Осциллограф - это прибор, предназначенный в первую очередь для наблюдения формы сигналы. Кроме того, он применяется для измерения напряжения, тока, частоты, угла сдвига фазы сигнала. Используется в научно-исследовательских и прикладных целях.
Осциллографы бывают 2 видов:
- Аналоговые;
- Цифровые.
С приходом технологий аналоговые приборы постепенно «отошли на второй план» и сейчас их трудно найти в продаже.
В зависимости от функционала, цифровые в свою очередь подразделяются на:
- запоминающие (отличается от стандартного наличием памяти) осциллографы;
- с цифровым люминофором прибор позволяет делать большое количество «снимков сигнала» за одну единицу времени;
- стробоскопические – применяются при работе с высокочастотными сигналами (50 ГГц и более). Прибор выбирает различные точки сигнала в нескольких последовательных периодах и в процессе обработки воссоздает исходную форму волны;
- комбинированный – работает во временной и частотной области (отображаются и форма, и спектр сигнала). Как правило, применяется при поиске проблем в областях, где сигналы могут приводить к необычным явлениям в спектрах. Используются в области сотовой связи, при разработке и обслуживании беспроводных систем связи.
- смешанных сигналов – прибор сочетает в себе функции логического анализатора и цифрового осциллографа. Благодаря этому можно удобно исследовать цифровые схемы.
Цифровой осциллограф состоит из:
- электронно-лучевой трубки;
- входного усилителя исследуемого сигнала, выход подключен к пластинам вертикального отклонения трубки, который генерирует сигнал пилообразной формы, который в свою очередь подается на пластины горизонтального отклонения трубки;
- блока горизонтальной развертки;
- калибраторов длительности и амплитуды;
- ЖК –дисплея;
- блока управления яркости.
Как подключить осциллограф
Цифровой осциллограф преобразует сигнал в цифровой формат, используя аналогово-цифровой преобразователь и обрабатывает сигнал в цифровой форме.
Вход прибора имеет 2 клеммы – «фазу» (подключение ко входу усилителя вертикального отклонения луча) и «землю» (электрически подключена к прибору).
Прибор показывает напряжение фазы относительно земли.
Если вы не знаете, какой проводник «земля», а какой «фаза», то установить это можно следующим образом:
Не подключая никуда осциллограф, возьмите рукой один из контактов одного из входных проводников, другой рукой при этом не надо ничего касаться. Если проводник «земля», то на экране вы увидите горизонтальную линию развертки, а если «фаза» - сильные помехи в виде искаженной синусоиды частотой 50 Гц.
Определив фазы, можно приступать к непосредственному подключению осциллографа к цепи. При отсутствии выраженного общего провода подключаемся к любой из точек, напряжение которой не надо исследовать. При наличии общего провода, подключаем корпус осциллографа к нему и считаем такой провод за условную точку – нулевой потенциал. Рекомендуем не нарушать данное правило, так как отступление может привести к большим погрешностям в измерениях.
Режимы развертки
- ждущий – если сигнала нет или он слабый развертки на дисплее нет и экран гаснет;
- автоколебательный –при таком режиме генератор работает в автоматическом режиме. В связи с этим, даже при отсутствии сигнала после окончания цикла развертки она заново запускается. Луч наблюдается на экране даже при отсутствии сигнала;
- однократный – генератор «возводится» с помощью внешнего воздействия, например, при нажатии на кнопку.
Настройка осциллографа
Перед работой осциллограф необходимо настроить – откалибровать каналы. Делать это необходимо после того, как прибор прогреется – примерно через 5 минут после включения. При калибровке высокочастотного осциллографа рекомендуем взять шнур с двумя разъемами (на вход прибора и на выход калибратора). В противном случае возможны искажения сигнала. В случае, если у вас низкочастотная модель достаточно просто коснуться щупом калибратора. Затем следует переключатель «вольт/дел» поставить в такое положение, чтобы сигнал калибратора занимал 2-4 деления на дисплее. После этого включается переменное напряжение канала и на экране появляется сигнал. Потом в зависимости от частоты калибратора, ручку развертки следует поставить в положение, чтобы было видно не менее 5-7 периодов. Если частота 1 килогерц, то частота развертки составляет 1 мс (каждый период занимает одно деление экрана). Затем проверяем, чтобы на протяжении нескольких периодов сигнал попадал точно по делениям экрана. При несовпадении поворачиваем ручку плавного изменения развертки в тех пор, пока не увидим совпадения.
Параллельно не забываем проверять амплитуду сигнала, она должна быть такой же, как написано на калибраторе.
Измерение частоты
Осциллограф позволяет измерять период сигнала, который обратно пропорционален частоте. Наиболее удобно измерять период в месте пересечения
Измерение сдвига фаз
Расположение друг к другу двух колебательных процессов во времени показывает сдвиг фаз. Измерение происходит в долях периода сигнала. Одинаковому взаимному расположению сигналов соответствует фазовый сдвиг. При этом период и частота сигналов не влияют на результаты измерения. В связи с чем удобно растягивать период сигнала на весь экран.
Автор:
Виктор Косолапов
