▌Gammal artikel om ett analogt oscilloskop
Förr eller senare kommer varje nybörjare elektronikingenjör, om han inte ger upp sina experiment, att växa till kretsar där det är nödvändigt att övervaka inte bara strömmar och spänningar, utan kretsens funktion i dynamik. Detta behövs särskilt ofta i olika generatorer och pulsanordningar. Det finns inget att göra här utan ett oscilloskop!

Skrämmande enhet, eller hur? Ett gäng rattar, några knappar och till och med en skärm, och det är inte klart vad som finns där eller varför. Inga problem, vi fixar det nu. Nu ska jag berätta hur man använder ett oscilloskop.

Faktum är att allt är enkelt här - ett oscilloskop är grovt sett bara... voltmeter! Endast en listig sådan, kapabel att visa en förändring i formen på den uppmätta spänningen.

Som alltid kommer jag att förklara med ett abstrakt exempel.
Föreställ dig att du står framför järnvägen, och ett ändlöst tåg bestående av helt identiska bilar rusar förbi dig i rasande fart. Om du bara står och tittar på dem ser du inget annat än suddigt skräp.
Nu sätter vi en vägg med ett fönster framför dig. Och vi börjar öppna fönstret först när nästa vagn är i samma position som den föregående. Eftersom alla våra bilar är lika behöver du inte nödvändigtvis se samma bil. Som ett resultat kommer bilder av olika men identiska bilar att dyka upp framför dina ögon i samma position, vilket betyder att bilden verkar stanna. Det viktigaste är att synkronisera öppningen av fönstret med tågets hastighet, så att bilens position inte ändras när den öppnas. Om hastigheten inte stämmer överens kommer bilarna att "förflytta sig" antingen framåt eller bakåt med en hastighet beroende på graden av avsynkronisering.

Byggd på samma princip Blixt- en enhet som låter dig titta på snabbrörlig eller roterande skit. Även där öppnas och stängs gardinen snabbt.

Så, Ett oscilloskop är samma strobe, bara elektroniskt. Och den visar inte bilar, utan periodiska spänningsförändringar. För samma sinusform, till exempel, liknar varje efterföljande period den föregående, så varför inte "stoppa" den och visa en period åt gången.

Design
Detta görs genom strålrör, avböjningssystem och skanningsgenerator.
I strålröret får en elektronstråle som träffar skärmen att fosforn lyser, och avböjningssystemets plattor gör att denna stråle kan drivas över hela skärmens yta. Ju högre spänning som appliceras på elektroderna, desto mer avböjs strålen. Matning på tallrikar X sågtandsspänning vi skapa en skanning. Det vill säga, vår stråle rör sig från vänster till höger och återvänder sedan skarpt och fortsätter igen. Och på tallrikarna Y vi applicerar den spänning som studeras.

Funktionsprincip
Då är allt enkelt, om början av utseendet på sågperioden (balken är i det extrema vänstra läget) och början av signalperioden sammanfaller, kommer en eller flera perioder av den uppmätta signalen att ritas i ett skanningspass. och bilden kommer att tyckas stanna. Genom att ändra svephastigheten kan du säkerställa att endast en period återstår på skärmen - det vill säga under en period av sågen kommer en period av den uppmätta signalen att passera.

Synkronisering
Du kan synkronisera sågen med signalen antingen manuellt, justera hastigheten med handtaget så att sinusvågen stannar och möjligt efter nivå. Det vill säga vi anger vid vilken inspänningsnivå vi behöver för att starta svepgeneratorn. Så fort inspänningen överstiger nivån startar svepgeneratorn omedelbart och ger oss en puls.
Som ett resultat producerar skanningsgeneratorn en såg endast när det behövs. I det här fallet är synkroniseringen helt automatisk. När du väljer en nivå bör du ta hänsyn till en sådan faktor som störningar. Så om du tar nivån för låg kan små störningsnålar starta generatorn när den inte behövs, och om du tar nivån för hög kan signalen passera under den och ingenting kommer att hända. Men här är det lättare att vrida på vredet själv och allt kommer omedelbart att bli klart.
Synkroniseringssignalen kan även matas från en extern källa.

Teorin är ur vägen, låt oss gå vidare till praktiken.
Jag kommer att visa dig exemplet på mitt oscilloskop, stulet för länge sedan från försvarsföretaget Design Bureau "Rotor" :). En vanlig oscil, inte särskilt sofistikerad, men pålitlig och enkel som en slägga.

Så:
Jag tror att skalans ljusstyrka, fokus och belysning är självförklarande. Det här är gränssnittsinställningarna.

Förstärkare U och upp och ner pilar. Denna ratt låter dig flytta signalbilden uppåt eller nedåt. Lägger till ytterligare offset till den. För vad? Ja, ibland räcker inte skärmstorleken till för att klara hela signalen. Vi måste köra ner den, ta den som noll, inte mitten, utan den nedre gränsen.

Nedan går vippbrytare byter ingång från direkt till kapacitiv. Denna omkopplare i en eller annan form finns på alla oscilloskop utan undantag.

Viktig sak! Låter dig ansluta signalen till en förstärkare antingen direkt eller via en kondensator. Om du ansluter direkt så fungerar det både konstant komponent och variabel. Och det går genom ledningen endast variabel.

Vi behöver till exempel titta på ljudnivån på datorns strömförsörjning. Spänningen där är 12 volt, och mängden störningar får inte vara mer än 0,3 volt. Mot bakgrund av 12 volt kommer dessa ynka 0,3 volt att vara helt omärkliga. Du kan naturligtvis öka vinsten med Y, men då försvinner grafen från skärmen och förskjutningarna med Y inte tillräckligt för att se toppen. Då behöver vi bara slå på kondensatorn och då kommer de där 12 volts konstanta spänningarna att lägga sig på den, och bara den alternerande signalen kommer att passera in i oscilloskopet, samma 0,3 volts störningar. Som kan förstärkas och ses i full höjd.

Därefter kommer koaxialkontakten för anslutning av sonden. Varje sond innehåller signal och jord. Jorden är vanligtvis placerad på den negativa eller på den gemensamma ledningen av kretsen, och signalledningen är petad enligt kretsen. Oscilloskopet visar spänningen på sonden i förhållande till den gemensamma ledningen. För att förstå var signalen är och var marken är, ta bara tag i dem med handen en efter en. Om du tar den allmänna, kommer likets puls fortfarande att vara på skärmen. Och om du tar upp signalsignalen kommer du att se en massa skit på skärmen - störningar på din kropp, som för närvarande fungerar som en antenn. På vissa sonder, särskilt moderna oscilloskop, Inbyggd spänningsdelare 1:10 eller 1:100, vilket gör att du kan koppla in oscilloskopet till ett uttag utan risk att bränna det. Den slås på och av med en vippströmbrytare på sonden.

Fortfarande på nästan alla oscilloskop det finns en kalibreringsutgång. Där du alltid kan hitta rektangulär signal med en frekvens på 1 kHz och en spänning på cirka en halv volt. Beroende på oscillatormodell. Det används för att kontrollera funktionen av själva oscilloskopet, och ibland är det praktiskt för teständamål :)

Två rejäla rattar: Gain och Duration

Få tjänar till att skala signalen längs axeln Y. Den visar också hur många volt per division den i slutändan kommer att visa.
Låt oss säga, om du har 2 volt per division och signalen på skärmen når en höjd av två celler i dimensionsnätet, då är signalens amplitud 4 volt.

Varaktighet bestämmer svepfrekvensen. Ju kortare intervall, desto högre frekvens, desto mer högfrekvent signal kan du se. Här är cellerna redan graderade i milli- och mikrosekunder. Så med bredden på signalen kan du beräkna hur många celler det är och multiplicera det med skalan längs axeln X Du får signalens varaktighet i sekunder. Du kan också beräkna varaktigheten för en period, och genom att känna till varaktigheten är det lätt att hitta signalens frekvens f=1/t

Vriden topp låter dig ändra skalan smidigt. Jag brukar ha den på ett klick så att jag alltid tydligt vet vilken våg jag har.

Det finns också mata in X som du kan skicka din signal till istället för en sopsåg. Således kan ett oscilloskop fungera som en TV eller bildskärm om du sätter ihop en krets som ska bilda en bild.

Vrid med inskriptionen Scan och vänster- och högerpilarna låter dig flytta grafen åt vänster och höger över skärmen. Det är ibland bekvämt att anpassa det önskade området till rutnätets indelningar.

Synkroniseringsblock.

Nivåvred— ställer in nivån från vilken såggeneratorn ska starta.
Växla från intern till extern, låter dig applicera klockpulser på ingången från en extern källa.
Omkopplare märkt +/- växlar nivåpolaritet. Inte tillgängligt på alla oscilloskop.
Handtagsstabilitet— låter dig försöka välja synkroniseringshastighet manuellt.

Snabb start.
Så du slog på oscilen. Det första du behöver göra är att kortsluta signalsonden till din egen lergodskrokodil. I det här fallet bör "Corpse Pulse" visas på skärmen. Om det inte visas, vrid sedan på stabiliserings- och offset- och nivårattarna - kanske gömde det sig bara bakom skärmen eller startade inte på grund av otillräcklig nivå.

Så snart bandet visas, använd offset-rattarna för att nollställa det. Om du har en analog oscill, särskilt om det är en gammal, låt den värmas upp. Efter att ha slagit på den flyter min i ytterligare femton minuter.

Ställ in det ytterligare gräns för spänningsmätning. Ta extra om du behöver minska något. Om du nu fäster oscilloskopets jordledning till batteriets minus och signalkabeln till plus, kommer du att se hur grafen hoppar med en och en halv volt. Förresten, gamla oscilloskop börjar ofta förfalska, så att använda en referensspänningskälla är användbart för att se hur exakt den visar spänningen.

Att välja ett oscilloskop.
Om du precis har börjat, då vem som helst kommer att passa dig. Ytterst företrädesvis om han vill två kanaler. Det vill säga, den kommer att ha två prober och två förstärkningsknappar, för den första och andra kanalen, vilket gör att du kan få två grafer samtidigt.
Det näst viktigaste kriteriet för ett oscilloskop är frekvens. Den maximala frekvensen för signalen som den kan ta upp. 1MHz räckte för mig hittills Jag siktade inte på mer. De oscilloskop som säljs i butik har redan en frekvens på 10 MHz och högre. Det billigaste oscilloskopet jag såg kostade 5 tusen rubel - . En tvåkanalig kostar redan 10 tusen, men jag ställde in siktet och fick den för en kilobock. Olika önskemål - olika leksaker. Men jag upprepar, 1 MHz räcker till en början och kommer att hålla länge. Så hitta dig själv åtminstone något slags oscilloskop. Och då kommer du att förstå vad du behöver.

Alla elektriska laboratorier måste vara utrustade med mätutrustning för att fastställa signalkällor, spänningsnivåer, strömstyrka och så vidare. Detta gör att du kan utföra inte bara den nödvändiga forskningen, utan också designen eller konstruktionen av olika instrument och enheter. På industriföretag, särskilt där högfrekventa strömmar är närvarande, är det nästan omöjligt att göra utan ett oscilloskop (huvudinstrumentet för att mäta elektricitet).

Använda ett oscilloskop

Denna enhet låter dig visualisera spänningen på en speciell skärm. Den producerar ett oscillogram, som är en graf över förändringar i den elektriska strömparametern under en viss period. Huvudvärdet för ett oscilloskop är förmågan att samtidigt mäta spänning, frekvens, ström och fasvinkel. Alla resultat bearbetas omedelbart och visas på skärmen i form av en graf som visar formen på den elektriska signalen. Som ett resultat kan observatören se processerna som inträffar i den elektriska kretsen, fastställa källan till felet och stänga av enheten i tid för att förhindra skada eller katastrof.

Vanligtvis är likspänning en idealisk sinusvåg. Men i praktiken är detta inte alltid fallet - nätverksspänningen kan fluktuera, vilket kommer att återspeglas på skärmen på enheten som beskrivs. I en sådan situation är det nästan omöjligt att noggrant mäta denna parameter med en standardvoltmeter (det kommer att finnas betydande fel: mätutrustning med pilar ger ett värde, digitala instrument ger ett annat och enheter för att mäta spänning likström– tredje). Det enda sättet att exakt bestämma spänningen i ett sådant nätverk är att använda ett oscilloskop.

Funktioner för att använda en digital enhet

Dessa mätanordningar gör det möjligt att inte bara övervaka signalformen i realtid, utan också att spara den erhållna informationen, som sedan kan bearbetas på datorer när man studerar och modellerar olika processer. Oscillogrammet som den beskrivna enheten visar på skärmen ger möjlighet att observera följande egenskaper hos den uppmätta signalen:

• Elektriska impulsparametrar;
• Ingångssignalvärden (negativa eller positiva);
• Hastigheten för förändring av pulsvärden från noll till maximalt värde;
• Förhållandet mellan pulslängd och paus.

Oftast används oscilloskop för att studera signaler som är periodiska till sin natur.

Funktionsprincip för enheten

Enhetens nyckelelement är ett katodstrålerör (CRT). Luft pumpas ut ur den så att ett vakuum bildas inuti, i vilket katoden (ett positivt laddat ämne) finns. När den utsätts för elektrisk ström börjar den avge negativt laddade partiklar, som sedan fokuseras med hjälp av ett speciellt system och riktas mot skärmens inre yta. Denna yta är belagd med ett speciellt ämne - en fosfor, som ger en glöd när den träffas av en elektronstråle. Som ett resultat, om du tittar på enheten från utsidan, kan du observera rörelsen av en lysande punkt på skärmen.

Fokusering och inriktning av strålen i en CRT utförs med hjälp av två par plattor som styr rörelsen av elektroner i två plan. I horisontellt läge avviker elektronstrålen i proportion till förändringen i tid, och i vertikal läge avviker den i proportion till den uppmätta spänningen.

Skanna

När man observerar signalens karaktär med hjälp av ett oscilloskop, bör spänningen appliceras på de vertikala plattorna. Den resulterande grafen för parameterändringen har som regel formen av en såg: först ökar potentialskillnaden i ett linjärt förhållande, och sedan följer en kraftig minskning. Dessutom, genom att observera strålens rörelse på skärmen, kan du se dess avböjning åt vänster eller höger. Detta indikerar tecknet på spänningen: när den är negativ flyttar den sig till vänster och när den är positiv flyttar den till höger. Oftast rör sig strålen från vänster till höger med konstant hastighet.

Denna rörelse av en punkt på enhetens skärm kallas skanning. Den horisontella linjen som ritas av strålen kallas nolllinjen. Tidsmätningar görs i förhållande till den. Svepfrekvens hänvisar till den frekvens med vilken sågtandspulser upprepas.

Hur man ansluter ett oscilloskop

Eftersom spänning är en potentialskillnad bör den mätas vid två punkter. För detta ändamål är oscilloskopet utrustat med två terminaler som matar spänning till plattorna. Den första terminalen är ingången och är ansluten till signalkällan, vilket leder till den vertikala avböjningen av strålen. Den andra kallas den gemensamma ledningen och är jordad (stängd till själva enhetens kropp).

För att ansluta enheten korrekt måste du i förväg veta vilken av ledningarna som är fasen (genom vilken tråd elektricitet). I främmande enheter finns det speciella sonder för detta ändamål, som låter dig bestämma närvaron av spänning vid ingången och vilken terminal som ska anslutas till vilken källa. I det här fallet slutar den gemensamma tråden med en krokodilklämma, vilket gör det enkelt att fästa den på metallkroppen på mätanordningen. Terminalen som ger kontakt med fasen är formad som en nål, vilket gör det enkelt att mäta den elektriska signalen var som helst: uttag, tråd, tryckt kretskort eller till och med på benet av ett mikroprocessorchip.

När terminalerna är installerade kan du fortsätta direkt till mätningar. I nästan alla elektriska kretsar finns det en enda tråd, och för att kontrollera parametrarna rekommenderas att mäta signalegenskaperna på den. Men denna situation kanske inte alltid är fallet. Sedan bör du välja de punkter där mätningar krävs och utföra dem (oftast väljs platserna för det mest troliga felet som sådana punkter).

Notera! Huvuduppgiften för ett oscilloskop är att övervaka spänningsdynamiken. Men genom att koppla ett motstånd kan man också undersöka formen på den elektriska strömsignalen. Resistansvärdet i detta fall bör vara betydligt lägre än den totala resistansen för den krets som studeras. Endast om detta villkor är uppfyllt kommer mätningarna att vara korrekta, eftersom enheten inte kommer att påverka kretsens funktion.

Funktioner för att ansluta hushållsapparater

Standarderna för att organisera elektriska kretsar i Ryska federationen skiljer sig från utländska, så mätutrustningen måste anslutas annorlunda. Speciellt används pluggar med en sonddiameter på 4 millimeter. Eftersom de är desamma, för att ansluta enheten korrekt, måste du vara uppmärksam på följande tecken:

• Ledningen som är ansluten till strömkällan är vanligtvis längre;
• Ledningen för jordning (fäst på höljet) är vanligtvis svart eller brun;
• Jordkontakten har ofta en motsvarande inskription eller indikation på att den måste anslutas till den gemensamma ledningen.

Viktig! Sådana beteckningar finns dock inte alltid. Enheterna kan ha reparerats, pluggarna kan ha bytts ut, så för att avgöra vilken tråd som har fas och vilken tråd som har noll, rekommenderas att använda en beprövad metod. För att göra detta måste du först röra en kontakt med handen och sedan den andra. Om användaren vidrör kontakten på minuskabeln kommer en horisontell linje att visas på skärmen. När du rör vid fasledningen kommer en sinusvåg med mycket brus (störningar) att visas på skärmen. Denna metod är felfri och störningar uppstår på grund av påverkan av andra elektriska apparater i rummet.

Dubbelkanalsenhetsfunktioner

En speciell egenskap hos den här enheten är möjligheten att samtidigt visa signaler från två olika källor på skärmen. Denna typ av mätapparat har två kanaler, märkta därefter. I det här fallet är terminalerna på den neutrala ledningen i båda kanalerna anslutna till huset, därför bör du inte tillåta att de ansluts till olika platser i samma elektriska krets när du mäter pulser med en sådan enhet, eftersom i det här fallet en kortslutning kan uppstå och spänningsinformationen blir felaktig.

Den enda nackdelen med ett tvåkanals oscilloskop är oförmågan att observera två olika spänningar samtidigt. Detta problem är dock inte kritiskt, eftersom neutralledningen i de flesta fall är ansluten till huset och är gemensam för två faser, vilket innebär att spänningsmätning utförs med denna ledare.

Fördelen med en sådan enhet är förmågan att styra två parametrar i den elektriska kretsen: ström och spänning. För att mäta ström är det nödvändigt att inkludera ett extra motstånd i kretsen med vissa parametrar (det bör inte överstiga kretsens totala motstånd för att inte skapa mätfel). Att använda ett sådant oscilloskop är en ganska komplex uppgift, så det rekommenderas att alltid ha referensböcker och diagram för korrekt anslutning.

Ytterligare information. Designfunktionen hos ett tvåkanals oscilloskop bör också beaktas. Den har viss asymmetri: synkroniseringen av den första kanalen har högre kvalitet och stabilitet jämfört med den andra. Därför, för att få ett korrekt oscillogram, rekommenderas det att använda den första kanalen för att övervaka spänningen och den andra - för att övervaka strömmen.

Spänningsmätningsprocedur

För att övervaka denna signalkarakteristik med ett oscilloskop bör du fokusera på värdena på skärmens vertikala skala. För att få värdena måste du ansluta enhetens terminaler till varandra och sedan slå på mätläget. Efter detta måste du justera enheten så att skanningslinjen är i linje med den centrala horisontella linjen på skärmen.

Först efter att ha slutfört de beskrivna förberedande stegen kan enheten växlas till mätläge. För att göra detta ska ingångsterminalen placeras på den signalkälla som du vill studera.

Viktig! Att göra mätningar med ett bärbart oscilloskop är något svårare, eftersom det har ett betydligt större antal inställningar och justeringar, så det rekommenderas att använda det antingen om du har lämplig erfarenhet eller genom att kontrollera varje åtgärd med instruktionerna.

Efter att en signal har skickats till enhetens ingång kommer en graf att visas på skärmen. För att mäta höjden på sinusvågen (spänningsnivå) är det också nödvändigt att göra en justering: installera plattorna så att punkten på skärmen är på en vertikal linje. På så sätt blir det mycket lättare att göra mätningar, eftersom det finns en skala med värden på.

Hur man ändrar frekvens

Oscilloskopet låter dig också mäta signalperioder. För att beräkna frekvensen i framtiden kan du använda en enkel formel, eftersom frekvensen är omvänt proportionell mot signalperioden (ökning av perioden leder till en minskning av frekvensen och vice versa).

Det enklaste sättet att mäta en period är på platser där vågformen skär den horisontella axeln. För att få korrekta värden rekommenderas därför att justera skanningslinjen innan studien påbörjas på samma sätt som vid övervakning av spänning.

Efter detta måste du ställa in punkten för att börja röra sig längst till vänster på skärmen. Därefter behöver du bara fixa värdet vid vilket punkten skär den horisontella linjen. Efter att ha beräknat periodens värde kan du använda en speciell formel för att bestämma frekvensen. För att öka noggrannheten i mätningarna bör du sträcka ut grafen så mycket som möjligt i horisontalplanet. Optimal noggrannhet anses vara ett fel på mindre än en procent, men sådana parametrar kan endast erhållas på digitala enheter med linjär skanning.

Bestämning av fasvinkel

Detta fenomen visar den relativa positionen för graferna för två elektriska signaler under en viss tidsperiod. Storleken på skiftet mäts i delar av en period (grader), snarare än i tidsenheter. Detta förklaras av grafens egenhet, som i sin form representerar en sinusform, vilket betyder att skillnaden i graferna beror på skillnaden i vinklarnas storlek.

Maximal noggrannhet kan också erhållas genom att sträcka ut grafen i längd. På grund av det faktum att varje signal visas med samma ljusstyrka och färg, rekommenderas det att ställa in dem på olika amplituder. För att göra detta bör högsta möjliga spänning appliceras på den första kanalen, vilket kommer att förbättra synkroniseringen av bilden på skärmen.

Att använda ett oscilloskop kräver alltså vissa färdigheter och teoretiska kunskaper, men mätningarna av elektriska signalparametrar som den här enheten låter dig upptäcka olika fel, samt designa nya högkvalitativa produkter.

Video

Ett oscilloskop är ett instrument som används för att observera en spännings vågform över tid. Det kan se ut ungefär så här:

Här ser vi en skärm på vilken signalen visas. Vågformen på ett oscilloskop kallas ett oscillogram.

Nedan på bilden kan du se en sond för ett oscilloskop.

Om multimeterns sond består av enkel tråd, då består oscilloskopsonden av en kabel. Och kabeln innehåller två sondtrådar, som förgrenar sig i änden. Denna kabel kan mäta högfrekventa spänningar utan störningar. Det lilla stiftet i mitten är signalsonden, och skärmen är jord- eller jordsonden. Elektronikingenjörer kallar det annorlunda, men det är vad jag är van vid. I slutet av sonden är en vit krokodilklämma marken, och en signalklämma har en nål.

Vi ansluter kabeln till kontakten. Mitt oscilloskop har två kontakter. I mitt fall är oscilloskopet tvåkanaligt. På några coola oscilloskop kan du till och med se 4 eller fler kanaler.

Det finns en situation när du behöver identifiera en signaltråd för att göra detta, ta en av ledningarna, rör vid den med fingret och titta på oscilloskopets display. Om signalen inte är förvrängd är den jordad. Om den är förvrängd är det en signalsignal. Bilden nedan är ett exempel på att definiera en signaltråd.

Hur man använder ett oscilloskop

Med ett oscilloskop kan vi bara mäta spänningsvågformen vi kan inte mäta strömmen direkt! Om så bara indirekt, med hjälp av . För att mäta storleken på likspänningen behöver vi en källa DC spänning. Detta kan vara ett enkelt batteri eller strömförsörjning. I mitt fall är detta strömförsörjningen. För tydlighetens skull ställer vi in ​​den på 1 volt.

Oscilloskopets måttenhet är sidan av kvadraten på displayen. För att mäta på en skala 1:1 sätter vi nötknäpparens Y till 1.

Vi klamrar oss fast vid marken på nätaggregatets "minus" och signalen till strömförsörjningens "plus". Vi ser den här bilden:

Linjen har flyttats upp 1 ruta. Detta innebär att signalen från strömförsörjningen över tiden alltid är 1 Volt.

Men hur mäter man signaler som är till exempel 100 volt? Det är därför U-nötknäpparen uppfanns :-). Lämna 1 volt på strömförsörjningen och klicka på "2"-märket.

Vad betyder det? Det betyder att den mottagna signalen på displayen måste multipliceras med 2.

Här kommer signalen

På oscillogrammet ser vi värdet på Y = 0,5. Vi multiplicerar detta värde med det på oscilloskopet och får det önskade värdet. Det vill säga 2x0,5 = 1 Volt.

Men detta är signalen om vi sätter nötknäpparen på 5.

5x0,2=1 Volt.

Om vi ​​applicerar sonderna tvärtom, händer inget dåligt. Till exempel ställer vi in ​​2 Volt på strömförsörjningen. Oscilloskopets jord är till "plus" av blocket, och signaljorden är till "minus" av blocket - det vill säga allt är anslutet omvänt. Vår linje gick precis ner, men det förändrar ingenting. 2 volt förblir som de är.

Men för övning, som jag redan sa, måste du känna till signalformen. Elektronik använder 90 % periodiska signaler. Det betyder att de upprepas efter en viss tid. Mycket ofta behöver du ta reda på perioden och frekvensen för en alternerande signal. Detta är vad vår elektronstråleenhet används till.

För att inte bränna oscilloskopet tog jag . Tack vare nedtrappningstransformatorn har jag vid utgången en spänningsamplitud (detta betyder från noll till högsta eller lägsta topp) inom 1,5 volt, och en spänning på 220 volt kommer in i primärlindningen.

Vi fäster oscilloskopsonderna på transformatorns sekundärlindning och visar avläsningarna på displayen.

Helst ska vi levereras till outlets ren sinusvåg. Ryssland, vad mer kan jag säga))). Okej. Jag tror att uttaget i ditt hus har en renare sinusform än min :-).

Signalperiod och frekvens

I en periodisk signal är sådana parametrar som signalens frekvens och dess form viktiga för oss. För att bestämma frekvensen måste vi därför känna till perioden. T – period, V – frekvens. De är sammankopplade med formlerna:

Låt oss bestämma perioden för signalen. Perioden är den tid efter vilken signalen upprepas igen.

Vi räknar sidorna på rutorna enligt X. Jag räknade 4 sidor av rutan.

Därefter tittar vi på X-axelns rotator, som är ansvarig för tidssvepet. Risken är värd 5. Priset på denna division skrivs överst - msek/div. Det vill säga, det visar sig 5 millisekunder på ena sidan av kvadraten.

Millie är tusen. Därför 0,005 sek. Vi multiplicerar detta värde med våra räknade sidor av kvadraterna. 0,005x4=0,02. Det vill säga, en period varar 0,02 sekunder eller 20 millisekunder. Genom att känna till perioden hittar vi signalens frekvens med hjälp av formeln ovan. V= 1/0,02=50 Hz. Spänningsfrekvensen i vårt uttag är 50 Hz, vilket är vad som behövde bevisas.

Just nu har jag redan köpt mig

Du kan läsa mer om ett digitalt oscilloskop.

"GRAPH" betyder "JAG DRAR"

ENHETER FÖR ATT STUDERA FORM 3 RADIOSIGNALER

Vi lever i en teknisk civilisation. Människor har skapat en andra natur - en värld av mekanismer, komplexa maskiner, radioelektroniska enheter som använder nästan hela det kända området av elektromagnetisk strålning. Men de mänskliga synorganen kan bara uppfatta synligt ljus. Vi kan inte se elektrisk ström, radiovågor, vi kan inte mäta ens de enklaste parametrarna för en elektrisk signal utan hjälp av instrument. Vid arbete med komplex elektronisk utrustning uppstår ofta uppgiften att återge signalformer, d.v.s. beroende av det momentana spänningsvärdet på tiden. Dess lösning låter dig omedelbart utvärdera många parametrar av svängningar, till exempel förvrängning av deras form, närvaron av störningar och mycket mer. Vågformsreproduktion spelar en viktig roll vid kontroll och konfigurering av ljud- och videokretsar för utrustning.

För att visualisera signaler används instrument som kallas oscilloskop, men att bestämma formen på signaler är möjligt inte bara i tidsdomänen utan även i frekvensdomänen. Uppgiften att reproducera en signal i frekvensdomänen löses av spektrumanalysatorer och amplitud-frekvenskarakteristikmätare, vilket kommer att diskuteras i den sista delen av denna broschyr.

ELEKTRONISKA OSCILLOSKOP

För närvarande är ett av de vanligaste radiomätinstrumenten det elektroniska oscilloskopet, och detta är inte förvånande, eftersom det har exceptionell klarhet i presentationen av signalerna som studeras, bekvämlighet och mångsidighet. Ett oscilloskop låter dig undersöka alla elektriska processer, även om signalen dyker upp vid ett slumpmässigt ögonblick och varar miljarddels sekund. Från bilden på oscilloskopskärmen kan du bestämma amplituden för signalen i fråga och varaktigheten för någon av dess sektioner. Ett oscilloskop kan mäta frekvens, fas, modulationsförhållande och andra komplexa mätningar.

Oscillografiska mätningar kännetecknas av ett brett spektrum av frekvenser som studeras (från likström till mikrovågsugn), förmågan att lagra och därefter reproducera signaler, hög känslighet och förmågan att separera signaler från brus.

KLASSIFICERING AV OSCILLOSKOP

Genom syfte och funktionsprincip Oscilloskop är indelade i:
Universal, höghastighets, stroboskopisk, minne och speciell.

Med antalet samtidigt observerade signaler de är uppdelade i en-, två- och flerkanalsoscilloskop.

Genom displayenhet Oscilloskop är indelade i elektronstråle och matris (gasurladdning, plasma, flytande kristall, etc.).

Baserat på principen om informationsbehandling Oscilloskop är uppdelade i analoga och digitala.

Universella oscilloskop är instrument för allmänna ändamål utformade för att observera harmoniska och pulsade signaler. Med deras hjälp kan du undersöka enstaka pulser och pulsskurar, samtidigt få bilder av två signaler på en skanning, undersöka i detalj någon del av en komplex signal och mycket mer. De gör det möjligt att studera signaler med varaktigheter från några nanosekunder till flera sekunder i amplitudintervallet från bråkdelar av millivolt till hundratals volt, samt mäta parametrarna för sådana signaler med ett fel på 5-7% acceptabelt för praktik. Bandbredden för universella oscilloskop är 300...500 MHz och mer.

Universaloscilloskop är indelade i två grupper: enheter med monoblockdesign och enheter med utbytbara block.

Allt-i-ett allmänna oscilloskop är den vanligaste typen av oscilloskop.

Oscilloskop med utbytbara block kännetecknas av sin mångsidighet, som uppnås genom användning av utbytbara block för olika ändamål.

Höghastighets- och samplingsoscilloskop används för att studera transienta processer i höghastighetshalvledarenheter, integrerade kretsar och kopplingselement.

Förvaringsoscilloskop kan spara och återge en bild av en signal under lång tid efter att den försvinner vid ingången. Huvudsyftet med dessa enheter är att studera engångs- och sällan upprepade processer.

Oscilloskop för speciella ändamål är utformade för att studera tv-signaler de tillåter inte bara att studera vilken del av tv-signalen som helst med hög tidsstabilitet, utan också att överföra den digitalt till en dator för vidare bearbetning.

GRUNDENHETER I ETT UNIVERSELLT OSCILLOSKOP

Ris. 1. Oscilloskop S1-107 Allmän vy

I fig. 1 visas utseende universellt analogt oscilloskop S1-107, och i fig. 2 visar dess funktionsdiagram. Trots mångfalden av universella oscilloskop är deras funktionella kretsar i allmänhet desamma.

Oscilloskopet består av:

• Katodstrålerör (CRT);
• Vertikal kanal Y;
• Horisontell kanal X;
• Kanal Z;
• Multimeter;
• Strömförsörjning.

Vertikal kanal förstärker eller försvagar signalen som studeras till ett värde som är lämpligt för att studera på indikatorn. Kontrollvredets läge V/div ställer in kanalförstärkning Y. En kanal består av en ingångsdelare, som inkluderar kontakter, dämpare och omkopplare; en förstärkare som förstärker signalen och delar upp signalens polaritet för symmetrisk matning till CRT-plattorna, fördröjningslinjerna och utgångsförstärkaren. Fördröjningslinjen fördröjer signalen under den tid som krävs för att trigga den horisontella avböjningskanalen, dvs. svepgeneratorn och axelförstärkaren X så att strålens horisontella rörelse börjar innan den förstärkta signalen anländer till CRT-plattorna. Detta gör att du kan observera signalens framkant.

Ris. 2. Funktionsdiagram för oscilloskopet S1-107

Horisontell kanal genererar en sågtandsspänning synkron med signalen som studeras för att skapa en tidsaxel på CRT-skärmen. Triggerpulsgeneratorn producerar korta triggerpulser. Svepgeneratorn skapar en linjärt ökande spänning. Svänghastighet justerbar med ratt Tid/div. Denna spänning matas till utgångsförstärkaren X) som delar upp signalens polaritet och förstärker skanningsspänningen till det värde som krävs för den erforderliga bildskalan. En positivt ökande sågtandsspänning appliceras på den högra deflektorplattan på katodstråleröret och en negativ på den vänstra. Som ett resultat passerar strålen över rörskärmen från vänster till höger ett visst antal skalindelningar per tidsenhet. När synkronisatorn växlas till det kontinuerliga oscillationsläget säkerställs ett självoscillerande svepningsläge.

Den interna synkroniseringsförstärkaren förstärker en del av signalen som studeras och sänder den för att trigga svepet.

Oscilloskop har kalibrerade skanningar och är utrustade med nätskalor för enkel avläsning, som appliceras på insidan av rörskärmen. Detta eliminerar operatörsfel på grund av parallaxfenomen.

Oscilloskopet inkluderar även amplitud- och tidskalibratorer, designade för att kalibrera skalorna för vertikala och horisontella avböjningskanaler, och strömförsörjning med stabilisering.

Många moderna oscilloskop har inbyggda multimetrar som gör att du noggrant kan mäta DC- och AC-spänningar, strömmar och resistanser. Oscilloskopmultimetern S1-107 fungerar enligt följande. Mätbar växelströmmar och resistanser omvandlas till växelspänning. Därefter omvandlas växelspänningarna till en likspänning som är proportionell mot storleken på de uppmätta parametrarna. Sedan omvandlas den analoga signalen till digital med hjälp av en ADC och går in i en teckengenerator utformad för att generera och skriva tecken på CRT-skärmen.

Oscilloskopet kan fungera i antingen oscilloskopläge eller multimeterläge. Att kombinera dessa lägen är omöjligt i denna modell.

DIGITALA OSCILLOSKOP

Ris. 3. Digitalt oscilloskop

Ett digitalt oscilloskop låter dig samtidigt observera en signal på skärmen och få numeriska värden för ett antal av dess parametrar med större noggrannhet än vad som är möjligt genom att läsa kvantitativa värden direkt från skärmen på ett konventionellt oscilloskop. Detta är möjligt eftersom signalparametrarna mäts direkt vid ingången till ett digitalt oscilloskop, medan signalen som passerar genom den vertikala avböjningskanalen kan mätas med betydande fel. Dessa fel kan nå 10 %.

Parametrarna som mäts av moderna digitala oscilloskop är: signalamplitud, frekvens eller varaktighet. På oscilloskopskärmen, förutom själva oscillogrammen, visas kontrollernas tillstånd (känslighet, sveptid, etc.). Åtgärder vidtas för att mata ut information från oscilloskopet till utskrift och annan funktionalitet. Detta begränsar dock inte kapaciteten hos digitala oscilloskop. Genom att ansluta digitala oscilloskop till mikroprocessorer kan du bestämma det effektiva värdet på signalspänningen och till och med beräkna och visa Fourier-transformationer för alla typer av signaler.

Digitala oscilloskopenheter utför fullständig digital signalbehandling, så de använder vanligtvis de senaste panelskärmarna.

Moderna digitala oscilloskop ställs in automatiskt optimala storlekar bilder på telefonens skärm.

Funktionsdiagrammet för ett digitalt oscilloskop (fig. 4) innehåller en insignaldämpare; vertikala och horisontella avböjningsförstärkare; amplitud- och tidsintervallmätare; signal- och mätargränssnitt; mikroprocessorstyrenhet; svepgenerator; synkroniseringskrets och katodstrålerör.

Digitala oscilloskop ger automatisk installation bildstorlekar, automatisk synkronisering, skillnadsmätningar mellan två märken, automatisk mätning av topp-till-topp, maximal och minsta signalamplitud, period, varaktighet, paus, pulshöjning och -fall, etc.

Amplitud- och tidsparametrarna för signalen som studeras bestäms med hjälp av mätare inbyggda i enheten. Baserat på mätdata beräknar mikroprocessorstyrenheten de erforderliga avböjnings- och svepkoefficienterna och ställer genom gränssnittet in dessa koefficienter i hårdvaran för de vertikala och horisontella avböjningskanalerna. Detta säkerställer konstanta bilddimensioner vertikalt och horisontellt, samt automatisk signalsynkronisering.

Mikroprocessorstyrenheten avsöker också positionen för frontpanelkontrollerna, och avfrågningsdata, efter kodning, skickas igen till styrenheten, som via gränssnittet sätter på lämpligt automatiskt mätläge. Mätresultaten visas på handenhetens skärm och signalens amplitud- och tidsparametrar visas samtidigt.

Ris. 4. Funktionsdiagram av ett digitalt oscilloskop

BÄRBARA MULTIMETER-OSCILOSKOP

Nyligen har en ny och ganska originell sort dykt upp på marknaden för kontroll- och mätinstrument: bärbara digitala multimetrar-oscilloskop.

Dessa små och relativt billiga enheter kombinerar funktionen hos en multimeter, som låter dig mäta spänningar, strömmar och resistanser, mäta kapacitanser, induktanser, parametrar för transistorer och dioder och ett enkelt oscilloskop.

De vanligaste multimeteroscilloskopen på den ryska marknaden är BEETECH (Fig. 5), Velleman, METEX och Tektronix.

Ris. 5. Multimeter-oscilloskop BEETECH 70

Ris. 6. Velleman HPS10 Portable Personal Oscilloscope

Oscilloskopet Velleman HPS10 (Fig. 6) har inte funktionerna som en multimeter, utan det är ett fullfjädrat oscilloskop med en bandbredd på 2 MHz och en ADC-kvantiseringsfrekvens på 10 MHz. Enheten har hög känslighet - från 5 mV per 12 divisioner, och svepområdet är från 200 ns till 1 timme (!) per 32 divisioner. Enheten kan drivas från elnätet via en adapter eller från inbyggda batterier, som räcker i 20 timmar. Enheten har en LCD-skärm med en upplösning på 128 x 64 pixlar. Ett sådant oscilloskop låter dig till och med se en tv-signal (om än ganska grovt).

Bärbara oscilloskop levereras ofta i plastfodral, som förutom själva enheten innehåller adaptrar, sonder, en strömadapter och en bruksanvisning.

I de flesta fall är en sådan anordning ganska tillräcklig för att mäta signaler under installationer.

ARBETA MED OSCILLOSKOP

Moderna oscilloskop ger en rik uppsättning verktyg för att studera vågformer och mäta deras parametrar.

Det är lättast att arbeta med lågfrekventa signaler, till exempel med signaler i ljudfrekvensområdet (fig. 7) att studera högfrekventa signaler och signaler av komplexa former (fig. 8) kräver ytterligare färdigheter.

Ris. 7. Ljudfrekvenssignal på skärmen på ett digitalt oscilloskop

Specialiserade tv-oscilloskop har skanningskretsar som gör det möjligt att isolera vilken bild som helst och vilken linje som helst från en tv-signal, men när man arbetar med allmänna oscilloskop måste man välja vilka synkroniseringspulser som ska trigga skanningen - bildruta eller linje. Vissa oscilloskop har TV-V- och TV-H-positioner på sveplägesomkopplaren (utlöses med vertikala respektive horisontella synkpulser). Om det inte finns några sådana lägen måste du ställa in skanningshastigheten till 2 ms/div för att se en bildruta och för att se en rad - 10 μs/div. Vanligtvis triggas svepet av en TV-signal med en negativ polaritet hos triggerpulserna.

När du arbetar med ett oscilloskop är det viktigt att välja rätt sveptriggerläge. Oftast väljs triggerläget av signalen som studeras, den så kallade. intern triggning (i tvåkanalsoscilloskop kallas dessa lägen CH1 och CH2). Om utrustningen som testas använder externa klocksignaler är det logiskt att använda dem för att utlösa oscilloskopsvepet. Denna typ av synkronisering kallas extern och brukar betecknas EXT. Om elektriska enheter studeras kan synkronisering från nätverket - LINE - vara användbart.

En bekväm bildskala ställs in med V/div-omkopplaren.

Ris. 8. TV-signaler på skärmen på ett digitalt oscilloskop

Ett tvåkanals oscilloskop tillåter, som visas i fig. 8, Se samtidigt olika komponenter i TV-signalen.

Ris. 9. Dämpande puls

Ris. 10. Färgburst

Genom att ändra svephastigheten och V/div-värdet kan du utforska allmän form komplex signal eller "sträcka ut" ett separat fragment av den. I fig. 9 visar en linje av en TV-signal, och Fig. 10 – "sträckt" färgburstsignal.

Ris. 11. Varaktighetsmätning

Mycket ofta, när man arbetar med oscilloskop, finns det ett behov av att mäta parametrarna för de signaler som studeras. Analoga oscilloskop är mindre bekväma. För att bestämma amplituden eller varaktigheten av en signal måste du beräkna hur många vertikala eller horisontella celler signalen som studeras upptar och sedan multiplicera antalet celler med värdet på V/div- eller Time/div-omkopplardivisionen. Till exempel, om den vertikala signalen upptar 3,5 celler och V/div-omkopplaren är inställd på 100 mV, kommer signalamplituden att vara 350 mV. Noggrannheten för denna metod är låg.

Digitala oscilloskop är mycket bekvämare. Till exempel, för att mäta pulsamplituden på oscillogrammet i fig. 9 måste du slå på spänningsmätningsläget, flytta sedan markör 1 till toppen av pulsen och markör 2 till basen. Oscilloskopet kommer automatiskt att mäta spänningen och följande meddelande visas på höger sida av skärmen: Delta – 296 mV.

Varaktigheter mäts på samma sätt, bara i detta läge ser markörerna ut som vertikala linjer (Fig. 11).

I periferin av digitala oscilloskops skärmar (fig. 7-11) visas en mängd olika serviceinformation, som gör det möjligt att, utan att titta på enhetens kontroller, bestämma i vilket läge V/div, Time/div-omkopplare, synkronisering lägen är lokaliserade och för att bli bekant med spännings- och varaktighetsavläsningar etc.

Gränssnitten för moderna digitala oscilloskop varierar från tillverkare till tillverkare, så du bör noggrant läsa användarhandboken innan du börjar.

• Huvudmätläget bör vara det slutna ingångsläget (se fig. 2). Detta kommer att skydda enhetens kretsar från oväntad skada. högspänning;
• Innan du påbörjar mätningar, ställ in V/div-omkopplaren på den "grovsta" gränsen, öka successivt förstärkningen, tills du uppnår önskad bildstorlek på skärmen;
• Använd standardsonder och sonder av oscilloskopet, detta ökar noggrannheten i mätningarna och minskar risken för skador på enheten;
• Om bilden på oscilloskopskärmen har tillräcklig amplitud, men du inte kan se den, är troligtvis läget för Time/div-omkopplaren felaktigt valt. Genom att ändra dess position, uppnå den mest stabila bilden, välj sedan signalelementet på vilket synkroniseringen ska utföras med hjälp av Sync Amplitude-ratten. Ändra vid behov polariteten för synkroniseringssignalen och typen av synkronisering.

HUR VÄLJER MAN OSCILLOSKOP?

Ett oscilloskop är en komplex och dyr enhet det finns hundratals modeller på marknaden - från de enklaste och mest budgetvänliga till extremt dyra, specialiserade och precisionsinstrument. Hur göra rätt val och köpa exakt det oscilloskop som kommer att vara användbart för dig när du ställer in ljud- och videoutrustning? I det här kapitlet kommer vi att ge dig några tips.

Innan du börjar välja ett oscilloskop måste du tydligt förstå vilka uppgifter som kommer att lösas med dess hjälp. Samtidigt är det nödvändigt att komma ihåg om utsikterna, eftersom ett oscilloskop inte köps på ett år och inte för att utföra ett enda jobb.

1. Vilket oscilloskop ska jag välja: analogt eller digitalt?

Analoga oscilloskop ger möjligheten att kontinuerligt övervaka en analog signal i realtid, har enkla, intuitiva kontroller och är låga i kostnad. Samtidigt har analoga oscilloskop låg noggrannhet jämfört med digitala vid låga skanningshastigheter de kännetecknas av flimmer.

Digitala oscilloskop låter dig "frysa" bilden på skärmen, har hög mätnoggrannhet, en ljus, välfokuserad bild av signalen vid valfri svephastighet, men de är mycket dyrare, svårare att använda och visar i vissa fall signalerar felaktigt.

De obestridliga fördelarna med digitala oscilloskop är också förmågan att mäta spänningar och signallängder "i farten", såväl som möjligheten att ansluta till externa inspelningsenheter, och tillgången till autodiagnostik och autokalibreringsverktyg.

2. Bestäm önskad bandbredd

En av de främsta egenskaperna hos ett oscilloskop som påverkar valet av enhet är bandbredden, som beror på vilka signaler som behöver mätas och med vilken noggrannhet.

Tänk på att digitala oscilloskop har två fundamentalt olika bandbredder: repeterande (eller analog) bandbredd och engångsbandbredd. De flesta verkliga signaler innehåller många högfrekventa övertoner, så bredbandsoscilloskop visar sådana signaler mer exakt.

Vid noggranna tidsmätningar måste oscilloskopets bandbredd vara minst tre gånger den första övertonen av den högst frekvenssignal som mäts. Och för noggranna amplitudmätningar är det önskvärt att oscilloskopets bandbredd är tio gånger större än den uppmätta signalens frekvens.

Analoga oscilloskop har sällan bandbredder större än 400 MHz, medan digitala oscilloskop kan ha bandbredder upp till 50 GHz.

3. Bestäm önskat antal kanaler

Tvåkanalsoscilloskop är de mest populära, men nyligen har fyrakanalsmodeller blivit allt mer utbredda, eftersom deras kostnad per kanal är lägre än för tvåkanalsmodeller, och kapaciteten är betydligt bredare. Det kan dock vara svårt att använda en sådan anordning.

Vissa oscilloskop har 2 hela kanaler och 2 extra kanaler med ett begränsat känslighetsområde. I detta fall har oscilloskopet endast 2 analog-till-digital-omvandlare (ADC), vars ingångar är omkopplade till 4 kanaler.

4. Bestäm den nödvändiga samplingsfrekvensen (för digitala oscilloskop)

För problem som involverar engångsvariationer eller transienta variationer är samplingshastigheten av största vikt. Samplingshastighetsparametern indikerar den hastighet med vilken oscilloskopet kan sampla insignalen. Högre samplingshastigheter resulterar i högre bandbredd för single-shot-signaler och högre tidsupplösning.

De flesta tillverkare av digitala oscilloskop använder ett samplingshastighet till bandbreddsförhållande på 4:1 (med interpolation) eller 10:1 (utan inbyggd interpolation) för enkelbildssignaler för att förhindra signalförvrängning.

5. Bestäm den nödvändiga mängden minne (för digitala oscilloskop)

Mängden minne som krävs beror på den totala varaktigheten av signalen som analyseras och den önskade tidsupplösningen. Om signaler studeras under en lång tidsperiod med hög upplösning kommer mer minne att krävas. Större minne gör att högre samplingshastigheter kan användas vid låga skanningshastigheter, vilket minskar sannolikheten för att ta emot en skadad signal och ger mer information om signalen.

Tänk på att ökad mängd minne kan göra att oscilloskopet saktar ner betydligt eftersom det behöver bearbeta mer data.

6. Bestäm nödvändiga funktioner för att starta enheten

För de flesta vanliga oscilloskopanvändare räcker det ofta inte med att bara trigga kant. För många uppgifter är det också användbart att ha ytterligare triggningsfunktioner som kan upptäcka händelser som annars är mycket svåra att spåra. Möjligheten att trigga på en tv-signal gör att du kan ställa in enheten på ett specifikt fält eller linje.

7. Bestäm de nödvändiga transientdetekteringsmöjligheterna

I princip är alla analoga oscilloskop alltid kapabla att visa fel och jitter. Frågan är bara om stighastigheten i den vertikala avvikelsekanalen (i slutändan bandbredden) och oscillogrammets ljusstyrka är tillräckliga för att studera dessa processer. Oscilloskop med pulsbrusutlösningsförmåga låter dig isolera svårupptäckt pulsbrus och trigga oscilloskopet på det. Denna extra funktion är mycket användbar när man söker efter orsaken till onormal drift av kretsen som studeras.

8. Ytterligare funktioner

Många moderna digitala oscilloskop kan utföra funktionen av en spektrumanalysator, men i ljuddomänen är den vanligtvis dåligt implementerad.

De flesta digitala och analog-till-digitala oscilloskop kan samverka med en persondator, skrivare eller plotter via GPIB-, RS-232- eller Centronics-gränssnitt. Under de senaste åren har USB-gränssnittet använts allt mer.

Många moderna digitala oscilloskop är utrustade med diskenheter eller flashminneskontakter som gör att du kan spara skärmbilder av vågformer (i olika format) och mätresultat i numerisk form och sedan snabbt överföra dem till en dator för vidare bearbetning. Dessa funktioner kan spara tid när du till exempel vill klistra in en oscilloskopskärm i en rapport eller kopiera vågformsdata till ett kalkylblad.

Försök att arbeta med enheten, utvärdera hur lätt den är att använda, är det möjligt att intuitivt styra enheten medan huvuduppmärksamheten ligger på kretsen som studeras? Utvärdera skärmens svarshastighet och den tid det tar för oscilloskopet att utföra kommandon. Har enheten ett kommandominne?

MÄTNING AV AMPLITUD-FREKVENS KARAKTERISTIKA

Vid övervakning av det tekniska tillståndet för radioelektronisk utrustning upptas en viktig plats genom att mäta amplitud-frekvensegenskaperna för dess olika komponenter.

Vid mätning av amplitud-frekvenskarakteristika (AFC) för enheter eller deras komponenter är det bekvämt att representera dem i form av ett nätverk med fyra terminaler. Då är frekvenssvaret beroendet av modulen (absolutvärdet) för överföringskoefficienten för kvadrupolen på signalfrekvensen.

Överföringskoefficienten är förhållandet mellan effekten eller spänningen vid utgången av en kvadrupol och effekten eller spänningen vid dess ingång.

Om utspänning mindre än ingången, när signalen passerar genom fyrpolen försvagas signalen. Ett sådant nätverk med fyra terminaler kallas passivt (ett exempel är ett passivt elektriskt filter), och transmissionskoefficienten är dämpningskoefficienten.

När utspänningen är större än ingångsspänningen förstärks signalen och överföringskoefficienten är förstärkningen. Nätverket med fyra terminaler kallas i detta fall aktivt (ett exempel är en ljudfrekvenssignalförstärkare).

Värdet på överföringskoefficienten för kvadripolen och värdet på signalfrekvensen vid vilken den bestämdes bildar en punkt i koordinatsystemet, och insamlingen av sådana punkter bildar frekvenssvarskurvan i det erforderliga frekvensområdet. I fig. 12 visar frekvenssvaret som ett exempel antennförstärkare, som verkar inom TV-sändningsområdet.

Ris. 12. Antennförstärkarens frekvensgång

METODER FÖR MÄTNING AV PARAMETRAR FÖR AMPLITUD-FREKVENS KARAKTERISTIKA

Mätning av parametrarna för amplitud-frekvensegenskaperna för kvadrupoler utförs med hjälp av en svepfrekvensgenerator (SWG) och en indikatoranordning.

Generatorns frekvens ändras smidigt enligt en viss lag i det erforderliga frekvensbandet, och frekvenssvarskurvan återges på en indikator av oscilloskoptyp.

Blockschemat för den enklaste automatiska frekvenssvarsmätaren visas i fig. 13.

Ris. 13. Blockschema över en automatisk frekvenssvarsmätare

Signalen från frekvensomformaren matas till ingången på den undersökta fyrpolen. På grund av närvaron av detta nätverk med fyra portar beroende på överföringskoefficientmodulen på signalfrekvensen, är signalen vid dess utgång amplitudmodulerad. Enveloppen för denna signal, isolerad på detektorhuvudet, som är en del av indikatoranordningen, styr den vertikala avböjningen av indikatorstrålen och ritar frekvenssvarskurvan.

Styrningen av huvudfrekvensens frekvens och den horisontella avböjningen av indikatorstrålen utförs av ett modulerande spänningsblock, som samtidigt synkroniserar driften av dessa två noder.

I en frekvenssvarsmätare byggd enligt detta strukturdiagram, motsvarar strålens horisontella position på indikatorskärmen frekvensen vid ingången till den undersökta fyrpolen, och den vertikala positionen motsvarar värdet på modulen för överföringskoefficienten vid denna frekvens. Således ritas frekvenssvarskurvan för den undersökta fyrpolen automatiskt på skärmen.

Den automatiska amplitudstyrenheten tjänar till att säkerställa en konstant utsignalnivå över hela frekvenssvängningsområdet.

En del av signalen från MFC:n matas till ett frekvenstaggblock, i vilket ett helt spektrum av kalibreringsfrekvenser genereras inom MFC:ns arbetsområde. För närvarande sammanfaller frekvensen av MCG med någon av dessa frekvenser, signaler genereras som matas till indikatorblocket och observeras på skärmen i form av amplitudmärken.

En dämpare används för att kalibrera förändringen i utgångsspänningen från MCG.

Beroende på svepbandbredden delas enheter in i smalband, mellanband, bredband och kombinerade. Smalbandsmätare för frekvenssvar ger ett svepband som är en bråkdel eller några procent av centralfrekvensen, medan bredbandsmätare ger ett svepband som är enhetens hela frekvensområde. Kombinerade enheter kombinerar funktionerna hos både smalbands- och bredbandsenheter.

Frekvenssvarsmätare kan ha en linjär eller logaritmisk amplitudskala.

De mest använda är universella frekvenssvarsmätare, som gör det möjligt att lösa ett brett utbud av mätuppgifter. I fig. Figur 14 visar den inhemskt producerade frekvenssvarsmätaren X1-50, som används vid uppställning och testning av tv-utrustning. Närvaron av en inbyggd rutnätsfältgenerator låter dig kontrollera linjäriteten hos TV-bilden och med hjälp av en extern mätbro– kontrollera matchningen av antennkablarna.

Ris. 14. Frekvenssvarsmätare X1-50

• En viktig roll spelas genom att matcha enhetens utgång med belastningsmotståndet. Om missanpassningen vid frekvenser upp till tiotals megahertz endast leder till en minskning av nivån på utsignalen, leder det vid högre frekvenser till en ökning av ojämnheten hos utsignalen i svängbandet. Matchning av ingången på enheten som studeras är möjlig genom att ansluta i änden av kabeln som ansluter dem till utgången på frekvenssvarsmätaren, ett motstånd nära vågen. Om nätverket med fyra portar som studeras har en lågimpedansingång med en karakteristisk impedans som skiljer sig från utgångsimpedansen för frekvenssvarsmätaren, måste den anslutas till enheten via en matchande enhet.
• Om utgången på enheten som studeras är lågimpedans, till exempel ett filter, en TV-antennförstärkare eller en koaxial överföringsledning, bör den anslutas till ingången på indikatorenheten via ett anpassat detektorhuvud, och om utgångsimpedansen för kvadripolen skiljer sig från detektorhuvudets belastningsmotstånd, måste en matchande enhet installeras mellan dem.
• När man studerar frekvenssvaret hos förstärkare är distorsioner orsakade av deras överbelastning möjliga, vilket resulterar i att toppen av frekvenssvarskurvan kommer att se plattare ut än den faktiskt är. I detta fall måste en signal med en miniminivå tillföras förstärkaringången.
• När du ställer in flerstegsenheter, såsom mellanfrekvensförstärkare, videoförstärkare, när du behöver se frekvenssvaret för varje steg separat, använd högimpedansdetektorhuvudet som medföljer enheten.
• Om din frekvenssvarsmätare har en tvåkanalsindikator kan du justera enheternas frekvenssvar genom att jämföra dem med referensapparater. För att göra detta matas signalen från utgången från frekvenssvarsmätaren samtidigt till ingångarna på de inställda och referensenheterna, och deras utgångar är anslutna till separata kanaler på indikatorn, vars förstärkning är inställd på densamma. Genom att ändra enhetens inställningar uppnår vi anpassning av dess frekvenssvar med referensen.
• Tillsammans med studiet av frekvensgången hos fyrpoler, gör frekvenssvarsmätare det möjligt att lösa ett antal andra mätuppgifter, såsom att mäta kvalitetsfaktorn för en oscillerande krets, frekvensgångens lutning, impedanser och SWR för lasten , och studiet av kablar.

MÄTNING AV RADIOSIGNALSPEKTRUMPARAMETRAR

I praktiken att arbeta med komplex modern elektronisk utrustning är visuell observation av signalformen med hjälp av ett oscilloskop ibland otillräcklig. Mer känslig och informativ är analys av signalspektrala egenskaper . Det är särskilt viktigt att känna till den spektrala sammansättningen av signaler för närvarande, när problemet med elektromagnetisk kompatibilitet för radio-elektronisk utrustning är akut, när det är nödvändigt att bestämma parametrarna för signalen vid ingången och utgången av dess transmissionslinje .

För närvarande är två huvudmetoder kända för att mäta egenskaperna hos signalspektrumet: beräkning av Fourier-transformationer och användning av digitala filter.

Fouriertransformen låter dig representera en komplex signal som en uppsättning harmoniska sinusformade oscillationer med olika frekvenser och amplituder.

I praktiken betyder detta att nästan vilken signal som helst kan dekomponeras i ett ändligt antal övertoner med frekvenser amplitud och fas – , Var:

k=1, 2, 3…;
f 0 – frekvensen för den första övertonen;
T- tid;
a k och b k– omvandlingskoefficienter.

Graf över värden beroende på k kallas Fourierlinjespektrum. Ett exempel på ett sådant spektrum som erhålls analytiskt visas i fig. 15, och fotot av spektrumanalysatorns skärm är i Fig. 16.

Ris. 15. Fourierlinjespektrum

Ris. 16. Spektrum för signalen som sänds ut av högtalaren

Således kännetecknas signalspektrumet av frekvensen, amplituden och fasen för dess komponenter, som mäts under skapandet och driften av elektronisk utrustning och elektroniska komponenter.

Utöver dessa grundläggande egenskaper kännetecknas signalspektrat av form och bredd.

Den snabba utvecklingen av datorteknik gör det nu möjligt att skapa spektrumanalysatorer med hjälp av ett digitalt filter som fungerar effektivt i lågfrekvensområdet (ljud), vilket var en nästan omöjlig uppgift för äldre typer av analysatorer. Digitala filter är universella, stabila, kräver ingen justering och har ett brett funktionsområde. Det är säkert att anta att spektrumanalysatorer av denna typ kommer att dominera detta segment av instrumentmarknaden inom en snar framtid.