Цифровой осциллограф — технические характеристики и критерии выбора

Электрические измерения

Прибор имеющий возможность в режиме реального времени видеть форму, амплитуду, и частоту электрического сигнала в сети называется осциллограф. Наблюдение ведется на экране электронно-лучевой трубки. На первых вместо трубки была фотолента. Примерно такой принцип работы у электрокардиографов. Эти приборы с помощью датчиков считывают слабые электрические сигналы, управляющие работой сердца и рисуют их на бумаге. Современные приборы переводят аналоговый сигнал в цифровой и выдают его на экран монитора который заменил ЭЛТ.

Устройство и принцип действия прибора

Аналоговый состоит из:

  • блока питания;
  • канал вертикального / горизонтального отклонения;
  • канал модуляции луча;
  • электронно-лучевой трубки;
  • устройства синхронизации и развертки.

Для управления сигналами есть регуляторы, с помощью которых можно было регулировать масштаб отображения выходного сигнала на электронно-лучевой трубке. На экране ЭЛТ наносится сетка разметки, с помощью которой, ориентируясь на выставленный масштаб, можно подсчитать амплитуду и длительность.

Подключая щуп в нужную точку цепи, мы подаем сигнал на вход канала вертикального отклонения. Канал имеет высокое входное сопротивления и не уменьшает его амплитуду. По горизонтали разворачивается в зависимости от частоты. Сигнал усиливается так, чтобы работала отклоняющая система ЭЛТ. В цифровых аппаратах сигнал из аналогового преобразуется в цифровой и выдается на экране встроенного ЖК-монитора или он имеет вид специальной платы, которая вставляется в гнездо на материнской плате компьютера или приставки, которая вставляется в разъем компьютера, и тогда сигнал, обработанный с помощью специальной программы выдает информацию на экране монитора.

Цифровой осциллограф или аналоговый, что лучше

Аналоговый осциллограф

У аналоговых приборов нет шумов АЦП, который проявляется в виде ступеней на осциллограмме цифровых. Если необходима точность в передаче формы сигнала, то выбор за аналоговым. Но аналоговые модели уже достаточно устарели и среди них просто выбрать бюджетный осциллограф.

К сожалению, это единственное достоинство аналоговых приборов.

Цифровые приборы имеют следующие преимущества:

  • небольшой вес;
  • портативность;
  • полоса пропускания (до 70 ГГц);
  • возможность измерения одиночного сигнала;
  • дружественный интерфейс;
  • обработка и выдача измерений в цифровой форме на экране монитора;
  • цветной дисплей;
  • хранения и печать данных;
  • цифровая обработка;
  • фильтрация (при необходимости);
  • низкая цена;
  • высокоскоростной сбор данных и передача информации по сети (удобна на производстве).

Есть цифровые приборы, совмещенные с другими приборами в одном корпусе:

  • цифровой анализатор (анализ пакетов цифровых сигналов);
  • генератор сигналов произвольной формы описывающих функции;
  • генератор цифровых последовательностей.
Читайте также:  Осциллограф С1-94 — характеристики, электрическая схема

Осциллограф цифровой совмещенный с мультиметром (другое название скопметр) выполненный в виде переносного устройства имеют хорошие характеристики, мобильные, компактные, универсальные.

Какие бывают цифровые осциллографы

Цифровые по своим свойствам подразделяются на:

  • цифровые запоминающие осциллографы;
  • цифровые стробоскопические осциллографы;
  • портативные;
  • на базе ПК;
  • осциллографы смешанных сигналов.

Цифровой запоминающий осциллограф

Эти устройства имеют возможность хранения данных, обладают высокой скоростью считывания информации. Есть возможность замедленного воспроизведения событий. Продаются как большие стационарные, но можно найти переносной компактный осциллограф.

Цифровые стробоскопические осциллографы

Предназначены для исследования коротких периодических сигналов. Имеет высокую чувствительность и широкую полосу пропускания за счет использования стробоскопического эффекта. Анализ производится в несколько этапов:

  • при старте захватывает группу выборок, разнесенных по времени;
  • смещается точка запуска и повторяется захват;
  • смещение осуществляется специальной схемой, обеспечивающей равномерный сдвиг точки захвата;
  • процесс повторяется и строится осциллограмма с бесконечным послесвечением.

Но из-за своих параметров это не дешевый осциллограф.

Портативные осциллографы

Приборы небольшого размера, веса, оснащенные аккумуляторами. Удобны для ремонта оборудования, поиск неисправностей бытовой и цифровой техники на выезде. Сколько стоит осциллограф? На торговых площадках можно подобрать себе недорогой цифровой осциллограф с подходящими для Вас параметрами. Например, и 5м осциллограф DSO FNIRSI PRO начинается с цены 1$. Но там же можно найти высокочастотный осциллограф с более высокими ценами.

Осциллографы на базе ПК

Представляют из себя многофункциональное устройство, подключаемое к ПК через USB разъем.

Его преимущества:

  • высокая скорость переработки информации;
  • удобные в эксплуатации;
  • возможность сохранения информации на накопитель для последующей работы;
  • включает в себя дополнительно несколько устройств (анализатор, генератор сигналов, генератор последовательностей).

Недостатки:

  • худшие характеристики по сравнению со стационарными;
  • у многих нет гальванической развязки и можно испортить компьютер при неосторожной работе.

Осциллографы смешанных сигналов

Представляют из себя 2-х , 4-х или 8-ми аналоговых каналов и дополнительно 8-ми, 16-ти или 64-х канальный логический анализатор. Предназначен для поиска неисправностей и отладки логических схем. Позволяет одновременно контролировать аналоговые и цифровые сигналы.

Измеряемые процессы

Главное достоинство – возможность видеть форму сигнала. Уже накоплено много методик для измерения качества. На вход схемы подают сигнал заведомо известного качества и формы. Обычно это синусоида или меандр. На выходе прикладывают щуп и смотрят как изменилась форма. Есть многолучевые осциллографы, которыми сразу сравнивают несколько сигналов: исходный и получившиеся в разных точках. Тут информативность выше.

Область применения

Цифровые приборы, особенно использующие стробоскопический эффект, позволяют:

  • исследовать амплитудные и временные характеристики, которые периодически повторяются;
  • исследовать сигналы с уровнем от милливольт до единиц вольт;
  • изучать параметры импульсных и интегральных схем;
  • строить диаграммы;
  • изучать переходные процессы в приборах, работающих на высоких частотах.
Читайте также:  Осциллограф С1-68 — внешний вид, инструкция, содержание драгметаллов

Параметры осциллографа, которые влияют на выбор

Основными показателями являются:

  • полоса пропускания;
  • количество каналов;
  • частота дискретизации;
  • глубина памяти;
  • скорость обновления осциллограмм;
  • триггер;
  • работа с последовательными интерфейсами;
  • измерения и анализ сигналов.

Характеристики осциллографа всегда влияют на его стоимость. При выборе Вы должны определить с какими именно сигнал потребуется исследовать, какие свойства прибора нужны. Можно выбрать очень дорогой и “навороченный” вариант там где Вам сможет помочь бюджетный осциллограф.

Полоса пропускания

Чем выше полоса пропускания, тем более правильную форма сигнала будет видна. Высокочастотный осциллограф имеет возможность увидеть осциллограмму с меньшим количеством погрешностей на экране.

Количество каналов

Наличие большого количества каналов позволяет отладить цифровые линии. Осциллограф выступает в роли логического анализатора.

Частота дискретизации

Этот термин показывает скорость оцифровки входного сигнала. Большая скорость расширяет полосу пропускания для однократных и дает достаточное разрешение изображения.

Глубина памяти

Эта величина регулирует частоту дискретизации – чем больше глубина памяти, тем больший интервал сигнала с максимальной частотой дискретизации. Но использование максимальной глубины памяти может резко снизить производительность в целом.

Скорость обновления осциллограмм

Эта величина показывает сколько раз в секунду устройство захватывает сигнал и обновляет его изображение на экране. Высокая скорость дает большую вероятность регистрации редких событий.

Триггер

Это устройство включающее генератор развертки с одной и той же точки. Этим обеспечивает устойчивое изображение.

Он может срабатывать:

  • при достижении сигналом какого-то уровня;
  • по времени нарастания или убывания амплитуды фронта импульса;
  • запуск на сбой в последовательности импульсов.

Работа с последовательными интерфейсами

Для управления и обмена данными применяются стандартные интерфейсы:

GPIB, RS-232, USB, Ethernet, Centronics. Они создают расширенные функции для проведения анализа.

Измерения и анализ сигналов

Современные цифровые аппараты позволяют не только просто выдать «картинку» на экран, но и проанализировать составляющие гармоники, запомнить и потом показать форму и параметры в цифровом представлении. Другим удобством цифрового прибора будет возможность автоматической синхронизации параметров.

С их помощью измеряют:

  • амплитудные характеристики (и не просто все подряд, но и в выделенном сегменте);
  • временные параметры;
  • выдача тренда в различных режимах и сохранения его в файл для последующей обработки;
  • проведение измерений и построение последующих гистограмм на основе анализа этих изменений.

Осциллографические пробники

Это щуп имеющий высокое входное сопротивление и увеличивающий его импеданс. При измерении высоких частот следует учитывать вносимые пробником помехи за счет емкости и индуктивности. Поэтому перед началом работ пробники обязательно подстраивают, подавая на него калибровочный сигнал типа «меандр». Добиваясь получения правильной формы сигнала на экране.

Настройка цифрового осциллографа

Перед началом работы цифрового прибора пользователь, используя систему меню, выбирает режимы работы.

Оцените статью
Сам себе электрик
Добавить комментарий

Adblock
detector