Несмотря на то, что практически все новые осциллографы являются цифровыми, аналоговый или аналоговый осциллограф, также называемый электронно-лучевым осциллографом, все еще можно найти во многих лабораториях и других областях, и он может хорошо работать.
Несмотря на захват цифровых технологий, многие аналоговые или аналоговые осциллографы по-прежнему используются в повседневном использовании, обеспечивая превосходные характеристики. Аналоговые осциллографы также часто называют электронно-лучевыми осциллографами, что может быть сокращено до CRO. Эти аналоговые или электронно-лучевые осциллографы могут не обладать всеми функциями своих цифровых собратьев, но они все же могут обеспечить возможности, необходимые для большинства лабораторных и общих тестовых приложений.
Часто аналоговые прицелы могут быть отложены в сторону в наборе лабораторного испытательного оборудования. Однако эти тестовые инструменты все еще могут быть использованы с хорошим эффектом во многих ситуациях, некоторые люди предпочитают использовать их против более продвинутых цифровых прицелов. В некоторых случаях аналоговые прицелы все еще можно купить новыми, хотя количество и выбор этих тестовых инструментов быстро сокращается.
Основы аналогового прицела
Ключом к работе аналогового прицела является его дисплей. Он использует электронно-лучевую трубку или ЭЛТ. Эта форма отображения в течение многих лет была единственной жизнеспособной формой отображения, которую можно было использовать для отображения изображений. Соответственно, он использовался в телевизорах в течение многих лет, хотя сейчас используются другие формы дисплеев, включая ЖК-дисплеи, светодиоды и многие другие форматы, но все они требуют ввода цифровых сигналов на дисплей.
В форме электронно-лучевой трубки, используемой в осциллографах, использовалось электростатическое, а не магнитное отклонение потока электронов. Это обеспечило гораздо более быстрое управление потоком электронов, что позволило аналоговым осциллографам работать на очень высоких частотах. Схема магнитного отклонения луча, которая использовалась в телевизорах, не обеспечивала работу на достаточно высоких частотах.
При более подробном рассмотрении работы аналогового осциллографа он использует электронно-лучевую трубку для отображения сигналов как по оси X (горизонтальной), так и по оси Y (вертикальной). Обычно ось Y представляет собой мгновенное значение входного напряжения, а ось X представляет собой линейно изменяющийся сигнал. По мере увеличения напряжения линейно изменяющегося сигнала кривая перемещается по экрану в горизонтальном направлении. Когда он достигает конца экрана, осциллограмма возвращается к нулю, а кривая возвращается к началу.
При таком подходе видно, что как ось X соответствует времени, так и ось Y амплитуде. Таким образом, на электронно-лучевой трубке можно отобразить знакомые графики сигналов.
Аналоговый осциллограф
Аналоговый осциллограф имеет большое количество схемных блоков и способен обеспечивать стабильные изображения входящих сигналов. Аналоговый прицел использовался много лет, и его схема была хорошо испытана и протестирована. При более подробном рассмотрении внутренностей аналогового осциллографа можно увидеть множество различных схемных блоков, которые позволяют выполнять операции. Более подробную блок-схему области можно увидеть на диаграмме ниже.
- Выбор переменного/постоянного тока Во многих случаях сигналы будут накладываться при смещении постоянного тока. При рассмотрении сигнала часто интерес представляют только элементы переменного тока. В этих случаях можно включить конденсатор последовательно с входом, чтобы обеспечить блокировку постоянного тока. Это позволяет усилителю сигнала видеть больше деталей, не перегружаясь содержимым постоянного тока. Поскольку используется конденсатор, выбор варианта переменного тока будет означать, что низкочастотные сигналы могут быть ограничены. Проверьте спецификацию прицела для низкой производительности.
- Y-аттенюатор: чтобы обеспечить подачу сигналов на Y-усилитель на требуемом уровне, сигналы проходят в Y-аттенюатор.
- Y-усилитель: базовый Y-усилитель обеспечивает усиление для подачи выходного сигнала на драйверы электронно-лучевой трубки. Очень важно, чтобы этот усилитель был особенно линейным, так как это будет определять точность осциллографа.
- Цепь отклонения по оси Y: после усиления сигнал передается на схему отклонения по оси Y. Это использует усиленный сигнал и подает его на пластины электронно-лучевой трубки на требуемом уровне. Электростатическое отклонение используется в ЭЛТ, поскольку оно обеспечивает быстрое отклонение, необходимое для осциллографа.
- Схема триггера состоит из ряда блоков на принципиальной схеме аналогового прицела. Чтобы гарантировать, что на дисплее отображается устойчивая форма волны, необходимо настроить линейную форму волны так, чтобы она начиналась с одной и той же точки в каждом цикле входящего сигнала, который необходимо контролировать. Таким образом, одна и та же точка на осциллограмме будет отображаться в одном и том же месте на дисплее. Для этого используется триггерная схема для запуска рампы. Триггер выделяет сигнал из входящего сигнала и при достижении определенного уровня напряжения запускает рампу. Эта точка запуска регулируется на большинстве осциллографов. В терминах блок-схемы аналогового осциллографа сигнал берется с выхода Y-усилителя и подается на другой кондиционирующий усилитель. Затем он проходит через схему триггера Шмитта, которая обеспечивает отдельные точки переключения при подъеме и спаде сигнала. Требуемый смысл триггера выбирается таким образом, чтобы точка триггера могла возникать либо на нарастающем, либо на спадающем фронте сигнала до того, как он будет применен к цепи пилообразного изменения, где сигнал триггера обеспечивает начальную точку для пилообразного изменения. Также возможно использование сигнала от внешнего источника. Это может быть очень удобной функцией, так как может возникнуть необходимость получить запуск от другого источника, отличного от входящего сигнала.
- Усилитель гашения Форма гашения необходима для того, чтобы гарантировать, что когда линейная схема или схема временной развертки отлетают назад для повторного перезапуска трассы, это не вызывает никакого освещения на экране. Чтобы этого не произошло, для гашения экрана во время этой фазы обратного хода используется усилитель гашения. Для генерации импульса, подаваемого на сетку электронно-лучевой трубки, просто требуется элемент сброса рампы. Это подавляет поток электронов и эффективно закрывает экран на этот период.
Аналоговые органы управления прицелом
На аналоговом осциллографе имеется очень много элементов управления, позволяющих испытательному прибору отображать форму сигнала именно так, как требуется. Хотя большинство элементов управления знакомы пользователям цифровых прицелов, некоторые из них могут отличаться.
Некоторые из основных элементов управления подробно описаны ниже:
- Управление фокусом: управление фокусом не требуется в современных измерительных приборах, но оно было ключевым элементом старых электронно-лучевых осциллографов. Фокус гарантирует, что точка, которая сканирует экран, остается максимально четкой, и, таким образом, она может обеспечить четкий след. Видно, что по мере настройки элемента управления точка или кривая становятся более четкими и менее размытыми.
- Контроль интенсивности: контроль интенсивности необходим для аналоговых осциллографов, поскольку интенсивность точки или следа изменяется в зависимости от скорости сканирования. Контроль интенсивности позволяет получить четкий след требуемой интенсивности.
Часто можно использовать управление интенсивностью, поскольку обнаружено, что по мере увеличения скорости записи след становится все более тусклым и, в конечном счете, его становится трудно увидеть, несмотря на управление интенсивностью. Для более высокочастотных сигналов требуется более высокая скорость записи, поэтому аналоговые осциллографы имеют ограниченный частотный диапазон. Обычно максимальная частота, которую можно увидеть аналоговым осциллографом, составляет около 1 ГГц. Помимо этого, требуются другие типы осциллографов. - Входы сигнала: существует множество элементов управления, связанных с входом сигнала или осью Y на электронно-лучевом осциллографе.
- Усиление по вертикали: Регулировка усиления по вертикали на электронно-лучевом осциллографе/аналоговом осциллографе такая же, как и на цифровых. Он эффективно изменяет чувствительность, позволяя расширять или сжимать форму сигнала для заполнения экрана. Иногда может быть переменный контроль, чтобы обеспечить ограниченное количество дополнительных вариаций, но имейте в виду, что калибровка не будет действительна, если она задействована. Всегда лучше оставить его в выключенном положении, когда калибровка правильная.
- Положение по вертикали: элемент управления положением по вертикали используется для перемещения кривой в правую часть экрана.
- AC / DC / Gnd: Этот элемент управления используется для выбора требуемой входной связи осциллографа. Связь по постоянному току посылает полное постоянное напряжение на вход усилителя Y. Небольшие вариации уровня постоянного тока могут сместить кривую, или при высоком уровне постоянного тока может быть невозможно увидеть мелкие детали формы волны пульсаций, если он имеет высокое постоянное напряжение. Выбор AC позволяет передавать только элементы сигнала. Помните, однако, что будет отсечка по низкой частоте, так как он имеет конденсаторную связь. На некоторых прицелах также может быть положение на земле.Многие аналоговые осциллографы имеют более одного канала, что позволяет им сравнивать сигналы. Многие прицелы будут иметь два канала, а некоторые, особенно более поздние, могут иметь четыре. Более четырех каналов встречается очень редко, если вообще встречается.
- Развертка: одним из центральных элементов управления на осциллографе будет управление разверткой. Это будет иметь широкий разброс по скорости и будет откалибровано по времени на деление на электронно-лучевой трубке прицела. Это может варьироваться от очень медленных сканирований в секунду или более на сантиметр до микросекунд и меньше на сантиметр. Необходимо выбрать правильную скорость временной развертки для отображения необходимой формы волны.
- Триггер: триггер — это один из основных элементов управления работой аналогового осциллографа. Триггер позволяет видеть на экране стабильный сигнал. Элементы управления, как правило, аналогичны тем, которые используются в осциллографах любой формы, хотя, естественно, адаптированы для работы и методов, используемых в аналоговых осциллографах.
- Уровень запуска: Как и следовало ожидать, уровень запуска устанавливает уровень, при котором начинается сигнал, т. е. срабатывает триггер. В случае аналогового осциллографа он фактически запускает линейный генератор в осциллографе и в результате напрямую отображает форму волны, видимую из этой точки, в отличие от современных цифровых осциллографов, которые, как правило, захватывают цифровые данные и могут обрабатывать их соответствующим образом, часто имея « триггер» в середине экрана.
- Hold-off: этот элемент управления задерживает повторный запуск в течение короткого периода времени. Таким образом, он предотвращает слишком быстрый повторный запуск и может обеспечить более стабильное отображение некоторых сигналов, особенно если уровень запуска превышается более одного раза при повторении сложного сигнала.
- Alt / Chop: этот режим присутствует в двухканальных или многоканальных прицелах. При попытке отобразить форму сигнала электронно-лучевой осциллограф имеет два варианта. Один из них состоит в том, чтобы попеременно отображать один сигнал, а затем другой, или он может «обрывать» сигнал, отображая небольшой бит одного сигнала, а затем небольшой бит второго и т. д. Поскольку скорость прерывания намного выше частоты сигнала и поэтому формы сигналов отображаются как два отдельных сигнала. Часто можно увидеть прерывание, если временная развертка сильно ускорена.
Это несколько наиболее широко используемых элементов управления, которые появляются на электронно-лучевых осциллографах/аналоговых осциллографах. Другие средства контроля могут быть включены в зависимости от конкретного испытательного прибора.
Достоинства и недостатки аналогового прицела
Несмотря на то, что технологии шагнули вперед и цифровые осциллографы, как правило, доминируют на рынке, все еще есть много областей, где аналоговый осциллограф может предоставить очень ценные услуги.
| Преимущества использования аналогового осциллографа или электронно-лучевого сциллографа: | Недостатки использования аналогового прицела: |
| Стоимость: Аналоговые прицелы, как правило, намного дешевле, чем их цифровые аналоги. Технология хорошо зарекомендовала себя и, следовательно, дешевле, чем передовые технологии, где необходимо возмещать большие затраты на разработку в дополнение к более высоким затратам на компоненты и производство. Производительность: Аналоговые осциллографы способны обеспечить хороший уровень производительности, которого более чем достаточно для многих лабораторных и сервисных ситуаций. Доступность компании: часто бывает так, что аналоговые осциллографы могут быть доступны в магазине оборудования, когда используются все остальные цифровые осциллографы. При условии, что их характеристики удовлетворительны, аналоговый вариант может обеспечить идеальный путь вперед. | Высокая производительность. В связи с тем, что в них используется аналоговая технология, эти осциллографы не могут обеспечить все возможности многих цифровых осциллографов высокого класса. Доступные диапазоны: Из-за предпочтения цифровых осциллографов производители и поставщики осциллографов сосредоточили свое внимание на новых цифровых осциллографах. Соответственно диапазоны доступных аналоговых прицелов намного меньше, чем несколько лет назад. Тем не менее, некоторые из них по-прежнему доступны новыми, а другие — у поставщиков бывшего в употреблении испытательного оборудования. Часто можно получить очень выгодные предложения от поставщиков бывшего в употреблении испытательного оборудования при условии, что используются утвержденные или заслуживающие доверия поставщики и соблюдаются надлежащие меры безопасности. |
Несмотря на свои недостатки и тот факт, что цифровая технология берет верх, аналоговые осциллографы или электронно-лучевые осциллографы по-прежнему могут работать хорошо. Эти измерительные приборы могут не иметь всех наворотов цифровых осциллографов, но более старые аналоговые версии могут обеспечить хорошую надежную работу. Сравнительно немного новых аналоговых осциллографов можно приобрести в наши дни, но многие из них по-прежнему доступны на рынке вторичных пользователей, или эти измерительные приборы можно найти в лабораториях, где они не были вытеснены более новыми моделями.