Структурная схема цифрового осциллографа

8.5.1. Двух – и многоканальные; двухлучевые осциллографы – приборы относящиеся к группе С1. Применяются при наблюдении одновременно двух и более сигналов, при анализе искажений формы сигналов, исследовании и настройке цифровых систем передачи.

Принцип построения многоканальных осциллографов рассмотрим на примере двухканального прибора, обобщенная структурная схема которого имеет вид (рис.8.7):

– прерывания (работают оба канала, но переключения производятся с высокой частотой [как правило более

Гц])

– алгебраического сложения (оба канала одновременно работают на одну нагрузку; в этом режиме можно исследовать сумму или разность двух сигналов)

На основе двухканального принципа строятся многоканальные (до 8 каналов) электронные осциллографы.

Основой для построения структурной схемы двухлучевого осциллографа является ЭЛТ, снабженная двумя электронными прожекторами и двумя парами пластин вертикального отклонения. К каждой паре пластин подключен отдельный КВО; развертка, как правило, одна на оба луча. По частотным характеристикам двухлучевые осциллографы аналогичны однолучевым, однако из-за усложнения схемы и конструкции ЭЛТ, как правило, дороже и менее надежны.

8.5.2. Цифровые осциллографы

Обобщенная структурная схема одноканального цифрового осциллографа приведена на рис.8.8.

Исследуемый сигнал через блок входных устройств (ВУ) поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). В АЦП происходит дискретизация сигнала по времени и квантование по уровню. На его выходе формируются коды, соответствующие мгновенным значениям сигнала, отстоящим друг от друга на интервал дискретизации. Эта информация запоминается в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ). Там же хранится информация о номере точки дискретизации. Управление работой АЦП и ОЗУ осуществляется внутренним контроллером в соответствии с программами, хранящимися в постоянной памяти (ПЗУ). В ПЗУ хранятся также программы обслуживания органов управления, поддержки осциллографического дисплея и т.

д. Обратное преобразование сигнала из дискретной формы в аналоговую происходит в блоке цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) с последующей подачей напряжений на пластины X и Y ЭЛТ. Входными сигналами для блока ЦАП являются коды мгновенных значений сигнала и номеров точек дискретизации.

В описанной схеме предусматривается преобразование исследуемого сигнала (аналог-цифра) и его дальнейшая обработка с помощью внутреннего контроллера. Это определяет основные свойства цифровых осциллографов данного типа.

– возможность реализации функций запоминающего осциллографа с неограниченным временем хранения информации;

– возможность замедленного воспроизведения всей или отдельных участков осциллограммы;

– возможность измерения параметров сигналов с помощью внутреннего контроллера, а также простота сопряжения с цифровыми системами более высокого уровня иерархии.

Среди недостатков следует отметить наличие методических погрешностей АЦП (погрешности дискретизации и квантования), величины которых зависят от соотношения полосы частот исследуемого сигнала, быстродействия АЦП и от разрядности выходного кода АЦП соответственно.

Данный принцип преобразования широко применяется при построении ”виртуальных” приборов, представляющих собой измерительную систему на базе РС, снабженного специализированной программной поддержкой и блоками сопряжения с измеряемыми объектами. Примером может служить универсальная программа Lab VIEW, разработанная фирмой NATIONAL INSTRUMENTS, позволяющая реализовать функции мультиметра, измерительного генератора, анализатора спектра и цифрового осциллографа.

Известен ряд вариантов построения структурных схем цифровых осциллографов /1,2/, в которых микропроцессорная система может выполнять следующие функции:

– управление работой осциллографа;

– выполнение измерительных операций, обработка сигналов и результатов измерения;

– регулировка и контроль рабочих режимов структурной схемы, а также калибровку отдельных блоков и каналов

8.5.3. Скоростные и стробоскопические осциллографы

Приборы данной группы применяются при исследовании коротких импульсов и сигналов СВЧ-диапазона. Универсальные аналоговые осциллографы не могут быть использованы для этих целей в силу следующих причин:

– Резонансная частота системы емкость отклоняющих пластин – индуктивность подводящих проводов должна быть значительно больше высшей гармоники исследуемого сигнала. Полоса пропускания КВО, например, для передачи прямоугольного импульса длительностью – Изображение на экране оказывается очень бледным из-за высокой скорости перемещения луча по экрану. Например, при длительности импульса и ширине экрана ЭЛТ 100 мм скорость луча оказывается равной

– Для точной передачи формы сигнала время пролета электронов между пластинами отклонения должно быть меньше длительности импульса. По этой причине, в скоростных осциллографах, работающих в реальном масштабе времени, применяют специальные ЭЛТ ”бегущей волны”. Их отличительной особенностью является низкая чувствительность (8.10)

Где – дельта функция

– математическая модель входного сигнала

– момент стробирования

Период следования стробирующих импульсов () выбирается несколько больше периода исследуемого сигнала

(8. 11)

В этом случае на выходе АИМ формируется периодическая последовательность ”строб”- импульсов, промодулированных по амплитуде входным сигналом. Период следования указанных последовательностей определится как

(8.12)

Где Выходной сигнал АИМ подается на вход КВО универсального осциллографа, обладающего ограниченной полосой пропускания. В нем осуществляется кусочно-линейная аппроксимация импульсного сигнала промодулированного по амплитуде, что позволяет восстановить форму исследуемого импульса. Таким образом, удается исследовать сигналы с полосой частот до при фактической полосе пропускания КВОпри соответствующем уменьшении скорости развертки без применения специальных ЭЛТ.

На рис. 8.9 представлены временные диаграммы сигналов, поясняющие принцип стробоскопического временного преобразования

Лабораторная работа №3

Изучение осциллографа и его использование при проведении измерений

Цель работы: ознакомиться с устройством и принципом действия электронно-лучевого и цифрового осциллографа.

Научиться проводить измерения различных электрических величин с использованием электронно-лучевого осциллографа.

Осциллограф предназначен для наблюдения и фиксации различных электрических величин, таких как ток, напряжение, частота и т.д.

Наибольшее распространение получили два типа осциллографов: электронно-лучевой и цифровой. К достоинствам цифрового осциллографа можно отнести способность запоминать исследуемые сигналы, что облегчает их дальнейшую интерпретацию. Также цифровой осциллограф позволяет автоматизировать подстройку под исследуемый сигнал, а именно, он самостоятельно определяет тип входного сигнала, подстраивает чувствительность и длительность развертки для получения оптимального изображения. Возможна работа в режиме измерения, когда на экране можно видеть всю информацию об измеряемом сигнале в текущем времени – пиковое, максимальное, среднее значения амплитуды сигнала, время нарастания или спада прямоугольных сигналов, частоту и период следования сигнала. При работе с сигналами есть возможность выбора внутренних фильтров – ФНЧ, ФВЧ, полосового.

Частоты срезов фильтров регулируются. Использование фильтров позволяет исследовать только тот диапазон частот, в котором находится входной сигнал, что снижает уровень помех находящихся вне данного диапазона и воздействующих на осциллограф.

Внешний вид цифрового осциллографа показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Цифровой осциллограф

Структурная схема цифрового осциллографа

Структурная схема цифрового осциллографа может быть различной в зависимости от его назначения и выполняемых функций. Обобщенная схема 2-х канального цифрового осциллографа показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Структурная схема цифрового осциллографа

Исследуемый сигнал подается на делитель, который может работать в режиме усиления или ослабления, и необходим для расширения диапазона работы осциллографа. Делитель имеет три состояния входа: открытый, закрытый и заземленный. Требуемое состояние определяется типом исследуемого сигнала. После обработки сигнала делителем он поступает на фильтр, который значительно ослабляет сигналы, не попадающие в диапазон пропускания фильтра.

Далее аналого-цифровой преобразователь (АЦП) формирует цифровой код, который является интерпретацией входного аналогового напряжения. Поскольку скорость преобразования АЦП может значительно превышать скорость работы устройства управления (УУ), то для временного хранения цифрового кода используется оперативная память (ОП). Ее размер определяется соотношением скоростей работы АЦП и УУ, т.е. необходимо сохранить цифровой код в течение интервала времени, пока УУ не обработает ранее полученную информацию. Если объем данной памяти будет превышать требуемое значение, то часть памяти не будет использоваться, а если объем памяти будет меньше определенного значения, то возможна потеря данных.

Управляющая программа, которая определяет логику работы осциллографа, находится в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ). Производители осциллографов постоянно совершенствуют управляющие программы и поэтому для ее обновления для ПЗУ используются микросхемы памяти, которые имеют возможность перезаписи (flasheeprom).

Для временного размещения данных, которые формируются при работе управляющей программы осциллографа, используется оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).

Современные осциллографы имеют возможность сохранять полученные осциллограммы на USB накопителях в виде графических файлов. Также осциллограммы можно вывести на принтер, подключенный к USB порту.

Для снижения нагрузки на УУ при формировании изображений используется видео контроллер. Видео контроллер (ВК) осуществляет преобразования полученных от УУ данных в сигналы подаваемые на экран. Поскольку в основу формирования изображения положен матричный подход, т.е. изображение представляет собой набор горящих определенным цветом точек (пиксели), то выходной сигнал с ВК определяет, какие пиксели и каким цветом будут светиться (происходит преобразование образа в матричный рисунок). Экран представляет собой жидкокристаллическую матрицу и ее разрешение обычно не превышает 800 х 600 точек.

Органы управления состоят из валкодеров и кнопок, которые сгруппированы по функциональному признаку. Для определения текущего состояния функций или органов управления используются элементы индикации (светодиоды, лампочки).

В последние годы широкое применение в измерительной технике находят запоминающие цифровые осциллографы

(ЗЦО). Упрощенная структурная схема такого осциллографа приведена на рис. 4.6.

Подобный осциллограф может работать в двух режимах. Когда сдвоенный переключатель П находится в положении 1, схема представляет собой обычный универсальный осциллограф, а когда в положении 2 — схема работает как ЗЦО. Упрощенно принцип его действия можно описать следующим образом. Исследуемый сигнал u_c(t) со входа Y подается через аттенюатор на информационный вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Из контроллера (управляющего устройства) на АЦП поступают также тактовые импульсы U(t) с периодом Т.

При поступлении в некоторый момент времени ?. одного из них АЦП преобразует амплитуду сигнала w_c(?_f. ) в двоичный код !/(?.), т.е. в набор уровней 0 и 1. В конце такого преобразования АЦП выдает на контроллер соответствующий сигнал. При этом цифровой код поступает в определенную ячейку запоминающего устройства (ЗУ).

Рис. 4.6. Упрощенная структурная схема запоминающего цифрового осциллографа

За время исследования сигнала U(t) в ЗУ накапливаются коды его амплитуд ?/(?.), U(t_j + Т), U(t_i + 2Т) и т.д.; там они могут храниться неограниченное время, поскольку ЗУ, как известно, — энергонезависимое устройство. Для воспроизведения хранимой информации по команде контроллера из памяти ЗУ выбираются (считываются) коды в требуемой последовательности и заданном темпе и подаются на цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), который каждый код преобразует в соответствующее ему напряжение. Эти напряжения передаются через усилитель на пластины У. Осциллограмма представляет собой набор светящихся точек. Для получения непрерывной осциллограммы после ЗУ устанавливают блок сглаживания.

Достоинства ЗЦО: неограниченное время хранения информации; широкие пределы скорости ее считывания; возможность замедленного воспроизведения отдельных участков запомненного сигнала; яркие и четкие осциллограммы; возможность обработки информации в цифровом виде на компьютере или внутри самого осциллографа.

Основной недостаток ЗЦО — сравнительно невысокое быстродействие АЦП у большинства из них. Кроме того, ЗЦО, имеющие ЭЛТ как устройство отображения, характеризуются большими габаритами (длиной), высокими питающими напряжениями, сравнительно малой долговечностью, невысокой механической прочностью. Поэтому в последние годы в ряде ЗЦО стали использоваться плоские матричные газоразрядные и жидкокристаллические панели.

назначение, структурная схема, принцип действия

Предназначен для визуального наблюдения электрических сигналов и измерения их параметров. Он отличается большим входным сопротивлением, высокой чувствительностью, пренебренежимо малой инерционностью и универсальностью.

Познакомимся с устройством и особенностями работы цифрового осциллографа на примере двухлучевого осциллографа С9-8. На рис. 1 представлена его блок-схема. Исследуемый сигнал поступает на вход усилителя (усилителя А или усилителя Б), далее преобразуется в цифровой код аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и в цифровом виде запоминается блоком памяти (ЗУ). Информация из памяти может быть «высвечена» в виде привычной осциллограммы на дисплее прибора (дисплей ЭЛТ). Имеется возможность независимого масштабирования по амплитуде и времени, что позволяет выводить на экран как весь записанный в память сигнал, так и отдельные временные фрагменты.

Рис. 1. Блок-схема цифрового осциллографа

С помощью системы маркеров на дисплей осциллографа выводятся численные значения времени и напряжения в выбранных на экране точках осциллограммы. Всеми узлами прибора управляет встроенная ЭВМ (микропроцессор).

Цифровой осциллограф кроме штатных сервисных удобств электронно-лучевых осциллографов (ждущий запуск, внешняя синхронизация, задержка запуска, многоканальность и т. д.) имеет свои, присущие только ему, возможности: цифровой отсчет и неограниченное время хранения информации, одновременное расположение в памяти нескольких осциллограмм, программное управление и возможность математической обработки полученных данных внешними ЭВМ и т.п. В частности, одним из пользовательских удобств является так называемая «антизадержка» (или опережение), т.е. развертку осциллографа по внешнему запуску (или в ждущем режиме) можно как бы запустить за некоторое время до прихода запуска. Такой «прием» осуществляется благодаря возможности циклической непрерывной записи поступающих данных в память осциллографа, и сигнал запуска является в действительности сигналом «стоп» с определенной задержкой. Поясним это несколько подробнее. Если для записи данных в цифровом осциллографе имеется М ячеек памяти (С9-8 содержит 2048 ячеек памяти), а время между отдельными измерениями при оцифровке сигнала t (период дискретизации АЦП), то можно запомнить осциллограмму длительностью до Mt. В режиме непрерывной циклической записи поступающая информация записывается вначале в ячейку N1, затем в N2, далее в N3. .. в N(m – l), в Nm; затем снова в N1, далее в N2 и т.д., пока включен этот режим. Следовательно, при непрерывной циклической записи в любой момент времени Т в памяти находится осциллограмма сигнала, последовательно от момента времени (Т – Mt) до Т. Антизадержка запуска реализуется следующим образом. При включении осциллографа в ждущем режиме включается непрерывная циклическая запись в память оцифрованных входных напряжений с установленными интервалами дискретизации t и ожидается синхроимпульс для «запуска» развертки. После прихода импульса синхронизации в момент времени Т0 можно продолжить запись в течение tраз(tраз < Mt), при этом в памяти прибора окажется осциллограмма от момента времени T0 – (Mt – tраз) до Т0+Траз т.е. реализуется опережение запуска развертки по отношению к моменту прихода синхроимпульса Т0 на величину (Mt – tpaз). Отметим, что в осциллографах выбирается требуемое опережение – t0, а длительность развертки подсчитывается автоматически tpaз = Mt – t0. Наличие опережения позволяет фиксировать физические величины с «предысторией», делает более удобным изучение процессов с сигналом запуска как следствием интересуемых явлений. Например, при изучении электрических пробоев, различных взрывов и т.п. интересует начальный момент развития процесса, в это время все изменения очень малы и могут возникнуть проблемы с устойчивой синхронизацией запуска осциллографа. Используя в качестве синхроимпульса развившийся процесс (пробой, взрыв и т.п.), выбрав подходящее опережение, можно уверенно фиксировать зарождение процессов, фронты импульсов и т.д.

Блок-схема, работа и ее применение

Электронный прибор, который может графически отображать изменения напряжения сигнала, известен как осциллограф. Он используется для обработки, захвата, отображения, анализа, сохранения формы волны и полосы пропускания сигналов. Осциллографы бывают двух типов в зависимости от типа сигнала. Они подразделяются на два типа, а именно аналоговые осциллографы и цифровые осциллографы.

Аналоговый осциллограф использует электронный луч для отображения и отображения непрерывных переменных входных напряжений сигнала, а цифровой осциллограф производит выборку данного входного сигнала с помощью преобразователя, такого как АЦП, и отображает цифровой выход на экране ЭЛТ. Цифровые осциллографы подразделяются на цифровые запоминающие осциллографы (DSO), цифровые люминесцентные осциллографы (DPO) и цифровые стробоскопические осциллографы. Теперь в этой статье дается краткое объяснение теории, принципа работы и функций цифрового запоминающего осциллографа.

Определение цифрового запоминающего осциллографа — это электронное устройство, которое хранит и анализирует сигнал в цифровом формате, известное как цифровой запоминающий осциллограф (DSO). Когда входной сигнал подается на DSO, он обрабатывается, сохраняется в памяти и отображается на экране. Он сохраняет сигнал в виде цифровых данных как 1 или 0.

Цифровой запоминающий осциллограф

Дополнительные функции DSO включают запуск, хранение и измерение. Он может отображать форму волны или сигнала как в числовом, так и в визуальном виде. Его часто называют цифровым стробоскопическим осциллографом. Вместо того, чтобы использовать аналоговые методы, он использовал методы цифровой обработки для захвата, анализа, обработки, хранения и отображения сигнала на экране.

Блок-схема

Блок-схема цифрового запоминающего осциллографа показана ниже.

Блок-схема цифрового осциллографа

Аналоговый входной сигнал оцифровывается цифровым запоминающим осциллографом и сохраняется в цифровой памяти. Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) используется для отображения сохраненного сигнала или данных в памяти. Поскольку данные в памяти хранятся в цифровом формате, сигнал реконструируется в аналоговую форму и отображается на ЭЛТ.

Аналоговый входной сигнал усиливается усилителем, а его выходной сигнал оцифровывается дигитайзером и сохраняется в памяти. Схема анализатора анализирует цифровой выход, и его можно реконструировать для визуализации конечной формы сигнала с использованием метода интерполяции. Результат отображается на экране ЭЛТ.

Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше об осциллографах MCQ

Теория цифрового запоминающего осциллографа

Теория цифрового запоминающего осциллографа утверждает, что различные аппаратные и программные модули используются вместе для обработки, анализа, отображения и хранения данных примененного ввода. сигнал пользователем. Он состоит из таких элементов, как усилитель, аналого-цифровой преобразователь, схема анализатора, цифровая память, база времени с часами и триггером, схема восстановления и отображения формы сигнала, ЖК- или светодиодный дисплей и источник питания.

Выборка изменяющихся во времени аналоговых сигналов периодически выполняется DSO и сохраняет форму сигнала в памяти. Внутренние часы используются для разделения входных сигналов на отдельные временные интервалы для оцифровки мгновенных амплитуд сигнала с помощью DSO, а затем цифровые данные сохраняются в памяти. Форма волны регенерируется дисплеем с заданной тактовой частотой, просматривается в виде последовательности точек и может быть восстановлена ​​с использованием метода интерполяции.

Запуск позволяет DSO стабилизировать сигнал и повторно отображать осциллограмму. Прежде чем начать трассировку сигнала, необходимо сначала запустить осциллограф.

Принцип работы

Принцип работы цифрового запоминающего осциллографа (DSO) основан на оцифровке и сохранении входных сигналов с помощью ЭЛТ (электронно-лучевой трубки) и цифровой памяти. Процесс оцифровки представляет собой дискретизацию входных сигналов по различным периодическим сигналам. Здесь максимальная частота сигнала, измеряемая DSO, зависит от двух факторов: частоты дискретизации и характера преобразователя. А также функция цифрового запоминающего осциллографа зависит от дискретизации и преобразователя.

Частота дискретизации

В этом факторе теория дискретизации используется для безопасного анализа входных сигналов. Теория дискретизации утверждает, что частота дискретизации сигналов должна быть в два раза выше, чем самая высокая частота принимаемого входного сигнала. Это означает, что частота дискретизации относится к быстрой и высокой скорости преобразования аналого-цифрового преобразователя.

Преобразователь

Используется дорогостоящая вспышка, разрешение которой уменьшается с увеличением частоты дискретизации. Итак, ограниченное разрешение и пропускная способность DSO получаются из-за частоты дискретизации.

Сдвиговые регистры используются для преодоления требований АЦП (аналого-цифровых преобразователей). Подаваемый входной сигнал дискретизируется и сохраняется в сдвиговом регистре. Затем сигнал в сдвиговом регистре медленно считывается и сохраняется в виде цифровых данных. Использование сдвигового регистра снижает стоимость преобразователя и позволяет обрабатывать до 100 мегавыборок в секунду.

Функция цифрового запоминающего осциллографа

• Функция цифрового запоминающего осциллографа заключается в обработке, захвате, анализе и отображении приложенного аналогового входного сигнала в цифровом формате, а также сохранении данных в цифровой памяти. Сигналы принимаются, сохраняются и отображаются DSO для расчета частоты, амплитуды и периода времени сигнала. Он работает в 3 режимах, таких как режим прокрутки, режим сохранения и режим сохранения или удержания.
• В режиме прокрутки DSO очень четко отображает быстро меняющиеся входные сигналы на экране без срабатывания триггера. Это один из основных режимов работы DSO, аналогичный работе CRO. Он отслеживает характеристики данного входного сигнала для обработки и отображает его кривую на экране.
• Режим In-store, сигналы сохраняются в памяти.
• В режиме удержания или сохранения данные сохраняются или удерживаются некоторое время, пока не будут сохранены в цифровой памяти.
• Другие режимы, используемые в работе цифровых запоминающих осциллографов, — это режим обновления, однократный режим и режим эквивалентного времени.

Реконструкция формы сигнала

В соответствии с теорией дискретизации данный входной сигнал дискретизируется, чтобы избежать эффекта наложения. Но эффект алиасинга все еще может возникать в сигнале, потому что выходной сигнал получается в виде последовательности точек в ответ на выборочное значение.

Метод, называемый интерполяцией, используется цифровым запоминающим осциллографом (DSO) для окончательной визуализации волны. Метод, который создает новые точки данных с использованием набора известных дискретных точек данных, известен как интерполяция. Как правило, он подразделяется на два типа, показанных на рисунке ниже.

Линейная интерполяция

В этом типе точки данных в виде точек соединяются прямой линией, как показано на рисунке выше. Он используется для генерации импульсных или прямоугольных волн.

Синусоидальная интерполяция

В этом типе точки соединяются для создания синусоидального сигнала, как показано на рисунке выше. Используется в осциллографах.

Преимущества

Преимущества цифрового запоминающего осциллографа включает,

• Простота в эксплуатации, эффективное отображение данных и высокое качество
• Обеспечивает свойство гибкого отображения с бесконечным временем хранения
• Анализирует и сохраняет данные в цифровом формате (0 или 1) и предотвращает ухудшение сигнала
•  Он обеспечивает функции запуска, хранения и измерения для отображения сигналов в цифровом или виртуальном формате.
• Экономически эффективен по сравнению с аналоговыми осциллографами.
• Может отслеживать и записывать изменения температуры.
• Может анализировать высокочастотные переходные характеристики.
• Он может собирать большие выборки входных данных с помощью памяти для хранения.
• Может реконструировать форму сигнала.

Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке для MCQ осциллографа выборки, MCQ цифрового запоминающего осциллографа0054

Используется при тестировании в процессе производства

Используется в радиовещании для проверки сигналов

Используется в исследованиях и медицине

Используется в видео- и аудиозаписывающем оборудовании

Используется для измерения периода времени, частоты, напряжения, тока, индуктивности, емкости и временных интервалов между сигналами в цепях переменного и постоянного тока.

Используется для визуального представления цели радара, такой как самолет, корабль и т. д.

Используется для анализа телевизионных сигналов

Используется для расчета ВАХ транзисторов и диодов.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о MCQ для цифровой обработки изображений, MCQ для электронно-лучевых осциллографов и MCQ для измерений и контрольно-измерительных приборов

Реконструкция сигнала, преимущества и приложения. Современные цифровые запоминающие осциллографы работают с усовершенствованным анализом сигналов, что делает их более точными и мощными. Вот вопрос к вам: «Каковы недостатки цифровых запоминающих осциллографов?

Что такое цифровой запоминающий осциллограф? Блок-схема, работа и применение цифрового запоминающего осциллографа

Определение : Цифровой запоминающий осциллограф представляет собой прибор, который анализирует сигнал в цифровом виде и сохраняет данные в электронной цифровой памяти . Изучая сохраненные в памяти трассы, он может отображать визуальных , а также числовых значений .

Оцифровывает входной сигнал, чтобы иметь последующие цифровые сигналы. Ввод сохраняется в цифровой памяти в виде 0 и 1 . Этот сохраненный оцифрованный сигнал затем просматривается на ЭЛТ-экране после восстановления сигнала в аналоговой форме.

Здесь цифровая копия формы входного сигнала сохраняется и далее анализируется с использованием методов цифровой обработки сигналов . Максимальная частота , которую можно измерить с помощью цифрового осциллографа , в основном зависит от частоты дискретизации и характера преобразователя .

Иногда люди путают цифровой вольтметр и цифровой запоминающий осциллограф.

Цифровой вольтметр регистрирует колебания напряжения. Напротив, цифровой осциллограф отображает сигнал в графическом виде. Это также помогает определить неожиданный источник напряжения.

Блок-схема цифрового запоминающего осциллографа

На приведенном ниже рисунке показана блок-схема цифрового запоминающего осциллографа-

Здесь ЭЛТ, используемый в схеме, отображает данные, хранящиеся в электронной цифровой памяти.

Поскольку данные в памяти хранятся в цифровом виде, сигнал восстанавливается в аналоговом виде для отображения на экране ЭЛТ.

На приведенном выше рисунке видно, что аналоговый входной сигнал подается на блок предварительного усилителя. Этот блок усиливает вход так, чтобы поднять уровень амплитуды сигнала.

Затем этот сигнал подается на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и триггерный детектор. Когда напряжение пересекает пороговое значение , устройство начинает запись по подаче сигнала, отправленного триггерным блоком.

Выходной сигнал предварительного усилителя оцифровывается АЦП через равные промежутки времени. цифровой вывод t, обеспечиваемый АЦП, хранится в памяти в последовательных местах. Запись сигнала продолжается до тех пор, пока память не будет заполнена.

ЦАП , используемый в схеме , генерирует аналоговый сигнал для отображения на ЭЛТ.

Любые дальнейшие изменения в применяемом входе повторно запускают осциллограф, что приводит к сбросу памяти. Это означает, что память перезаписывается новыми предстоящими данными, если только система не находится в режиме HOLD 9.0016 .

С помощью режима HOLD пользователь может анализировать кривые сигнала по выбору пользователя.

Размер блока памяти определяет количество хранящихся в нем выборок . Можно изменить длину записи, изменив частоту дискретизации АЦП.

В случае цифрового осциллографа используется множество различных входных каналов. Но память, доступная для каждого канала, уменьшается. Когда все каналы имеют общий магазин. Это делается с помощью мультиплексирования.

Здесь 40-канальный осциллятор можно приобрести в продаже с емкостью памяти 25000 точек . Многие генераторы используют возможность хранения на гибких дисках.

Во время оцифровки во избежание потери информации согласно теории дискретизации частота дискретизации должна быть в два раза выше максимальной частоты входного сигнала. Невыполнение которого приведет к эффекту алиасинга.

Реконструкция формы сигнала

Несмотря на то, что входной сигнал дискретизируется в соответствии с теорией дискретизации, все же может возникать эффект наложения. Это связано с тем, что выходные данные представлены в виде серии точек, соответствующих выбранному значению.

Цифровой запоминающий осциллограф использует метод интерполяции для визуализации конечных волн.

Интерполяция — это метод создания новых точек данных с помощью дискретного набора известных точек данных. Он бывает двух типов:

• Линейная интерполяция
• Синусоидальная интерполяция

Давайте посмотрим на рисунок, иллюстрирующий методы интерполяции-

Через линейная интерполяция , точки соединены между собой прямой . Его можно использовать в генераторе импульсных или прямоугольных сигналов , но не в случае синусоидальных сигналов.

Напротив, в синусоидальной интерполяции точки соединены так, чтобы сформировать синусоидальную форму волны . Но он не подходит для прямоугольных или импульсных волн.

Метод дискретизации создает еще одну проблему при использовании в цифровых осциллографах. Переходные процессы или сбои, которые существуют между точками выборки, могут быть пропущены.

Проблема решена с помощью можно использовать осциллографы в режиме огибающей . В нем используется специальная логическая схема, благодаря которой схемы выборки и оцифровки работают с высокой скоростью. Функционирование которого не зависит от настройки времени отображения.

При этом каждое значение выборки сравнивается с предыдущим, и в результате большее значение сохраняется в памяти.

Преимущества

1. Обладают бесконечным сроком хранения.
2. Им легко управлять.
3. Цифровой запоминающий осциллограф обеспечивает гибкие возможности отображения.