Осциллограф — прибор, который предназначен для наблюдения за процессами в электронных системах. Он способен улавливать сигнал, записывать его изменения и определять амплитудные значения. Современные цифровые осциллографы умеют вычислять уровень шума, влияющего на точность показаний, выявлять искажения и другие характеристики дискретных и непрерывных процессов.
Назначение осциллографа
Осциллографы широко применяются в радиоэлектронике, авторемонте и при ремонте бытовой техники. Они позволяют определить изменения напряжения в электрической цепи, проанализировать их и принять меры для устранения выявленных неисправностей. Принимаемый сигнал отображается на экране в виде непрерывной или дискретной функции.
Осциллограф иногда называют «продвинутой» версией вольтметра. Отличие прибора в том, что он не просто измеряет величину нужного параметра, но и его изменения на протяжении времени наблюдения.
Осциллограф позволяет определить:
- частоту и форму сигнала;
- искажения на участках цепи;
- сдвиг фаз;
- уровень и характер шума.
Цифровой осциллограф помогает проверить, правильно ли выбраны детали цепи, как работает отдельный элемент схемы, есть ли сбои в работе электронных составляющих систем.
Критерии выбора
Цифровые осциллографы различаются по функциональным возможностям и гарантированным (т. е. указанным производителем в техническом описании) характеристикам.
Функциональные возможности
По сравнению с приборами на базе ЭЛТ, цифровой осциллограф имеет меньшие размеры и вес. Он может:
- запоминать результаты измерения;
- определять амплитудные значения и время их выявления;
- сохранять процессы в памяти, масштабировать или растягивать;
- отмечать события, которые происходят во времени;
- выполнять простые расчеты — вычислять средние значения, периоды, время нарастания и спада импульсов;
- расшифровывать протоколы передачи данных;
- анализировать спектр.
В продаже встречаются цифровые осциллографы, совмещенные с другими средствами измерений — например, мультиметрами, анализаторами спектра, регистраторами данных. Такое устройство может одновременно выполнять множество функций.
Полоса пропускания
Полоса пропускания указывает, в каком диапазоне частот прибор способен осуществлять точные измерения:
- 100 МГц. Приборы начального уровня, работающие с синусоидальными сигналами частотой до 20 Мгц. Погрешность в рабочем диапазоне — не выше 2%.
- 100-500 МГц. Универсальные приборы с широкой областью применения.
- 500 МГц и выше. Высокоскоростные приборы, предназначенные для сигналов с высокой частотой или сложной формой — видеосигналов, сигналов последовательных шин.
При работе с цифровыми сигналами осциллограф должен захватывать 3-ю, 5-ю и основную гармоники. В противном случае построение графика функции будет неточным.
Время нарастания
Время нарастания — параметр, который критически важен при работе с импульсными и многоуровневыми сигналами. Он определяет, как быстро функция переходит от низкого до высокого значения. Чем меньше этот параметр у осциллографа, тем точнее прибор отображает мельчайшие детали быстрых изменений. Если предстоит работать с микросхемами ТТЛ или КМОП, время нарастания должно быть порядка 300-400 пс.
Частота дискретизации
Согласно теореме Котельникова, непрерывную функцию, имеющую ограниченный диапазон частот, можно представить в виде дискретных отсчетов. От того, с какой именно частотой будет проводиться выборка, зависит точность получаемого изображения. Но «весить» эта информация тоже будет больше, а значит, память прибора станет заполняться быстрее.
Специалисты рекомендуют использовать правило 5-кратного превышения: чтобы частота дискретизации оказаласт минимум в пять раз больше наивысшего значения частоты принимаемого сигнала. Для большинства базовых инструментов достаточно частоты 1-2 Гвыб/с. Модели среднего ценового диапазона делают выборки чаще примерно в 5 раз — 5-10 Гвыб/с.
Скорость обновления
Указывает, как часто обновляется изображение на дисплее. Чем выше этот параметр, тем больше вероятность обнаружения кратковременных и редких событий. При этом производители обычно приводят максимальную скорость обновления, которая не всегда совпадает с практической.
Качество согласованных пробников
Еще один важный критерий — качество согласованных пробников. Они должны иметь полосу пропускания, соответствующую полосе пропускания прибора. Важно, чтобы пробник не создавал дополнительную нагрузку на исследуемый участок электрической цепи: стандартное значение — не более 10 пФ. Для этого желательно, чтобы осциллографы и пробники были одного производителя.
Количество каналов
Количество каналов осциллографа зависит от того, для какой именно электрической цепи выполняются измерения. Аналоговым устройствам достаточно двухканального инструмента, более сложным цифровым — 8, 16, и даже 64 канала. Многоканальные приборы позволяют отладить параллельный экспорт данных, синхронизировать регистрацию и анализ сигналов по времени.
Эти критерии выбора – основные. Разберитесь с каждым из них, и вы сможете подобрать хороший осциллограф, который будет решать поставленные задачи.
