Цифров четириканален осцилоскоп GBS 1204. Виждаме два аналогови и два цифрови сигнала изобразени едновременно на екрана всеки с различен цвят.
Осцилоскопът, наричан още осцилограф (рус.), в англоезичната техническа литература може да се срещне и с абревиатурата CRO (cathode-ray oscilloscope) – с катодно лъчева тръба или DSO ( digital storage oscilloscope) -дигитален осцилоскоп, е съвременен електронен инструмент за наблюдение на непрекъснато изменящите се величини на напрежението във функция от времето върху двуизмерна скала (дисплей). Получената диаграма се нарича осцилограма. Нанесена върху две координатни оси: X и Y, осцилограмата дава точна информация за флуктуациите на напрежението за определен период от време за разлика от волтметъра, например, който измерва само моментната стойност на напрежението.
Амплитуда и период на вълната на сигнала изобразени на дисплея на осцилоскопа
Разгънатият образ на измереният и обработен сигнал позволява да се анализират не само големината, но и формата, амплитудата и честотата му.
Разчитане на екрана на осцилоскопа
Осцилоскопът е един от най-често използваните уреди в радиоелектрониката, както от любители, така и от професионални учени в научно-изследователски лаборатории, осцилоскопът е незаменим уред в сфери като медицината, ЕКГ, инженерството, телекомуникациите. Основен параметър на осцилоскопът е честотата (Hz)- това е брой цикли на периодичния сигнал, повтарящи се за една секунда. Друга основна величина е продължителност на импулса, като това е времето, през което сигналът е в състояние различно от нула.
Неелектрически сигнали (звук, вибрации) могат да бъдат превърнати в напрежение и също да се измерват с осцилоскоп.
Видове осцилоскопи
Осцилоскопите могат да бъдат аналогови, цифрови и от смесен тип, като всеки от видовете си има специфични особености, предимства и недостатъци. Според броя на измервателните входове осцилоскопите се делят на едноканални, двуканални и многоканални. Според предназначението им осцилоскопите са универсални и специализирани. Осцилоскопите може да не са самостоятелни уреди, а да представляват външно устройство включено в компютър (т.н. компютърен/USB осцилоскоп) и работещо със специализирана програма, инсталирана в него – екрана на компютъра или лаптопа се използва за дисплей. Съществуват осцилоскопи комбинирани с други измервателни уреди – скопометри.
Аналогов двуканален осцилоскоп GOS-630FC. Независимо, че осцилоскопът е аналогов има функция на визуализация на честотата (в LCD дисплея), амплитудният размах на двата канала и позицията на развивката.
Аналоговите осцилоскопи (CRT) обработват аналогов сигнал. Те са по-масивни, тежки и не са за мобилна работа. Използват за измерване и изучаване на сравнително бавни процеси. Те не са много подходящи за бързи процеси, повтарящи се през голям интервал от време или много бавни процеси. Основни техни параметри са честотна лента за измерване (обхват), брой входни канали, входен импеданс, тригер и др.
Цифровите осцилоскопи дигитализират постъпилия сигнал, имат памет и могат да запаметят поредица от осцилограми, които след това да се отворят на екрана и да се проследят във времето. Те са по-компактни, лесно могат да се пренасят при нужда, като има разновидност на миниатюрни осцилоскопи за работа на терен (преносими осцилоскопи), захранвани от батерии с големината на мултицет.
Преносими осцилоскопи
Основните параметри и тук са обхват (честотна лента на измерване); реална честота на дискретизация (измерва се в sampe/s или kSa/s, MSa/s, GSa/s). Съществуват цифрови осцилоскопи, които имат слотове за монтаж на функционални генератори, логически анализатори
Използване на осцилоскоп с вграден логически анализатор
и други електронни устройства, които правят цифровия осцилоскоп, удобно и практично устройство за всяка лаборатория, сервиз или учебно-научна база. Почти всички цифрови осцилоскопи показват на дисплея си честотата на измервания периодичен сигнал, амплитудни и RMS стойности. Могат да запишат както кратки импулси, така и продължителен процес.
Измервани величини: напрежение от пик до пик, максимално, минимално и средно напрежение, амплитуда, RMS, честота на сигнала, период на функцията, време на нарастване на напрежението, време на намаляване на напрежението, коефициент на запълване.
Панелът на осцилоскопа се състои от от следните основни сектори: екран (дисплей) LCD, LED, електронно-лъчева тръба или компютърен екран; вертикални контролери (вертикална амплитудна развивка) на сигнала; хоризонтални контролери (хоризонтална времева развивка); тригерен контрол, тригерирането осъществява синхронизацията и е необходимо с цел стабилизиране на изображенията на сигнала, нивото на сигнала и вида му; има и бутони за управление на екрана като фокус, интензитет и търсещ лъч.
В допълнение към основното устройство има и една (или повече, в многоканалните осцилоскопи) сонда с щипка за земя и с резистор равен на 10 пъти входното съпротивление (импеданс) на осцилоскопа. Това води до 10 пъти на затихване на входния сигнал (атюенатор), но помага да се изолира капацитивната съставка на кабела на сондата в измервания сигнал. Така е възможно измерването на 10 пъти по голям сигнал от обхвата на осцилоскопа. Някои сонди имат превключвател, който шунтира това съпротивление, когато това е необходимо.
Сонда за осцилоскоп
Измерваният сигнал се подава на един от входовете снабдени с конектори. При ниски честоти може да се използват и банан-щекери.
При работа с осцилоскоп първоначално на екрана виждаме една хоризонтална права линия върху оста X. Това е нулевата линия, когато към осцилоскопа не е включен никакъв източник на напрежение. Нарича се нулева, защото съответства на напрежение равно на нула. Тази нулева линия може да се мести по вертикала на осцилоскопа: да се повдига нагоре или да се спуска надолу в зависимост от типа на изследвания сигнал или ако сигналите са повече, за повече прегледност. Ако на входът на осцилоскопа се подаде постоянно напрежение получената осцилограма ще бъде права хоризонтална линия изместена по вертикала, като разликата между получената осцилограма и нулевата линия ще е пропорционална на стойността на напрежението. Разбира се, повечето осцилограми се различават от правата линия, иначе не би ни бил необходим осцилоскоп. Когато измерваме и изучаваме променливо напрежение, говорим за амплитуда на напрежението. Когато тя излиза извън екрана, се налага вертикална корекция на изобразената осцилограма, т.е. увеличава се обхвата. По-малък обхват е необходим за напрежение с по-малки стойности. Вертикалното усилване и редукция на обхвата на екрана зависи от амплитудата на напрежението.
Основни величини визуализиращи се на екрана на осцилоскопа и техните названия.
Сигналите могат да бъдат периодични и непериодични. Последните се повтарят през еднакви интервали от време, но са различни. Има и сложни сигнали с повече от една честота. Сигналите могат да бъдат и цифрови и аналогови. Аналоговите сигнали са тези, при които напрежението се изменя във времето. Цифровите сигнали се изменят само между две стойности: включено и изключено или още 0 и 1. Цифровите сигнали се генерират от различни електронни елементи като транзистори, датчици за крайни положения и др. или от различни електромеханични ключове като релета и превключватели.
В хоризонтално направление се регулира времевия интервал (хоризонтална развивка по време). Ако искаме да изследваме по-голям период от осцилограмата, чрез превключвателят за време задаваме по-дълъг времеви интервал.
Промяна на визуализацията в зависимост от времевия обхват
Скоростта определя развивката на сигнала. Развивката се появява на екрана от ляво надясно. Ако искаме да изследваме само определен импулс или малък фрагмент, намаляваме времевия интервал.
Синхронизация се налага за стабилизиране графиката на напрежението на дисплея. При осцилоскопи с повече от един канал, трябва да се направи избор на канал за синхронизация, също се избира ниво на синхронизация и самата синхронизация става по нарастващ или спадащ фронт на сигнала. “Рисуването” на импулсите трябва да започва винаги от една и съща точка. Времето, в което започва рисуването на новия екран се нарича момент на тригериране. Някои осцилоскопи имат и претригериране. Това е, когато от буферната памет на осцилоскопа се извади информация предшестваща момента на тригериране. Тази функция е налична само в цифровите осцилоскопи. При липса на синхронизация сигнала е тип “черга”. За получаване на неподвижно изображение е необходимо да се извърши синхронизация. Има няколко вида синхронизация: автоматична, единична, външна и HOLD-OFF.
Автоматичната синхронизация се използва за измерване на периодично повтарящи се сигнали.
Единична синхронизация се използва при единични сигнали, при нея също се избира нивото на синхронизацията, отново се избира по нарастващ или спадащ фронт на сигнала да се прави. може да се приложи и при пулсиращи през определен период единични сигнали.
Външната синхронизация се използва, когато осцилоскопа има вход (извод) за външна синхронизация.
HOLD-OFF, тази функция е много полезна в случаите, когато искаме да визуализираме сложни сигнали, които се състоят от повече от една честота.
В заключение ще добавим, че осцилоскопа си остава едно широко разпространено, универсално и точно измервателно средство, чрез което можем да изследваме характера на електрически и неелектрически сигнали с изключителна прецизност. Използването му в автодиагностиката, медицината, производството и настройката на аудио и видеотехниката и почти във всяка съвременна лаборатория, правят осцилоскопа незаменим помощник на учения, инженера и радиолюбителя и на всеки, който е любознателен за естеството на света, в който живеем..
Коментари от Google+
