Осциллограф зачем нужен: Зачем нужен осциллограф | РОБОТОША

Содержание

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.

Зачем нужен осциллограф : просто о сложном вопросе

Возможно, вы открываете свой сервисный центр по ремонту оборудования. Может быть, вы радиолюбитель, желающий собрать в своем домашнем инструментарии все необходимые для комфортной работы приборы. Или же вы оснащаете исследовательскую лабораторию для высшего учебного заведения, а может просто смотрите ассортимент измерительных приборов (кстати, отличный ассортимент осцилографов), которые сейчас можно подобрать на любой вкус в магазине электроники.

И вот, в процессе поиска вы натыкаетесь на осциллограф — прибор, очень дорого стоящий и совершенно непонятно что делающий. Попытаемся разобраться, каким образом он работает, зачем нужен и где будет полезен.

Как работает осциллограф

Осциллограф — это прибор, который визуально показывает, есть ли напряжение в какой-то точке электрической цепи. Возьмем для примера современную цифровую модель. Процедура использования такая — в осциллограф вставляется щуп (экранированный отрезок провода) который соединяется с местом, в котором мы хотим посмотреть напряжение. Если оно там есть — ток (очень маленький) начинает идти через осциллограф. Попадая в процессор устройства, он обрабатывается (вычисляются его форма, значение напряжения, частота и другие параметры), и это всё выводится на экран.

Если в точке, к которой мы приставили щуп, ничего нет — на экране будет ровная линия. Если есть постоянное напряжение — линия съедет вверх (или вниз) на то значение в вольтах, сколько и есть в цепи. И самое главное — если напряжение колеблется(переменной частоты), осциллограф очень детально покажет нам его форму и колебания, дав полное представление о том, что же происходит внутри схемы.

Зачем это нужно

Весь окружающий нас мир состоит из колебаний. Это свет,радиоволны, тепловое излучение, механическое движение объектов.Хорошим примером для описания работы осциллографа нам послужат звуковые частоты, которые мы слышим, например, когда слушаем музыку.

Записанный звук воспроизводят динамики. Они преобразуют электрический сигнал в звуковой. А этот электричекий сигнал в них посылает УНЧ (усилитель низких частот). И вот, мы хотим послушать музыку, включаем усилитель, из динамиков идет звук… весьма посредственного качества. Хрипит, свистит, и вообще звучит как-то не так. В чем же дело? Звук нас совсем не устраивает, мы хотим разобраться.

Открываем корпус усилителя, видим его печатную плату. А что дальше? Неисправности, как таковой, нет, усилитель рабочий, все детали на месте. Внешне оценить правильность его работы мы никак не можем — колебания ведь электрические, внешне их никак не увидишь. Тут и приходит на помощь осциллограф.

Мы не сдаемся, берем в руки щуп и начинаем исследовать сигнал, начиная с места, откуда он поступает. Подаем определенную частоту с генератора (например, с телефона или компьютера). Смотрим на вход усилителя — ровная синусоида. Идем дальше по схеме. Проверяем все цепи (предусилитель, корректировочные элементы) — везде сигнал такой же.

Добираемся до оконечного, мощного, каскада. Смотрим, что он выдает — а там ужас! Никакой синусоиды, куча помех, сигнал треугольный, вообще не то, что мы хотели увидеть. Теперь всё понятно — именно этот каскад портит звук. Дальше можно думать над причинами. Возможно, не хватает мощности блока питания (на осциллографе выглядит, как просадки напряжения, искаженная, неровная форма сигнала), возможно, где-то в плате входят искажения, может быть не совсем рабочий какой-то из каналов. Теперь ясно, где искать проблему и как ее решить. Без осциллографа мы бы этого никак не узнали.

Где осциллограф будет полезен

На самом деле, применений невероятно много,ведь работа очень многих важных цепей основана именно на разных сигналах.Начиная с диагностики блоков питания и преобразователей (например, там, где должен быть прямоугольный сигнал — он треугольный, пилообразный или его вообще нет), ремонтом мобильных устройств, компьютеров, радиоуправляемых игрушек -, заканчивая проектировкой нового оборудования, тестированием готовых изделий (у многих осциллографов для этого есть специальные функции), и даже исследованием природных явлений и наглядным наблюдением за ними. Очень удобно сравнивать несколько сигналов — если они должны быть одинаковыми, или наоборот, должны чередоваться, всё это можно проверить.

Почему осциллограф так дорого стоит

Потому что от него требуется точность и быстродействие. Он должен показать именно такую форму сигнала, какая есть на самом деле. Для этого ему требуется считывать этот сигнал миллионы раз в секунду, при этом считывать с точностью в доли процента. Чтобы работать так быстро и точно, нужен мощный процессор и качественные детали обвязки. Нужна огромная техническая работа по проектированию самого осциллографа, затем по написанию к нему программного обеспечения, затем качественная его сборка. Не считая того, что количество деталей в нем сложно представить.

Делая выводы

В любой схеме, где генерируются какие-то сигнал (а это практически везде), его можно посмотреть осциллографом. Если его можно посмотреть, значит можно понять, правильный он или нет, есть он вообще или отсутствует, какой он формы и насколько это критично для конкретного устройства. После того, как с осциллографом начинаешь дружить, без него очень сложно представить себе работу с электронным оборудованием. Это первый и самый главный помощник в каждой качественной мастерской.

*

Для чего нужен осциллограф?

 

Для чего нужен осциллограф?  Когда ты видишь  его  в первый раз и понятия не имеешь что это такое, возникает такой вопрос, что вообще с ним делают и какую цель он выполняет?

Сейчас мы подробно постараемся разобраться в этом не хитром устройстве, без лишних научных терминов и головной боли, потому что  осциллограф очень полезное и распространенное устройство, не только у профессиональных ремонтников, но и у простых любителей, которые обожают по ковыряться в различном барахле.

 

 

Для чего нужен осциллограф, и какие они бывают.

Осциллограф очень полезное устройство, потому что без него невозможно производить необходимые исследования и диагностику компьютеров и ноутбуков.

С помощью специальных проводов мы подключаемся к проблемным участкам печатной платы компьютера и ноутбука и по  показателям колебаний на мониторе этого устройства, можно судить, где у нас поломка или отклонения. Это устройство производит замер колебания энергии на промежуток времени, с учетом выявления последующего отклонения или потенциальной поломки.

 

Осциллограф используется очень часто при ремонте блоков питания от компьютера, микросхем и другой мелочи.

Эти устройства в наше время встречаются двух видов, электронно-лучевые  и цифровые.

Электронно-лучевые  приборы, очень громоздкие и большие, еще со старых советских времен, но они отличались всегда большой точностью.

Цифровые осциллографы, появились совсем, не давно, хотя они и имеют компактный вариант исполнения, но они не всегда дают точные замеры, в отличие от электронно-лучевых осциллографов.

Для чего еще нужен осциллограф?

Так же это нехитрое устройство применяется в аналитических и проверочных испытаниях нового оборудования и комплектующих.

В этой статье мы разобрали, для чего нужен осциллограф, если  он у вас уже есть, то напишите в комментариях какой он у вас есть, и как часто вы им пользуетесь.

Если эта статья, была полезна Вам, поделитесь ею со своими друзьями в социальных сетях, или у вас возникли вопросы и предложения, то напишите в комментариях к статье ниже. Вы также можете перейти на Главную страницу

Напишите в коментариях ниже, если у вас это устройство  и каким осциллографом вы пользуетесь?

 

для чего нужен, как с ним работать, принцип действия и устройство

Осциллограф — устройство, демонстрирующие силу тока, напряжение, частоты и сдвиг фаз электрической цепи. Прибор отображает соотношение времени и интенсивности электрического сигнала. Все значения изображены при помощи простого двумерного графика.

Для чего предназначен осциллограф

Осциллограф используется электронщиками и радиолюбителями для того, чтобы измерить:

  • амплитуду электрического сигнала — соотношение напряжения и времени;
  • проанализировать сдвиг фаз;
  • увидеть искажение электрического сигнала;
  • на основе результатов вычислить частоту тока.

Несмотря на то, что осциллограф демонстрирует характеристики анализируемого сигнала, чаще его используют для выявления процессов происходящих в электрической цепи. Благодаря осциллограмме специалисты получают следующую информацию:

  • форму периодического сигнала;
  • значение положительной и отрицательной полярности;
  • диапазон изменения сигнала во времени;
  • длительность положительного и отрицательного полупериода.

Большинство из этих данных можно получить при помощи вольтметра. Однако тогда придётся производить замеры с частотностью в несколько секунд. При этом велик процент погрешности вычислений. Работа с осциллографом значительно экономит время получения необходимых данных.

Принцип действия осциллографа

Осциллограф выполняет замеры при помощи электронно-лучевой трубки. Это лампа, которая фокусирует анализируемый ток в луч. Он попадает на экран прибора, отклоняясь в двух перпендикулярных направлениях:

  • вертикальное – показывает исследуемое напряжение;
  • горизонтальное – демонстрирует затраченное время.

За отклонение луча отвечают две пары пластин электронно-лучевой трубки. Те, что расположены вертикально,  всегда находятся под напряжением. Это помогает распределять разнополюсные значения. Положительное притяжение отклоняется вправо, отрицательное — влево. Таким образом, линия на экране прибора движется слева направо с постоянной скоростью.

На горизонтальные пластины также действует электрический ток, что отклоняет демонстрирующий показатель напряжения луча. Положительный заряд — вверх, отрицательный — вниз. Так на дисплее устройства появляется линейный двухмерный график, который называется осциллограммой.

Расстояние, которое проходит луч от левого до правого края экрана называется развёрткой. Линия по горизонтали отвечает за время измерения. Помимо стандартного линейного двухмерного графика существует также круглые и спиральные развёртки. Однако пользоваться ими не так удобно как классическими осциллограммами.

Классификация и виды

Различают два основных вида осциллографов:

  • аналоговые — аппараты для измерения средних сигналов;
  • цифровые — приборы преобразовывают получаемое значение измерений в «цифровой» формат для дальнейшей передачи информации.

По принципу действия существуют следующая классификация:

  1. Универсальные модели.
  2. Специальное оборудование.

Наиболее популярными являются универсальные устройства. Эти осциллографы используют для анализа различных видов сигналов:

  • гармонических;
  • одиночных импульсов;
  • импульсных пачек.

Универсальные приборы предназначены для разнообразных электрических устройств. Они позволяют измерять сигналы в диапазоне от нескольких наносекунд. Погрешность измерений составляет 6-8%.

Универсальные осциллографы делятся на два основных вида:

  • моноблочные — имеют общую специализацию измерений;
  • со сменными блоками — подстраиваются под конкретную ситуацию и тип прибора.

Специальные устройства разрабатываются под определённый вид электрической техники. Так существуют осциллографы для радиосигнала, телевизионного вещания или цифровой техники.

Универсальные и специальные устройства делятся на:

  • скоростные – применяются в быстродействующих приборах;
  • запоминающие — аппараты, сохраняющие и воспроизводящие ранее сделанные показатели.

При выборе устройства следует внимательно изучить классификации и виды, чтобы приобрести прибор под конкретную ситуацию.

Устройство и основные технические параметры

Каждый прибор имеет ряд следующих технических характеристик:

  1. Коэффициент возможной погрешности при измерении напряжения (у большинства приборов это значение не превышает 3%).
  2. Значение линии развёртки устройства — чем больше эта характеристика, тем дольше временной промежуток наблюдения.
  3. Характеристика синхронизации, содержащая в себе: диапазон частот, максимальные уровни и нестабильность системы.
  4. Параметры вертикального отклонения сигнала с входной ёмкостью оборудования.
  5. Значения переходной характеристики, показывающие время нарастания и выброс.

Помимо перечисленных выше основных значений, у осциллографов присутствуют дополнительные параметры, в виде амплитудно-частотная характеристики, демонстрирующей зависимость амплитуды от частоты сигнала.

Цифровые осциллографы также обладают величиной внутренней памяти. Этот параметр отвечает за количество информации, которую аппарат может записать.

Как выполняются измерения

Экран осциллографа поделён на небольшие клетки, которые называются делениями. В зависимости от прибора каждый квадрат будет равен определённому значению. Наиболее популярное обозначение: одно деление – 5 единиц. Также на некоторых приборах присутствует ручка для управления масштабом графика, чтобы пользователям было удобнее и точнее производить измерения.

Прежде чем начать измерение любого рода следует присоединить осциллограф к электрической цепи. Щуп подключается на любой из свободных каналов (если в приборе, больше чем 1 канал) или на генератор импульсов, при его наличии в устройстве. После подключения на дисплее аппарата появятся различные изображения сигналов.

Если сигнал получаемый прибором обрывистый, то проблема заключается в присоединении щупа. Некоторые из них оборудованы миниатюрными винтами, которые необходимо закрутить. Также в цифровых осциллографах решает проблему обрывистого сигнала фикция автоматического позиционирования.

Измерение тока

При измерении тока цифровым осциллографом, следует узнать какой вид тока необходимо наблюдать. Осциллографы имеют два режима работы:

  • Direct Current («DC») для постоянного тока;
  • Alternating Current («АС») для переменного.

Постоянный ток измеряется при включённом режиме «Direct Current». Щупы аппарата следует подключить к блоку питания в прямом соответствии с полюсами. Чёрный крокодил присоединяется к минусу, красный — к плюсу.

На экране устройства появится прямая линия. Значение вертикальной оси будет соответствовать параметру постоянного напряжения. Силу тока можно вычислить согласно закону Ома (напряжение поделить на сопротивление).

Переменный ток представляет собой синусоиду, из-за того, что напряжение также переменно. Поэтому измерить его значение можно только в определённый промежуток времени. Параметр также вычисляется при помощи закона Ома.

Измерение напряжения

Чтобы измерить напряжение сигнала понадобится вертикальная ось координат линейного двухмерного графика. Из-за этого всё внимание будет уделено высоте осциллограммы. Поэтому перед началом наблюдения следует настроить экран более удобно для измерения.

Затем переводим аппарат в режим DC. Присоединяем щупы к цепи и наблюдаем результат. На дисплее аппарата появится прямая линия, значение которой будет соответствовать напряжению электрического сигнала.

Измерение частоты

Прежде чем, понять, как измерить частоту электрического сигнала, следует узнать, что такое период, так как эти два понятия взаимосвязаны. Один период – это наименьший промежуток времени, через который амплитуда начинает повторяться.

Увидеть период на осциллографе легче при помощи горизонтальной оси координат времени. Нужно лишь заметить, через какой промежуток времени линейный график начинает повторять свой рисунок. Началом периода лучше считать точки соприкосновения с горизонтальной осью, а концом повторения этой же координаты.

Чтобы удобнее измерить период сигнала, скорость развёртки уменьшают. В таком случае погрешность измерения не так высока.

Частота — это значение обратно пропорционально анализируемому периоду. То есть, чтобы измерить значение, нужно одну секунду времени поделить на количество периодов, происходящих за этот промежуток. Полученная частота измеряется в Герцах, стандарт для России — 50 Гц.

Измерение сдвига фаз

Сдвигом фазы считают — взаимное расположение двух колебательных процессов во времени. Параметр измеряется в долях периода сигнала, чтобы независимо от характера периода и частоты, одинаковые сдвиги фаз имели общее значение.

Первое что необходимо сделать перед измерением: выяснить какой из сигналов отстаёт от другого и затем определить значение знака параметра. Если ток идёт впереди, то параметр сдвига угла отрицательный. В случае, когда напряжение опережает — знак значения положительный.

Чтобы вычислить градус сдвига фаз следует:

  1. Умножить 360 градусов на число клеток сетки между началами периодов.
  2. Разделить полученный результат на число делений, занимаемых одним периодом сигнала.
  3. Подобрать отрицательный или положительный знак.

Измерять сдвиг фазы в аналоговом осциллографе неудобно, потому что выводящиеся на экраны графики имеют одинаковый цвет и масштаб. Для наблюдений такого рода используют либо цифровое устройство, либо двухканальные аппараты, чтобы разместить разные амплитуды на отдельный канал.

Для чего нужен осциллограф мотор-тестер

Для чего нужен осциллограф мотор-тестер

В данной статье рассмотрено:
Принцип работы системы впрыска топлива
Назначение автомобильного сканера и назначение мотор-тестера.
Пример измерения напряжения сканером и мотор-тестером одновременно, показаны преимущества и недостатки каждого способа.
Совет!
С данной статьей также можно ознакомиться в формате видео-урока.

Определяющую роль в современном автомобильном двигателе играют электронные системы управления и регулирования. Постепенно, шаг за шагом они вытеснили механические системы, так как лишь электроника делает возможным соблюдение все более строгих предписаний законодательства по выбросам вредных веществ с отработавшими газами.


На рисунке схематически изображен двигатель с простейшей системой впрыска топлива, которая состоит из следующих исполнительных механизмов:
1. топливная форсунка;
2. свеча и катушка зажигания;
а также из датчиков, которые определяют режим работы двигателя:
1. датчик массового расхода воздуха;
2. датчик положения дроссельной заслонки;
3. датчик абсолютного давления во впускном коллекторе;
4. датчик положения коленчатого вала;
5. датчик температуры;
6. лямбда-зонд.

Каждый датчик формирует определенный сигнал, который соответствует контролируемой им физической величине. Например, датчик расхода воздуха преобразует текущий расход воздуха через двигатель в определенный уровень напряжения, датчик положения дроссельной заслонки контролирует текущий угол открытия заслонки и выдает соответствующее напряжение. Лямбда-зонд выдает сигнал, который несет информацию о содержании кислорода в отработавших газах. Датчик положения коленвала генерирует сигнал, по которому можно определить текущее положение коленчатого вала и скорость его вращения.

Все эти сигналы поступают в электронный блок управления двигателем, на основании чего рассчитывается масса топлива, соответствующая необходимому наполнению цилиндров воздухом, и по этим данным определяется требуемая продолжительность и момент впрыска топлива. Также на основании описанных параметров система определяет угол поворота коленчатого вала, при котором должно происходить воспламенение рабочей смеси.

Если уровень сигнала от какого-либо датчика выходит за допустимый диапазон, система сохраняет соответствующий код неисправности и формирует сигнал водителю – включает лампу “Check Engine” на приборном щитке.

Как правило, диагностика автомобиля с такой системой управления начинается с подключения специализированного авто сканера. Сканер подключается к шине обмена данными электронного блока управления через диагностический разъем автомобиля и позволяет считать ошибки, которые были зарегистрированы электронным блоком управления в процессе работы двигателя. А также позволяет посмотреть информацию, поступающую от датчиков в том виде, в котором их видит блок управления.

Во многих случаях по показаниям сканера однозначно определить причину неисправности практически невозможно, поэтому самой оптимальной методикой поиска будет непосредственный анализ сигналов, поступающих в электронный блок управления и управляющих сигналов от блока управления, и сравнение их с эталонами. Для этих целей используют мотор-тестер.

Мотор-тестер – это специальный многоканальный цифровой осциллограф, предназначенный для диагностики различных систем автомобиля, в том числе и двигателя. Как уже было сказано, диагностика заключается в исследовании амплитудных и временных параметров сигналов, поступающих в блок управления, а также измерение параметров, которые не контролируются датчиками системы впрыска при помощи датчиков из комплекта мотор-тестера.

Например, при помощи дополнительного датчика давления можно получить график изменения давление в цилиндре, по которому можно судить об исправности цилиндропоршневой группы, а также газораспределительного механизма; давление во впускном коллекторе, по которому можно сразу сравнить наполнение всех цилиндров топливовоздушной смесью; давление в выпускном коллекторе. А также напряжения и токи в различных электрических цепях автомобиля.

Все эти сигналы можно непосредственно анализировать при помощи автомобильного осциллографа мотор-тестера независимо от того, возможно ли их просмотреть при помощи сканера вообще.

Итак, обобщив все ранее сказанное, можно сделать вывод, что сканер подключается к электронному блоку управления через диагностическую шину и позволяет просмотреть данные, с которыми оперирует электронный блок при управлении работой двигателя.

Также можно посмотреть параметры рассчитанные блоком управления, например, время впрыска топлива или угол опережения зажигания, на основании которых блок управления генерирует сигналы управления исполнительными механизмами, соответственно, форсункой и катушкой зажигания.

При выходе какого-либо параметра за пределы диапазона, блок управления фиксирует ошибку, однако достоверно определить неисправность предполагаемого узла можно лишь непосредственно перепроверив мотор-тестером уровни сигнала на входе электронного блока либо на выходе датчиков. Или еще и проанализировав сигналы исполнительных механизмов. При необходимости, также можно подключить дополнительные датчики из комплекта мотор-тестера и получить осциллограммы необходимых параметров.

Как правило, мотор-тестер выполнен в виде приставки к персональному компьютеру, что позволяет использовать вычислительные ресурсы компьютера для анализа сигналов, а также выводить результаты анализа на монитор компьютера в удобной форме в виде графиков и диаграмм, и сохранять эталонные сигналы.

Следует отметить, что даже в случае измерения некоторых параметров сканером, непосредственное измерение этих же параметров мотор-тестером, позволяет получить дополнительную информацию. Причиной малой информативности сигнала полученного со сканера является, невысокая скорость обновления данных, как правило сканер позволяет делать замер параметра несколько раз в секунду, чего недостаточно для анализа быстроизменяющихся параметров. Мотор-тестер позволяет производить от ста тысяч измерений в секунду.

Приведем в качестве примера анализ напряжения бортовой сети при запуске двигателя и работе его на ХХ. Измерять напряжение буду одновременно при помощи мультимарочного сканера AutoCom и мотор-тестера MT Pro. В окне сканера в качестве отображаемых параметров выбираю Напряжение батареи и Скорость вращения двигателя.

Окно настройки подсказывает, что чем больше параметров будет выбрано для одновременного отображения, тем меньше будет скорость обновления каждого. Поэтому если необходимо отслеживать параметры, которые изменяются быстрее, чем обновляются показания на сканере, то для измерения этих параметров необходимо воспользоваться мотор-тестером.

Двигатель заглушен. Запускаем запись осциллограммы, Уровень напряжения – составляет почти 12,8 В, что соответствует нормально заряженному аккумулятору.

Теперь включаем запись в окне сканера. Выбираем режим отображения в виде графиков.

Первое, что бросается в глаза – отличия в показаниях постоянного напряжения. Причиной этого может быть то, что измерение напряжения осуществляется в разных точках: щуп мотор-тестера подключен непосредственно к клеммам аккумулятора, а электронный блок показывает напряжение, которое приходит на его вход. Так как разница в показаниях небольшая и никаких симптомов неисправности в работе автомобиля не проявляется, то можно не обращать на это внимания. Как уже отмечалось ранее, двигатель заглушен, тем не менее сканер показывает скорость вращения 25 об/мин. Возможно, эта особенность работы сканера на данном автомобиле. Также не будем обращать на это внимания.

Запускаем двигатель.

По графику оборотов видно небольшой участок стартерной прокрутки, запуск двигателя и стабилизацию холостого хода. На графике выше видно просаживание бортового напряжения до уровня примерно 10,5 В, затем плавное нарастание напряжения до нормального напряжения работы генератора 14,2…14,3 В.

Остановим запись и перейдем к окну мотор-тестера. Находим участок запуска двигателя.

Наблюдается явное сходство сигналов, но первое, что бросается в глаза – наличие ступенек на графике, полученном сканером. Размер этих ступенек как раз и определяется временем обновления параметра. Например, четко видно, что пик падения напряжения в момент включения стартера пропущен и на самом деле напряжение снижалось до 9 В. В определенных случаях по этому сигналу можно определить неисправность аккумуляторной батареи или стартера, а если анализировать сигнал при работающей системе зарядки аккумулятора, по пульсациям напряжения можно определить неисправность в генераторе.

Основным преимуществом сканера является простой доступ практически ко всем параметрам двигателя посредством подсоединения всего одного провода сканера к диагностическому разъему, в случае же с мотор-тестером, необходимо вручную подключать щуп в определенную точку проводки для просмотра требуемого параметра. С другой стороны, мотор-тестер позволяет проводить непосредственное измерение и обеспечивает верные показания не зависимо от исправности бортовой сети или электронного блока управления. А также позволяет проводить анализ параметров, которые сканером просто невозможно проконтролировать.

Мотор-тестер и сканер – два незаменимых прибора в диагностике современного двигателя, которые не заменяют друг друга, а дополняют возможности каждого.

Поэтому Для эффективной работы, необходимо рационально сочетать возможности этих двух приборов. И понимать в каких случаях, какой прибор необходимо использовать.

Автор: Евгений Куришко

Для чего нужен порт заземления аналогового осциллографа?

Все существующих ответов здесь , кажется, отвечая , почему вы хотите подключиться к земле осциллографа, а не почему бы отдельный наземный терминал, поэтому я не чувствую себя слишком плохо о проводке следующего куска спекуляции :


Наличие заземляющей клеммы является (я предполагаю) унаследованной особенностью, вытекающей из истории входных соединений осциллографа.

Когда-то коаксиальные кабели и разъемы были не такими распространенными и дешевыми, а интересующие частоты были ниже. Осциллографы имели клеммы для отдельных проводов или банановые штекеры, такие как клеммы на этом устройстве:

Более поздней разработкой был коаксиальный разъем SO-239 или UHF. Одним из свойств этого разъема является то, что он может принимать банановый штекер. Следовательно, если прицел имеет разъем SO-239 в паре с заземляющим разъемом типа «банан», он может принимать либо коаксиальный вход, либо вход «пара банановых штекеров». Примером такой области применения является BK Precision 1431; обратите внимание на домкрат и крепежную стойку в верхнем правом углу с центральными отверстиями того же размера:

Вот недавний пример такого подключения (не к осциллографу), которое фактически используется, из одного из видео Дэйва Джонса (EEVBlog) . (Это немного глупый пример, так как кабель, который он использует, на самом деле коаксиален на другом конце, но это, вероятно, удобнее, чем копать адаптер. SO-239 / PL-259 довольно необычен, если вы не радиолюбитель.)

Таким образом, я предполагаю, что эта функция просто не была удалена (в некоторых конструкциях), когда осциллографы перешли на разъем BNC, который является электрически превосходным и более удобным в использовании, но не имеет такой же совместимости с банановыми штекерами.

Этот рудиментарный разъем все еще потенциально полезен для банановых или проводных входов; один может получить одно-связывающий пост-к-BNC адаптер (пример ниже), или в этом отношении так 239 адаптер, дешевле , чем более часто наблюдается двойной-связывающий-пост адаптера. Но это довольно непонятный случай использования и, безусловно, не оправдывает его использование, когда современное использование осциллографа почти всегда связано с вводом пробника или коаксиального кабеля.

принципы действия, отличия, сферы применения

7 Сентября 2020

Осциллографы предназначены для измерения параметров электрических и оптических сигналов — напряжения, частоты, сдвига фаз, отношения сигнала к шуму и других. Эти приборы незаменимы при проектировании, тестировании и ремонте интегральных схем, полупроводниковых и других устройств.

За десятилетия совершенствования осциллографов их характеристики существенно улучшились, а возможности применения — расширились. Производители разработали разные типы осциллографов. В наши дни широкое распространение получили цифровые приборы двух типов — стробоскопические и реального времени. Перед тем, как выбрать и купить осциллограф, нужно изучить сходства и различия устройств разных типов. В этом вам поможет настоящий обзор.


Содержание

Немного истории

История осциллографов началась в далёком 1893 году, когда учёный Андре Блондель из Франции создал магнитоэлектрический прибор для регистрации характеристик сигналов. Этот первый осциллограф, крайне примитивный по сегодняшним меркам, выводил результаты измерений на движущуюся ленту с помощью маятника с чернилами. Большое количество трущихся деталей значительно снижало точность устройства. Полоса его пропускания также была небольшой — всего 10-19 кГц.


Блондель Андре-Эжен, физик, специалист в области электротехники, изобретатель электромеханического осциллографа

1897 год был ознаменован изобретением электронно-лучевой трубки — устройства, давшего осциллографам новую жизнь. Первую модель прибора, оснащённого ЭЛТ, в 1932 году продемонстрировала английская компания A. C. Cossor.

Вторая мировая война затормозила развитие измерительной техники. После её окончания началось стремительное распространение осциллографов во многих странах мира, в первую очередь — в Америке и Европе.

В 1946 году был изобретён первый в мире осциллограф с ждущей развёрткой — такой, которая срабатывает только тогда, когда присутствует исследуемый электрический сигнал.

Из года в год улучшались характеристики осциллографов — повышалась их точность, расширялась полоса пропускания. Тем не менее, всё это время неизменным оставалось одно — все измерительные приборы были аналоговыми. Революционным событием стало создание в 1985 году первых цифровых осциллографов, предназначенных для научного центра CERN. Их разработала компания LeCroy, которая в последующие годы получала огромное количество заказов на свои устройства.

Появлению и бурному развитию цифровых осциллографов поспособствовало создание таких устройств, как:

  • гибридные аналого-цифровые преобразователи, позволяющие точно и быстро переводить электрические и оптические сигналы в цифровую форму;
  • компактных, информативных и энергоэффективных дисплеев, на которые выводится информация о результатах измерений;
  • запоминающих модулей, позволяющих фиксировать выборки сигнала в памяти.

Аналоговые осциллографы, оснащённые электронно-лучевыми трубками, ушли на второй план далеко не сразу — слишком сильны были привычки и предпочтения учёных и исследователей второй половины XX века. Такие приборы отображали сигнал в режиме реального времени, они не позволяли масштабировать его и сохранять данные в памяти, поэтому со временем закономерно уступили свои позиции. Цифровые осциллографы оказались гораздо более функциональными, поэтому именно они в итоге завоевали рынок измерительного оборудования.

Совершенствуя цифровые приборы, разработчики создали несколько типов осциллографов — в частности, стробоскопические и реального времени. Модели, входящие в каждую из этих групп, имеют разные, хоть и частично пересекающиеся, сферы применения (подробнее об этом будет рассказано далее).

Стробоскопические осциллографы и устройства, работающие в реальном времени, имеют сходство, и оно — в тракте дискретизации (оцифровки) исследуемого сигнала. Последний подаётся на входной интерфейс прибора и переводится в цифровую форму в цепи предварительной обработки. Трансформированный таким образом сигнал отображается на экране осциллографа и сохраняется в его памяти. На этом сходства приборов разных типов заканчиваются, и начинаются принципиальные различия.

Стробоскопические осциллографы

У этих приборов есть другое название — осциллографы DCA (Digital Communication Analyzer, цифровые коммуникационные анализаторы). Их используют для изучения временных и амплитудных характеристик периодических сигналов, визуализации их формы.


Стробоскопический осциллограф N1092D серии DCA-M обладает высочайшей чувствительностью
благодаря уровню собственных шумов менее 5 мкВт

Принцип действия осциллографов DCA основывается на стробоскопическом эффекте. Анализ сигналов с их помощью производится в несколько этапов:

  • исследуемый сигнал подаётся на стробоскопический смеситель, в который входят запоминающий модуль и диодная ключевая схема;
  • при первом выполнении условий старта прибор захватывает группу выборок, разнесённых по времени;
  • далее осциллограф смещает точку запуска и захватывает очередной набор выборок, которые отображаются на экране совместно с первой группой. Смещение происходит с помощью коротких строб-импульсов, создаваемых специальной схемой. Последняя обеспечивает фиксированный шаг считывания, на который и происходит сдвиг точки захвата;
  • процесс повторяется, в результате чего строится осциллограмма с бесконечным послесвечением, сформированная по данным многочисленных считываний исследуемого сигнала.

Описанный принцип действия стробоскопических осциллографов обеспечивает высокую чувствительность и широкую полосу пропускания этих приборов. В настоящее время они являются наиболее чувствительными широкополосными устройствами.

Ключевое значение для работы стробоскопического осциллографа имеет шаг сдвига точки захвата сигнала. Частота дискретизации несущественна, объём памяти также не имеет большого значения, поскольку прибору при каждом запуске приходится захватывать и обрабатывать лишь несколько выборок.

Исследуемый сигнал можно не только наблюдать на экране осциллографа, но и подавать на компьютер или двухкоординатный самописец — для этого предназначен специальный низкочастотный выход.

Осциллографы реального времени

У этих устройств есть альтернативные названия — цифровые осциллографы DSO или MSO (Digital Storage Oscilloscope, Mixed Signal Oscilloscope, то есть цифровые запоминающие или предназначенные для работы со смешанным сигналом осциллографы.


Осциллограф реального времени MXR608A серии Infiniium MXR от Keysight Technologies

Исследование сигнала с помощью цифрового осциллографа реального времени проходит в несколько этапов:

  • дискретизированный сигнал подаётся на вход прибора;
  • интегральная схема, отвечающая за запуск осциллографа, ожидает наступления предварительно заданного события — той или иной кодовой последовательности, перепада напряжения или другого. После его наступления ИС запускает прибор;
  • осциллограф в режиме реального времени захватывает непрерывную последовательность выборок изучаемого сигнала и выводит собранные данные на экран вместе с выборками, захваченными до запуска. Кроме того, эта информация сохраняется в памяти устройства.

Осциллограф DSO можно использовать в одном из двух режимов:

  • периодическом (непрерывном). Прибор с определённой периодичностью захватывает и выводит на экран исследуемый сигнал, если выполняются заданные условия запуска. Появляется возможность «живого» изучения входящего сигнала, весьма ценная для специалистов, и именно поэтому периодический режим используют чаще всего;
  • режиме однократного захвата. При работе в нём цифровой осциллограф однократно захватывает группу последовательных выборок и отображает собранные данные на экране. Пользователь получает возможность детально изучить интересующее его событие, в том числе растягивая изображение, измерить длительность импульса или его фронта, выполнить быстрое преобразование Фурье или математический анализ.

Для цифровых осциллографов реального времени критичен такой параметр, как объём памяти. Чем он больше, тем более широкое окно захвата сигнала есть в распоряжении пользователя. Это, в свою очередь, позволяет выявлять события, происходящие сравнительно редко. Кроме того, большой объём памяти прибора даёт возможность повысить точность измерений и математических расчётов. Это достигается путём увеличения частоты дискретизации и одновременного замедления развёртки.

Сравнение осциллографов разных типов

Перед тем, как выбрать и купить осциллограф, примите во внимание различия между приборами разных типов.


Выбирая осциллограф обращайте внимание на уровень шумов,
способ восстановления тактовой частоты и амплитудно-частотную характеристику

Отношение сигнал/шум

Рассматривая этот критерий, нужно учесть разрядность аналого-цифровых преобразователей и связанный с ней динамический диапазон осциллографов. Модели, работающие в реальном времени, имеют 8-разрядный АЦП (фактическое разрешение при этом нередко составляет всего 6 разрядов). Это сужает динамический диапазон таких осциллографов, повышает уровень шума и заставляет использовать аттенюаторы, чтобы изучаемые сигналы отображались корректно.

Стробоскопические устройства превосходят осциллографы DSO тем, что имеют на борту 14-разрядные АЦП. Это расширяет динамический диапазон приборов и снижает уровень шума. Появляется возможность исследовать сигналы, амплитуда которых варьируется от милливольт до единиц вольт, причём без применения аттенюатора.

Низкий уровень шумов позволил стробоскопическим осциллографам завоевать титул «золотого стандарта» в сфере измерений. Устройства реального времени, однако, не намерены уступать — их характеристики с каждым годом улучшаются, а отставание от стробоскопических осциллографов по такому критерию, как уровень шума, сокращается.

Технология восстановления тактовой частоты

Чтобы измерять джиттер, декодировать 10-битное кодирование и строить так называемые глазковые диаграммы, осциллографы должны восстанавливать тактовую частоту, примешанную к исследуемому сигналу. Восстановленная тактовая частота, по сути, играет для осциллографа роль опорной, поэтому технология её восстановления имеет большое значение. В прошлом использовалось только аппаратное восстановление, и эта система не была застрахована от ошибок — вне зависимости от того, какая (внутренняя или внешняя) тактовая частота использовалась.

Сравнительно недавно разработчики реализовали программную технологию восстановления тактовой частоты. Пионером в этом направлении стала американская компания Agilent Technologies (Keysight Technologies). Внедрение программных методов стало важным шагом на пути развития измерительной техники — ошибки исчезли, а качество работы цифровых осциллографов значительно повысилось.

Нужно принимать во внимание не только технологию восстановления тактовой частоты, но и алгоритм, по которому она выполняется. Используются алгоритмы JTF и OJTF, причём первый чаще всего реализован в стробоскопических осциллографах, а второй — в моделях реального времени. Алгоритм OJTF в значительной степени подавляет низкочастотный джиттер, и это нужно учитывать при использовании измерительного оборудования.


Стробоскопические осциллографы и осциллографы реального времени
могут строить глазковые диаграммы, гистограммы и измерять джиттер

Амплитудно-частотная характеристика

Результаты исследования сигнала напрямую зависят от частотных характеристик осциллографа, с помощью которого оно выполняется. Способность корректировать амплитудно-частотную характеристику — ещё одна особенность, которой отличаются друг от друга приборы разных типов:

  • стробоскопические осциллографы, как правило, не корректируют АЧХ, поэтому имеют медленно снижающуюся частотную характеристику, напоминающую гауссову кривую;
  • во многих осциллографах реального времени реализована технология цифровой коррекции на основе DSP (Digital Signal Processor, цифрового сигнального процессора). В отдельных моделях предусмотрено несколько отличающихся параметрами частотных характеристик. Замечено, что плоская АЧХ при чрезмерных для прибора скоростях спада и нарастания импульса может при измерениях давать подобие звона. Гауссова АЧХ в некоторых случаях порождает межсимвольные помехи, также искажающие результаты измерений. Исследователь, использующий цифровой осциллограф DSO, должен учитывать эти особенности и в каждом случае выбирать оптимальную частотную характеристику.
Цена

При схожих технических характеристиках цена осциллографов разных типов может существенно отличаться. Так, модель реального времени, имеющая полосу пропускания 50 ГГц, может стоить 300-400 тыс. долларов, тогда как полнофункциональный стробоскопический осциллограф с аналогичной полосой пропускания вполне реально приобрести меньше, чем за 150 тыс. долларов. Ответьте на вопрос о том, нужна ли высокая гибкость осциллографов DSO в вашем случае, и вы избежите неоправданных расходов.

Расширяемость

И стробоскопические, и DSO осциллографы отличаются друг от друга возможностями расширения. Современные модели позволяют:

  • добавлять специализированные функции измерения;
  • работать с программным обеспечением сторонних производителей, установленным на компьютере;
  • увеличивать объём памяти для того, чтобы создавать более длительные записи;
  • использовать большую номенклатуру дополнительных модулей и пробников;
  • применять вспомогательные приспособления — комплекты для установки осциллографа в стойку, аккумуляторные батареи для автономной работы прибора и другие.

Базовый блок N1000A DCA-X с прецизионным анализатором формы сигналов N1060A

Выбирая осциллограф по такому критерию, как степень расширяемости, учитывайте не только существующие потребности, но и те, которые могут возникнуть в будущем.

Лёгкость изучения

Это — ещё одно отличие разных моделей осциллографов (как стробоскопических, так и реального времени). Студенты и начинающие пользователи быстрее начинают эффективное использование измерительного прибора, если он:

  • имеет интуитивно понятный интерфейс;
  • комплектуется учебными материалами;
  • позволяет использовать встроенные обучающие сигналы;
  • даёт доступ к презентациям, лабораторным работам и другим материалам, разработанным фирмой-производителем.

Сферы применения осциллографов разных типов

Если исследуемый сигнал периодически повторяется, и его можно захватить в определённом интервале реального времени, оптимально подойдёт стробоскопический осциллограф. Важную роль в данном случае играют такие особенности прибора, как широкий динамический диапазон и незначительный джиттер. Не менее важны модульная конструкция осциллографов стробоскопического типа и их сравнительно небольшая стоимость. Эти высокочувствительные приборы позволяют:

  • исследовать временные и амплитудные характеристики сигналов пико- и наносекундного диапазонов, которые периодически повторяются;
  • работать с уровнями сигналов, варьирующимися от милливольт до единиц вольт;
  • изучать параметры импульсных и интегральных схем;
  • строить глазковые диаграммы;
  • измерять джиттер;
  • исследовать переходные процессы, происходящие в быстродействующих приборах;
  • решать некоторые другие задачи.

Чтобы наблюдать за слабыми импульсами, длительность которых измеряется наносекундами, понадобились бы широкополосные трубки и усилители сигнала, работающие на высоких частотах. Стробоскопические осциллографы сделали ненужным комбинирование этих приборов, которые с трудом совмещаются друг с другом. Они позволили масштабировать время изучаемого импульса без изменения его формы — а значит, многократно увеличить эквивалентную полосу пропускания.


При выборе осциллографа реального времени обязательно обращайте внимание на объём памяти

Можно сделать вывод: стробоскопические осциллографы, как правило, лучше других отвечают требованиям, действующим при производственном тестировании.

Если пользователю, выполняющему отладку оборудования, нужно организовать запуск прибора по сложно обнаруживаемым событиям, ему подойдёт осциллограф DSO, работающий в реальном времени. Такие приборы отличаются гораздо более высокой гибкостью, чем стробоскопические модели. Они позволяют:

  • декодировать сигналы, закодированные по многим протоколам;
  • начинать анализ по этим сигналам;
  • тестировать оборудование по многочисленным стандартам;
  • исследовать джиттер в расширенном режиме, причём по единственному захвату;
  • в итоге — быстро и эффективно выявлять и устранять возникшие неисправности оборудования.

В недалёком прошлом стробоскопические осциллографы на несколько порядков превосходили устройства реального времени по собственному джиттеру и полосе пропускания. За последнее десятилетие осциллографы DSO, однако, значительно сократили этот разрыв. Грань между приборами разных типов, таким образом, оказалась почти стёртой.


Современные осциллографы реального времени имеют широкую полосу пропускания,
могут проводить расширенный анализ джиттера и практически не уступают стробоскопическим осциллографам

Тенденции совершенствования осциллографов

Одна из главных тенденций совершенствования цифровых осциллографов — расширение их полосы пропускания и повышение их быстродействия. По первому критерию предел современных устройств составляет 6-7 ГГц, время нарастания при этом составляет порядка 50-70 пикосекунд.

Ещё одна тенденция — расширение ассортимента портативных (мобильных) осциллографов. Внешне такие устройства очень напоминают сотовые телефоны. Портативные осциллографы, как правило, уступают стационарным лабораторным моделям по характеристикам, но превосходят их по удобству транспортировки и использования в полевых условиях. Портативными осциллографами управляют с помощью компьютера, на нём же выполняется обработка сигнала. Результаты наблюдений отрисовываются на мониторе ПК. Кроме того, появляется возможность сохранить результаты исследований на жёстком диске, поделиться ими по электронной почте или распечатать на принтере.

Свои тенденции развития господствуют в сегменте цифровых осциллографов класса Hi-End. Они оснащаются аналого-цифровыми преобразователями, работающими с чрезвычайно высокой (достигающей 10 гигавыборок в секунду) скоростью. Такие устройства отличаются очень малым временем, проходящим между записью сегментов. Благодаря этому осциллографы класса Hi-End обеспечивают высокую скорость сбора данных и их фиксации в памяти.

Выводы

Итак, если вы изучаете периодически повторяющиеся сигналы в большом динамическом диапазоне, имеющие малый джиттер, вам подойдёт стробоскопический осциллограф. В будущем вы с большой вероятностью сможете расширять его функциональность, обновляя и дополняя модули прибора. Вас порадует цена этого устройства — она будет гораздо более доступной, чем цена цифрового осциллографа реального времени.

Если вам нужно выполнять высокочастотные измерения и регистрировать параметры однократных и повторяющихся сигналов, исследовать джиттер, запускать осциллограф по редким и сложно выявляемым событиям, ваш выбор — модель, работающая в реальном времени. При схожих характеристиках она будет дороже, чем стробоскопическое устройство, но обеспечит вам максимальную гибкость её эксплуатации.

Возникают сложности при выборе того или иного типа осциллографа? Воспользуйтесь профессиональной помощью специалистов компании «Диполь». Мы изучим ваши потребности и порекомендуем модели, которые оптимально подойдут именно вам.

Что такое осциллограф? Зачем он вам нужен?

Практические практические руководства

Резюме

Осциллографы показывают биение электронных устройств. Они дают нам всевозможные сведения о том, правильно ли работает электронное устройство, что позволяет нам проверить его жизненно важные функции.

Описание

Жизненно важными показателями наших устройств могут быть напряжение или ток. И точно так же, как мы не хотим, чтобы наши сердца бились слишком быстро или слишком медленно, мы хотим, чтобы эти напряжения колебались с правильной скоростью или частотой.Все мы знаем, что шумы в сердце — это плохо. Что ж, нам тоже не нужны сбои в электрических сигналах, и осциллограф может помочь нам их найти. Подобное понимание ваших электронных устройств позволяет вам убедиться, что они работают должным образом. А если это не так, осциллографы помогут вам диагностировать проблему и исправить ее. Если вы инженер-электрик, скорее всего, вы могли бы использовать осциллограф — независимо от того, являетесь ли вы инженером-испытателем или студентом, или работаете на производстве, ремонте, исследованиях или разработках.

Осциллографы серии 1000 X для различных измерений.

Базовая операция осциллографа отображает зависимость напряжения от времени с напряжением по вертикальной оси и временем по горизонтальной оси. Это позволяет вам дважды проверить, соответствует ли сигнал вашего устройства ожидаемому как по величине, так и по частоте. А поскольку осциллографы обеспечивают визуальное представление сигнала, вы можете видеть любые аномалии или искажения, которые могут возникнуть.Но прежде чем приступить к тестированию, вам следует учесть некоторые моменты.

Осциллографы отображают напряжение по вертикальной оси и время по горизонтальной оси.

Осциллографы

бывают разных видов. Вы хотите выбрать осциллограф с правильной полосой пропускания, целостностью сигнала, частотой дискретизации и входными каналами. Вы также должны убедиться, что он совместим с любыми приложениями и датчиками, которые могут вам понадобиться. Вот список некоторых функций, которые следует проверить при выборе осциллографа:

  • Полоса пропускания — диапазон частот, который осциллограф может точно измерить.Полоса пропускания осциллографа обычно составляет от 50 МГц до 100 ГГц.
  • Частота выборки — количество выборок, которое осциллограф может регистрировать в секунду. Чем больше выборок в секунду, тем четче и точнее отображается форма сигнала.
  • Целостность сигнала — способность осциллографа точно отображать форму сигнала. Вам не нужен пульсометр, который отображает неверную информацию. То же самое и с вашим тестируемым устройством. Вы бы не хотели заявлять, что ваше устройство неисправно, и тратить недели на поиск первопричины, хотя на самом деле проблемы нет.
  • Каналы — Вход осциллографа. Они могут быть аналоговыми или цифровыми. Обычно на один осциллограф приходится от 2 до 4 аналоговых каналов.
  • Совместимость пробника — Пробник — это инструмент, используемый для подключения осциллографа к тестируемому устройству. Существует большое количество пассивных и активных пробников, каждый из которых предназначен для конкретных случаев использования. Вам нужен осциллограф, совместимый с типом пробника, который вам нужен для конкретных испытаний.
  • Приложения — Программное обеспечение для анализа сигналов, декодирования протоколов и тестирования на соответствие может значительно сократить время, необходимое для выявления и фиксации ошибок в ваших проектах.Программное обеспечение для анализа может помочь вам найти и оценить джиттер, выполнить преобразования Фурье, создать глазковые диаграммы и даже определить и количественно оценить перекрестные помехи. Программное обеспечение для декодирования протоколов может идентифицировать цифровые пакеты информации, запускать при различных условиях пакета и выявлять ошибки протокола. Не все осциллографы совместимы со всеми приложениями.

Теперь, когда вы вооружены жаргоном, вы готовы приступить к работе. Для самого базового тестирования требуется только осциллограф с полосой пропускания от 50 до 200 МГц, пассивный пробник и достаточная частота дискретизации, целостность сигнала и входы каналов.


Вооружившись этими основами, вы можете выборочно проверить свои печатные платы (PCB), чтобы найти неисправные детали, зашумленные линии питания, короткие замыкания и неработающие устройства ввода-вывода (входы и выходы); погрузитесь в различные режимы запуска для поиска коротких замыканий, сбоев и временных ошибок; и фиксируйте сигналы и данные, чтобы подтвердить качество ваших проектов. Некоторые базовые осциллографы даже обеспечивают анализ Боде или частотный и фазовый анализ. И это только начало.

Анализ частотной характеристики, выполненный на осциллографе InfiniiVision.

Осциллографы

— универсальные и широко используемые инструменты. Автомобильные техники используют осциллографы для диагностики электрических проблем в автомобилях. В университетских лабораториях осциллографы используются для обучения студентов электронике. В распоряжении исследовательских групп по всему миру есть осциллографы. Производители сотовых телефонов используют осциллографы для проверки целостности своих сигналов. В военной и авиационной промышленности осциллографы используются для проверки систем радиолокационной связи. Инженеры НИОКР используют осциллографы для тестирования и разработки новых технологий.Осциллографы также используются для тестирования на соответствие, например, протоколов USB и CAN, где выходной сигнал должен соответствовать определенным стандартам.

Приложения

— 6 Основы для максимально эффективного использования вашего осциллографа
— Примечания к приложению «Основные принципы осциллографа»

10 причин, по которым каждому любителю нужен осциллограф

К своему 18-летию я наконец получил один из инструментов, в котором я так нуждался больше всего для многих моих проектов: осциллограф.Я даже не могу сказать вам, сколько раз я говорил: «Чувак, было бы неплохо иметь осциллограф прямо сейчас». Дело даже не в том, что они непомерно дороги; Стоимость надежных и многофункциональных осциллографов за последние несколько лет заметно снизилась. Теперь, когда у меня есть один, я перечислю, для чего я его использовал чаще всего, чтобы вы тоже совершили прыжок.

Осциллограф — это то, что должно быть в комплекте каждого серьезного производителя.

Моя модель

Мне подарили Hantek DSO5072P.На мой взгляд, этот осциллограф — один из лучших осциллографов начального уровня на рынке. У него есть все функции дорогого прицела, но стоимость действительно дешевого прицела — вы можете найти его на Amazon, нажав здесь. Однако я не буду обсуждать какие-либо особенности этого осциллографа. Все мои советы будут общими и применимы практически к любому осциллографу, представленному на рынке.

Причина №1: Это как мультиметр, только круче!

Странный циклический шум, который я обнаружил в одном из своих источников питания…

Конечно, основная функция осциллографа — измерение электрических сигналов.Но он также чертовски полезен для измерения в основном постоянных уровней напряжения. Например, я использовал свой только сегодня, когда проверял вывод различных уровней напряжения питания. Он также может делать то, что не могут сделать большинство мультиметров: обнаруживать небольшие колебания напряжения питания.

Причина № 2: Вы можете использовать их для отладки аналоговых выходов датчиков

Аналоговый выход ИК-датчика расстояния перед вращающимся объектом

У меня есть тонна аналоговых датчиков расстояния.Некоторые из них настоящие, а некоторые — дешевые подделки. Прежде чем я вставлю один из… ммм… более сомнительных датчиков… в схему, я сначала подключу их к моему осциллографу, чтобы измерить, ведет ли аналоговый выход должным образом.

Причина № 3: они отлично подходят для обнаружения простых ошибок.

Когда я собирал свою покерную фишку с подсветкой, у меня возникли некоторые проблемы с тем, чтобы один из демонстрационных эскизов правильно мигал. Подключив его к осциллографу и измерив период миганий, я смог определить, что где-то в коде я добавил дополнительный ноль.

Причина № 4: Осциллографы особенно хороши в отладке сигналов ШИМ.

У меня недавно были проблемы с эскизом для моего проекта Annoy-O-Bug, поэтому я использовал свой осциллограф, чтобы взглянуть на один из ШИМ-выходы на ATtiny. Оказалось, что одна из синхронизированных функций в моем эскизе мешала широтно-импульсной модуляции на этом выводе. Я бы, наверное, никогда не понял, почему прямоугольная волна ШИМ не постоянна, если бы не мой прицел.

Причина № 5: Вы можете использовать осциллографы для отладки коммуникационных шин.

Я сделал некоторый ремонт, чтобы заменить экран на одной из моих визитных карточек экраном, и, к моему большому сожалению, все устройство перестало работать.Я не мог понять почему, пока не исследовал шину I2c дисплея на карте. Я ожидал увидеть контрольные прямоугольные волны с нечетными интервалами, которые указывают на передачу данных, но на самом деле я обнаружил кое-что совсем другое: при сборке экрана я случайно замкнул линию SDA на землю. Поскольку данные передаются путем опускания линии SDA на низкий уровень, это, очевидно, создавало проблемы. Исправление паяного соединения устранило мою проблему.

Причина № 6: Они действительно упрощают сбор данных

Выходной сигнал прямоугольной формы и собранные данные, импортируемые в Numbers

Многие осциллографы имеют режим экспорта CSV, в котором точки данных собираются в течение нескольких секунд и сохраняются в Флешка.Затем вы можете перенести файл CSV в программу для работы с электронными таблицами, такую ​​как Numbers или Excel, для дальнейшего анализа. Есть масса случаев, в которых это может быть полезно, например, когда вы хотите получить точную формулу для тригонометрической формы волны.

Причина № 7: Это отличные обучающие инструменты

Вы можете многому научиться, глядя на точки в цепи с помощью мультиметра. Имея возможность видеть изменения формы волны аналоговой схемы в реальном времени или имея возможность наблюдать, как биты и байты передаются от одного устройства к другому в цифровой схеме, вы можете лучше понять, насколько сложны некоторые схемы действительно есть.Вы также можете покопаться в своем осциллографе, сняв заднюю панель, чтобы немного узнать об аналоговых / цифровых схемах.

Причина № 8: НЕКОТОРЫЙ ПАРЕНЬ СОЗДАЛ 3D ОСЦИЛЛОСКОП ИСКУССТВО

Хорошо, может быть, вы не можете сделать это на прицелах с цифровыми экранами, но все же. Посмотрите, насколько это круто:

Причина № 9: Вы можете выполнить сложный математический анализ нескольких сигналов

Вычитание двух идентичных сигналов дает плоскую линию

Допустим, вы пытаетесь разработать схему звукового глушителя для определенной частоты звука.Вы можете подключить результат схемы глушителя к одному из каналов на вашем прицеле, а звуковую волну — на другой канал. Многие осциллографы предлагают возможность затем добавлять одну волну к другой. Если вы видите ровную линию, значит, ваша схема работает! Это всего лишь один пример; существует масса различных сценариев, в которых это было бы полезно.

Причина № 10: они создают отличный фон / опору для фотографий

У меня заканчиваются полезные сценарии (10 — это много), поэтому я решил добавить в этот пост несколько лишний вариант использования.Вы можете по-настоящему оживить фотографии своих проектов, включив осциллограф на несфокусированном фоне — это добавит достоверности фотографиям и заставит вас выглядеть настоящим мастером! Выше моя крошечная фишка для покера с осциллографом на заднем плане. Также обратите внимание на домашнюю страницу Hackster.io. Похоже, у нас с фотографом одна и та же модель прицела!

Вот и все! Чтобы увидеть больше моих проектов, посетите www.AlexWulff.com и мою страницу профиля Hackster .Вы также можете узнать больше о моем письме здесь . Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь оставлять ответы ниже или напишите мне по электронной почте (контактная информация на моем веб-сайте).

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, подаваемой по цепям .

Цепь — это путь между двумя или более точками, через который проходит ток .

Напряжение — это электрическая сила, которая перемещает 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 завязанными глазами .

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 небольшую полосу пропускания от 10 до 19 кГц.

Мы поговорим подробнее о пропускной способности позже, но давайте сначала подведем итоги урока истории.

Большое развитие произошло 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 сигнала.

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 упрощает дизайн 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, систему запуска 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 вашей цепи, а затем использовать наконечник пробника, чтобы выискивать 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

Полоса пропускания 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 с / с и указывает, как часто осциллограф делает снимок сигнала.Чем выше частота дискретизации, тем детальнее отображаемый сигнал.

Скорость захвата осциллограммы выражается в виде осциллограмм в секунду (осциллограмм / с), что указывает на то, как быстро осциллограф получает осциллограммы.

Circuitspecialists.com показывает вам, 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 вам видеть, как напряжение изменяется во времени, отображая форму 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!

Как выбрать лучший осциллограф

Осциллограф, ранее известный как осциллограф, представляет собой настольный прибор, который графически отображает электрические сигналы и показывает, как эти сигналы меняются с течением времени.Они используются инженерами для поиска неисправностей в цепях и проверки качества сигнала. Большинство инженеров используют цифровые осциллографы, и на этом мы сосредоточимся здесь. Цифровые осциллографы собирают и сохраняют формы сигналов, которые показывают напряжение сигнала, частоту, часть сигнала, которая является шумом, искажен ли сигнал, синхронизацию между сигналами и многое другое.

Но когда дело доходит до выбора лучшего осциллографа, как узнать, какой осциллограф подходит для вашей области применения? При покупке осциллографа следует учитывать 10 основных факторов.Чтобы получить краткий обзор основных факторов, посмотрите короткое видео ниже. В противном случае продолжайте читать, чтобы получить полную информацию о том, как выбрать осциллограф для вашего приложения.

Полоса пропускания осциллографа

Полоса пропускания системы определяет способность осциллографа измерять сигнал. В частности, он определяет максимальную частоту, которую прибор может точно измерить. Пропускная способность также является ключевым определяющим фактором в цене.

Определите, что вам нужно — воспользуйтесь «правилом пяти раз»

Например, для осциллографа с полосой пропускания 100 МГц обычно гарантируется ослабление менее 30% на частоте 100 МГц.Чтобы гарантировать точность амплитуды лучше 2%, входные сигналы должны быть ниже 20 МГц. Для цифровых сигналов ключевым моментом является измерение времени нарастания и спада. Полоса пропускания вместе с частотой дискретизации определяет наименьшее время нарастания, которое может измерить осциллограф.

Пробник и осциллограф образуют измерительную систему с общей полосой пропускания. Использование пробника с низкой пропускной способностью снизит общую полосу пропускания, поэтому обязательно используйте пробники, соответствующие осциллографу.

Время нарастания осциллографа

Время нарастания описывает полезный частотный диапазон осциллографа, и это критически важное измерение в цифровом мире.Время нарастания часто учитывается при измерении цифровых сигналов, таких как импульсы и шаги.

Определите, что вам нужно — воспользуйтесь «правилом пяти раз»

Для точного отображения деталей быстрых переходов осциллограф должен иметь достаточное время нарастания. Быстрое время нарастания также необходимо для точных измерений времени. Чтобы рассчитать время нарастания осциллографа, необходимое для вашего типа сигнала, используйте это уравнение:

Например, для времени нарастания 4 нс необходим осциллограф с временем нарастания более 800 пс.Примечание. Как и в случае с полосой пропускания, выполнение этого практического правила не всегда возможно. Многие семейства логических схем имеют более быстрое время нарастания (фронтовые скорости), чем предполагают их тактовые частоты. Процессор с тактовой частотой 20 МГц вполне может иметь сигналы со временем нарастания, аналогичным сигналам процессора с тактовой частотой 800 МГц. Время нарастания критически важно для изучения прямоугольных волн и импульсов.

Частота дискретизации осциллографа

Частота дискретизации осциллографа аналогична частоте кадров кинокамеры. Он определяет, сколько деталей формы волны может уловить осциллограф.

Определите, что вам нужно — воспользуйтесь «правилом пяти раз»

Частота дискретизации (отсчетов в секунду, с / с) — это частота дискретизации сигнала осциллографом. Опять же, мы рекомендуем «правило пяти раз». Используйте частоту дискретизации, по крайней мере, в 5 раз превышающую самую высокую частотную составляющую вашей схемы.

Осциллографы

имеют широкий диапазон частот дискретизации от 1 до 200 Гвыб / с, чтобы удовлетворить потребности вашего приложения.

Чем быстрее вы производите выборку, тем меньше информации вы потеряете и тем лучше осциллограф будет представлять тестируемый сигнал.Однако быстрая выборка также быстро заполнит вашу память, что ограничит время, которое вы можете захватить.

Плотность каналов осциллографа

Цифровые осциллографы

выбирают аналоговые каналы для сохранения и отображения. В целом, чем больше каналов, тем лучше, хотя добавление каналов увеличивает цену.

Определите, что вам нужно

Ваше приложение определит, нужно ли вам выбрать осциллограф с двумя, четырьмя, шестью или даже восемью аналоговыми каналами.Например, два канала позволяют сравнивать вход компонента с его выходом. Четыре аналоговых канала позволяют сравнивать больше сигналов и обеспечивают большую гибкость для математического комбинирования каналов (например, умножение для получения мощности или вычитание для дифференциальных сигналов). Осциллографы с шестью или восемью каналами позволяют проводить анализ нескольких шин при одновременном просмотре сигналов напряжения или тока в среде, связанной с питанием.

Осциллограф смешанных сигналов добавляет цифровые временные каналы, которые указывают на высокое или низкое состояние и могут отображаться вместе в виде сигнала шины.Что бы вы ни выбрали, все каналы должны иметь хороший диапазон, линейность, точность усиления, плоскостность и устойчивость к статическому разряду.

В некоторых приборах для экономии денег используется общая система семплирования между каналами. Но будьте осторожны: количество включенных каналов может снизить частоту дискретизации.

Рассмотрим совместимые пробники осциллографов

Хорошие измерения начинаются с наконечника зонда. Осциллограф и пробник работают вместе как система, поэтому обязательно учитывайте пробники при выборе осциллографа.

При проведении измерений зонды фактически становятся частью цепи, создавая резистивную, емкостную и индуктивную нагрузку, которая изменяет измерения. Чтобы свести к минимуму эффект, лучше всего использовать датчики, предназначенные для использования с вашим прицелом.

Выберите пассивные пробники с достаточной пропускной способностью. Полоса пропускания пробника должна соответствовать полосе пропускания осциллографа.

Широкий спектр совместимых пробников позволит вам использовать ваш прицел в большем количестве приложений.

Перед покупкой проверьте, что доступно для прицела.

Используйте правильный датчик для работы

Пассивные пробники: Пробники с 10-кратным ослаблением обеспечивают контролируемое сопротивление и емкость вашей цепи и подходят для большинства измерений с привязкой к земле. Они входят в комплект большинства осциллографов — вам понадобится по одному для каждого входного канала.

Высоковольтные дифференциальные пробники: Дифференциальные пробники позволяют осциллографу с привязкой к земле выполнять безопасные, точные плавающие и дифференциальные измерения.В каждой лаборатории должен быть хотя бы один.

Логические пробники: Логические пробники подают цифровые сигналы на интерфейс осциллографа смешанных сигналов. Они включают в себя «подвесные выводы» с аксессуарами, предназначенными для подключения к небольшим контрольным точкам на печатной плате.

Токовые щупы: Добавление токового щупа, конечно, позволяет осциллографу измерять ток, но также позволяет рассчитывать и отображать мгновенную мощность.

Возможности запуска осциллографа

Все осциллографы обеспечивают запуск по фронту, а большинство из них — по ширине импульса.Чтобы выявить аномалии и максимально использовать длину записи осциллографа, ищите осциллограф, который предлагает расширенный запуск по более сложным сигналам.

Определите, что вам нужно

Чем шире диапазон доступных вариантов запуска, тем более универсален прицел (и тем быстрее вы найдете первопричину проблемы):

  • Цифровые / импульсные триггеры: длительность импульса, кратковременный импульс, время нарастания / спада, установка и удержание
  • Логический запуск
  • Триггеры последовательных данных: конструкции встроенных систем используют как последовательные (I2C, SPI, CAN / LIN…), так и параллельные шины.
  • Запуск видео

Длина записи осциллографа

Длина записи — это количество точек в полной записи сигнала. Осциллограф может хранить только ограниченное количество выборок, поэтому, как правило, чем больше длина записи, тем лучше.

Определите, что вам нужно

Время захвата = длина записи / частота дискретизации. Таким образом, при длине записи 1 млн точек и частоте дискретизации 250 мс / сек осциллограф захватит 4 мс.Современные осциллографы позволяют вам выбирать длину записи, чтобы оптимизировать уровень детализации, необходимый для вашего приложения.

Хороший базовый осциллограф, например, будет хранить более 2000 точек, что более чем достаточно для стабильного синусоидального сигнала (возможно, потребуется 500 точек), в то время как более продвинутые высококачественные осциллографы будут иметь до 1 Гб, что необходимо для работы. с приложениями высокоскоростного последовательного типа данных.

Скорость захвата осциллографа

Скорость захвата формы сигнала, выраженная в виде сигналов в секунду (осциллограмм / с), означает, насколько быстро осциллограф получает сигналы.Скорость захвата осциллографов сильно различается, поэтому важно выбрать подходящий для вашего приложения.

Определите, что вам нужно

Осциллографы

с высокой скоростью захвата формы сигнала обеспечивают значительно лучшее визуальное представление о поведении сигнала и значительно увеличивают вероятность того, что осциллограф быстро улавливает переходные аномалии, такие как джиттер, кратковременные импульсы, глитчи и ошибки перехода.

Цифровые запоминающие осциллографы (DSO)

используют архитектуру последовательной обработки для захвата от 10 до 5000 осциллограмм в секунду.Некоторые DSO предоставляют специальный режим, который помещает несколько захватов в длинную память, временно обеспечивая более высокую скорость захвата сигналов с последующим длительным временем простоя обработки, что снижает вероятность захвата редких, прерывистых событий.

В большинстве осциллографов с цифровым люминофором (DPO) используется архитектура параллельной обработки, обеспечивающая значительно более высокую скорость захвата сигналов. Некоторые DPO могут регистрировать миллионы сигналов всего за секунды, значительно увеличивая вероятность захвата прерывистых и неуловимых событий и позволяя вам быстрее увидеть проблемы в вашем сигнале.

Расширяемость осциллографа

По мере изменения ваших потребностей вам понадобится осциллограф, который сможет удовлетворить ваши потребности с помощью прикладных модулей и обновлений программного обеспечения.

Определите, что вам нужно

Если вы хотите со временем расширить возможности осциллографа, убедитесь, что в вашем приборе есть все необходимое. Например, некоторые осциллографы позволяют:

  • Добавить память к каналам для анализа более длинных записей
  • Добавление возможностей измерения для конкретного приложения
  • Дополняет осциллограф полным набором пробников и модулей
  • Работа с популярным сторонним анализом и продуктивность
  • Windows-совместимое программное обеспечение
  • Добавьте аксессуары, такие как аккумуляторные блоки и крепления для стойки

Подключение осциллографа

После того, как вы проанализируете измерения осциллографа, вам нужно будет задокументировать и поделиться своими результатами.Возможность подключения осциллографа обеспечивает расширенные возможности анализа и упрощает документирование и обмен результатами.

Определите, что вам нужно

В зависимости от осциллографа у вас может быть доступ к стандартным интерфейсам (GPIB, RS-232, USB и Ethernet), модулям сетевой связи или расширенным функциям, которые позволяют:

  • Создавайте, редактируйте и обменивайтесь документами на осциллографе, одновременно работая с прибором в вашей конкретной среде
  • Доступ к ресурсам сетевой печати и совместного использования файлов
  • Доступ к рабочему столу Windows®
  • Запуск стороннего программного обеспечения для анализа и документирования
  • Связь с сетями
  • Доступ в Интернет
  • Отправить и получить электронную почту

Нужна помощь в выборе осциллографа? Загрузите наше руководство по выбору осциллографов или обратитесь к специалистам Tektronix, чтобы запросить демонстрацию.Если вы уже знаете, какой осциллограф купить, купите осциллографы Tektronix сегодня.

»Нужен ли мне осциллограф? »JeeLabs

Как я уже упоминал ранее, осциллограф — довольно изящное испытательное оборудование. Это также может быть очень дорого.

Следующий комментарий из моей серии об осциллографах по-прежнему является хорошим обзором того, о чем идет речь, IMO:

Осциллографы

— это «принт» в мире электроники.Без «осциллографа» вы можете только предсказывать и делать выводы о том, что происходит в цепи, но не проверять (не говоря уже о том, чтобы «видеть») это. Вот что делает осциллограф: по вертикальной оси вы видите, что происходит, по горизонтальной оси вы видите, когда это происходит. Это вольтметр плюс машина времени.

Это не означает, что вы ничего не сможете сделать в Physical Computing без . Простой мультиметр намного дешевле и поможет вам долго выяснить электрическое поведение цепи, не говоря уже о поиске коротких замыканий и ошибок подключения.Итак, первое, что вам нужно — это мультиметр, а не прицел. Всегда.

Проблема в том, что ATmega такие чертовски чертовски быстрые . Мы не можем наблюдать события в масштабе , их шкале времени , и, что более важно, многие проблемы проносятся мимо нас и теряются, прежде чем мы успеем что-нибудь увидеть!

Итак, я собираюсь несколько пересмотреть свой совет относительно осциллографов: если вы спаяете вместе комплекты и базовые компоненты, то да, мультиметра будет достаточно. Но если вы подключаете нетривиальные микросхемы и вам нужно отладить комбинацию аппаратного обеспечения и , тогда вам действительно понадобится вся помощь, которую вы можете получить.Будь то логический анализатор цифровых сигналов, шин и последовательностей импульсов или прибор для исследования электрического поведения быстрой цепи.

Обратите внимание, что логический анализатор может быть намного дешевле осциллографа. Причина в том, что они электрически намного проще — им просто нужно собрать кучу цифровых логических уровней (быстро), в то время как осциллограф должен собирать гораздо более богатые сигналы (от милливольт до сотен вольт и со всеми видами обработки сигналов. чтобы убедиться, что вы видите настоящую вещь, а не какой-то артефакт самого инструмента).

Если вы немного следили за этим блогом, то в некоторых сообщениях видели немало снимков экрана с осциллографом. Одно из наиболее важных применений моего прицела здесь, в JeeLabs, — это вычисление энергопотребления при попытке оптимизировать режим сверхнизкого энергопотребления JeeNode. Энергопотребление — вещь аналоговая, поэтому на помощь приходит прицел. И когда вы посмотрите на количество деталей, которые может показать современный прицел, становится ясно, что такой уровень понимания действительно исходит от такого прибора. См. Недавнюю настройку Watchdog и анализ узла комнаты для некоторых примеров.

Означает ли это, что вам нужно выложить несколько тысяч долларов, чтобы сделать что-то подобное? Вовсе нет.

Во-первых, визуализация — это еще не все. Пару лет назад я использовал один JeeNode для измерения энергопотребления другого JeeNode, см. Сообщение о трекере энергопотребления и программное обеспечение для него. Возможно, меньше понимания и никаких забавных снимков экрана, но много информации, чтобы попытаться оптимизировать энергопотребление методом проб и ошибок. Просто настройте свой набросок и измеряйте снова и снова.

Второе замечание, которое я хотел бы отметить, это то, что такие измерения мощности довольно медленные, поэтому подойдет любой прицел . Даже модель с частотой 10 МГц сможет точно отображать изменения от одной микросекунды к другой.

Есть несколько способов получить такой «недорогой» осциллограф (не позволяйте этому термину вводить вас в заблуждение, любой осциллограф может быть чрезвычайно полезным , если ситуация не меняется слишком быстро):

  • Ищите подержанный агрегат, многие из них часто можно найти на eBay.
  • Подумайте о приобретении осциллографа с USB-подключением, такого как DSO-2090.
  • Для ПК есть программное обеспечение для создания базового осциллографа с использованием звуковой карты.
  • Обратите внимание на ультра-крошечный Xmegalab, он стоит менее 50 долларов (плюс доставка).

Эти последние два варианта имеют меньшую стоимость, но более ограничены, поскольку на самом деле они не включают полный «интерфейс» для обработки широкого диапазона входных напряжений. Для цепей с напряжением всего несколько вольт их все же может быть достаточно.

Нормальные «развернутые» аналоговые осциллографы — это нормально, но хранилище осциллографы (аналоговые или цифровые) значительно лучше, потому что вы можете «захватить» событие и сохранить его на экране для расследования.Однако такая функция будет стоить дороже.

Вот пример того, как подержанный прицел Tek 475 за 100 евро (аналоговый и не для хранения) можно использовать для измерения того же энергопотребления, что и в посте настройки Watchdog — это та же форма сигнала:

Были использованы два важных трюка: 1) сторожевой таймер срабатывает с частотой ≈ 60 Гц, поэтому осциллограф срабатывает постоянно, и 2) он запускается по одному импульсу, но отображает следующий с использованием горизонтального увеличения x10.

На приведенном выше экране показаны 2 мА и 200 мкс на деление.Вертикальный масштаб можно было бы увеличить еще больше, но для горизонтального я как бы нахожусь на пределе, если не начну использовать развертку с задержкой. Вот вся единица:

Ни хранилища, ни захвата экрана, ни USB, поэтому для этого нужно было затемнить комнату и поставить камеру перед прицелом. Потребовалось несколько попыток, но эй — , можно так оценить энергопотребление!

Я пытаюсь сказать, что и вы, , можете выполнять такую ​​работу, , вложив от 100 до 150 евро.

Если вы намереваетесь делать больше с электроникой (и позвольте мне вас заверить: такого рода дурака — рай для компьютерных фанатов и вызывает привыкание!) — подумайте о том, чтобы подождать еще немного, если потребуется, и сэкономьте на Rigol или Owon. сфера. Эти «DSO» являются зрелыми, имеют массу полезных функций, и они могут хранить большого количества деталей (это «S» в DSO).

Это случай «если есть молоток, то все начинает походить на гвоздь»? Все, что я знаю, это то, что мое понимание сверхнизкого энергопотребления и оптимизации значительно улучшилось с момента приобретения осциллографа.

На что следует обратить внимание при выборе осциллографа Basic

Осциллографы

Basic используются в качестве окон сигналов для поиска неисправностей в цепях или проверки качества сигнала. Обычно они имеют полосу пропускания от пятидесяти до двухсот мегагерц и встречаются почти в каждой проектной лаборатории, учебной лаборатории, сервисном центре и производственной среде.

Цифровой запоминающий осциллограф
Осциллографы

— незаменимый инструмент для всех, кто проектирует, производит или ремонтирует электронное оборудование.

Цифровой запоминающий осциллограф (DSO, которому посвящена данная статья) собирает и сохраняет формы сигналов. Осциллограммы показывают напряжение и частоту сигнала, искажен ли сигнал, время между сигналами, какая часть сигнала является шумом и многое, многое другое.

Пропускная способность

Полоса пропускания системы определяет способность осциллографа измерять аналоговый сигнал. В частности, он определяет максимальную частоту, которую прибор может точно измерить.Пропускная способность также является ключевым определяющим фактором в цене.

Определите, что вам нужно — воспользуйтесь «правилом пяти раз»

Например, для осциллографа с полосой пропускания 100 МГц обычно гарантируется ослабление менее 30% на частоте 100 МГц. Чтобы гарантировать точность амплитуды лучше 2%, входные сигналы должны быть ниже 20 МГц.

Для цифровых сигналов ключевым моментом является измерение времени нарастания и спада. Полоса пропускания вместе с частотой дискретизации определяет наименьшее время нарастания, которое может измерить осциллограф.

Пробник и осциллограф образуют измерительную систему с общей полосой пропускания. Использование пробника с низкой пропускной способностью снизит общую полосу пропускания, поэтому обязательно используйте пробники, соответствующие осциллографу.

Частота дискретизации

Частота дискретизации осциллографа сравнима с частотой кадров кинокамеры. Он определяет, насколько подробно осциллограф будет улавливать осциллограф.

Определите, что вам нужно — воспользуйтесь «правилом пяти раз»

Частота дискретизации (отсчетов в секунду, S / s) — это частота дискретизации сигнала осциллографом. Опять же, мы склонны защищать «правило пятикратности»: используйте частоту дискретизации как минимум в 5 раз превышающую самую высокую частотную составляющую вашей схемы.

Большинство основных осциллографов имеют (максимальную) частоту дискретизации от 1 до 2 Гвыб / с. Помните, что базовые осциллографы имеют полосу пропускания до 200 МГц, поэтому разработчики осциллографов обычно создают 5-10-кратную передискретизацию при максимальной полосе пропускания.

Чем быстрее вы выполните выборку, тем меньше информации вы потеряете и тем лучше осциллограф будет представлять тестируемый сигнал. Но чем быстрее вы заполните свою память, тем быстрее вы сможете снимать.

Плотность канала Цифровые осциллографы

отбирают аналоговые каналы для сохранения и отображения. В целом, чем больше каналов, тем лучше, хотя добавление каналов увеличивает цену.

Определите, что вам нужно

Выбор 2 или 4 аналоговых каналов зависит от вашего приложения. Например, два канала позволяют сравнивать вход компонента с его выходом. Четыре аналоговых канала позволяют сравнивать больше сигналов и обеспечивают большую гибкость для математического комбинирования каналов (например, умножение для получения мощности или вычитание для дифференциальных сигналов)

Осциллограф смешанного сигнала добавляет цифровые каналы синхронизации, которые указывают высокое или низкое состояние и могут отображаться вместе в виде сигнала шины.Что бы вы ни выбрали, все каналы должны иметь хороший диапазон, линейность, точность усиления, плоскостность и устойчивость к статическому разряду.

В некоторых приборах для экономии средств используется общая система дискретизации между каналами. Но будьте осторожны: количество каналов, которые вы включаете, уменьшит частоту дискретизации.

Совместимые датчики

Хорошие измерения начинаются с наконечника зонда. Осциллограф и пробник работают вместе как система, поэтому обязательно учитывайте пробники при выборе осциллографа.Во время измерений зонды фактически становятся частью цепи, создавая резистивную, емкостную и индуктивную нагрузку, которая изменяет измерения. Чтобы свести к минимуму эффект, лучше всего использовать датчики, предназначенные для использования с вашим прицелом. Выберите пассивные пробники с достаточной пропускной способностью. Полоса пропускания пробника должна соответствовать полосе пропускания осциллографа.

Широкий спектр совместимых пробников позволит вам использовать ваш прицел в большем количестве приложений. Перед покупкой проверьте, что доступно для прицела.

Используйте правильный датчик для работы

Пассивные пробники

Пассивные пробники Пробники с 10-кратным ослаблением обеспечивают контролируемое сопротивление и емкость вашей цепи и подходят для большинства измерений с привязкой к земле. Они входят в комплект большинства осциллографов — вам понадобится по одному для каждого входного канала.

Высоковольтные дифференциальные пробники Высоковольтные дифференциальные пробники

позволяют осциллографу с привязкой к земле выполнять безопасные и точные измерения с плавающей запятой и дифференциальные измерения.В каждой лаборатории должен быть хотя бы один!

Логические пробники

Логические пробники передают цифровые сигналы на внешний интерфейс осциллографа смешанных сигналов. Они включают в себя «подвесные выводы» с аксессуарами, предназначенными для подключения к небольшим контрольным точкам на печатной плате.

Токовые щупы
Добавление токового щупа, конечно, позволяет осциллографу измерять ток, но также позволяет рассчитывать и отображать мгновенную мощность.

Запуск

Определите, что вам нужно

Все осциллографы поддерживают запуск по фронту, а большинство из них — по ширине импульса.

Чтобы обнаружить аномалии и максимально использовать длину записи осциллографа, ищите осциллограф, который предлагает расширенный запуск по более сложным сигналам.

Чем шире доступен выбор вариантов запуска, тем более универсален прицел (и тем быстрее вы найдете первопричину проблемы!):

  • Цифровые / импульсные триггеры: длительность импульса, кратковременный импульс, время нарастания / спада, установка и удержание
  • Логический запуск
  • Триггеры последовательных данных: конструкции встроенных систем используют как последовательные (I2C, SPI, CAN / LIN…), так и параллельные шины.
  • Запуск видео


Длина записи

Длина записи — это общее количество точек во время полной записи сигнала. Осциллограф может хранить только ограниченное количество выборок, поэтому, как правило, чем больше длина записи, тем лучше.

Определите, что вам нужно

Время захвата = длина записи / частота дискретизации. Таким образом, при длине записи 1 млн точек и частоте дискретизации 250 мс / сек осциллограф захватит 4 мс.Современные осциллографы позволяют вам выбирать длину записи, чтобы оптимизировать уровень детализации, необходимый для вашего приложения.

Хороший базовый осциллограф может хранить более 2000 точек, чего вполне достаточно для стабильного синусоидального сигнала (требуется около пятисот точек). Но чтобы найти причины временных аномалий в сложном цифровом потоке данных, рассмотрите 1 млн точек или более.

Zoom & Pan позволяет увеличивать интересующее событие и панорамировать область назад и вперед во времени.Search & Mark позволяет выполнять поиск по всему получению данных и автоматически отмечать каждое событие, указанное пользователем.

Осциллографы

с длиной записи в миллионы точек могут отображать активность сигнала на многих экранах, что важно для исследования сложных сигналов.

Tektronix TBS2000 Осциллографы серии

Tektronix Базовый диапазон осциллографов

Tektronix Probing Solutions

10 важных советов по выбору осциллографа

Осциллограф — один из важнейших инструментов, используемых при проектировании, ремонте и обслуживании электроники.Тем не менее, выбор правильного типа и конфигурации для вашего приложения — непростая задача. Мы перечислили некоторые важные моменты, которые следует учитывать.

1. Как вам нравится пользоваться осциллографом? Доступны различные форм-факторы , такие как автономные настольные инструменты, портативные инструменты для мобильного использования, инструменты на базе ПК (требуется ПК или контроллер) и инструменты на основе PXI (для интеграции в стойку PXI). Поэтому сначала выберите форм-фактор.

2.Сколько аналоговых сигналов нужно измерять одновременно? Большинство осциллографов имеют 2 или 4 аналоговых канала , некоторые имеют 8 аналоговых каналов. Некоторые осциллографы позволяют синхронизировать несколько приборов, поэтому возможно использование более 8 каналов.

3. Планируете ли вы приобретать также цифровые сигналы? Сколько цифровых сигналов вы хотите смотреть одновременно? Это определяет необходимое вам количество цифровых каналов . Некоторые осциллографы позволяют преобразовать аналоговый канал в 8 и более цифровых каналов.

4. Какую максимальную частоту сигналов вы хотите измерять? Имейте в виду, что если ваш входной сигнал не является чистой синусоидой, он также содержит гармоники. Практическое правило состоит в том, что осциллограф должен иметь полосу пропускания , , в 4–5 раз выше максимальной частоты, которую вы хотите измерить.

5. То же правило применяется для частоты дискретизации осциллографа (указывается в MS / s = мегасэмплах в секунду). Это должно быть в 4–5 раз больше максимальной частоты, которую вы хотите измерить.Вы должны знать, что для осциллографов указаны две разные частоты дискретизации: в реальном времени (т.е. одиночный снимок) и повторяющаяся. Это важно, если ваш сигнал возникает только один раз, и вам нужно получить его за один выстрел. В противном случае, если сигнал повторяется несколько раз, ваш осциллограф может взять несколько выборок этого сигнала в течение определенного времени с более низкой частотой дискретизации. Некоторые осциллографы используют чередование (т. Е. Два или более каналов объединяются и используются поочередно) для достижения более высоких частот дискретизации.

6.Как долго ваш сигнал должен быть получен за один снимок? Современные осциллографы хранят захваченные отсчеты в памяти для сбора данных . Это означает, что для данной частоты дискретизации размер этой памяти определяет, как долго он может захватывать сигнал, прежде чем память будет заполнена. Пример: при однократном сборе с частотой дискретизации 5 мс / с осциллограф с памятью на 1 млн точек может сохранять сигнал с максимальной продолжительностью 200 мс (продолжительность сбора = глубина памяти / частота дискретизации).

7.Какая точность и разрешение вам нужна? Обычный осциллограф имеет разрешение 8 бит, что означает, что диапазон напряжений разделен на 256 шагов. Таким образом, в диапазоне 1 В разрешение составляет 1 В / 256 = 4 мВ. Максимальная теоретическая точность составляет +/- 1 бит, что в этом диапазоне равно +/- 4 мВ (практически необходимо учитывать точность всего аналогового интерфейса, включая датчик!). Также доступны осциллографы с разрешением 12 или 16 бит. В диапазоне 1 В разрешение 12-битного прибора составляет 1 В / 4096 = 244 мкВ.

8. Современные осциллографы предлагают множество дополнительных функций — некоторые из них включены бесплатно, другие доступны как опции и, вероятно, также могут быть модернизированы. Эти функции могут включать в себя: генератор сигналов произвольной формы, анализатор спектра, анализатор протоколов, логический анализатор, регистрацию данных в течение длительного времени, расширенные функции запуска, синхронизацию нескольких инструментов, математические функции (для выполнения сложных математических операций), работу от батареи и многое другое.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.