Что такое осциллограф — познаем главное

К осциллографам у меня особая любовь. Кому-то бентли нравятся, а кому-то осциллографы. У каждого свои причуды. Бентли мне тоже нравится, но в отличии от всех других её владельцев, мне еще и осциллографы нравятся! =)

Главная задача осциллографа: регистрировать изменения исследуемого сигнала и выводить его на экран для просмотра. Это самый незаменимый прибор в лаборатории радиолюбителя. Можно и частоту прикинуть и амплитуду посмотреть и, что часто ещё важней, форму сигнала изучить. Решил заниматься электроникой — обязательно купи.

Блок: 1/6 | Кол-во символов: 542
Источник: https://mp16.ru/blog/kak-polzovatsya-ostsillografom/

Краткая история

История осциллографа насчитывает уже 100 с лишним лет. В разное время над усовершенствованием прибора работали такие известные люди как Адре Блондель, Роберт Андреевич Колли, Уильям Крукс, Карл Браун, И. Ценнек, А. Венельт, Леонид Исаакович Мандельштам и многие другие.

Кстати, а вы знали, что первое подобие осциллографа создали в Российской Империи? Это сделал В 1885 году русский физик Роберт Колли. Прибор назывался осциллометр. Осциллографы того времени сильно отличались от тех, что используются сейчас!


Блок: 2/6 | Кол-во символов: 527
Источник: https://mp16.ru/blog/kak-polzovatsya-ostsillografom/

Общие определения

Электронно-лучевой осциллограф, или осциллоскоп (oscilloscope), отображает на своем экране график зависимости амплитуды сигнала от времени. Несмотря на сложный внешний вид, работа с прибором не вызывает существенных затруднений. Многочисленные элементы управления помогают настроить удобный для пользователя масштаб изображения.



Осциллограмма

Этот проверочный цикл работы форсунок двигателя внутреннего сгорания используют для ремонта электронных блоков и регулировки угла зажигания. Рисунок наглядно демонстрирует, для чего нужен осциллограф. С применением обычного мультиметра невозможно получить аналогичный результат, чтобы объективно оценить форму сложного сигнала.

Назначение осциллографа определить несложно по перечню типовых задач:

  • измерение временных, амплитудных и частотных характеристик;
  • изучение сдвига фаз в разных участках цепей;
  • выявление искажений формы, постоянной и переменной составляющих сигнала.
Блок: 3/15 | Кол-во символов: 932
Источник: https://instanko.ru/elektroinstrument/kak-rabotaet-oscillograf.html

Осциллограф С1-94

Кроме сложных и дорогих моделей осциллографов, которые используются при разработке электронной аппаратуры, нашей промышленностью был налажен выпуск малогабаритного осциллографа C1-94 специально для радиолюбителей. Несмотря на невысокую стоимость, он хорошо зарекомендовал себя в работе и обладает всеми функциями дорогого и серьёзного прибора.

В отличие от своих более «навороченных» собратьев, осциллограф С1-94 обладает достаточно небольшими размерами, а также прост в использовании. Рассмотрим его органы управления. Вот лицевая панель осциллографа С1-94.

Справа от экрана сверху вниз.

  • Ручка: «Фокус».

  • Ручка «Яркость».

    Этими регуляторами можно настроить фокусировку луча на экране, а также его яркость. В целях продления срока службы ЭЛТ желательно выставлять яркость на минимум, но так, чтобы показания были видны достаточно чётко.

  • Кнопка «Сеть». Кнопка включения прибора.

  • Кнопка установки времени развёртки. Грубое переключение коэффициентов развёртки. Можно установить миллисекунды (ms) и микросекунды (μs). Напомним, что 1 ms = 1000 μs. Подробнее о сокращённой записи численных величин.

  • Кнопка режима «Ждущ-Авт».

    Это кнопка выбора ждущего и автоматического режима развёртки. При работе в ждущем режиме запуск и синхронизация развёртки производится исследуемым сигналом. При автоматическом режиме запуск развёртки происходит без сигнала. Для исследования сигнала чаще используется ждущий режим запуска развёртки.

  • Вот этой кнопкой производится выбор полярности запускающего импульса. Можно выбрать запуск от импульса положительной или отрицательной полярности.

  • Кнопка установки синхронизации «Внутр-Внешн».

    Обычно используется внутренняя синхронизация, так как для использования внешнего синхросигнала нужен отдельный источник этого внешнего сигнала. Понятно, что в условиях домашней мастерской это в подавляющем случае не нужно. Вход внешнего синхросигнала на лицевой панели осциллографа выглядит вот так.

  • Кнопка выбора «Открытого» и «Закрытого» входа.

    Тут всё понятно. Если предполагается исследование сигнала с постоянной составляющей, то выбираем «Переменный и постоянный». Этот режим называется «Открытым», так как на канал вертикального отклонения подаётся сигнал, содержащий в своём спектре постоянную составляющую или низкие частоты.

    При этом, стоит учитывать, что при отображении сигнала на экране он уйдёт вверх, так как к амплитуде переменной составляющей добавиться и уровень постоянной составляющей. В большинстве случаев лучше выбирать «закрытый» вход (~). При этом постоянная составляющая электрического сигнала будет отсечена и не отображается на экране.

  • Клемма «корпус» служит для заземления корпуса прибора. Это делается в целях безопасности. В условиях домашней мастерской порой нет возможности заземлить корпус прибора. Поэтому приходится работать без заземления. При этом важно помнить, что во включенном состоянии на корпусе осциллографа может быть потенциал напряжения. При касании корпуса может «дёрнуть». Особенно опасно дотрагиваться одной рукой до корпуса осциллографа, а другой рукой до батарей отопления или других работающих электроприборов. В таком случае опасный потенциал с корпуса пройдёт через ваше тело («рука» — «рука») и вы получите электрический удар! Поэтому при работе осциллографа без заземления желательно не дотрагиваться до металлических частей корпуса. Это правило справедливо и для прочих электроприборов с металлическим корпусом.

  • По центру лицевой панели переключатель «развёртка» — Время/дел. Именно этот переключатель управляет работой генератора развёртки.

  • Чуть ниже располагается переключатель входного делителя (аттенюатора) — V/дел. Как уже говорилось, при исследовании сигнала с неизвестной амплитудой, необходимо выставить максимально возможное значение V/дел. Так для осциллографа С1-94 нужно установить переключатель в положение 5 (5V/дел.). В таком случае одна клетка на координатной сетке экрана будет равна 5-ти вольтам. Если ко входу «Y» осциллографа подключить делитель с коэффициентом деления 1 к 10 (1 : 10), то одна клетка будет равна 50-ти вольтам (5V/дел. * 10 = 50V/дел.).

Также на панели осциллографа имеются:

  • Ручка «Перемещение луча по горизонтали».

    Она служит для корректировки положения луча в горизонтальном направлении. Если покрутить данную ручку, то изображение развёртки будет смешатся либо вправо, либо влево.

  • Также есть и ручка «Перемещение луча по вертикали».

    С помощью её можно отрегулировать положение развёртки на экране по вертикали.

    Ручки «Перемещение луча по горизонтали» и «Перемещение луча по вертикали» служат исключительно для настройки комфортного отображения осциллограммы сигнала на экране. Они никак не влияют на настройку работы самого осциллографа.

  • А вот ручка «Уровень синхронизации» необходима для того, чтобы «остановить» осциллограмму сигнала на экране.

    Поворотом этой ручки добиваются того, чтобы изображение сигнала «застыло», а не «убегало». Иногда, чтобы поймать изображение с помощью ручки «Уровень» приходится изменить время развёртки переключателем Время/дел.

  • Входной разъём «Y» , к которому подключается измерительный щуп или внешний делитель выглядит так.

    Внизу указываются параметры входа, а именно входное сопротивление (1 MΩ) и входная ёмкость (40pF). Чем выше входное сопротивление измерительного прибора, тем лучше. Таким образом при измерении прибор не шунтирует элементы тестируемой схемы и не вносит искажений в измеряемый сигнал. Входная ёмкость прежде всего влияет на возможность исследования высокочастотных сигналов.

В настоящее время, с развитием цифровой техники, стали широко внедряться цифровые осциллографы. По сути это гибрид аналоговой и цифровой техники. Отношение к ним неоднозначное, как к мясорубке с процессором или к кофемолке с дисплеем.

Аналоговая аппаратура всегда была надежной и удобной в работе. Кроме того она легко ремонтировалась. Цифровой осциллограф стоит на порядок дороже и очень сложен в ремонте. Плюсов конечно много. Если аналоговый сигнал с помощью АЦП (аналогово-цифрового преобразователя) перевести в цифровую форму, то с ним можно делать всё что угодно. Его можно записать в память и в любой момент вывести на экран для сравнения с другим сигналом, складывать в фазе и противофазе с другими сигналами. Конечно, аналоговая техника это хорошо, но за цифровой электроникой будущее.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 6417
Источник: https://go-radio.ru/oscillograf.html

Классификация


По логике работы и назначению осциллографы можно разделить на три группы:

  • реального времени (аналоговый)
  • запоминающий осциллограф (storage oscilloscope)
    • аналоговый (например, с запоминающим устройством на ЭЛТ)
    • цифровой (DSO — digital storage oscilloscope)
  • стробирующий осциллограф (sampling oscilloscope)

Осциллографы с непрерывной развёрткой для регистрации кривой на фотоленте (шлейфовый осциллограф).

По количеству лучей: однолучевые, двулучевые и т. д. Количество лучей может достигать 16 и более (n-лучевой осциллограф имеет n сигнальных входов и может одновременно отображать на экране n графиков входных сигналов).

Осциллографы с периодической развёрткой делятся на: универсальные (обычные), скоростные, стробоскопические, запоминающие и специальные; цифровые осциллографы могут сочетать возможность использования разных функций.

Имеются осциллографы (в основном, портативные), совмещенные с другими измерительными приборами (напр. мультиметром). Такие приборы называются скопметрами. В последние годы на рынке появились планшетные осциллографы, т.е. приборы с полностью сенсорным управлением на цветном дисплее.

Осциллограф также может существовать не только в качестве отдельного прибора, но и в виде приставки к компьютеру: в виде карты расширения, или подключаемой через какой-либо внешний порт (чаще всего USB).

Блок: 2/12 | Кол-во символов: 1341
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D1%81%D1%86%D0%B8%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84

Виды развёрток

В разных режимах работы осциллографа линейные (создаваемых пилообразным напряжением) развёртки могут различаться:

  • Однократная. Генератор запускается один раз, затем блокируется. Такая развёртка нужна для фиксирования неповторяющихся сигналов.
  • Ждущая. Запуск происходит сразу после сигнала. Нужна для наблюдения за редкими колебаниями.
  • Автоколебательная. Генератор периодически включается при отсутствии сигнала. Удобна для отображения частых периодических импульсов.
Блок: 5/15 | Кол-во символов: 477
Источник: https://instanko.ru/elektroinstrument/kak-rabotaet-oscillograf.html

Какие бывают осциллографы

Пока что ещё можно выделить три основных вида осциллографов: аналоговые, цифровые и аналогово-цифровые. Цифровых с 80х годов 20 века становится всё больше. Сейчас они представляют самую многочисленную группу. Обладают множеством полезных дополнительных функций, маленьким размером, весом и приличной стоимостью.

На момент написания этих строк, средняя цена за цифровой прибор будет от 15 тысяч за самую корявую модель. Более-менее нормльный прибор можно купить от 25 000. В то время как старый советский прибор с серьезными характеристиками, многократно превосходящими среднюю цифровую модель, можно найти за 3-6 тысяч, но вес, размеры и некоторые другие характеристики могут подойти не каждому =)

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 727
Источник: https://mp16.ru/blog/kak-polzovatsya-ostsillografom/

Основные характеристики

У осциллографов есть много характеристик. Обо всех радиолюбителю знать бесполезно. Разве что радиолюбитель решил стать профессионалом =) Но есть такие, о которых следует быть в курсе и понимать что они означают.

  • Полоса пропускания или параметры переходной характерис­тики
  • Время нарастания переходной характеристики τн
  • Чувствительность
  • Параметры входов
  • Размер экрана, габариты
  • Минимальная частота развертки
  • Минимальное коэф. В/дел
Блок: 5/6 | Кол-во символов: 463
Источник: https://mp16.ru/blog/kak-polzovatsya-ostsillografom/

Настройка осциллографа


Перед использованием нового устройства проводится его калибровка с помощью находящихся на корпусе генератора прямоугольных импульсов. Сигнальный щуп подключают к калибровочному выходу, при этом на экране появляется «пила» — зигзагообразная линия. Нужно проверить работу всех функций и регуляторов.

Сейчас осциллографы регулярно используют в сфере электроники. Есть большой выбор устройств, позволяющих наблюдать за параметрами электрических колебаний. Без осциллографа не обойтись ни инженеру-профи, ни рядовому любителю радиоэлектроники.

Блок: 9/9 | Кол-во символов: 565
Источник: https://www.equipnet.ru/articles/tech/tech_54360.html

Что дальше

Заголовок этой записи начинается с фразы «Как пользоваться», однако получилось длинней, чем планировалось и поэтому практические приёмы я решил вынести во вторую часть

И на последок ещё одна крутая картинка, найденная на просторах сети и иллюстрирующая работу осциллографа:


Блок: 6/6 | Кол-во символов: 290
Источник: https://mp16.ru/blog/kak-polzovatsya-ostsillografom/

Применение

Один из важнейших приборов в радиоэлектронике. Используются в прикладных, лабораторных и научно-исследовательских целях, для контроля/изучения и измерения параметров электрических сигналов — как непосредственно, так и получаемых при воздействии различных устройств/сред на датчики, преобразующие эти воздействия в электрический сигнал или радиоволны.

Наблюдение фигур Лиссажу

В осциллографах есть режим, при котором на пластины горизонтального отклонения подаётся не пилообразное напряжение развёртки, а произвольный сигнал, подаваемый на специальный вход (вход «Х»). Если подать на входы «X» и «Y» осциллографа сигналы близких частот, то на экране можно увидеть фигуры Лиссажу. Этот метод широко используется для сравнения частот двух источников сигналов и для подстройки одного источника под частоту другого.

Курсорные измерения

Захват строки телевизионного сигнала

Для периодического и оперативного контроля качественных показателей телевизионного тракта и отдельных его звеньев в системах телевещания применяются специальные осциллографы с блоком выделения строк.

Блок: 4/11 | Кол-во символов: 1084
Источник: https://wiki.sc/wikipedia/%D0%9E%D1%81%D1%86%D0%B8%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84

Сравнение аналоговых и цифровых осциллографов


Как цифровые так и аналоговые осциллографы имеют свои достоинства и недостатки. Постоянное совершенствование цифровых технологий позволяет создавать цифровые приборы более мощными и производительными по сравнению с аналоговыми. В то же время, имея в виду наиболее простые модели цифровых приборов, разница в стоимости постоянно сокращается.

Ниже перечислены достоинства и недостатки цифровых и аналоговых осциллографов.

Достоинства аналоговых осциллографов:

  • возможность непрерывного наблюдения аналогового сигнала в реальном масштабе времени;
  • привычные и понятные органы управления для часто используемых настроек (чувствительность, скорость развертки, смещение сигнала, уровень запуска и т. д.);
  • невысокая стоимость.

Недостатки аналоговых осциллографов:

  • низкая точность;
  • мерцание и/или малая яркость экрана в зависимости от частоты сигнала и скорости развертки;
  • невозможность отображения и изучения сигнала до момента запуска (это не позволяет, например, анализировать процессы, предшествовавшие выходу оборудования из строя);
  • полоса пропускания ограничена полосой аналогового тракта;
  • ограниченные средства измерения параметров сигналов.

Достоинства цифровых осциллографов:

  • высокая точность измерений;
  • яркий, хорошо сфокусированный экран на любой скорости развертки;
  • возможность отображения сигнала до момента запуска (в «отрицательном» времени);
  • возможность детектирования импульсных помех между выборками сигнала;
  • автоматические средства измерения параметров сигналов (что, в частности, позволяет автоматизировать настройку прибора в условиях неизвестного сигнала);
  • возможность подключения к внешним регистрирующим устройствам (компьютеру, принтеру, плоттеру и т. д.);
  • широкие возможности математической и статистической обработки сигнала;
  • средства автодиагностики и автокалибровки.

Недостатки цифровых осциллографов:

  • более высокая стоимость;
  • более сложные в управлении;
  • в отдельных случаях отображение несуществующих сигналов.
Блок: 7/12 | Кол-во символов: 1977
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D1%81%D1%86%D0%B8%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84

Основные параметры

Скважность импульсов

Для выбора осциллографа рекомендуется правильно оценивать следующие характеристики:

  • чтобы исключить искажения при работе с несколькими высокочастотными сигналами, следует приобрести двух,- или многолучевой прибор;
  • в разных моделях погрешность составляет 5-15%, поэтому следует учитывать ограниченную точность измерений;
  • цифровые аппараты оснащают цветными экранами, разнообразными устройствами для синхронизации, дополнительными сервисными режимами;
  • функциональность аналоговых приборов скромнее, но стоят они дешевле;
  • ограниченные возможности амплитудно-частотных преобразователей затрудняют качественную обработку цифровой электроникой высокочастотных сигналов;
  • режим застывшей картинки с функцией увеличения поможет изучить мельчайшие детали сложных изображений.

Перед детальным анализом нужно уточнить, для чего именно предназначается прибор. Далее оценивают соответствие по следующим параметрам:

  • полоса пропускания;
  • частотный диапазон;
  • входное сопротивление;
  • допустимые значения амплитуды (переменной и постоянной составляющей);
  • погрешность измерений;
  • развязка между каналами;
  • объем внутренней памяти (цифровая техника).
Блок: 7/15 | Кол-во символов: 1149
Источник: https://instanko.ru/elektroinstrument/kak-rabotaet-oscillograf.html

Органы управления


На передней панели любого осциллографа находятся:

  • регулировка яркости экрана;
  • управление фокусом изображения;
  • смещение по горизонтали;
  • смещение по вертикали;
  • регулятор шкалы развертки;
  • регулятор входного делителя;
  • вход исследуемого сигнала;
  • вход для внешней синхронизации;
  • клемма заземления:
  • кнопка управления входом (открытый/закрытый);
  • управление синхронизацией.



Передняя панель одноканального осциллографа

Все вышеперечисленное присутствует у любого однолучевого прибора, для многоканальных устройств количество органов управления растет пропорционально количеству каналов, в зависимости от модели могут быть добавлены новые функции. Цифровые модели имеют аналогичное управление, которое дополнено возможностью проводить математические расчеты и анализ осциллограмм.

Блок: 8/15 | Кол-во символов: 778
Источник: https://instanko.ru/elektroinstrument/kak-rabotaet-oscillograf.html

Дальнейшие действия

Когда фаза и минус определены, можно проводить измерения. В том случае, если вы не можете визуально определить общий для всех элементов провод, необходимо подключаться к точкам, между которыми нужно измерить напряжение. Но чаще всего в цепи имеется общий провод, он может даже быть соединен с заземлением. Таким же образом подготавливается и осциллограф ОМШ-2М. Как пользоваться им для измерения величин, будет рассказано ниже. В этом случае земляной провод осциллографа необходимо соединять с ним.

По сути, осциллограф – это вольтметр, который показывает график изменения напряжения на определенном участке времени. Но он позволяет увидеть и форму электрического тока. Для осуществления этого нужно подключить специальное токовое сопротивление. Причем значение его должно быть меньше, нежели полное сопротивление самой цепи. В этом случае резистор не сможет оказывать влияние на работу цепи.

Блок: 11/15 | Кол-во символов: 910
Источник: https://instanko.ru/elektroinstrument/kak-rabotaet-oscillograf.html

Ошибки при выборе и работе с осциллографом


Понимание, как пользоваться осциллографом, приходит только с практическим опытом работы, теоретических знаний недостаточно – нужно руками произвести все настройки, коммутацию и измерения. Цифровой прибор сильно облегчает процесс, но стоимость аппаратуры очень высока.

Важно! Не стоит приобретать старый советский прибор, т.к. погрешности измерений не дадут достоверных данных, откалибровать его уже не получится.

Обязательно необходимо соблюдать технику безопасности: напряжение на ЭЛТ, как на кинескопе телевизора, – убить не убьет, но покалечить может. Паспорт и руководство описывают, как работать с осциллографом, но здравый смысл никто не отменял: экспериментировать нужно осторожно.

Блок: 12/15 | Кол-во символов: 728
Источник: https://instanko.ru/elektroinstrument/kak-rabotaet-oscillograf.html

Для чего он нужен

Для чего нужен осциллограф? Это просто необходимая вещь при ремонте электронной аппаратуры, при самостоятельной сборке или усовершенствовании каких-либо устройств. Многим хватает тестера или мультиметра. Да. Но для ремонта простых устройств без микросхем и микропроцессоров. Мультиметром вы можете проверить наличие обрыва, короткого замыкания, измерить напряжение и ток. Ни форму сигнала, ни конкретные параметры синусоиды или импульсов не измерить и не увидеть.

Осциллограф нужен для измерения напряжения и визуального отображения сигналов. На фото цифровой двухканальный осциллограф Hantek DSO5102B в рабочем режиме

А ведь бывает так, что все детали, вроде исправны, но устройство не работает. А все потому что некоторые детали требовательны не только к физическим параметрам питания (напряжение, сила тока), но и к форме сигнала. Этим «страдают» некоторые полупроводниковые детали, практически все микросхемы и процессоры. А без них сейчас обходятся только самые элементарные приборы типа кипятильника. Вот и получается, что найти сгоревший резистор, пробитый транзистор можно и мультиметром. Но для чуть более сложную поломку уже не устранить. Вот для этих случаев и нужен осциллограф. Он позволяет видеть форму сигнала, определять есть ли отклонения и находить источник проблемы.

Блок: 14/15 | Кол-во символов: 1300
Источник: https://instanko.ru/elektroinstrument/kak-rabotaet-oscillograf.html
Кол-во блоков: 26 | Общее кол-во символов: 22395
Количество использованных доноров: 7
Информация по каждому донору:

  1. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D1%81%D1%86%D0%B8%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84: использовано 2 блоков из 12, кол-во символов 3318 (15%)
  2. https://go-radio.ru/oscillograf.html: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 6417 (29%)
  3. https://wiki.sc/wikipedia/%D0%9E%D1%81%D1%86%D0%B8%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84: использовано 1 блоков из 11, кол-во символов 1084 (5%)
  4. https://www.equipnet.ru/articles/tech/tech_54360.html: использовано 1 блоков из 9, кол-во символов 565 (3%)
  5. https://wiki.bio/wikipedia/%D0%9E%D1%81%D1%86%D0%B8%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84: использовано 1 блоков из 11, кол-во символов 1553 (7%)
  6. https://instanko.ru/elektroinstrument/kak-rabotaet-oscillograf.html: использовано 8 блоков из 15, кол-во символов 6909 (31%)
  7. https://mp16.ru/blog/kak-polzovatsya-ostsillografom/: использовано 5 блоков из 6, кол-во символов 2549 (11%)



Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий