Работа с цифровым осциллографом: Работа с цифровым осциллографом (освоившим только кнопку AUTO посвящается) / Хабр

Содержание

Руководство по работе с цифровым осциллографом PicoScope 2203

Цифровой осциллограф PiciScope 2203 представляет собой двухканальный цифровой осциллограф с интерфесом подключения к компьютеру. Принципиальная схема устройства приведена на рис 1.

Рис. 1.

А — вход канала А осциллографа,

В — вход канала В осциллографа,

С — выход внутреннего генератора сигналов,

D – индикатор питания,

Е — USB разъем для подключения к компьютеру.

Взаимодействие пользователя с осциллографом осуществляется через программу “PicoScope 6” ярлык которой расположен на рабочем столе.

Главное окно программы представлено на рис.2.

Рис. 2.

Панели инструментов

Д ля управления работой цифрового осциллографа PicoScope 2203 используются следующие панели инструментов.

Панель захвата изображения

содержит клавиши и меню управления изображением осциллограммы:

— режим осциллографа,

— режим послесвечения,

— режим спектроанализатора,

— клавиша автоматической установки (автоматически подбирает параметры наилучшего изображения осциллограммы),

— клавиша сброса параметров осциллографа (восстанавливает исходные настройки осциллографа),

— меню выбора коэффициента развертки (определяет время приходящееся на одно деление),

— меню растяжки по горизонтали (позволяет маштабировать осциллограмму в горизонтальном направлении),

— длина памяти (определяет максимальное число осциллограмм запоминаемых осциллографом).

Панель навигации буфера обмена позволяет просматривать осциллограммы сохраненные в буфере обмена осциллографа.

Панель увеличения позволяет выбирать для просмотра отдельные участки осциллограмм.

Панель настройки канала позволяет настраивать параметры каналов осциллографа по отдельности. Содержит следующие меню и клавиши:

— меню диапазона входного сигнала (позволяет устанавливать маштаб вертикальной оси осциллографа).

— меню связи канала. Можно выбрать одно из двух значений: AC- в этом режиме осциллограф игнорирует постоянное смешение (отбрасываются колебания с частотой ниже одного герца), что позволяет с высокой точностью измерять переменную составляющую сигнала. В данном режиме нет возможности определить значение потенциала относительно земли. В режиме DC показывается величина сигнала относительно земли (учитывается и постоянная и переменная составляющие).

— меню дополнительных параметров канала (позволяет выбирать масштаб изображения сигнала, устанавливать смещение, менять разрешение, применять фильтры сигнала).

— меню управления внутренним генератором сигнала (позволяет настраивать форму сигнала, его частоту и амплитуду).

Панель Запуска/Остановки позволяет запускать либо останавливать обработку сигнала осциллографом (клавиши и ).

Панель синхронизации позволяет выбрать режим синхронизации (“Никакой”, “Авто”, “Повтор”, “Однократный”), канал синхронизации (А или В), выбирать синхронизацию по нарастающему или спадающему фронту, определить уровень сигнала, при котором происходит запуск развертки.

Обзор цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Здравствуйте, уважаемые посетители магазина Masteram. В первой части этого обзора мы хотим подробнее познакомить Вас с двухканальным цифровым осциллографом смешанных сигналов с цифровым анализатором RIGOL DS1102D.

Компании, выпускающие измерительную технику, в первую очередь привлекают внимание к своим передовым разработкам, обладающим самыми достижимыми на данный момент характеристиками. Обычно такая техника имеет высокую цену и на первых порах рассчитана на узкий круг потребителей. Несмотря на распространённые сейчас высокоскоростные электронные схемы, работающие на гигагерцах, большинству пользователей цифровыми осциллографами вполне достаточно полосы пропускания 100 МГц. В ближайшем будущем такое оборудование будет составлять основу ремонтных парков, и актуальность его продержится еще не один год.

За короткое время в группу мировых лидеров по производству цифровых осциллографов пробилась китайская компания RIGOL. Успехи её разработок и качество продукции впечатляют. А ещё больше в товарах этой компании привлекает цена. Ни в чём не уступая мировым грандам, таким как Agilent Technologies и Tektronix, компания RIGOL поражает своей ценовой политикой.

В апреле 2006 г. компания RIGOL анонсировала выпуск новой серии цифровых осциллографов DS1000. Целью компании, при производстве моделей этой серии было создание цифровых осциллографов начального уровня, максимально отвечающих запросам пользователя и при этом имеющих доступную цену. Кроме этого, компания RIGOL предлагает вариант цифрового осциллографа со встроенным 16-канальным логическим анализатором.

Двухканальные цифровые осциллографы позволяют проверить фазу сигнала, взятого в качестве опорного, по отношению к другому сигналу. Работа в режиме вертикального и горизонтального отклонения позволяет визуализировать электрические процессы. Следует также обратить внимание на возможность синхронизации исследуемого сигнала по частоте строки или развёртки.

Цифровой осциллограф смешанных сигналов RIGOL DS1102D предназначен для выполнения некоторых более специфических измерений. Чтобы получить результаты, представляющие интерес, его полоса пропускания составляет 100 МГц. Цифровой осциллограф RIGOL DS1102D позволяет выявить непериодические или случайные явления, выполняет автоматические измерения, математические действия с сигналами и много других функций. Следует отметить, что цифровой осциллограф RIGOL DS1102D можно подключить к принтеру или компьютеру для сохранения некоторых результатов измерений.

Цифровой осциллограф смешанных сигналов с цифровым анализатором RIGOL DS1102D

Технические характеристики цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Полоса пропускания 100 МГц
Частота дискретизации в реальном времени 1 Гвыб./с
Эквивалентная частота дискретизации 25 Гвыб./с
Время нарастания 3,5 нс
Входной импеданс 1 МО ±2%
Время горизонтальной развертки 1 нс/дел до 50 с/дел
Дисплей 5.6″ TFT (64k, цветной LCD), 320×234
Каналы 2 канала + внешний запуск
Объем памяти 1 M слово/на канал
Чувствительность по вертикали 2 мВ/дел — 10 В/дел
Разрешение по вертикали 8 бит
Режим входа А1 и А2 DC, AC, земля
Режимы запуска По фронту, видео, по длине импульса, задержка, внешняя синхронизация
Режимы запуска — развертки Авто, нормальный, однократный
Погрешность измерения временных интервалов
±0.01%
Максимальное входное напряжение 400 В (DC + AC пик, (1 МОм входной импеданс 10Х),
5 В (Вскз, 50 Вт входной импеданс, BNC)
Математические функции Сложение, вычитание, умножение, деление, быстрое преобразование Фурье (БПФ)
Автоматические измерения B пп, Вамп, Вмакс, Вмин, Вверх, Внижн, В avg , Brms , отриц. выброс,
положит. выброс, частота, период, время нарастания, время спада,
позитивная длительность, негативная длительность, положит. коэффициент заполнения,
отрицат. коэффициент заполнения, задержка…
Курсорные измерения Режимы: ручной, слежения и автоматических измерений
Хранение произведенных измерений 10 осциллограмм и предварительных настроек
Напряжение-питание / потребляемая мощность 100-240 В, 40 — 440 Гц. САТ II. / 50 Вт макс.
Вес 2,4 кг

Особенности цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Частота дискретизации цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Огромным достоинством цифрового осциллографа RIGOL DS1102D является хороший баланс между частотой дискретизации и полосой пропускания входного тракта. При частоте дискретизации равной 400 Мвыб./с полоса пропускания составляет 100 МГц. В лучшем случае эти параметры должны отличаться минимум в два раза, и чем больше разница, тем лучше. Не все производители бюджетных цифровых осциллографов обеспечивают выполнение этого важного требования. Если пренебречь этим условием, то появятся ошибки в отображении сигнала после его интерполяции, так как на вход АЦП будут попадать более высокочастотные сигналы.

Память цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Важным параметром цифрового осциллографа является глубина его буфера памяти. Для двухканального цифрового осциллографа RIGOL DS1102D глубина памяти UltraZoom составляет 1 мегаслово на один канал. При работе двух каналов она равномерно распределяется между ними, обеспечивая весьма комфортную работу и возможность подробно исследовать сложные сигналы. Глубина памяти цифрового осциллографа RIGOL DS1102D не влияет на скорость его работы.

Поиск вырожденных сигналов

Бюджетные цифровые осциллографы, хотя и пользуются преимуществом по сравнению с аналоговыми, еще не в состоянии полностью их заменить. Часто они не справляются с отображением сигналов сложной формы, таких как видеосигналы. У большинства недорогих цифровых осциллографов яркость точки отображаемой осциллограммы не зависит от вероятности нахождения сигнала в этой точке, поэтому они не подходят для поиска вырожденных сигналов. Компания RIGOL устранила этот недостаток в цифровых осциллографах серии DS1000. Для достижения оптимального отображения сигнала, цифровой осциллограф RIGOL DS1102D позволяет регулировать дополнительно яркость луча.

Регулируемый уровень синхронизации

Регулируемый уровень синхронизации позволяет ограничить влияние шумов на стабильность развертки. В цифровом осциллографе RIGOL DS1102D пороговая чувствительность синхронизации задается пользователем в диапазоне от 0,1 деления до 1,0 деления шкалы. Благодаря попеременному режиму развертки цифровой осциллограф RIGOL DS1102D позволяет наблюдать на экране одновременно два несинхронизированных сигнала.

USB-интерфейс цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Двухканальный цифровой осциллограф RIGOL DS1102D обладает «продвинутым» USB-интерфейсом, который обеспечивает пользователя всеми возможностями USB, необходимыми для полноценной работы:

  • USB-порт на задней панели для подключения к компьютеру позволяет ему считывать данные для обработки и управлять режимами работы цифрового осциллографа
  • USB-порт на передней панели позволяет подключать флеш-носители для записи осциллограмм или выводить данные на принтер.

Менеджер файлов цифрового осциллографа RIGOL DS1102D работает со стандартной файловой системой FAT или FAT32.

Оцифровка входного сигнала

Цифровой осциллограф RIGOL DS1102D оцифровывает сигналы в двух режимах (на выбор пользователя):
  • в режиме реального времени
  • в эквивалентном режиме

Встроенный в цифровой осциллограф RIGOL DS1102D Pass/Fail фильтр вместе с редактором масок позволяют легко регистрировать отклонения сигнала от заданных параметров, а оптронная гальваническая развязка Pass/Fail-выхода гарантирует высокую защиту от индустриальных помех и простоту подключения к управляющим устройствам. Цифровой осциллограф RIGOL DS1102D производит запись в память до 1000 фреймов сигнала. Эту запись можно запустить сигналом Pass/Fail, таким образом обеспечивая автоматическую регистрацию всех аномальных сигналов без вмешательства пользователя.

Режими цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

УПРАВЛЕНИЕ ДВУХКАНАЛЬНЫМ ЦИФРОВЫМ ОСЦИЛЛОГРАФОМ RIGOL DS1102D

Кнопки и регуляторы на панели управления цифрового осциллографа RIGOL DS1102D разделены по зонам, соответственно с их назначением. Они подписаны, что помогает быстрее ориентироваться при работе с цифровым осциллографом. Активная кнопка подсвечивается. При удержании клавиши в нажатом состоянии более 3 секунд на дисплей выводится подсказка о выполняемой ею функции на английском или китайском языках.

Аналоговые сигналы можно выводить на дисплей либо по одному, либо оба вместе. Для этих сигналов отдельно выводится информация о масштабе амплитуды и общий масштаб периода, а также время смещения момента запуска. Прибор позволяет записывать сигнал в память, останавливать и рассматривать его на дисплее, а также определять его параметры. Также можно подрегулировать картинку на экране для сохранения в память скриншота дисплея, в формате *.bmp.

Регулировка развертки сигнала по временной оси осуществляется параллельно для двух каналов. Масштабирование величины сигнала по двум каналам можно выполнять раздельно.

Режим цифрового анализатора

Логический анализатор

Головка для логических сигналов представляет собой модуль, с одной стороны подключаемый к входу цифрового анализатора с помощью шлейфа, с другой к контрольным точкам схемы.

Щуп для контактов цифрового анализатора снабжен захватом, который появляется при нажатии. Все входы пронумерованы от 0 до 15.

16-канальный цифровой анализатор позволяет выводить на экран одновременно от 1 до 16 сигналов.

Это дает возможность одновременно следить за входными и выходными сигналами электронных схем, проверять или отлаживать схемы, содержащие встроенные 8- или 16-разрядные микроконтроллеры, цифровые процессоры сигналов, ПЛИС, АЦП, ЦАП. Для того, чтобы понять как работает незнакомое цифровое устройство, или для проверки неисправной микросхемы это очень практичная опция.

В режиме цифрового анализатора (LA) есть возможность задействовать любое количество входов. В любой момент необходимый канал можно программно отключать или подключать, а также перемещать на дисплее относительно друг друга.

С цифровым осциллографом RIGOL DS1102D поставляется программа Ultrascope. С её помощью на монитор компьютера можно выводить картинку с осциллографа и параметры сигналов. По сути это те же опции, что есть и в самом осциллографе, только для сохранения на компьютер гораздо удобнее пользоваться программой.

Как видно панель управления на экране такая же, как и в самом осциллографе. После установки соединения с осциллографом управлять им можно будет только с компьютера.

Режим аналоговых измерений

Измерительные щупы цифрового осциллографа RIGOL DS1102D

Измерительные щупы цифрового осциллографа

Все зажимы измерительные кабелей должны быть в безупречном состоянии, а сами кабели должны быть идеально изолированы. Двухканальный цифровой осциллограф RIGOL DS1102D снабжен двумя щупами с делительной головкой 10:1. Для неискаженного воспроизведения наблюдаемых процессов в цифровом осциллографе RIGOL DS1102D применяются измерительные щупы, имеющие полосу пропускания не менее 100 МГц.

Измерительные щупы должны быть согласованы с входом цифрового осциллографа. Двухканальный цифровой осциллограф RIGOL DS1102D снабжен генератором калиброванных прямоугольных сигналов частотой 1 КГц и амплитудой 300 мВ. При подключении измерительного щупа к выходу генератора, регулировка чувствительности осциллографа осуществляется таким образом, чтобы была возможность правильно измерить амплитуду сигнала генератора. Наблюдение за фронтами и уровнями напряжения прямоугольного сигнала, выведенными на экран, позволяет проверить частотную характеристику измерительного щупа. При возникновении сомнений в правильности работы щупа эта простая манипуляция позволяет также проверить исправность измерительного щупа: в этом случае прямоугольный сигнал встроенного в осциллограф генератора больше не появляется на экране.

В случае, когда нужно добиться наиболее правильного изображения меандра на экране цифрового осциллографа, регулируется подстроечный конденсатор пробника, при помощи специальной пластмассовой отверткой или другого неметаллического инструмента.

Проверка формы сигнала на осциллограмме

Перекомпенсация Правильная компенсация Недокомпенсация

Отвертка для настройки пробника

К щупам цифрового осциллографа RIGOL DS1102D прилагаются насадки:

Головка со щупом

Насадка с бортиками

Насадка-пружинка для прецизионных схем

Запасная игла пробника

Цветные кольца на пробники

Сергей Сафонюк,
Технический специалист магазина инструментов ToolBoom

Вторая часть обзора цифрового осциллографа смешанных сигналов RIGOL DS1102D

Копирование материалов с сайта toolboom.com разрешается только при условии указания авторства и размещения обратной текстовой ссылки на каждый скопированный контент.

принципы действия, отличия, сферы применения

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
  • Стробоскопические осциллографы
  • Осциллографы реального времени
  • Сравнение осциллографов разных типов
  • Сферы применения осциллографов разных типов
  • Тенденции совершенствования осциллографов
  • Выводы

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.

Читать курсовая по электротехнике: «Цифровой осциллограф» Страница 1

(Назад) (Cкачать работу)

Функция «чтения» служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!


Содержание

Стр. Заключение 42 Введение В ходе развития технологии микроэлектроники происходила миниатюризация электронных схем, и появились СБИС. Массовое производство СБИС привело к их удешевлению. Одним из дешёвых и миниатюрных устройств является микроконтроллер (МК). Микроконтроллер – это СБИС, содержащая на одном кристалле процессор, ПЗУ, ОЗУ, последовательный или параллельный интерфейс связи, таймеры, схему прерываний и другие периферийные устройства. Таким образом, на одной ИС можно реализовать множество различных устройств, в которых требуется управлять каким то процессом. Причём совершенствование технологии изготовления СБИС привело к повышению их производительности, и микроконтроллеры могут достаточно быстро реагировать на событие и обрабатывать его.

В настоящее время бурно развиваются цифровые приборы. Причём из-за лучших характеристик цифровые приборы вытесняют аналоговые приборы.

Можно выделить следующие преимущества цифрового осциллографа:

— высокая точность измерений;

— яркий хорошо сфокусированный экран на любой скорости развёртки;

— возможность отображения сигнала до момента запуска;

— возможность останова обновления экрана на произвольное время;

— возможность детектирования импульсных помех;

— автоматические средства измерения параметров сигналов;

— возможность подключения принтера для создания отчётов измерений;

— возможность статистической обработки сигнала;

— средства самодиагностики и самокалибровки;

— резко очерченные контуры изображения сигнала;

— возможность исследовать детально переходные процессы;

— считывание предварительно записанных данных;

— широкие аналитические возможности и упрощённая архивация;

— возможность сравнения предварительно записанных данных с текущими.

Цифровые осциллографы выпускаются либо в виде самостоятельных приборов, либо в виде приставки к ПК. Устройства на основе ПК относятся к новому направлению в измерительной технике – виртуальные приборы. Теперь специалисту достаточно подключить к компьютеру дополнительное устройство – модуль цифрового осциллографа, для того чтобы начать измерения и анализ физической величины. При этом программная часть виртуального прибора эмулирует переднюю управляющую панель стационарного измерительного устройства. С помощью мыши и клавиатуры осуществляется управление прибором, специальными программами обработка, поступившей информации, а также её хранение на накопителе на жёстком диске.

Теми же возможностями обладают осциллографы с ЖКД (жидкокристаллическим дисплеем). Все возможности связанные с автоматизаций измерений встроены в цифровой осциллограф.Актуальность темы В настоящее время на рынке измерительной техники присутствует множество производителей цифровых запоминающих осциллографов (ЦЗО). Наиболее преуспевающие производители в России: «АКТАКОМ», ОАО «Руднёв — Шиляев», ЗАО «Компания Сигнал». Лидирующие производители за рубежом: компании «Tektronix», «Hitachi-Denshi», «Agilent Technologies», «LeCroy», «GaGe Applied Technologies», Good Will instrument Co. Ltd, фирма «Chauvin Arnoux», корпорация «Fluke».

ЦЗО используются для исследовательских работ или для тестирования, наладки, настройки электронных устройств.Постановка задачи В работе

Как выбрать цифровой осциллограф?

Содержание

  1. Назначение осциллографа
  2. Критерии выбора

Осциллограф — прибор, который предназначен для наблюдения за процессами в электронных системах. Он способен улавливать сигнал, записывать его изменения и определять амплитудные значения. Современные цифровые осциллографы умеют вычислять уровень шума, влияющего на точность показаний, выявлять искажения и другие характеристики дискретных и непрерывных процессов.

 

Назначение осциллографа

Осциллографы широко применяются в радиоэлектронике, авторемонте и при ремонте бытовой техники. Они позволяют определить изменения напряжения в электрической цепи, проанализировать их и принять меры для устранения выявленных неисправностей. Принимаемый сигнал отображается на экране в виде непрерывной или дискретной функции.

Осциллограф иногда называют «продвинутой» версией вольтметра. Отличие прибора в том, что он не просто измеряет величину нужного параметра, но и его изменения на протяжении времени наблюдения.

Осциллограф позволяет определить:

  • частоту и форму сигнала;
  • искажения на участках цепи;
  • сдвиг фаз;
  • уровень и характер шума.

Цифровой осциллограф помогает проверить, правильно ли выбраны детали цепи, как работает отдельный элемент схемы, есть ли сбои в работе электронных составляющих систем.

Критерии выбора

Цифровые осциллографы различаются по функциональным возможностям и гарантированным (т. е. указанным производителем в техническом описании) характеристикам.

Функциональные возможности

По сравнению с приборами на базе ЭЛТ, цифровой осциллограф имеет меньшие размеры и вес. Он может:

  • запоминать результаты измерения;
  • определять амплитудные значения и время их выявления;
  • сохранять процессы в памяти, масштабировать или растягивать;
  • отмечать события, которые происходят во времени;
  • выполнять простые расчеты — вычислять средние значения, периоды, время нарастания и спада импульсов;
  • расшифровывать протоколы передачи данных;
  • анализировать спектр.

В продаже встречаются цифровые осциллографы, совмещенные с другими средствами измерений — например, мультиметрами, анализаторами спектра, регистраторами данных. Такое устройство может одновременно выполнять множество функций.

Полоса пропускания

Полоса пропускания указывает, в каком диапазоне частот прибор способен осуществлять точные измерения:

  • 100 МГц. Приборы начального уровня, работающие с синусоидальными сигналами частотой до 20 Мгц. Погрешность в рабочем диапазоне — не выше 2%.
  • 100-500 МГц. Универсальные приборы с широкой областью применения.
  • 500 МГц и выше. Высокоскоростные приборы, предназначенные для сигналов с высокой частотой или сложной формой — видеосигналов, сигналов последовательных шин.

При работе с цифровыми сигналами осциллограф должен захватывать 3-ю, 5-ю и основную гармоники. В противном случае построение графика функции будет неточным.

Время нарастания

Время нарастания — параметр, который критически важен при работе с импульсными и многоуровневыми сигналами. Он определяет, как быстро функция переходит от низкого до высокого значения. Чем меньше этот параметр у осциллографа, тем точнее прибор отображает мельчайшие детали быстрых изменений. Если предстоит работать с микросхемами ТТЛ или КМОП, время нарастания должно быть порядка 300-400 пс.

Частота дискретизации

Согласно теореме Котельникова, непрерывную функцию, имеющую ограниченный диапазон частот, можно представить в виде дискретных отсчетов. От того, с какой именно частотой будет проводиться выборка, зависит точность получаемого изображения. Но «весить» эта информация тоже будет больше, а значит, память прибора станет заполняться быстрее.

Специалисты рекомендуют использовать правило 5-кратного превышения: чтобы частота дискретизации оказаласт минимум в пять раз больше наивысшего значения частоты принимаемого сигнала. Для большинства базовых инструментов достаточно частоты 1-2 Гвыб/с. Модели среднего ценового диапазона делают выборки чаще примерно в 5 раз — 5-10 Гвыб/с.

Скорость обновления

Указывает, как часто обновляется изображение на дисплее. Чем выше этот параметр, тем больше вероятность обнаружения кратковременных и редких событий. При этом производители обычно приводят максимальную скорость обновления, которая не всегда совпадает с практической.

Качество согласованных пробников

Еще один важный критерий — качество согласованных пробников. Они должны иметь полосу пропускания, соответствующую полосе пропускания прибора. Важно, чтобы пробник не создавал дополнительную нагрузку на исследуемый участок электрической цепи: стандартное значение — не более 10 пФ. Для этого желательно, чтобы осциллографы и пробники были одного производителя.

Количество каналов

Количество каналов осциллографа зависит от того, для какой именно электрической цепи выполняются измерения. Аналоговым устройствам достаточно двухканального инструмента, более сложным цифровым — 8, 16, и даже 64 канала. Многоканальные приборы позволяют отладить параллельный экспорт данных, синхронизировать регистрацию и анализ сигналов по времени.

Эти критерии выбора – основные. Разберитесь с каждым из них, и вы сможете подобрать хороший осциллограф, который будет решать поставленные задачи.

Цифровой осциллограф Tektronix TPS 2024

 Параметр TPS2012 TPS2014 TPS2024
 Кол-во изолированных каналов 2 4 4
 Полоса пропускания(МГц) 100 100 200
 Частота дискретизации (Гвыб/с) на канал 1,0 1,0 2,0
 Длина записи 2500 точек
 Экран (ЖК, 1/4 VGA) цветной
 Работа от аккумуляторных батарей возможность установки двух батарей с возможностью замены во время работы;
продолжительность работы от одной батареи – 4 часа;
продолжительность работы с установленной второй батареей (опция) – до 8-ми часов;
возможность непрерывной работы за счет «горячей» замены батарей
 Кол-во автоматических измерений 11
 Изолированный вход внешнего
 запуска (импеданс изолир.)
Есть
 Разрешение по вертикали 8-бит (нормальное или с усреднением)
 Чувствительность по вертикали от 2 мВ до 5 В/дел. во всех моделях с калибровкой точной настройки
 Погрешность измерений по
 вертикали по постоянному току
   ±3%
 Масштабирование по вертикали    вертикальное расширение или сжатие активной или остановленной осциллограммы
 Макс. входное напряжение (1 МОм) 300 Вср.кв. КАТ. II между сигнальным и опорным контактами входного BNC-разъема,
1000 Вср.кв. КАТ. II между наконечником пробника и землей прибора с высоковольтным
пассивным пробником P5120 (опция)
 Плавающий потенциал  600 Вср.кв. КАТ. II или 300 Вср.кв. КАТ. III между опорным контактом BNC-разъема и землей
прибора, 1200 Вср.кв. КАТ. II между общими любых двух каналов, при напряжении на каждом
из них не более ±600 Вср.кв. относительно земли прибора
 Диапазон положений    от 2 мВ/дел до 200 мВ/дел, ±2 В
от > 200 мВ/дел до 5 В/дел, ±50 В
 Ограничение полосы пропускания    20 МГц
 Линейный динамический диапазон    ±5 дел
 Диапазон горизонтальной
 развертки
 от 5 нс/дел до 50 с/дел  от 5 нс/дел до 50 с/дел  от 2,5 нс/дел до 50 с/дел
 Погрешность горизонтальной
 развертки
   50х10–6
 Входной импеданс    1 МОм ±2 % при 20 пФ
 Тип входа    AC (Переменный ток), DC (Постоянный ток), GND (Заземление)
 Масштабирование по горизонтали    горизонтальное расширение или сжатие активной или остановленной осциллограммы
 БПФ    Стандартная комплектация
 RS-232, параллельные порты Centronics    Стандартная комплектация
 Подключение к ПК    Стандартная комплектация
 Встроенный слот для флэш-карт памяти
 типа CompactFlash®
   Стандартная комплектация
 Измерение параметров систем
 питания
 пакет для анализа осциллограмм мгновенной мощности, анализа осциллограмм, анализа
гармоник, потерь при переключении, фазового угла, курсорных измерений dv/dt и di/dt (опция) 

Цифровой осциллограф на основе устройств программируемой логики Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.317

ЦИФРОВОЙ ОСЦИЛЛОГРАФ НА ОСНОВЕ УСТРОЙСТВ ПРОГРАММИРУЕМОЙ ЛОГИКИ

БАРАНОВ Н.Г., КЛЮЧНИКИИ, ЛОДЫГИНМ.А.

Рассматривается способ, позволяющий создавать для анализа периодических сигналов цифровые осциллографы на основе серийно выпускаемых компонентов, которые имеют низкую себестоимость в сравнении с аналогичными устройствами.

Значительным препятствием широкому распространению цифровых осциллографов является их высокая стоимость. Преодоление ценового барьера возможно при использовании недорогих технологий, применяемых в такого рода приборах.

Целью представленной работы является создание прибора с минимальной стоимостью и характеристиками, максимально приближенными к качественным показателям более дорогих аналогов.

Основной задачей, решаемой при реализации подобного рода приборов, является разработка метода обработки входных сигналов с минимальным использованием ресурсов аппаратуры и времени.

Решить эту проблему можно путем применения оптимальных по своим параметрам программируемых логических устройств в качестве основы модуля обработки полученной цифровой информации и персонального компьютера для визуализации результатов.

Одним из основных тербований к современным осциллографам является необходимость обеспечения анализа произвольных (в том числе непериодических) сигналов, что приводит к обязательному использованию буферного запоминающего устройства на основе большого количества статической (SRAM) памяти. Это одна из основных причин повышения стоимости устройств. К сожалению, на данном этапе развития техники невозможно отказаться от использования статического типа памяти. Она необходима для наблюдения за быстрыми процессами, а в случае работы с очень быстрыми сигналами гигагерцового диапазона скорости работы современной памяти даже не хватает.

В то же время для наблюдения за периодически повторяющимися сигналами большого объёма памяти не требуется, так как вся необходимая информация содержится в одном периоде. В этом случае для корректного отображения периодического сигнала в памяти достаточно хранить сравнительно небольшое количество информации. Возникает проблема — каким образом получить в памяти устройства оцифрованный набор байт, соответствующий одному периоду исследуемого сигнала. Указанная проблема может быть разрешена с помощью известного метода, получившего название “Последовательностный способ” (рис. 1).

Рис. 1. Пример работы цифрового осциллографа последовательностным способом

Работа последовательностным способом реализуется посредством строгого следования выборок друг за другом через чётко определённые промежутки времени таким образом, что уже через несколько периодов обеспечивается накопление достаточного для качественного отображения сигнала количества информации. Большим достоинством способа является возможность работы с частотами, превышающими частоту работы АЦП, а также возможность использования меньшего количества памяти, чем при традиционном “способе случайных выборок”. В то же время последовательностный способ не нашёл широкого применения в связи с тем, что он работает удовлетворительно только с совершенно стабильными сигналами, а так как таких сигналов в природе практически не существует, то область его применения ограничена. Работа осциллографа последовательностным способом представлена на рис. 2.

Рис. 2. Работа осциллографа «последовательностным способом» при нестабильном сигнале

В связи с перечисленными недостатками, принципиально присущими основным способам, которые применяются в существующих цифровых осциллографах, предложен новый способ, обеспечивающий работу с реальными периодическими сигналами.

Память устройства разбивается на два равных банка. В начале работы в один банк заносятся первые поступившие данные. После его заполнения начинает заполняться второй банк. Параллельно происходит сравнение (получение разности) двух соответствующих ячеек каждого банка — предыдущей и текущей.————- , (1)

N

где С — критерий; N — количество выборок в пакете; i — номер текущей выборки; йт — текущая выборка; fin. — предыдущая выборка.

Следующим циклом данные заносятся в первый банк, а второй банк становится таким, который содержит данные предыдущего цикла, и всё повторяется снова. Рассчитанное в конце последнего цикла значение среднего арифметического сравнивается с предыдущим. На основе анализа полученной информации прибор имеет возможность изме-ненить свои настройки и установки.

В идеальном случае при анализе периодического сигнала и условии, что банки памяти содержат одинаковые данные, среднее арифметическое разности значений (критерий сравнения С [compare]) будет равно нулю. Таким образом, алгоритм работы прибора должен реализовывать условия, при которых значение вычисляемого параметра стремилось бы к нулю. В этом случае достигается полная синхронизация сигнала.

В реальности значение критерия С никогда не будет равным нулю и может лишь стремиться к нему. Следовательно, необходимо определять так называемую “чувствительность нуля”, т.е. какое значение критерия С можно считать “практически равным нулю”. Слишком большое значение “чувствительности нуля” не будет позволять прибору найти стабильное состояние, а слишком малое — приведёт к неадекватному отображению сигнала.

Работу прибора можно представить в виде постоянного сравнения полученного пакета с предыдущим. Если сигнал, информация о котором находится в пакете, соответствует полученному перед этим, и это повторяется стабильно, можно сделать вывод о том, что наблюдаемый сигнал — периодический. В противном случае необходимо определить: получаемый сигнал непериодический или прибор ещё не настроил параметры таким образом, чтобы засин-хронизировать сигнал.

нии входного сигнала произойдёт лишь однократная коррекция данных в памяти и после их обновления на экране устройства отображения произойдёт смена осциллограммы на соответствующую последнему периоду входного сигнала. Безусловно, входящие периоды сигнала будут несколько отличаться друг от друга, но если их изменения не превышают допустимых значений определяемых “чувствительностью нуля”, то для пользователя можно показывать сигнал как неизменный. В случае появления каких-либо нестабильностей входного сигнала прибор реагирует на это новым циклом синхронизации.

Описанный способ работы прибора требует использования небольшого количества памяти (для хранения двух периодов сигнала) и устройств обработки информации, имеющих возможность обрабатывать параллельно данные. Этими характеристиками обладают устройства программируе -мой логики FPGA. Современные модели этих устройств имеют в своём составе оперативную память. В последнее время их стоимость значительно снизилась. Следовательно, требование невысокой цены прибора, построенного на основе устройств программируемой логики, будет выполнено.

Работа осциллографа предложенным способом может быть представлена на основе соответствующей математической модели. Такая модель была создана с использованием пакета MathCAD. С его помощью проведена имитация работы прибора с периодическим сигналом, содержащим случайные шумы, размещенные по нормальному закону распределения. Полученная модель сигнала представлена на рис. 3, моделируемый сигнал графически представлен на рис.4.

Ampl := 1 deviation : = 0.2

maximum = 6 step : = 0.002

0=100 и : = 2-л -f

_ maximum

Tmax: =——-

step

0=0 stem- maximum- step noise : = morm(Tmax,Ampl,deviation ) Signal(t): = Ampl -noise t -sin(ffl -t-deg )

В случае непрерывного (в течение нескольких циклов) контроля значения критерия С можно проследить динамику его изменения. Если критерий С стабильно уменьшается и, наконец, доходит до значения, удовлетворяющего “чувствительности нуля”, то , следовательно процесс синхронизации заверщен. Если критерий С не достигает такого значения, то анализируемый сигнал не может быть проанализирован прибором либо значение “чувствительности нуля” задано слишком малое.

При обеспечении условия синхронизации наблюдается стабильный сигнал. В этом случае данные в банках практически одинаковы, а устройство отображения, следовательно, можно лишь информировать об отсутствии изменений. Это обеспечивает уменьшение нагрузки на канал связи. При измене-

step

Рис. 3. Модель сигнала

Рис. 4. Моделируемый периодический сигнал с шумами

32

РИ, 2004, № 2

Математическая модель работы осциллографа на основе предложенного способа изображена на рис.0 sum <— 0 Delay «— T

for i є st, step .. Delay

sum <— (| Signal (i ) — Signal ( i -p Delay ) |) -j- sum sum

crit<-

crit

Рис. 5. Математическая модель способа работы цифрового осциллографа

Рис 6. Зависимость значения критерия С от размеров банков

Представленная модель обеспечивает определение критерия С для заданного в параметре bankTime размера (по времени) банка. Анализируемый сигнал при этом остаётся неизменным. Из рис. 6 видно, что при условии идентичности содержимого банков (фактически периода исследуемого сигнала) значение критерия С минимально.

Представленный способ реализует работу устройства в качестве цифрового осциллографа анализирующего периодический аналоговый сигнал. Он позволяет параллельно получать и обрабатывать данные о входном сигнале. Применение програм-

мируемых логических устройств даёт возомож-ность параллельной обработки информации. Критерий С, необходимый в процессе обработки анализируемой информации, позволяет устройству формировать управляющие сигналы для дальнейшей работы. Контроль при помощи изменения значения «чувствительности нуля» обеспечивает возможность точной настройки на сигнал. Основ-нымнедоетаткомепособа явлется принципиальное отсутствие возможности анализа непериодических сигналов.

Представленный способ может быть реализован с использованием недорогих FPGA фирмы ALTERA EP1K3 0, что позволяет снизить стоимость двухканального устройства с частотой АЦП 50МЕц до 300грн (продажная цена будет в 2-2,5раза больше, т.е. около 800грн). Аналогичный, по совокупности свойств, осциллограф фирмы Velleman на сегодняшний день стоит 2200грн, а стоимость подобного прибора Tektroniks с несколько расширенными функциональными возможностями достигает 16000грн. Таким образом, при производстве цифровых осциллографов на основе предлагаемого метода при тех же характеристиках, что и у аналогов, затраты на их изготовление могут быть снижены практически в 2-3 раза. Ещё более высокий экономический эффект может быть получен при использовании для обрабоотки и визуализации сигналов устаревшей вычислительной техники, что становится возможным вследствие мнимизации необходимых вычислительных процессов с применением реализуемого метода.

Поступила в редколлегию 11.01.2004

Баранов Николай Гаврилович, старший преподаватель кафедры ПЭЭА ХНУРЭ. Научные интересы: цифровая осциллография. Адрес: Украина, 61146, Харьков, ул. Академика Павлова, 148а , кв. 17. тел. +380-572654425.

Ключник Игорь Иванович, канд. техн. наук, профессор кафедры ПЭЭА ХНУРЭ. Научные интересы: техника СВЧ, автоматизация проектирования, медицина, психология. Увлечения: охота, филателия. Адрес: Украина, 61166, Харьков, пр. Ленина,14 тел.+380-57-7021-440; +380-57-7021-448;+380-57-7021-494.

Лодыгин Михаил Александрович, аспирант ХНУРЭ. Научные интересы: измерительные приборы, цифровая техника. Увлечения: кинематограф. Адрес: Украина, 61045, Харьков, ул.Шекспира, 12, кв.39, тел. +380572-321974.

РИ, 2004, № 2

33

Что такое цифровой осциллограф? — Компакет

Цифровой осциллограф — это электронное устройство, состоящее из множества программных и электронных аппаратных модулей, которые работают вместе для сбора, обработки, просмотра и хранения данных, представляющих соответствующие сигналы оператора.

Цифровой осциллограф — это сложное электронное устройство, состоящее из различных программных и электронных аппаратных модулей, которые работают вместе для сбора, обработки, просмотра и хранения данных, представляющих соответствующие сигналы оператора.

Цифровые осциллографы

часто называют цифровыми осциллографами (DSO) или цифровыми стробоскопическими осциллографами (DSO).

В простейшей форме цифровой осциллограф состоит из шести элементов:

  1. Аналоговые усилители с вертикальным входом,
  2. Аналого-цифровой преобразователь и память цифровых сигналов
  3. База времени с триггером и синхронизатором
  4. Цепи для отображения сигналов и реструктуризации
  5. Светодиодный или ЖК-экран
  6. · Источник питания


С другой стороны, цифровые осциллографы работают по принципу дискретизации сигнала со входа благодаря высокоскоростным микропроцессорам . Преимущество этого состоит в том, что сигнал может быть остановлен в любой момент , запущен на желаемом уровне, записан и создан заново. Кроме того, хотя в аналоговых осциллографах нет теоретических ограничений, частота дискретизации приобретаемого вами устройства определяет максимальную частоту сигнала, которую вы можете измерить цифровыми осциллографами.

Вам также может понравиться: Как пользоваться осциллографом


Цифровые осциллографы периодически производят выборку изменяющегося во времени аналогового сигнала и сохраняют значения сигнала в зависимости от времени в памяти формы сигнала.

Используя встроенные часы, цифровые осциллографы сжимают входные сигналы в отдельные моменты времени. В этой точке мгновенные значения амплитуды измеряются осциллографом. Полученные цифровые дисплеи затем сохраняются в цифровой памяти.

Некоторыми из преимуществ цифрового осциллографа перед аналоговым осциллографом являются его способность сохранять цифровые данные для мгновенного просмотра, загрузки в компьютер, создания бумажных копий или сохранения их на гибких дисках и мгновенного измерения цифровых данных.

После события запуска цифровые осциллографы могут отображать формы сигналов, в то время как аналоговый осциллограф необходимо запустить перед началом просмотра.

Цифровой осциллограф также способен исследовать оцифрованную информацию, хранящуюся в его памяти, и производить автоматические измерения на основе выбранных пользователем параметров, таких как отклонение напряжения, частота и время нарастания.

Точно так же он может отображать захваченные данные различными способами.Эта функция объясняется наличием большего количества захваченных данных, чем показано на экране. Он также предлагает гибкость, предлагая широкий спектр вариантов хранения, обработки и отображения, таких как графика, полуторные снимки экрана и программы многоступенчатой ​​обработки.

Цифровой осциллограф идеален для отображения сложных форм сигналов, требующих вычислений и измерений на определенных частях сигналов, чтобы обеспечить экраны вывода числовых значений и сигналов, отражающие выбранные параметры сигналов.

Вам также может понравиться: Что такое осциллограф? Типы осциллографов

Цифровые осциллографы делятся на две основные категории; однократных осциллографов и осциллографов с произвольной выборкой или эквивалентной временной дискретизации.


Однократный осциллограф начинает дискретизацию события в реальном времени после выполнения условия запуска. Скорость аналого-цифрового преобразователя определяет пределы частоты дискретизации одиночных осциллографов.Размер покупательной памяти, которая принимает выходные данные устройства от преобразователя, ограничивает количество времени, в течение которого может быть произведена выборка одного события.

Между прочим, осциллограф с произвольной перемежающейся частотой или эквивалентный ему осциллограф с дискретизацией по времени основан на событиях дискретизации, которые повторяются в разных точках через определенные промежутки времени.

Блок-схема

, работа и ее приложения

В 1897 году Карл Фердинанд Браун изобрел осциллограф. Мы знаем об электронно-лучевом осциллографе, который используется для отображения и анализа различных типов форм электронных сигналов в электронике и электрических схемах.DSO также является одним из типов осциллографов, используемых для отображения формы сигнала, но разница между CRO и DSO заключается в том, что в DSO цифровой сигнал преобразуется в аналоговый, и этот аналоговый сигнал будет отображаться на экране цифрового запоминающего осциллографа. В обычном CRO нет процедуры для сохранения формы волны, но в DSO есть цифровая память, которая будет хранить цифровую копию формы волны. Краткое объяснение DSO объясняется ниже.


Что такое цифровой запоминающий осциллограф?

Определение: Цифровой запоминающий осциллограф — это прибор, который позволяет сохранять цифровую форму сигнала или цифровую копию сигнала.Это позволяет нам сохранять сигнал или форму волны в цифровом формате, а в цифровой памяти также позволяет нам применять методы цифровой обработки этого сигнала. Максимальная частота, измеренная цифровым осциллографом сигналов, зависит от двух факторов: частоты дискретизации осциллографа и типа преобразователя. Трассы в DSO яркие, четко очерченные и отображаются в течение нескольких секунд.

Блок-схема цифрового запоминающего осциллографа

Блок-схема цифрового запоминающего осциллографа состоит из усилителя, дигитайзера, памяти, схемы анализатора.Реконструкция формы волны, вертикальные пластины, горизонтальные пластины, электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), горизонтальный усилитель, схема временной развертки, триггер и часы. Блок-схема цифрового запоминающего осциллографа показана на рисунке ниже.

Блок-схема цифрового запоминающего осциллографа

Как видно на приведенном выше рисунке, сначала цифровой запоминающий осциллограф оцифровывает аналоговый входной сигнал, затем аналоговый входной сигнал усиливается усилителем, если он имеет слабый сигнал. После усиления сигнал оцифровывается дигитайзером, и этот оцифрованный сигнал сохраняется в памяти.Схема анализатора обрабатывает цифровой сигнал, после чего форма волны восстанавливается (цифровой сигнал снова преобразуется в аналоговую форму), а затем этот сигнал подается на вертикальные пластины электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).

Электронно-лучевая трубка имеет два входа: вертикальный вход и горизонтальный вход. Вертикальный входной сигнал — это ось «Y», а горизонтальный входной сигнал — это ось «X». Схема временной развертки запускается входным сигналом триггера и тактовой частоты, поэтому она будет генерировать сигнал временной развертки, который является сигналом линейного изменения.Затем линейный сигнал усиливается усилителем горизонтальной развертки, и этот усилитель горизонтальной развертки будет обеспечивать входной сигнал для горизонтальной пластины. На экране ЭЛТ мы получим кривую входного сигнала в зависимости от времени.

Оцифровка происходит путем дискретизации входного сигнала через периодические интервалы. В периодическом временном интервале означает, что когда половина временного цикла завершена, мы берем образцы сигнала. Процесс оцифровки или выборки должен соответствовать теореме выборки.Теорема о выборке гласит, что частота выборки должна быть более чем в два раза выше самой высокой частоты, присутствующей во входном сигнале. Когда аналоговый сигнал неправильно преобразован в цифровой, возникает эффект наложения спектров.

Когда аналоговый сигнал правильно преобразован в цифровой, разрешение аналого-цифрового преобразователя будет уменьшено. Когда входные сигналы, хранящиеся в аналоговых регистрах памяти, могут считываться аналого-цифровым преобразователем с гораздо меньшей скоростью, тогда цифровой выход аналого-цифрового преобразователя сохраняется в цифровом хранилище, что позволяет обрабатывать до 100 мегасэмплов. в секунду.Это принцип работы цифрового запоминающего осциллографа.

Режимы работы DSO

Цифровой запоминающий осциллограф работает в трех режимах: режим прокрутки, режим сохранения и режим удержания или сохранения.

Режим прокрутки: В режиме прокрутки на экране дисплея отображаются очень быстро меняющиеся сигналы.

Режим сохранения: В режиме сохранения сигналы сохраняются в памяти.

Режим удержания или сохранения: В режиме удержания или сохранения некоторая часть сигнала будет удерживаться в течение некоторого времени, а затем будет сохранена в памяти.

Это три режима работы цифрового запоминающего осциллографа.

Реконструкция формы сигнала

Существует два типа реконструкции формы сигнала: линейная интерполяция и синусоидальная интерполяция.

Линейная интерполяция: При линейной интерполяции точки соединяются прямой линией.

Синусоидальная интерполяция: При синусоидальной интерполяции точки соединяются синусоидальной волной.

Реконструкция формы сигнала цифрового запоминающего осциллографа

Разница между цифровым запоминающим осциллографом и обычным запоминающим осциллографом

Разница между DSO и обычным запоминающим осциллографом или аналоговым запоминающим осциллографом (ASO) показана в таблице ниже.

S.NO

Цифровой запоминающий осциллограф

Обычный осциллограф с памятью

1 ​​

Цифровой запоминающий осциллограф всегда собирает данные

Только после запуска обычный запоминающий осциллограф собирает данные
2 Стоимость трубки недорого Стоимость трубки дороже
3 Для высокочастотных сигналов DSO создает яркие изображения Для высокочастотных сигналов ASO не может создавать яркие изображения
4 Разрешение выше у цифрового запоминающего осциллографа

Разрешение ниже у обычного запоминающего осциллографа

5 В DSO рабочая скорость меньше В АСО рабочая скорость меньше

Цифровые запоминающие осциллографы

Различные типы цифровых запоминающих осциллографов показаны в таблице ниже

. Цифровой запоминающий осциллограф Instek Цифровой запоминающий осциллограф
С.НЕТ Продукт Пропускная способность Марка Модель Использование Стоимость
1 ​​ RIGOL 50 МГц DS1054Z 50 МГц РИГОЛ DS1054Z Промышленное 36 990 рупий / —
2 Mextech DSO-5025 25 МГц Mextech ДСО-5025 Промышленное, Лабораторное, Электрическое 18 000 рупий / —
3 Цифровой осциллограф Tesca 100 МГц Tesca ДСО-17088 Лаборатория 80 311 рупий / —
4 Gw 100 МГц Gw Instek ГДС 1102 У Промышленное 22 000 рупий / —
5 Цифровой осциллограф Tektronix DSO 200 МГц, 150 МГц, 100 МГц, 70 МГц, 50 МГц и 30 МГц Tektronix ТБС1102Б Промышленное 88 000 рупий / —
6 Ohm Technologies 25 МГц Ом Технологии ПДС5022 Учебные заведения 22 500 рупий / —
7 Цифровой запоминающий осциллограф 50 МГц VAR Tech SS-5050 DSO Промышленное 19 500 рупий / —
8 DSO 100 МГц UNI-T UNI-T UTD2102CES Исследования 19 000 рупий / —
9 100 МГц 2 канала DSO 100 МГц Гвинстек GDS1102AU Промышленное 48,144 рупий / —
10 Scientific 4-канальный цифровой осциллограф 100 МГц 2 ГГц / с 100 МГц Scientific СМО1104Б Исследования 71 000 рупий / —

Приложения

Заявки DSO

  • Проверяет неисправные компоненты в цепях
  • Используется в медицине
  • Используется для измерения конденсатора, индуктивности, временного интервала между сигналами, частоты и периода времени
  • Используется для наблюдения за ВАХ транзисторов и диодов
  • Используется для анализа сигналов ТВ
  • Используется в видео- и аудиозаписывающей аппаратуре
  • Используется при проектировании
  • Используется в исследовательской сфере
  • В целях сравнения отображается трехмерная фигура или несколько сигналов.
  • Широко применяется осциллограф

Преимущества

Преимущества DSO

  • Портативный
  • Иметь самую высокую пропускную способность
  • Пользовательский интерфейс простой
  • Скорость высокая

Недостатки

Недостатками DSO являются

Часто задаваемые вопросы

1).В чем разница между CRO и DSO?

Электронно-лучевая трубка (CRO) — это аналоговый осциллограф, тогда как DSO — это цифровой осциллограф.

2). В чем разница между цифровым и аналоговым осциллографом?

Формы сигналов в аналоговом устройстве отображаются в исходной форме, тогда как в цифровом осциллографе исходные формы сигналов преобразуются в цифровые числа путем дискретизации.

3). Что используется осциллограф для измерения?

Осциллограф — это прибор, который используется для анализа и отображения форм электронных сигналов.

4). Осциллограф — это аналог?

Есть два типа осциллографов: аналоговый осциллограф и цифровой осциллограф.

5). Может ли осциллограф измерять звук?

Да, осциллограф может измерять звук, преобразовывая его в напряжение.

В этой статье обсуждается, что такое цифровой запоминающий осциллограф (DSO), блок-схема DSO, преимущества, недостатки, приложения, продукты DSO, режимы работы DSO и волновая реконструкция DSO.Вот вам вопрос, каковы особенности цифрового запоминающего осциллографа?

Блок-схема

, работа и ее применение

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

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

Что такое цифровой запоминающий осциллограф?

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

Цифровой запоминающий осциллограф

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

Блок-схема

Блок-схема цифрового запоминающего осциллографа показана ниже.

Блок-схема цифрового осциллографа

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

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

Теория цифрового запоминающего осциллографа

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

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

Запуск позволяет DSO стабилизировать сигнал и многократно отображать форму волны. Перед началом записи сигнала осциллограф должен быть запущен.

Принцип работы

Принцип работы цифрового запоминающего осциллографа (DSO) основан на оцифровке и сохранении входных сигналов с помощью ЭЛТ (электронно-лучевой трубки) и цифровой памяти. Процесс оцифровки — это выборка входных сигналов при различных периодических сигналах. Здесь максимальная частота сигнала, измеренная DSO, зависит от двух факторов: частоты дискретизации и характера преобразователя. А также функция цифрового запоминающего осциллографа зависит от дискретизации и преобразователя.

Частота дискретизации

В этом факторе теория дискретизации используется для безопасного анализа входных сигналов. Согласно теории дискретизации, частота дискретизации сигналов должна быть в два раза выше, чем максимальная частота принимаемого входного сигнала. Это означает, что под частотой дискретизации понимается быстрая и высокая скорость преобразования аналогового преобразователя в цифровой.

Преобразователь

Использует дорогостоящую вспышку, разрешение которой уменьшается с увеличением частоты дискретизации.Таким образом, ограниченное разрешение и полоса пропускания DSO достигаются из-за частоты дискретизации.

Регистры сдвига используются для преодоления требований АЦП (аналого-цифровых преобразователей). Поданный входной сигнал дискретизируется и сохраняется в регистре сдвига. Затем сигнал в регистре сдвига медленно считывается и сохраняется в виде цифровых данных. Использование регистра сдвига снижает стоимость преобразователя и может обрабатывать до 100 мегасэмплов в секунду.

Функция цифрового запоминающего осциллографа
  • Функция цифрового запоминающего осциллографа — обрабатывать, захватывать, анализировать и отображать применяемый аналоговый входной сигнал в цифровом формате, а также сохранять данные в цифровой памяти.Сигналы принимаются, сохраняются и отображаются DSO для вычисления частоты, амплитуды и периода времени сигнала. Он работает в 3 режимах, таких как режим прокрутки, режим сохранения и режим сохранения или удержания.
  • В режиме прокрутки DSO очень четко отображает быстро меняющиеся входные сигналы на экране без запуска. Это один из основных режимов работы DSO и аналогичен работе CRO. Он отслеживает характеристики входящего сигнала для обработки и отображает его кривую на экране.
  • В режиме магазина, сигналы сохраняются в памяти.
  • В режиме удержания или режиме сохранения данные сохраняются или удерживаются некоторое время, пока они не будут сохранены в цифровой памяти.
  • Другими режимами, используемыми в работе цифровых запоминающих осциллографов, являются режим обновления, однократный режим и режим эквивалентного времени.
Реконструкция формы сигнала

Согласно теории дискретизации, данный входной сигнал дискретизируется, чтобы избежать эффекта наложения спектров. Но эффект наложения спектров все еще может возникать в сигнале, потому что выходной сигнал получается в виде серии точек в ответ на значение выборки.

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

Линейная интерполяция

В этом типе точки данных, которые имеют форму точек, соединены прямой линией, как показано на рисунке выше.Он используется для генерации пульсовых или прямоугольных волн.

Синусоидальная интерполяция

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

Преимущества

Преимущества цифрового запоминающего осциллографа включают:

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

Приложения

Приложения цифрового запоминающего осциллографа включают,

  • Он используется при отладке схемы для проверки напряжения сигнала
  • Используется при испытаниях во время производства
  • Используется в Радиовещание для проверки сигналов
  • Используется в исследованиях и медицине
  • Используется в оборудовании для записи видео и звука
  • Используется для измерения периода времени, частоты, напряжений, токов, индуктивности, емкости и временных интервалов между сигналами в обоих источниках переменного тока и цепи постоянного тока.
  • Используется для визуального представления цели радара, такой как самолет, корабль и т. Д.
  • Используется для анализа ТВ-сигналов.
  • Используется для вычисления ВАХ транзисторов и диодов.

Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о измерительных и контрольно-измерительных приборах MCQ

Таким образом, это все об обзоре цифрового запоминающего осциллографа — определение, блок-схема, принцип работы, функция, реконструкция формы сигнала, преимущества и приложения.Современные осциллографы с цифровым запоминающим устройством используют высокотехнологичный анализ сигналов, что делает их более точными и мощными. Вот вам вопрос: «Каковы недостатки цифровых запоминающих осциллографов?» «Запуск осциллографа

и запуск осциллографа» Примечания по электронике

Функция триггера — одна из самых полезных функций осциллографа — знание того, как использовать триггер осциллографа, является ключом к возможности его эффективного использования.


Осциллограф Учебное пособие Включает:
Осциллограф, основы Типы осциллографов Характеристики Как пользоваться осциллографом Запуск области видимости Пробники осциллографа Технические характеристики пробника осциллографа

Типы областей: Аналоговый прицел Объем аналогового хранилища Цифровой люминофор Цифровой прицел Объем USB / ПК Осциллограф смешанных сигналов MSO


Функция запуска осциллографа позволяет постоянно отображать повторяющиеся сигналы на экране.Триггер позволяет временной развертке начинать сканирование с одной и той же точки при каждом повторении сигнала.

Таким образом, запуск осциллографа позволяет осмысленно просматривать формы сигнала, в противном случае развертка по времени будет начинаться в случайной точке формы сигнала каждый раз, когда форма волны повторяется, и изображение формы сигнала не будет иметь смысла.


Концепция запуска осциллографа

Основная концепция функции запуска осциллографа заключается в том, что часть входящего сигнала подается в схему компаратора.

Передняя панель осциллографа с элементами управления запуском

Когда напряжение формы волны достигает требуемого уровня, компаратор переключается и отправляет сигнал запуска для временной развертки. Это обеспечивает точную синхронизацию временной развертки с отображаемой формой сигнала, чтобы она оставалась стабильной на экране.

Точка запуска на осциллограмме

Уровень запуска и крутизна осциллографа

Для получения необходимого изображения на осциллографе триггер можно настроить двумя основными способами: как уровень, так и направление наклона можно выбрать как на аналоговых, так и на цифровых осциллографах.

Регулятор уровня напряжения триггера устанавливает напряжение, при котором триггер срабатывает. При изменении этого напряжения изменяется точка на осциллограмме, в которой начинается развертка.

Изменение точки напряжения запуска осциллографа

Можно видеть, что при изменении напряжения запуска изменяется положение на осциллограмме.

Наклон триггера, как указано в названии, определяет, запускается ли развертка временной развертки по положительному или отрицательному фронту или наклону.

Запуск осциллографа по положительному и отрицательному наклону

Источники запуска осциллографа

Сигнал, по которому может запускаться осциллограф, может быть получен различными способами.Иногда наличие внешнего источника для запуска может сделать сигнал более стабильным и сделать его более стабильным.

  • Канал сигнала: Самым распространенным источником сигнала, используемого для обеспечения запуска, является сам канал сигнала. На нескольких каналах по умолчанию запускается канал A, но обычно также возможен запуск и по другим каналам. Запуск может быть помечен как канал A / B или эквивалент
  • Внешний источник: На большинстве осциллографов есть возможность выбора внешнего источника запуска.Это может быть очень полезно, когда система синхронизирована с внешним сигналом. Обычно для этих внешних сигналов можно иметь такой же контроль напряжения запуска и крутизны.
  • Видео: Запуск по видеосигналу широко использовался для аналогового видео и телевидения. Схема запуска извлекала импульсы синхронизации, которые были встроены в аналоговый видеосигнал, и использовала их.
  • Линия: При использовании функции запуска по линии осциллограф будет запускаться по входу питания или по форме сигнала линейного напряжения.Эта форма запуска была полезна для обнаружения проблем, связанных с линией.

Блокировка спускового крючка

Одна возможность, которая особенно полезна при запуске более сложных сигналов, известна как управление удержанием триггера.

Вероятно, проще всего объяснить работу задержки запуска с точки зрения аналоговых осциллографов.

После завершения развертки осциллографа луч гаснет, и осциллограф возвращает напряжение развертки обратно в начальную точку.При гашении луча или следа обратный ход не отображается на экране.

Во время развертки и обратного хода или обратного хода схема запуска будет игнорировать любые дальнейшие импульсы запуска, которые могут поступить, и будет «удерживаться» до тех пор, пока развертка и обратный ход не будут завершены.

Как только кривая вернется в начальную точку, она будет готова к повторному запуску, и первая точка на кривой, которая появится, заставит ее начать снова.

Удержание триггера осциллографа

Элемент управления задержкой триггера позволяет пользователю осциллографа добавить дополнительную задержку к повторному включению цепи триггера после окончания периода развертки / обратного хода.Это позволяет управлять скоростью запуска осциллографа. Когда у некоторых сигналов есть несколько точек, в которых они могут запускать осциллограф, это может помочь добавить ясности отображаемому изображению на осциллографе.

Для формы волны выше осциллограф будет запускаться по первому импульсу после конца отображаемой области, и в этом примере это не то, что нужно, и это приведет к неустойчивому отображению.

Хотя это было объяснено с точки зрения аналоговых осциллографов, тот же процесс доступен и для цифровых осциллографов, хотя работа под передней панелью будет несколько иной.

Осциллограф с автоматическим запуском

Функция триггера работает, когда сигнал присутствует и осциллограф срабатывает. Однако, когда сигнал отсутствует, полезно иметь возможность видеть, где находится кривая, например, для установки кривой в определенное место на экране перед подачей сигнала и выполнением измерения.

Чтобы преодолеть недостаток трассировки в условиях отсутствия или слабого сигнала, добавлена ​​возможность автоматического запуска.

Автоматический триггер осциллографа запустит развертку при отсутствии сигнала.Таймер в прицеле обнаруживает, что прицел не запускался какое-то время, и запускает развертку. Часто можно установить задержку.

Для большинства случаев использования осциллографа его можно оставить в режиме автоматического запуска и установить только на «нормальный» для более точных измерений и осциллограмм.

Расширенные возможности запуска осциллографа

С появлением цифровых осциллографов появилось много возможностей для расширенных параметров запуска. Все они могут использоваться для поиска и отображения сигналов, для которых могут потребоваться более сложные параметры запуска.Однако с помощью программного обеспечения в цифровых осциллографах этого теперь можно достичь, тогда как с аналоговыми осциллографами это было невозможно.

  • Запуск A и B: Хотя многие осциллографы предлагают запуск по каналам A и B, некоторые цифровые осциллографы предлагают более сложные варианты запуска для каналов A и B. Например, они могут предложить логическую квалификацию, чтобы контролировать, когда искать различные события. Другие могут иметь форму отложенного запуска через заданное время после предыдущего события запуска.
  • Запуск по последовательному шаблону: Эта форма триггера проверяет поток последовательных данных и запускается после того, как обнаружен заданный последовательный шаблон. Это может быть особенно полезно при тестировании или отладке цифровых или микропроцессорных схем.
  • Поиск и отметка: Эта форма триггера сканирует несколько типов событий перед запуском. Отдельные отметки могут быть добавлены к частям развертки, чтобы выделить области.
  • Коррекция триггера: Иногда бывает необходимо скорректировать задержки триггера в очень быстрых системах.Поскольку триггерный и сигнальный тракты имеют разные временные задержки, существует внутренняя разница во времени между положением триггера и собираемыми данными. Это может привести к дрожанию изображения или перекосу. Чтобы преодолеть это, используется система коррекции триггера, которая компенсирует разницу задержек между триггером и путями сбора данных. При использовании в этом режиме точку запуска можно использовать как точку отсчета для измерения.

Система запуска осциллографа является одним из ключевых элементов всего измерительного прибора.С увеличением сложности оборудования это также приводит к повышению уровня сложности формы сигнала, для чего требуются более сложные системы запуска. В результате большинство новых осциллографов предлагают более широкие возможности запуска.

Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра Измеритель LCR Дип-метр, ГДО Логический анализатор Измеритель мощности RF Генератор радиочастотных сигналов Логический зонд Тестирование и тестеры PAT Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI GPIB Граничное сканирование / JTAG Получение данных
Вернуться в меню тестирования.. .

Типы осциллографов и их назначение

Осциллографы — это тип основного оборудования, используемого в лабораториях электроники для поиска и устранения неисправностей печатных плат. Узнайте больше о том, для чего используется осциллограф, и о различных типах осциллографов.

ВЛАДИМИР БОЛГАР / Getty Images

Типы осциллографов

Доступны несколько типов осциллографов, аналоговые и цифровые, по разным ценам. Поскольку цифровые осциллографы могут пропускать некоторые переходные сигналы, аналоговые осциллографы по-прежнему ценятся для приложений поиска и устранения переходных процессов.Однако высококачественные осциллографы с цифровым люминофором могут обеспечивать аналогичные возможности.

Аналоговые осциллографы

Аналоговый осциллограф отображает сигнал, полученный пробником, и отслеживает его на экране. Возможности хранения позволяют отображать форму волны в течение продолжительных периодов времени, а не сразу же затухать.

Аналоговые осциллографы особенно важны для работы с аналоговыми сигналами и переходными процессами. В аналоговых осциллографах люминофоры на ЭЛТ-мониторе светятся в течение определенного периода времени перед темнотой, позволяя высокоскоростным сигналам создавать более интенсивное свечение.Этот процесс также позволяет выделяться переходным процессам.

Аналоговые осциллографы предлагают лучший динамический диапазон, чем цифровые осциллографы. Они не страдают от проблем с псевдонимом, которые могут привести к ложным показаниям. Аналоговые осциллографы обычно более доступны по цене, чем цифровые осциллографы, и являются отличным вариантом для новичков и любителей. Аналоговые осциллографы, которые также могут обрабатывать низкоскоростные цифровые сигналы, особенно подходят для работы с аудио и аналоговым видео.

Цифровые осциллографы

Цифровые осциллографы доступны во многих типах.Два ключевых фактора определяют характеристики цифрового осциллографа: частота дискретизации и полоса пропускания. Частота дискретизации осциллографа ограничивает его способность фиксировать переходные одноразовые события. Полоса пропускания осциллографа ограничивает частоту отображаемых повторяющихся сигналов.

Цифровые запоминающие осциллографы

Большинство цифровых осциллографов представляют собой осциллографы с цифровой памятью. Осциллографы с цифровым запоминающим устройством могут фиксировать переходные события и сохранять эти события для анализа, архивирования, печати или другой обработки.Они имеют постоянное хранилище для записи сигналов и могут быть выгружены на другие носители для хранения и анализа.

Осциллографы с цифровой памятью — это рабочие лошадки реального цифрового проектирования, в которых одновременно анализируются четыре или более сигналов. Однако, в отличие от аналогового осциллографа, цифровые запоминающие осциллографы не могут отображать уровень интенсивности сигнала в реальном времени. Одноразовые события могут быть захвачены с помощью триггеров, которые можно установить вручную или автоматически в зависимости от устройства.

Осциллографы с цифровым люминофором

Осциллографы с цифровым люминофором обеспечивают более быстрый захват и анализ сигналов, чем стандартные осциллографы с цифровым запоминающим устройством. Осциллографы с цифровым люминофором используют решение АЦП с параллельной обработкой, которое обеспечивает более высокую частоту дискретизации, обеспечивая уровень производительности визуализации сигнала, который выглядит как в реальном времени.

Осциллографы с цифровым люминофором аналогичны аналоговым осциллографам в отображении интенсивности сигнала.Эти осциллографы дублируют эффект фосфора, сохраняя базу данных значений повторяющихся сигналов и увеличивая интенсивность на дисплее в местах наложения сигналов.

Подобно аналоговому осциллографу, цифровой люминофор может обнаруживать переходные процессы, отображая уровень интенсивности. Однако он может пропустить переходные процессы, происходящие за пределами окна сбора данных и частоты его обновления.

Осциллографы с цифровым люминофором сочетают в себе функции осциллографов с цифровой памятью и технологии аналоговых осциллографов.Эти качества отлично подходят для проектирования общего назначения, цифрового хронирования, расширенного анализа, тестирования связи и устранения неполадок.

Осциллографы со смешанной областью

Осциллограф смешанной области сочетает в себе функции цифрового осциллографа, анализатора ВЧ спектра и логического анализатора в одном устройстве. При разработке или работе с системами, которые включают цифровые сигналы, цифровую логику и радиочастотную связь, осциллографы смешанной области являются важным инструментом.

Основное преимущество осциллографа со смешанной областью состоит в том, что сигналы из каждой области коррелированы по времени друг с другом, что помогает при поиске и устранении неисправностей, отладке и тестировании конструкции.

Осциллографы смешанных сигналов

Инженеры часто используют цифровые осциллографы и логические анализаторы вместе, поэтому был разработан осциллограф смешанных сигналов. Эти устройства сочетают в себе возможности цифрового запоминающего осциллографа (или осциллографа с цифровым люминофором) с многоканальным логическим анализатором.

Возможность цифрового запуска осциллографа смешанных сигналов помогает анализировать аналоговые события, которые могут запускать цифровые логические переходы. Обычно осциллографы смешанных сигналов имеют два или четыре аналоговых входных канала и около 16 цифровых входных каналов.

Цифровые стробоскопические осциллографы

Цифровые стробоскопические осциллографы имеют несколько иную методику ввода, в которой более широкая полоса пропускания заменяется более низким динамическим диапазоном. Входной сигнал не ослабляется и не усиливается, поэтому осциллограф должен обрабатывать весь диапазон входного сигнала, который обычно ограничивается размахом около 1 В.

Цифровые стробоскопические осциллографы работают только с повторяющимися сигналами и не помогают захватывать переходные процессы, превышающие нормальную частоту дискретизации. С другой стороны, цифровые стробоскопические осциллографы могут захватывать сигналы, которые на порядок быстрее, чем другие типы осциллографов с полосой пропускания, превышающей 80 ГГц.

Портативные осциллографы

Небольшие портативные осциллографы доступны для полевых и тестовых приложений, где более громоздкие осциллографы являются громоздкими или отсутствуют электрические розетки.Обычно они содержат два входа и имеют ограниченную частоту дискретизации и полосу пропускания.

Компьютерные осциллографы

Компьютерные осциллографы — это небольшие внешние устройства, которые подключаются к компьютеру через USB. В этих типах осциллографов за последние годы произошли значительные улучшения в частоте дискретизации и полосе пропускания.

Некоторые компьютерные осциллографы имеют те же возможности, что и недорогие цифровые запоминающие осциллографы, всего за несколько сотен долларов.Это отличный вариант для любителей, ищущих осциллограф.

Спасибо, что сообщили нам!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Трудно понять Аналоговый осциллограф

и цифровой осциллограф

Для любителей электроники, инженеров и техников покупка нового осциллографа может быть непростой задачей, потому что выбор марки, спецификации каждого из них и при сравнении стоимости огромны.Итак, мы составили вид, который поможет вам при выборе осциллографа.

Для начинающих

Забудьте о характеристиках, стоимости и всех других технических аспектах осциллографа и задайте себе следующие вопросы:

  1. Вам нужен портативный легкий осциллограф или настольный тяжелый осциллограф в режиме ожидания?
  2. Согласно вашей работе, сколько сигналов вам нужно будет анализировать одновременно?
  3. Каковы пики амплитуды сигнала (максимальные и минимальные) из анализируемых вами?
  4. Какая самая высокая частота измерения сигнала?
  5. С какими сигналами вам придется сталкиваться чаще всего — повторяющимися или одиночными выстрелами?
  6. Нужно ли вам анализировать сигналы вашей схемы как в частотной, так и во временной области.

Если у вас есть четкий ответ на поставленные выше вопросы, вы можете легко отфильтровать большинство доступных осциллографов и просто сосредоточиться на нескольких из них. Если у вас все еще нет четкого представления, мы тщательно рассмотрели все эти детали. Просто продолжайте читать нашу статью, чтобы лучше понять.

Аналоговый и цифровой осциллограф — сравнение и различие

Принцип работы аналогового и цифрового осциллографов в некоторой степени одинаков. Внутренние компоненты, используемые в любом из устройств, также одинаковы.Даже дисплей, используемый в обоих устройствах, может быть одинаковым. Так что, если вы когда-нибудь думали об обновлении аналогового осциллографа до цифрового, вы легко с этим справитесь.

Основное назначение обоих осциллографов — измерение изменяющихся во времени сигналов. Время, являющееся одним из параметров для анализа формы волны, сигнал, который вы получаете в определенный период времени, будет варьироваться. Это изменение измеряется с помощью осциллографа, и в результате обнаруживаются аномалии, аномалии и шумы вместе с характеристиками в нем.

Разница между аналоговым осциллографом и цифровым осциллографом заключается в том, что в аналоговом устройстве форма сигнала отображается в исходной форме, в то время как цифровой осциллограф преобразует исходную аналоговую форму сигнала путем дискретизации и преобразует их в цифровые числа, а затем сохраняет их в цифровом виде. формат. Это выполняется аналого-цифровым преобразователем.

Аналоговые осциллографы

В более старых аналоговых осциллографах для отображения формы сигнала и изображения использовалась электронно-лучевая трубка (ЭЛТ).Позже формат отображения был обновлен до ЖК-дисплеев и: ED’d. Есть еще несколько компаний, которые предлагают осциллографы на основе ЭЛТ , которые называются катодно-лучевыми осциллографами (CRO) .

В CRO CRT отображает сигнал по осям X-Y. Здесь ось Y представляет мгновенное значение входящего напряжения, а ось X представляет форму кривой нарастания. По мере увеличения напряжения линейно нарастающей формы кривая перемещается по экрану в горизонтальном направлении. Когда кривая достигает конца экрана, осциллограмма возвращается к началу.

Стоимость — один из важных факторов, который следует учитывать при покупке осциллографа. Аналоговые осциллографы намного более экономичны по сравнению с их цифровыми аналогами. Цифровые осциллографы дороже, потому что использование высокотехнологичных компонентов и затраты на их разработку увеличивают стоимость устройства.

Instek GOS-630FC Аналоговый осциллограф 30 МГц — Посмотреть на Amazon.com

Аналоговый осциллограф с точки зрения производительности подходит для использования в промышленных приложениях, лабораториях электроники и т. Д.Но когда дело доходит до высокопроизводительных приложений, аналоговые осциллографы ненадежны. Для передовых исследований и приложений единственный способ — использовать цифровые осциллографы. Мы собрали некоторые из самых продаваемых цифровых осциллографов и рассмотрели их в статье — Лучшие цифровые осциллографы

Цифровые осциллографы

По всем характеристикам аналоговый осциллограф явно превосходит цифровые осциллографы. Давайте рассмотрим все параметры цифрового осциллографа.

Полоса пропускания означает максимальную частоту сигнала, которая может пройти через входной усилитель. Это означает, что в реальном времени аналоговая полоса пропускания вашего осциллографа должна быть больше максимальной частоты, которую вы хотите рассчитать.

BW — не единственный параметр, который может доказать, что цифровой осциллограф может улавливать высокочастотный (HF) сигнал. Поставщик осциллографа должен обеспечить достижение определенного типа частотной характеристики с помощью конструкции осциллографа.Этот ответ называется задержкой с максимальной плоской огибающей (MFED). Но этот параметр отклика не может быть полностью достигнут в идеале. Это связано с тем, что потери могут возникнуть из-за наличия дифференциальных усилителей, аттенюаторов, аналого-цифровых преобразователей, межсоединений и реле.

Пользователь должен помнить, что все цифровые осциллографы определяют полосу пропускания устройства как частоту, на которой синусоидальный сигнал будет ослаблен до 71% от его истинной амплитуды (точка -3 децибела). Другими словами, кривая, которую вы видите на дисплее, будет иметь ошибку ввода 29%.Перед покупкой цифрового осциллографа вы должны обратиться к техническому описанию, чтобы указать полосу пропускания, определенную для всех диапазонов напряжения.

Если ваш входной сигнал не является чистой синусоидой, он обязательно будет включать более высокочастотные гармоники. Например, чистая синусоидальная волна 500 мегагерц при просмотре на осциллографе с полосой пропускания 50 мегагерц будет отображаться как ослабленная и ошибочная форма волны. Таким образом, теоретически пользователь должен выбрать осциллограф с полосой пропускания, в пять раз превышающей ширину входного сигнала пользователя. Но на практике это невозможно, поскольку осциллографы с более высокой полосой пропускания действительно дороги.

  • Частота дискретизации и глубина памяти

Частота дискретизации и объем памяти — два наиболее важных аспекта цифрового запоминающего осциллографа. В цифровом осциллографе частота дискретизации выражается либо в мегасэмплах в секунду (MS / s), либо в гига выборках в секунду (GS / s). Согласно критерию Найквиста, частота дискретизации устройства должна быть равной или более чем в два раза превышать максимальную частоту измерения. Это может быть верно в случае анализатора спектра, но в осциллографе вам потребуется не менее 5 выборок для точного чередования и восстановления формы сигнала.

Частота дискретизации сигналов для всех осциллографов разная и определяется на основе значений дискретизации в реальном времени и эквивалентной временной выборки (ETS). В ETS форма сигнала должна быть стабильной и повторяющейся, так как этот процесс выборки осуществляется путем построения формы сигнала из последовательных захватов.

Если сравнивать переходную форму волны и повторяющуюся форму волны, ETS окажется непригодным для первого, и единственный надежный метод выборки — это полоса пропускания в реальном времени (однократная), которая обычно очень мала.

Производители осциллографов всегда предоставляют характеристики, идеально подходящие для их устройства. Рекомендуется, чтобы пользователь следил за тем, чтобы указанная частота дискретизации применялась ко всем сигналам или только к повторяющимся. Технические характеристики также могут отличаться в зависимости от количества каналов в осциллографе.

В случае глубины памяти это просто относится к буферизованной памяти, которая фиксирует дискретизированную форму сигнала. Частота дискретизации напрямую связана с объемом памяти устройства.То есть для заданной частоты дискретизации размер памяти определяет время захвата сигнала до того, как память закончится. Эта связь между этими двумя параметрами устройства имеет важное значение, поскольку на самом деле цифровой осциллограф с высокой частотой дискретизации и малой глубиной памяти не может обрабатывать свою полную частоту дискретизации на нескольких верхних временных развертках.

Если сигнал 250 микросекунд в режиме видео захвачен с использованием небольшой глубины памяти 1 КБ, малая память ограничит частоту дискретизации на уровне 5 мегасэмплов в секунду, даже если осциллограф имеет возможность дискретизации 100 мегасэмплов в секунду.

Важно знать базовую связь между тремя вышеуказанными параметрами: BW, Sample Rate и Memory Depth. Для этого рассмотрим пример, в котором мы захватываем один кадр данных USB (1.1). Данные передаются последовательно со скоростью 12 Мбит / с и кадром данных на 1 мс. Давайте рассмотрим случай, когда нам нужно захватить прямоугольную волну 12 мегагерц на 1 мс. Полоса пропускания для сигнала 12 мегагерц потребует 50 мегагерц. осциллографа, поскольку вы можете получить искаженный сигнал для осциллографа с полосой пропускания 12 мегагерц или немного выше.Чтобы получить частоту дискретизации, потребуется примерно 5 точек на сигнал. Это означает, что осциллограф должен иметь частоту дискретизации 60 Мвыб / с или более. Для указанной частоты дискретизации и времени 1 мс требуется глубина памяти 60 000 отсчетов и более.

Разрешение большинства цифровых осциллографов составляет до 8 бит. Этого разрешения достаточно, чтобы уловить около 0,4% искажения сигнала. Это огромно по сравнению с искажением 0,1%, которое может вызвать общую ошибку в аудиосигнале.

Для разрешения 8 бит диапазоны напряжения делятся до 256 шагов по вертикали. Это равно примерно 8 милливольт на шаг при условии, что выбранный диапазон составляет около +/- 1 вольт. Этого будет достаточно для анализа цифровых сигналов.

Более высокое разрешение — 12 бит и 16 бит — более идеально подходит для случаев, когда необходимо измерить звуковой шум или вибрацию на основе температуры, тока или давления.
Точность цифрового осциллографа варьируется от 3% до 5% при разрешении 8 бит.По мере увеличения разрешения увеличивается и точность. Цифровые генераторы высокого разрешения, которые имеют высокую точность измерения постоянного тока, называются прецизионными осциллографами.

Функция запуска осциллографа важна для определения характеристик анализируемого сигнала. Основная идея использования триггера — синхронизировать горизонтальную развертку правильной точки с ее сигналом. Триггер помогает пользователю стабилизировать повторяющиеся сигналы и захватывать одиночные сигналы. Осциллограф предоставляет следующие параметры запуска: источник, наклон уровня, предварительный запуск и пост-запуск.Эти параметры одинаковы для всех осциллографов, но могут варьироваться в зависимости от предоставленных производителем расширенных функций запуска. Эти расширенные параметры можно использовать в соответствии с типом анализируемого сигнала. В соответствии с предпочтениями пользователей некоторые специальные триггеры, такие как тестирование дисковода, могут быть предоставлены производителем за дополнительную плату и могут быть обновлены до программного обеспечения осциллографа.

Большинство генераторов обеспечивают входные диапазоны от +/- 50 милливольт до +/- 50 вольт. Убедитесь, что у осциллографа есть дискретный диапазон напряжения для измеряемых сигналов.Измерение высоких напряжений может быть выполнено с помощью ослабляющих пробников 10: 1 и 100: 1. Для анализа очень слабых сигналов (<50 милливольт) рекомендуется искать осциллографы с разрешением выше 12 бит. Это поможет расширить возможности масштабирования сигналов уровня в милливольтах и ​​микровольтах.

Обязательно проверьте стандарт датчика перед покупкой. Некоторые производители используют только зонды с более высокой полосой пропускания, которые необходимы для получения максимальной отдачи от прицела, в качестве дополнительных компонентов. Хотя предоставленные пробники могут переключаться между ослаблением 1: 1 и 10: 1, предпочтительно использовать ослабление 10: 1, чтобы уменьшить нагрузку на цепь и повысить защиту от случайного высокого напряжения.

Пробник на полевом транзисторе также можно купить в случаях, когда используются высокоскоростные сигналы, превышающие 200 мегагерц. Дифференциальный изолирующий пробник можно использовать в высоковольтных трехфазных системах.

  • Портативные осциллографы, осциллографы на базе ПК и настольные осциллографы

Портативные осциллографы известны своим портативным использованием на промышленных объектах, в сервисных центрах и т. Д. Для их питания можно использовать дополнительные батареи.Единственный минус — высокая цена на эти устройства. Пример портативного осциллографа показан ниже:

Портативный цифровой осциллограф — Owon MSO7102TD, осциллограф смешанных сигналов 100 МГц — Просмотр на Amazon

Из трех, с точки зрения производительности, самая высокая оценка досталась настольным осциллографам . В то же время дополнительные функции, такие как математический анализ сигналов БПФ, интерфейсы ПК, дисководы и подключение принтера, сделали его очень дорогостоящим.

Основным заменителем настольных генераторов по цене является модель на базе ПК типа . Кроме того, вы можете экспортировать аналитические данные в текстовые документы и электронные таблицы всего за несколько щелчков мышью. К другим преимуществам относятся красочные ЖК-дисплеи, быстрые процессоры, накопители и многое другое.

Осцилляторы

на базе ПК бывают двух типов — внутренние и внешние. Внутренние генераторы ПК намного более экономичны и представляют собой в основном сменные карты формата PCI. Но они искажают, шумят и должны подключаться к настольным компьютерам для расширенного анализа сигналов.Они не подходят для портативных целей.

Осциллографы и дигитайзеры

| Аналоговые устройства

AD9208 — это сдвоенный 14-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) со скоростью 3 GSPS. Устройство имеет встроенный буфер и устройство выборки и измерения. Схема удержания разработана для малой мощности, небольшого размера и простоты использования. Этот продукт разработан для поддержки коммуникационных приложений, способных выполнять прямую выборку широкополосных аналоговых сигналов до 5 ГГц.Ширина полосы по уровню –3 дБ на входе АЦП составляет 9 ГГц. AD9208 оптимизирован для обеспечения широкой полосы пропускания входного сигнала, высокой частоты дискретизации, превосходной линейности и низкого энергопотребления в небольшом корпусе.

Двойные ядра АЦП имеют многокаскадную дифференциальную конвейерную архитектуру со встроенной логикой коррекции ошибок вывода. Каждый АЦП имеет входы с широкой полосой пропускания, поддерживающие множество выбираемых пользователем диапазонов входных сигналов. Встроенный источник опорного напряжения упрощает рассмотрение дизайна. Аналоговые входные и тактовые сигналы являются дифференциальными входами.Выходы данных АЦП внутренне подключены к четырем цифровым понижающим преобразователям (DDC) через кроссбар мультиплексор. Каждый DDC состоит из пяти каскадных сигналов. этапы обработки: 48-битный преобразователь частоты (генератор с числовым программным управлением (NCO)) и до четырех полуполосных децимаций фильтры. NCO имеет возможность выбирать предустановленные диапазоны через контакты ввода / вывода общего назначения (GPIO), что позволяет выбрать до трех диапазонов. Работа AD9208 между режимами DDC выбирается с помощью профилей, программируемых через SPI.

В дополнение к блокам DDC, AD9208 имеет несколько функций, которые упрощают функцию автоматической регулировки усиления (AGC) в приемник связи. Программируемый пороговый детектор позволяет контролировать мощность входящего сигнала с помощью управляющих битов быстрого обнаружения в регистре 0x0245 АЦП. Если уровень входного сигнала превышает программируемый порог, индикатор быстрого обнаружения загорается. Поскольку этот пороговый индикатор имеет низкую задержку, пользователь может быстро уменьшить коэффициент усиления системы, чтобы избежать состояние выхода за пределы диапазона на входе АЦП.Помимо выходов быстрого обнаружения, AD9208 также предлагает возможность мониторинга сигналов. Блок контроля сигналов предоставляет дополнительную информацию о сигнале, оцифрованном АЦП.

Пользователь может настроить высокоскоростной сериализованный вывод на основе подкласса 1 JESD204B в различных режимах: однополосный, двухполосный, четырехканальный. конфигурации полос и восьми полос, в зависимости от конфигурации DDC и приемлемой скорости полосы принимающего логического устройства. Синхронизация нескольких устройств поддерживается через входные контакты SYSREF ± и SYNCINB ±.

AD9208 имеет гибкие возможности отключения питания, которые при необходимости позволяют значительно экономить электроэнергию. Все эти функции могут программироваться с использованием 3-проводного интерфейса последовательного порта (SPI).

AD9208 доступен в бессвинцовом корпусе BGA на 196 шариков, рассчитанном на диапазон температур окружающей среды от –40 ° C до + 85 ° C. Этот продукт защищен патентом США.

Обратите внимание, что в этом техническом описании многофункциональные контакты, такие как FD_A / GPIO_A0, обозначаются либо полным именем контакта, либо отдельной функцией контакта, например, FD_A, когда важна только эта функция.

Основные характеристики продукта

  1. Wide, входная полоса пропускания по уровню –3 дБ на частоте 9 ГГц поддерживает прямую радиочастотную (РЧ) дискретизацию сигналов до 5 ГГц.
  2. Четыре интегрированных широкополосных децимационных фильтра и блоки NCO, поддерживающие многополосные приемники.
  3. Быстрое переключение NCO через контакты GPIO.
  4. SPI управляет различными характеристиками и функциями продукта в соответствии с конкретными системными требованиями.
  5. Программируемое быстрое обнаружение выхода за пределы диапазона и мониторинг сигналов.
  6. Встроенный температурный диод для управления температурным режимом системы.
  7. 12 мм × 12 мм 196-выводной BGA

Приложения

  • Многодиапазонные многомодовые цифровые приемники с разнесением сигналов
  • 3G / 4G, TD-SCDMA, W-CDMA, GSM, LTE, LTE-A
  • Электронные испытательные и измерительные системы
  • Радар с фазированной антенной решеткой и радиоэлектронная борьба
  • Каналы приема восходящего потока DOCSIS 3.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.