În măsurătorile de osciloscop în dispozitivele de înaltă frecvență, capacitatea de intrare a divizorului poate introduce distorsiuni semnificative în nodul reglat (de exemplu, atunci când o sondă este conectată la un circuit generator de RF etc.). Divizoarele cu un raport 1: 1 au o capacitate de intrare de ordinul a 100 pF sau mai mult (capacitatea cablului plus capacitatea de intrare a osciloscopului), care limitează în mod semnificativ gama lor de frecvență. În același timp, divizoarele standard pasive 1:10 cu o capacitate de intrare de 12 - 17 pF reduc sensibilitatea osciloscopului la 50 mV / div (cu o sensibilitate maximă de intrare de 5 mV / div, tipică pentru majoritatea osciloscoapelor industriale), precum și au o capacitate de intrare prea mare pentru măsurători fără distorsiuni în circuitele RF, unde capacitățile circuitelor pot avea aceeași valoare.

Această problemă este rezolvată folosind sonde active speciale pentru măsurători, fabricate în acest scop (de exemplu, de Tektronix). Cu toate acestea, aceste dispozitive sunt destul de dificil de găsit, iar prețul lor (150 USD în sus) este comparabil cu prețul unui osciloscop bun folosit. În același timp, nu este foarte dificil să se fabrice independent o sondă simplă de osciloscop activ cu o capacitate mică de intrare, lucru realizat de autor.

Sonda de osciloscop activ este proiectată pentru măsurarea tensiunilor de curent alternativ în circuitele RF de joasă tensiune și are următoarele caracteristici:

• Gama valorilor amplitudinii semnalului măsurate - de la 10 mV la 10 V
• Răspuns în frecvență - Liniar de la 10 kHz la 100 MHz pe semnal mic
• Semnal de ieșire - inversat, cu un raport de diviziune de 1: 2
• Tensiunea de alimentare - 12 volți (4 * CR2025) sau sursă externă
• Capacitate de intrare - 0,5 pF (0,25 pF cu divizor extern 1: 10)
• Impedanță de intrare - 100 kilo-ohmi
• Consum curent - 10 mA
• Dimensiuni 60 x 33 x 16mm

Aspectul dispozitivului fabricat este prezentat în fotografie.

Proiectarea dispozitivului

Diagrama schematică a sondei este prezentată în figură. Dispozitivul este asamblat pe trei tranzistoare cu microunde cu zgomot redus 2SC3356 cu o frecvență de întrerupere de 7 GHz. Câștigul de tensiune este de aproximativ 23 dB. Următorul emițător de ieșire oferă o izolare suplimentară a amplificatorului de sarcină și poate fi eliminat dacă sonda va fi utilizată cu același osciloscop. Un lanț al unui LED, o diodă zener de 9 volți și un rezistor servește ca indicator de pornire și indicator de prag pentru tensiunea bateriei. O tensiune de alimentare de 12 volți este necesară și suficientă pentru a obține la ieșirea dispozitivului valoarea maximă a amplitudinii semnalului măsurat de până la 5 volți și, astfel, pentru a furniza un interval dinamic maxim de până la 50 dB atunci când se efectuează măsurători cu setarea a coeficientului de deviere, începând de la 5 mV pe diviziune (sensibilitatea majorității osciloscoapelor).

Structural, dispozitivul poate fi asamblat în orice carcasă din plastic adecvată. Principala cerință pentru materialul carcasei este durabilitatea și pierderea redusă a materialului la frecvențe înalte. Pentru a reduce capacitatea de intrare a sondei, aceasta nu trebuie așezată într-o carcasă metalică: cu o rezistență de intrare de 100 kilo-ohmi și o lungime scurtă de conexiuni în interiorul carcasei, pickup-urile externe nu joacă un rol, mai ales având în vedere că limita inferioară a intervalului de frecvență a fost aleasă în mod deliberat mult mai mare decât frecvența rețelei electrice.

Sonda este pornită apăsând un buton în momentul măsurării, ceea ce garantează funcționarea dispozitivului fără a înlocui alimentarea internă pentru o perioadă lungă de timp. În plus, după cum se poate vedea în fotografie, butonul de alimentare este protejat de apăsarea accidentală atunci când dispozitivul nu este utilizat. Pentru funcționarea continuă, este prevăzut un conector pentru conectarea unei surse de alimentare externe de 12 volți, 10 mA.

Vizualizarea internă a dispozitivului este afișată în fotografie. O placă metalică rezistentă cu patru șuruburi asigură pachetul de patru baterii cu litiu CR2325 dedesubt. Cablul coaxial de ieșire trebuie fixat în siguranță cu placa de presiune pe șuruburi, așa cum se vede în fotografie. Amplificatorul de intrare cu microunde este montat pe o placă miniaturală adecvată (autorul a folosit o placă ceramică de 10 x 10 mm cu 12 puncte pentru lipirea cablurilor, dintr-un element al unui micromodul stivuit - aceste piese au fost fabricate în anii 60 înainte de apariția microcircuitelor și sunt foarte convenabile pentru realizarea circuitelor miniaturale cu componente SMD moderne).

Stabilire

Această etapă de lucru trebuie efectuată foarte atent pentru a obține rezultatul dorit.

1. După asamblarea amplificatorului, este necesar, în primul rând, să-i setați cu precizie punctul de funcționare selectând un rezistor de 120 kilohm pentru a obține amplitudinea maximă a semnalului nedistorsionat la ieșire. În acest circuit și cu baterii noi, acest mod se realizează prin setarea unei tensiuni constante de la +5,2 la +5,3 volți la emițătorul celui de-al doilea tranzistor. Punctul de funcționare al celui de-al doilea emițător nu necesită ajustare pentru valorile rezistenței specificate.
2. Apoi, trebuie să selectați cu precizie valoarea divizorului de intrare al rezistorului inferior (în acest caz, 20 kilo-ohmi) pentru a obține scara necesară (1: 2) de transmisie a semnalului între intrarea și ieșirea dispozitivului la o frecvență relativ scăzută. (aproximativ 100 KHz). Rețineți că impedanța de intrare a amplificatorului cu ratingurile specificate ale pieselor este de aproximativ 5 kilo-ohmi (la aceeași frecvență), astfel încât, în absența rezistorului specificat, coeficientul de transmisie al dispozitivului va fi mai mare decât cel necesar unul cu aproximativ 3 dB (cantitatea de atenuare a semnalului de intrare este (105/5) = 26 dB, în timp ce câștigul total al circuitului este de 23 dB, iar câștigul necesar pentru întregul dispozitiv ar trebui să fie 0,5, adică minus 6 dB).
3. Selectarea capacităților de compensare (0,5 pF în paralel cu un rezistor de 100 kg-ohm și un condensator de tuns în ramura inferioară a divizorului de intrare) se efectuează prin compararea coeficientului de transfer la două frecvențe, de exemplu, 1 MHz și 30 MHz și selectarea capacităților până la obținerea coeficientului de transfer constant dorit al dispozitivului. Apoi, verificarea finală a dispozitivului se efectuează la frecvența superioară de funcționare, dacă radioamatorul are o astfel de oportunitate.
4. În concluzie, capacitatea efectivă de intrare a sondei este verificată la o frecvență înaltă (de exemplu, conectându-l la un circuit cu parametrii cunoscuți ai unui generator de lucru și monitorizând schimbarea frecvenței semnalului de ieșire folosind un contor de frecvență digital sau receptor). Cu un design corect al dispozitivului, acesta nu ar trebui să difere semnificativ de valoarea indicată în diagramă (capacitatea totală de intrare în sondă realizată de autor, măsurată la o frecvență de 20 MHz, a fost de 0,505 pF).

Observații

Această sondă a fost creată de autor pentru măsurători în circuitele semnalelor RF sinusoidale din circuitele generatoarelor și etapelor amplificatorului circuitelor tranzistorului și, în general, rezolvă problema pusă. Din acest motiv, relația de mai sus a fost aleasă în sondă între toți parametrii principali ai dispozitivului - gama sa de frecvență, sensibilitate ridicată, o impedanță de intrare suficient de mare și capacitatea minimă de intrare posibilă a contorului, precum și o mică consum curent. Ingineria radio este întotdeauna un compromis pentru valorile limită ale parametrilor specificați de dezvoltator.

Dmitriy
Kiev

Valorile elementelor de determinare a frecvenței indicate în diagramă corespund unei frecvențe a oscilatorului local de 25 MHz. Ce permit. de exemplu, observați pe ecranul unui osciloscop cu o lățime de bandă de până la 5 MHz forma oscilațiilor de înaltă frecvență a semnalelor cu o frecvență de 20 ... 30 MHz. Mixerul Ul este un mixer inelar convențional, circuitul său este prezentat în Fig. 2.

Semnalul în studiu este alimentat printr-un transformator de bandă largă de înaltă frecvență T1 n printr-un atenuator rezistiv suplimentar la intrarea mixerului.

Când reglați dispozitivul, trebuie să eliminați caracteristica de amplitudine a acestuia din semnalul de intrare și astfel să găsiți valoarea maximă a semnalului în studiu care poate fi aplicat atașamentului. Cu mixerul SRA1 Ul, acest nivel (la / pin) a atins -3 dBm, adică 160 mV (impedanța de intrare a mixerului este de 50 Ohm).

Transformatorul T1 este realizat pe un inel de ferită FT-37-75 cu un diametru exterior de 9,6 mm. Înfășurarea primară este miezul central al cablului coaxial, trecut prin inel, iar cel secundar conține 31 de rotații și este realizat cu un fir cu diametrul de 0,3 mm. Este uniform distanțat în jurul perimetrului inelului. Un astfel de transformator atenuează semnalul investigat cu aproximativ 30 dB.

Atenuarea totală a semnalului investigat (ținând cont de atenuatorul rezistiv) este de 50 dB, ceea ce face posibilă, de exemplu, analiza semnalului de la emițătoarele stațiilor de amatori cu o putere de până la 50 W. Lățime de bandă a transformatorului - de la 0,5 la 100 MHz.

Pierderea în mixer este de aproximativ 10 dB, astfel încât nivelul maxim de semnal care intră în osciloscop va fi (în funcție de parametrii unei anumite instanțe a mixerului) 20 ... 50 mV. prin urmare, osciloscopul trebuie să aibă sensibilitatea adecvată.

Notă. Dispozitivul poate utiliza dispozitive semiconductoare domestice: KP303V (VI). KD503B (V2 în Fig. 1), KT325, KT355, KT368 (V3. V4) și KD503B (VI-V4 în Fig. 2). Transformatoare T1. T "2 (Fig. 2) al mixerului inelar poate fi realizat pe inele de ferită de dimensiunea standard K10x5x3 cu permeabilitate magnetică de 50 ... 100. Datele de înfășurare pot fi împrumutate din descrierea unei unități similare a Radio- 76 transceiver publicat în Radio 1976, N 6, 7. Același conductor magnetic poate fi utilizat pentru transformatorul T1 din Fig. 1.

QST (SUA), februarie. 1982

Compania Pribortech http://priborteh.ru

Tel. (499) 112-Z4-Z9, (499) 6Z8-84-17,
fax (499) 112-З4-З9 adăug. nouă,
suport tehnic (499) 112-З4-З9 ext. 0

E-mail: [e-mail protejat]рribоrtеh.ru sau [e-mail protejat]
SKYPE: pribоrtеh
ICQ: Z12-171-294

Adresa noastră: 127247 Rusia, Moscova, str. Pyalovskaya. 5A

ATENŢIE! Lista de prețuri consolidată nu este o ofertă publică. Datorită modificărilor cursului de schimb și a modificărilor prețurilor de vânzare de către producători, prețul final poate diferi de cel indicat. Verificați prețul pentru articolele de interes.

Căutare după preț - taste Ctrl + F

Instrumente de măsurare> Osciloscoape analogice> С1-97

C1-97 un osciloscop de înaltă frecvență este conceput pentru a studia procesele rapide în intervalul de frecvență de la 0 la 350 MHz. Acest model este un osciloscop C1-97 vă permite să observați semnale cu o frecvență de până la 1000 MHz. În acest caz, apar distorsiuni semnificative ale amplitudinii semnalului - „blocaj”. (Nu se recomandă utilizarea pe termen lung la frecvențe exorbitante.) C1-97 are două canale, a căror impedanță de intrare este de 50 ohmi, dispozitivul include două sonde active de 100 ohmi. Ecran 80X100, dimensiunile globale ale carcasei 360X200X420, greutate 18 kg.

Înlocuiește: C1-75 C1-104

Caracteristicile dispozitivului C1-97:

FUNCȚIONALITATE LARGĂ

Un timp de creștere scurt (1 ns) și un CRT cu o rată de înregistrare ridicată fac posibilă utilizarea cu succes a osciloscopului în tehnologia electronică de calcul, fizica nucleară de mare energie pentru studierea impulsurilor scurte cu un timp de creștere scurt care vine la o frecvență scăzută sau o dată . Impedanța de intrare potrivită de 50 Ohm permite preluarea semnalelor de înaltă frecvență fără a le distorsiona formele de undă din cauza încărcării capacitive. Impedanța de intrare cu impedanță mai mare este furnizată de sondele și separatoarele active de la distanță incluse în instrument.
O sondă activă de la distanță convertește o impedanță de intrare de 50 Ω la 100 kΩ; 4 pF și cu un divizor 1:10 1 MΩ, 2,5 pF și are o lățime de bandă de 350 MHz cu un câștig de 1: 1.
Lățimea de bandă a căii de sincronizare este de 500 MHz, vă permite să observați semnale cu o lățime de bandă de până la 500 MHz.
Osciloscopul S1-97 este ușor de utilizat, deoarece fiecare funcție de operare este realizată folosind un buton separat.

SPECIFICAȚII C1-97

CRT tip 16LO101A, fascicul unic cu persistență scurtă;
Culoarea strălucirii este albastră, tensiunea de accelerare este de 22,5 kV.
Partea de lucru a ecranului este de 80x100 mm.
Lățimea liniei fasciculului nu depășește 0,8 mm.
Viteza înregistrării fotografice a semnalelor individuale nu este mai mică de 1300 km / s atunci când se utilizează un obiectiv cu o deschidere relativă de 1: 2 și nu mai puțin de 2000 km / s când se utilizează un obiectiv cu o deschidere relativă de 1: 1,5.
Vizualizări verticale: Canalul A; Canalul B; imagine alternativă a canalelor A și B; însumare algebrică (canal A plus B).
Coeficient de abatere: intervalul de valori al coeficientului de abatere al fiecărui canal este setat în trepte de la 5 mV / cm la 0,5 V / cm, corespunzător rândului numerelor 1, 2, 5.
Eroarea de bază a coeficienților de deviere cu intrare directă și cu o sondă activă nu este mai mare de 3%.

Parametrii de răspuns tranzitoriu (RR):
timpul de creștere al fiecărui canal nu mai mult de 1 ns - cu intrare directă;
1,4 ns sau mai puțin cu sondă activă;
Creșterea HRP și denivelările în secțiunea de timp de stabilizare cu intrare directă și cu o sondă activă nu mai mult de 5%.
Timpul de decantare al HRC cu intrare directă și cu o sondă activă nu depășește 5 ns.
Inegalitatea HRC cu intrare directă și cu o sondă activă nu este mai mare de 3%.
Deriva: pe termen scurt nu mai mult de 2 mm, pe termen lung nu mai mult de 5 mm.
Distorsiunea DC în fiecare canal nu depășește 3%.
Deplasarea fasciculului: datorită curentului de intrare în canalele A și B, precum și atunci când tensiunea de alimentare se modifică cu 10% - nu mai mult de 5 mm;
În canalul B, la apăsarea butonului NORM-INVEST, când fasciculul coincide cu axa orizontală centrală a scalei - nu mai mult de 10 mm.
Intervalul de mișcare verticală a fasciculului nu este mai mic de 80 mm.
Parametrii de intrare pentru ambele canale:
a) contribuție agreată:
rezistență la intrare 50 Ohm;
coeficient de reflexie nu mai mult de 0,1;
b) intrare inconsecventă:
rezistenta la intrare cu sonda activa -100 kOhm;
capacitate de intrare cu o sondă activă - nu mai mult de 4 pF;
rezistență la intrare cu o sondă activă și un divizor 1:10 - (1) MΩ;
capacitate de intrare cu o sondă activă și un divizor 1:10 nu mai mult de 2,5 pF.
Gama de tensiune a semnalului investigat nu este mai mică de: de la 1 mV la 4 V cu intrare directă, de la minus 0,4 la 0,4 V pentru sondă, de la minus 4 până la 4 V pentru o sondă cu divizor 1:10.
Tensiunea CC admisibilă la intrarea fiecărui canal:
Cu intrare directă nu mai mult de 3 V;
Cu o sondă activă nu mai mult de 15 V;
Cu o sondă activă și un divizor 1:10 nu mai mult de 40 V.
Factorul de izolare între canale nu este mai mic de 1500 când o tensiune armonică este furnizată cu o frecvență de 100 MHz și nu mai puțin de 1000 când o tensiune armonică este furnizată cu o frecvență de 350 MHz.
Întârzierea imaginii semnalului în traseul de deviere verticală asigură observarea unui impuls de 10 ns în secțiunea de lucru a măturării.
Osciloscop C1-97 oferă următoarele moduri de măturare:
auto-oscilant;
aşteptare;
intrare simplă.
Gama valorilor coeficienților de măturare este setată în trepte de la 10 ns / cm la 0,1 s / cm, corespunzător rândului de numere 1,2, 5, există o întindere de măturare de 10 ori.
Eroarea de bază a coeficientului de măturare în intervalul de la 5 ns / cm la 0,1s / cm nu este mai mare de 4%, eroarea de bază a coeficienților de măturare
1,2 ns / cm - nu mai mult de 6%.
Limitele mișcării orizontale a fasciculului asigură alinierea începutului și sfârșitului secțiunii de lucru a măturii cu axa verticală centrală a scalei ecranului instrumentului.
Parametrii de sincronizare interni:

nivel minim 8 mm în intervalul de frecvență de la 20 Hz la 100 MHz și cu un semnal de impuls cu o durată de 4 ns sau mai mare;
nivel maxim 80 mm în intervalul de frecvență de la 20 Hz la 100 MHz și cu un semnal de impuls cu o durată de 4 ns sau mai mare;
0,1ns) cm,
Cr nomin

Parametri de sincronizare externi:
interval de frecvență de la cel mult 20 Hz la cel puțin 500 MHz;
nivel minim 40 mV în intervalul de frecvență de la 20 Hz la 100 MHz și cu un semnal de impuls cu o durată de 4 ns sau mai mare, un nivel maxim de 3 V în intervalul de frecvență de la 20 Hz la 100 MHz și cu un semnal de impuls cu o durată de 4 ns sau mai mult
0,1ns) cm,
Cr nomin
unde Кр este valoarea nominală a raportului de măturare setat ns / cm.
Calibratorul de amplitudine și timp are impulsuri dreptunghiulare la ieșire cu o rată de repetare de 200 kHz, o amplitudine de 0,6 V la o sarcină de 50 ohmi.
Eroarea de bază a tensiunii de ieșire a calibratorului în întreaga zonă de lucru de influențare a cantităților nu este mai mare de 1,5%, rata de repetare nu este mai mare de 0,2%.
Distorsiunile geometrice la limitele orizontale și verticale ale scării ecranului instrumentului nu depășesc 3%.
Eroare de ortogonalitate nu mai mult de 1.
Alimentare cu osciloscop de la rețeaua de curent alternativ cu tensiune (220) V, frecvență (50) Hz și conținut de armonie de până la 5% și (220) V frecvență
(400) Hz.
Puterea consumată de dispozitiv de la rețea la tensiunea nominală nu depășește 140 VA.
Dispozitivul permite funcționarea continuă în condiții de funcționare timp de cel puțin 8 ore, menținând în același timp caracteristicile tehnice în limitele stabilite de specificațiile tehnice.
Dimensiunile totale ale dispozitivului sunt de 475x410x220 mm. Greutatea nu mai mare de 18 kg.
Condiții de funcționare: temperatura ambiantă de la 5
până la 40 C, Umiditate relativă a aerului până la 95% la o temperatură de 30 C.

O serie de publicații dedicate osciloscoapelor. Astăzi voi vorbi despre care sunt principalele tipuri de osciloscoape, voi vorbi despre avantajele și dezavantajele lor, voi lua în considerare principalele caracteristici ale osciloscoapelor și voi încerca să dau sfaturi despre cum să alegeți un instrument care să se potrivească sarcinilor care se rezolvă.

Alegerea unui nou osciloscop poate fi o provocare, deoarece există destul de multe modele pe piață astăzi. Iată câteva puncte de bază care vă vor ajuta să luați decizia corectă și să înțelegeți de ce aveți cu adevărat nevoie.

Înainte de a lua în considerare cumpărarea unui osciloscop nou, încercați să răspundeți la următoarele întrebări:

1. Unde ai de gând să folosești dispozitivul?
2. Câte puncte din circuit va trebui să măsurați simultan?
3. Care este amplitudinea semnalelor pe care le măsurați de obicei?
4. Ce frecvențe sunt prezente în semnalele pe care le măsurați?
5. Trebuie să măsurați semnale periodice sau unice?
6. Investigați semnale în domeniul frecvenței și aveți nevoie de FFT?

Osciloscop analogic sau digital?

Este posibil să fiți încă un fan al instrumentelor analogice, dar în lumea digitală de astăzi, caracteristicile lor nu pot corespunde capacităților osciloscoapelor de stocare digitală de astăzi. În plus, modelele analogice pot utiliza o tehnologie veche cu capacități foarte limitate. De asemenea, pot exista probleme cu disponibilitatea pieselor de schimb.

Avantajul unui osciloscop analog este absența zgomotului, care este în mod inerent digital, și anume, nu există zgomot ADC, care se manifestă sub forma unei oscilograme în trepte pe dispozitivele digitale. Dacă precizia în transmiterea formei semnalului investigat este foarte importantă pentru dvs., atunci alegerea dvs. este un dispozitiv analogic.

Avantajele unui osciloscop digital sunt evidente:

Osciloscoapele digitale permit, de asemenea, achiziția de date de mare viteză și pot fi integrate în sisteme automate de testare (relevante pentru producție).

De asemenea, adesea dispozitivele digitale pot include dispozitive suplimentare într-o singură carcasă:

• Analizor digital (logic) (aceste dispozitive permit, pe lângă toate, să analizeze pachete de date digitale, de exemplu, transmise prin diferite interfețe I 2 C, USB, POATE SA, SPI si altii)
• Generator de funcții (forme de undă arbitrare)
• Generator serial digital

Dacă osciloscopul este realizat sub forma unui dispozitiv portabil, atunci acesta este adesea combinat cu un multimetru, sunt numiți și scopmetre (uneori cu caracteristici foarte bune). Avantajele incontestabile ale acestor dispozitive sunt independența față de sursa de rețea, compactitatea, mobilitatea și versatilitatea.

Osciloscoape USB

Osciloscoapele bazate pe PC, sau așa cum se numesc acestea, osciloscoapele USB, devin din ce în ce mai populare, deoarece sunt mai ieftine decât osciloscoapele tradiționale. Prin utilizarea unui computer, acestea oferă avantajele unui afișaj color mare, un procesor rapid, capacitatea de a salva date pe disc și de a utiliza o tastatură. Un alt mare avantaj este capacitatea de a exporta rapid date în foi de calcul.

Dintre set-top box-urile USB, întâlnești adesea combinații reale care combină mai multe dispozitive într-un singur caz: un osciloscop, un analizor digital, un generator de forme de undă arbitrar și un generator de rețea serială digitală.

Prețul comodității și versatilității este o performanță mai slabă decât omologii lor autonome.

Caracteristici importante ale osciloscoapelor

Să ne uităm la ce caracteristici ale dispozitivelor ar trebui să acordați atenție atunci când alegeți un osciloscop.

1. Lățime de bandă

Alegeți un osciloscop cu lățime de bandă suficientă pentru a capta frecvențele înalte conținute în semnalele pe care le măsurați.

Lățimea de bandă este poate cea mai importantă caracteristică a unui osciloscop. Ea este cea care determină gama de semnale pe care intenționați să le examinați pe ecranul osciloscopului dvs. Acest parametru afectează în mare măsură costul dispozitivului de măsurare.

Pentru osciloscoapele cu o lățime de bandă de 1 GHz și mai mică, răspunsul de frecvență (AFC) al dispozitivului este așa-numitul răspuns de frecvență Gaussian, care este răspunsul de frecvență al unui filtru trece jos unipolar. Acest filtru trece toate frecvențele sub o anumită frecvență (care este lățimea de bandă a osciloscopului) și suprimă toate frecvențele prezente în semnalul de deasupra acestei frecvențe de întrerupere.

Frecvența la care semnalul de intrare este atenuat cu 3 dB este considerată lățimea de bandă a osciloscopului. O atenuare a semnalului de 3 dB înseamnă o eroare de amplitudine de aproximativ 30%! Cu alte cuvinte, dacă aveți o undă sinusoidală de 100 MHz la intrarea osciloscopului și lățimea de bandă a osciloscopului este, de asemenea, de 100 MHz, atunci tensiunea măsurată vârf-la-vârf cu acest osciloscop va fi de aproximativ 700 mV (-3 dB = 20 lg(0,707 / 1,0). Pe măsură ce frecvența sinusoidului crește (menținând o amplitudine constantă), amplitudinea măsurată scade. Prin urmare, nu puteți măsura cu precizie semnale care au frecvențe mai mari în apropierea lățimii de bandă a osciloscopului.

Deci, cum determinați lățimea de bandă necesară a dispozitivului? Pentru a măsura semnale pur analogice, aveți nevoie de un osciloscop care să aibă o lățime de bandă declarată de cel puțin trei ori mai mare decât cele mai mari frecvențe de undă sinusoidală pe care s-ar putea să trebuiască să le măsurați. La 1/3 din lățimea de bandă a osciloscopului, atenuarea semnalului este minimă. Pentru a măsura mai precis, utilizați următoarea regulă: lățimea de bandă împărțită la 3 este de aproximativ 5% eroare, iar împărțită la 5 este 3% eroare. Cu alte cuvinte, dacă urmează să măsurați frecvențe de 100 MHz, alegeți un osciloscop de cel puțin 300 MHz și cel mai bun dintre toți 500 MHz. Dar, din păcate, acest lucru va atrage după sine o creștere a prețului ...

Cum rămâne cu lățimea de bandă necesară pentru aplicațiile digitale, unde sunt utilizate în primul rând osciloscoapele moderne? De obicei, ar trebui să alegeți un osciloscop care are o lățime de bandă de cel puțin cinci ori mai mare decât frecvența procesorului / controlerului / magistralei din sistemul dvs. De exemplu, dacă frecvența maximă în propriile modele este de 100 MHz, atunci ar trebui să alegeți un osciloscop cu o lățime de bandă de 500 MHz sau mai mare. Dacă osciloscopul îndeplinește acest criteriu, va putea capta până la a cincea armonică cu atenuare minimă a semnalului. A cincea armonică a unui semnal este critică în determinarea formei de undă generale a semnalelor dvs. digitale. Să iau în considerare un exemplu: o undă pătrată de 10 megahertz constă din suma unui semnal sinusoidal de 10 megahertz + un semnal sinusoidal de 30 megahertz + semnal sinusoidal de 50 megahertz etc. În mod ideal, ar trebui să alegeți un dispozitiv care are o lățime de bandă de cel puțin a 9-a frecvență armonică. Deci, dacă principalele semnale cu care lucrați sunt meandre, atunci este mai bine să luați un dispozitiv cu o lățime de bandă de cel puțin 10 ori frecvența meandrelor dvs. Pentru meandrele de 100 MHz, alegeți un dispozitiv de 1 GHz, dar, din păcate, acest lucru îi va crește semnificativ costul ...

Dacă nu aveți un osciloscop cu lățimea de bandă adecvată, atunci când examinați semnale de undă pătrată, veți vedea colțuri rotunjite pe ecran în loc de marginile ascuțite și clare care caracterizează rata ridicată de creștere a marginii impulsului. Este destul de evident că o astfel de afișare a semnalelor, în general, afectează negativ precizia măsurătorilor.

Distorsiune a formei de undă cu lățime de bandă insuficientă (intrare - undă pătrată)

Meandrele au creșteri și căderi temporale destul de abrupte. Există o regulă simplă pentru a afla lățimea de bandă necesară pentru dispozitivul dvs. dacă aceste brațe și pante sunt importante pentru dvs. Pentru un osciloscop cu o lățime de bandă sub 2,5 GHz, creșterea abruptă (căderea) poate fi măsurată ca 0,35 împărțit la lățimea de bandă. De exemplu, un osciloscop de 100 MHz poate măsura până la 3.5ns boost. Pentru un osciloscop de la 2,5 GHz la 8 GHz, utilizați 0,4 împărțit la lățimea de bandă și pentru osciloscoapele de peste 8 GHz, utilizați 0,42 împărțit la lățimea de bandă. Dacă ridicarea dvs. este punctul de plecare pentru calcul, atunci utilizați circuitul invers: dacă trebuie să măsurați 100ps de lift, aveți nevoie de un osciloscop cu o lățime de bandă de 0,4 / 100ps = 4GHz.

2. Rata de eșantionare

Alegeți un osciloscop care are rate de eșantionare suficiente pe fiecare canal pentru a livra lățimea de bandă a dispozitivului în timp real.

De asemenea, acest parametru este uneori numit rata de eșantionare sau rata de eșantionare.

Strâns legat de lățimea de bandă în timp real a unui osciloscop este rata sa maximă de eșantionare admisibilă. „În timp real” înseamnă că osciloscopul poate captura și afișa semnalele primite (care nu se repetă) comparabile cu lățimea de bandă a instrumentului.

Pentru a trece la determinarea ratei de eșantionare, este necesar să reamintim teorema Kotelnikov (în vest este mai bine cunoscută ca Teorema Nyquist-Shannon sau teorema de eșantionare), care spune că în cauză,

dacă semnalul analogic are o lățime limitată a spectrului, atunci acesta poate fi reconstituit fără echivoc fără pierderi din probele sale luate cu frecvența title = "(! LANG: Rendered by QuickLaTeX.com" height="16" width="84" style="vertical-align: -4px;">, где — максимальная частота, которой ограничен спектр сигнала и его можно представить в виде ряда!}

Unde iar intervalul de eșantionare îndeplinește condiția

Dacă frecvența maximă a semnalului depășește jumătate din frecvența de eșantionare, atunci este imposibil să recuperați semnalul fără distorsiuni.

Este o greșeală să ne gândim că aceasta este lățimea de bandă a osciloscopului. În această ipoteză, rata minimă de eșantionare necesară pentru un osciloscop pentru o lățime de bandă dată este doar de două ori lățimea de bandă în timp real a osciloscopului.

Componente ale frecvenței de distorsiune atunci când lățimea de bandă a osciloscopului este egală cu jumătate din rata sa de eșantionare pentru cazul unui răspuns de frecvență gaussian

așa cum se arată în figură, acest lucru nu este același lucru cu faptul că, desigur, filtrul osciloscopului nu acționează ca un perete de cărămidă (nu reduce frecvențele de peste brusc la amplitudine zero).

După cum am menționat, osciloscoapele cu lățimi de bandă de 1 GHz sau mai puțin tind să aibă un răspuns de frecvență gaussian. Aceasta înseamnă că, deși osciloscopul atenuează amplitudinea unui semnal peste punctul de -3 dB, nu elimină complet aceste componente cu frecvență mai mare. Componentele de frecvență distorsionate sunt prezentate în umbră roșie în figură. Prin urmare, este întotdeauna mai mare decât lățimea de bandă a osciloscopului.

Se recomandă să selectați rata maximă de eșantionare a osciloscopului, care este de cel puțin patru până la cinci ori lățimea de bandă în timp real a osciloscopului, așa cum se arată în figura de mai jos. Cu acest parametru, filtrul de reconstrucție al osciloscopului poate reproduce cu exactitate forma de undă a semnalelor de mare viteză cu o rezoluție în intervalul de zeci de picosecunde.

Componentele de frecvență distorsionate atunci când lățimea de bandă a osciloscopului este specificată ca rata de eșantionare a instrumentului

Multe osciloscoape în bandă largă au o limită mai ascuțită, așa cum se arată în figura de mai jos. Acesta este cel mai plat răspuns de frecvență. Deoarece un osciloscop cu cel mai plat răspuns de frecvență posibil atenuează componentele de frecvență dincolo de limite și începe să abordeze răspunsul ideal al unui filtru teoretic de perete de cărămidă, nu sunt necesare multe puncte de eșantionare pentru a reprezenta bine semnalul de intrare atunci când se utilizează filtrarea digitală la reconstituie forma de undă. Pentru osciloscoapele cu acest tip de răspuns în frecvență, teoretic, puteți specifica lățimea de bandă egală cu.

Componente de frecvență distorsionate atunci când lățimea de bandă a osciloscopului este setată la 1 / 2,5 din rata de eșantionare a osciloscopului pentru instrumentele cu răspuns de frecvență „cel mai plat”.

3. Adâncimea memoriei

Alegeți un osciloscop care are suficientă adâncime de memorie pentru a vă capta cele mai complexe semnale la rezoluție înaltă

Strâns legat de rata maximă de eșantionare a unui osciloscop este adâncimea maximă de memorie posibilă. Chiar dacă o foaie de specificații a osciloscopului ar putea pretinde o rată maximă maximă de eșantionare, acest lucru nu înseamnă că osciloscopul eșantionează întotdeauna la o rată de eșantionare ridicată. Osciloscopul probează forma de undă la viteza maximă atunci când baza de timp este setată la unul dintre intervalele de timp cele mai rapide. Dar când baza de timp este setată la un interval lent, pentru a capta un interval de timp mai lung întinzându-l pe ecranul osciloscopului, instrumentul reduce în mod automat eșantionarea în funcție de adâncimea de memorie disponibilă.

De exemplu, să presupunem că osciloscopul are o rată maximă de eșantionare de 1 Gsample / s și o adâncime de memorie de 10 mii de puncte. Dacă măturarea osciloscopului este setată la 10 ns / div, atunci pentru a captura 100 ns ale formei de undă pe ecranul osciloscopului (10 ns / div x 10 secțiuni = 100 ns interval de timp), osciloscopul are nevoie doar de 100 de puncte de memorie pe întregul ecran. La rata maximă de eșantionare de 1 Giga probe / s: 100 ns interval de timp x 1 Giga probe / s = 100 puncte. Nici o problemă! Dar dacă setați măturarea osciloscopului la 10 μs / div pentru a capta 100 μs din forma de undă, osciloscopul își va eșantiona automat rata de eșantionare la 100 Ms / s (10K puncte / 100 µs interval de timp = 100 Ms / s). Menținerea unor rate de eșantionare ridicate pe intervale de timp lente necesită ca instrumentul să aibă memorie suplimentară. O ecuație destul de simplă va ajuta la determinarea cantității de memorie necesară, pe baza celui mai lung interval de timp al unui semnal complex pe care trebuie să îl capturați și a ratei maxime de eșantionare la care doriți să fie eșantionat osciloscopul.

Memorie = Interval de timp x Rată de eșantionare

În timp ce ați putea crede intuitiv că mai multă memorie este întotdeauna mai bună, osciloscoapele cu adâncimi mari de memorie tind să fie mai scumpe. În al doilea rând, este nevoie de timp suplimentar pentru a procesa semnale lungi folosind memoria. Acest lucru înseamnă de obicei că rata de actualizare a formei de undă va fi încetinită, uneori destul de dramatic. Din acest motiv, majoritatea osciloscoapelor de pe piață au astăzi selecția manuală a adâncimii memoriei, iar setarea implicită tipică a adâncimii memoriei este de obicei relativ mică (10k până la 100k puncte). Dacă doriți să utilizați memoria profundă, trebuie să o activați manual și să compromiteți rata de actualizare a formei de undă. Aceasta înseamnă că trebuie să știți când să utilizați memoria profundă și când nu.

Segmentarea memoriei

Unele osciloscoape au un mod special de funcționare numit segmentarea memoriei. Memoria segmentată poate extinde în mod eficient timpul de colectare împărțind memoria disponibilă în segmente mai mici, așa cum se arată în figura de mai jos. Osciloscopul digitalizează apoi selectiv doar părți importante ale formei de undă a semnalului de interes la o rată de eșantionare ridicată și apoi marcaje de timp, astfel încât să știți exact timpul dintre fiecare apariție a unui eveniment declanșator. Acest lucru permite osciloscopului să capteze multe semnale consecutive, dintr-o singură fotografie, cu timpi de repetiție foarte scurte, fără a pierde informații importante. Acest mod de funcționare este util mai ales atunci când capturați rafale de semnal. Exemple de semnale de tip impuls sunt radar de impulsuri, explozii laser și semnale de autobuz de date seriale sparte.

4. Numărul de canale

Alegeți un osciloscop care are suficiente canale pentru a face măsurători critice în timp între semnale corelate (legate).

Numărul de canale necesare într-un osciloscop va depinde de câte semnale trebuie să observați simultan și să le comparați. Inima majorității sistemelor integrate astăzi este (MCU), așa cum se arată simplificat în figura de mai jos. Multe sisteme de microcontroler sunt de fapt dispozitive de semnal mixte cu mai multe magistrale I / O analogice, digitale și seriale pentru interacțiunea cu lumea exterioară, care este întotdeauna de natură analogică.

Modelele de semnal mixt de astăzi devin mai complexe și pot necesita mai multe canale într-un osciloscop pentru a le captura și afișa. Astăzi sunt solicitate osciloscoape cu două și patru canale. O creștere a numărului de canale de la 2 la 4 nu duce la o creștere de două ori a prețului dispozitivului, dar totuși prețul crește semnificativ. Două canale sunt optime, mai multe canale depind de nevoile și capacitățile dvs. financiare. Peste patru canale analogice sunt foarte rare, dar o altă opțiune interesantă este osciloscopul cu semnal mixt.

Osciloscoapele cu semnal mixt combină toate capacitățile de măsurare ale osciloscoapelor cu unele dintre capacitățile analizatorilor de magistrală logică și serial. Cel mai important este capacitatea acestor instrumente de a capta simultan mai multe semnale analogice și logice în timp ce afișează simultan forma de undă a acestor semnale. Gândiți-vă că are mai multe canale de rezoluție verticală de înaltă rezoluție (de obicei 8 biți), plus niște canale de rezoluție verticală foarte scăzute suplimentare (1 bit).

Figura de mai jos prezintă un exemplu de captare a unui semnal de intrare convertor digital-analog (DAC) utilizând canalele digitale ale unui osciloscop, în timp ce monitorizați ieșirea semnalului DAC utilizând un singur canal analogic. În acest exemplu, osciloscopul cu semnal mixt este configurat să declanșeze dacă starea logică a intrării DAC atinge cea mai mică valoare 0000 1010.

Un osciloscop cu semnal mixt poate capta și afișa simultan mai multe semnale analogice și digitale, oferind o imagine de ansamblu a proceselor corelate

5. Rata de actualizare a formei de undă

Alegeți un osciloscop care are o rată de actualizare a semnalului suficient de rapidă pentru a capta evenimente rare și aleatorii pentru o depanare mai rapidă a proiectului

Rata de reîmprospătare a formei de undă poate fi la fel de importantă ca lățimea de bandă, rata de eșantionare și adâncimea memoriei pe care le-am acoperit până acum, deși acest parametru este adesea trecut cu vederea atunci când se compară diferite osciloscoape înainte de cumpărare. Chiar dacă rata de reîmprospătare a semnalului osciloscopului poate părea ridicată atunci când vizualizați formele de undă recapturate pe afișajul osciloscopului, această „rată ridicată” este relativă. De exemplu, o actualizare de câteva sute de semnale pe secundă este cu siguranță suficient de rapidă, dar din punct de vedere statistic, acest lucru poate să nu fie suficient pentru a surprinde un eveniment aleatoriu sau rar care poate apărea doar o dată într-un milion de semnale captate.

Când depanați proiecte noi, viteza de actualizare a formei de undă poate fi critică - mai ales atunci când încercați să găsiți și să depanați probleme rare sau intermitente. Creșterea ratei de actualizare a formei de undă crește șansele ca osciloscopul să capteze evenimente fantomă.

O caracteristică integrală a tuturor osciloscoapelor este timpul mort ( timp mort) sau „timp orb” ( timpul orb). Acesta este timpul dintre fiecare achiziție repetitivă a unui semnal de către osciloscop în timpul căreia procesează semnalul dobândit anterior. Din păcate, timpul mort al unui osciloscop poate fi uneori ordine de mărime mai mari decât timpul de achiziție. În timpul mort al osciloscopului, orice activitate de semnal care ar putea apărea va fi omisă așa cum se arată în figura de mai jos. Rețineți câteva vârfuri de semnal care au avut loc în timpul opririi osciloscopului, nu în timpul de achiziție.

Osciloscopul captează timpul și timpul mort

Datorită timpului mort, capturarea evenimentelor rare și aleatorii cu un osciloscop devine un joc - la fel ca aruncarea zarurilor. Cu cât mai multe ori aruncați zarurile, cu atât este mai mare probabilitatea de a obține o anumită combinație de numere. La fel, cu cât formele de undă ale osciloscopului sunt actualizate mai frecvent pentru un anumit timp de observație, cu atât este mai probabil să captați și să vizualizați un eveniment evaziv despre care ați putea chiar suspecta că există.

Figura de mai jos prezintă o explozie care are loc de aproximativ 5 ori pe secundă. Unele osciloscoape au o rată maximă de actualizare a semnalului de peste 1 milion de forme de undă pe secundă, iar un astfel de osciloscop are șanse de 92% să capteze această creștere în 5 secunde. În acest exemplu, osciloscopul a captat supratensiunea de mai multe ori.

Achiziționarea osciloscopului de erori la 1 milion de actualizări ale formei de undă pe secundă

Pentru osciloscoapele cu o actualizare de 2-3 mii de ori pe secundă, probabilitatea de a captura astfel de vârfuri în 5 secunde este mai mică de 1%.

6. Declanșator

Alegeți un osciloscop care are o varietate de tipuri de declanșare de care este posibil să aveți nevoie pentru a ajuta la izolarea unei capturi de forme de undă pe cele mai complexe forme de undă.

Dacă declanșarea măturării osciloscopului nu are nicio legătură cu semnalul investigat, atunci imaginea de pe ecran va rula sau va fi neclară. În acest caz, osciloscopul afișează diferite părți ale semnalului observat în același loc. Pentru a obține o imagine stabilă, toate osciloscoapele conțin un sistem numit declanșator. Declanșatorul întârzie declanșarea măturării osciloscopului până când sunt îndeplinite anumite condiții.

Capacitatea de declanșare este unul dintre cele mai importante aspecte ale unui osciloscop. Declanșarea vă permite să sincronizați obținerea unei forme de undă de către osciloscop și să afișați porțiuni individuale ale formei de undă. Vă puteți gândi să declanșați un osciloscop ca pe un instantaneu sincronizat.

Cel mai obișnuit tip de declanșator pentru un osciloscop este atunci când acesta traversează un anumit nivel. De exemplu, declanșarea pe marginea canalului 1 atunci când semnalul traversează un anumit nivel de tensiune (nivel de declanșare) în direcția pozitivă, așa cum se arată în figura de mai jos. Toate osciloscoapele au această capacitate și acesta este probabil cel mai frecvent utilizat tip de declanșare. Dar pe măsură ce proiectele digitale devin mai complexe, poate fi necesar să definiți / filtrați mai mult declanșatorul osciloscopului cu combinații specifice de semnale de intrare pentru a capta semnalul „la zero” și a vizualiza, de asemenea, porțiunea dorită a semnalului de intrare complex.

Declanșarea osciloscopului pe marginea unui impuls digital

Unele osciloscoape au capacitatea de a declanșa impulsuri cu caracteristici specifice de sincronizare. De exemplu, declanșați numai când pulsul are o lățime mai mică de 20 ns. Acest tip de declanșator (cu o lățime de impuls rafinată) poate fi foarte util pentru declanșarea unor eșecuri neașteptate.

Un alt tip de declanșator utilizat în majoritatea osciloscoapelor moderne este declanșatorul șablon. Modul de declanșare a modelului vă permite să configurați un declanșator al osciloscopului pentru a declanșa o combinație logică / booleană de niveluri înalte (cele) și niveluri mici (zerouri) pe două sau mai multe canale de intrare. Acest lucru poate fi util mai ales atunci când se utilizează un osciloscop cu semnal mixt care poate avea până la 20 de canale analogice și digitale.

Osciloscoapele mai avansate oferă chiar declanșatoare care sunt declanșate de forme de undă care au nereguli parametrice. Cu alte cuvinte, osciloscopul este declanșat numai dacă semnalul de intrare încalcă o anumită stare parametrică, cum ar fi o scădere a amplitudinii impulsului („declanșator scurt”), o încălcare a vitezei marginii (timp de creștere / cădere) sau, eventual, o încălcare a durata perioadei de date (declanșarea și păstrarea timpului de configurare).

Figura de mai jos arată osciloscopul declanșând un impuls pozitiv cu amplitudine redusă folosind modul de declanșare scurt. Dacă acest impuls scurt apare o singură dată într-un milion de cicluri de impulsuri de flux de biți, atunci captarea semnalului utilizând un declanșator de margine standard este ca și cum ai căuta un ac într-un fân. De asemenea, este posibil să începeți cu impulsuri "scurte" negative, precum și cu impulsuri scurte cu o anumită durată.

Declanșați osciloscopul cu un impuls scurt

7. Lucrul cu interfețe seriale

Interfețe seriale precum I 2 C, SPI, POATE SA, USB etc., sunt răspândite în multe modele moderne de semnal digital și mixt. Un osciloscop este necesar pentru a verifica dacă un mesaj de magistrală este trimis corect, precum și pentru măsurători de semnal analog. Mulți profesioniști folosesc o tehnică cunoscută sub numele de numărare de biți vizuali pentru a testa o magistrală serială cu un osciloscop. Dar această metodă manuală de decodare a magistralei seriale este destul de laborioasă și duce la erori frecvente.

Multe dintre osciloscoapele digitale și mixte de astăzi au capabilități suplimentare de decodare și declanșare a protocolului de magistrală serială. Dacă intenționați să lucrați îndeaproape cu magistrala serială, atunci căutați osciloscoape care pot decoda și declanșa date din magistrala serială, ceea ce vă poate economisi în mod semnificativ timp la depanarea dispozitivelor.

8. Măsurători și analize ale semnalului

Unul dintre principalele avantaje ale unui osciloscop de stocare digital modern, în comparație cu instrumentele analogice, este capacitatea de a efectua diferite măsurători automate și de a analiza semnale digitalizate. Aproape toate osciloscoapele digitale moderne au capacitatea de a efectua măsurători manuale de cursor / marker, precum și un set minim de măsurători automate ale parametrilor impulsului, cum ar fi timpul de creștere, timpul de cădere, frecvența, lățimea impulsului etc.

În timp ce măsurătorile de impuls implică în mod obișnuit măsurători temporale sau de amplitudine pe o porțiune mică a formei de undă pentru a oferi un „răspuns”, cum ar fi timpul de creștere sau timpul de vârf la vârf, funcțiile matematice ale osciloscopului efectuează operații matematice pe întreaga formă de undă sau pereche de forme de undă la obține încă un semnal.

Figura de mai jos prezintă un exemplu de funcție matematică transformată Fourier rapidă (FFT) care a fost aplicată unui semnal de ceas (urmă galbenă). FFT a tradus semnalul în domeniul frecvenței (curba gri), care trasează amplitudinea în dB pe axa verticală față de frecvența în Hz pe axa orizontală. Alte operații matematice care pot fi efectuate pe semnale digitalizate sunt suma, diferența, diferențierea, integrarea etc.

Deși funcțiile matematice pe un semnal pot fi efectuate și offline pe un computer (de exemplu, în MatLab), având o astfel de oportunitate încorporată în osciloscop nu poate simplifica doar aceste operații, ci și observa comportamentul semnalului în dinamică.

9. Sonde osciloscopice (fire de testare)

Calitatea măsurătorilor depinde foarte mult de ce tip de sondă ați conectat la intrarea BNC a osciloscopului. Când conectați orice sistem de măsurare la circuitul testat, contorul (și sonda) devin parte a dispozitivului testat. Aceasta înseamnă că puteți „încărca” sau modifica într-o oarecare măsură comportamentul semnalelor dvs. Sondele bune nu ar trebui să deranjeze semnalul de intrare și, în mod ideal, ar trebui să trimită un duplicat exact al semnalului care a fost prezent la punctul de măsurare către osciloscop.

Când cumpărați un osciloscop nou, acesta vine de obicei cu un set standard de sonde cu impedanță ridicată - o sondă pentru fiecare canal de intrare al osciloscopului. Aceste tipuri de sonde pasive de uz general sunt cele mai frecvente și măsoară o gamă largă de semnale în raport cu solul. Dar aceste sonde au unele limitări. Figura de mai jos prezintă circuitul echivalent al unei sonde pasive tipice 10: 1 conectată la o intrare de osciloscop cu impedanță ridicată (intrare de osciloscop 1MΩ).

Model tipic de sondă pasivă 1:10

Modelul electric al oricărei sonde (pasiv sau activ) și osciloscop poate fi simplificat la o combinație de un rezistor și un condensator în paralel. Figura de mai jos prezintă un circuit tipic echivalent osciloscop / sondă pentru o sondă pasivă 10: 1. Pentru frecvențe joase sau pentru curent continuu, sarcina este dominată de o rezistență de 10MΩ, care, în majoritatea cazurilor, nu ar trebui să fie o problemă. În timp ce 13,5pF nu pare a fi o mulțime de capacitate, la frecvențe ridicate sarcina generată de această capacitate poate fi semnificativă. De exemplu, la o frecvență de 500 MHz, reactanța unui condensator de 13,5 pF în acest model este de 23,6 ohmi, care este deja o sarcină semnificativă și poate duce la distorsionarea semnalului.

Pentru măsurători de înaltă frecvență, trebuie utilizate sonde active. Activ înseamnă că sonda include un amplificator în spatele vârfului sondei. Poate reduce semnificativ încărcarea capacitivă și poate crește lățimea de bandă a sondei. Dezavantajele sondelor active de înaltă frecvență includ gama lor dinamică, precum și costul lor.

Aș dori să menționez și alte sarcini speciale de măsurare. Dacă trebuie să faceți măsurători pe o magistrală serială diferențială de mare viteză, atunci ar trebui să luați în considerare utilizarea unei sonde active diferențiale de înaltă frecvență. Dacă trebuie să măsurați semnale care sunt tensiuni foarte mari, veți avea nevoie de o sondă dedicată de înaltă tensiune. Dacă trebuie să măsurați curentul, ar trebui să luați în considerare utilizarea unui senzor de curent.

Dacă întrebați un inspector profesionist de echipamente electronice sau un inginer radio: „Care este cel mai important dispozitiv la locul de muncă?” Răspunsul va fi fără echivoc: „Desigur, un osciloscop!”. Și într-adevăr este.

Desigur, nu poți face fără un multimetru. Măsurați tensiunea la punctele de control ale circuitului, măsurați rezistența și curentul, „sunați” dioda sau verificați tranzistorul, toate acestea sunt importante și necesare.

Dar când vine vorba de reglarea și configurarea oricărui dispozitiv electronic de la un televizor simplu la un transmițător multicanal într-o stație orbitală, nu puteți face fără un osciloscop.

Osciloscopul este conceput pentru observarea vizuală și controlul semnalelor periodice de orice formă: sinusoidală, dreptunghiulară și triunghiulară. Datorită gamei largi de baleiere, permite pulsul să fie măturat în așa fel încât să poată fi monitorizate chiar și intervale de nanosecunde. De exemplu, pentru a măsura timpul de creștere a unui impuls, iar în echipamentele digitale acesta este un parametru foarte important.

Un osciloscop este un fel de televizor care afișează semnale electrice.

Cum funcționează un osciloscop?

Pentru a înțelege cum funcționează un osciloscop, luați în considerare o diagramă bloc a unui instrument mediu. Aproape toate osciloscoapele sunt proiectate în acest fel.

Diagrama nu arată doar două alimentare electrică: sursă de înaltă tensiune care este utilizată pentru a genera tensiune înaltă furnizată CRT ( tub catodic) și joasă tensiune, asigurând funcționarea tuturor unităților dispozitivului. Și nu există încorporat calibrator, care servește la configurarea osciloscopului și pregătirea acestuia pentru lucru.

Semnalul investigat este alimentat la intrare " Da"canal de deviere verticală și cade pe atenuator, care este un comutator cu mai multe poziții care reglează sensibilitatea. Scara sa este calibrată în V / cm sau V / div. Aceasta se referă la o diviziune a grilei de coordonate trasate pe ecranul CRT Valorile în sine sunt, de asemenea, marcate acolo: 0, 1 V, 10 V, 100 V. Dacă amplitudinea semnalului analizat este necunoscută, stabilim sensibilitatea minimă, de exemplu, 100 volți pe diviziune, atunci chiar și un semnal cu o amplitudine de 300 volți nu va deteriora dispozitivul.

Setul oricărui osciloscop include separatoare 1: 10 și 1: 100; acestea sunt duze cilindrice sau dreptunghiulare cu conectori pe ambele părți. Acestea îndeplinesc aceleași funcții ca și atenuatorul. În plus, atunci când lucrează cu impulsuri scurte, acestea compensează capacitatea cablului coaxial. Așa arată divizorul extern de la osciloscopul S1-94. După cum puteți vedea, raportul său de divizare este 1: 10.

Datorită separatorului extern, este posibil să se extindă capacitățile dispozitivului, deoarece atunci când îl utilizați, devine posibilă studierea semnalelor electrice cu o amplitudine de sute de volți.

De la ieșirea divizorului de intrare, semnalul merge la preamplificator... Aici se bifurcă și intră în linie de întârziereși comutatorul de sincronizare. Linia de întârziere este concepută pentru a compensa timpul de răspuns al generatorului de măturare cu sosirea semnalului studiat la amplificatorul de deviere verticală. Amplificatorul final formează tensiunea aplicată plăcilor " Da"și oferă devierea verticală a fasciculului.

Generator de măturat generează o tensiune din dinte de ferăstrău, care se aplică amplificatorului de deviere orizontală și plăcilor " X"CRT asigură, de asemenea, devierea orizontală a fasciculului. Are un comutator, gradat ca timp pe diviziune (" Timp / div ") și o bază de timp în secunde, milisecunde (ms) și microsecunde (μs).

Dispozitivul de sincronizare asigură că pornirea generatorului de maturare începe simultan cu apariția semnalului la punctul de pornire al ecranului. Drept urmare, pe ecranul osciloscopului, vedem imaginea pulsului desfășurat în timp... Comutatorul de sincronizare are următoarele poziții:

Sincronizarea cu semnalul investigat.

Sincronizarea din rețea.

Sincronizarea dintr-o sursă externă.

Prima opțiune este cea mai convenabilă și este utilizată cel mai des.

Osciloscopul S1-94.

În plus față de modelele complexe și costisitoare de osciloscoape, care sunt utilizate în dezvoltarea echipamentelor electronice, industria noastră a lansat producția unui osciloscop C1-94 de dimensiuni mici special pentru radioamatori. În ciuda costului redus, s-a dovedit a fi bine în lucru și are toate funcțiile unui dispozitiv scump și serios.

Spre deosebire de omologii săi „mai sofisticați”, osciloscopul S1-94 are o dimensiune destul de mică și este, de asemenea, ușor de utilizat. Luați în considerare controalele sale. Iată panoul frontal al osciloscopului C1-94.

În dreapta ecranului de sus în jos.

Mâner: „Focus”.

Buton „Luminozitate”.

Aceste comenzi pot fi utilizate pentru a regla focalizarea fasciculului pe ecran, precum și luminozitatea acestuia. Pentru a prelungi durata de viață a CRT, este recomandabil să setați luminozitatea la minimum, dar astfel încât citirile să fie clar vizibile.

• Reţea". Buton pentru pornirea dispozitivului.

  



Buton mod " În așteptare-Avt».



Acesta este un buton pentru selectarea modurilor de așteptare și măturare automată. Atunci când funcționează în modul de așteptare, baleierea este declanșată și sincronizată de semnalul investigat. În modul automat, măturarea începe fără semnal. Pentru a examina semnalul, se folosește adesea modul de declanșare a măturării în așteptare.

Acest buton selectează polaritatea impulsului de declanșare. Puteți alege să declanșați de la un impuls de polaritate pozitivă sau negativă.



Buton de configurare a sincronizării " Int-Exterior».



Sincronizarea internă este de obicei utilizată, deoarece o sursă separată a acestui semnal extern este necesară pentru a utiliza un semnal de sincronizare extern. Este clar că, în condițiile unui atelier la domiciliu, acest lucru este copleșitor de inutil. Intrarea ceasului extern de pe panoul frontal al osciloscopului arată astfel.

Buton pentru selectarea intrărilor „Deschis” și „Închis”.



Totul este clar aici. Dacă se presupune că studiază un semnal cu o componentă constantă, selectați „AC și DC”. Acest mod se numește "Deschis", deoarece un semnal care conține o componentă constantă sau frecvențe joase în spectrul său este alimentat către canalul de deviere verticală.

În același timp, trebuie avut în vedere faptul că atunci când semnalul este afișat pe ecran, acesta va crește, deoarece nivelul componentei constante va fi adăugat și la amplitudinea componentei variabile. În majoritatea cazurilor, este mai bine să alegeți o intrare „închisă” ( ~ ). În acest caz, componenta continuă a semnalului electric va fi întreruptă și nu va fi afișată pe ecran.

Terminalul carcasei este utilizat pentru împământarea carcasei dispozitivului. Acest lucru se face din motive de securitate. Într-un atelier la domiciliu, uneori nu există nicio modalitate de a pune la loc carcasa dispozitivului. Prin urmare, trebuie să lucrați fără împământare. Este important să ne amintim că atunci când osciloscopul este pornit, poate exista un potențial de tensiune. Când atingeți corpul, acesta se poate „smuci”. Este deosebit de periculos să atingi corpul osciloscopului cu o mână și să atingi radiatoarele sau alte aparate electrice funcționale cu cealaltă mână. În acest caz, potențialul periculos din corp va trece prin corpul tău („mână” - „mână”) și vei primi un șoc electric! Prin urmare, atunci când acționați osciloscopul fără împământare, este recomandabil să nu atingeți metal părți ale carcasei. Această regulă este valabilă și pentru alte aparate electrice cu carcasă metalică.

În centrul panoului frontal, comutatorul „mătură” - Timp / cazuri... Acest comutator controlează funcționarea generatorului de măturare.



Puțin mai jos este comutatorul divizor de intrare (atenuator) - V / div... După cum sa menționat deja, atunci când examinați un semnal cu o amplitudine necunoscută, este necesar să setați valoarea maximă posibilă a V / div. Deci, pentru osciloscopul C1-94, trebuie să setați comutatorul în poziția 5 ( 5V / div.). În acest caz, o celulă de pe grila de coordonate a ecranului va fi egală cu 5 volți. Dacă conectați un divizor cu un raport de diviziune de 1 la 10 (1: 10) la intrarea „Y” a osciloscopului, atunci o celulă va fi egală cu 50 volți (5V / div * 10 = 50V / div).

De asemenea, pe panoul osciloscopului există:

În zilele noastre, odată cu dezvoltarea tehnologiei digitale, osciloscoapele digitale au fost introduse pe scară largă. De fapt, este un hibrid de tehnologie analogică și digitală. Atitudinea față de ei este ambiguă, ca o mașină de tocat carne cu procesor sau o mașină de tocat cafea cu afișaj.

Echipamentele analogice au fost întotdeauna fiabile și ușor de utilizat. Mai mult, a fost ușor reparat. Un osciloscop digital costă mai mult un ordin de mărime și este foarte greu de reparat. Desigur, există multe avantaje. Dacă un semnal analogic este convertit în formă digitală folosind un ADC (convertor analog-digital), atunci puteți face orice cu el. Poate fi scris în memorie și afișat în orice moment pentru comparație cu un alt semnal, adăugat în fază și antifază cu alte semnale. Desigur, tehnologia analogică este bună, dar electronica digitală este viitorul.