Принцип работы осциллографа

Осциллографы часто имеют автономный монитор или могут быть подключены к компьютеру для просмотра.
Осциллографы часто имеют автономный монитор или могут быть подключены к компьютеру для просмотра.

Принцип работы осциллографа основан на просмотре изменяющегося сигнала.

Что такое осциллограф?

Осциллографы используются для наблюдения за изменением электрического сигнала с течением времени, так что напряжение и время описывают форму, которая непрерывно отображается на градуированной шкале. Наблюдаемый сигнал может быть проанализирован для таких свойств, как амплитуда, частота, время нарастания, интервал времени, искажение и другие. Современные цифровые инструменты могут рассчитывать и отображать эти свойства напрямую. Первоначально вычисление этих значений требовало вручную измерения формы волны по шкалам, встроенным в экран инструмента.

Осциллограф можно отрегулировать так, чтобы повторяющиеся сигналы можно было наблюдать как непрерывную форму на экране. Память осциллографа позволяет регистрировать отдельные события и отображать в течение относительно длительного времени, что позволяет наблюдать события, происходящие слишком быстро, чтобы их можно было непосредственно воспринимать.

Большинство устройств откалиброваны, чтобы не просто изображать звуковые волны, происходящие в одно мгновение, но также отслеживать их со временем, отмечая изменения и значительные сдвиги. Их обычно довольно легко контролировать и манипулировать ими, и пользователи могут откалибровать осциллограф для достижения целого ряда различных целей. Кроме того, существует множество различных моделей, которые часто выбираются из разных спецификаций. Некоторые из них простые в использовании, тогда как другие гораздо сложнее и часто требуют поддержки программного обеспечения и другого оборудования. Люди, которые хотят купить один из этих инструментов, обычно разумны, чтобы исследовать доступные варианты и тщательно учитывать их потребности, прежде чем покупать осциллограф.

Осциллограф: технические характеристики

Каковы технические характеристики осциллографа?

Типичный осциллограф представляет собой прямоугольную коробку с небольшим экраном, многочисленные входные разъемы и ручки управления, а так же кнопки на передней панели. С помощью сетки, называемой сеткой на лицевой панели, происходит измерение. Каждый квадрат в сетке известен как деление.

Сигнал, который должен быть измерен, подается на один из входных разъемов, который обычно является коаксиальным разъемом. Коаксиальный разъем использует электрический шнур или другие кабели.

Если источник сигнала имеет собственный коаксиальный разъем, то может потребоваться простой коаксиальный кабель. В противном случае может потребоваться специализированный кабель под названием «зондовый зонд», хотя в этих случаях зонд обычно поставляется вместе с устройством.

Основные функции осциллографа

В своем простейшем и базовом режиме устройство рисует горизонтальную линию, называемую трассировкой по середине экрана слева направо, которая относится к звукам, услышанным и поглощенным. Один из элементов управления, контроль времени, устанавливает скорость, с которой рисуется линия. Он обычно откалиброван в секундах на деление. Если входное напряжение отклоняется от нуля, трасса отклоняется вверх или вниз. Другое управление, вертикальное, устанавливает масштаб вертикального отклонения и калибруется в вольтах на деление. Полученный след представляет собой график напряжения во времени, с самым последним прошлым слева, более новым справа.

Когда входной сигнал является так называемым «периодическим», обычно можно получить простую трассировку, установив временную базу в соответствии с частотой входного сигнала. Например, если входной сигнал представляет собой синусоидальную волну 50 Гц, то ее период составляет 20 мс, поэтому временная база должна быть отрегулирована так, чтобы время между последовательными горизонтальными развертками составляло 20 мс. Этот режим называется непрерывной разверткой. Недостатком этого является то, что основная база времени инструмента обычно не является абсолютно точной, а частота входного сигнала обычно не является абсолютно стабильной. В результате след может дрейфовать по экрану, что затрудняет измерение.

Понимание запуска осциллографа

Эти устройства обычно имеют функцию, называемую «триггером», которая помогает обеспечить более стабильную трассировку. По сути, триггер заставляет область приостанавливаться после достижения правой стороны экрана, где она ждет определенного события, прежде чем вернуться в левую сторону экрана и вычертить следующую трассировку. Эффект — это повторная синхронизация временной базы с входным сигналом, которая предотвращает горизонтальный дрейф. Триггерные схемы позволяют отображать непериодические сигналы, такие как одиночные импульсы, а также периодические сигналы, такие как синусоидальные волны и прямоугольные волны.

Типы триггеров включают:

внешний триггер, импульс от внешнего источника, подключенного к выделенному входу;
краевой триггер, краевой детектор, который генерирует импульс, когда входной сигнал пересекает заданное пороговое напряжение в указанном направлении;
видео-триггер, схема, которая извлекает синхронизирующие импульсы из видеоформатов, таких как PAL и NTSC, и запускает временную базу для каждой строки, указанной строки, каждого поля или каждого кадра; а также
задержанного триггера, который ждет заданное время после триггера края перед запуском развертки.

Внешние сигналы и входные каналы осциллографа

Большинство устройств также позволяют пользователям обходить временную базу и подавать внешний сигнал в горизонтальный усилитель. Это называется режимом X-Y и полезно для просмотра фазового соотношения между двумя сигналами, что может быть сделано в радио- и телевизионной технике. Когда два сигнала являются синусоидами различной частоты и фазы, полученный след называется кривой Лиссажу.

Некоторые осциллографы имеют курсоры, которые являются линиями, которые можно перемещать по экрану для измерения интервала времени между двумя точками или разницы между двумя напряжениями. Большинство устройств также имеют два или более входных канала, что позволяет им отображать более одного входного сигнала на экране в данный момент времени. Обычно у них есть отдельный набор вертикальных элементов управления для каждого канала, но только одна система запуска и временная база.

Специальные типы осциллографов

Двухъядерное устройство имеет две триггерные системы, так что два сигнала можно просматривать на разных осях времени. Это также известно как режим увеличения. Сначала пользователь захватывает желаемый сигнал, используя подходящую настройку триггера. Затем он или она включает функцию увеличения, масштабирования или двойной временной базы и может перемещать окно, чтобы посмотреть детали сложного сигнала.

Иногда событие, которое пользователь хочет увидеть, может происходить только иногда. Чтобы поймать эти события, некоторые осциллографы являются «областями хранения», которые сохраняют самую последнюю развертку на экране. Некоторые цифровые модели могут перемещаться со скоростью медленнее, чем один раз в час, эмулируя магнитофон. То есть, сигнал прокручивается по экрану справа налево.

Уникальность данного текста проверена