Elektroninės technologijos skverbiasi į visas mūsų gyvenimo sritis. Milijonai ir milijardai žmonių naudojasi kasdien Mobilieji telefonai, televizoriai, kompiuteriai ir kiti elektroniniai prietaisai. Tobulėjant elektroninėms technologijoms, šios įrangos greitis didėja. Šiandien dauguma šiuolaikinių įrenginių naudoja didelės spartos skaitmenines sąsajas.
Inžinieriai turi sugebėti tinkamai suprojektuoti ir patikimai išbandyti savo didelės spartos skaitmeninių įrenginių komponentus. Inžinierių naudojama bandymo ir matavimo įranga kūrimo ir bandymo procese turi būti tinkama veikti aukštu dažniu ir dideliu greičiu duomenų perdavimas. O osciloskopas yra tokio tipo instrumento pavyzdys.
Osciloskopai yra galingi įrankiai, kurie pasirodė naudingi kuriant ir testuojant elektroninius prietaisus. Šie įrenginiai yra būtini sistemos būklei įvertinti, jų pagalba galima nustatyti, kurie komponentai veikia tinkamai, o kurie yra klaidų šaltinis. Be to, jie padeda sužinoti, ar naujasis komponentas veikia taip, kaip buvo sukurtas. Osciloskopai yra daug galingesni nei multimetrai, nes jie leidžia pamatyti, kaip iš tikrųjų atrodo elektroniniai signalai.
Osciloskopai naudojami įvairiausiose srityse – nuo automobilių pramonės iki universitetų tyrimų laboratorijų ir gynybos bei kosmoso pramonės. Profesionalai pasikliauja osciloskopais, kad padėtų jiems veiksmingiau šalinti įrenginių triktis ir kurti turtingus produktus.
Kas yra osciloskopas ir kodėl jo reikia inžinieriams?
Pagrindinis osciloskopo tikslas yra tiksliai vizualizuoti signalus. Dėl šios priežasties signalo vientisumas yra labai svarbi savybė. Signalo vientisumo sąvoka reiškia osciloskopo gebėjimą atkurti bangos formą taip, kad ji tiksliai atspindėtų pradinį signalą. Osciloskopas su mažu signalo vientisumu yra nenaudingas, nes nėra prasmės atlikti matavimus, jei osciloskopo ekrano bangos forma ir charakteristikos skiriasi nuo tikrojo signalo. Tačiau svarbu atsiminti, kad bangos forma prietaiso ekrane niekada tiksliai neatspindės tikrojo signalo, kad ir koks geras būtų osciloskopas. Taip yra todėl, kad prijungus osciloskopą prie grandinės, pats osciloskopas tampa tos grandinės dalimi. Kitaip tariant, yra tam tikras apkrovos efektas. Instrumentų gamintojai stengiasi sumažinti streso poveikį, tačiau jis visada tam tikru mastu egzistuoja.
Kaip atrodo osciloskopas?
Daugeliu atvejų šiuolaikiniai skaitmeniniai osciloskopai yra panašūs į 1 pav. parodytą osciloskopą. Tačiau rinkoje yra daug skirtingų tipų osciloskopų, todėl jūsų instrumentas gali atrodyti labai skirtingai. Nepaisant to, yra keletas būdingų savybių, būdingų daugumai tokio tipo įrenginių.
Daugumos osciloskopų priekinį skydelį galima suskirstyti į kelias pagrindines dalis: kanalų įvestis, ekranas, horizontalūs sistemos valdikliai, vertikalūs sistemos valdikliai ir paleidimo valdikliai. Jei jūsų osciloskope veikia kita operacinė sistema nei Microsoft Windows, tada greičiausiai jame bus funkcinių klavišų rinkinys, skirtas valdyti meniu ekrane.
Ryžiai. 1. Keysight InfiniiVision 2000 X serijos osciloskopo priekinis skydelis
Signalai į osciloskopą tiekiami per kanalų įvestis, kurios yra zondų prijungimo jungtys. Ekranas yra tiesiog ekranas, kuriame rodomi dominantys signalai. Horizontalios ir vertikalios nukreipimo sistemų valdymo blokuose yra rankenėlės ir mygtukai, reguliuojantys horizontaliosios (dažniausiai laiko ašies) ir vertikalios (tai reiškia įtampą) ašių parametrus, kai ekrane rodomi signalai. Trigerio valdikliai nurodo osciloskopui, kokiomis sąlygomis jis turėtų pradėti fiksuoti duomenis.
Pavyzdys, kaip atrodo osciloskopo galinis skydelis, parodytas 2 paveiksle. Kaip matote, daugelis osciloskopų turi tokias pačias ryšio parinktis kaip ir asmeniniai kompiuteriai. Čia ir diskai CD-ROM, CD-RW ir DVD-RW, ir USB prievadai, ir nuoseklieji prievadai, taip pat jungtys, skirtos prijungti išorinį monitorių, pelę ir klaviatūrą.
Ryžiai. 2 pav. Keysight Infiniium 9000 serijos osciloskopo galinis skydelis
Osciloskopų paskirtis
Osciloskopas yra bandymo prietaisas, naudojamas rodyti vieno kintamojo ir kito grafiką. Pavyzdžiui, ekrane galite pavaizduoti įtampą (Y ašis) ir laiką (X ašis). 3 paveiksle parodytas tokio grafiko pavyzdys. Tai gali būti naudinga, jei norite išbandyti elektroninį komponentą ir nustatyti, ar jis tinkamai veikia. Jei žinote, kokią bangos formą turi išvesti tam tikras komponentas, galite naudoti osciloskopą, kad patikrintumėte, ar komponentas iš tikrųjų siunčia teisingą signalą. Atkreipkite dėmesį, kad X ir Y ašys yra suskirstytos į skyrius ir sudaro tinklelį. Tinklelis leidžia vizualiai išmatuoti signalo parametrus, nors naudojant šiuolaikinius osciloskopus dauguma šių matavimų gali būti atliekami automatiškai ir tiksliau paties osciloskopo.
Ryžiai. 3. Stačiakampio signalo įtampos priklausomybės nuo laiko vaizdas osciloskopo ekrane
Osciloskopo galimybės neapsiriboja įtampos ir laiko atvaizdavimu. Osciloskopas turi keletą įėjimų, vadinamų kanalais, ir kiekvienas iš jų gali veikti savarankiškai. Taigi galite prijungti 1 kanalą prie vieno įrenginio, o 2 kanalą - prie kito. Šiuo atveju osciloskopas leidžia nubrėžti 1 kanale išmatuotą įtampą su 2 kanale išmatuota įtampa. Šis režimas vadinamas osciloskopo XY režimu. Šis režimas yra naudingas grafinis vaizdas srovės įtampos charakteristikos arba Lissajous figūrų konstrukcija, pagal kurios formą galima spręsti apie fazių skirtumą ir dviejų signalų dažnių santykį. 4 paveiksle pateikti Lissajous figūrų pavyzdžiai ir fazių skirtumas bei dažnių santykiai, kuriuos jie atitinka.
Ryžiai. 4. Lissajous figūros
Osciloskopų tipai
Analoginiai osciloskopai
Pirmieji osciloskopai buvo analoginiai osciloskopai, kurie signalui rodyti naudojo katodinių spindulių vamzdelius. Fotoliuminescencinis fosforas, dengiantis ekraną, šviečia, kai į jį patenka elektronas, o kai užsidega kiekviena sekanti fosforo dalis, galite matyti signalo vaizdą. Osciloskopo suveikimo sistema būtina, kad signalo vaizdas ekrane atrodytų stabilus. Kai rodoma visa bangos forma, osciloskopas laukia kito apibrėžto trigerio įvykio (pvz., kylančios briaunos, kertančios įtampos kontrolinį tašką) ir tada vėl pradeda šveitimą. Nesinchronizuotas valymo trigeris yra nenaudingas, nes bangos formos vaizdas ekrane bus nestabilus (tai taip pat galioja DSO ir MSO, kurie aptariami toliau).
Ryžiai. 5. Analoginio osciloskopo pavyzdys
Analoginiai osciloskopai yra naudingi pirmiausia dėl to, kad fosforo švytėjimas neišnyksta akimirksniu. Galite stebėti kelias bangų formas, kurios sutampa viena su kita, todėl galite atsekti trikdžius ir kitas signalo anomalijas. Kadangi bangos formos rodymas atsiranda, kai elektronas susiduria su ekranu, rodomos bangos formos ryškumas yra tiesiogiai susijęs su tikrojo signalo intensyvumu. Tai leidžia bangos formą žiūrėti kaip 3D grafiką (ty X ašis yra laikas, Y ašis yra įtampa, o Z ašis yra intensyvumas).
Analoginių osciloskopų trūkumas yra tas, kad jie neleidžia užfiksuoti vaizdo ekrane ir ilgą laiką išsaugoti bangos formos. Kadangi fosforo medžiaga greitai užgęsta, dalis signalo gali būti prarasta. Be to, negalite atlikti automatinių signalo matavimų. Vietoj to, paprastai turite atlikti matavimus naudodami ekrano tinklelį. Analoginiai osciloskopai gali rodyti ne visų tipų signalus, nes yra viršutinė elektronų pluošto vertikalaus ir horizontalaus judėjimo greičio riba. Nors ir šiandien daugelis inžinierių naudoja analoginius osciloskopus, jie retai parduodami. Juos pakeitė modernesni skaitmeniniai osciloskopai.
Skaitmeniniai saugojimo osciloskopai (DSO – skaitmeniniai saugojimo osciloskopai)
Skaitmeniniai saugojimo osciloskopai (DSO arba DSO) buvo sukurti siekiant kompensuoti analoginiams osciloskopams būdingus trūkumus. Skaitmeniniame osciloskope įvesties signalas skaitmeninamas naudojant analoginį-skaitmeninį keitiklį (ADC). 6 paveiksle parodytas vieno iš Keysight Technologies, Inc. skaitmeninių osciloskopų architektūros pavyzdys.
Ryžiai. 6. Skaitmeninio osciloskopo architektūra
Slopintuvas skirtas signalo masteliui keisti. Vertikalaus nukreipimo stiprintuvas suteikia papildomą signalo mastelį prieš jį tiekiant į ADC. Analoginis-skaitmeninis keitiklis paima ir suskaitmenina įvesties signalą. Tada šie duomenys išsaugomi prietaiso atmintyje. Trigerio sistema ieško paleidimo įvykių, o laiko bazės blokas nustato osciloskopo ekrane rodomo laiko intervalo trukmę. Mikroprocesorius atlieka papildomą vartotojo nurodytą apdorojimą, po kurio signalas galiausiai atvaizduojamas osciloskopo ekrane.
Skaitmeninių duomenų prieinamumas leidžia osciloskopu atlikti daugybę įvairių signalo parametrų matavimų. Be to, signalai gali būti saugomi atmintyje savavališkai ilgą laiką. Duomenys gali būti atspausdinti arba perkelti į kompiuterį naudojant „flash drive“ arba DVD-RW diską, taip pat per LAN ir USB sąsajas. Šiuo metu programinė įranga leidžia valdyti osciloskopą iš kompiuterio naudojant virtualų priekinį skydelį.
Mišraus signalo osciloskopai (MSO)
Skaitmeniniuose osciloskopuose įvesties signalas yra analoginis, o keitiklis iš analogo į skaitmeninį jį suskaitmenina. Tuo pačiu metu, tobulėjant skaitmeninėms elektronikos technologijoms, labai išaugo poreikis vienu metu stebėti analoginius ir skaitmeninius signalus. Dėl to osciloskopų gamintojai pradėjo gaminti mišraus signalo osciloskopus, kurie gali rodyti ir suaktyvinti tiek analoginius, tiek skaitmeninius signalus. Paprastai tipiškame mišraus signalo osciloskope yra du arba keturi analoginiai kanalai ir daugiau skaitmeninių kanalų (7 pav.).
Ryžiai. 7. Įvesties jungtys mišraus signalo osciloskopo priekiniame skydelyje: keturi analoginiai kanalai ir aštuoni arba šešiolika skaitmeninių kanalų
Mišraus signalo osciloskopų pranašumas yra tas, kad jie leidžia suaktyvinti analoginių ir skaitmeninių signalų derinį ir rodyti juos ta pačia laiko skale.
Priekinio skydelio valdikliai
Paprastai priekiniame skydelyje esantys valdikliai ir mygtukai naudojami osciloskopui valdyti. Be priekinio skydelio valdiklių, dabar yra daug modernių didelio našumo osciloskopų Operacinės sistemos, todėl jie elgiasi kaip kompiuteriai. Galite prijungti pelę ir klaviatūrą prie osciloskopo ir naudoti juos nustatydami valdiklius naudodami išskleidžiamuosius meniu ir ekrano mygtukus. Be to, kai kurie osciloskopai turi jutiklinius ekranus, todėl norėdami pasiekti meniu, galite naudoti rašiklį arba liesti pirštais.
Prieš pradedant matavimus...
Kai pradėsite naudoti osciloskopą, pirmiausia įsitikinkite, kad įvesties kanalas, kurį naudojate, yra įjungtas. Norėdami iš naujo nustatyti osciloskopo numatytąją būseną, paspauskite mygtuką (Numatytieji nustatymai), jei yra. Tada, jei įmanoma, paspauskite mygtuką (Automatinis mastelio keitimas). Tai leidžia automatiškai reguliuoti vertikalias ir horizontalias skales, kad signalas būtų geriausiai rodomas ekrane. Šie nustatymai gali būti laikomi atskaitos tašku ir gali būti keičiami pagal poreikį. Jei signalas staiga dingsta arba kyla problemų su signalo ekranu, rekomenduojama pakartoti šiuos veiksmus. Daugumos osciloskopų priekinės plokštės apima mažiausiai keturis pagrindinius blokus: vertikalius ir horizontalius nukreipimo valdiklius, paleidimo valdiklius ir įvesties kanalų valdiklius.
Vertikalios deformacijos valdikliai
Osciloskopo vertikalaus nukreipimo sistemos valdikliai paprastai sujungiami į bloką, kuris pažymėtas „Vertikalus“. Šie elementai leidžia nustatyti signalo rodymo išilgai vertikalios ekrano ašies parametrus. Taigi, pavyzdžiui, tarp jų yra reguliatoriai, kurių pagalba išilgai ekrano tinklelio Y ašies nustatomas voltų skaičius padalijimui (nukrypimo koeficientas). Galite ištempti bangos formą vertikaliai, sumažindami nuokrypio koeficiento reikšmę, arba, priešingai, suspausti ją padidindami. Be to, bloke „Vertikalus“ yra signalo vertikalios padėties (poslinkio) valdikliai. Šie valdikliai leidžia tiesiog perkelti visą bangos formą ekrane aukštyn arba žemyn. 7 paveiksle pavaizduoti Keysight InfiniiVision 2000 X serijos osciloskopo vertikalaus įlinkio valdikliai.
Ryžiai. 8 pav. Keysight InfiniiVision 2000 X serijos vertikalios deformacijos valdymo blokas
Horizontalaus nukreipimo sistemos valdikliai
Horizontalios nukreipimo sistemos valdikliai osciloskopo priekiniame skydelyje paprastai sujungiami į bloką, kuris pažymėtas „Horizontalus“. Šie valdikliai leidžia reguliuoti horizontalią bangos formos skalę. Vienas iš šio bloko elementų leidžia nustatyti skalę išilgai X ašies – sekundžių skaičių padalijimui (arba nubraukimo koeficientą). Sumažindami šlavimo koeficiento reikšmę, galite sutrumpinti ekrane rodomą laiko intervalą. Kita šio bloko rankenėlė skirta bangos formos padėčiai (poslinkiui) valdyti horizontaliai. Tai leidžia perkelti bangos formą ekrane iš kairės į dešinę ir atvirkščiai tiksliai į norimą padėtį. 9 paveiksle pavaizduoti Keysight InfiniiVision 2000 X serijos horizontalaus įlinkio valdikliai.
Ryžiai. 9 pav. Keysight InfiniiVision 2000 X serijos horizontalaus įlinkio valdymo blokas
Bet kurio profesionalaus elektronikos derintojo ar elektronikos inžinieriaus pagrindinis darbo įrenginys yra osciloskopas. Be to neapsieisite nustatydami televizorių, siųstuvą.
Osciloskopai naudojami įvairių formų, įskaitant sinusoidinius, periodiniams signalams valdyti ir stebėti. Dėl plataus slinkimo intervalo galima nušluoti impulsą net ir valdyti nanosekundžių laiko intervalus. Osciloskopas yra tarsi televizorius, rodantis elektrinius signalus.
Prietaisas ir veikimo principas
Norėdami geriau suprasti įrenginio veikimą, išanalizuosime tipinio osciloskopo blokinę schemą, nes visi pagrindiniai jų tipai turi panašų įrenginį.
Šioje diagramoje nerodomi maitinimo šaltiniai: žemos įtampos blokas, tiekiantis maitinimą mazgams valdyti, ir padidintos įtampos šaltinis, naudojamas aukštai įtampai, ateinančiai į katodinių spindulių vamzdį, generuoti. Taip pat diagramoje nėra kalibratoriaus, skirto prietaisui nustatyti ir paruošti darbui.
Bandomas signalas tiekiamas į vertikalaus nuokrypio kanalą "Y", tada į slopintuvą, pagamintą kelių padėčių jungiklio, reguliuojančio osciloskopo jautrumą, pavidalu. Jo skalė pažymėta voltais centimetre arba voltais padalijimui. Tai reiškia vieną koordinačių tinklelio padalą spindulių vamzdžio ekrane. Ten nurodyti patys kiekiai. Jei signalo amplitudė nežinoma, tada nustatomas mažiausias jautrumas. Tokiu atveju net didelis 300 V signalas nesugadins įrenginio.
Paprastai komplektuojamas su osciloskopu skirstytuvai, specialių purkštukų su jungtimis pavidalu. Jie veikia taip pat kaip atenuatorius. Šie patarimai kompensuoja kabelio talpą dirbant su mažais impulsais. Nuotraukoje parodytas skirstytuvas. Padalijimo santykis yra 1:10.
Daliklio pagalba plečiamos įrenginio galimybės, galima tirti kelių šimtų voltų signalus. Po daliklio signalas pereina į pirminis stiprintuvas , išsišakoja ir ateina į sinchronizacijos jungiklį ir delsos linija , kuris skirtas kompensuoti šlavimo generatoriaus reakcijos laiką. Galutinis stiprintuvas sukuria įtampą, taikomą "Y" plokštėms, ir nukreipia spindulį vertikalioje plokštumoje.
Šlavimo generatorius sukuria pjūklo įtampą, taikomą "X" plokštėms ir horizontaliam stiprintuvui, o spindulys nukreipiamas horizontalioje plokštumoje.
Įrenginys sinchronizavimas sukuria sąlygas šlavimo generatoriui veikti tuo pačiu metu, kai pasirodo signalas. Dėl to pulso vaizdas rodomas osciloskopo ekrane. Laiko nustatymo jungiklis veikia laiko nustatymo padėtyse iš:
- tiriamas signalas.
- Tinklai.
- išorinis šaltinis.
Pirmoji padėtis naudojama dažniau, nes ji yra patogesnė.
klasifikacija
Osciloskopai yra įprastas matavimo prietaisų tipas. Yra keletas osciloskopų tipų, turinčių skirtingas charakteristikas, dizainą ir veikimą.
Analoginis
Tokie osciloskopai yra klasikiniai tokio tipo matavimo prietaisų modeliai. Bet kokie analoginiai osciloskopai turi skirstytuvą, vertikalųjį stiprintuvą, sinchronizaciją ir nuokrypį, maitinimo šaltinį ir spindulio vamzdelį.
Tokie vamzdžiai turi didesnį dažnių diapazoną. Spindulio įlinkis ekrane tiesiogiai priklauso nuo plokščių įtampos. Horizontalus šlavimas veikia tiesiškai su horizontalių plokščių įtampa.
Apatinė dažnio riba yra 10 hercų. Viršutinę ribą lemia plokščių ir stiprintuvo talpa. Šiandien analoginius įrenginius keičia skaitmeniniai įrenginiai, turintys savo privalumų. Tačiau analoginiai įrenginiai dar neišnyksta dėl mažos kainos.
Skaitmeninė saugykla
Palyginti su analoginiais įrenginiais, skaitmeniniai įrenginiai turi daugiau galimybių. Jų kaina palaipsniui mažėja. Skaitmeniniame osciloskope yra daliklis, stiprintuvas, analoginio signalo keitiklis, atmintis, valdymo blokas ir ekranas LCD skydelyje.
Šio tipo osciloskopų veikimo principas suteikia jiems puikių galimybių. Įeinantis analoginis signalas suskaitmeninamas ir išsaugomas. Saugojimo greitį nustato valdymo įtaisas. Jo viršutinę ribą nustato keitiklio greitis, o apatinę – neribotą.
Signalo konvertavimas į skaitmeninį kodą leidžia padidinti ekrano stabilumą, išsaugoti duomenis atmintyje, palengvinti tempimą ir priartinimą. Ekrano naudojimas vietoj elektronų vamzdžio leidžia rodyti bet kokius duomenis ir valdyti įrenginį. Brangiuose įrenginiuose yra spalvotas ekranas, leidžiantis atskirti signalus iš kitų kanalų, žymeklius, paryškinti įvairias vietas spalva.
Skaitmeninių osciloskopų parametrai yra daug aukštesni nei analoginių modelių, signalo ištempimas yra didelėse ribose. Išskyrus paprastos grandinėsįjungti sinchronizavimą, sinchronizavimas gali būti naudojamas kai kuriems įvykiams ar signalo parametrams. Sinchronizavimą galima pamatyti prieš pat įjungiant šlavimą.
Naudojami signalų procesoriai leidžia apdoroti signalo spektrą naudojant Furjė transformacijos analizę. Informacija skaitmenine forma leidžia įrašyti ekraną su matavimo rezultatais į atmintį, taip pat atspausdinti jį spausdintuvu. Daugelyje įrenginių yra saugojimo įrenginiai vaizdams įrašyti į archyvą ir tolesniam apdorojimui.
Skaitmeniniai fosforai
Šio tipo osciloskopai veikia pagal naują konstrukciją, pagrįstą skaitmeniniu fosforu. Jis, kaip analoginiai įrenginiai, imituoja vaizdo ekrane pasikeitimą. Fosforas skaitmeniniai tipai osciloskopai suteikia galimybę matyti visą informaciją apie moduliuojamus signalus ekrane, kaip ir analoginius tipus. Tai užtikrina jų analizę ir saugojimą atmintyje.
Fosforo įrenginiai, kaip ir ankstesnis svarstytas modelis, turi savo atmintį, skirtą įvairiai informacijai saugoti, įskaitant laiko delsos skirtumą tarp skirtingų zondų. Fosforo osciloskopų galimybė išvesti duomenis kintamu intensyvumu labai supaprastina gedimų paiešką impulsų blokai. Tai išreiškiama apskaičiuojant signalo moduliacijos gylį reguliuojant išėjimo įtampą, dėl ko blokai veikia nestabiliai.
Fosforo skaitmeniniai osciloskopai sujungia skaitmeninių ir analoginių įrenginių privalumus ir daugeliu atžvilgių juos pranoksta. Fosforo prietaisai turi visus kaupiamųjų osciloskopų privalumus, suteikiančius analoginių instrumentų galimybes: greitą reagavimą į signalo pokyčius ir atvaizdavimą skirtingu ryškumu.
Skaitmeninis blyksnis
Šio tipo osciloskopuose taikomas nuoseklaus signalo blokavimo efektas. Kai signalas kartojasi, pasirenkama momentinė vertė tam tikrame taške. Kai gaunamas naujas signalas, pasirinkimo taškas juda palei signalą. Tai tęsiasi tol, kol signalas visiškai išjungiamas. Tokiu būdu modifikuotas signalas įvesties signalo momentinių verčių apvalkalo linijos pavidalu pakartoja signalo formą.
Modifikuoto signalo trukmė yra daug ilgesnė nei tikrinamo signalo trukmė, vadinasi, yra spektro suspaudimas. Tai atitinka pralaidumo padidėjimą. Stroboskopinių tipų osciloskopai turi didelį pralaidumą ir leidžia atlikti trumpiausios trukmės periodinių signalų tyrimus. Osciloskopų mėginių ėmimo kaina yra labai didelė, todėl jie dažniausiai naudojami sudėtingoms užduotims atlikti.
Virtualūs osciloskopai
Naujo tipo instrumentai gali būti atskiras įrenginys su lygiagrečiu prievadu informacijai išvesti ar įvesti, taip pat USB prievadą, taip pat įmontuotas pagalbinis įrenginys, pagrįstas ISA kortelėmis. Virtualių osciloskopų programinis apvalkalas leidžia pilnai valdyti įrenginį, turi keletą aptarnavimo galimybių: informacijos importas ir eksportas, skaitmeninis filtravimas, įvairūs matavimai, informacijos apdorojimas matematiniu būdu ir kt.
Osciloskopų naudojimas Asmeninis kompiuteris gali būti pritaikytas įvairioms matavimo galimybėms. Pavyzdžiui, radijo ir elektroninės įrangos priežiūrai ir plėtrai, telekomunikacijų srityje, kompiuterinės įrangos gamyboje, atliekant transporto priemonių diagnostikos priemones degalinėse ir daugeliu kitų atvejų, kai reikalingas nestabilių pereinamųjų procesų įvertinimas ir bandymai.
Virtualių osciloskopų modeliai yra gera alternatyva standartiniams skaitmeniniams saugojimo osciloskopams, nes jie pasižymi mažomis sąnaudomis, paprastumu, mažu dydžiu ir dideliu greičiu. Virtualių osciloskopų trūkumai yra nesugebėjimas matuoti ir rodyti pastovią vertę signalus.
Nešiojami osciloskopai
Sparčiai vystosi skaitmeninės technologijos, dėl kurių skaitmeniniai stacionarūs įrenginiai modifikuojami į nešiojamus gerų parametrų įrenginius. bendri matmenys ir masė, taip pat mažas elektros energijos suvartojimas.
Tuo pačiu metu nešiojamieji varomų osciloskopų modeliai savo savybėmis nenusileidžia stacionariems įrenginiams pagal funkcijų skaičių, jie turi puikias galimybes naudoti įvairiose mokslinių tyrimų ir pramoninės gamybos srityse.
Elektroninis osciloskopas (EO) yra prietaisas, naudojamas elektros signalų amplitudėms ir jų laiko parametrams stebėti, tirti ir matuoti. Toks prietaisas yra labiausiai paplitęs radijo matavimo blokas, kurio dėka galite matyti vykstančius elektros procesus, nepriklausomai nuo impulso atsiradimo momento ir jo trukmės. Iš į ekraną perduodamo vaizdo galima tiksliai nustatyti tiriamo signalo amplitudės svyravimus ir jų trukmę bet kurioje tinklo atkarpoje.
Osciloskopai, kurių pagrindą sudaro katodinių spindulių vamzdis, yra didelių gabaritų ir mažai judantys įrenginiai. Tačiau jie pasižymi dideliu matavimo tikslumu. Tokie įrenginiai gali greitai apdoroti gaunamus signalus. Jie turi platų dažnių diapazoną ir puikų jautrumą.
EO naudojimo sritis
Osciloskopų taikymo sritis yra plati. Jų pagalba tyrėjas galės stebėti elektrinių impulsų formas, kurių dėka šis prietaisas tapo nepakeičiamu „asistentu“ atliekant elektroninės įrangos derinimo darbus. EO savybės:
- signalo ir jo dažnio įtampos ir laiko parametrų nustatymas;
- bangos formos stebėjimas;
- sekti impulsų iškraipymus bet kurioje tinklo dalyje;
- fazės poslinkio nustatymas;
- srovės stiprumo, varžos matavimas.
Matuojant įtampos vertes in elektros grandinės Osciloskopas praktiškai nenaudoja energijos ir veikia plačiame dažnių diapazone.
Elektroninis osciloskopas naudojamas tyrimų laboratorijose, automobilių diagnostikos servisuose, elektronikos remonto dirbtuvėse. Tokio įrenginio dėka galite greitai nustatyti mikroschemos gedimo priežastį.
Elektroninių osciloskopų įtaisas
Nepaisant plataus radijo matavimo prietaisų asortimento, osciloskopo grandinė, nepriklausomai nuo modelio ir dizaino elementai vienetai yra maždaug vienodi. Svarbiausi bet kurio EO komponentai:
- katodinių spindulių vamzdis (CRT);
- nukreipimo kanalai (vertikaliai ir horizontaliai);
- Valdymo blokas;
- kalibratoriai;
- jėgos šaltinis.
Pagrindinė EO dalis yra vakuuminis CRT, kuris yra pailgos stiklinės talpyklos. Jame yra elektrodų kompleksas (vadinamas elektronų pistoletu) ir fosforinis ekranas, kurio dėka, patekus elektronams, galima stebėti bioliuminescenciją. Vakuuminiame vamzdyje taip pat yra katodas, moduliatorius, 2 anodai ir pora nukreipiančių plokščių. Horizontaliame kanale yra šlavimo generatorius, sinchronizavimo įtaisas ir stiprintuvas. Vertikalus nukreipimo kanalas apima jungiamąjį laidą, įvesties perjungimo jungiklį ir įtampos daliklius.
Valdymo blokas skirtas apšviesti braukimo į priekį eigą ir yra būtinas elektronų pluoštui užgesinti grįžtamojo smūgio metu. Kalibratorius – tai prietaisas, atliekantis įtampos generatoriaus funkciją. Jis skirtas labai tiksliai nustatyti impulsų signalų dažnį ir amplitudę. Maitinimo blokas tiekia maitinimą visiems EO blokams ir mechanizmams. Įrenginyje tiekiama 220 V įtampa, po kurios jis konvertuojamas ir nukreipiamas į gijų, generatorių stiprintuvus ir kitus įrenginio komponentus.
Elektroninių osciloskopų veikimo ypatumai
Bet kurio EO modelio veikimas apima tiriamų impulsų pavertimą vaizdiniu modeliu, rodomu vakuuminio CRT ekrane. Elektronų emisija atliekama naudojant elektronų pistoletą, kuris yra priešais spindulių vamzdžio galą. Tarp elektrodų sistemos ir ekrano yra moduliatorius, kurio pagalba reguliuojamas elektronų srautas, taip pat 2 poros plokštelių, kurios leidžia nukreipti elektronų pluoštą horizontaliai arba vertikaliai.
CRT veikimo principas yra toks: kaitinamojo siūlelio kintamoji įtampa, o moduliatoriui – pastovi įtampa. Paduodamos nukreipiančios plokštės nuolatinė įtampa, dėl kurio elektronų srautas pasislenka į šonus, ir kintamasis, būtinas skenavimo linijai sukurti. Jo ilgį įtakoja pjūklo įtampos amplitudės reikšmė. Kai įtampa vienu metu tiekiama vienai ir antrai plokščių porai, ekrane rodoma tiriamo impulso sinusoidinė braukimo linija.
EO pasirinkimas priklausomai nuo paskirties
Labiausiai paplitę elektroninių osciloskopų modeliai yra universalūs įrenginiai. Juose tiriamas signalas per slopintuvus ir stiprintuvus tiekiamas į vertikaliai nukreipiantį CRT. Horizontalus nuolydis atsiranda dėl šlavimo generatoriaus. Tokie prietaisai leidžia tirti įvairiausių dažnių ir amplitudių elektrinius impulsus. Šių osciloskopų modelių dėka galima išmatuoti įeinančio signalo trukmę iš sekundės dalių.
Stroboskopinių elektroninių osciloskopų naudojimas leidžia ištirti periodiškai atsirandančių signalų formas, išmatuoti amplitudę ir laiko parametrus. Tokie įrenginiai būtini tiriant pereinamuosius procesus didelės spartos puslaidininkių technologijose, mikromoduliniuose ir integruotuose įrenginiuose. Su šiuo matavimo prietaisu galima stebėti pasikartojančius signalus, kurių trukmė yra sekundės dalys.
Specialūs katodinių spindulių osciloskopai yra skirti išspręsti konkrečias užduotis. Dažniausiai tokie prietaisai naudojami televizijos ir radaro signalams tirti. Specialiosios paskirties įrenginiuose yra tam tikri mazgai.
Taip pat plačiai naudojami saugojimo osciloskopai. Jie naudojami, kai reikia tirti lėtus procesus ir pavienius impulsus. Tokie EO modeliai aprūpinti specialus prietaisas su atmintimi, kurios dėka galima išsaugoti gautus duomenis tam tikrą laiką. Jei reikia, signalas gali būti atkurtas jo tyrimui ir tolesniam apdorojimui.
Didelės spartos EO naudojami stebėti harmoninius arba impulsinius signalus, tekančius realiu laiku per kelias nanosekundes. Operatyvus tokių prietaisų impulsų apdorojimas pasiekiamas naudojant CRT su slenkančia banga. Šie įrenginiai neturi generuojančio stiprintuvo vertikaliojo nukreipimo kanale.
EO su keičiamais blokais taip pat yra labai paklausūs. Pakeitę įrenginio bloką, galite pakeisti jo charakteristikas ir pagrindinius veikimo parametrus, tokius kaip:
- pralaidumas;
- šlavimo faktorius;
- nuokrypio vertė.
Pakeitus bloką, galima keisti įrenginio funkcionalumą.
EO pasirinkimas priklausomai nuo kanalų skaičiaus
Radijo matavimo prietaisų gamintojai gamina osciloskopus, kurie gali būti vientakiai, dvigubi arba daugiatakiai, taip pat dviejų ir daugiakanaliai. Vieno spindulio EO yra įrenginys, turintis vieną įvesties įrenginį. Labiausiai paplitę yra dviejų spindulių ir dviejų kanalų įrenginiai. Jie skirti vienu metu stebėti ir tirti du impulsinius signalus viename CRT ekrane.
Dviejų spindulių osciloskopus patogu naudoti, kai reikia lyginti impulsinius signalus išėjime ir įėjime, stebėti skirtingus keitiklius, spręsti kitas problemas. Šie elektroniniai įrenginiai turi 4 veikimo režimus:
- Vieno kanalo, kai jis įjungtas, veikia tik vienas iš dviejų kanalų.
- Interleaving, kuris leidžia paeiliui įjungti vieną ir antrą kanalą po kiekvieno nuvalymo.
- Pertraukimas, leidžiantis suaktyvinti abu kanalus. Tačiau jie persijungia skirtingais dažniais.
- Papildymas, kurio dėka abu kanalai veikia ta pačia apkrova.
Dviejų kanalų ir dviejų spindulių įrenginiai turi savų privalumų ir trūkumų. Pirmųjų pranašumai yra biudžetinė kaina ir puikus specifikacijas. Pastarųjų pranašumai yra galimybė tirti du signalus tiek atskirai, tiek kartu. Kelių spindulių elektroniniai prietaisai gaminami dviejų spindulių principu. Kiek spindulių turi osciloskopas, tiek pat signalo įėjimų jis turi.
Elektroninių osciloskopų privalumai
Elektroniniai osciloskopai turi keletą svarbių privalumų:
- operatyvinis signalo amplitudės matavimas osciloskopu;
- didelis vaizdo stabilumas;
- padidėjęs jautrumas;
- didžiulis praktinio pritaikymo funkcionalumas.
EO atlikti matavimai yra išskirtinai aiškūs. Su jų pagalba galite apsvarstyti bet kokius elektros procesus. Pagal vaizdą CRT galima matuoti ir palyginti sroves ir įtampas, nepriklausomai nuo formos, taip pat įvertinti jų amplitudės reikšmes, įvairių technikų fazių charakteristikas. Osciloskopas yra paprastas prietaisas su dideliu matavimo tikslumu. Didelis tokių radijo matavimo prietaisų asortimentas leis jums pasirinkti įrenginį konkretiems tikslams.
EO prijungimo ypatybės
Radijo matavimo prietaiso prijungimas prie tiriamų signalų šaltinio turi būti atliekamas naudojant laidus ir bendraašį kabelį. Norint stebėti nuolatinius žemo ir vidutinio dažnio impulsus, reikia naudoti jungiamuosius laidus. Norint ištirti impulsus ir aukšto dažnio įtampas, patartina naudoti kabelius aukštas dažnis. Norėdami susilpninti įvesties grandinės įtaką, įrenginys prijungiamas naudojant kartotuvą. Šis įrenginys turi didelį aktyvus pasipriešinimas, maža įvesties talpa, lygiavertė amplitudė ir dažnio parametrai, mažas perdavimo koeficientas.
Matuojant įtampą aukštos įtampos impulsu, tarp signalo šaltinio išėjimo ir radijo matavimo prietaiso įėjimo turi būti prijungtas įtampos daliklis. Norint išvengti iškraipymų skleidžiant trumpus impulsus, patartina naudoti minimalaus ilgio aukšto dažnio laidus. Jei reikia gauti oscilogramas su srovės impulsais, į tiriamą grandinę reikia įtraukti papildomą rezistorių su maža induktyvumo verte.