Зачем нужен осциллограф | РОБОТОША
Часто, произнося это слово в присутствии человека, не связанного с радиоэлектроникой, мне начинало казаться, что я произнес какое-то очень завораживающее слово. В глазах собеседника сразу появлялось удивление и заинтересованность, и он начинал смотреть на меня как на какого-то мага или волшебника. Так что же это за прибор, который делает человека, занимающегося электроникой, фактически Гарри Поттером?
Основное предназначение осциллографа — изобразить форму измеряемого электрического сигнала (его напряжения), и он становится относительно простым в использовании прибором уже после первого с ним знакомства (хотя куча всяких ручек и кнопочек на нем может вогнать в ступор кого угодно). Фактически, осциллограф рисует нам двухмерный график зависимости напряжения от времени, где по горизонтальной оси X мы наблюдаем время, по вертикальной Y — напряжение. Или как еще говорят, осциллограф делает временную развертку сигнала. Интенсивность (или яркость) сигнала на дисплее можно представить в виде третьей оси Z.
Оси осциллографа
Итак, осциллограф — это измерительный прибор, который позволяет:
- Определить временные параметры и значения напряжения сигнала (его амплитуду)
- Замерив временные характеристики сигнала, можно вычислить его частоту
- Наблюдать сдвиг фаз, который происходит при прохождении различных участков цепи
- Наблюдать искажение сигнала, вносимые каким-то участком цепи
- Можно выяснить постоянную (DC) и переменную (AC) составляющие сигнала
- Можно выяснить соотношение сигнал/шум и является ли шум стационарным, или же он изменяется во времени
Еще раз повторюсь, что хотя мы и можем измерять некоторые из параметров исследуемого сигнала, его напряжение (амплитуду), частоту, сдвиг фаз, но именно форма сигнала зачастую позволяет понять процессы, происходящие в электрической цепи.
Рассмотрим пример осциллограммы электрического сигнала — это то, что показывает осциллограф. Картинка идеализирована, работая с реальными приборами таких идеально ровных линий увидеть не получится (из-за чего это происходит я расскажу несколько позже).
Осциллограмма
В нашем случае мы наблюдаем периодический сигнал, у которого отсутствует постоянная составляющая (равна нулю), и мы имеем переменную составляющую в форме прямоугольных импульсов. Действующее (эффективное) значение напряжения (Vrms, среднеквадратичное значение) в данном частном случае совпало с амплитудой сигнала, хотя в общем случае, это не так (действующее значение будет меньше амплитудного). К слову, вольтметры измеряют именно действующее значение напряжения (простенький цифровой вольтметр показывает вообще некоторое средневыпрямленное значение, такое, что при измерении синусоидального сигнала оно равно действующему значению). Хотя есть вольтметры, измеряющие именно амплитудные (пиковые) значения сигналов, вне зависимости от формы сигнала (в них используются пиковые детекторы). К теме работы вольтметров, я обязательно еще вернусь в своих публикациях.
Глядя на полученную осциллограму, можно заметить, что мы имеем:
- периодический сигнал прямоугольной формы
- он принимает значения как положительной, так и отрицательной полярности (вольтметр просто показал бы какое-то число)
- сигнал изменяется в пределах от -6В до +6В (чувствительность по вертикали 2В/деление)
- длительность отрицательного полупериода равна длительности положительного полупериода
Не так уж и мало информации мы получили, глядя на экран осциллографа!
При помощи многоканального осциллографа можно одновременно наблюдать сигналы в различных точках схемы и смотреть, как они между собой соотносятся. Например, на входе и выходе усилителя. Мы можем посмотреть сигнал на входе и сигнал на выходе, выяснить какие искажения в форму сигнала вносит наш усилитель, как изменилась его амплитуда, какова временная задержа (сдвиг фаз). Как правило, увеличение количества входов осциллографа значительно сказывается на его стоимости. На практике, при разработке, отладке, настройке или ремонте цифровых и аналоговых устройств оптимальным, я считаю, наличие в своем арсенале двухканального осциллографа.
В ближайшее время я планирую рассказать о том, как выбрать подходящий для ваших задач осциллограф, на какие характеристики следует обращать внимание, как устроены различные типы осциллографов и покажу, как с этим чудо-прибором работать. Следите за новостями!
Еще по этой теме
Вы можете пропустить чтение записи и оставить комментарий. Размещение ссылок запрещено.
Осциллограф — Описание, функции, предназначение
Осциллограф – это прибор, который показывает изменение напряжение во времени на каком-либо участке электрической цепи.Ось X на экране осциллографа – это время, ось Y – напряжение.
В этой статье мы рассмотрим три типа осциллографов, а также принципы их работы.
Аналоговый осциллограф
Его еще также называют электронно-лучевой осциллограф, так как он состоит из электронно-лучевой трубки. По сути электронно-лучевая трубка представляет из себя маленький кинескоп, на котором мы можем наблюдать какое-либо изменение электрического сигнала.
Любой осциллограф имеет экран. Он может быть встроенный, либо это может быть монитор вашего настольного компьютера или дисплей ноутбука. В нашем случае на фото мы видим, что наш осциллограф имеет круглый экранчик. Сигнал, который вырисовывается на таком экране называется осциллограммой.
Для измерения электрических сигналов нам потребуются специальный щуп для осциллографа. Такой щуп представляет из себя кабель из двух проводов, один из которых является сигнальным, а другой нулевым. Нулевой провод также часто называют “землей”.
Более современные щупы уже выглядят вот так.
А вот и сам разъем щупа
Этот конец щупа соединяется с осциллографом и фиксируется небольшим поворотом по часовой стрелке.
Что делать, если вы не помните, какой провод из щупа является сигнальным, а какой нулевым? Это определяется очень просто. Так как человек находится всегда в электромагнитном поле, он является своего рода принимающей антенной и может наводить помехи. Касаясь сигнального щупа осциллографа, на экране мы увидим, что сигнал очень сильно исказился.
При касании нулевого провода, сигнал на осциллографе остался бы таким, какой был. То есть чистый ноль.
Как измерить постоянное напряжение аналоговым осциллографом
Для того, чтобы измерить постоянное напряжение, мы должны переключить осциллограф в режим DC, что означает “постоянный ток”. В разных моделях это делается по разному, но этот переключатель обязательно должен быть в каждом осциллографе.
Давайте рассмотрим на реальном примере, как можно измерить постоянное напряжение. Для этого нам потребуется источник постоянного тока. В данном случае я возьму лабораторный блок питания. Выставляю на нем значение напряжения в 1 Вольт.
Теперь необходимо выбрать масштаб измерений. Если мы хотим, чтобы одна сторона квадратика была равна 1 Вольту, то ставим коэффициент масштабирования 1:1. В данном случае я выставляю переключатель вертикальный развертки на единичку.
Далее сигнальный провод осциллографа цепляем на “плюс” питания, а нулевой – на “минус” питания. Далее наблюдаем вот такую картину.
Как вы могли заметить, осциллограммой постоянного тока является прямая линия, параллельная горизонтальной оси (оси Х). По вертикальной оси (оси Y) мы видим, что сигнал поднялся ровно на одну клеточку. Мы выставили коэффициент масштабирования по Y, что 1 клеточка – это 1 Вольт. Следовательно в нашем случае сигнал поднялся ровно на 1 клеточку, что говорит нам о том, что это и есть осциллограмма постоянного тока в 1 Вольт.
Я также могу изменить коэффициент. Например, ставлю на 2. Это означает, что 1 квадратик будет уже равен 2 Вольтам.
Смотрим, что произойдет с сигналом с напряжением в 1 Вольт
Здесь мы видим, что его значение просело в 2 раза, так как мы взяли коэффициент 1:2, что означает 1 квадратик равен 2 Вольтам. Благодаря масштабированию вертикальный развертки, мы можем измерять сигналы напряжением хоть в 1000 вольт!
Что случится, если мы соединим сигнальный провод осциллографа с “минусом” питания, а нулевой с “плюсом” питания? В этом случае осциллограмма “пробьет пол” и просто покажет минусовые значения. Ничего страшного в этом нет. Здесь мы видим значение “-2” Вольта.
Как измерить переменное напряжение аналоговым осциллографом
Для измерения переменного напряжения нам потребуется переключить осциллограф в режим измерения AC – “переменный ток”. Если вы хотите просто наблюдать форму сигнала, то вам необязательно знать, какой провод осциллографа куда тыкать. Давайте измеряем переменное напряжение с понижающего трансформатора, который включен в сеть 220 Вольт.
Снимаем напряжение со вторичной обмотки трансформатора и видим вот такую осциллограмму.
По идее здесь должен быть чистый синус. То ли трансформатор вносит искажения в сигнал, то ли на электростанции что-то не так. Непонятно. Ну да ладно, главное то, что мы сняли осциллограмму переменного напряжения со вторичной обмотки трансформатора.
В этом случае мы можем без проблем определить период сигнала и его частоту. В этом нам поможет переключатель горизонтальной развертки по оси времени.
Мы видим, что его значение стоит на 5. Это означает, что один квадратик по оси “Х” , то есть по оси времени, будет равен 5 миллисекунд или 0,005 секунд.
Период – это время, через которое сигнал повторяется. Обозначается буквой Т. В нашем случае период равен 4 квадратикам.
Так как один квадратик в нашем случае равен 0,005 секунд, то получается, что T=0,005 x 4 = 0,02 секунды. Отсюда можно узнать частоту сигнала.
где
V – это частота, Гц
T – период сигнала, с
Для данного случая
V=1/T=1/0,02=50 Гц. Трансформатор меняет только амплитуду сигнала, но не изменяет его частоту. Поэтому, частота в нашей сети 50 Герц, что и подтвердил осциллограф.
Цифровой осциллограф
Цифровой осциллограф – это осциллограф, построенный на основе цифровой схемотехники. Его главное отличие от аналогового в том, что внутри него идет цифровая обработка сигналов. Цифровой осциллограф может записывать, останавливать, автоматически подгонять и измерять исследуемый сигнал. И это только часть функций!
Как подготовить цифровой осциллограф к работе
Включаем осциллограф и цепляем щуп на любой из каналов. Я соединил щуп с первым каналом (Ch2)
На щупе есть делитель. Ставим его ползунок на 10Х. В осциллографе по умолчанию также должен стоять делитель на 10Х. Если это не так, ищем в его настройках и ставим в характеристиках канала “10Х”.
Каждый нормальный цифровой осциллограф имеет встроенный генератор прямоугольных импульсов с частотой 1000 Герц (1кГц) и амплитудой напряжения в 5 Вольт. Чаще всего этот генератор находится в нижнем правом углу. В нашем случае он называется Probe Comp. Цепляемся за него щупом.
Все должно выглядеть приблизительно вот так:
На дисплее в это время происходит какой-то
[quads id=1]
В этом осциллографе есть волшебная кнопка, от которой я без ума. Это кнопка автоматического позиционирования сигнала Autoscale. Нажал на эту кнопку
Согласился с условиями автоматического позиционирования сигнала
и готово!
Но что такое? У нас должен быть ровный прямоугольный периодический сигнал! Вся проблема в том, что щуп осциллографа вносит искажения в сам сигнал, поэтому, его желательно корректировать каждый раз перед работой.
В современных щупах есть маленький винтик, заточенный под тонкую отвертку. С помощью этого винтика мы будем корректировать щуп.
Крутим и смотрим, что у нас получается на дисплее.
Ого, слишком сильно крутанул винт.
Крутим чуточку в обратную сторону и выравниваем горизонтально вершины сигнала.
Вот! Совсем другое дело! На дисплее у нас ровные прямоугольные сигналы, следовательно на этом этапе цифровой осциллограф полностью готов к работе.
Как измерить постоянное напряжение цифровым осциллографом
Итак, первым делом выбираем, какое напряжение собираемся измерять. Это делается с помощью кнопочки Coupling (нажимаем клавишу Н1). DC – direct current, что с английского означает “постоянный ток”.
Справа экрана сплывают окошки, и мы выбираем DC (нажимаем клавишу F1)
Все, после этого наш осциллограф полностью готов к измерению постоянного тока.
Откуда будем брать постоянный ток? У меня для этого есть блок питания. Выставим на нем для примера 5 Вольт.
Соединяем щупы блока питания и осциллографа. Сигнальный щуп осциллографа желательно соединять с красным плюсовым крокодилом щупа блока питания, а черный щуп (земля) соединить с минусовым черным крокодилом.
Смотрим на дисплей осциллографа
Что мы тут видим? А видим мы тут осциллограмму постоянного напряжения. Постоянное напряжение – это такое напряжение, которое не изменяется во времени.
[quads id=1]
На что стоит обратить внимание? Разумеется, на цену деления. Один квадратик по вертикали у нас равен 2 Вольта. Если считать от центра пересечения жирных штриховых линий, то осциллограмма находится на высоте 2,5 стороны квадратика. Значит, напряжение будет 2,5х2=5 Вольт. Так как мне лень считать, я вывожу эти показания осциллографа прямо на экране (нижняя левая зеленая рамка).
Как измерить переменное напряжение цифровым осциллографом
Для опытов я возьму ЛАТР (Лабораторный автотрансформатор). Как вы помните, ЛАТР понижает или повышает переменное сетевое напряжение.
Выставляем напряжение на ЛАТРе 100 Вольт.
На осциллографе переключаем на АС, что означает alternating current – переменный ток.
Цепляемся к выходным разъемам ЛАТРа и наблюдаем такую картину.
С помощью кнопки “Measure” я вывел некоторые интересующие нас параметры:
Vk – среднеквадратичное значение напряжения. В данном случае он нам показывает напряжение, которое мы подавали с ЛАТРа – это 100 Вольт.
F – частота. В данном случае это частота сети 50 Герц. ЛАТР не меняет частоту сети.
T – период. T=1/F. Как мы с вами видим частота напряжения в сети 50 Герц. Период равен 20 миллисекунд. Если единицу разделить на 20 миллисекунд, то мы как раз получим частоту сигнала.
Как вывести все параметры сигнала
Мы будем рассматривать все наши измеряемые параметры на конкретном примере. Для этого будем использовать генератор частоты с заранее выставленной частотой в 1 Мегагерц (ну или 1000 КГц) с прямоугольной формой сигнала:
Сигнал с генератора частоты на экране осциллографа выглядит вот так.
А где же правильный прямоугольный сигнал? Вот тебе и раз… Ничего с этим не поделаешь. Это есть, было и будет у всех прямоугольных сигналов. Это возникает вследствие несовершенства цепей и радиоэлементов. Особенно хорошо такая осциллограмма прорисовывается на высоких частотах, как в нашем примере.
Ладно, давайте выведем все параметры сигнала, которые может вывести наш осциллограф. Для этого нажимаем кнопочку “Measure” , что с англ. означает “измерять”
Далее нажимаем кнопочку “Add” ( с англ. – добавлять), с помощью вспомогательной клавиши h2
И потом нажимаем кнопку “Show All” (с англ. – показать всё) с помощью вспомогательной клавиши F3
В результате всех этих операций у нас выскочит табличка с измеряемыми параметрами сигнала:
Описание характеристик сигналов
Как вы знаете, осциллограф нам показывает изменение напряжения сигнала во времени. Поэтому, параметры сигналов в основном делятся на два типа:
– Амплитудные
– Временные
[quads id=1]
Давайте рассмотрим основные из них. Начнем слева-направо.
Period – с англ. период. Период сигнала – это время, за которое сигнал повторяется. В нашем случае период обозначается буквой “Т”.
Чтобы самостоятельно посчитать период, нам надо знать значение одной клетки по горизонтали. Внизу осциллограммы можно найти подсказку. Я ее пометил в желтый прямоугольник
Следовательно, одна клеточка по горизонтали равна 500 наносекунд. А так как у нас период длится ровно две клеточки, значит 500 х 2 = 1000 наносекунда или 1 микросекунда.
Сходятся ли наши расчетные показания с показаниями автоматических измерений? Смотрим и проверяем.
Стопроцентное попадание! Кстати, чтобы не было дальнейших вопросов, привожу небольшую табличку.
“Пико” – буквой “p”
“Нано” – буквой “n”
“Микро” обозначается буквой “u”, как и в маркировке современных конденсаторов.
“Милли” – буквой “m”.
Freq. Полное название frequency – с англ. частота. Обозначается буквой “F”. Частоту очень легко можно вычислить по формуле, зная период Т.
F=1/T
В нашем случае получаем 1/1х10-6=106=1 Мегагерц (MHz). Смотрим на наши автоматические измерения:
Ну разве не чудо? 😉
Следующий показатель Mean. В нашем случае обозначается просто буковкой “V”. Он означает среднюю величину сигнала и используется для измерения постоянного напряжения. В данный момент этот параметр не представляет интереса, потому как измеряется переменный ток и в значении этого сигнала показывается какая-то вата. Постоянный ток меряет нормально, можно вывести этот параметр на дисплей, что мы и делали в прошлой статье:
Еще один интересный параметр: PK-PK. Называется он Peak-to-Peak и показывает напряжение от пика до пика. Обозначается как Vp. Что это за напряжение от пика до пика, показано на осциллограмме ниже:
Так как мы видим, что значение нашего квадратика равно 1 Вольту (внизу слева)
То можно высчитать и напряжение от пика до пика. Оно будет где-то эдак 5 Вольт. Сверяемся с автоматическим измерением
Почти в тютельку!
Остальные параметры сигнала не столь важны для начинающих электронщиков.
Плюсы и минусы цифрового осциллографа
Начнем с плюсов
- Запись, остановка, автоматические измерения и другие фишки – это еще не весь список, что умеет делать цифровой осциллограф
- Габариты цифрового осциллографа намного меньше, чем аналогового
- Потребление энергии меньше, чем у аналогового осциллографа
- Жидкокристаллический дисплей, в отличие от кинескопного дисплея аналогового осциллографа
Минусы
- Дороговизна
- Дискретная прорисовка сигнала. Хотя дорогие модели ничуть не уступают аналоговым по прорисовке сигнала.
Где купить цифровой осциллограф
Естественно, на Алиэкспрессе, так как в наших интернет-магазинах их цена бывает завышена в два, а то и в три раза. Также очень хорошие отзывы об осциллографе Hantek, характеристики которого даже лучше, чем у моего OWON:
Посмотреть его можете на Алиэкпрессе по этой ссылке.
USB осциллограф
USB-осциллограф представляет из себя прибор, который не имеет собственного экрана.
У нас на обзоре USB осциллограф INTRUSTAR.
В придачу с ним шли 2 щупа, шнур USB, расходники, диск с ПО, а также отвертка для регулировки щупов
С одной стороны осциллографа мы видим два разъема для подключения щупов. Первый разъем Ch2, что означает первый канал, а второй разъем Ch3, то есть второй канал. Следовательно, осциллограф двухканальный. Справа видим два штыря. Эти штыри – генератор тестового сигнала для калибровки щупов осциллографа. Один из них земля, а другой – сигнальный. Калибруем точно также, как и простой цифровой осциллограф. Как это делать, я писал выше в статье.
В рабочем состоянии USB осциллограф выглядит вот так.
После установки программного обеспечения на компьютер или ноутбук, открываем программу и запускаем осциллограф. Здесь я уже сразу подцепил тестовый сигнал, чтобы подготовить осциллограф к работе.
Также можно вывести значение сигналов, которые осциллограф сразу бы показывал на экране монитора.
Плюсы и минусы USB осциллографа
Плюсы:
- Умеренная цена и функционал. Стоит в разы дешевле, чем крутые цифровые осциллографы
- Настройка и установка ПО занимает около 10-15 минут
- Удобный интерфейс
- Малогабаритный размер
- Может производить операции как с постоянным, так и с переменным током
- Два канала, то есть можно измерять сразу два сигнала и выводить их на дисплей
Минусы:
- Малая частота дискретизации
- Обязательно нужен ПК
- Малая полоса пропускания
- Глубина памяти тоже никакая
Более подробно про характеристики цифровых осциллографов вы можете прочитать, скачав учебное пособие по цифровым осциллографам.
Похожие статьи по теме “осциллограф”
Фигуры Лиссажу
Электрический сигнал
Как пользоваться осциллографом и для чего он вообще нужен. Часть I
- Краткая история
- Общий принцип работы
- Какие бывают осциллографы
- Основные характеристики
К осциллографам у меня особая любовь. Кому-то бентли нравятся, а кому-то осциллографы. У каждого свои причуды. Бентли мне тоже нравится, но в отличии от всех других её владельцев, мне еще и осциллографы нравятся! =)
Главная задача осциллографа: регистрировать изменения исследуемого сигнала и выводить его на экран для просмотра. Это самый незаменимый прибор в лаборатории радиолюбителя. Можно и частоту прикинуть и амплитуду посмотреть и, что часто ещё важней, форму сигнала изучить. Решил заниматься электроникой — обязательно купи.
Краткая история
История осциллографа насчитывает уже 100 с лишним лет. В разное время над усовершенствованием прибора работали такие известные люди как Адре Блондель, Роберт Андреевич Колли, Уильям Крукс, Карл Браун, И. Ценнек, А. Венельт, Леонид Исаакович Мандельштам и многие другие.
Кстати, а вы знали, что первое подобие осциллографа создали в Российской Империи? Это сделал В 1885 году русский физик Роберт Колли. Прибор назывался осциллометр. Осциллографы того времени сильно отличались от тех, что используются сейчас!
Общий принцип работы
Надо сказать, что сейчас существует огромное количество разных осциллографов. Но для нас важен общий принцип работы, который заключается в том, что прибор регистрирует изменение напряжения сигнала и выводит его на экран. Да, именно для этого и нужен осциллограф, и всё. Но это настолько важно для физиков и инженеров, что словами передать сложно. Важность этого прибора сравнима с открытием закона всемирного тяготения.
На картинке выше приведена типичная панель управления осциллографа. Куча всяки регуляторов, кнопочек, разъемов и экран. Ужас, как во всём это разобраться? Да легко. Поехали.
Никто не обидится, если я скажу, что у осциллографа два главных органа управления. Над ними обычно написано «Развертка» или «Длительность», «В/дел». Разберемся!
Сначала про «В/дел». На вход прибора ты можешь подавать сингал разной амплитуды. Захотел подал синусоиду с амплитудой в 1В, а захотел 0.2В или 10В. Как видно на картинке сверху, экран прибора обычно разделен на клеточки. Да, это та самая всем привычная декартова система координат. Так вот «В/дел» позволяет изменять масштаб по оси Y. Другими словами можно менять размер клеточки в вольтах. Если выбрать 0.1В и подать синусоиду амплитудо в 0.2В, тогда вся синусоида займёт на экране 4 клетки.
А при исследовании сигнала в реальной схеме амплитуда сигнала может быть такой, что весь сигнал не сможетпоместиться на экране прибора. Вот тогда ты и будешь крутить ручку регулировки «В/дел», устанавливая необходимый масшатб оси Y таким, чтобы увидеть весь сигнал.
Теперь про «Длительность». Большую часть истории развития электронных осциллографов они были аналоговыми. В качестве экрана использовались ЭЛТ (электронно-лучевые трубки). Те самые, что уже и в телевизорах трудно встретить. Кому интересно, посмотрите видео ниже. Оно прекрасно объясняет принцип рисования исследуемого сигнала на экране ЭЛТ-осциллографа. Либо читаем дальше, если лень смотреть, — я расскажу о самом главном.
Итак, ручка «длительность» («разёртка») нужна для того, чтобы задать с какой скоростью будет бегать луч на экране прибор слева на право. (Ты думал, что там рисуется линия целиком? Нет, это в современных цифровых приборах так, но оних позже) Для чего это нужно? Да собственно на этом и строится работа осциллографа. Луч бегает слева-направо, а подаваемый на вход сигнал просто отклоняет его вверх или вниз. В итоге ты и видишь на экране прибора красивую картинку синусоиды или какого-нибудь шума.
Ладно, зачем это нужно теперь понятно. Остался вопрос зачем менять скорость перемещения или, другими словами, частоту пробегания луча по экрану (частоту развертки)?
Может ты замечал сам или видел на каком-нибудь шоу или концерте такой эффект, что когда в темноте вспихивал яркий свет на долю секунды, тогда казалось, что все движение прекратилось, мир замер? Поздравляю ты подметил стробоскопический эффект. Есть даже такое устройство — стробоскоп. Стробоскоп позволяет разглядывать быстродвижущиеся предметы. В осциллографе тоже самое, он по сути представляет собой «электронный» стробоскоп! Только с помощью изменения частоты развертки мы добиваемся замирания картинки на экране прибора. И если частота развертки будет близка или совпадать с частотой сигнала, то на экране ты увидишь статичную картинку, которая словно нарисована на бумаге.
А иначе будет казаться, что синусоида куда-то бежит. Я не буду рассказывать как это достигается. Главное понять принцип, а детали конкретной реализации уже не столь важны. Все остальные функции осциллографа уже являются дополнением. Их наличие сильно упрощает исследование сигналов. И если каких-то из них нет в твоём приборе, то можно жить спокойно.
Какие бывают осциллографы
Пока что ещё можно выделить три основных вида осциллографов: аналоговые, цифровые и аналогово-цифровые. Цифровых с 80х годов 20 века становится всё больше. Сейчас они представляют самую многочисленную группу. Обладают множеством полезных дополнительных функций, маленьким размером, весом и приличной стоимостью.
На момент написания этих строк, средняя цена за цифровой прибор будет от 15 тысяч за самую корявую модель. Более-менее нормльный прибор можно купить от 25 000. В то время как старый советский прибор с серьезными характеристиками, многократно превосходящими среднюю цифровую модель, можно найти за 3-6 тысяч, но вес, размеры и некоторые другие характеристики могут подойти не каждому =)
Основные характеристики
У осциллографов есть много характеристик. Обо всех радиолюбителю знать бесполезно. Разве что радиолюбитель решил стать профессионалом =) Но есть такие, о которых следует быть в курсе и понимать что они означают.
- Полоса пропускания или параметры переходной характеристики
- Время нарастания переходной характеристики τн
- Чувствительность
- Параметры входов
- Размер экрана, габариты
- Минимальная частота развертки
- Минимальное коэф. В/дел
Что дальше
Заголовок этой записи начинается с фразы «Как пользоваться», однако получилось длинней, чем планировалось и поэтому практические приёмы я решил вынести во вторую часть
И на последок ещё одна крутая картинка, найденная на просторах сети и иллюстрирующая работу осциллографа:
Сравнение осциллографов Tektronix серии 3 и Keysight 3000T серии X
На сегодняшний день на рынке представлено так много высококачественных осциллографов, что сложно определить, какой из них действительно подходит вам для тестирования. Необходимо учитывать ряд важных характеристик, ввиду их существенного влияния на процесс отладки. Отсюда возникает закономерный вопрос — какой осциллограф выбрать?
При выборе осциллографа следует уделить особое внимание следующим трем вопросам:
- Можно ли быстро и легко фиксировать случайные или редкие аномалии сигнала?
- Можно ли фиксировать изменения сигнала с максимально возможной точностью?
- Являются ли имеющиеся аналитические возможности достаточными для полной характеристики моего устройства?
Если на каждый из представленных вопросов невозможно сразу же ответить «да», детально изучите характеристики устройства, чтобы гарантировать соответствие осциллографа вашим требованиям к тестированию. Убедитесь, что инструмент обеспечивает быстрое получение результатов – с целью повышения эффективности и точности при отладке.
Рисунок 1. Осциллографы Keysight InfiniiVision 3000T серии X.
Новые осциллографы Tektronix серии 3 и популярные осциллографы Keysight InfiniiVision 3000T серии X имеют ряд ключевых отличий, которые позволяют получить однозначный ответ на вопросы выше.
Осциллографы серии 3 и 3000T серии X имеют полосу пропускания от 100 МГц до 1 ГГц и оснащены 8-битным АЦП. Оба предлагают 2 или 4 аналоговых канала с возможностью добавления 16 цифровых каналов для анализа цифровых данных.
Однако, в отличие от Tektronix серии 3, осциллографы InfiniiVision 3000T серии X обеспечивают лучшую в отрасли скорость обновления сигналов, позволяя фиксировать невидимые помехи и аномалии, что является невозможным на других осциллографах. В сочетании с обширным набором программных опций, аналитических возможностей и пробников, приборы 3000T серии X позволяют вам выполнять измерения, на которые можно положиться.
Давайте внимательнее рассмотрим технические характеристики и функции указанных моделей осциллографов, чтобы убедиться в верности нашего вывода и в том, что однозначным ответом на все три ключевых вопроса является «Да!».
1. Можно ли быстро и легко фиксировать случайные или редкие аномалии сигнала?
Улавливание ошибок и помех – самое главное при отладке. Вам необходимо видеть все ошибки в сигнале, чтобы ваш клиент не обнаружил ни единого сбоя. Осциллографы 3000T серии X позволяют добиться этого благодаря двум характеристикам, которых не может предложить ни один другой осциллограф: самая высокая в отрасли скорость обновления сигнала и самая удобная в использовании система запуска.
Частота обновления сигнала
Когда я заявляю о самой высокой в мире частоте обновления сигналов, я говорю это вполне серьезно. Лучшая в отрасли скорость обновления — 1 000 000 сигналов в секунду – у осциллографов 3000T серии X значительно превышает скорость обновления сигнала у Tektronix серии 3.
В режиме FastAcq у серии 3 этот показатель может достигать до 280 000 сигналов в секунду, однако следует помнить, что режим FastAcq ограничивает другие важные возможности осциллографа. В нормальном режиме захвата осциллограф серии 3 может обеспечивать скорость обновления около 50000 сигналов в секунду. Это в 20 раз медленнее, чем InfiniiVision 3000T серии X.
Так почему же этот показатель так важен для нас?
Более высокая скорость обновления сигнала повышает вероятность обнаружения осциллографом трудноуловимых событий. Чтобы понять суть процесса, необходимо сначала получить представление о такой характеристике осциллографа, как «время задержки».
Рисунок 2. Иллюстрация «мертвого времени» осциллографа и пропущенных глитчей.
Каждый осциллограф имеет характеристику, называемую «временем задержки», или «слепым временем». Оно определяется как время между двумя последовательными захватами данных осциллографом. Другими словами, это время, которое требуется осциллографу для обработки ранее полученного сигнала. В течение такого времени задержки осциллограф полностью пропускает любую активность сигнала, как показано на Рисунке 2. А значит, вам нужно, чтобы это время было как можно короче.
Характеристика скорости обновления сигнала указывает количество захватов осциллографом данных в секунду. Чем выше скорость обновления сигнала, тем больше захватов в секунду и тем меньше время задержки.
Чем меньше время задержки, тем больше у вас шансов зафиксировать трудноуловимые события. Тот факт, что осциллографы Keysight 3000T серии X в 20 раз быстрее осциллографов Tektronix означает, что ваши шансы на захват аномалий в 20 раз выше.
На рисунках 3 и 4 продемонстрирована разница между медленной скоростью обновления сигнала, 50000 сигналов в секунду, и высокой скоростью обновления InfiniiVision 3000T серии X — 1 000 000 сигналов в секунду. Очень редкая импульсная помеха, показанная на рисунке 4, при более низкой скорости обновления, показанной на рисунке 3, в принципе не может быть захвачена. Низкая скорость обновления может привести к весьма обманчивым результатам. Они заставляют вас считать, что в вашем сигнале нет ошибок, — но на самом деле это может быть не так.
Рисунок 3. При скорости обновления сигнала 50000 сигналов в секунду помехи не были захвачены.
Рисунок 4. Анализ того же сигнала с частотой обновления 1 000 000 сигналов в секунду показывает наличие редко встречающихся помех, требующих дальнейшего анализа.
В дополнение к захвату помех, более высокая скорость обновления сигнала означает, что ваш осциллограф более чувствителен и отображает мельчайшие, едва уловимые детали сигнала, которые иначе не увидеть. Эти детали могут указывать на наличие помех и дрожания, которые могут потребовать дальнейшего анализа.
И мы затронули лишь малую часть того, что нужно знать о скорости обновления сигнала. Узнать больше о ее значимости для вашего тестирования и о том, каким образом вы можете самостоятельно ее измерить, можно из брошюры Can Your Oscilloscope Capture Elusive Events? (Может ли осциллограф захватывать трудноуловимые события) Будьте уверены в том, что сможете увидеть редкие аномалии, которые могут скрываться в сигнале.
Выбор по зонам
При условии скорости обновления сигнала, достаточно высокой для захвата редких событий, следующим шагом будет их изоляция. Изоляция такого редкого события часто может быть проблематичной ввиду сложной последовательности процесса и сопутствующих вычислений или работы наугад. С InfiniiVision 3000T серии X вы можете изолировать события, просто очертив пальцем на емкостном сенсорном дисплее прямоугольник (зону) в районе аномалии. Таким образом, единственное, что вам нужно сделать, — определить, должен ли сигнал пересекать эту зону. И именно так осуществляется оповещение о редком или сложном событии.
Обратите внимание, что вы также можете использовать возможность выбора по зонам для изоляции частей последовательной шины. Например, если вы видите множество ошибок шины CAN, вы можете легко изолировать одну ошибку, начертив вокруг нее прямоугольник.
Рисунок 5. Выбор зоны позволяет изолировать сигнал, который либо пересекает, либо не пересекает прямоугольник, нарисованный вами на экране.
Рисунок 6. Эта сложная помеха была мгновенно изолирована с помощью выбора зоны.
Из-за более низкой скорости обновления сигнала у Tek серии 3, вероятно, вы просто не увидите помехи, требующие изоляции. Но даже если вам повезло увидеть редкие события, изолировать их на Tek серии 3 можно только с помощью сложных и многоэтапных действий. Самые сложные действия требуют определенных знаний о тестируемом сигнале, его форме, параметрических свойствах и способах правильной настройки осциллографа для его захвата. В большинстве случаев это очень трудно либо почти невозможно.
Опция выбора зоны у Keysight разрабатывалась как система типа «выбрать и активизировать», чтобы быстро изолировать сложные сигналы в пределах вашей схемы. Осциллографы Tektronix серии 3 не позволяют осуществлять выбор по зонам.
Узнать больше о выборе по зонам и других приемах работы с пользовательским интерфейсом InfiniiVision в ролике Scopes University 5 Tips That Will Save You Time in Your Setup. (5 советов, которые сэкономят вам время при настройке)
2. Можно ли зафиксировать события с максимально возможной точностью?
Сегментированная память
При захвате импульсов или пакетов данных (например, последовательные шины), во многих случаях вам придется иметь дело с захватом нескольких сотен экземпляров таких пакетов. На большинстве осциллографов, включая Tektronix серии 3, единственным способом сделать это является сжатие сигнала (увеличение временной базы). Однако при этом одновременно снижается частота дискретизации. Настолько, что получаемые от каждого пакета захваты искажаются и оказываются непригодными для анализа.
Рисунок 7. Использование низкой частоты дискретизации (внизу) вызывает значительные искажения. Использование максимальной частоты дискретизации (вверху) обеспечивает точность измерений.
Возможности стандартной сегментированной памяти на осциллографах 3000T серии X позволяют вам захватывать длительные промежутки времени и использовать максимально возможную частоту дискретизации. Это гарантирует вам корректное представление сигнала и получение высокоточных измерений.
Узнать больше о частоте дискретизации можно в 2-минутном обучающем видео Oscilloscope Bandwidth and Sample Rate Tutorial (Инструкция: полоса пропускания и частота дискретизации осциллографа).
Рисунок 8. Возможности сегментированной памяти Keysight позволяют осуществлять захват с максимально высокой частотой дискретизации и детализацией данных для каждого пакета.
На рисунке 8 показана детализация сигнала в каждом пакете ошибок, обеспечиваемая высокой частотой дискретизации. При использовании сегментированной памяти для декодирования последовательной шины в вашем распоряжении также имеется дисплей с возможностью пролистывания, содержащий подробную информацию о декодировании и временную метку каждого отдельного пакета. Вы можете просто щелкнуть по любой строке, чтобы проанализировать пакеты и выполнить для них измерения. Осциллографы Tektronix серии 3 не поддерживают захват с помощью сегментированной памяти.
Узнать больше о сегментированной памяти осциллографа и о том, как ее настроить, можно в видео What is Oscilloscope Segmented Memory? (Что такое сегментированная память осциллографа?)
3. Являются ли имеющиеся аналитические возможности достаточными для полной характеристики моего устройства?
Функции характеристики вашего устройства всегда выходят за рамки основных возможностей измерения. Для Keysight 3000T серии X имеется целый ряд аналитических приложений, отсутствующих у Tektronix серии 3. Эти приложения позволяют легко и просто тестировать различные части вашего устройства.
Тестирование по маске
Тестирование по маске чрезвычайно полезно при валидационных испытаниях, как в сфере НИОКР, так и в производстве. Функция тестирования по маске позволяет осуществить автоматическое создание маски в области сигнала. Если в сигнале есть ошибки, произойдет нарушение маски и выделение ошибки красным цветом, наряду со статистикой соответствует / не соответствует, как можно видеть на Рисунке 9. Это наиболее эффективный способ выполнить тест соответствия / несоответствия и определить, сохраняются ли ошибки в сигнале в течение длительного периода времени.
Рисунок 9. Тестирование по маске позволяет легко фиксировать ошибки в течение длительного времени.
Кроме того, тестирование по маске у InfiniiVision является аппаратным и может проводиться со скоростью 280 000 сигналов в секунду, что делает его в десятки раз быстрее программного тестирования по маске, предусмотренного на осциллографах других поставщиков. При этом, осциллографы Tektronix серии 3 не поддерживают тестирование сигналов по маске.
Вы можете либо создать маску времени нарастания сигнала, используя функцию «автоматическая маска», либо загрузить пользовательские маски более сложного известного сигнала. Keysight предлагает бесплатные шаблоны масок для многих распространенных последовательных шин, таких как CAN и ARINC429.
Аппаратное декодирование последовательных шин
Приборы серии InfiniiVision Keysight — единственные осциллографы, использующие декодирование последовательных шин на базе аппаратного обеспечения. Все остальные производители осциллографов используют для декодирования последовательных пакетов / кадров данных методы программной постобработки. Такие программные технологии существенно снижают частоту обновления сигналов и декодирования – иногда вплоть до нескольких обновлений в секунду. Ситуация становится еще хуже, если вам нужно анализировать несколько последовательных шин одновременно.
Помните: высокая скорость обновления сигнала увеличивает вероятность захвата редких последовательных передач данных.
Рисунок 10. Благодаря высокой скорости обновления сигнала 3000T серии X фиксируется ошибка на шине USB.
На рисунке 10 показан пример захвата случайной и редкой ошибки USB осциллографом Keysight InfiniiVision серии X. Верхняя половина дисплея осциллографа показывает декодированные данные в формате пролистывания вместе с коррелированной по времени кривой декодирования, показанной под осциллограммой. Возможность пролистывания поддерживается всеми опциями декодирования последовательных шин.
В дополнение к аппаратному декодированию, Keysight 3000T серии X предлагает дополнительный анализ для шин в режиме автоколебаний с использованием:
- файлов декодирования символов для некоторых протоколов для облегчения работы со всеми пакетами;
- глазковой диаграммы тестов по маске для характеристики редких ошибок.
Для получения дополнительной информации загрузите пояснения к приложению CAN Eye-diagram Mask Testing. (Глазковая диаграмма тестирования по маске для шины CAN)
Анализ частотных характеристик
Если вы работаете с усилителем, фильтром или источником питания любого типа, вам нужно проанализировать, как ваше устройство будет реагировать на различные входные частоты. В целом ряде случаях обнаруживается, что определенная входная частота приводит к неисправности устройства. Уникальные возможности анализа частотных характеристик (FRA) Keysight позволяют проанализировать функционирование устройства в виде диаграммы Боде. Это позволяет вам видеть усиление и фазу входного сигнала по сравнению с выходным сигналом.
Рисунок 11. Во время работы приложения FRA вы можете просматривать развертку генератора сигналов (желтый) и выходной сигнал (зеленый).
Приложение FRA использует встроенный генератор сигналов осциллографов для выполнения развертки частоты на входе вашего устройства. Диапазон развертки и число точек на декаду определяются пользователем. Когда вы проверяете вход и выход вашего устройства и запускаете развертку, осциллограф измеряет и рассчитывает усиление и фазу в каждой точке тестирования частоты и отображает результаты в форме графика Боде, как показано на рисунке 12.
Рисунок 12. Результирующая диаграмма Боде с отображением данных об усилении и фазе в зависимости от частоты.
Получив диапазон развертки частоты вдоль оси X и данные об усилении и фазе вдоль оси Y, вы можете определить наличие ошибок в работе устройства при любом из значений входной частоты. Если в какой-либо точке диаграмма Боде выглядит неправильно, вам может понадобиться дальнейший анализ на этой конкретной входной частоте для определения причины отклонения. Обратите внимание, что Tektronix серии 3 не поддерживает анализ частотных характеристик.
Чтобы узнать больше о значении анализа частотных характеристик и его правильной настройке, посмотрите видеоролик How to Perform Frequency Response Analysis on an Oscilloscope. (Как выполнить анализ частотной характеристики на осциллографе)
Пакеты приложений
Keysight 3000T серии X обладает гораздо более доступными средствами дополнительного программного декодирования и расширенного анализа. Например, встроенная опция Tektronix включает только анализ и декодирование I2C и SPI. Встроенный программный пакет InfiniiVision от Keysight включает анализ и декодирование I2C, SPI, UART, I2S и USB-PD, а также тестирование по маске и приложение FRA. Программные опции Tektronix и Keysight доступны примерно по одинаковой цене, однако программный пакет InfiniiVision предоставляет больше возможностей для получения полной характеристики вашего проектного решения.
Посмотрите, какие протоколы и параметры анализа включены в каждый программный пакет 3000T серии X.
Сравнение бюджетных осциллографов Keysight и Tektronix
Как вы можете видеть, Keysight 3000T серии X имеет целый ряд преимуществ по сравнению с новым Tektronix серии 3. Но зачем же вам верить мне на слово? Сравните Tektronix серии 3 и Keysight 3000T серии X самостоятельно. Ознакомьтесь с основными характеристиками осциллографов, приведенными в таблице ниже. Эти данные взяты из актуальных версий спецификаций по состоянию на 11 июня 2019.
| Tektronix серии 3 | Keysight 3000T серии X | |
|---|---|---|
| Полоса пропускания | От 100 МГц до 1 ГГц | От 100 МГц до 1 ГГц |
| Частота дискретизации | 2,5 Гвыб/с | 5 Гвыб/с |
| 5 Гвыб/с (модели с частотой 1-ГГц) | ||
| Каналы | 2 или 4 аналоговых + 16 цифровых (опционально) | 2 или 4 аналоговых + 16 цифровых (опционально) |
| Биты АЦП | 8 бит | 8 бит |
| Частота обновления сигнала (макс.) | 50 000 осциллограмм в секунду (в обычном режиме) | 1 000 000 осциллограмм в секунду |
| 280 000 осциллограмм в секунду (в режиме FastAcq) | ||
| Глубина памяти | 10 Мвыб. | 4 Мвыб. |
| Сегментированная память | нет | да |
| Запуск по зонам | нет | да |
| Тестирование по маске | нет | да |
| Анализ частотных характеристик | нет | да |
| Поддержка данных последовательных шин | Программное декодирование | Аппаратное декодирование |
| Декодирование символов отсутствует | Декодирование символов | |
| Тестирование по маске в режиме автоколебаний отсутствует | Тесты по маске в режиме автоколебаний | |
| Спектральный анализ | Опционально | Только БПФ |
| Дисплей | Емкостный, сенсорный 11,6″ | Емкостный, сенсорный 8,5″ |
| Обучающие сигналы | нет | Встроенный / Стандартная комплектация |
| Срок гарантии и калибровки | Гарантия: 3 года | Гарантия: 3 года |
| Калибровка: 1 год | Калибровка: 2 года | |
| Вес | 11,7 фунтов (5,3 кг) | 8,5 фунтов (3,9 кг) |
| Цена | 4-канальный, 100 МГц, без опций: 4600 долларов | 4-канальный, 100 МГц, без опций: 4 305 долларов |
| 4-канальный, 1 ГГц, без опций: 16 000 долларов | 4-канальный, 1,0 ГГц, без опций: 14 845 долларов | |
Эти данные взяты из спецификации MDO Tektronix серии 3 (48W61535-1) в версии от 6 июня 2019 года и спецификации Keysight 3000T серии X (5992-0140EN) в версии от 7 августа 2018.
Глядя на данные, легко понять, что осциллографы Keysight InfiniiVision 3000T серии X позволяют с уверенностью сказать:
- Да, я могу быстро и легко фиксировать случайные или редкие аномалии сигнала благодаря самой высокой в отрасли скорости обновления сигналов и простому запуску по зонам.
- Да, я могу фиксировать события с высочайшей точностью благодаря возможностям сегментированной памяти.
- Да, имеющихся аналитических возможностей (таких как тестирование по маске, анализ частотных характеристик, аппаратное декодирование последовательных шин и пакеты приложений) достаточно, чтобы обеспечить всеобъемлющую характеристику моего устройства.
При анализе осциллографов вам следует в комплексе рассматривать систему и возможности, которые могут помочь вам ускорить тестирование. 3000T серии X — превосходное решение для общей отладки и производственного тестирования электронного оборудования. Делайте измерения, на которые вы можете полагаться, создавая проектные решения, которые изменят будущее.
В чем разница между осциллографами реального времени и стробоскопическими осциллографами?
Operational «How to» Guides
Summary
В чем разница между осциллографами реального времени и стробоскопическими осциллографами?Description
Сейчас осциллографы реального времени часто обозначают DSO или MSO (цифровые запоминающие осциллографы или осциллографы смешанного сигнала). Большинство продаваемых сегодня осциллографов являются осциллографами реального времени. Полоса пропускания осциллографов реального времени составляет от нескольких МГц до десятков ГГц при стоимости прибора от нескольких сотен до нескольких сотен тысяч долларов. Стробоскопические осциллографы, как правило, имеют обозначение DCA (цифровые коммуникационные анализаторы). Их полоса пропускания обычно превышает десятки ГГц, и применяются они в первую очередь для анализа высокоскоростных последовательных шин, оптических устройств и сигналов тактовой частоты. Тем не менее, с ростом полосы используемых сигналов, сферы применения стробоскопических осциллографов и осциллографов реального времени начали пересекаться.Тракт дискретизации в обоих типах осциллографов практически одинаков. Входной сигнал проходит через цепь предварительной обработки входного интерфейса, дискретизируется, сохраняется в памяти, а затем отображается на экране. Тем не менее, используемые в них технологии в корне отличаются.
Осциллографы реального времени
Как работает осциллограф реального времени? Осциллограф реального времени содержит специализированную ИС управления запуском, которая позволяет указать интересующие события, такие как пороговый уровень перепада напряжения, нарушение условий установки и удержания или появление определенной кодовой последовательности. В обычном режиме регистрации, когда система запуска обнаруживает указанное событие, осциллограф захватывает и сохраняет непрерывную последовательность выборок сигнала до и после события запуска и выводит на экран захваченные данные. Осциллографы реального времени могут работать в режиме однократного или периодического запуска. В режиме однократного запуска осциллограф захватывает и отображает одну порцию последовательных выборок, определяемую доступным объемом памяти и выбранной частотой дискретизации. После однократного захвата осциллограммы пользователь может просматривать ее в режиме прокрутки и растягивать любой фрагмент с интересующим его событием. В непрерывном режиме осциллограф периодически захватывает и отображает сигнал при каждом появлении заданных условий запуска. Переменное или бесконечное послесвечение позволяет накладывать последовательные захваты сигнала друг на друга. Периодический режим используется чаще, поскольку он дает живое представление об исследуемом сигнале. Измерения таких параметров, как длительность фронта или импульса, математический анализ или быстрое преобразование Фурье (БПФ) могут выполняться и в однократном режиме, и в течение некоторого времени в периодическом режиме. Большинство осциллографов реального времени с полосой пропускания до 6 ГГц имеет два входа – 1 МОм и 50 Ом, к которым подключаются различные пробники и кабели.
Осциллографы реального времени характеризуются тремя ключевыми параметрами – полосой пропускания, частотой дискретизации и глубиной памяти. Конечно, существуют и другие важные параметры, которые надо учитывать при выборе осциллографа реального времени.
Осциллограф с большой глубиной памяти имеет три явных преимущества:
- Большая глубина памяти позволяет захватывать сигнал в большем временном окне при той же частоте дискретизации. Глубина памяти определяет, сколько выборок можно сохранить за один захват и, следовательно, определяет длительность захвата. Чем больше выборок можно сохранить за один захват, тем больше вероятность обнаружения редко происходящих событий.
- Большая глубина памяти позволяет использовать большую частоту дискретизации при меньших скоростях развертки, что повышает точность измерения. Например, при глубине памяти 10 млн. выборок, частоте дискретизации 10 Гвыб/с и скорости развертки 1 мкс/дел будет отображаться 1 млрд. точек данных (это абсолютный предел для большинства современных осциллографов). Если переключить развертку на 10 мкс/дел, осциллограф снизит частоту дискретизации в 10 раз, чтобы захватить тот же временной интервал. Однако осциллограф с глубиной памяти 100 млн. выборок сохранит ту же частоту дискретизации 10 Гвыб/с, захватывая при этом интервал длительностью 20 мкс.
- Большая глубина памяти повышает точность статистических измерений и математических расчетов. Исследование большого числа фронтов, быстрое преобразование Фурье и измерения джиттера выигрывают от большой глубины памяти захвата.
Стробоскопические осциллографы
Как работает стробоскопический осциллограф? Стробоскопические осциллографы предназначены исключительно для захвата, отображения и анализа периодически повторяющихся сигналов. Система запуска таких осциллографов тоже ориентирована на работу с периодическими сигналами. При первом появлении условий запуска стробоскопический осциллограф захватывает группу разнесенных во времени выборок. Затем осциллограф сдвигает точку запуска, захватывает следующую группу выборок и выводит их на экран вместе с первой группой. Он повторяет этот процесс, создавая осциллограмму в режиме с бесконечным послесвечением, используя данные многих последовательных захватов. Ключевым компонентом этой технологии является интерполяция запуска, которая контролирует интервалы времени между запусками для повышения точности измерений. Глубина памяти при этом не критична, поскольку используется только для захвата и обработки нескольких выборок при каждом запуске. Частота дискретизации тоже не важна. Определяющую роль играет точность задержки от первого запуска до следующего.
Сравнение стробоскопических осциллографов с осциллографами реального времени
Как уже говорилось, полоса пропускания современных осциллографов реального времени может превышать 60 ГГц, тогда как полоса стробоскопических осциллографов может достигать значения 90 ГГц и выше. В результате для большинства цифровых приложений полоса пропускания уже не является однозначным критерием выбора осциллографа. С другой стороны, важным параметром является цена. Полнофункциональные стробоскопические осциллографы с полосой пропускания 50 ГГц будут стоить менее 150 000 долларов, тогда как цена осциллографа реального времени с такой же полосой приближается к 400 000 долларов. Разработчик должен решить, стоит ли повышенная гибкость осциллографа реального времени таких денег.
Шум и отношение сигнал/шум
Существуют и более существенные различия между стробоскопическими осциллографами и осциллографами реального времени. Стробоскопический осциллограф имеет 14-разрядный АЦП и в результате обладает очень большим динамическим диапазоном, что позволяет рассматривать сигналы амплитудой от нескольких милливольт до единиц вольт без применения аттенюаторов. В результате стробоскопический осциллограф имеет очень малый уровень шума при разных значениях входной чувствительности. Динамический диапазон осциллографа реального времени ограничен 8 разрядами, но эффективное разрешение зачастую равно примерно 6 разрядам. В связи с ограниченным отношением сигнал/шум необходимо применять аттенюаторы для корректного отображения сигналов в диапазоне от нескольких милливольт до нескольких вольт. В конечном итоге это значит, что осциллографы реального времени обладают большим уровнем шумов, чем стробоскопические осциллографы. Благодаря малым шумам, стробоскопические осциллографы принято считать “золотым эталоном” измерений. Тем не менее, осциллографы реального времени постоянно улучшаются, и разрыв в качестве сигнала со стробоскопическими осциллографами постоянно сокращается.
Амплитудно-частотная характеристика
Еще одним параметром, который надо учитывать при выборе между осциллографом реального времени и стробоскопическим осциллографом, является их амплитудно-частотная характеристика. Обычно стробоскопический осциллограф не использует цифровую коррекцию (с применением цифрового сигнального процессора) и поэтому обладает медленно спадающей частотной характеристикой, определяемой используемым оборудованием и близкой по форме к гауссовой кривой. Осциллографы реального времени могут использовать ЦСП и тем самым корректировать амплитудно-частотную характеристику. Например, осциллографы Agilent DSOX93304Q обладают равномерной АЧХ во всей полосе пропускания, то есть их коэффициент усиления меняется не более чем на 1 дБ во всем частотном диапазоне осциллографа.
Частотные характеристики осциллографов реального времени могут варьироваться. Некоторые производители осциллографов предлагают до пяти частотных характеристик с разными параметрами. Непосредственное сравнение плоской и гауссовой АЧХ может показать, что результаты одного и того же измерения будут выглядеть совершенно по-разному. Например, гауссова АЧХ может повлиять на результаты измерения и добавить межсимвольные помехи. Плоская АЧХ с крутым спадом может порождать нечто вроде звона, если скорость нарастания и спада сигнала настолько высока, что не укладывается в полосу пропускания осциллографа. В любом случае нужно знать, как оборудование может влиять на результаты измерений.
Разные способы восстановления тактовой частоты
Ключевой процедурой осциллографических измерений является восстановление тактовой частоты. Восстановление тактовой частоты позволяет строить глазковую диаграмму реального времени, выполнять тестирование по маске и выделять джиттер. В сущности, восстановленная тактовая частота представляет собой опорную тактовую частоту, используемую для сравнения измерений. До недавнего времени стробоскопические осциллографы выполняли только аппаратное восстановление тактовой частоты. В результате независимо от того, использовалась ли внешняя тактовая частота или внутренняя тактовая частота 10 МГц самого стробоскопического осциллографа, система восстановления была подвержена ошибкам. Сейчас эта проблема устранена, поскольку стробоскопические осциллографы Agilent используют программную систему восстановления тактовой частоты, которая идеально справляется с этой задачей. Осциллографы реального времени почти всегда использовали программное восстановление тактовой частоты, однако они имели и дополнительную возможность использования внешней тактовой частоты. В этом случае также преимущество программного восстановления тактовой частоты заключается в том, что оно не подвержено аппаратным ошибкам, но оно сдает свои позиции, когда тактовая частота не должна зависеть от скорости передачи данных.
Кроме разницы между аппаратным и программным восстановлением тактовой частоты нужно учитывать и алгоритм восстановления. Обычно стробоскопические осциллографы используют передаточную функцию джиттера (JTF) (рис. 1), тогда как осциллографы реального времени используют функцию OJTF (рис.2). OJTF в большей степени подавляет низкочастотный джиттер, чем JTF. В результате вы увидите значительно меньше низкочастотных составляющих джиттера на осциллографе реального времени, чем на стробоскопическом осциллографе. Эти значения можно уравнять, просто переключив оба осциллографа на одну передаточную функцию. Это стало возможным благодаря недавним достижениям в развитии стробоскопических осциллографов, и значительно облегчает сравнение джиттера.
Когда использовать стробоскопический осциллограф, и когда осциллограф реального времени
Исторически сложилось так, что стробоскопические осциллографы на порядок превосходят осциллографы реального времени по полосе пропускания и собственному джиттеру. Однако в последнее десятилетие осциллографы реального времени существенно сократили этот разрыв, предложив пользователям, занимающимся тестированием трансиверов, выбор между осциллографами реального времени и стробоскопическими осциллографами. Стробоскопические осциллографы по-прежнему обладают меньшим джиттером и значительно более широким динамическим диапазоном, что делает их идеальными для измерения характеристик в определенных условиях. Если ваш сигнал периодически повторяется и может захватываться в реальном временном интервале, стробоскопический осциллограф даст верное представление такого сигнала.
Осциллографы реального времени привлекают своей гибкостью. Если пользователь занят отладкой и хочет настроить запуск по трудно обнаруживаемым событиям, ему идеально подойдет осциллограф реального времени. Пользователям осциллографов реального времени доступно множество приложений для тестирования на соответствие стандартам, декодирования сигналов различных протоколов, запуска по этим сигналам и анализа. Кроме того, осциллографы реального времени могут измерять джиттер по одному захвату, что облегчает анализ причин неисправностей. Многие методы измерений, рекомендуемые в стандартах, используют для тестирования приемников осциллографы реального времени. Это значит, что пользователь должен использовать осциллограф реального времени, чтобы гарантировать соответствие своих устройств требованиям стандарта.
Рис. 1. Стробоскопические осциллографы, как и осциллографы реального времени, могут строить глазковые диаграммы, гистограммы и измерять джиттер. Благодаря широкой полосе пропускания, модульной конструкции и небольшой стоимости, стробоскопические осциллографы обычно лучше отвечают требованиям производственного тестирования, чем осциллографы реального времени.
Рис. 2. Современные осциллографы реального времени имеют полосу пропускания до 63 ГГц и могут выполнять расширенный анализ джиттера, стирая грань между осциллографами реального времени и стробоскопическими осциллографами в научных исследованиях и разработке.
Заключение
Осциллографы реального времени идеально отвечают требованиям большинства приложений. Эти осциллографы выпускаются с разными значениями полосы пропускания, позволяют захватывать однократные и периодически повторяющиеся сигналы и все чаще применяются для выполнении высокочастотных измерений, таких как измерения джиттера и параметров передатчиков. Если ваше приложение использует периодически повторяющиеся сигналы, характеризующиеся малым джиттером и широким динамическим диапазоном, то хорошим выбором может оказаться стробоскопический осциллограф. Кроме того, стробоскопические осциллографы обладают меньшей начальной стоимостью и поддерживают модульное обновление, что делает их пригодными для производственного тестирования электрических и оптических параметров. Если вы работаете с частотами выше 20 ГГц и не знаете, какой тип осциллографа выбрать, обратитесь к производителю осциллографов, который выпускает и стробоскопические осциллографы, и осциллографы реального времени. Такой производитель больше заинтересован в том, чтобы выбранный вами осциллограф точно соответствовал вашим потребностям, чем производитель, впускающий только осциллографы реального времени, или предлагающий ограниченный выбор стробоскопических осциллографов.
| Нет, мне нужен осциллограф и датчик биоритмов из университетской лаборатории сна. | No, I need an oscilloscope and a biorhythm sensor from the university sleep lab. |
| Мощный компьютер, осциллограф, и куча других приборов. | Supercomputers, oscilloscopes, lots of other gear. |
| Это разновидность ЭЛТ, похожая на ранний осциллограф. | It is a type of CRT, similar to that of an early oscilloscope. |
| В 1935 году Райх купил осциллограф и прикрепил его к друзьям и студентам, которые вызвались потрогать и поцеловать друг друга, пока Райх читал рисунки. | In 1935 Reich bought an oscillograph and attached it to friends and students, who volunteered to touch and kiss each other while Reich read the tracings. |
| Недавно в лабораторию был доставлен осциллограф WE-224 от Bell Labs, который обеспечивал легкое подключение и имел длительный люминофор. | The lab had recently taken delivery of a WE-224 oscilloscope from Bell Labs, which provided easy hook-up and had a long-lasting phosphor. |
| Затем к токовому зажиму подключается осциллограф для измерения формы текущего сигнала. | Next, an oscilloscope is connected to the current clamp to measure the current waveform. |
| Приборы для измерения напряжений включают вольтметр, потенциометр и осциллограф. | Instruments for measuring voltages include the voltmeter, the potentiometer, and the oscilloscope. |
| На больших, более сложных аудиомикшерных консолях для этой цели может быть встроен осциллограф. | On larger, more sophisticated audio mixing consoles an oscilloscope may be built-in for this purpose. |
| Обычно осциллограф фиксирует время прихода ионов. | Usually an oscilloscope records the arrival time of the ions. |
| Затем осциллограф может настроить свои пользовательские дисплеи так, чтобы они автоматически учитывали затухание и другие факторы, вызванные зондом. | The oscilloscope can then adjust its user displays to automatically take into account the attenuation and other factors caused by the probe. |
| Осциллограф — это фундаментальное изобретение Мизуи. | Oscillo-Relief is a fundamental invention of Mizui. |
| Для проверки выходной частоты этих датчиков настоятельно рекомендуется использовать осциллограф. | The use of an oscilloscope is strongly recommended to check the output frequency of these sensors. |
| Другие результаты | |
| В настоящем разделе… измерения при помощи мегомметра или осциллографа. | This section… measuring isolation resistance. |
| Это улучшение для электронно-лучевого осциллографа. | It’s an improvement on the cathode-ray oscillograph. |
| У меня также есть несколько иллюстраций осциллографа. | I also have some oscilloscope illustrations. |
| Каждый сигнал принимался с помощью цифрового осциллографа, настроенного на срабатывание, когда напряжение на индукторе опускалось ниже нуля. | Each waveform was taken using a digital oscilloscope set to trigger when the voltage across the inductor dipped below zero. |
| Основная концепция системы Хафф-Дафф состоит в том, чтобы посылать сигнал с двух антенн в каналы X и Y осциллографа. | The basic concept of the huff-duff system is to send the signal from two aerials into the X and Y channels of an oscilloscope. |
| Отклонение пятна на дисплее осциллографа является прямым показателем мгновенной фазы и силы радиосигнала. | The deflection of the spot on the oscilloscope display is a direct indication of the instantaneous phase and strength of the radio signal. |
| Исследователи, проводившие процедуру Либета, просили каждого участника сесть за стол перед таймером осциллографа. | Researchers carrying out Libet’s procedure would ask each participant to sit at a desk in front of the oscilloscope timer. |
| Отклонение пятна на дисплее осциллографа является прямым показателем мгновенной фазы и силы радиосигнала. | Most giant sequoia groves are on granitic-based residual and alluvial soils. |
| Отклик комбинации осциллографа и зонда задается по формуле. | The response of the combination of an oscilloscope and a probe is given by. |
| Название Z0 относится к характеристическому импедансу осциллографа и кабеля. | The Z0 name refers to the characteristic impedance of the oscilloscope and cable. |
| Зонды подключаются к осциллографу с помощью кабеля, соответствующего характеристическому импедансу входного сигнала осциллографа. | Probes are connected to the oscilloscope with a cable matching the characteristic impedance of the oscilloscope input. |
| Компенсационный регулировочный конденсатор допускает компенсацию только в небольшом диапазоне значений входной емкости осциллографа. | The compensation adjustment capacitor only allows for compensation over a small range of oscilloscope input capacitance values. |
| Диапазон компенсации зонда должен быть совместим с входной емкостью осциллографа. | The probe compensation range must be compatible with the oscilloscope input capacitance. |
| Токовые зонды могут использоваться как измерительными приборами, так и осциллографами. | Current probes can be used both by measuring instruments and oscilloscopes. |
| Самые ранние ЭЛТ были монохромными и использовались в основном в осциллографах и черно-белых телевизорах. | The earliest CRTs were monochrome and were used primarily in oscilloscopes and black and white televisions. |
| В 1968 году компания Tektronix представила Бистабильную накопительную трубку прямого обзора, которая стала широко использоваться в осциллографах и компьютерных терминалах. | In 1968, Tektronix introduced the Direct-View Bistable Storage Tube, which went on to be widely used in oscilloscopes and computer terminals. |
| В принципе DVBST похож на Etch-A-Sketch, и использовался в векторных дисплеях ранних компьютеров и в осциллографах. | In principle the DVBST is similar to an Etch-a-Sketch, and was used in vector displays of early computers and in oscilloscopes. |
| На осциллографе разряды выглядят как равномерно распределенные взрывные события, которые происходят на пике синусоидальной волны. | On an oscilloscope, the discharges appear as evenly spaced burst events that occur at the peak of the sinewave. |
| Схема осьминога может быть использована для демонстрации изображений формы волны на осциллографе. | An octopus circuit can be used to demonstrate the waveform images on an oscilloscope. |
| Цифровые измерители используют осциллографические измерения и электронные вычисления, а не аускультацию. | Digital meters employ oscillometric measurements and electronic calculations rather than auscultation. |
| Конкретные типы включают в себя тестовые щупы, осциллографические зонды и датчики тока. | Specific types include test prods, oscilloscope probes and current probes. |
| Осциллографический разрез — это форма, получаемая при вертикальном колебательном движении и горизонтальном колебании электрического сопротивления. | Oscillo-Relief cut is the shape obtained by the vertical oscillatory motion and horizontal oscillation of an electrical resistance. |
| Этот принцип применяется в компенсированных осциллографических зондах для увеличения полосы пропускания измерений. | This is the principle applied in compensated oscilloscope probes to increase measurement bandwidth. |
| Одним из таких примеров является применение его трехмерного осциллографического дисплея к электрокардиографам. | One such example is the applications of his three-dimensional oscilloscope display to electrocardiographs. |
| В 1981 году Дональд Нанн изобрел первую полностью автоматизированную осциллографическую манжету для измерения артериального давления. | In 1981 the first fully automated oscillometric blood pressure cuff was invented by Donald Nunn. |
| Несколько осциллографов содержат пасхальные яйца. | Several oscilloscopes contain Easter eggs. |
| Они доступны как для вольтметров, так и для осциллографов. | They are available for both voltmeters and oscilloscopes. |
| В устройстве, называемом осциллографом, движущийся луч света используется для получения графиков зависимости тока от времени путем записи измерений на фотопленку. | In a device called an oscillograph, the moving beam of light is used, to produce graphs of current versus time, by recording measurements on photographic film. |
| У меня есть рыба, подсоединенная к металлическому стержню и подключенная к осциллографу, чтобы определить, смогу ли я измерить напряжение, когда скат поймает добычу. | I have a fish connected to a metal rod and hooked up to an oscilloscope to see if I can measure the voltage as it catches its prey. |
| Вместо этого используется специальный оптический зонд, который использует коаксиальный кабель для передачи сигнала от наконечника зонда к осциллографу. | Instead, a specific scope probe is used, which uses a coaxial cable to transmit the signal from the tip of the probe to the oscilloscope. |
| Пассивные зонды обычно подключаются к осциллографу с помощью разъема BNC. | Passive probes usually connect to the oscilloscope using a BNC connector. |
| Tektronix производила цветные осциллографы в течение нескольких лет с использованием проникающих ЭЛТ, но спрос на них был низким. | Tektronix made color oscilloscopes for a few years using penetration CRTs, but demand for these was low. |
| Эта серия используется для определения масштабов для графиков и для приборов, которые отображаются в двумерной форме с решеткой, таких как осциллографы. | This series is used to define the scales for graphs and for instruments that display in a two-dimensional form with a graticule, such as oscilloscopes. |
| Кристаллы кварца также находятся внутри контрольно-измерительного оборудования, такого как счетчики, генераторы сигналов и осциллографы. | Quartz crystals are also found inside test and measurement equipment, such as counters, signal generators, and oscilloscopes. |
| В случае аппаратного обеспечения проектирование означает инструменты EDA и отдел CAD, а тестирование-электронное измерительное оборудование, такое как осциллографы и так далее. | In the case of hardware, design means EDA tools and the CAD department, and test means electronic measurement equipment like oscilloscopes and so on. |
| Некоторые примеры включают работу Ли де Фореста с его изобретением новаторской вакуумной трубки под названием Audion и осциллографы Hewlett-Packard. | Some examples include the work of Lee De Forest with his invention of a pioneering vacuum tube called the Audion and the oscilloscopes of Hewlett-Packard. |
| ЭЛТ также широко используются в научных и инженерных приборах, таких как осциллографы, обычно с одним цветом люминофора, обычно зеленым. | CRTs have also been widely used in scientific and engineering instrumentation, such as oscilloscopes, usually with a single phosphor color, typically green. |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Что такое осциллограф? Почему это важно?
Во-первых, краткое и приятное руководство по осциллографу.
Осциллограф — это устройство, которое позволяет вам видеть, как напряжение изменяется во времени, отображая форму электронных сигналов.
Почему это важно?
Электроника, такая как осветительные приборы, телевизоры, кондиционеры, нуждается в электроэнергии, доставляемой по цепям .
Цепь — это путь между двумя или более точками, через который проходит ток .
Напряжение — это электрическая сила, передающая ток между двумя точками.
Иногда напряжение работает некорректно, и вам нужно найти , а где , чтобы исправить это.
Пытаться найти эту проблему без осциллографа — все равно что вести машину с повязками на глаза .
Теперь, что касается подробного руководства, мы рассмотрим следующие темы.
- Что такое осциллограф?
- Краткая история осциллографа
- Что такое аналоговый осциллограф?
- Что такое цифровой осциллограф?
- Что делают системы на осциллографе?
- Терминология осциллографа
Итак, приступим!
Что такое осциллограф?
Когда у вас есть цепи с постоянным напряжением, мультиметр — это инструмент, который можно использовать для измерения одного числа для напряжения.Это становится излишним, когда вы начинаете строить более сложные схемы. Вот тут-то и пригодится осциллограф.
Осциллограф позволяет увидеть, как напряжение изменяется во времени. Эти напряжения называются сигналами, которые используются для передачи информации, такой как аудиосигнал, воспроизводящий музыку на громкоговорителе.
Некоторые вещи, которые показывает экран дисплея осциллографа, — это измеренный сигнал напряжения в виде графика. Напряжение представлено на вертикальной оси, а время — на горизонтальной оси.
Этот дисплей позволит вам определить, правильно ли работает поведение ваших цепей. Это также позволит вам обнаружить любые проблемы в вашей цепи, такие как нежелательные сигналы, называемые шумом.
Есть два типа осциллографов; аналоговый и цифровой. Подробнее об этом позже, потому что сейчас мы кратко рассмотрим историю осциллографа.
Краткая история осциллографа
Осциллограф был изобретен французским физиком Андре Блонделем в 1893 году.Его устройство могло регистрировать значения электрических величин, таких как сила переменного тока. Чернильный маятник, прикрепленный к катушке, записывал информацию на движущейся бумажной ленте. Первые осциллографы имели очень маленькую полосу пропускания от 10 до 19 кГц.
Мы поговорим подробнее о пропускной способности позже, но давайте сначала подведем итоги урока истории.
Большие достижения произошли в 1897 году, когда немецкий физик Карл Фердинанд Браун изобрел электронно-лучевую трубку (ЭЛТ).Развитие осциллографов начало расти после Второй мировой войны.
В 1946 году два человека по имени Ховард Воллум и Мелвин Джек Мердок основали компанию Tektronix, которая сегодня является одним из мировых лидеров по производству осциллографов. В том же году они изобрели свой первый осциллограф, модель 511, с синхронизацией развертки и полосой пропускания 10 МГц. Развертка по триггеру позволяла стационарно отображать повторяющуюся форму волны.
Теперь поговорим о разнице между аналоговым и цифровым осциллографами.
Что такое аналоговый осциллограф? Tektronix 2245A Аналоговый осциллограф
В аналоговых осциллографах используются усилители с высоким коэффициентом усиления для отображения формы сигнала на зеленом экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Проще говоря, аналоговые осциллографы — это более старая версия осциллографов, которые были впервые разработаны в 1940-х годах.
Аналоговый осциллограф оснащен одним из нескольких вертикальных каналов, горизонтальным каналом, системой запуска, временной разверткой и модулем ЭЛТ.
Вертикальный канал включает в себя аттенюатор, предусилитель, аналоговую линию задержки и вертикальный усилитель, который усиливает сигнал до уровня, необходимого для модели ЭЛТ.
Горизонтальные каналы могут работать в двух режимах: внутреннем и внешнем. Системы триггеров имеют регулировки уровня, которые переключаются между повышающимися и понижающимися уровнями.
Что такое цифровой осциллограф?
В цифровом осциллографе используется современный ЖК-экран. Практически все новые осциллографы, выпускаемые сегодня, являются цифровыми.
В цифровом осциллографе перед отображением сигнала на экране используется дополнительный шаг. Дополнительный шаг преобразует сигнал в цифровой поток с помощью аналого-цифрового преобразователя, что устраняет необходимость в экранах типа ЭЛТ.
Это снижает сложность конструкции и оставляет место для большего количества функций.
Примером может служить добавление обработки сигналов и сложных математических операций, которые теперь являются стандартными функциями для большинства цифровых осциллографов.
Теперь поговорим о системах на осциллографе.
Что делают системы на осциллографе?
Базовый осциллограф имеет четыре различных системы: вертикальную, горизонтальную, триггерную и систему отображения. Каждая из этих систем позволяет измерять конкретные вещи
Элементы управления вертикальной системой можно использовать для позиционирования и масштабирования формы сигнала по вертикали. Его также можно использовать для настройки входной связи, ограничения полосы пропускания и увеличения полосы пропускания.
Горизонтальная система может использоваться для определения частоты дискретизации и длины записи, а также для позиционирования и масштабирования формы сигнала по горизонтали.
Система запуска позволяет стабилизировать повторяющиеся сигналы и, по сути, делать снимки этих сигналов. Существуют различные типы систем запуска, такие как запуск по фронту, запуск по порогу, которые реагируют на определенные условия входящего сигнала.
Для сбора данных, считываемых осциллографом, вам понадобится пробник.
Пробник состоит из двух основных частей: зажима заземления и наконечника пробника. Вы должны прикрепить зажим заземления к заземлению для вашей схемы, а затем использовать наконечник пробника, чтобы тыкать и измерять напряжения в различных точках по всей цепи.
Джордж Леже, наш гуру технической поддержки на сайте CircuitSpecialists.com , рассказывает о том, как он использует третий пробник осциллографа при тестировании одного из своих проектов.
Это базовый обзор каждой системы, так как есть еще много вещей, о которых мы могли бы поговорить, но это руководство было бы еще длиннее, если бы мы сделали это!
Мы надеемся, что это руководство «Что такое осциллограф?» До сих пор было полезным. Изучение нового может быть трудным, но при этом очень полезным!
Читая это руководство, вы могли встретить некоторые термины из словаря, такие как полоса пропускания и частота дискретизации. Что это вообще значит?
Чтобы узнать что-то новое, необходимо выучить новый словарный запас, поэтому ниже приведен список терминов, которые помогут, так что следите за ним!
Терминология осциллографа
Ширина полосы определяет способность осциллографа измерять сигнал.По мере увеличения частоты сигнала способность осциллографа точно отображать сигнал уменьшается. Без адекватной полосы пропускания все остальные функции осциллографа ничего не значат.
Время нарастания описывает частотный диапазон осциллографа. Осциллограф с более коротким временем нарастания точно улавливает детали быстрых переходов.
Частота дискретизации указывается в отсчетах в секунду или S / s и указывает, как часто осциллограф делает снимок сигнала.Чем выше частота дискретизации, тем детальнее отображаемый сигнал.
Скорость захвата осциллограммы выражается в виде сигналов в секунду (осциллограмм / с), что указывает на то, как быстро осциллограф получает сигналы.
Circuitspecialists.com показывает, как нарисовать сигнал произвольной формы с помощью генератора функций от Siglent, SDG1050, в нем мы рисуем две формы сигнала, которые имеют форму индейки.
Глубина памяти, выраженная в Mpts, определяет объем данных, которые могут быть захвачены каждым каналом.Количество отсчетов, которые может хранить осциллограф, ограничено, поэтому длительность сигнала будет обратно пропорциональна частоте дискретизации осциллографа.
Хотя есть еще несколько терминов, это основные, о которых вам следует знать при покупке осциллографа. Вы можете ознакомиться с нашим руководством по лучшим осциллографам для любителей для получения дополнительной информации.
Заключение
Таким образом, осциллограф — это мощный инструмент, который позволяет увидеть, как напряжение изменяется во времени, путем отображения формы электронных сигналов.
Мы в компании Circuit Specialists надеемся, что это длинное (и краткое руководство) помогло ответить на ваши вопросы об осциллографах.
Для получения дополнительной информации об осциллографах и обзорах посетите блог специалиста по схемам!
Вопросы? Комментарии? Пожалуйста, разместите ниже!
Что такое осциллограф? | Tektronix
Осциллограф, ранее известный как осциллограф, представляет собой прибор, который графически отображает электрические сигналы и показывает, как эти сигналы меняются с течением времени.Он измеряет эти сигналы, подключаясь к датчику, который представляет собой устройство, которое создает электрический сигнал в ответ на физические стимулы, такие как звук, свет и тепло. Например, микрофон — это датчик, преобразующий звук в электрический сигнал.
Здесь мы расскажем все, что вам нужно знать об осциллографе, от того, как он работает, до того, как найти подходящий.
История осциллографа
В 1897 году немецкий физик Карл Фердинанд Браун изобрел электронно-лучевую трубку и вместе с ней первый осциллограф, который спустя десятилетия был расширен компанией A.C. Cossor. В 1934 году General Radio выпустила первый коммерческий осциллограф, который стал первым осциллографом, который использовался вне лаборатории. А в 1946 году Говард Воллум и Мелвин Джек Мердок основали компанию Tektronix, которая впоследствии стала мировым лидером в области осциллографов. С тех пор Tek продолжает выпускать инновационные новые технологии, в том числе первый цифровой осциллограф в 1971 году и первое программное решение для преобразования осциллографа в облако — TekDrive — в 2020 году. Осциллографы являются основным продуктом любого инженера и даже были показаны в известных фильмах. на протяжении всей истории.Вы можете посетить веб-сайт музея Тек, чтобы увидеть полный список осциллографов в фильмах.
Для чего нужен осциллограф?
Осциллографычасто используются при проектировании, производстве или ремонте электронного оборудования. Инженеры используют осциллограф для измерения электрических явлений и быстрого и точного решения измерительных задач, чтобы проверить свою конструкцию или убедиться, что датчик работает должным образом.
Кто пользуется осциллографом?
Ученые, инженеры, физики, специалисты по ремонту и преподаватели используют осциллографы, чтобы видеть, как сигналы меняются с течением времени.Инженер-автомобилестроитель может использовать осциллограф для сопоставления аналоговых данных от датчиков с последовательными данными от блока управления двигателем. Между тем, медицинский исследователь может использовать осциллограф для измерения мозговых волн. У этого мощного инструмента нет недостатка в приложениях.
Как работает осциллограф?
Существует три основных системы осциллографа: вертикальная, горизонтальная и триггерная. Вместе эти системы предоставляют информацию об электрическом сигнале, поэтому осциллограф может точно восстановить его.На рисунке ниже показана блок-схема осциллографа.
Первый каскад ослабляет или усиливает напряжение сигнала, чтобы оптимизировать амплитуду сигнала; это называется вертикальной системой, поскольку она зависит от управления вертикальным масштабом. Затем сигнал достигает блока сбора данных, где аналого-цифровой преобразователь (АЦП) используется для дискретизации напряжения сигнала и преобразования его в значение цифрового формата. Горизонтальная система, которая содержит часы отсчетов, дает каждому отсчету напряжения точную временную (горизонтальную) координату.Тактовая частота дискретизации управляет АЦП, и его цифровой выход сохраняется в памяти сбора данных как точка записи. Система запуска обнаруживает указанное пользователем условие во входящем сигнальном потоке и применяет его в качестве эталона времени в записи формы сигнала. Отображается событие, соответствующее критериям запуска, а также данные формы сигнала, предшествующие или следующие за событием.
Сравнение осциллографа, цифрового мультиметра и вольтметра
Осциллограф, цифровой мультиметр, вольтметр — в чем разница и взаимозаменяемы ли они? Вольтметр измеряет разность потенциалов между двумя узлами электрической цепи.Хотя цифровой мультиметр также измеряет напряжение, он также может измерять ток и сопротивление. А осциллограф показывает, как напряжение меняется с течением времени. Как правило, по мере того, как приложение становится более продвинутым, совершенствуется и инструмент.
Что измеряет осциллограф?
Проще говоря, осциллограф измеряет волны напряжения. На экране осциллографа напряжение отображается вертикально по оси Y, а время — горизонтально по оси X. Интенсивность или яркость дисплея иногда называют осью Z.Полученный график может многое рассказать о сигнале, в том числе:
- Значения времени и напряжения сигнала
- Частота колебательного сигнала
- «Движущиеся части» цепи, представленные сигналом
- Частота, с которой возникает конкретная часть сигнала относительно других частей
- Искажает ли неисправный компонент сигнал
- Какая часть сигнала составляет постоянный ток (DC) или переменный ток (AC)
- Часть сигнала, являющаяся шумом
- Меняется ли шум с течением времени
Типы осциллографов
Есть два типа осциллографов: аналоговые и цифровые.Аналоговый осциллограф фиксирует и отображает форму волны напряжения в исходной форме, а цифровой осциллограф использует аналого-цифровой преобразователь для захвата и хранения информации в цифровом виде. Когда дело доходит до отладки и проектирования, большинство инженеров сегодня используют цифровые осциллографы. Цифровые осциллографы обычно делятся на пять категорий: от менее дорогих осциллографов общего назначения до более сложных осциллографов, которые, хотя и являются более дорогими, предлагают расширенные функции и большую точность, чем более простые модели.
- Цифровой запоминающий осциллограф (DSO): это обычный цифровой осциллограф, который идеально подходит для высокоскоростных многоканальных приложений с низкой частотой повторения или одноканальных, высокоскоростных и многоканальных приложений.
- Цифровой люминесцентный осциллограф (DPO): DPO использует новый подход к архитектуре осциллографа и, в отличие от DSO, обеспечивает ось Z (интенсивность) в реальном времени. DPO — лучший универсальный инструмент для проектирования и поиска и устранения неисправностей для широкого круга приложений, который часто используется для расширенного анализа, тестирования коммуникационной маски, цифровой отладки прерывистых сигналов, повторяющегося цифрового проектирования и приложений синхронизации.
- Осциллограф смешанных сигналов (MSO): тип DSO, MSO предназначены для отображения и сравнения как аналоговых, так и цифровых сигналов. Это предпочтительный инструмент для быстрой отладки цифровых схем с использованием мощного цифрового запуска, возможности сбора данных с высоким разрешением и инструментов анализа.
- Осциллограф со смешанной областью (MDO): эти осциллографы обладают теми же возможностями, что и осциллографы со смешанными сигналами, но также имеют встроенный анализатор спектра, добавляющий отладку радиочастотных сигналов к аналоговым и цифровым возможностям.
- Цифровой стробоскопический осциллограф: для высокоскоростного анализа сигналов стробоскопические осциллографы поддерживают анализ джиттера и шума со сверхнизким уровнем джиттера. Он может обеспечить полосу пропускания и высокую скорость синхронизации в 10 раз выше, чем другие осциллографы для повторяющихся сигналов.
Узнайте больше о типах осциллографов и особенностях каждого из них, чтобы подобрать осциллограф, подходящий для вашего приложения.
Как выбрать лучший осциллограф
Когда дело доходит до выбора правильного осциллографа, необходимо учитывать ряд факторов, включая полосу пропускания, частоту захвата формы сигнала, частоту дискретизации, время нарастания, возможности запуска и цену.Так же, как выдержка, условия освещения и диафрагма камеры — все это влияет на ее способность захватывать изображение четко и точно, соображения производительности осциллографа существенно влияют на его способность достигать требуемой целостности сигнала. Чтобы узнать больше об этих критериях и о том, как они могут быть связаны с вашими приложениями, прочтите наше подробное описание того, как оценивать осциллограф.
Ресурсы по осциллографам
Цифровые осциллографы— это ключ к тому, чтобы помочь инженерам решать сложные современные измерительные задачи.Tektronix является мировым лидером в области осциллографов и предлагает широкий выбор осциллографов для удовлетворения потребностей даже самых передовых приложений. Приобретите осциллографы сегодня или обратитесь к представителю Tektronix, чтобы запросить демонстрацию осциллографа.
Не готовы «нажать на курок»? Загрузите наш учебник по осциллографам XYZ, чтобы узнать все, что вам нужно знать, чтобы выбрать и использовать лучший осциллограф для вашего приложения.
Что такое осциллограф »Электроника
Осциллограф — один из наиболее полезных испытательных приборов, используемых при проектировании электронных схем, производстве, тестировании, обслуживании и ремонте электроники.
Учебное пособие по осциллографу Включает в себя:
Основы осциллографа
Типы осциллографов
Характеристики
Как пользоваться осциллографом
Запуск области видимости
Пробники осциллографа
Технические характеристики пробника осциллографа
Типы областей: Аналоговый прицел Объем аналогового хранилища Цифровой люминофор Цифровой прицел Объем USB / ПК Осциллограф смешанных сигналов MSO
Осциллографы или осциллографы — важный инструмент в арсенале инженера-электронщика или тестировщика.Осциллограф — это элемент испытательного оборудования электроники, который позволяет видеть формы сигналов и, таким образом, значительно упрощает обнаружение любых проблем, возникающих в электронных схемах.
Ввиду преимуществ, которыми они обладают, осциллографы являются важным элементом испытательного оборудования электроники для любой лаборатории электроники или области тестирования электронного оборудования, будь то проектирование радиочастот, общее проектирование электронных схем, производство электроники, обслуживание, ремонт или где угодно, кроме электронных схем и формы сигналов на них необходимо исследовать.
Название «осциллограф» происходит от того факта, что он позволяет просматривать колебания. Иногда использовалось название электронно-лучевого осциллографа или CRO. Причина в том, что для отображения сигналов использовались электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). В настоящее время эти измерительные приборы принято называть осциллографами или просто осциллографами.
Сегодня используются ЖК-дисплеи или плазменные дисплеи, поскольку они меньше по размеру и более удобны в использовании, особенно потому, что они не требуют очень высоких напряжений старых ЭЛТ.
Функция осциллографа
Функция осциллографа состоит в том, чтобы отображать осциллограммы на каком-либо дисплее. В нормальном режиме работы время отображается по оси X (горизонтальная ось), а амплитуда отображается по оси Y (вертикальная ось). Таким образом можно увидеть электронную форму волны на осциллографе, как это можно себе представить. Форму волны можно сравнить с рябью, движущейся по поверхности пруда, когда в него бросают камень.
Наблюдая за формой сигнала таким образом, можно увидеть, проанализировать работу схемы и выяснить, почему могут существовать какие-либо проблемы.
Базовый экран осциллографаОсновные темы осциллографа
При взгляде на осциллограф можно выделить несколько ключевых тем и областей, представляющих интерес:
Типы осциллографов: Существует несколько различных типов осциллографов от аналоговых до цифровых и др. Первые типы осциллографов были аналоговыми, но с развитием цифровых технологий практически все новые испытательные приборы в наши дни управляются процессором и используют цифровую обработку сигналов для обеспечения превосходного отображения форм сигналов.
Осциллографы не только содержатся в стандартных коробках настольного типа, но и некоторые осциллографы предназначены для подключения к компьютерам, используя для этого их отображение и обработку. Часто это USB-осциллографы, подключенные через USB-каналы, но доступны и другие типы, подключенные через другие шинные системы или для использования в стоечных системах, таких как PXI и более старые системы VXI.
Технические характеристики осциллографа: Технические характеристики осциллографов иногда могут вводить в заблуждение.Очень полезно базовое понимание терминов и их значения. Понимание основных характеристик осциллографа может обеспечить понимание ограничений любого данного испытательного прибора, а также помочь в выборе, когда его нужно нанять, купить или даже забронировать в обычном магазине.
Технические характеристики аналоговых и цифровых осциллографов немного отличаются. Хотя основные понятия, такие как точность, диапазон развертки, верхние частоты и т.п., по существу одинаковы, цифровые осциллографы также имеют спецификации для таких элементов, как количество битов ЦАП, глубина памяти и т.п., которые характерны для цифровых осциллографов.
Как пользоваться осциллографом: Хотя в наши дни осциллографы просты в использовании, полезно понимать, как работают эти элементы испытательного оборудования электроники, какие элементы управления и как они работают. На экране есть даже софт-клавиши, так что сделать можно много.
Обычно наиболее широко используемые элементы управления являются общими для всех прицелов любого производителя, поэтому переход от одного прицела к другому часто бывает относительно простым.
Запуск осциллографа: Функция запуска — одна из наиболее важных функций осциллографа. Триггер осциллографа позволяет временной развертке «начинаться» в одной и той же точке в каждом цикле формы волны, и это позволяет отображать ее таким образом, чтобы она все еще оставалась на экране.
Функция запуска осциллографа претерпела значительные изменения с тех пор, как большинство осциллографов перешли на использование цифровых технологий. Доступная цифровая обработка сигналов позволяет триггеру обеспечить большую гибкость и большую функциональность, чтобы можно было более тщательно исследовать сигналы для обнаружения проблем и проблем.
Пробники осциллографа: Любому осциллографу потребуются пробники для подключения к тестируемому устройству. Характеристики и использование этих пробников позволяет наилучшим образом использовать реальный измерительный прибор, поэтому знание того, какие пробники выбрать, как их настроить, и ограничений, является важным для истинного понимания проведенных измерений.
Развитие осциллографа
Осциллограф разрабатывался много лет.Потребовалось большое количество новых открытий и изобретений, чтобы достичь того уровня сложности, который мы наблюдаем сегодня.
История осциллографа насчитывает более 100 лет, каждый шаг — результат инноваций, вдохновения и упорного труда.
| Ключевые этапы развития и истории осциллографа | |
|---|---|
| Дата | Открытие / Развитие |
| 1897 | Карл Фердинанд Браун изобрел первую электронно-лучевую трубку, ЭЛТ.Он мог отображать на экране грубые цифры, контролируемые напряжением на пластинах трубки. |
| 1899 | Джонатан Зеннек усовершенствовал базовую электронно-лучевую трубку, включив в нее пластины формирования луча и используя магнитное поле для обзора следа. |
| 1931 | В. К. Зворыкин усовершенствовал электронно-лучевую трубку, разработав прочно герметичную электронно-лучевую трубку высокого вакуума с термоэлектронным эмиттером. Это позволило General Radio изготовить осциллограф, который можно было использовать за пределами лаборатории. |
| Конец 1930-х годов | Британская компания A C Cossor изобрела двухлучевой осциллограф, который широко использовался во время Второй мировой войны для обслуживания электронного оборудования и, в частности, радарных систем. |
| 1946 | Осциллограф с синхронизацией развертки был изобретен Говардом Воллумом и Джеком Мердоком. Это значительно упростило использование осциллографа, так как сигналы могли отображаться стабильно. |
| 1946 | Tektronix была основана Говардом Воллумом и Джеком Мердоком. |
| 1963 | Tektronix представила бистабильную запоминающую трубку с прямым обзором (DVBST). Это позволило отображать одиночные импульсные сигналы, а не просто повторяющиеся сигналы. |
| Цифровой запоминающий осциллограф DSO был изобретен Вальтером Лекроем после производства высокоскоростных дигитайзеров для исследовательского центра CERN в Швейцарии. Позже Уолтер Лекрой основал LeCroy Corporation. | |
Внешний осциллограф
На внешней стороне корпуса осциллографа обычно находится большое количество элементов.
Осциллограф с высокими характеристикамиНа передней панели испытательного оборудования обычно имеется ряд элементов:
- Дисплей Первое, что бросается в глаза на осциллографе, — это большой дисплей, который используется для отображения формы сигнала. Обычно это может занять около четверти места на передней панели или даже немного больше. Часто бывает хорошо иметь достаточно большой дисплей, тогда на нем легче увидеть различные элементы сигнала.
- Разъемы На передней панели имеется множество различных разъемов. Обычно есть вход для каждого из отображаемых каналов — часто осциллограф имеет более одного канала. Многие осциллографы являются двухканальными и поэтому могут отображать два сигнала одновременно, что позволяет сравнивать формы сигналов. Другие входы могут включать триггерный вход, который позволит запускать кривую на осциллографе в соответствии с этим сигналом.
- Элементы управления На осциллографе имеется множество элементов управления:
- Вертикальное усиление / чувствительность входного сигнала: обычно калибруется в В / см, то есть каждое вертикальное деление шкалы представляет заданное количество вольт.
- Timebase: изменяет скорость, с которой кривая пересекает экран по горизонтали на осциллографе. Он откалиброван по времени / делению, например 1 мс / см, при условии, что деления делаются с интервалом в один сантиметр.
- Триггер: элементы управления, связанные с триггером, позволяют запускать синхронизацию осциллографа различными способами. Это позволяет получить неподвижное или стабильное изображение на экране осциллографа.
Для правильной работы осциллографа необходимо правильно подавать сигналы на входы, а также правильно использовать элементы управления.
Осциллографы— один из наиболее широко используемых элементов испытательного оборудования электроники.Они обеспечивают высокий уровень понимания работы схемы и являются ключом к обнаружению многих проблем и их решению, будь то общее проектирование электронных схем, проектирование радиочастот, тестирование производства электроники, обслуживание, ремонт и даже полевое обслуживание.
Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных
Цифровой мультиметр
Частотомер
Осциллограф
Генераторы сигналов
Анализатор спектра
Измеритель LCR
Дип-метр, ГДО
Логический анализатор
Измеритель мощности RF
Генератор радиочастотных сигналов
Логический зонд
Тестирование и тестеры PAT
Рефлектометр во временной области
Векторный анализатор цепей
PXI
GPIB
Граничное сканирование / JTAG
Получение данных
Вернуться в меню тестирования.. .
Знакомство с осциллографом — что такое осциллограф и как им пользоваться?
Вы когда-нибудь видели это устройство, но не знаете, что это такое? Что ж, это
Осциллограф!
Осциллограф — важный инструмент в любом рабочем месте инженера-электрика. Независимо от того, новичок вы или профессиональный инженер, вам понадобится этот инструмент.
Если вам нужно что-то более продвинутое, которое может предоставить вам больше информации, чем ваш мультиметр, для поиска и устранения неисправностей в вашей цепи, осциллограф просто необходим!
Без лишних слов, давайте сразу перейдем к делу, чтобы узнать больше об осциллографе.
Сегодня мы будем освещать:
- Что такое осциллограф?
- Основные функции осциллографа
- Что можно измерить с помощью O-Scopes?
- Когда следует использовать осциллограф?
- Типы осциллографов
- Какой осциллограф мне выбрать?
- Как пользоваться осциллографом?
Что такое осциллограф?
Осциллограф — это тип электронного измерительного прибора, который может графически отображать изменения напряжения сигнала.Другие сигналы (например, звук или вибрация) можно преобразовать в напряжение и отобразить на экране осциллографа.
Инженерыиспользуют осциллографы для изучения процесса изменения различных электрических явлений в лабораторных условиях. Его можно использовать для захвата, обработки, отображения и анализа формы и ширины полосы электронных сигналов.
Они отображают электрический сигнал, изменяющийся во времени, и создают двухмерный график, где по оси X отложено время, а по оси Y — напряжение.
Основные функции осциллографа
- Отображает и вычисляет частоту и амплитуду колебательного сигнала на графике.
- Отображает напряжение и время определенного сигнала.
- Устраните любые возможные неисправности компонентов вашего проекта, посмотрев на ожидаемый результат работы конкретного компонента. (Посмотрите, не искажает ли сигнал неисправный компонент.
- Покажите, какая часть сигнала составляет постоянный ток (DC) или переменный ток (AC).
Если вы посмотрите на осциллограф, то увидите элементы управления вокруг экрана осциллографа. Их можно использовать для регулировки масштаба графика (по вертикали и горизонтали), что позволяет увеличивать и уменьшать масштаб сигнала.Есть также триггерные элементы управления для стабилизации и отображения повторяющейся формы сигнала
.Что можно измерить с помощью O-Scopes?
В основном используется для измерения вольт, осциллограф может измерять множество других сигналов от:
- Ток
- Для измерения тока вы можете либо измерить падение напряжения на шунтирующем резисторе, либо использовать токовый пробник.
- Звук
- Для измерения звука используйте преобразователь, преобразующий звуковой сигнал в напряжение.
- Частота и период
- Частота = Количество повторов сигнала в секунду
- Период = Количество секунд, которое занимает каждый повторяющийся сигнал.
- Рабочий цикл
- Отношение продолжительности положительного сигнала к отрицательному за каждый период.
- Время нарастания и спада
- Измерьте продолжительность, когда сигналы поднимаются до верхней точки, и продолжительность, когда сигналы падают до нижней точки.
- Полезно, если вы хотите узнать, насколько быстро цепь может реагировать на сигналы
- Характеристики напряжения
- Измерьте величину (амплитуду) сигнала (размах амплитуды)
- Максимум и Минимальные напряжения (Вычислите самое высокое и самое низкое напряжение вашего сигнала)
- Среднее и среднее напряжение
- Сопротивление
- Напряжение постоянного / переменного тока
Когда следует использовать осциллограф?
Вот несколько сценариев, в которых осциллограф будет полезен при поиске и устранении неисправностей и в исследовательских ситуациях:
- Попытка найти ЧАСТОТУ и АМПЛИТУДУ сигнала.(Важно, если вы пытаетесь отладить схему.) Используя O-scope, вы можете определить, неисправен ли определенный компонент в вашей схеме.
- Пытаюсь определить уровень шума в вашей цепи.
- Определение формы волны . (Квадрат, Пила, Шаг, Импульс, Синус)
- Количественное определение разности фаз между двумя разными сигналами.
Типы осциллографов
В основном есть 2 типа O-осциллографов: аналоговые и цифровые.Разница в том, что аналоговые O-осциллографы используют непрерывные переменные напряжения и используют электронный луч для прямого отображения входного напряжения на дисплей, в то время как цифровые O-осциллографы отбирают входной сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя и отображают это показание на дисплей. .
Аналоговые осциллографы часто старше, имеют меньшую полосу пропускания и меньше функций, поэтому мы не будем много о них говорить.
Цифровые прицелы
В категории цифровых прицелов они делятся на несколько категорий:
- Цифровой запоминающий осциллограф (DSO) : Имеет память для хранения форм сигналов и их отображения в течение определенного периода времени.
- Осциллографы с цифровым люминофором (DPO) : использует архитектуру параллельной обработки, позволяющую захватывать и отображать сигналы.
- Цифровые стробоскопические осциллографы : используются для анализа высокочастотных сигналов, например, до 50 ГГц.
Какой осциллограф мне выбрать?
Что ж, с таким количеством типов осциллографов, из которых можно выбирать с различными функциями и характеристиками, бывает сложно выбрать один для себя.
Ответ прост: выберите тот, который больше всего подходит для вашего проекта! Например, небольшие легкие портативные цифровые осциллографы идеально подходят для вас, если вам нужно что-то портативное и легкое в использовании.
MiniDSO DS213 Nano, 4 канала, 100 MSa / s.Лично я предпочитаю DSO, подобные показанному выше, поскольку они предоставляют хранилище, в котором вы можете хранить, захватывать, отображать и распечатывать сигналы в любое время. Не говоря уже о том, что этот DSO, показанный выше, имеет размер всего 99,5 мм x 58,5 мм, что делает его очень портативным и даже может поместиться в вашем кармане!
Хорошие новости и для вас, если вы хотите получить этот miniDSO, так как у нас 20% скидка на этот продукт! Просто введите код: TOOLS20 , чтобы воспользоваться скидкой.
Ищете другой тип осциллографа, например USB DSCope? У нас тоже есть! Оцените этот двухканальный портативный осциллограф DSCope U3P100 с дискретизацией 1 Гвыб / с / полосой пропускания 100 МГц USB3.0!
Осциллограф DSCope U3P100 — это сверхпортативный двухканальный цифровой осциллограф на базе USB с высокими характеристиками (полоса пропускания 100 МГц, частота дискретизации 1 Гвыб / с, 2 МБ в реальном времени и длина одной записи 256 МБ). С помощью простого в использовании кроссплатформенного программного обеспечения DSView ваши схемы могут быть отлажены и проанализированы с использованием желаемой операционной системы.Кроме того, благодаря его компактным размерам вы можете удобно наблюдать аналоговую волну и ее частотный спектр в любом месте в любое время. Это сверхпортативный осциллограф, который легко помещается в кармане и легко переносится. Кроме того, его внешний корпус изготовлен из алюминия с ЧПУ для защиты и имеет бесшумную конструкцию без вентилятора.
Как пользоваться осциллографом?
Наконец, после изучения функций, измерений и типов осциллографа, как вы на самом деле используете осциллограф?
Шаг 1. Включите осциллограф
- Во-первых, вам, конечно же, нужно будет сначала включить осциллограф.Для этого просто нажмите переключатель, который часто обозначается как «Power» или «Line».
- Если к осциллографу ничего не подключено, на дисплее должна появиться ровная линия. (это означает, что напряжение на входе не меняется со временем ».
- На этом этапе не забудьте также подключить датчики к осциллографу.
Шаг 2: Подключение к колеблющемуся сигналу
- Для этого шага вам понадобится устойчивый сигнал постоянной частоты.
- Большинство осциллографов уже имеют встроенный генератор частоты для излучения надежной волны заданной частоты.(Установите импульсный или прямоугольный сигнал с амплитудой 2,5 В при 500 Гц)
- Если у вас нет генератора сигналов, вы можете загрузить код в Arduino для генерации сигнала.
Шаг 3: Триггер
- Как только вы подключитесь к сигналу через зонды, вы должны начать видеть, как сигнал начинает танцевать на вашем экране.
- Перемещая системные ручки по горизонтали и вертикали, вы можете перемещать сигнал по экрану. (Если вы повернете ручки шкалы по часовой стрелке, это увеличит масштаб вашей формы волны, а если вы повернете ее против часовой стрелки, она уменьшится.)
- Теперь, если ваша волна на дисплее нестабильна, поверните шкалу уровня запуска. При этом вы увидите, как индикатор уровня запуска перемещается вверх и вниз по дисплею.
- Обратите внимание, что если значение триггера выше самого высокого пика вашей формы волны, сигнал станет нестабильным.
Шаг 4: Начните измерения!
- Теперь вы готовы начать измерения с помощью O-scope! Для начала я расскажу вам, как измерять амплитуду.
- Прежде чем мы начнем, что такое амплитуда? Амплитуда волны — это разница между высотой пиков волны и уровнем равновесия волны.
- Для измерения амплитуды, например, расстояние между линией равновесия и пиком волны составляет 3,5 деления по вертикали, с вольт / деление при 1 В, 3,5 деления по вертикали = амплитуда волны 3,5 В.
Заключение
Это все на сегодня руководство по введению в осциллограф — что такое осциллограф и как им пользоваться.Надеюсь, вы нашли это руководство полезным!
Если у вас есть какие-либо вопросы по осциллографу, просто ответьте на них в разделе комментариев ниже!
Ищете осциллографы? У Seeed их масса! Посмотрите их здесь
Следите за нами и ставьте лайки:
Продолжить чтение
Определение осциллографа Merriam-Webster
os · cil · lo · область | \ ä-ˈsi-lə-ˌskōp , ə- \: прибор, в котором изменения колеблющейся электрической величины временно появляются в виде видимой формы волны на экране дисплея.
Что такое осциллограф? — Определение и типы
Что такое осциллограф?
Наблюдение за сердцебиением вместо того, чтобы просто слышать его, было особенно полезно врачу в отделении неотложной помощи.На мониторе он увидел электрическую активность сердца в форме волны. Электрические сигналы, производимые сердцем, повторяются, поэтому врач знал, какой должна быть форма сигнала и как определить, правильно ли бьется сердце.
Электроды, прикрепленные к груди пациента, измеряли напряжение в различных точках на его груди. Затем монитор обработал эти значения напряжения, а затем построил график изменения этих значений во времени.
Точно так же осциллограф — это прибор, который помогает нам увидеть, как выглядит форма сигнала при изменении напряжения в течение определенного периода времени.
Дисплей
Осциллограф отображает график со значениями напряжения по оси y и временем (в долях секунды) по оси x. Используя этот график, мы можем:
- измерить высоту в различных точках сигнала; т.е. значения напряжения в разное время.
- определяет длину одного цикла волны; т.е. период формы сигнала.
- сравнить разницу в расстоянии, пройденном двумя сигналами, начавшимися в одной и той же точке; т.е. их разность фаз.
Системы управления
Типичный осциллограф имеет четыре различные системы, помогающие ему функционировать:
- вертикальная система управляет расположением и размером формы сигнала в вертикальном направлении. Это также помогает согласовать входной сигнал.
- горизонтальная система управляет расположением и размером формы волны в горизонтальном направлении.Это также помогает при захвате сигнала.
- Система запуска следит за тем, чтобы начальная точка волнового рисунка правильно размещалась на экране.
- Система отображения включает экран дисплея, ручки, кнопки, переключатели и индикаторы на передней панели.
Типы
Осциллографы бывают двух типов — аналоговые и цифровые.
Аналоговый
Аналоговый осциллограф является оригинальным типом. Он используется, когда на входе поступает сигнал с бесконечным количеством постоянно меняющихся значений напряжения. Итак, аналоговый осциллограф используется для анализа сигналов, которые генерируются непрерывно, но с изменяющимися значениями. Примеры включают звуковые волны от аналоговых магнитофонов и проигрывателей.
Аналоговый осциллограф использует электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) для нанесения кривой сигнала на фосфорный экран.Когда возбужденные электроны ЭЛТ попадают на экран, излучается свет. Чем больше электронов сталкивается с экраном в определенной точке, тем выше интенсивность света в этой точке. Когда это происходит на экране, мы видим след формы волны.
Цифровой
Новые осциллографы digital дискретизируют сигнал с высокой частотой с помощью аналого-цифрового преобразователя, который преобразует непрерывные аналоговые сигналы в дискретные.Эти сигналы имеют двоичную форму и обрабатываются в цифровом виде до того, как график отобразится на мониторе в цифровом виде.
Цифровые осциллографы также имеют дополнительные функции, такие как возможности параллельной обработки сигналов, которые помогают ускорить процесс анализа и отображения сигнала.
Использует
Осциллографы используются во многих различных отраслях промышленности:
- Инженеры-электронщики используют осциллографы при разработке электронных устройств и для определения уровней шума в сигнале.
- Радиоастрономы используют осциллографы для измерения частоты звуковых сигналов; то есть, как часто сигнал повторяется за определенный промежуток времени.
- Автомобильные техники и мастера по ремонту электроники регулярно используют осциллографы, чтобы проверить наличие сигнала и определить причину проблемы.
- Медицинский персонал использует осциллографы для мониторинга активности мозга с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ), мышечной активности с помощью электромиограммы (ЭМГ), а также для мониторинга сердца с помощью электрокардиограммы (ЭКГ).
Краткое содержание урока
Осциллографы — это инструменты, используемые для отображения сигналов, генерируемых электронными устройствами, в целях проектирования, тестирования и мониторинга.
- Вертикальная система контролирует расположение и размер сигнала в вертикальном направлении.
- горизонтальная система управляет расположением и размером формы волны в горизонтальном направлении.
- Система запуска следит за тем, чтобы начальная точка волнового рисунка правильно размещалась на экране.
- Система отображения включает экран дисплея, ручки, кнопки, переключатели и индикаторы на передней панели.
Осциллографы используются во многих отраслях промышленности и в зависимости от их функции, включая больницы, исследования, проектирование и ремонт.
Два основных типа осциллографов:
- аналоговые осциллографы — используются для исследования непрерывных форм сигналов и используют электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) для нанесения кривой сигнала на фосфорный экран. Цифровые осциллографы
- — используют аналого-цифровые преобразователи для преобразования сигналов в двоичные данные, которые затем обрабатываются и отображаются на экране.
Что такое осциллограф? Типы осциллографов — Compocket
ВСЕ О ОСЦИЛЛОСКОПЕ
Осциллограф — это измерительное устройство, которое позволяет нам видеть изменения электрического напряжения, зависящие от времени. Можно сказать, что осциллограф — это, по сути, устройство графического отображения.Осциллографы — важный инструмент в арсенале электронщика или тестера. Осциллограф показывает информацию о временном интервале , времени нарастания и искажении сформированного сигнала.
Базовый осциллограф состоит из четырех различных систем:
- Вертикальная система
- Горизонтальная система
- Система запуска
- Система визуализации
Все эти системы используются осциллографом, чтобы предоставить наибольшую информацию о сигнале и позволить пользователю определять целостность, предсказуемость и надежность этих сигналов для любого количества приложений.
История осциллографаСамый старый способ создания изображения формы волны заключался в измерении напряжения или тока вращающегося ротора в определенных точках вокруг оси ротора и записи измерений, выполненных с помощью гальванометра. Медленно перемещаясь вокруг ротора, можно нарисовать общую стоячую волну на миллиметровой бумаге, записав градусы вращения и силу измерителя в каждой позиции. Эти процессы были автоматизированы с помощью пошагового метода измерения формы волны Жюля Франсуа Жубера. Этот процесс может дать только очень грубую форму волны. Но это был первый шаг в науке о формировании изображений сигналов.
Первый цифровой запоминающий осциллограф был произведен компанией Nicolet Test Instrument из Мэдисона. Используется для вибрационного и медицинского анализа с низкоскоростным аналого-цифровым преобразователем. После производства высокоскоростных цифровых осциллографов в Швейцарии Вальтер Лекрой в Соединенных Штатах Америки разработал высокоскоростной цифровой запоминающий осциллограф.Уолтер Лекрой — один из лучших разработчиков осциллографов в мире.
Цифровые осциллографы также привело к производству портативных цифровых осциллографов. Портативный осциллограф — это осциллограф реального времени, обычно использующий монохромный или цветной жидкокристаллический дисплей. С увеличением распространения компьютеров компьютерные осциллографы становятся все более распространенными. ПК может быть частью осциллографа или использоваться с осциллографом. В осциллографах сигнал фиксируется на внешнем оборудовании и передается на компьютер, где он обрабатывается и отображается.
Цифровые запоминающие осциллографыиспользуют быстрый аналого-цифровой преобразователь для записи и отображения цифрового представления формы сигнала. Цифровой запоминающий осциллограф позволяет отображать события перед запуском и устранять неисправности электронных сбоев.
Цифровые осциллографы, используемые сегодня, появились в результате развития осциллографов, электронно-лучевых трубок, аналоговых осциллографов и цифровой электроники.
Цифровые осциллографы получили широкое распространение с 1980-х годов .
Типы осциллографов:- Цифровой осциллограф
- Аналоговый осциллограф
- USB-осциллограф
- Портативный осциллограф
Поясним эти варианты соответственно.
Цифровой осциллограф
: Осциллографы наиболее часто встречающиеся типы — цифровые. Они работают с быстрым аналогово-цифровым преобразователем (АЦП) с высоким разрешением и микроконтроллером, который управляет функциями дисплея с помощью кнопки.Цифровые осциллографы сделали возможными такие удобные функции, как автоматическое измерение, частотный анализ и БПФ, память изображений. Он может передавать полноэкранные изображения, видео или данные сигналов
с осциллографа на ПК.
Эти устройства, работающие по принципу отклонения электронного луча в электронно-лучевой трубке на экране входным сигналом, подаваемым на катушки вертикального и горизонтального дефлектора, образуют самые старые известные осциллографы.
Осциллограф USB:Эти устройства, работающие по тому же принципу, что и цифровые осциллографы, не имеют экрана. Они используют программное обеспечение, работающее на нашем компьютере, для отображения сигнала.
Портативный осциллограф
:Это устройства с ограниченными возможностями с точки зрения небольших размеров и удобства транспортировки. Осциллографы лабораторного типа с батареей и зарядными моделями — это устройства, которые могут давать результаты с высокой точностью. Портативный осциллограф имеет дополнительный прочный защитный кожух , который особенно используется в полевых условиях и при обнаружении неисправностей.
Хотя следует отметить, что многие из этих карманных осциллографов втиснут тонны функций в свои крошечные рамки. Он обеспечивает качественную точность, множество функций и надежные возможности регистрации данных как для осциллографа, так и для встроенного цифрового мультиметра.
Независимо от того, являетесь ли вы профессионалом или студентом, вам нужен точный, удобный и портативный осциллограф.
Портативные осциллографы обычно используются для оценки, расчета и проверки в технологиях, машиностроении, телекоммуникациях, автоисследованиях и в тяжелой промышленности.
Где используется осциллограф?Осциллограф можно использовать во многих процессах поиска и устранения неисправностей:
- Он используется для определения частоты и амплитуды сигнала, который может быть критическим для входа, выхода схемы или внутренних систем. Таким образом, вы можете определить, неисправен ли какой-либо компонент в вашей цепи.
- Используется для определения уровня шума в цепи.
- При определении формы волны — синус, квадрат, треугольник, комплекс и т. Д.
- Он используется для измерения разностей фаз между двумя разными сигналами. Осциллографы
- можно найти в технических службах, научно-исследовательских и производственных отделах и лабораториях.
используется для многих измерений. Наиболее известные из них;
- Измерения напряжения
- Измерения времени и частоты
- Измерение ширины импульса и времени нарастания
- Измерения фазового сдвига
бывают двух типов:
- Цифровые осциллографы
- Аналоговые осциллографы
Аналоговые осциллографы:
Хотя аналоговые осциллографы сегодня не используются, они работают так же, как старые ламповые телевизоры.Они работают с техникой формирования изображения на люминофорном экране по принципу передачи входящего сигнала на катушки, используемые для отклонения электронного луча, сформированного в электронно-лучевой трубке.
Цифровые осциллографы:
В наши дни типичных осциллографов высокого класса представляют собой цифровые устройства. Они подключаются к персональным компьютерам и используют свои дисплеи. Он может подключить осциллограф к ПК. Цифровые осциллографы, с другой стороны, работают по принципу дискретизации сигнала со входа благодаря высокоскоростным микропроцессорам. Преимущество этого заключается в том, что сигнал можно остановить в любое время, запустить на желаемом уровне, записать и создать заново. Кроме того, хотя в аналоговых осциллографах нет теоретических ограничений, частота дискретизации приобретаемого вами устройства определяет максимальную частоту сигнала, которую вы можете измерить цифровыми осциллографами.
Цифровые осциллографы можно классифицировать как:
- Цифровые запоминающие осциллографы (DSO)
- Цифровые люминофорные осциллографы (ДПО)
- Осциллографы смешанных сигналов (ОСО)
- Цифровые стробоскопические осциллографы
Вертикальная ось (y) изображения, сформированного на экране осциллографа, показывает амплитуду, то есть интенсивность измеренного сигнала.Горизонтальная ось показывает время.
Кнопки и задачи
Volts / Div: Определяет вертикальное разрешение сигнала, отображаемого на осциллографе. Вращая эту ручку, мы можем настроить, сколько напряжений V соответствует каждому кадру, который появляется на экране с шагом по вертикали. Как правило, у нас есть возможность изменять это разрешение с различными шагами от 1 мВ до 5 В.
сек / дел: Определяет горизонтальное разрешение сигнала на экране.Мы устанавливаем , сколько секунд, миллисекунд или микросекунд будет отображать каждый горизонтальный кадр с помощью этой кнопки.
Соединение постоянного и переменного тока:
- AC: Измеряет сигналы переменного тока.
- DC: Измеряет сигналы постоянного тока.
Horizontal Pos: Этот параметр используется для регулировки горизонтального положения сигнала на экране. Это очень полезная функция для сигналов, которые не помещаются на экране.
Вертикальное положение: Этот параметр используется для регулировки вертикального положения сигнала на экране. Особенно при одновременном исследовании двух разных сигналов может быть очень полезно найти два сигнала в разных положениях по вертикали, используя эту функцию.
Авто: Эта кнопка доступна только на цифровых осциллографах.Мы можем легко настроить вертикальное и горизонтальное разрешение измеряемого сигнала наиболее подходящим для экрана способом, нажав эту кнопку.
Стоп: Эта кнопка, предназначенная только для цифровых осциллографов, позволяет сделать снимок текущего состояния сигнала и изучить его более подробно.
Вам также могут понравиться: Что такое щупы осциллографа?
.