Как правильно пользоваться осциллографом

Назначение осциллографов

Осциллограф — это контрольно-измерительный прибор, который используется для отображения графика зависимости одной переменной от другой. Например, можно построить на дисплее график зависимости напряжения (ось Y) от времени (ось X). На рисунке 3 показан пример такого графика. Это может быть полезным, если вы хотите проверить какой-либо электронный компонент и определить, насколько корректно он функционирует. Если вы знаете, какая форма сигнала должна быть на выходе данного компонента, вы можете использовать осциллограф, чтобы удостовериться, что компонент на самом деле выдает правильный сигнал

Обратите внимание, что оси X и Y разбиты на деления и образуют сетку. Сетка позволяет проводить визуальные измерения параметров сигнала, хотя при использовании современных осциллографов большинство из этих измерений могут быть сделаны автоматически и более точно самим осциллографом

Рис. 3. Изображение зависимости напряжения прямоугольного сигнала от времени на экране осциллографа

Возможности осциллографа не ограничиваются только построением графика зависимости напряжения от времени. Осциллограф имеет несколько входов, называемых каналами, и каждый из них способен работать независимо. Поэтому вы можете подключить канал 1 к одному устройству, а канал 2 — к другому. В этом случае осциллограф позволяет построить график зависимости напряжения, измеренного на канале 1, от напряжения, измеряемого на  канале 2. Такой режим называется режимом XY осциллографа. Этот режим полезен для графического представления вольт-амперных характеристик или построения фигур Лиссажу, по форме которых можно судить о разности фаз и отношении частот двух сигналов. На рисунке 4 показаны примеры фигур Лиссажу и значения разности фаз и отношения частот, которым они соответствуют.

Рис. 4. Фигуры Лиссажу

Устройство и принцип работы осциллографа

Среди всех измерительных приборов осциллограф считается одним из самых сложных в плане своего устройства. И не зря. Ведь по принципу работы он сравним с телевизором. Разница разве что в виде сигнала, обрабатываемом этими устройствами.

В основе лежит электронно-лучевая трубка. На ней отображается состояние входного электрического сигнала. Чтобы изображение совпадало с формой колебаний, электронный луч осциллографа управляется генератором строчной развёртки. (картинка)

У осциллографа электронно-лучевая трубка в своём устройстве имеет две пары отклоняющихся пластинок. Именно они и управляют положением электронного луча на экране.

Первая пара – горизонтальная. Она отвечает за отклонение луча в этой плоскости. На неё подаётся напряжение пилообразной формы от генератора горизонтальной развёртки. Потом напряжение увеличивается. Это вызывает отклонение луча по горизонтали. Луч вернётся назад и начнёт движение заново во то время, когда импульс резкой пойдёт на спад. Сам момент возвращения луча виден быть не должен. На экран в это время подаётся напряжение гашения луча.

Чтобы лучше понять принцип работы устройства, можно изучить блок-схему осциллографа. По ней в том числе становится понятно, что в состав устройства входят горизонтальный и вертикальный каналы.

Горизонтальная развёртка

Канал горизонтального подключения подключается к генератору развёртки. Он вырабатывает сигналы горизонтального отклонения лучей. Генератор Х (развёртки) работает в нескольких режимах.

  • Внутренняя синхронизация. Автоколебания с выставленной вручную частотой;
  • Внешняя синхронизация. От входных импульсов запускается генератор. Она включает в себя три режима: запуск от внешнего источника, по фронту импульсов или их спаду;
  • Синхронизация от питания (50Гц);
  • Ручной запуск. Так же называется однократным.

При исследовании стабильных сигналов удобно использовать режим внутренней синхронизации. В этих условиях изображение будет неподвижным. Чтобы увеличить стабильность можно организовать захват частоты на входе генератором развёртки.

Также этот режим называется ждущим. В нём запуск генератора происходит в тот момент, когда входной сигнал достигает определённого уровня. Или от внешнего источника. В режиме внешней синхронизации удобно исследовать не очень стабильные колебания, особенно если есть синхронизация между генератором развёртки и схемы от одного источника колебания. Прибор поддаётся регулировка, чтобы точно установить уровень, на котором генератор запускается.

Если синхронизация происходит от сети питания, то запуск развёртки будет синхронизирован с колебанием напряжения сети. Так что синхронизация от сети так же предусмотрена, чтобы наблюдать за помехами и искажениями. Ручная синхронизация подходит для исследования различных непериодических сигналов. К примеру, в логических схемах.

Вертикальная развёртка

Канал вертикального отклонения называется каналом Y, по аналогии с горизонтальной осью Y в системе координат. В нём входной исследуемый сигнал обрабатывается. Сигнал этот поступает в канал через аттенюатор. Аттенюатор – это ступенчатый регулятор уровня. Это делается для того, чтобы амплитуда параметра, который измеряют, не превышала допустимый уровень. А картинка тем временем не выходила за пределы экрана. Канал Y может передать сигнал на генератор горизонтального отклонения для его синхронизации.

Обычно канал вертикального отклонения работает в открытом режиме. Это значит, что само отклонения луча будет чётко совпадать с уровнем сигнала. Когда есть постоянная составляющая, то это мешает наблюдению за колебаниями. Происходит это из-за того, что картинка будет слишком смещена к границам экрана сверху или снизу. Так же она может вообще выходить за границы. Эту постоянную составляющую можно убрать, если включить режим закрытого входа. Или настроить аттенюатор под размеры экрана.

Про закрытый вход. Сигнал поступает через конденсатор, не создающий препятствия для переменного напряжения. Тогда оба канала обладают оконченными усилителями, формирующими нужные уровни сигналов, которые подаются на отклоняющие пластины.

Применение

Осциллографы по сути своей работы схожи с вольтметрами. Отличием является то, что осциллограф способен не только отображать напряжение, но и исследовать изменение продолжительности его действия.

Осциллографы широко применяются в электронных механизмах для изучения их работы и изменения их параметров. А также для ремонта элементов и узлов в различных электроприборах.

Прибор помогает диагностировать поломки большого количества автомобильных датчиков, положение распредвала и коленвала. А также дефекты работы катушек и свечей зажигания.

Принцип работы осциллографа довольно сложно понять, не зная основных структурных элементов этого прибора и их функций. Эти сведения помогут научиться пользоваться осциллографом для диагностики неисправностей различных приборов. Ведь без использования осциллографа ремонт некоторых сложных устройств не представляется возможным.

Управление и настройка осциллографа

У подавляющего большинства моделей настройка организована таким образом, что одна группа устанавливает амплитудные режимы, а вторая управляет разверткой.

Самым крупным и заметным органом амплитудной настройки является регулятор масштаба сигнала по оси Y, маркируемый «V/дел». Его функция — установить масштаб таким образом, чтобы изображение соответствовало размеру экрана.

Например, для измерения сигналов амплитудой 30V необходимо установить масштаб 10V на деление, тогда сигнал на экране будет достигать 3 делений. Конструктивно регулировка выполнена в виде вращающейся рукоятки со ступенчатым переключением. Имеется риска, указывающая на значение, выбранное из тех, которые расположены вокруг рукоятки.

Обычно присутствует еще дополнительная рукоятка плавной подстройки, скомпонованная с основной

Второй по важности орган управления — регулятор вертикального сдвига, перемещающий изображение сигнала вверх-вниз по вертикали. Это нужно как для калибровки прибора, так и для более точного измерения амплитуды

Смещение позволяет использовать для измерения весь экран и совмещать сигнал с линиями сетки.

На любом осциллографе также имеется тумблер переключения с прямого входа на емкостной (через конденсатор). Использование последнего позволяет отсечь постоянную составляющую и работать только с переменной составляющей сигнала. Что очень полезно, например, при оценке уровня шумов блока питания.

В группе управления разверткой центральным элементом является переключатель скорости развертки, маркируемый «Время/дел». Конструктивно он аналогичен переключателю масштаба сигнала, с ручками ступенчатого переключения и плавной подстройки. Этим переключателем выставляется значение в ms или µs на деление в соответствии с частотой исследуемого сигнала таким образом, чтобы на экране помещался один или несколько периодов.

Всегда имеется рукоятка горизонтального сдвига луча, маркируемая обычно стрелками вправо-влево. Используя эту рукоятку, можно подвести исследуемый участок под линии сетки для более точного измерения.

Все модели осциллографов имеют возможность вместо внутреннего генератора использовать внешний источник развертки. Именно с его помощью на экране получаются фигуры Лиссажу, по которым можно видеть соотношение частот и фаз двух сисусоид. Вход для внешней развертки маркируется «Вход Х» и располагается в группе управления разверткой.

Отдельную группу составляют настройки синхронизации. В нее входят переключатель «внутренняя-внешняя синхронизация», вход для внешней синхронизации и ручка точной подстройки.

Помимо этого, присутствуют технические органы управления:

  • кнопка включения/выключения прибора;
  • регулировка яркости и фокусировки луча электронно-лучевой трубки;
  • включение подсветки шкалы экрана.

4.3 Принцип действия осциллографа

Принцип
работы традиционного электронного (или
аналогового) осциллографа показан на
рисунке 8а.
На пластины горизонтального отклонения
от специального генератора подается
напряжение развертки, изменяющееся по
пилообразному закону. По мере нарастания
пилообразного сигнала луч на экране
ЭЛТ перемещается слева направо,
прочерчивая горизонтальную ось – ось
времени. В то же самое время на пластины
вертикального отклонения действует
исследуемый сигнал, поэтому траектория
луча в точности соответствует этому
сигналу.

электронная
пушка

а)

отклоняющие
пластины

экран

б)

Рисунок
8 Принцип работы аналогового осциллографа

На
рисунке 8б
приведен схематический рисунок
отображения сигнала аналоговым
осциллографом, затененное поле обозначает
область рисунка, отображаемую на экране
(кадр). Задержка между кадрами составляет
время обратного хода луча и регулируемую
временную задержку («стабильность»)
запуска развертки для получения
стабильной синхронизации. Это время
достаточно мало по сравнению со временем
развертки, и поэтому если сигнал от
кадра к кадру изменяется, это изменение
немедленно отображается на экране.
Динамика сигнала как по вертикали, так
и по горизонтали соответствует изменениям
входного сигнала.

Исследуемый
сигнал поступает на гнездо «Вход Y».
В зависимости от положения переключателя
1-S1
()
исследуемый сигнал подается непосредственно
или через конденсатор на входной
аттенюатор, который представляет собой
компенсированный делитель напряжения.
Входной аттенюатор предназначен для
ослабления входных сигналов с амплитудой
более (I … 2)В.

ПРИМЕЧАНИЕ.
Обозначения в скобках (рядом с обозначениями
переключателей на схемах) соответствуют
обозначениям переключателей на панели
осциллографа.

С
выхода аттенюатора исследуемый сигнал
поступает на вход предварительного
усилителя канала вертикального
отклонения. С помощью переключателей
2 -S2 … 2 -S7 (В/ДЕЛ) устанавливают коэффициент
усиления предварительного усилителяи,
соответственно, выбирают величину
сигнала, удобную для наблюдения и
исследования на экране ЭЛТ.

С
выхода предварительного усилителя
сигнал поступает на схему синхронизации
и на оконечный усилитель канала
вертикального отклонения.

С
выхода оконечного усилителя сигнал
поступает на вертикально-отклоняющие
пластины электронно-лучевой трубки
(ЭЛТ).

Канал
горизонтального отклонения луча служит
для формирования напряжения развертки
луча. Основные элементы канала X:
схема синхронизации, генератор развертки
и усилитель X.

Блок-схема — осциллограф

Кривая пилообразного напряжения и изображения синусоидального напряжения на экране трубки при различных отношениях частот / v и / ц.

Блок-схемы осциллографов весьма разнообразны.

На блок-схемах осциллографа С1 — 20 все органы управления отмечены выносками. Помимо органов управления, на лицевой панели размещаются зажимы или коаксиальные входы для присоединения прибора к испытываемым схемам. Отдельным блоком прибора управляет несколько ручек. Независимо от типа прибора существует некоторая общая методика включения осциллографа и подготовки его к работе. Она заключается в следующем.

На рис. 1.43 изображена блок-схема типового лабораторного осциллографа. Такие осциллографы обычно имеют усилители в цепях как Y, так и Х — пластин. На входе У-пластин, а часто и на входе Х — пластин, стоит делитель напряжения, с помощью которого можно регулировать напряжение, поступающее на вход усилителя. С помощью переключателей П и Пъ имеется возможность подавать исследуемые напряжения непосредственно на отклоняющие пластины.

На рис. 1.43 изображена блок-схема типового лабораторного осциллографа. Такие осциллографы обычно имеют усилители в цепях как Y, так и Х — пластин. На входе У-пластин, а часто и на входе Х — нластин, стоит делитель напряжения, с помощью которого можно регулировать напряжение, поступающее на вход усилителя. С помощью переключателей П и Пъ имеется возможность подавать исследуемые напряжения непосредственно на отклоняющие пластины.

Какие функции выполняют отдельные узлы блок-схемы осциллографа. Какие требования предъявляются к этим узлам.

Блок-схема типового электронного осциллографа.

На рис. 21 — 8 изображена блок-схема типового осциллографа. Такие осциллографы имеют блок развертки, состоящий из двух устройств — блока линейной развертки БЛР ( то же, что и ГПН) и блока ждущей развертки БЖР. Длительность импульсов ждущей развертки на рабочем участке измеряется с помощью генератора отметок времени ГМ. Синхронизация развертывающих импульсов в таких осциллографах может производиться как от исследуемого сигнала ( внутренняя синхронизация), так и от постоянного внешнего источника. Предусмотрена также синхронизация с частотой 50 гц. Переключателем / 72 усилитель У Г может быть в положении / подключен ко входу по горизонтали, а в положениях 2 и 5 — к блокам развертки БЛР и БЖР. В первом случае осциллограф может быть использован для наблюдения фигур Лиссажу, во втором — для исследования формы кривой периодических процессов, в третьих — для исследования импульсных и непериодических процессов.

Рассмотрим назначение и взаимосвязь отдельных элементов блок-схемы осциллографа С1 — 5, работающего в режиме ждущей развертки с внутренней синхронизацией. Для иллюстрации работы и взаимодействия некоторых элементов схемы на рис. 2 — 27 приведены кривые напряжений, получающихся на их выходе.

Отечественная промышленность выпускает несколько типов электронных осциллографов: ЭО-6, ЭО-7, ЭЦО-1 и др. Большое распространение получил описываемый ниже осциллограф ЭО-7. Блок-схема осциллографа ЭО-7 представлена на рис. 3.4 а. В состав прибора входят электронно-лучевая трубка ЭТ ( типа 13J1G37), вертикальный В У и горизонтальный ГУ усилители, генератор развертки Р и блок питания ВП.

Такая синхронизация называется внутренней синхронизацией. Посредством особого переключателя-синхронизации ( не показанного на блок-схеме осциллографа) вместо внутренней можно производить внешнюю синхронизацию, при которой к генератору развертки подключается вход внешнего синхронизирующего напряжения, или сетевую синхронизацию, при которой напряжение развертки синхронизируется с частотой питающей сети. Преимущественно осциллограф работает при внутренней синхронизации.

Такая синхронизация называется внутренней синхронизацией. Посредством особого переключателя синхронизации ( не показанного на блок-схеме осциллографа) вместо внутренней можно произво — — дить внешнюю синхронизацию, при которой к генер атору развертки подключается вход внешнего синхронизирующего напряжения, или сетевую синхронизацию, при которой напряжение развертки синхронизируется с частотой питающей сети. Преимущественно осциллограф работает при внутренней синхронизации.

Классификация

Как пользоваться осциллографом

По виду используемой схемотехники (электронных компонентов) различают цифровые и аналоговые измерительные приборы. Простые модели показывают только динамическую картинку. Современные – оснащены функцией запоминания для обеспечения лучших условий при изучении сложных процессов. Некоторые электронные осциллографы способны выводить на экран до 14 и более сигналов одновременно. Для исследования оптических сигналов производители выпускают стробоскопические высокоскоростные модификации.

Отдельно следует отметить специализированные приставки, которые подключаются через стандартный порт или коммуникационную плату к ноутбуку (стационарному компьютеру). Такое комбинированное оборудование можно перенастроить с применением специализированного программного обеспечения.

Плагин vst обеспечивает удобство обработки волновых процессов в звуковом диапазоне

Схема простого осциллографа

Чтобы понять, как устроен прибор, изучают стандартную блок-схему.

Блок-схема осциллографа

В формировании сигнала на экране участвуют два вида отклонения луча: по вертикали и горизонтали. Пользуясь системой координат, эти развёртки обозначили как: Y и Х.

В блоке развёртки по вертикали выполняется обработка сигнала, подающегося в канал через аттенюатор. Он ступенчато регулирует амплитуду исследуемых величин, не допуская превышения должного уровня. Это удерживает изображение в границах дисплея.

Для синхронизации работы узла задающего генератора Х – отклонения с канала вертикальной развёртки на него подаётся сигнал. По умолчанию канал Y работает в открытом режиме. Отклонение луча по вертикали в этом случае в точности совпадает с уровнем сигнала. Помеха постоянной составляющей, при её наличии, будет смещать картинку или же загонять за границы дисплея. Это сильно мешает работе и требует постоянной подстройки ступенчатого регулятора.

Использование режима закрытого входа помогает этого избежать. Закрытый видеовход подразумевает включение конденсатора между ним и схемой. Конденсатор играет роль ёмкостного фильтра для постоянной составляющей входного сигнала.

Канал горизонтальной развёртки (X) подсоединяется к генератору. Тот выдаёт команды для отклонения луча ЭЛТ по горизонтали и действует в четырёх позициях:

  1. Режим внутренней синхронизации. Применяется для обработки сигнала, имеющего постоянную частоту. Возможна работа в режиме автоколебаний, где частота выставляется вручную. Выполняются захват частоты сразу после входа и повышение стабильности картинки.
  2. Режим внешней синхронизации, когда выполняется пуск генератора от входящего импульса. Актуален, когда синхронизация осуществляется от входа Y, по которому подаётся испытуемый сигнал. Команда запуска выполняется по фронту или спаду всплеска, а также по команде источника внешних пульсаций. Такой регламент работы удобен для рассмотрения нестабильных колебаний.
  3. Обеспечение синхронизации от сети питания 220 В, 50 Гц. Используется при определении искажений и помех от источников питания. Запуск блока происходит одновременно с импульсами напряжения сети.
  4. Однократный ручной пуск применим для слежения за сигналами логических схем непериодической природы. Чтобы снова включить генератор, его опять «взводят».

К сведению. Окончательное формирование уровней сигналов двух развёрток выполняют оконечные усилители.

Как подключить импортный осциллограф

Напряжение мерить нужно в двух точках, значит, вход осциллографа – это две клеммы

Обратите внимание на то, что функции у каждой из клемм разные:

  1. Первая подключается на вход усилителя, который отклоняет луч в вертикальной плоскости.
  2. Вторая клемма – это общий провод (земля, минус, корпус). Имеет электрическую связь непосредственно с корпусом прибора.

Отсюда вывод можно сделать о том, что при помощи осциллографа измеряется фазовое напряжение относительно земли. Причем необходимо знать, какой из входов — фаза. В приборах зарубежного производства применяются специальной конструкции щупы. В них общий провод сделан в виде зажима типа «крокодил». Наиболее разумное решение, так как именно этот провод чаще всего соединяется с металлическим корпусом устройства, на котором проходят измерения. А вот фаза выполняется в виде иглы. С ее помощью можно без труда ткнуть в любое место печатного монтажа, даже в одинокую ножку микропроцессора.

История

Ондограф Госпиталье

Электрический колебательный процесс изначально фиксировался вручную на бумаге. Первые попытки автоматизировать запись были предприняты Жюлем Франсуа Жубером в 1880 году, который предложил пошаговый полуавтоматический метод регистрации сигнала. Развитием метода Жубера стал полностью автоматический ондограф Госпиталье. В 1885 году русский физик Роберт Колли создал осциллометр, а в 1893 году французский физик Андре Блондель изобрел магнитоэлектрический осциллоскоп с бифилярным подвесом.

Подвижные регистрирующие части первых осциллографов обладали большой инерцией и не позволяли фиксировать быстротечные процессы. Этот недостаток был устранён в 1897 году Уильямом Дадделлом, который создал светолучевой осциллограф, использовав в качестве измерительного элемента небольшое лёгкое зеркальце. Запись производилась на светочувствительную пластину. Вершиной развития этого метода стали в середине XX века многоканальные ленточные осциллографы.

Практически одновременно с Дадделлом Карл Фердинанд Браун использовал для отображения сигнала изобретённый им кинескоп. В 1899 году устройство было доработано Йонатаном Зеннеком, добавившим горизонтальную развертку, что сделало его похожим на современные осциллографы. Кинескоп Брауна в 1930-е годы заменил кинескоп Зворыкина, что сделало устройства на его основе более надёжными.

В конце XX века на смену аналоговым устройствам пришли цифровые. Благодаря развитию электроники и появлению быстрых аналого-цифровых преобразователей, к 1980-м годам они заняли доминирующую позицию среди осциллографов.

Применение

Работа с осциллографом позволяет выполнять ряд действий, не связанных с визуализацией:

  • измерение амплитуды сигнала;
  • контроль временных интервалов;
  • настройку каналов звука в радиоаппаратуре;
  • наблюдение фигур Лиссажу;
  • курсорные измерения в современных моделях;
  • математические операции-функции;
  • захват строки телевизионного сигнала.

Это только некоторая часть опций, которые можно выполнить при помощи этого прибора.

Наблюдение фигур Лиссажу

При необходимости подстроить частоту сигнала одного источника под частоту другого применяют этот приём. Для работы используют два генератора частоты и осциллограф с опцией XY-режима. Фигуры Лиссажу – это рисунки, созданные точкой, колеблющейся в одной плоскости, но в двух взаимно-перпендикулярных направлениях.

Интересно. Если подать на каждый канал двухканального прибора сигналы от двух разных генераторов и включить на устройстве режим XY, то на экране получится фигура. Фигуры будут менять свои очертания в зависимости от кратности частот генераторов.

На практике метод используется для определения неизвестной частоты, при сравнении её с известной частотой. Зная, осциллограмма какого сигнала изображена на рисунке, по фигуре, которая получилась, можно определить искомый параметр.

Таблица с фигурами Лиссажу

Курсорные измерения

В аппаратах современного поколения имеется вспомогательный интерфейс в виде курсоров. Это прямые линии, выводимые на экран. Они могут быть расположены и перпендикулярно друг к другу. Курсор можно наводить на любую точку графика сигнала и видеть её координаты. Это уровень напряжения и момент времени по осям X и Y.

Курсорные измерения упрощают считывание характеристик исследуемых сигналов. Отпадает зависимость от подсчёта количества клеток по шкале и умножения на цену деления по обеим осям.

Математические функции

К математическим операциям с функциями, определяемым с помощью осциллографа, относятся:

  • сложение и вычитание;
  • абсолютное значение;
  • преобразования Фурье;
  • интегрирование.

Если остановиться на этих опциях, то сложение и вычитание мгновенных значений исследуемых осциллограмм выполняется быстро, результат выводится на экран в виде сигнала.

Следующая функция определяет абсолютное значение сигнала и отображает его в вольтах.

Определить гармонические частоты (компоненты сигнала) поможет математическая функция преобразование Фурье.

Интеграл исследуемого сигнала можно вычислить с помощью математической функции интегрирования.

Захват строки телевизионного сигнала

В осциллоскопах с ЭЛТ, а также в современных специальных моделях встречается особый режим – телевизионная синхронизация. Одну или несколько телевизионных строк можно отобразить на экране, выбрав их из видеопакета. При помощи таких осциллографов в телестудиях контролируют технические характеристики записывающей и передающей аппаратуры.

Автоматическое измерение параметров сигнала

Для получения более четких представлений о проводимых измерениях необходимо воспользоваться в качестве примера установленными параметрами. Поэтому в генераторе частоты, который установлен в приборе, необходимо выбрать форму сигнала прямоугольную, а частоту выставить на отметке 1000 КГц (что также может обозначаться как 1 МГЦ).

На дисплее осциллографа должно появиться следующее изображение, которое соответствует сигналу с указанными выше параметрами:

В результате таких манипуляций изначально форма сигнала далека от правильной прямоугольной. Подобные искривления и неточности возникают за счёт несовершенства радиоэлементов и цепей, которые используются для конструирования осциллографа. Подобная осциллограмма хорошо просматривается на диапазоне высоких частот.

Поэтому необходимо разобраться в соответствии элементов изображения, которое в этом случае выводится на дисплей прибора.

Прибор оснащен «магической» кнопкой для получения точных значений параметров измеряемого сигнала. Обозначается она как «Measure», что соответствует английскому «измерять». После ее нажатия выводятся необходимые параметры сигнала, который измеряется прибором.

Для дальнейшей работы с этой информацией необходимо нажать на «Add», что выполняется посредством кнопки «H1».

Получить все снимаемые осциллографом сведения можно через клавишу «Show All», что с английского дословно переводится как «показать все», нажимая кнопку «F3».

Такие действия вызовут таблицу со всеми параметрами сигнала, которые измерялись прибором:

Необходимо также осветить вопрос типов и видов параметров сигналов, которые бывают в принципе. Как известно, на осциллографе отображаются изменяющиеся во времени колебания напряжения сигнала. Именно по этой причине выделяют такие типы параметров сигналов:

  • временные;
  • амплитудные.

В таблице данные показатели имеют собственные обозначения, которые для удобства лучше расшифровать. Нужно отметить, что описание будет производиться в направлении слева направо.

Period – с английского слово переводится как «период» и обозначает время, за которое сигнал полностью себя повторяет. Для обозначения данного параметра применяется буква «Т». Отображение этого показателя на осциллограмме следующее:

Для подсчета данного показателя самостоятельно нужно знать цену деления горизонтальной части ячейки. Подсказка по таким значениям находится в нижней части дисплея:

Исходя из установленных для конкретного примера значений цена деления одной клетки составляет 500 наносекунд. Поскольку длительность периода 2 ячейки, то период находится как умножение количества занимаемых сигналом клеток на цену их деления и составляет в этом примере 2 х 500 = 1 микросекунда (1000 наносекунд).

Чтобы проверить правильность произведенных вычислений, можно воспользоваться автоматическими показаниями.

Как видно из изображения, расчеты совпали на все 100%.

Для обозначения дробных значений в физике применяются такие буквенные символы:

  • p = 10-12 «пико»;
  • n = 10-9 «нано»;
  • u = 10-6 «микро»;
  • m = 10-3 «милли».

Для помощи в этих измерениях используется следующая таблица

Следующий параметр – это частота сигнала, которая обозначается символом «F» и расшифровывается как frequency или сокращенно Freq. При наличии значения периода определение частоты выполняется по следующей формуле:

F=1/T

В рассматриваемом примере:

1/(10-6) = 106 = 1 МГц (MHz)

Для проверки можно воспользоваться подсказкой с автоматическими измерениями:

В данном случае можно отметить, что расчеты также были произведены верно, поскольку результаты ручного определения и автоматического полностью совпали.

Для измерения значения постоянного напряжения или определения средней величины сигнала применяется параметр Mean, который обозначается сокращенно как V и актуален только для постоянного тока. В случае измерения переменного тока такая величина не используется вовсе. При измерении постоянного тока на дисплей выводится соответствующее значение.

Измерить напряжение между пиками сигнала позволяет параметр Peak-to-Peak, который на приборе обозначается в сокращении как PK-PK, а в измерениях – как величина Vp. На соответствующей осциллограмме приведено изображение данного вида напряжения:

Слева внизу выводится значение стороны квадрата шкалы, которое в примере установлено на уровне 1 В.

Подобным образом вычисляется межпиковое напряжение, которое в рассматриваемом примере равно приблизительно 5 В. После сверки с автоматическими измерениями получается примерно такой же результат.

Переключение диапазонов

И здесь мы подходим ко второй проблеме этого дела. Трех ступеней делителя НЕДОСТАТОЧНО. Получается, что наименьшие сигналы будет трудно рассмотреть и требуется дополнительное переключение либо растяжка по вертикали.

Можно применить галетники. Но это габариты, сопоставимые с габаритами самого ослика. Наименьший, что у меня есть – на 5 положений 2 направления, размерами чуть длиннее подстроечного советского резистора. Но 5 положений тоже мало, да и он выдран из японской техники очень давно и аналогов мне больше не попадалось. Не путь.

Последний из построенных мной осциллографов это «Осциллограф на микроконтроллере ATMEGA32А» с сайта bezkz. Его особенность в том, что он имеет программную растяжку 2 раза в 2 раза. То есть способен растягивать картинку в 2 и 4 раза. 

С трехпозиционным переключателем диапазонов чувствительности получается всего 9 положений. И они достаточно неплохо друг друга перекрывают. Я применил в нем входной аттенюатор на одной плате с усилителем на AD823. Естественно с цепями защиты и т.д.

Еще один вариант осциллографа, который нацеливаюсь переделать, это VirtOS в версии от VetalST под дисплей LS020. Он у меня уже реализован в металле, но диапазон чувствительности (1 вольт на деление, от 2 до 8 делений на экран) не устраивает.

В нем есть программная растяжка в 2 раза и потенциометром еще в 2 раза. Т.е. снова два раза по два, как в «Электрике». Правда переключение уже будет не столь удобное. Но этот ослик мне симпатичен и очень хотел бы довести его до ума. Планирую добавить в него усилитель с аттенюатором и расширить диапазон в 100 раз вниз. Ну а щуп с делителем на 10 — повышает диапазон вверх.

Для начинающих радиолюбителей такие схемы куда проще в изготовлении и настройке. И на практике мне лично куда удобнее переключать диапазоны просто щелкая переключателями, а не прыгать по пунктам меню кнопками, либо энкодерами. Специально для сайта Радиосхемы — Тришин Александр Олегович. Г. Комсомольск-на Амуре.

Виды осциллографов

Существует несколько видов осциллографов:

  • Аналоговые. Представляют классическую модель осциллографов. Плюсом данного вида является их низкая стоимость;
  • Цифровые запоминающие приборы. Имеют больше функциональных возможностей, чем аналоговые. Соответственно и цены на такие приборы выше;
  • Цифровые люминофорные. Изображение отражается на экране. Способны не только анализировать сигнал, но и хранить его в память;
  • Цифровые стробоскопические. Позволяют исследовать периодические сигналы в краткие сроки. Очень высокая стоимость данных аппаратов не позволяет достичь широкого распространения;

Важно! Современные цифровые осциллографы способны запоминать сигнал, хранить его в своей памяти и выводить эту информацию на печатающее устройство или другие носители

Виртуальные. Имеют порт-USB, встроенное вспомогательное устройство, позволяющее передавать информацию, обрабатывать её и проводить различные замеры;

Портативные. Представлены переносными аппаратами, питающиеся от батареек. По своим функциональным возможностям не отстают от стационарных устройств.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий