Все, что вам нужно знать об осциллографах

Осциллографы, неотъемлемый элемент оборудования мастерских и лабораторий, позволяют инженерам и техникам визуализировать электрические сигналы. С помощью осциллографов можно легко выявить любые проблемы в электронной схеме, что улучшает производство, обслуживание и ремонт электроники.

1. Что такое осциллограф?

Осциллограф — это прибор, используемый для отображения и анализа формы электрических сигналов. Обычно осциллографы отображают формы сигналов переменного тока (AC) или пульсирующего постоянного тока (DC) в виде графика, на котором время отображается слева направо по горизонтальной шкале, а мгновенное напряжение отображается по вертикальной шкале.

Осциллографы измеряют характеристики, связанные как с синхронизацией, так и с напряжением:

Время:

Частота и период

Это количество повторений сигнала в секунду. Период — это количество секунд, которое занимает каждый повторяющийся проход.

Рабочий цикл

Процент периода, в течение которого волна является положительной или отрицательной. Измеряемый как отношение, рабочий цикл показывает, как долго сигнал «включен» по сравнению с тем, как долго он «выключен» в каждом периоде.

Время подъема и падения

Когда сигнал изменяется с низкого на высокий уровень, это называется временем нарастания, а время, обратное этому, — временем спада. Измерение этого параметра полезно для расчета того, насколько быстро схема может реагировать на входящие сигналы.

Напряжение:

Амплитуда

Это мера размера сигнала. Размах амплитуды измеряет абсолютную разницу между точкой с самым низким уровнем напряжения и точкой с самым высоким уровнем напряжения данного сигнала. В то время как пиковая амплитуда вычисляет только значение высокого или низкого напряжения относительно 0 В.

Максимальное и минимальное напряжение

Осциллографы точно измеряют самые низкие и самые высокие значения напряжения измеряемого сигнала.

Среднее напряжение

Это относится к вычислению среднего значения напряжения сигнала или среднего значения максимального или минимального напряжения сигнала.

2. Для чего можно использовать осциллографы?

Идеально подходит для тестирования, устранения неполадок и исследований. Осциллограф можно использовать для отслеживания изменений сигналов в цепях во временной области, для проверки печатных плат (PCB), а также для выявления любых неисправностей, неработающих входов/выходов и ошибок синхронизации. Хотя все осциллографы измеряют напряжение и время, в сочетании с преобразователем (преобразующим один вид энергии в другой) осциллографы можно использовать для измерения практически всего.

Чрезвычайно универсальные осциллографы являются незаменимым оборудованием, используемым широким кругом специалистов, в том числе автомобильными техниками, исследователями в лабораториях, производителями мобильных телефонов, а также военными и аэрокосмическими инженерами. Они также используются для проверки соответствия, когда выходной сигнал должен соответствовать определенным стандартам.

Осциллографы относительно просты в использовании и выпускаются в широком диапазоне моделей, предлагающих как базовые, так и расширенные функциональные возможности. В результате они полезны как для обслуживания, так и для домашнего использования.

3. Как выглядит осциллограф?

Цифровые осциллографы имеют ряд функций на передней панели, в том числе:

• Дисплей — занимает большую часть внешней поверхности осциллографа, и здесь отображается форма волны. Большие дисплеи лучше видны и позволяют пользователю более эффективно контролировать различные элементы сигнала.
• Разъемы . На передней панели предусмотрено множество различных разъемов, чтобы вы могли просматривать входы для каждого канала. Осциллографы часто имеют более одного канала, а многие предлагают два канала, поэтому вы можете отображать два сигнала одновременно, что позволяет сравнивать эти сигналы в реальном времени.
• Контроль – это включает:
  • Усиление по вертикали/Чувствительность входного сигнала: Измеряется в вольтах/см, где каждое деление по вертикали представляет собой количество вольт.
  • Временная база: изменяет скорость, с которой кривая пересекает экран по горизонтали.
  • Триггер: позволяет стабилизировать повторяющиеся сигналы. Различные типы триггерных систем включают в себя; триггеры по фронту, порогу, фронту и импульсу, которые реагируют на определенные условия.

4. Соображения при выборе осциллографа

С таким количеством моделей осциллографов, представленных на рынке, выбор наилучшего устройства для вашего приложения может оказаться непростой задачей. При принятии решения о том, какая модель лучше всего подходит для ваших нужд, необходимо учитывать ряд факторов, в том числе:

1. Тип осциллографа

То, как вы используете осциллограф, определяет, какая модель лучше для вас. Осциллографы выпускаются в настольных, портативных и настольных версиях. Портативность и размер могут быть важными факторами в зависимости от предполагаемого применения.

2. Полоса пропускания

Поскольку диапазон частот, измеряемых осциллографом, может сильно различаться, для технических специалистов важно убедиться, что выбранное ими устройство имеет соответствующую полосу пропускания. Предполагаемое использование осциллографа определяет требуемую полосу пропускания, которая может находиться в диапазоне от 50 МГц до 100 ГГц.

3. Частота дискретизации

Это относится к числу выборок, которые осциллограф может делать в секунду. Устройства, способные собирать больше выборок, будут отображать форму сигнала более четко и точно.

4. Целостность сигнала

Целостность сигнала осциллографа — это способность оборудования точно воспроизводить форму сигнала. То, как вы используете осциллограф, во многом определит, насколько важны точность и правильность ваших измерений.

5. Каналы

Осциллографы имеют входы, которые могут быть аналоговыми или цифровыми. Обычно на осциллограф приходится от 2 до 4 аналоговых каналов.

6. Совместимость пробников

Пробники используются для подключения осциллографов к тестируемым устройствам. Благодаря огромному выбору доступных пробников (как активных, так и пассивных) обеспечение совместимости вашего осциллографа с нужным вам типом пробника становится все более важным для ваших конкретных испытаний.

7. Приложения

При тестировании электрических цепей и выявлении любых неисправностей приложения для анализа сигналов, декодирования протоколов и проверки соответствия могут расширить возможности использования осциллографов. Поскольку не все осциллографы совместимы со всеми приложениями, важно изучить соответствующие приложения, чтобы убедиться, что устройство может работать с требуемой технологией.

8. Дополнительный функционал

Современные осциллографы предлагают различные функции в дополнение к стандартной версии. В зависимости от назначения устройства некоторые функции могут быть желательны или необходимы. К таким функциям относятся:

• Возможность сохранять записанные сигналы для последующего анализа
• Возможность одновременного отображения нескольких осциллограмм для сравнения
• Спектральный анализ
• Совместимость с различными операционными платформами
• Многоцветные дисплеи
• Возможность увеличения и уменьшения масштаба для более точных показаний
• Варианты питания от батареи