Slaucīšanas ģenerators ģenerē zāģa zoba sprieguma impulsus (3. att.). Šie impulsi tiek pielietoti plāksnēm, izraisot staru novirzi pa asi X . Zāģa zoba sprieguma iedarbībā stars lēnām ar nemainīgu ātrumu kustas no kreisās puses uz labo un pēkšņi, nemanāmi uz novērotāju, pretējā virzienā. Stara lēno kustību sauc par kustību uz priekšu, un ātro kustību sauc par stara kustību pretējo. Rīsi. 3

Ja ieslēgts Plkst - Tā kā plāksne nav barota, tad ar virzienu uz priekšu stars uz osciloskopa ekrāna novelk horizontālu līniju - slaucīšanas līniju. Kad vienlaikus tiek pieslēgts maiņspriegums Plkst- plāksnes, uz ekrāna tiek uzzīmēta ieejas sprieguma izmaiņu līkne laika gaitā. Slaucīšanas ģeneratora frekvencei jāatbilst pētāmā sprieguma frekvencei. Visbiežāk slaucīšanas ģeneratora frekvence ir mazāka vai vienāda ar pētāmā signāla frekvenci, turklāt katra jauna ģeneratora svārstība sākas tajā pašā pētāmā sprieguma fāzē. Pretējā gadījumā attēls ekrānā kļūst nestabils un apgrūtina mērījumus.

Mūsdienu osciloskopi ir aprīkoti ar kalibrētu frekvences slaucīšanas ģeneratoru. Tas nozīmē, ka ģeneratora frekvence mainās pa soļiem un katra slaucīšanas ģeneratora frekvences slēdža pozīcija atbilst laika vērtībai , kad stars iet horizontālā virzienā, kas norādīts uz slēdža (piemēram,  = 1 ms/div). Zināmais staru kūļa šķērsošanas laiks pa osciloskopa ekrānu ļauj diezgan viegli izmērīt laika intervālus starp divām momentānām pētāmā signāla sprieguma vērtībām. Piemēram, tie mēra viena vai vairāku pētāmā signāla periodu laiku t = mT un aprēķiniet tā biežumu, izmantojot formulu

f= m/ t= m/ lt, (1) kur m - izmērītā signāla pilnīgu svārstību skaits ( m = 1, 2, 3...),

T - ieejas sprieguma svārstību periods.

Sprieguma un strāvu mērīšana

Vertikālās novirzes pastiprinātājs ir aprīkots ar pakāpenisku sprieguma dalītāju. Katra slēdža pozīcija atbilst noteiktai sprieguma vērtībai k , uz osciloskopa skalas iedalījumu (piemēram k = 1 V/div.). Lai izmērītu ieejas sprieguma amplitūdas vērtību, tā attēlu ar rokturi iestatīt tā, lai centra līnija simetriski iet ap viļņu formas augšējo un apakšējo malu. Saskaitot attālumu no centra līnijas līdz punktam, kas atbilst staru kūļa maksimālajai vertikālajai novirzei osciloskopa skalas dalījumos, aprēķiniet spriegumu, iegūto vērtību reizinot ar skalas dalījuma cenu k . Ar sinusoidālu ieejas spriegumu sprieguma efektīvo vērtību iegūst, ieviešot reizinātāju

vai, ja mēra amplitūdas svārstības - no viļņa formas apakšējās malas līdz augšai,

vai (2)

Ja mēra amplitūdas svārstības - no viļņu formas apakšējās malas uz augšu.

Lai izmērītu strāvas stiprumu, pētāmās ķēdes pārtraukumā tiek iekļauts minimālās iespējamās vērtības rezistors, kura spriegums ir proporcionāls plūstošajai strāvai. Strāvas lielumu aprēķina saskaņā ar Ohma likumu.

Nedrīkst aizmirst, ka osciloskops primāri ir paredzēts elektrisko procesu vizualizācijai. Relatīvā kļūda sprieguma mērīšanā labākajā gadījumā ir daži procenti. Precīzākiem mērījumiem nepieciešams izmantot atbilstošus mērinstrumentus.

LABORATORIJAS DARBS 10 KLASE.

Ievads digitālā osciloskopa saskarnē.

Strāvas mērīšana ar osciloskopu

1. Atcerieties, ka pirms zibatmiņas diska noņemšanas no USB porta vienmēr izslēdziet šī porta strāvu, izmantojot opciju Droši noņemt.

Esiet piesardzīgs ar datora USB portu, īssavienojums tā kontakti var izraisīt ne tikai porta, bet visa datora atteici!!!

avots līdzstrāva elektrodinamikas darbos kalpos viens no datora USB portiem. Pievienojiet USB porta komutācijas bloku elektriskajai ķēdei (turpmāk pašreizējais avots) uz vienu no USB portiem. Pievienojiet osciloskopa sprieguma sensoru otrajam USB portam, izmantojot kabeli (turpmāk osciloskops) Savienojiet osciloskopa zondes ar līdzstrāvas avota izejas spailēm.

Ja jums ir problēmas ar osciloskopa vai cita sensora iestatīšanu, iespējams, esat paspējis programmu pirms sensora draivera instalēšanas, vēlreiz jautājiet sensoru.

(poga) vai restartējiet programmu.

2. Palaidiet programmu Digital Lab. Atvērtajā logā ar darbu sarakstu izvēlieties darba scenāriju 3.1 "Ievads osciloskopa saskarnē". Logu ar darbu sarakstu var izsaukt, nospiežot pogu programmas augšējā izvēlnē.

3. Osciloskops - ierīce, kas ļauj izmērīt spriegumu tiešā un

laikā mainīgs elektriskais signāls. Izmantojot pogu, atveriet datora iestatījumu logu (1. att.)

1. att. Iepazīstieties ar ligzdoto iestatījumu sarakstu saturu katrā no

parametru iestatīšanas logs. Osciloskops var vienlaikus izmērīt spriegumu divās ķēdes daļās pa diviem kanāliem. Atzīmējiet izvēles rūtiņu "sarkanā" kanāla izvēlei (kanāls Nr. 1). Darbības režīms "auto" un sweep "5 ms/div", kanāla #1 jutība "1 V/div", nulles līnijas pozīcija "0", signāla tips "Constant" * , atzīmējiet izvēles rūtiņu "Signal display" un

* Opcija “Mainīgs” logā “Signāla veids”, iestatot osciloskopa sensora reģistrācijas parametrus, ļauj atslēgt nemainīgu vai lēni mainīgu (ar raksturīgo laiku aptuveni 0,1 s) sprieguma komponenti un parādīt tikai strauji mainīgu. signāls (ar raksturīgo laiku 0,05 s vai mazāku). Darbu komplektā “Digitālā laboratorija. Baseline" opcija nekur netiek izmantota.

"Nulles līnijas displejs". Pārējos logos parametrus vēl nevar mainīt. Labot atlasītos parametrus (poga )

4. Sāciet mērījumus programmā "Digitālā laboratorija" (poga) un pēc nulles līnijas ierakstīšanas ar sarkanu līniju pievienojiet osciloskopa vadus "sarkanajā" pinumā ar strāvas avota spailēm. Ievērojiet, kādā virzienā signāls tiek novirzīts, kad zilā gala kabelis ir pievienots avota spailei.

"+", un ar sarkanu galu - uz "mīnus" termināli. Apturēt mērījumus (poga )

un ar peles kreiso pogu iestatiet dzelteno vertikālo marķieri darba laukā pirmajā horizontālajā dalījumā. Pievērsiet uzmanību skaitliskajām sprieguma vērtībām

un laiku reģistrācijas loga augšējā kreisajā stūrī (vai loga apakšā). Laiks

tiek skaitīts no zaļā vertikālā marķiera, kas atrodas uz darba lauka kreisās robežas. Zaļo marķieri var pārvietot ar peles labo pogu. Ar peles labo pogu noklikšķinot ārpus reģistrācijas loga kreisās robežas, lauka kreisajā malā tiek atgriezts zaļais marķieris.

5. Atgriezieties osciloskopa iestatīšanas logā, mainiet 1. kanāla sprieguma jutību un laika bāzi. Iespējot reģistrāciju kanālā Nr.2, signāla veida logā (1.att.) iestatot - "Constant". Pēc parametru pieņemšanas pārbaudiet, kā ir mainījušies osciloskopa rādījumi darba laukā. Pēc Channel #1 (sarkanā) zondes nomaiņas ar Channel #2 zondēm pārbaudiet, kā darbojas kanāls #2, pēc tam noņemiet signālu no abu kanālu avota, savienojot kanālu spailes tā, lai signāls no tiem būtu ar pretēju polaritāti.

6. Samontējiet elektrisko ķēdi, kas sastāv no virknē savienota rezistora ar pretestību 200 omi, mainīgas pretestības (tā pretestība svārstās no 0 līdz 100 omi), gaismas diodes, atslēgas un strāvas avota. Savienojiet osciloskopa 1. kanāla spailes ar strāvas avota izejas spailēm, bet 2. kanāla spailes - ar 200 omu rezistora galiem (2. att.). Aizverot atslēgu un pagriežot mainīgās pretestības pogu, pārliecinieties, vai strāvas avota spaiļu rādījumi nemainās un spriegums uz 200 omu rezistora mainās sinhroni ar gaismas diodes spilgtuma izmaiņām (LED iedegas tikai tad, ja tiek ievērota pareiza piegādātā sprieguma polaritāte). Pārtrauciet ierakstīšanu pie maksimālā gaismas diodes spilgtuma un izmēra 200 omu rezistora spriegumu.

pretestība Rsh \u003d 10 Ohm (3. att.), atstājot osciloskopa zondes uz 200 omu rezistora. Aizveriet ķēdi, sāciet ierakstīšanu un pēc ierakstīšanas pārtraukšanas pārbaudiet, vai nav mainījies spriegums 200 omu rezistorā un gaismas diodes spilgtums. Tiks izsaukts 10 omu rezistors ar nelielu pretestību salīdzinājumā ar ķēdes kopējo pretestību šunts. Šunts šajā ķēdē samazina strāvas stiprumu par aptuveni 5%, tas ir

neietekmē ķēdes elementu spriegumu un gaismas diodes spilgtumu. Iekļaujot to ķēdes sadaļā, caur kuru vēlaties izmērīt strāvas stiprumu, izmērot spriegumu uz tā, izmēra strāvas stiprumu, jo rezistoram ir izpildīts Oma likums I \u003d U / R.

8. Noņemiet LED no ķēdes (3. att.). Pārslēdziet osciloskopa 1. kanāla zondes uz

strāvas avots, uz šunta. Atveriet cilni "Sākotnējie dati" (poga ) un ievadiet

šunta pretestības vērtību tabula Rsh\u003d 10 omi (4. att.).

Att.4 Izvēlieties osciloskopa sensora savienojuma polaritāti tā, lai

katram kanālam tika ierakstīts pozitīvs signāls. Sāciet iegūšanu un pēc signāla saņemšanas no abiem osciloskopa kanāliem pārtrauciet ieguvi. Uzliekot uz ekrāna dzeltenu marķieri. Dodieties uz loga "Apstrāde" cilni "Tabula" un atlasiet šūnu kolonnā "U, B" (5. att.).

(zilā osciloskopa kabeļa pinums un zilā signāla krāsa ekrānā) osciloskopa izvēlētajā tabulas šūnā. Lai aizpildītu aili ar šunta spriegumu, ailē atlasiet šūnu "Ush, V" (5. att.) un nospiediet sarkano pogu - sprieguma vērtību, kas izmērīta kanālā Nr. 1 (sarkans pinums un sarkanā krāsa signāls ekrānā) nonāks attiecīgajā tabulas šūnā. Aprēķiniet strāvas vērtību caur šuntu Ish un ievadiet to šūnā tabulas apakšā (5. att.). Pēc "Sākotnējo datu" ievadīšanas šī "pelēkā" šūna kļūst "dzeltena", ievadot pareizo vērtību Ish- "zaļš", ievadot kļūdainu vērtību - "sarkans". Ar "zaļo" šūnu, turpmāki vērtības aprēķini Ish un atbilstošo Tabulas šūnu aizpildīšana tiek veikta automātiski (6. att.).

9. Sāciet reģistrāciju un, mainot rezistora pogas pozīciju no Maiņstrāvas spriegums, panākt izmaiņas sprieguma pāri 200 omu rezistoram un strāvai (un attiecīgi arī spriegumam pāri šuntam) ķēdē. Pārtraucot ierakstīšanu, reģistrējiet vairākus spriegumus pāri rezistoram un šuntam. Neaizpildot vairākas rindiņas diagrammas uzbūves tabulā (skat. 10. punktu), tas netiks veikts.

UZMANĪBU! Atgādinām, ka tabulas rindu skaita palielināšana tiek veikta, nospiežot taustiņu uz tastatūras, aizpildot vismaz vienu šūnu iepriekšējā rindā.

10. Dodieties uz cilni “Grafiks U(Ish) par 200 omu rezistora sprieguma atkarību no strāvas caur rezistoru (tā ir vienāda ar strāvu caur šuntu) un analizējiet iegūto grafiku. Funkcijas atlases logā izvēloties funkciju Y=AX, lai aprakstītu eksperimentālo grafiku (labākās taisnes atlase tiek veikta, nospiežot pogu blakus funkcijas veida izvēles logam, 7. att.), pārliecinieties, vai Ohma likums U. =RI ir izpildīts, un proporcionalitātes koeficients A atbilst

rezistora pretestības vērtība R 200 Ohm.

11. Ievadiet atskaitē (poga ) vienu no ekrāniem ar osciloskopa signālu, cilņu "Sākotnējie dati" un "Tabula" saturu, iegūto U(I) grafiku, kā arī pēdējās fotogrāfijas. elektriskā ķēde, kurā mērījumi tika veikti, izmantojot WEB kameru, un osciloskopa iestatījumu loga ekrānuzņēmums (taustiņu kombinācija Alt-PrtScr), kurā tika veikti mērījumi.

UZMANĪBU! Jebkuras loga "Apstrāde" cilnes satura un video kadra ar instalāciju, kas ierakstīts ar WEB kameru, kopēšana uz atskaiti tiek veikta vietā, ko norāda nevis tastatūras kursors, bet PELES KURSS. Cilnes saturs NETIEK IEVIETOTS PĀRSKAITĀ, JA NES ESAT ATVĒRTS šo cilni.

Pēdējā rakstā iepazināmies ar osciloskopu mērķi un darbības jomu, apskatījām, kas ir osciloskopi un kas ir mūsdienu digitālie osciloskopi.

Tagad apspriedīsim svarīgākos punktus precīzu un adekvātu mērījumu veikšanai. Apskatīsim, kas ir osciloskopa palaišana un kā digitālo osciloskopu galvenie raksturlielumi ietekmē mērījumus.

Sistēmas vadīklu palaišana

Kā minēts iepriekš, sprūda sistēma nodrošina stabilu, viegli lietojamu signāla skatu un ļauj sinhronizēt osciloskopa uztveršanas sistēmu ar viļņu formas daļu, kuru vēlaties pārbaudīt. Šīs sistēmas vadīklas ļauj atlasīt vertikālo sprūda līmeni (piemēram, spriegumu, pie kura vēlaties, lai osciloskops uztver datus) un izvēlēties starp dažādām sprūda opcijām. Tālāk ir sniegti visizplatītāko aktivizētāju veidu piemēri.

Edge Trigger

Malu palaišana ir visbiežāk izmantotais sprūda veids. Sprūda notikums notiek, kad ieejas signāls šķērso norādīto sprieguma sliekšņa līmeni. Varat izvēlēties aktivizēt signālu augošajā vai krītošajā malā. 1. attēlā parādīts augošās malas trigera grafisks attēlojums.

Rīsi. 1. Izmantojot augošās malas aktivizēšanu, osciloskops iedarbojas, kad signāla spriegums sasniedz iepriekš noteiktu slieksni.

Glutch Trigger

Traucējumu aktivizēšana ļauj aktivizēt notikumus vai impulsus, kas ir garāki vai īsāki par noteiktu laiku. Šī funkcija ir ļoti noderīga nejaušu kļūmju vai kļūdu atrašanai. Ja šādas anomālijas neparādās ļoti bieži, tad tās var būt diezgan grūti saskatīt. Tikmēr kļūmes aktivizēšana ļauj veiksmīgi fiksēt lielāko daļu šo kļūdu. 2. attēlā parādīts pārejošs troksnis, kas fiksēts ar Keysight InfiniiVision 6000. sērijas osciloskopu.

Rīsi. 2. Reti nejauši pārejoši trokšņi, kas fiksēti ar Keysight InfiniiVision 6000. sērijas osciloskopu.

Impulsa platuma trigeris

Impulsa platuma aktivizēšana ir līdzīga kļūmju aktivizēšanai, un to izmanto, lai noteiktu noteikta ilguma impulsus. Tomēr tas ir vispārīgāks aktivizēšanas veids, jo tas ļauj aktivizēt jebkura noteikta ilguma impulsus. Šajā gadījumā var izvēlēties impulsa polaritāti - pozitīvu vai negatīvu. Turklāt jūs varat iestatīt sprūda pozīciju uz horizontālās ass. Tas ļauj skatīt notikumus, kas notika pirms vai pēc aktivizētāja notikuma. Tā, piemēram, varat iestatīt kļūmes izraisītāju un pēc tam, konstatējot kļūdu, pārbaudīt signālu pirms sprūda notikuma, lai atrastu kļūmes cēloni. Ja horizontālās ass aizkavi iestatāt uz nulli, sprūda notikums atradīsies ekrāna centrā. Notikumi, kas notika tieši pirms trigera notikuma, tiks parādīti ekrāna kreisajā pusē, un tie, kas notika pēc aktivizētāja notikuma, tiks parādīti labajā pusē. Turklāt lietotājs var iestatīt sprūda ievades režīmu, kā arī iestatīt signāla avotu, uz kura tiks veikta sprūda. Šajā gadījumā nemaz nav nepieciešams, lai sprūda tiktu veikta atbilstoši pētāmajam signālam; šim nolūkam var izmantot jebkuru citu signālu, kas saistīts ar šo mērīšanas uzdevumu. 3. attēlā parādītas sprūda vadības ierīces osciloskopa priekšējā panelī.

Rīsi. 3. Keysight 2000 X sērijas osciloskopa sprūda vadības bloks

Mūsdienu digitālie osciloskopi piedāvā gan pamata, gan uzlabotas palaišanas iespējas. Piemēram, ar noteiktiem seriālajiem protokoliem vai kļūdām šajos digitālajos signālos. Ir arī revolucionāras palaišanas tehnoloģijas, piemēram, palaišana taisnstūrveida laukumā, kuru signāls šķērso osciloskopa ekrānā. Par tik ļoti interesantām un progresīvām lietām runāsim citos mūsu emuāra rakstos.

Ievades kanālu vadīklas

Parasti osciloskopam ir divi vai četri analogie kanāli. Tie ir numurēti, un katram kanālam parasti ir atsevišķa poga, kas ļauj iespējot vai atspējot atbilstošo kanālu (4. att.).

Rīsi. 4. Keysight 2000 X sērijas osciloskopa ievades kanālu vadības ierīces

Priekšējā panelī var būt īpašs slēdzis (vai funkciju taustiņš), kas ļauj iestatīt ievades veidu: slēgts (AC) vai atvērts (DC). Ja ir atlasīts atvērtais ievades režīms, ievades signāls netiek apstrādāts un tiek padots tieši uz osciloskopa vertikālās novirzes pastiprinātāju. Slēgtā ievades režīmā signāla līdzstrāvas komponents tiek filtrēts, un viļņu forma ir centrēta ap aptuveni 0 voltu līmeni (zeme). Turklāt, izmantojot atlases taustiņu, var iestatīt zondes pretestību katram kanālam. Vadības ierīces ļauj iestatīt arī ievades signāla paraugu ņemšanas veidu. Ir divas galvenās signālu paraugu ņemšanas metodes: reāllaika paraugu ņemšana un ekvivalentā laika paraugu ņemšana.

Reāllaika paraugu ņemšana

Izmantojot reāllaika paraugu ņemšanu, osciloskops uztver signālu paraugus ar frekvenci, kas ir pietiekama, lai precīzi parādītu viļņu formu. Daži no mūsdienu augstas veiktspējas osciloskopiem spēj uztvert atsevišķas viļņu formas līdz 63 GHz un digitalizēt tās reāllaikā.

Ekvivalentā laika diskretizācija

Līdzvērtīga laika paraugu ņemšana ļauj veidot viļņu formas no vairākiem ieguvumiem. Viena signāla daļa tiek digitalizēta pirmās datu iegūšanas laikā, otra daļa otrās iegūšanas laikā un tā tālāk. Pēc tam visi šie dati tiek apkopoti, lai atjaunotu viļņu formu. Ekvivalentais laika iztveršanas režīms ir īpaši noderīgs, lai pētītu augstas frekvences signālus, kas ir pārāk ātri, lai izmantotu reāllaika iztveršanu (virs 63 GHz).

Funkciju taustiņi

Funkciju taustiņi ir pieejami osciloskopos, kuru operētājsistēma nav balstīta uz Windows. Šie taustiņi ļauj pārvietoties pa osciloskopa displejā redzamajām izvēlnēm. 5. attēlā parādīts, kā izskatās uznirstošā izvēlne, kad tiek nospiests funkcijas taustiņš. Attēlā redzamā īpašā izvēlne ir paredzēta sākuma režīma izvēlei. Varat pārvietoties pa izvēlnes vienumiem, nepārtraukti nospiežot funkciju taustiņu vai pagriežot rotācijas vadība uz priekšējā paneļa.

Rīsi. 5. Palaišanas veida izvēles izvēlne tiek parādīta, nospiežot funkciju taustiņu, kas atrodas zem attiecīgā palaišanas izvēlnes vienuma.

Galvenie mērījumu veidi

Digitālie osciloskopi ļauj veikt plašu signālu parametru mērījumu klāstu. Pieejamie mērījumu veidi un sarežģītība ir atkarīgi no jūsu osciloskopa funkcionalitātes. Lielākā daļa mūsdienu osciloskopu ļauj veikt visus pamata mērījumu veidus.

Spriegums no maksimuma līdz maksimumam (amplitūda).

Veicot šāda veida mērījumus, tiek noteikta starpība starp zemāko un augstāko signāla sprieguma vērtību noteiktā laika periodā.

Rīsi. 6. Signāla amplitūdas mērīšana

RMS spriegums

Veicot šāda veida mērījumus, tiek noteikta signāla sprieguma efektīvā vērtība. Pēc tam šo vērtību var izmantot, lai aprēķinātu jaudu.

celšanās laiks

Šis mērījumu veids ļauj noteikt laika intervālu, kurā signāla spriegums mainās no zemākās uz augstāko robežvērtību. Parasti tiek mērīts laiks, kas nepieciešams, lai pārietu no 10% līdz 90% pilna mēroga signāla.

Rīsi. 7. attēls. Pieauguma laika mērīšanas piemērs (norādīts 0-100% mērījums parasti lietotā 10-90%) vietā.

Impulsa ilgums

Mērot pozitīvā impulsa ilgumu, tiek aprēķināts laika intervāls, kurā signāla spriegums palielinās no līmeņa, kas atbilst 50% no amplitūdas, līdz tā maksimālajai vērtībai, un pēc tam samazinās līdz 50%. Mērot negatīvā impulsa ilgumu, tiek aprēķināts laika intervāls, kurā signāla spriegums samazinās no līmeņa, kas atbilst 50% no amplitūdas, līdz tā minimālajai vērtībai, un pēc tam palielinās līdz 50%.

Periods

Šāda veida mērījumi kalpo perioda noteikšanai, t.i. laika intervāls, pēc kura periodiskais signāls atkārto savas vērtības.

Biežums

Šāda veida mērījumus izmanto, lai noteiktu frekvenci, t.i. perioda reciproks.

Šis saraksts ir sniegts šeit, lai sniegtu vispārīgu priekšstatu par to, kādus mērījumus varat veikt ar savu osciloskopu. Tomēr paturiet prātā, ka lielākā daļa osciloskopu nodrošina daudz vairāk mērīšanas funkciju.

Matemātiskās pamatfunkcijas

Papildus iepriekš aprakstītajiem mērījumu veidiem ir arī daudzas citas matemātiskas funkciju darbības, kuras var veikt ar signāliem. Tālāk ir sniegti šādu darbību piemēri.

Furjē transformācija

Šī matemātiskā funkcija ļauj redzēt harmoniskos komponentus (frekvences), kas veido pētāmo signālu.

Absolūtā vērtība

Šī matemātiskā funkcija parāda signāla lieluma absolūto vērtību, kas izteikta sprieguma vienībās.

Integrācija

Šī matemātiskā funkcija ļauj aprēķināt pētāmā signāla integrāli.

Saskaitīšana un atņemšana

Šīs matemātiskās funkcijas ļauj pievienot vai atņemt viļņu formu momentānās vērtības un parādīt iegūto viļņu formu displejā.

Vēlos vēlreiz atzīmēt, ka tā ir tikai neliela daļa no mērījumu iespējām, kas pieejamas, izmantojot mūsdienu digitālos osciloskopus.

Osciloskopu pamatspecifikācijas

Daudzām osciloskopa īpašībām ir būtiska ietekme uz instrumenta veiktspēju un līdz ar to arī jūsu spēju veikt precīzus mērījumus jūsu dizainā. Šajā sadaļā ir aplūkotas vissvarīgākās no šīm īpašībām. Tas arī iepazīstina jūs ar osciloskopa terminoloģiju un to, kā pieņemt apzinātu lēmumu par to, kurš osciloskops vislabāk atbilst jūsu testēšanas vajadzībām.

Joslas platums

Joslas platums ir vissvarīgākais osciloskopa raksturlielums, jo tas sniedz priekšstatu par instrumenta diapazonu frekvenču diapazonā. Citiem vārdiem sakot, tas nosaka frekvenču diapazonu, kuru osciloskops spēj pareizi attēlot un pareizi izmērīt signāla parametrus. Joslas platumu mēra hercos. Ja joslas platums nav pietiekami plašs, osciloskops nevarēs precīzi attēlot reālo signālu. Tātad, piemēram, šajā gadījumā signāla amplitūda var tikt izkropļota, viļņu formas malas nebūs pilnībā tīras un var tikt zaudētas dažas signāla detaļas. Osciloskopa joslas platums ir zemākā frekvence, pie kuras ieejas signāls tiek vājināts par 3 dB. Citiem vārdiem sakot, joslas platumu var definēt šādi: ja osciloskopā tiek ievadīts tīrs sinusoidāls signāls, tad joslas platums būs vienāds ar minimālo frekvenci, kurā izmērītā amplitūda ir 70,7% no faktiskā signāla amplitūdas.

Atsevišķā emuāra ierakstā mēs apskatīsim, kā noteikt minimālo nepieciešamo joslas platumu, lai analizētu analogos vai digitālos signālus.

Kanālu skaits

Termins "kanāls" nozīmē neatkarīgu osciloskopa ievadi. Kanālu skaits osciloskopā var svārstīties no diviem līdz divdesmit. Parasti osciloskopam ir divi vai četri kanāli. Kanāli var atšķirties arī atkarībā no padotā signāla veida. Dažiem osciloskopiem ir tikai analogie kanāli, un šos instrumentus sauc par ciparu glabāšanas osciloskopiem (DSO). Citi, ko sauc par jaukta signāla osciloskopiem (MSO), satur gan analogos, gan digitālos kanālus. Piemēram, Keysight InfiniiVision jaukta signāla osciloskopiem var būt līdz pat divdesmit kanāliem, no kuriem sešpadsmit ir digitālie un četri analogie.

Ir ļoti svarīgi, lai osciloskopam būtu pietiekami daudz kanālu, lai atrisinātu šo lietojumprogrammas problēmu. Ja tiek izmantots divu kanālu instruments, bet vienlaikus ir jāparāda četri signāli, tas, protams, var radīt problēmas.

Paraugu ņemšanas biežums

Osciloskopa paraugu skaits ir paraugu skaits, ko osciloskops var uzņemt vienā sekundē. Ieteicams, lai osciloskopa izlases ātrums būtu vismaz 2,5 reizes lielāks par instrumenta joslas platumu. Ideālā gadījumā izlases ātrumam jābūt 3 vai vairāk reizes lielākam par joslas platumu.

Izvērtējot instrumentu ražotāja apgalvojumus, tostarp osciloskopa paraugu ņemšanas ātrumu, jums jābūt ļoti uzmanīgiem. Ražotāji parasti norāda maksimālo paraugu ņemšanas ātrumu, ko var nodrošināt osciloskops, taču dažreiz šis maksimālais iztveršanas ātrums ir pieejams tikai tad, ja tiek izmantots viens vai divi kanāli. Ja vienlaikus tiek izmantoti vairāki kanāli, paraugu ņemšanas ātrums var samazināties. Tāpēc būtu prātīgi pārbaudīt, cik kanālu var izmantot, vienlaikus saglabājot noteikto maksimālo iztveršanas ātrumu. Ja paraugu ņemšanas ātrums ir pārāk zems, signāls var netikt precīzi parādīts osciloskopa ekrānā. Piemēram, iedomājieties, ka vēlaties skatīt viļņu formu, bet paraugu ņemšanas ātrums ir tāds, ka vienā periodā tiek uztverti tikai divi punkti (8. attēls).

Rīsi. 8. Oscilogramma, kas iegūta ar iztveršanas frekvenci, kas nodrošina divu punktu digitalizāciju periodā

Tagad apsveriet to pašu signālu, bet tvertu ar lielāku iztveršanas ātrumu, kas nodrošina septiņu punktu digitalizāciju periodā (9. att.).

Rīsi. 9. Oscilogramma, kas iegūta ar paraugu ņemšanas biežumu, kas nodrošina septiņu punktu digitalizāciju periodā

Ir skaidrs, ka jo vairāk paraugu tiek uzņemts sekundē, jo precīzāk tiks parādīts signāls. Ja mēs turpinātu palielināt iepriekšējā piemērā aplūkotā signāla paraugu ņemšanas ātrumu, paraugi galu galā izskatītos gandrīz nepārtraukti. Faktiski osciloskopi parasti izmanto sin(x)/x interpolāciju, lai aizpildītu spraugas starp paraugiem.

Vairāk Detalizēta informācija Runājot par osciloskopa paraugu ņemšanas biežumu, iesakām izlasīt lietojumprogrammas piezīmi "Osciloskopa paraugu ņemšanas ātruma un digitalizācijas pārliecības salīdzināšana: kā veikt visprecīzākos digitālo signālu mērījumus".

Atmiņas dziļums

Kā minēts iepriekš, digitālais osciloskops izmanto analogo-digitālo pārveidotāju (ADC), lai digitalizētu ieejas signālu. Pēc tam digitalizētie dati tiek saglabāti osciloskopa ātrgaitas atmiņā. Atmiņas dziļums norāda, cik paraugu vai punktu un līdz ar to arī cik ilgi laika intervālu var saglabāt.

Atmiņas dziļumam ir liela nozīme osciloskopa paraugu ņemšanas ātrumā. Ideālā pasaulē izlases ātrums paliktu nemainīgs neatkarīgi no osciloskopa iestatījumiem. Tikmēr šādam ideālam osciloskopam būs nepieciešams milzīgs atmiņas apjoms pie lielām slaucīšanas koeficienta vērtībām, un attiecīgi tam būs tāda cena, kas var ievērojami ierobežot iespējamo klientu skaitu. Tā vietā izlases ātrums samazinās, palielinoties laika intervālam. Atmiņas apjoms ir svarīgs, jo jo dziļāka ir osciloskopa atmiņa, jo vairāk laika varat pavadīt, tverot viļņu formas ar pilnu izlases ātrumu.

Matemātiski to var attēlot ar šādu izteiksmi:

Atmiņas dziļums = (iztveršanas ātrums) × (laika intervāla garums)

Tādējādi, ja vēlaties skatīt ilgus laika intervālus ar augstu izšķirtspēju (t.i., nelielu attālumu starp punktiem), jums ir nepieciešama ierīce ar lielu atmiņas dziļumu. Ir arī svarīgi pārbaudīt, cik ātri osciloskops reaģē uz vadības ierīcēm, ja tas ir iestatīts uz lielāko pieejamo atmiņas apjomu. Šajā režīmā osciloskopu atjaunināšanas ātrums parasti ievērojami pasliktinās, tāpēc daudzi inženieri dziļo atmiņu izmanto tikai tad, ja tas ir būtiski to lietojumam.

Ekrāna atsvaidzes intensitāte

Atjaunināšanas ātrums norāda, cik ātri osciloskops var sākt datu iegūšanu, apstrādāt uzņemto informāciju, parādīt to un pēc tam sagatavoties nākamajam sprūdam. Dažreiz cilvēka acij var šķist, ka osciloskops parāda "dzīvu" signālu, taču tas ir tāpēc, ka atjauninājumi ir tik ātri, ka cilvēka acij vienkārši nav laika pamanīt izmaiņas. Faktiski starp signāla uztveršanu ir zināms laiks (10. attēls). Šajā nedzīvajā laikā daļa viļņu formas netiek parādīta osciloskopa ekrānā. Rezultātā, ja šajā konkrētajā brīdī notiek kāds rets notikums vai kļūme, tad tos redzēt nebūs iespējams.

Ir viegli saprast, kāpēc ir tik svarīgi nodrošināt ātru viļņu formu atjaunināšanas ātrumu ekrānā. Jo ātrāks ir signāla atjaunināšanas ātrums, jo mazāks ir tā darbības laiks, kas nozīmē, ka osciloskops, visticamāk, spēs fiksēt un parādīt retu anomāliju vai kļūmi.

Piemēram, pieņemsim, ka vēlaties parādīt signālu, kurā ir kļūme, kas rodas reizi 50 000 ciklos. Ja jūsu osciloskops nodrošina viļņu formas atjaunināšanas ātrumu 100 000 viļņu formu sekundē, jūs varēsiet fiksēt šo anomāliju vidēji divas reizes sekundē. Tomēr, ja osciloskopa atjaunināšanas ātrums būtu 800 viļņu formas sekundē, troksni redzētu vidēji viena minūte. Tas ir pārāk garš.

Jālasa ļoti uzmanīgi specifikācijas, kas attiecas uz ekrāna signālu atsvaidzes intensitāti. Dažu ražotāju osciloskopiem ir nepieciešami īpaši iegūšanas režīmi, lai sasniegtu "reklāmkarogu" atjaunināšanas ātruma veiktspēju. Šie viļņu formas iegūšanas režīmi var ievērojami ierobežot osciloskopa veiktspēju, tostarp samazinātu atmiņas vietu, zemāku paraugu ņemšanas ātrumu un pasliktinātu viļņu formas rekonstrukcijas precizitāti. Tāpēc būtu ieteicams pārbaudīt osciloskopa veiktspēju, ekrānā attēlojot viļņu formas ar maksimālo viļņu formas atjaunināšanas ātrumu.

Rīsi. 10. Mirušā laika grafiskais attēlojums. Apļi norāda divas retas anomālijas, kuras nevar parādīt instrumenta displejā

Osciloskopa savienojamība

Mūsdienu osciloskopi nodrošina plašu savienojamības iespēju klāstu. Daži no tiem ir aprīkoti ar USB portiem, DVD-RW diskdziņiem, iespēju pievienot ārējos cietos diskus, pieslēgvietas ārējo monitoru pievienošanai un daudz ko citu. Visas šīs funkcijas atvieglo osciloskopu lietošanu un datu pārsūtīšanu. Daži osciloskopi ir aprīkoti arī ar operētājsistēmām, kas ļauj osciloskopam darboties kā personālais dators. Izmantojot ārējo monitoru, peli un tastatūru, varat skatīt osciloskopa displeju un vadīt osciloskopu tā, it kā tas būtu iebūvēts datora korpusā. Turklāt dažos gadījumos jūs varat arī pārsūtīt datus no osciloskopa uz datoru, izmantojot USB un LAN saskarnes.

Labs savienojums palīdz ietaupīt daudz laika un atvieglot uzdevumus. Piemēram, tie ļauj ātri un ērti pārsūtīt datus uz portatīvo datoru vai dalīties ar saņemtajiem datiem ar kolēģiem, kas atrodas citās valstīs vai pat citos kontinentos. Viņi arī nodrošina tālvadība osciloskops no datora. Pasaulē, kur efektīva datu komunikācija daudzos gadījumos ir neatliekama nepieciešamība, osciloskopa ar kvalitatīvu savienojamību iegāde ir ļoti labs ieguldījums.

Apkoposim. Iepazināmies ar mūsdienu digitālo osciloskopu ierīci, ar to, kā izskatās to priekšējais panelis, kur atrodas dažādi vadības elementi un par ko tie atbild: pogas un kloķi. Mēs arī apskatījām, kā pareizi iedarbināt osciloskopu, pamata automātiskos mērījumus un matemātiskās funkcijas. Turklāt mēs ņēmām vērā galvenās osciloskopu īpašības, kas galvenokārt ietekmē noteiktu mērījumu iespēju un precizitāti.

Protams, mūsu emuārā jūs redzēsiet daudz vairāk jau aprakstīto funkciju un īpašību, un mēs pieskarsimies šiem jautājumiem sīkāk. Ceram, ka katrs atradīs sev ko noderīgu. Tātad, lai jums labs ceļojums un veicas mērījumos!