Попробуем разобраться в том, какую роль играет полоса пропускания, чувствительность и память осциллографа при измерениях, в каких случаях лучше использовать аналоговые и цифровые, двухканальные и двухлучевые осциллографы, а когда вместо современного стационарного цифрового или портативного осциллографа достаточно иметь под рукой старый советский прибор? Ответы на эти и другие вопросы, а также все типовые заблуждения, связанные с этими приборами, вы найдете в нашей подборке - 20 самых важных характеристик осциллографов!
Для очень быстрых сигналов пассивные датчики вызывают проблемы, вызванные емкостью кабеля зонда. В случае измерений сигналов высокого напряжения, например ± 100 В, основного напряжения или межфазного напряжения, безопасным вариантом является использование изолированного дифференциального датчика.
Цель создания цифровых лабораторных осциллографов обычно заключается в достижении высокой эффективности, что, к сожалению, отражается в стоимости. Портативные портативные осциллографы имеют много очевидных преимуществ для техников-технологов, однако их малые разрешения и размеры дисплея трудно читать при солнечном свете, а срок службы батареи по-прежнему относительно короткий. Если мы дополнительно ожидаем от него определенного уровня производительности - это решение будет по-прежнему относительно дорогостоящим.
Когда мы говорим «осциллограф», то представляем себе прибор, на лицевой панели которого расположен экран, отображающий графики входных электрических сигналов (амплитудные и временных характеристики). Однако поскольку видов этих сигналов «великое множество», очевидно, что не может быть одного универсального прибора, способного адекватно показать все. Поэтому, выбирая осциллограф, нужно ориентироваться во всех разновидностях этого «многоликого» по областям применения прибора, чтобы выбрать именно тот, который подходит для решения стоящих перед вами задач. И здесь немудрено запутаться или упустить какие-то моменты, что может привести к покупке «ненужного чуда» электронной техники. А чтобы не попасть впросак, стоит прислушаться к отзывам опытных практиков, помогающим системно подойти к своим запросам и сделать действительно безошибочный выбор. Далее разбираются основные параметры и технические характеристики осциллографов.
Почти сразу же доступна возможность сохранять ссылки, экспортировать данные в электронные таблицы или текстовые процессоры. Теоретически, они должны быть более дешевым вариантом, но это не всегда так. Все аналоговые электронные компоненты осциллографа расположены вне компьютера, поэтому проблема интерференции решена. Второе преимущество внешних осциллографов - мобильность - их можно использовать как с настольным компьютером, так и с ноутбуком или даже нетбуком.
Как и динозавры, аналоговые осциллографы достигли конца своих дней. С другой стороны, цифровые осциллографы с высокой производительностью по разумной цене останутся на рынке дольше. Единственное, что в этом случае - выбор правильного типа. Если вы планируете покупать, следуйте приведенным ниже инструкциям.
1. Чем хорош двухлучевой осциллограф?
Двухлучевой осциллограф позволяет двумя лучами одновременно наблюдать на общей временной развертке два независимых процесса. Двухканальный осциллограф содержит электронный коммутатор, коммутирующий либо намного чаще, чем частота процесса, либо намного реже, чем частота процесса два процесса на один луч. При этом получается, как бы два луча, но график отображается «кусками, хотя, если частота коммутации выбрана верно, то визуально это не заметно. Все это верно до тех пор, пока исследуются строго периодические процессы. Если же процессы импульсные или не строго периодические (форма сигнала отличается в разных периодах или период меняется), качественно наблюдать два таких процесса на двухканальном однолучевом осциллографе невозможно, потому что в каждый момент времени мы видим только кусочек одного процесса. В принципе двухлучевой осциллограф, конечно, намного лучше однолучевого двухканального. У двухлучевого есть и недостаток: вертикальная развертка каждого луча линейна в своей половине экрана, верхнего - в верхней, нижнего - в нижней. При попытке использовать весь экран одним лучом нас ждет разочарование - отклонение луча у двухлучевой ЭЛТ в «чужой» половине экрана существенно нелинейно.
Попробуйте, прежде чем покупать - не бойтесь сравнивать осциллографы от разных производителей. Если продавец не позволяет вам вернуть осциллограф, если вас это не устраивает, тогда лучше не покупать такое оборудование. Покупая высококачественные осциллографы - попробуйте демонстрационную версию и проверьте, все ли работает с сигналами, которые вы хотите измерить, и не только с такими сигналами, которые осциллограф показывает в лучшем свете. Когда вы покупаете осциллограф, проверьте наличие доступных обновлений программного обеспечения и то, что включено в осциллограф по данной цене. Подведение итогов в порядке наиболее важного параметра: пропускная способность, частота дискретизации и размер буфера памяти.
2. Ограничения двухканального (многоканального) осциллографа
Двухканальный (многоканальный) осциллограф отличается от двухлучевого (многолучевого) тем, что у него одновременное наблюдение разных сигналов обеспечивается быстрым переключением с одного канала на другой, т. к. применяется однолучевая трубка. Из-за чего на высоких скоростях развертки он «рвет» сигналы на экране. Двухлучевой (многолучевой) - имеет трубку с несколькими лучами, поэтому он сигналы не «рвет», но стоит обычно дороже.
Автомобильный осциллограф - лучший выбор
Однако будьте осторожны, поскольку в большинстве цифровых осциллографов нет возможности увеличить полосу пропускания или частоту дискретизации, поэтому, если вы покупаете осциллограф со слишком низкими параметрами, это будет так до конца. Еще несколько лет назад, когда были простые системы зажигания, в профессиональных автомобильных мастерских доминировали аналоговые осциллографы. Поскольку они в основном использовались для проверки искры, большой частотной характеристики не требовалось. Однако огромным преимуществом было то, как осциллограф отображал форму волны, форма волны была чистой, без шумов и искажений, что было вызвано низкосортными цифровыми осциллографами.
3. Любой осциллограф - это не измерительный, а наблюдательный прибор
Хотя в цифровых осциллографах используются также измерительные функции (можно, например, проводить измерения амплитуды сигнала и т. д.). У аналоговых осциллографов погрешность по экрану 5-10%. Цифровые, к которым относятся также USB-осциллографы, вроде более точные, но есть такое понятие, как «Вертикальное разрешение». Например, у типового USB-осциллографа - указано 9 бит вертикального разрешения (реально часто - 8 бит). Это значит, что входной сигнал, надо поделить на 2 в 8-й степени, то есть на 256, что при входном сигнале 10 В даст ступеньку в 0,4 В.
На следующем рисунке вы можете увидеть ход искры вместе с течением тока на катушке. Как вы можете видеть на графике, существует очень высокая вертикальная линия. Это импульс разряда, который длится очень коротко, поэтому линия очень тонкая. Возможность точно изобразить такой сигнал является одним из многих преимуществ аналоговых осциллографов, а также большинства диагностических средств, которые когда-то работали на таких осциллографах.
Однако эти осциллографы были очень большими, тяжелыми и громоздкими. Им требовалась тележка или другое постоянное место, они были почти неподвижны. Прогресс в технологии измерительных приборов с задержкой, а также стал переводиться в автомобильную промышленность. Были созданы цифровые осциллографы, которые, однако, не могли воспроизвести форму волны так же хорошо, как аналоговые осциллографы. Благодаря этому сопоставление вышеуказанного курса не представляет проблемы для цифровой системы, как вы можете видеть в приведенном ниже примере.
4. Цифровой или аналоговый осциллограф?
Выбор «цифровой или аналоговый осциллограф» зависит от характера исследуемых процессов. Цифровой имеет память, широчайшие возможности рассматривать уже зарегистрированные кратковременные сигналы (есть возможность делать их скриншоты), цветной дисплей (что очень способствует восприятию информации), множество способов синхронизации, некоторые возможности обработки сигнала. У аналогового - наименьшие искажения наблюдаемого сигнала, что обычно приводится как основной довод в их пользу. Других, более серьезных доводов обычно не приводят.
Итак, какая выборка нам нужна? Мы не будем фокусироваться на формулах или математике, только на обычной логике. Итак, что нам нужно измерить в транспортных средствах и какие элементы требуют диагностики с помощью осциллографа? При выборе осциллографа мы должны обратить внимание не только на самые быстрые сигналы, но и на самые медленные, потому что хорошее устройство может проиллюстрировать оба. Это может показаться странным, потому что, подобно осциллографу, он может показывать сигналы медленно, подробнее об этом позже в этой статье.
Это не проблема для большинства осциллографов, изготовленных в настоящее время. Но как насчет бесплатных прогонов, таких как расходомер? Может показаться странным, что не каждый осциллограф покажет его, как хотелось бы. Так называемый режим прокрутки в осциллографах является затруднительным. Он состоит в том, что при бесплатных настройках временной базы осциллограф вместо сбора сигнала в память и воспроизведения его на экране каждые несколько секунд отображает на экране точку, которая рисует форму волны слева направо без лишних задержек, полностью вживую.
5. Цифровой осциллограф не покажет ВЧ импульсы
Еще одна особенность цифровых осциллографов: для наблюдения непрерывного сигнала, и для того, чтобы сильно не увеличивать частоту дискретизации (квантования) по времени (а это необходимо из-за того, что точных быстродействующих АЦП пока еще мало, а то и вовсе нет для решения каких-то задач), часто используются для обработки численные методы (аппроксимация, интерполяция, экстраполяция). Современные микроконтроллеры довольно просто с этой задачей справляются. Но в результате мы видим не настоящий сигнал, а эрзац-сигнал, полученный в результате обработки точечных отсчетов численными методами. То есть мы можем не увидеть на сигнале «иглы» высокочастотных импульсных помех, которые будут прекрасно видны на аналоговом осциллографе.
Таким образом, тестируя расходомер, мы имеем живую трассировку, которую мы можем остановить и проанализировать в данный момент. К сожалению, для нас это не аналоговый осциллограф, потому что с такими свободными основами времени мы увидим только движущуюся точку на экране. Это самый большой минус аналоговых осциллографов. Нетрудно сделать вывод, что наблюдение медленных датчиков на аналоговых осциллографах является очень сложным, что можно увидеть в анимации.
На этом этапе мы подошли к одной из важных функций, которая позволяет нам выбрать цифровой осциллограф. Однако эти осциллографы отличаются параметрами и, что интересно, также в их методах работы. Мы можем представить себе, где на экране появляется сигнал от неисправного расходомера. Стандартный осциллограф, работающий в режиме прокрутки, использует очень небольшой буфер памяти, и, следовательно, нет возможности расширить такой курс и проанализировать выбранные детали.
6. Цифровой осциллограф умеет запоминать сигналы
У цифрового осциллографа дополнительное удобство - он может запоминать сигнал и выводить его на экран в увеличенном масштабе (функция экранной лупы). А также достаточно просто реализуются функции автонастройки на сигнал и измерение параметров сигнала (но это уже в дорогих моделях). Еще одно важное достоинство - просмотр или предварительное (возможно и полное) декодирование промышленных протоколов.
На первый взгляд эти формы сигналов выглядят одинаково, они были взяты из одного и того же расходомера для того же диапазона входного напряжения. С другой стороны, области, отмеченные после расширения, выглядят так. Первое, что бросается в глаза, - это способ увеличить этот фрагмент. На курсе слева вы можете четко видеть коллапс, который может быть еще больше увеличен, курс справа больше не увеличивается, потому что это максимум, который позволяет нам осциллограф.
Другой пример: у нас есть несколько прогонов от системы зажигания на экране. Без увеличения они выглядят как картинка слева. Но что, если мы хотим проанализировать один из них, потому что вы можете видеть, что с ним что-то не играет? В стандартном осциллографе у нас не так много возможностей, мы можем переместить курс в центр экрана и увеличить его за счет увеличения временной базы, пока память образца достаточно велика, мы увидим детали нашего импульса, как на рисунке ниже. Увеличение показывает, что для искры нет поддержки.
Цифровой осциллограф работает на принципе преобразования аналогового (т. е. непрерывного) сигнала в цифровой (т. е. дискретный) со всеми вытекающими отсюда последствиями:
- Для того чтобы передать сигнал как можно точнее, частота дискретизации должна быть намного выше частоты измеряемого сигнала. Т. е. чем больше дискретных отсчетов в единицу времени, тем более непрерывным будет отображение сигнала и более точным его воспроизведение на экране.
- Дискретизация по уровню измеряемого сигнала (как правило, это напряжение). Чтобы его как можно точнее измерить, надо иметь хорошую дискретизацию по уровню. Допустим, мы имеем АЦП 8-бит. Теоретически он дает 256 уровней сигнала. Т. е. сигнал с амплитудой 10 В он может перевести в цифровой код с точностью 0,04 В, а если у АЦП 10 разрядов (1024 уровня), то мы сможем наблюдать этот же сигнал с точностью 0,01 В (правда, на самом деле точность будет ниже, из-за погрешности самого АЦП).
- Многолучевым цифровой осциллограф в принципе быть не может.
- Интерфейс для связи с компьютером имеют не только цифровые, но и многие аналоговые осциллографы.
Однако в автомобильной промышленности это не всегда так красиво, и ошибочный процесс не всегда появляется постоянно. Часто бывает, что ошибка возникает время от времени, допустим, раз в несколько секунд или минут. Захват этого на осциллографе, даже с большой памятью, практически невозможно. Здесь идет помощь устройств, которые имеют возможность непрерывно писать, скажем, жесткий диск. К сожалению, у немногих устройств есть такая возможность, и даже если эта регистрация происходит с частотой дискретизации не более нескольких килогерцовов, что недостаточно для анализа сигналов зажигания или впрыска.
8. Объем памяти цифрового осциллографа
Объем памяти выборок (в английской технической документации используются термины Record Length - длина записи или Memory Depth - глубина памяти) - третья ключевая характеристика цифровых осциллографов, наряду с полосой пропускания и частотой оцифровки. Суть в том, что это память, работающая на частоте оцифровки. Ее нехватка приводит к тому, что на медленных развертках осциллограф вынужден снижать частоту оцифровки во избежание переполнения памяти. Хотя есть «кривые» попытки обойти эту проблему, например, использованием пик-детектора. Если памяти выборок много (от 1 Мегасемплов), то это производителем специально подчеркивается, а если мало, то всячески замалчивается. Или приводится большой объем памяти, но оказывается, что это просто ОЗУ встроенного процессора, а не быстрая память выборок. Допустим, частота выборок - 500 мегавыборок в секунду (полоса пропускания - 50 МГц, 10 выборок на период). Смотрим сигнал 50 Гц (период 20 мс). За это время осциллограф сделает 10 000 000 выборок. С 8-битным АЦП ему надо запомнить 1 байт на выборку. Итого, чтобы зарисовать этот период, ему нужно либо 10 Мб памяти, либо снижать частоту выборок.
Альтернативой является так называемый рекордер на некоторых осциллографах. Он работает как камера, которая запоминает последующие экраны. Недостатком этой функции является мертвое время между входами. Это связано с тем, что осциллограф принимает сигнал, а затем останавливает его, потому что он должен послать сигнал в более медленную память рекордера. На данный момент в записи есть отверстие, потому что тестируемая волна постоянно меняется, и осциллограф имеет свою паузу. Возможно, это звучит плохо, но что, если неисправная часть просто мертва в это время?
9. «Короткая и длинная» память в цифровом осциллографе
Короткая и длинная память - это «закон сохранения энергии в осциллографе». Если вы используете максимальную частоту дискретизации то у вас «короткая память» будет (извините за выражение), если же частота дискретизации будет в два раза меньше - то у вас память будет «ого-го». Если нужно посмотреть пачку импульсов - используете большую память, если периодический, но высокочастотный сигнал (тем более меандр), то тогда более важна частота дискретизации.
Мы будем искать, искать и находить ничего. Единственной альтернативой является быстрая непрерывная запись на диск или большая внутренняя память, что можно увидеть с увеличением на следующих снимках экрана. Преимущества этой функции, безусловно. Возможность анализа инжекторных или искровых потоков Анализ поведения датчиков вала и вала с еще более длительной регистрацией Возможность расширения и проверки деталей. Продвинутый анализ характеристик потока от давления выхлопа или давления сжатия. . Многое было сказано о необходимости выбора осциллографа в зависимости от потребностей пользователя.
10. Время нарастания входного сигнала
Показатель «Время нарастания входного сигнала» - чем меньше, тем лучше. Это значит, что меньше будет «отгрызаться» начало первого сигнала на экране при внутренней синхронизации, и тем лучше частотные свойства осциллографа.
Считается, что для наблюдения цифровых сигналов полоса пропускания осциллографа должна быть в несколько раз выше частоты сигнала (хотя бы втрое), иначе прямоугольный сигнал превращается в «квазисинусоиду» (то есть «заваливаются» фронты). И частота дискретизации должна быть выше хотя бы раз в десять (некоторые даже считают, что это соотношение должно быть не менее 1:20).
Это зависит от них и богатства портфеля, что мы выбираем. Если бы можно было разделить степень улучшения в диагностике с помощью осциллографа, можно определить, в чем мы в основном нуждаемся. На мой взгляд, наиболее разумное разделение выглядит следующим образом.
На этом этапе мы уже используем датчики, которые измеряют давление сжатия, но, кроме того, показывают на одном графике моменты открытия и закрытия клапана, синхронизацию вала и вала, а также отрицательное давление. Мы также можем анализировать выпускной и впускной коллектор, которые предоставляют нам информацию о пропуске зажигания и прямом подозрении на данный цилиндр. Это оборудование с самым низким уровнем цен и самой простой структурой.
12. Как связаны шумы и погрешность Разрешение экрана
Чем выше разрешение экрана, тем больше детализация. Выбирайте разрешение не менее 640 точек по горизонтали и не менее 480 точек по вертикали, многие современные относительно недорогие осциллографы уже имеют такие экраны. Экран должен быть цветным и с малой инерционностью. Черно-белые экраны с большой инерционностью - прошлый век.
На этом этапе диагностика настолько трудоемка, что стационарные или ручные осциллографы становятся громоздкими, нокаут начинает вызывать разочарование, а маленький экран мучает зрение. Для такой работы вам нужен большой экран, работающий с мышью, который дает нам скорость, точность и свободу.
Однако при использовании расширенной диагностики вам требуется оборудование, которое, как правило, для автомобильной промышленности с использованием сложного, интуитивно понятного программного обеспечения. Цифровой осциллограф - это портативное электрическое устройство, используемое для измерения и сравнения двух размеров. Цифровые осциллографы часто используются для измерения токов переменного тока, и подавляющее большинство механиков не могут представить себе осциллограф без их повседневной работы.
13. Как связаны шумы и погрешность Когда нужен осциллограф с логическим анализатором?
Современная прикладная электроника - это в большинстве случаев «смесь цифры с аналогом». Расшифровка протоколов здесь не главное (хотя и не без нее). Но вот, допустим, имеем сигнал ШИМ, который в свою очередь может перейти во что угодно - ток, напряжение, температуру, магнитное поле, обороты и т. д. и т. п. Регулирование этих величин, допустим, выполняется с помощью микроконтроллера посредством какого-либо ПИД-регулятора. Как отрабатывать все тонкости этих процессов? Вот тут и придет на помощь встроенный в осциллограф логический анализатор. Конечно, все то же самое можно делать и отдельным анализатором, и синхронизировать его с аналоговыми сигналами. Но все это вы будете видеть на разных мониторах и засечь, что и после чего изменяется «от цифры в аналоге» уже будет очень неудобно и непродуктивно.
Таким образом, если вы собираетесь рассматривать цифровой и аналоговый сигналы одновременно, например, цифровой сигнал зависит (синхронизирован) от аналогового или наоборот, то лучшим решением будет осциллограф с логическим анализатором на борту или хотя бы с возможностью докупить логический анализатор позже (но нужно, чтобы у покупаемого осциллографа была такая опция). Отдельный логический анализатор удобен для работы с чистой цифрой.
14. Как связаны шумы и погрешность Как связаны шумы и погрешность осциллографа с разрешением экрана?
Шумы осциллографа не имеют никакого отношения к разрешению экрана. Точно так же и погрешность осциллографа не имеет никакого отношения к разрешению экрана.
15. Эквивалентный режим
Эквивалентный режим используется только для периодических сигналов. Он позволяет повысить частоту дискретизации в десятки раз. Суть в том, что друг за другом делается не одна запись сигнала, а много, но каждый раз с небольшим смещением. Поскольку сигнал все время одинаковый (периодический), потом полученные записи накладывают друг на друга, и получают запись с как-бы очень высокой частотой оцифровки, например 50 ГГц, хотя реальная частота оцифровки была обычная, например 500 МГц. Для однократных сигналов не годится.
16. Режим сегментированной памяти
Некоторые цифровые осциллографы имеют режим сегментированной памяти. То есть их можно оставить работать хоть на неделю, но они будут записывать не весь сигнал, а только его часть, форма которой задается через меню, например, только короткие пики. Таким образом, ни один пик не будет пропущен и будет записан с нужной (высокой) частотой дискретизации. А потом все записанные сегменты (кусочки сигнала) можно разом просмотреть.
17. Минусы портативных осциллографов
У портативных приборов цены выше, а параметры хуже, это известно. В частности, «настольные» осциллографы давно «доросли» до 1-2 мегасемплов (мегабайт) памяти выборок, а у портативных эта память по-прежнему 1-40 килосемплов (килобайт).
18. Что такое мотортестер?
Для диагностики системы зажигания автомобильного двигателя используется мотортестер, представляющий собой многоканальный осциллограф (осциллограф-мультиметр с четырьмя и более каналами), с инсталлированным в нем специальным ПО. К осциллографу подключается комплект датчиков. Мотортестер отображает осциллограмму высокого напряжения системы зажигания и в реальном времени параметры импульсов зажигания, такие как пробивное напряжение, время и напряжение горения искры.
19. Что такое автомобильный диагностический сканер?
Для «общей» автодиагностики применяют диагностический адаптер или CAN-Bus автомобильный диагностический сканер, представляющий собой осциллограф смешанных сигналов - осциллограф со встроенным логическим анализатором, который, используя специальное ПО, выполняет дешифровку протоколов CAN/KWP2000/др. и трактует полученные данные. Система управления современного двигателя, отвечающего строгим нормам токсичности, в качестве главного своего элемента содержит электронный блок управления (ЭБУ). Так вот сканер предназначен именно для работы с ЭБУ, для его «сканирования». А так как сканер работает с блоком, то он позволяет:
- Наблюдать сигналы с датчиков системы, следить за их изменением во времени.
- Проверять работу исполнительных механизмов путем приведения их в действие и визуального или другого контроля.
- Считывать сохраненные системой коды неисправностей.
- Посмотреть идентификационные данные ЭБУ, системы и т. п.
20. Почему лучше не использовать осциллографы, выпущенные в СССР?
В России до сих пор продаются осциллографы, выпущенные в СССР 25-30 лет назад. Они могут привлечь внимание разве что новичков и не очень требовательных радиолюбителей. Однако опытные практики пишут на страницах интернет-форумов буквально следующее: «Ни в коем случае не советую связываться с советскими приборами, тем более осциллографами, управляемыми микропроцессором. Советские приборы утыканы сбоку и сверху подстроечниками для калибровки. Методика описана в инструкции, обычно довольно бестолковой. Перечень «пороков» советских приборов продолжают габариты, вес и высохшие электролиты».
Примечание.
При подготовке этой статьи использовались отзывы, советы и рекомендации по выбору и работе с электронными осциллографами, собранные с крупнейших отечественных и зарубежных интернет-форумов.
Осциллограф становится относительно простым в использовании прибором после первого знакомства с ним. Затруднение может вызывать лишь изучение и запоминание функции каждого из различных органов управления на передней панели, где имеется множество ручек, лимбов, переключателей, кнопок и соединителей. Для непосвященных это кажется очень трудным. Изучите назначение каждого органа управления и проследите за картинкой на экране при использовании этих ручек. В результате вы быстро все поймете. Одним из лучших способов изучения функций и методов использования осциллографа является получение по возможности большего опыта во время практической работы.
Кабели для осциллографа
Желательно использовать осциллограф двухканального типа, так как он позволяет наблюдать одновременно два отдельных сигнала. Следовательно, он имеет два входных кабеля и соединителя. Они обычно маркируются как канал 1 и 2 или А и В. Различают два основных типа кабелей - прямой и аттенюаторный.
Кабель прямого типа является коаксиальным кабелем с двумя выводами, которые обычно имеют концевую заделку в виде щупов-наконечников или посредством зажимов типа «крокодил» для подключения к схеме. В любом случае данный кабель подводит сигнал, который должен воспроизводиться на экране, напрямую (без ослабления) к осциллографу.
С аттенюаторным типом соединителя также используется коаксиальный кабель, но в общем случае применяется щуп вместо зажимов типа «крокодил». Узел щупа содержит последовательный резистор с большим сопротивлением, которое вместе с полным входным сопротивлением осциллографа формирует делитель напряжения. Таким образом, данный щуп и кабель выполняют ослабление (аттенюацию) сигнала в 10 раз.
Преимуществом такого кабеля является то, что он создает меньшую емкостную нагрузку для схем высокой частоты, позволяя визуализировать высокочастотные сигналы и сложные формы сигнала. Чтобы получить корректное измерение амплитуды сигнала, не забудьте измеренное значение умножить на 10.
Измерение амплитуды
Для амплитудных измерений используется откалиброванная или координатная сетка на экране электронно-лучевой трубки для определения числа делений между максимальными положительным и отрицательным отклонениями сигнала {такое измерение называется измерением размаха, или двойной амплитуды, сигнала).
Осциллограф визуализирует на экране синусоидальный сигнал. Это наиболее легкий и более точный метод для измерения размаха сигнала. Осциллограф позволяет видеть сигнал, а также любой шум, искажение или помехи, которые могут его сопровождать. Он может выполнять измерения напряжений сигналов с частотой до нескольких сот мегагерц.
В отличие от мультиметра осциллограф не позволяет измерить ток. Единственным способом измерить ток при помощи осциллографа является косвенный способ, а именно, надо измерить напряжение на участке цепи, преобразовать размах в эффективное значение, а затем разделить его на известное сопротивление участка цепи.
При выполнении тестов и измерений в электронике обычно является необходимым преобразование эффективных значении в значения размаха и наоборот. Эффективные (среднеквадратические, действующие) значения напряжения и тока связаны со значениями размаха (двойного амплитудного) следующими соотношениями:
где индексы: РР - размах, RMS - эффективное значение.
Измерение частоты
Для измерений частоты F на осциллографе сначала нужно измерить период Т сигнала. Период - это время одного цикла. Самый простой способ сделать это - подсчитать количество горизонтальных делений между двумя последовательными пиками сигнала. Тогда частота F= 1/Т.
Проблема заземления
Сетевой шнур осциллографа снабжен заземляющим проводом, который соединен с шасси прибора внутри корпуса. Общая точка входов и выходов (зондов, синхросигналов) также связана с шасси. В домашних электроустановках корпус соединяется с заземляющим нейтральным проводом сети.
Такой тип подключения, разработанный для безопасности пользователя, вызывает серьезную проблему при проведении измерений в схемах, прямо или косвенно связанных с сетью. К ним относятся, например, схемы на симисторах или схемы, питающиеся от устройств с конденсаторами (без трансформатора). В этих случаях существует риск короткого замыкания, которое обычно не представляет опасности, поскольку срабатывает предусмотренная защита. Однако это плохо влияет на работу осциллографа. В таком случае следует убрать соединение с нейтралью, например, подключив переходник с трехконтактной вилки на двухконтактную или модифицировав многоконтактную вилку. Не нужно отсоединять заземляющий провод от корпуса осциллографа! Необходимо подчеркнуть, что такое подключение носит временный характер и должно быть изменено после проведения работ.
След луча
Срок службы электронно-лучевой трубки осциллографа существенно сокращается, если след луча без необходимости будет иметь вид точки, расположенной в одном и том же месте (возможно выгорание люминофора в этом месте). Поэтому после каждого измерения с такой необычной настройкой нужно возвращать временную развертку в состояние, при котором след луча имеет вид прямой линии.
Влияние зонда на работу схем
Сопротивление измерительных входов осциллографа ниже, чем аналогичное сопротивление цифрового мультиметра; оно составляет около 1 МОм против 10 МОм для мультиметра. К этому сопротивлению обычно добавляется конденсатор емкостью порядка 20 пФ. Такие величины могут явиться причиной ошибок измерения и даже нарушения нормального функционирования схемы. Например, программа микроконтроллера может давать сбои при зондировании его тактовых схем (кварцевого генератора) или схемы обнуления.
Другим типичным примером является RC-цепь, особенно когда номиналы резисторов повышены. При подключении зонда может возникнуть впечатление, что конденсатор разряжен, хотя на самом деле он постоянно заряжен из-за ошибки в схеме. Иногда таймер работает только при наличии зонда осциллографа из-за вызываемого им изменения параметров. Из всего сказанного можно сделать вывод, что при любом отклонении в работе устройства, которое зондируется при помощи осциллографа, следует изучить его с помощью принципиальной схемы, чтобы выявить возможные причины сбоя.
