Цифровые и аналоговые осцилографы руководства

Осциллограф является незаменимым измерительным инструмент для тех, кто производит, проектирует или ремонтирует различную электронную технику и оборудование. Осциллографы позволяют инженерам, техникам, ремонтниками и др. видеть события происходящие в схемах и изменяющиеся во времени, поэтому являются ключевым инструментарием при изучении и разработке электронных схем.

Главная функция осциллографа - регистрация изменения исследуемого сигнала и выводить его на экран для просмотра и анализа.

Инструкции аналоговых осциллографов

Что такое осциллограф
Аналоговые советские осциллографы С1-1, С1-6, С7-8, С7-12, С8-13, С9-1, С9-7, С1-15, С1-16, С1-17, С1-18, С1-20, С1-30, С1-49, С1-55, С1-64, С1-65, С1-67, С1-68, С1-69, С1-70, С1-71, С1-72, С1-73, С1-74, С1-75, С1-76, С1-77, С1-78, С1-79, С1-81, С1-82, С1-83, С1-85, С1-90, С1-91 - блок усилителя Я4С-90, С1-92, С1-93, С1-96, С1-97, С1-98, С1-99, С1-101, С1-102, С1-103, С1-104, С1-107, С1-108
Осциллограф С1-94, С1-112
Осциллограф Главным отличием данной модели является наличие встроенного мультиметра с индикацией результатов измерений непосредственно на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Основными достоинствами этого прибора являются небольшие габариты и масса и невысокая стоимость при неплохих (для приборов такого класса) технических характеристиках и функциональных возможностях
Информация по ремонту, схема Осциллографа С1-114, С1-116, С1-117, С1-118, С1-120, С1-124, С1-125, С1-126
С1-131 Основной отличительной особенностью осциллографа является более широкая полоса рабочих частот исследуемых сигналов, а также наличие встроенного регистратора, что довольно необычно для аналогового осциллографа
Ремонт осциллографов серии С
ОР-1 осциллограф радиолюбителя, Н313, Н3014 (Осциллограф-мультиметр, Н3015, ОМЛ-3М, ЭО-58
Примененение осциллографов

Использование этих приборов не ограничивается лишь миром электроники, как упоминалось выше. При применении дополнительных преобразователей осциллографы могут контролировать абсолютно любые природные явления.

Ведь как мы уже знаем из курса метрологии, преобразователь – это устройство, генерирующие различный сигналы электрической природы в ответ на физическое воздействие, например звук, ультразвук, давление, механический удар, тепло или свет . Например, хорошо знакомое всем устройство для записи - микрофон это типовой преобразователь звука в электрический сигнал. Автоэлектрики при обслуживании автомобилей применяют осциллографы для фиксации вибраций двигателей . В медтехнике измеряют волны, генерируемые человеческим моз гом, мышечные сокращения сердца и т.п. Возможности измерительного прибора под названием осциллограф бесконечны, как вселенная и параллельные миры.

Основные характеристики и свойства осциллографа

Ключевым свойством любой осциллографической системы является её возможность точно воспроизводить форму исследуемого сигнала . Она определяется наиважнейшей характеристикой осциллографа, называемой целостность сигнала.

Все узлы и системы этого измерительного прибора, их свойства в зависимости от выбранных режимов работы, вносят свою лепту в способность отражать на дисплее наиболее точную информацию об исследуемом сигнале. Незабываем, что щупы также оказывают существенное воздействие на целостность в любой измерительной системе.

Понятие характеристики целостности нужно учитывать при проектировании различных электронных схем. Раньшьше это в принципе не касалось цифровых разработок на логических схемах, функционирующих по законам булевой алгебры.

Но во времена уже не столь удаленные трудно выделяемые сильно зашумлённые сигналы, стали характерной чертой для схем высокоскоростной обработки , что сразу же стало предметом серьезного беспокойства для разработчиков высокочастотной схемотехники.

Во времена чуть более удаленные, но не столь темные цифровые системы работали на низких тактовых частотах, поэтому форма сигналов была предсказуемой. К сегодняшним реалиям тактовая частота процессоров увеличилась на порядки.

Высокоскоростные устройства ввода-вывода, требуют наличия широкой полосы пропускания. Микропроцессорные схемы обрабатывают данные со скоростями 5-10 Гвыб\с (гига выборок за секунду), а современные на сегодня микросхемы памяти DDR3 работают на частотах более 2 ГГц с сигналами, с временем нарастания фронта импульса 200 пс. Кроме того тенденция роста быстродействия затрагивает и ИМС общего назначения, используемые в бытовой и автомобильной электронике.

Даже 20 МГц микропроцессоры могут столкнуться с сигналами, которые можно правильно отследить процессорами от 800 МГц и более.

В погрешность измерения вносит коррективы факт рассогласования прибора с пробником, для устранения этого влияния современные осциллографы имеют специальную опцию компенсации влияния измерительной системы на выводимый на дисплей сигнал.

В то же время и компоненты сигнального тракта обладают паразитными свойствами . Слои заземления и питания обладают индуктивными свойствами из-за этого питающие развязки становятся менее эффективными. Электромагнитные помехи возрастают тем сильнее, чем ниже время нарастания.

Кроме того импульсы с малым временем нарастания требуют для своей генерации более высоких токовых уровней, что приводит к возникновению особых требований к заземлению многоразрядных шин, где может случаться параллельное переключение многих сигналов. Вдобавок более высокие токовые значения являются причиной роста электромагнитных помех, а вместе с ними и перекрёстных наводок.

Итак у современного осциллографа имеется множество характеристик, перечислим основные из них.

Полоса пропускания или параметры переходной характеристики
Время нарастания переходной характеристики
Параметры входов
Чувствительность
Размер дисплея, габариты
Минимальная частота развертки
Минимальный коэффициент - В/дел

Что такое осциллограф?

Осциллографом называют измерительный прибор, отображающий электрические сигналы в графической форме, т.е он выводит на свой экран диаграмму электрического сигнала. Диаграмма отражает все изменения электрического сигнала во временном интервале: вертикальная ось (Y) представляет собой значения уровня напряжения, а горизонтальная ось (X) – время . Яркость или интенсивность выведенной на экран картинки называют осью Z.

В осциллографах с цифровым люминофором ось Z представлена различными градациями светового диапазона. Простейшая диаграмма способна многое рассказать об измереном сигнале:

Значение уровней напряжения в определенный момент времени
частота колебаний исследуемого сигнала
участки схемы с изменяющимися характеристиками
частота, части сигнала, соотношения с другими составляющими
искажение сигнала за счет неисправных радио элементов;
соотношение переменной и постоянной составляющих
шумовая составляющая сигнала и ее изменения во времени.

Осциллограф измеряет различные виды колебаний напряжения . Один период колебания представляет собой волну, которая полностью повторяется . Форма волны – есть ни что иное как, графическое отображение колебания. Форма изменения напряжения выражается в виде графика зависимости величины напряжения (по вертикальной рси) от времени (по горизонтальной оси).

Формы волны многое многое может поведать о сигнале . Каждый раз, наблюдая изменения по высоте сигнала, мы видим, что это изменилось значение уровня напряжения . Если мы наблюдаем плоскую горизонтальную линию, то можно сделать вывод, что за этот временной промежуток значение напряжения не изменилось . Прямые диагональные линии говорят о линейном изменении напряжения, т.е . периодический спад или нарастание сигнала указывают нарезкие изменения. На рисунке ниже представлены наиболее распространенные формы сигналов.

Осциллограф общий принцип работы

Сегодня существует огромное количество разных осциллографов. Но принципы работы у них один - прибор регистрирует изменение напряжения сигнала и выводит его на дисплей. На картинке ниже представлена обычная панель управления. На которой много всяких кнопок, регуляторов, разъемов и дисплей. Два главных органа управления осциллографом называются "Развертка" или "Длительность", "В/дел".

Осциллограф общий принцип работы

Что такое "В/дел"? На вход осциллографа можно подавать напряжение разной амплитуды. Нужно подал синусоиду с амплитудой в 1 Вольт, а захотел 0.2В или 10В. Как видно на рисунке выше, экран измерительного устройства разделен на клеточки - по принципу декартовой системы координат. Так вот регулятор "В/дел" (Volts/ Div) позволяет изменять масштаб по оси Y? т.е менять размер одной клеточки в вольтах. Если выбрать 0.1 Вольт и подать синусоиду амплитудой в 0.2 Вольта, тогда вся синусоида займёт на дисплее четыре клетки.

А во время измерений в реальной схеме амплитуда может быть такой, что не помещается на дисплее. Вот тогда и нужно крутить ручку регулировки "В/дел", задавая требуемый масшатаб по оси ординат.

"Длительность". Раньше все осциллографы были аналоговыми. В роли дисплея применялась электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). И в них, ручка "длительность" ("разёртка") использовалась для того, чтобы задать скорость перемещения луча на экране слева на право. Когда луч перемещается слева на право, а входящий сигнал отклоняет его вниз или вверх. Поэтому мы и видишь на экране осциллографа красивую картинку, например синусоиды.

Если частота развертки будет близка с частотой сигнала, то на дисплее мы увидим статичное изображение, а с разверткой будет казаться, что синусоида куда-то двигается.

Все остальные функции современного осциллографа уже являются приятным дополнением. Их наличие сильно упрощает исследование в электронике и схемотехнике.

Осциллограф - что им можно измерить

Для измерения различных электротехнических величин необходимо правильно подключать любой осциллограф к исследуемой цепи или схеме, это делается с помощью специального измерительного щупа, обычно состоящего из коаксильного провода, на одном конце которого имеется разъем для подключения к прибору, а на втором щуп и заземление для подсоединения к исследуемой схеме. Любой провод в роли щупа применять нельзя. Только специальные щупы, иначе вместо реальной картины дел увидишь только шумы.

Итак с помощью осциллографа можно измерить:

Определить форму сигнала
Измерить амплитуду
Вычислить частоту и период
Зная закон Ома - измерить ток
Определить угол сдвига фазы
Сравнивать сигналы между собой
Узнать АЧХ

Осциллограф способен точно измерять как постоянное, так и переменное напряжение. У всех таких измерительных устройств имеются два режима: измерение только переменного напряжения и измерение постоянного и переменного одновременно.

Например, если ты выберешь измерение переменного напряжения и подсоединишь щуп к батарейке, то на дисплее ничего не изменится. А если выберешь другой режим, то линия на экране сместится приблизительно на 1.5 Вольта вверх (величина ЭДС обычной батарейки типа АА). Это необходимо для четкого разделения постоянной и переменной составляющей.

Допустим захотел ты измерить пульсации в источнике постоянного напряжения вольт на 30. Подключаешь к осциллографу, а луч сместился далеко вверх. Для того, чтобы можно было наблюдать сигнал необходимо настроить значение В/дел на клетку. Но тогда пульсаций уже не видно. Что делать? Переключаешь режим входа на измерение переменной составляющей и вращаешь регулятор В/Дел на масштаб поменьше. Постоянная составляющая сигнала не может пройти, поэтому на дисплее будут видны только только пульсации блока питания.

Амплитуду переменного напряжения легко померить зная цену деления В/дел и просто посчитать число клеток по оси У от нулевого значения (среднего), до максимума.

Измерение частоты с помощью осциллографа, а в случае необходимости можно даже сравнить частоты двух сигналов, с помощью фигур Лиссажу

С помощью двухканального осциллографа можно измерить и сдвиг фаз, например, после прохождения через конденсатор или индуктивность фаза тока и напряжения обычно расходятся


Измерение силы тока с помощью осциллографа

Для этого в схему нужно последовательно включить резистор, имеющий значительно более низкое сопротивление, чем сама цепь.

После этого измеряют напряжения по принципу, рассказанному выше. А уже зная номинальное сопротивление резистора и общее напряжение в цепи несложно найти и силу тока, если вы конечно дружите с законом Ома.

Как измерить пульсации блока питания осциллографом