Осциллограф является одним из самых полезных контрольно-измерительных приборов, используемых для проектирования электронных схем, производства электроники, тестирования, обслуживания и ремонта.
Осциллографы или осциллографы являются важным инструментом в арсенале инженера-электронщика или тестировщика. Осциллограф — это элемент оборудования для тестирования электроники, который позволяет видеть формы сигналов и, таким образом, значительно упрощает обнаружение любых проблем, возникающих в электронной цепи.
Ввиду преимуществ, которыми они обладают, осциллографы являются важной частью испытательного оборудования электроники в любой лаборатории электроники или области тестирования электронного оборудования, будь то в области радиочастотного проектирования, общего проектирования электронных схем, производства электроники, обслуживания, ремонта или везде, где электронные схемы и сигналы на них должны быть исследованы.
Название «осциллограф» связано с тем, что он позволяет наблюдать за колебаниями. Иногда использовалось название электронно-лучевой осциллограф или КРО. Причина этого заключалась в том, что для отображения сигналов использовались электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). В настоящее время эти измерительные приборы обычно называют просто осциллографами или просто осциллографами. Сегодня используются ЖК-дисплеи или плазменные дисплеи, поскольку они меньше и удобнее в использовании, особенно потому, что не требуют очень высокого напряжения старых ЭЛТ.
Функция осциллографа
Функция осциллографа состоит в том, чтобы иметь возможность отображать формы сигналов на каком-либо дисплее. В обычном режиме работы время отображается по оси X (горизонтальная ось), а амплитуда отображается по оси Y (вертикальная ось). Таким образом, можно увидеть форму электронного сигнала на осциллографе, как это может быть предусмотрено. Форму волны можно сравнить с рябью на поверхности пруда, когда в него брошен камень. Наблюдая за формой сигнала таким образом, можно увидеть, проанализировать работу схемы и выяснить, почему могут возникнуть какие-либо проблемы.
Ключевые темы осциллографа
При взгляде на осциллограф есть несколько ключевых тем и областей интереса:
- Типы осциллографов: Существует несколько различных типов осциллографов, от аналоговых до цифровых и т.д. Первые типы осциллографов были аналоговыми, но с развитием цифровых технологий практически все новые измерительные приборы в наши дни управляются процессором и используют цифровую обработку сигналов для обеспечения превосходного отображения осциллограмм.В стандартных настольных коробках содержатся не только осциллографы, но и некоторые осциллографы, предназначенные для подключения к компьютерам с использованием их дисплея и обработки для помощи. Часто это USB-осциллографы, подключенные через USB-соединения, но другие типы также доступны, подключенные через другие шинные системы или для использования в стоечных системах, таких как PXI и более старые системы VXI.
- Спецификации осциллографа. Спецификации осциллографов иногда могут сбивать с толку. Базовое понимание терминов и того, что они означают, очень полезно. Понимание основных характеристик осциллографа может дать представление об ограничениях того или иного измерительного прибора, а также помочь в выборе, когда его нужно арендовать, купить или даже заказать в обычном магазине. Технические характеристики прицелов аналоговых и цифровых прицелов немного отличаются. Хотя основные понятия, такие как точность, диапазон временной развертки, верхние частоты и т.п., по существу одинаковы, цифровые осциллографы также имеют характеристики таких элементов, как количество битов ЦАП, объем памяти и т.п., характерные для цифровых осциллографов.
- Как пользоваться осциллографом: хотя в наши дни осциллографы просты в использовании, полезно иметь представление о том, как работают эти элементы испытательного оборудования для электроники, какие существуют элементы управления и как они работают. На экране есть даже софт-клавиши, так что можно многое сделать. Обычно наиболее широко используемые элементы управления являются общими для всех прицелов любого производителя, поэтому переход от одного прицела к другому зачастую относительно прост.
- Запуск осциллографа. Функция запуска — одна из наиболее важных функций осциллографа. Триггер осциллографа позволяет «запускать» временную развертку в одной и той же точке на каждом цикле сигнала, и это позволяет отображать ее так, чтобы она оставалась неподвижной на экране. Функция запуска осциллографа значительно усовершенствовалась с тех пор, как большинство осциллографов перешли на использование цифровых технологий. Доступная цифровая обработка сигналов позволяет триггеру обеспечивать большую гибкость и большую функциональность, чтобы можно было более тщательно исследовать сигналы для выявления проблем и проблем.
- Щупы осциллографа. Для любого осциллографа потребуются щупы для подключения к тестируемому устройству. Производительность и использование этих осциллографов позволяет максимально эффективно использовать реальный измерительный прибор, поэтому знание того, какие датчики выбрать, как их настроить, а также ограничения необходимы для правильного понимания проводимых измерений.
Разработка осциллографа
Осциллограф разрабатывался в течение многих лет. Потребовалось большое количество новых открытий и изобретений, чтобы достичь того уровня сложности, который мы видим сегодня. История осциллографов насчитывает более 100 лет, и каждый шаг является результатом инноваций, вдохновения и напряженной работы.
КЛЮЧЕВЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ И ИСТОРИИ ОСЦИЛЛОГРАФА
| СВИДАНИЕ | ОТКРЫТИЕ / РАЗВИТИЕ |
|---|---|
| 1897 г. | Карл Фердинанд Браун изобрел первую электронно-лучевую трубку (ЭЛТ). Он мог отображать на экране грубые цифры, управляемые напряжением на пластинах трубки. |
| 1899 г. | Джонатан Зеннек усовершенствовал базовую электронно-лучевую трубку, включив пластины, формирующие луч, и используя магнитное поле для сканирования трассы. |
| 1931 г. | В. К. Зворыкин усовершенствовал электронно-лучевую трубку, когда подробно описал высоковакуумную электронно-лучевую трубку с термоэмиттером. Это позволило General Radio изготовить осциллограф, который можно было использовать за пределами лаборатории. |
| Конец 1930-х | Британская компания AC Cossor изобрела двухлучевой осциллограф, который широко использовался во время Второй мировой войны для обслуживания электронного оборудования и, в частности, радарных систем. |
| 1946 г. | Осциллограф с запускаемой разверткой был изобретен Говардом Воллумом и Джеком Мердоком. Это значительно упростило использование осциллографа, поскольку сигналы можно было отображать устойчивым образом. |
| 1946 г. | Компания Tektronix была основана Говардом Воллумом и Джеком Мердоком. |
| 1963 г. | Компания Tektronix представила бистабильную трубку хранения с прямым обзором (DVBST). Это позволило отображать формы одиночных импульсов, а не просто повторяющиеся формы сигналов. |
| Цифровой запоминающий осциллограф, DSO, был изобретен Уолтером Лекроем после производства высокоскоростных дигитайзеров для исследовательского центра CERN в Швейцарии. Уолтер Лекрой позже основал LeCroy Corporation. |
Внешний вид осциллографа
Осциллограф обычно имеет большой набор элементов на внешней стороне корпуса.
На передней панели испытательного оборудования обычно находится ряд элементов:
- Дисплей Первое, что бросается в глаза при использовании осциллографа, — это большой дисплей, который используется для отображения сигнала. Обычно это может занимать около четверти места на передней панели или даже немного больше. Часто полезно иметь достаточно большой дисплей, тогда на нем легче увидеть различные элементы осциллограммы.
- Разъемы На передней панели имеется множество различных разъемов. Обычно имеется вход для каждого отображаемого канала — часто осциллограф имеет более одного канала. Многие осциллографы являются двухканальными и поэтому могут одновременно отображать два сигнала, что позволяет сравнивать формы сигналов. Другие входы могут включать в себя вход триггера, который позволит запускать кривую на осциллографе в соответствии с этим сигналом.
- Элементы управления На осциллографе имеется множество элементов управления:
- Усиление по вертикали / чувствительность входного сигнала: обычно калибруется в В/см, т. е. каждое деление шкалы по вертикали представляет заданное количество вольт.
- Временная развертка: изменяет скорость, с которой кривая пересекает экран по горизонтали на осциллографе. Он откалиброван с точки зрения времени/деления, например, 1 мс/см, при условии, что деления находятся с интервалом в один сантиметр.
- Триггер: элементы управления, связанные с триггером, позволяют запускать временную развертку осциллографа различными способами. Это позволяет получить неподвижное или стабильное изображение на экране осциллографа.
Для правильной работы осциллографа необходимо подавать на входы правильные сигналы, а также правильно пользоваться органами управления. Осциллографы являются одним из наиболее широко используемых элементов контрольно-измерительного оборудования электроники. Они обеспечивают высокий уровень понимания работы схемы и являются ключом к обнаружению многих проблем и их решению, будь то в общем проектировании электронных схем, ВЧ-проектировании, производственных испытаниях электроники, обслуживании, ремонте и даже выездном обслуживании.