикальных линии сетки. Подсчитайте количество горизонтальных делений в одном волновом цикле. Вы можете отрегулируйте вертикальное положение, чтобы упростить подсчет, если хотите.

• •

  Чтобы найти период волны, умножьте значение SEC / DIV на количество делений. за один волновой цикл. Вы можете рассчитать частоту по этому измерению периода.

• •

  Теперь, никак не настраивая генератор сигналов, измените настройки осциллографа: установите вольт / деление на 5 вольт / деление, а скорость развертки на 0.5 мс / дел. Снова измерьте разность потенциалов и частота волны.

• •

  Ваши измерения должны быть такими же, как и раньше: изменив настройки осциллографа, вы не изменяют наблюдаемый вами сигнал, а просто меняют то, как вы его видите.

• •

  Теперь попробуйте отрегулировать вольт / деление и скорость развертки несколькими щелчками мыши в любом направлении, просто чтобы посмотрим, что произойдет.

3: Определение нулевого напряжения

• •

  Эта процедура должна быть проделана для лаборатории цепей RC .Примечание: режим триггера должен быть АВТО для это процедура, а не НОРМА.

• •

  Установите переключатель сопряжения Ch2 в положение GND (это переключатель под ручкой Volts / div). потом отрегулируйте положение линии на экране с помощью ручки вертикального положения Ch2: переместите ее к горизонтальной сетке. Эта горизонтальная сетка теперь будет отображать ноль вольт. Выключатель соединение обратно в AC.

4: Что делать, если сигнал нестабилен или отсутствует

• •

  Отрегулируйте ручку Trigger LEVEL.

• •

  Отрегулируйте ручку VOLTS / DIV и / или скорость развертки — кривая может просто выйти за пределы шкалы.

• •

  Отрегулируйте фокус и интенсивность.

• •

  Посмотрите, сможете ли вы получить базовую кривую, как в шаге 3. Если вы можете получить трассу, то все, что предоставление сигнала может быть ошибочным.

B-424 Цифровой осциллограф

Предназначен для исследования одиночных и периодических электрических сигналов, автоматических, маркерных измерений и математической обработки сигналов.Дополнительно осциллограф обеспечивает работу в режимах анализатора спектра и частотомера. Цифровой осциллограф Б-422 зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений Республики Беларусь (свидетельство № 9527). Цифровой осциллограф Б-422 имеет декларацию соответствия ТС ТС 020/2011 («Электромагнитная совместимость технических средств»), ТС ТС 004/2011 («О безопасности низковольтного оборудования»).

Основные технические характеристики

Канал

— Количество входных измерительных каналов — 2

— Пропускная способность входного тракта — 0… 200 МГц

— Открытый / закрытый вход 1 МОм, работа со штатным выносным делителем

— Аппаратное смещение уровня входного сигнала в широких пределах

— Вертикальное разрешение — 8 бит

— Основная погрешность ± 1%.

— 11 откалиброванных вертикальных отклонений с шагом 1-2-5:

без делителя — 2 мВ / дел … 5 В / дел с делителем 1:10 — 20 мВ / дел … 50 В / дел

Скан

— Максимальная частота дискретизации канала:

для одноразовых сигналов — 500 Мвыб / с

для повторяющихся сигналов — 20 Гвыб / с

— Коэффициенты развертки — 5 нс / дел… 5 с / дел

— Максимальная длина памяти — 16 МВт / канал

— Соответствующий. Максимум. диапазон времени от 0,8 мс до 230 часов

Синхронизация

— Источник — канал 1 / канал 2 / доп. / внешний 1:10

— Режимы — режим ожидания / авто / моно / стоп

— Тип входа — открытый / закрытый / открытый FNC / закрытый FVCH / закрытый FNC

— Входные параметры внешней синхронизации — 1 МОм; 1: 1/1: 10

— Диапазон частот синхронизации — 10 Гц… 200 МГц

— История регистраций и регистрация отложенного старта

— Синхронизация ТВ (PAL, SECAM, NTSC)

— Синхронизация параметров сигналов

Прочие

— Компьютерный интерфейс: USB 2.0 и Ethernet

— Электропитание — 230 В / 50 Гц

— Потребление — 20 Вт

— Размеры: 200x300x60 мм

— Масса: осциллограф В-424 в сборе — 1,8 кг

Ключевые особенности программного обеспечения

— Программное обеспечение для Windows 98 / NT / 2k / XP

— Возможность удаленной работы в локальной сети

— Калибровка метрологических параметров

— Автоматический поиск сигнала

— Дополнительные функции:

Анализатор спектра

Вольтметр цифровой

Частотомер

— Автоматические и маркерные измерения 22 параметров сигнала

— Временное / спектральное представление сигнала в реальном времени

— Дополнительная математическая обработка: сглаживание, усреднение, произвольные математические операции над сигналом

— До 4 реальных / обработанных сигналов на экране одновременно, возможность использовать сохраненный сигнал в качестве постоянного фона

— Режим регистратора параметров

— Экспорт в формат ASCII (подходит для дальнейшей обработки в MS Excel и других пакетах)

Состав программного обеспечения

— Программа цифрового осциллографа

— Драйвер для Windows XP / 7/8

— Документация и библиотека дополнительных функций по драйверу для использования осциллографа как встраиваемого устройства

— Примеры использования драйверов для MS Visual C ++, Delphi 4.0, Labview.

Осциллограф — обзор | Темы ScienceDirect

Об осциллографах

Современный осциллограф — один из самых замечательных инструментов, когда-либо созданных. Длительные и интенсивные усилия по разработке этих машин, возможно, могут сравниться только с фанатизмом, посвященным хронометражу. ⁴ Это дань уважения разработчикам осциллографов, что приборов, изготовленных более 25 лет назад, по-прежнему хватает для более 90% сегодняшних измерений.Комбинация осциллографа и пробника, используемая при высокоскоростной работе, — это самое важное решение, которое должен принять разработчик в отношении оборудования. В идеале осциллограф должен иметь полосу пропускания не менее 150 МГц, но более медленные приборы приемлемы, если их ограничения хорошо известны. Убедитесь в характеристиках комбинации пробник-осциллограф. Следует иметь в виду время нарастания, полосу пропускания, резистивную и емкостную нагрузку, задержку, шум, сквозное соединение от канала к каналу, восстановление перегрузки, нелинейность развертки, запуск, точность и другие ограничения.Высокоскоростная линейная схема требует многого от испытательного оборудования, и можно сэкономить бесчисленное количество часов, если характеристики используемых инструментов хорошо известны. Было потеряно неприлично много времени на поиск «проблем со схемой», которые на самом деле вызваны неправильно понятым, неправильно установленным или не отвечающим спецификациям оборудованием. Близкое знакомство с осциллографом неоценимо для получения наилучших возможных результатов. Фактически, можно использовать кажущееся неадекватным оборудование для получения хороших результатов, если ограничения оборудования хорошо известны и соблюдаются.Все схемы в разделе «Приложения» имеют времена нарастания и задержки, значительно превышающие диапазон 100–200 МГц, но 90% разработок выполнялось с помощью осциллографа на 50 МГц. Знакомство с оборудованием и продуманная методика измерений позволяют проводить полезные измерения, выходящие за рамки технических характеристик прибора. Осциллограф 50 МГц не может отследить импульс с временем нарастания 5 нс, но он может измерить задержку 2 нс между двумя такими событиями. Используя такие методы, часто можно вывести желаемую информацию.Бывают ситуации, когда никакая изобретательность не сработает и необходимо использовать правильное оборудование (например, более быстрый осциллограф). Иногда все, что требуется, — это «проверка работоспособности» прибора с ограниченной полосой пропускания с помощью осциллографа с более высокой полосой пропускания. Для высокоскоростной работы при необходимости незаменима широкая полоса пропускания, и никакие функции или вычислительная сложность не заменят ее. Для большинства высокоскоростных схем не требуется более двух трасс, чтобы добраться туда, куда вы собираетесь. Желательна универсальность и много каналов, но если бюджет ограничен, тратьте деньги на пропускную способность!

Резкие различия в отображаемых результатах возникают из-за комбинаций пробника и осциллографа с различной полосой пропускания.На рисунке 33.38 показан выходной сигнал очень быстрого импульса ⁵ , контролируемого осциллографом с частотой дискретизации 1 ГГц (Tektronix 556 с подключаемым модулем дискретизации 1S1). При этой полосе пропускания амплитуда 10 В выглядит чистой, с небольшим намеком на звон после спада. Время нарастания и спада 350 пс вызывает подозрение, так как время нарастания стробоскопического осциллографа также указано на уровне 350 пс. ⁶

Рисунок 33.38. Импульс 10 В со временем нарастания / спада 350 мс, отслеживаемый на стробоскопическом осциллографе с частотой 1 ГГц. Используется прямое входное соединение 50 Ом

Рисунок 33.39 показан тот же импульс, наблюдаемый на приборе 350 МГц с прямым подключением ко входу (вход Tektronix 485/50 Ом). Указанное время нарастания увеличивается до 1 нс, а отображаемая амплитуда уменьшается до 6 В, отражая меньшую полосу пропускания этого прибора. Чтобы подчеркнуть предыдущее обсуждение, плохая техника заземления (1½ дюйма заземления ведет к заземляющей пластине) создавала длительную рябь после спада импульса.

Рисунок 33.39. Тестовый импульс становится меньше и медленнее на приборе 350 МГц (tRISE = 1 нс).Преднамеренно плохое заземление вызывает рябь после падения пульса. Используется прямое соединение с сопротивлением 50 Ом

На рисунке 33.40 показан тот же осциллограф на 350 МГц (вход 50 Ом) с пробником 3 ГГц 10 × (Tektronix P6056). Отображаемые результаты практически идентичны, так как широкая полоса пропускания датчика не способствует ухудшению характеристик. Опять же, преднамеренное плохое заземление вызывает выбросы и колебания при падении пульса.

Рисунок 33.40. Тестовый импульс на том же осциллографе 350 МГц с использованием пробника 3 ГГц 10X. Преднамеренно плохое заземление сохраняет остатки ряби

Рисунок 33.41 оснащает тот же осциллограф пробником 10X с полосой пропускания 290 МГц (Tektronix P6047). Кроме того, осциллограф был переключен в режим входа 1 МОм, что снизило полосу пропускания до заданных 250 МГц. Амплитуда снижается до менее 4 В, и время фронта аналогичным образом увеличивается. Преднамеренно плохое заземление способствует недогрузке и восстановлению при падении пульса.

Рисунок 33.41. Испытательный импульс измеряет только 3 В на осциллографе 250 МГц со значительным искажением формы сигнала. Используемый пробник 10X, 250 МГц

На рисунке 33.42 зонд с частотой 100 МГц 10X (Hewlett-Packard Model 10040A) был заменен датчиком на 290 МГц. Осциллограф и его настройка остались прежними. Амплитуда уменьшается ниже 2 В с соразмерным временем нарастания и спада. Очищенное заземление устраняет аберрации.

Рисунок 33.42. Испытательный импульс измеряет напряжение ниже 2 В с использованием осциллографа 250 МГц и пробника 100 МГц.

Tektronix 454A (150 МГц) произвел кривую, показанную на рисунке 33.43. Генератор импульсов был напрямую подключен к входу. Отображаемая амплитуда составляет около 2 В с соответствующими краями 2 нс.Наконец, прибор с частотой 50 МГц (Tektronix 556 с подключаемым модулем 1A4) едва реагирует на импульс (рис. 33.44). Указанная амплитуда составляет 0,5 В, с краями около 7 нс. Это далеко от реально существующих 10V и 350ps!

Рисунок 33.43. Осциллограф 150 МГц (tRISE = 2,4 нс) при прямом подключении реагирует на тестовый импульс

Рисунок 33.44. Инструмент на 50 МГц едва ворчит. Тестовый импульс 10 В, 350 пс, измеряет только 0,5 В, время нарастания и спада 7 нс!

Последняя характеристика осциллографа — характеристики перегрузки.Часто желательно видеть часть большой формы волны с малой амплитудой. Во многих случаях требуется, чтобы осциллограф выдавал точную форму сигнала после того, как дисплей был отключен от экрана. Как долго нужно ждать после перегрузки, прежде чем к дисплею можно будет относиться серьезно? Ответ на этот вопрос довольно сложен. В число вовлеченных факторов входят степень перегрузки, ее рабочий цикл, ее величина во времени и амплитуде, а также другие факторы. Реакция осциллографа на перегрузку широко варьируется в зависимости от типа, и в каждом отдельном приборе можно наблюдать заметно разное поведение.Например, время восстановления при 100-кратной перегрузке при 0,005 В / деление может сильно отличаться от времени при 0,1 В / деление. Характеристики восстановления также могут варьироваться в зависимости от формы сигнала, содержания постоянного тока и частоты повторения. При таком большом количестве переменных ясно, что к измерениям, связанным с перегрузкой осциллографа, следует подходить с осторожностью. Тем не менее, простой тест может указать, когда на осциллограф пагубно влияет перегрузка.

Форма сигнала, которая должна быть расширена, помещается на экран с вертикальной чувствительностью, что исключает любую активность за пределами экрана.На рисунке 33.45 показан дисплей. Нижняя правая часть должна быть расширена. Увеличение вертикальной чувствительности в два раза (рис. 33.46) выводит форму сигнала за пределы экрана, но оставшееся изображение выглядит приемлемым. Амплитуда увеличилась вдвое, а форма волны соответствует исходному изображению. При внимательном рассмотрении можно увидеть информацию о небольшой амплитуде, представленную в виде провала в форме волны примерно на третьем вертикальном делении. Также видны небольшие нарушения. Это наблюдаемое расширение исходной формы волны правдоподобно.На рисунке 33.47 усиление было дополнительно увеличено, и все особенности рисунка 33.46 соответственно усилены. Основная форма волны кажется более четкой, а также легче увидеть провал и небольшие возмущения. Никаких новых характеристик формы сигнала не наблюдается. Рисунок 33.48 преподносит неприятные сюрпризы. Это увеличение усиления вызывает определенные искажения. Начальный отрицательно идущий пик хоть и больше, но имеет другую форму. Его дно кажется менее широким, чем на рис. 33.47. Кроме того, положительное восстановление пика имеет несколько иную форму.В центре экрана видна новая рябь. Такое изменение указывает на то, что осциллограф неисправен. Дальнейшее испытание может подтвердить, что на этот сигнал влияет перегрузка. На рис. 33.49 коэффициент усиления остался прежним, но ручка вертикального положения использовалась для изменения положения дисплея в нижней части экрана. Это смещает рабочую точку постоянного тока осциллографа, что в нормальных условиях не должно влиять на отображаемую форму сигнала. Вместо этого происходит заметное смещение амплитуды и контура формы волны.При перемещении сигнала в верхнюю часть экрана форма сигнала искажается по-разному (рис. 33.50). Очевидно, что для данной формы сигнала точные результаты не могут быть получены при таком усилении.

Фигуры 33.45-50. Предел перегрузки определяется путем постепенного увеличения усиления осциллографа и отслеживания аберраций формы сигнала

Дифференциальные плагины могут решить некоторые проблемы, связанные с чрезмерным перегрузом, но не могут решить все проблемы. Особого упоминания заслуживают два дифференциальных типа подключаемых модулей.На низком уровне не обойтись без подключаемого модуля дифференциала высокой чувствительности. Tektronix 1A7, 1A7A и 7A22 имеют чувствительность 10 мкВ, хотя полоса пропускания ограничена 1 МГц. Устройства также имеют выбираемые фильтры высоких и низких частот и хорошее подавление синфазного сигнала высоких частот. Tektronix типа 1A5, W и 7A13 — это дифференциальные компараторы. В них есть откалиброванные источники обнуления постоянного тока (обратного сдвига), позволяющие наблюдать небольшие, медленно движущиеся события поверх синфазного постоянного тока или быстрые события, связанные с осциллограммой.

Особый случай — стробоскопический осциллограф. По характеру своей работы, область отбора проб в надлежащем рабочем состоянии по своей природе невосприимчива к перегрузкам на входе, обеспечивая по существу мгновенное восстановление между выборками. Приложение B, «Измерительное время установления усилителя», использует эту возможность. См. Ссылку 8 для получения дополнительных сведений.

Однако лучший подход к измерению небольших участков больших сигналов — это исключить большие колебания сигнала, видимые осциллографом. В Приложении B, «Измерение времени установления усилителя» показаны способы сделать это при измерении времени установления ЦАП-усилителя с очень высокой точностью на высокой скорости.

Таким образом, хотя осциллограф обладает замечательными возможностями, при интерпретации результатов необходимо хорошо понимать его ограничения. ⁷

Зонд-осциллограф — осциллограф с частотой 60 МГц и 250 МГц, который помещается в вашей руке

После выпуска осциллографа 20Msps на базе PIC32MZ EF со встроенным OLED-экраном размером 1 на 1 дюйм для считывания данных, инженер-электрик Mark Omo снова представил свой новый дизайн, автономный зонд 60MHz 250Msps Probe Scope. Осциллограф с щупом в кабельном форм-факторе.

Осциллограф с пробником, который работает со скоростью 250 Мбит / с и имеет полосу пропускания 60 МГц, был разработан для преодоления большого рыночного разрыва между существующими низкопроизводительными недорогими осциллографами с открытым исходным кодом и дорогими профессиональными осциллографами с закрытым исходным кодом.

Новинка в мире осциллографов состоит из трех частей: усилителя с программируемым усилением, оборудования для сбора данных и буфера ввода / делителя. Осциллограф с открытым исходным кодом PIC32MZ имеет встроенное оборудование для сбора данных и подключается непосредственно к ПК через USB . Сигнал проходит из буфера ввода / делителя через фиксированный делитель 30X и буферизуется через операционный усилитель до диапазона 15 В. Позже он подается на дифференциальный операционный усилитель и добавляется к сигналу смещения, создаваемому ЦАП, прежде чем перейти к настройкам усиления PGA. Сигнал ослабляется PGA ADRF6518 с небольшим сглаживанием, прежде чем он будет отправлен на АЦП AD9481 аналоговых устройств для обработки и дальнейшей обработки на MachXO2-4000 FGPA для сохранения в HyperRAM 128 Мб, установленный для одного триггера.Микроконтроллер PIC32MZ EF, подключенный к FGPA, считывает его из HyperRAM и передает его через USB на подключенный компьютер.

Вступительное видео