Как пользоваться осциллографом

24.09.2024 Olga 0 Comments

В статье «Электронный осциллограф – устройство, принцип работы» кратко описано это универсальное устройство. Предоставленной информации достаточно, чтобы сделать процесс измерения осознанным, но в случае ремонта столь сложного устройства потребуются более глубокие знания, поскольку схемы электронных осциллографов весьма разнообразны и достаточно сложны.

В большинстве своем начинающие радиолюбители могут использовать однолучевой осциллограф, но после освоения техники использования этого оборудования нетрудно перейти на двухлучевой или цифровой осциллограф.

На рисунке 1 показан С1-101, достаточно простой и надежный осциллограф с таким небольшим количеством ручек, что перепутать его совершенно невозможно. Заметьте, это не какой-то осциллограф, который использовался на школьных уроках физики, это именно тот, который использовался на производстве двадцать лет назад.

Питание осциллографа не просто 220В. Он может питаться от источника постоянного тока напряжением 12 В (например, от автомобильного аккумулятора), что позволяет использовать устройство в полевых условиях.

Рисунок 1. Осциллограф С1-101

Дополнительная регулировка

На верхней панели осциллографа имеются ручки регулировки яркости и фокусировки луча. Их цель ясна и не нуждается в пояснениях. Все остальные элементы управления расположены на передней панели.

Два элемента управления, обозначенные стрелками, позволяют регулировать положение луча по вертикали и горизонтали. Это позволяет более точно совместить изображение сигнала на экране с координатной сеткой для улучшения счета делений.

Нулевой уровень напряжения расположен на центральной линии вертикальной шкалы, что позволяет наблюдать биполярные сигналы без постоянных составляющих.

Для изучения униполярных сигналов (например, цифровых схем) лучше всего переместить луч на меньший масштаб: вы получите вертикальную шкалу с шестью делениями.

На передней панели также расположены выключатель питания и световой индикатор питания.

усиление сигнала

Переключатель «В/дел» устанавливает чувствительность канала вертикального отклонения. Усиление канала Y калибруется и изменяется с шагом 1, 2, 5, без плавной регулировки чувствительности.

Поворачивая этот переключатель, следует добиться того, чтобы амплитуда исследуемого импульса составляла не менее 1 деления вертикальной шкалы. Только так можно добиться стабильной синхронизации сигналов. В общем, вам следует стремиться сделать диапазон вашего сигнала как можно более широким, пока он не выходит за пределы координатной сетки. В этом случае точность измерений увеличивается.

В целом рекомендации по выбору усиления следующие: поверните переключатель против часовой стрелки в положение 5В/дел, затем поворачивайте ручку по часовой стрелке до тех пор, пока колебание сигнала на экране не станет таким, как предложено в предыдущем пункте. Это та же ситуация, что и с мультиметром: если измеряемое значение напряжения неизвестно, начинайте измерение с самого высокого диапазона напряжений.

Ближайшее положение переключателя вертикальной чувствительности по часовой стрелке обозначено черным треугольником с надписью «5DIV». В этом положении на экране появляется прямоугольный импульс с амплитудой качания 5 сеток, частота импульса 1КГц. Целью этих импульсов является проверка и калибровка осциллографа. В связи с этими побуждениями я вспомнил один комичный случай, который можно рассказать как анекдот.

Однажды к нам в студию зашел друг и попросил приставку для создания самодельной конструкции. После нескольких дней творческих пыток мы услышали, как он вздохнул так: «Ой, ты отключил питание, но импульс такой хороший!» Оказалось, что по незнанию он просто включил калибровочный импульс, и калибровка! на пульс не повлияло предыдущее управление любой ручкой на панели.

Открытые и закрытые входы

Чуть ниже переключателя чувствительности находится трехпозиционный переключатель режимов работы, обычно называемых «открытый вход» и «закрытый вход». В крайнем левом положении этого переключателя можно измерять напряжения постоянного и переменного тока с постоянной составляющей.

В правильном положении вход усилителя вертикального отклонения подключен через конденсатор, который не пропускает постоянную составляющую, но вы можете видеть переменную, даже если постоянная составляющая находится далеко от 0В.

В качестве примера использования закрытых входов можно взять распространенную практическую задачу, заключающуюся в измерении пульсаций блока питания: выходное напряжение блока питания составляет 24В, а пульсации не должны превышать 0,25В.

При напряжении 24 В чувствительность канала вертикального отклонения составит 5 В/дел. Требуется почти пять шкал (нужно поставить ноль на самой нижней линии вертикальной шкалы) и тогда луч полетит на самый верх и пульсация в десятую долю вольта будет фактически незаметна.

Читайте также статью: напольное покрытие выбрать для маленькой кухни elpix.ru

Чтобы точно измерить эти пульсации, просто переключите осциллограф в режим закрытого входа, отцентрируйте луч по вертикальной шкале и выберите чувствительность 0,05 или 0,1 В/дел. В этом режиме измерения пульсации будут достаточно точными. Следует отметить, что постоянная составляющая может быть значительной: закрытые входы рассчитаны на работу при постоянном напряжении до 300В.

В среднем положении переключателя измерительный щуп просто отключается от входа Y усилителя, позволяя устанавливать положение луча, не отключая щуп от источника сигнала.

Это свойство полезно в некоторых ситуациях. Самое интересное, что это место отмечено на панели осциллографа общим значком линии и земли. Судя по всему, щуп подключен к общему проводу. Что произойдет потом?

В некоторых моделях осциллографов переключатель режима ввода не имеет третьего положения; это просто кнопка или тумблер, включающий/выключающий режим ввода. В любом случае, наличие такого переключателя важно.

Чтобы предварительно оценить работу осциллографа, просто прикоснитесь пальцем к сигнальному концу (иногда называемому «горячим концом») измерительного щупа: сетевые помехи должны появиться на экране в виде размытого луча. Если частота сканирования близка к частоте сети, появится нечеткая, рваная, волосатая синусоида. Когда вы касаетесь пальцем «земляного» конца, экран, естественно, не будет нарушен.

Здесь можно вспомнить один из способов проверить, не поврежден ли конденсатор: если подержать исправный конденсатор в руке и прикоснуться им к горячему концу, на экране появится та самая волосатая синусоида. Если конденсатор поврежден, на экране ничего не изменится.

Управление разверткой

Переключите «время/деление». Длительность сканирования установлена. При наблюдении периодических сигналов вращение этого переключателя обеспечивает отображение на экране одного или двух периодов сигнала.

Ручка синхронизации развертки осциллографа С1-101 обозначена только словом «Уровень». Помимо этой ручки, осциллограф С1-73 имеет ручку «стабильности» (определенных функций схемы развертки, на некоторых осциллографах эта ручка называется просто «СИНХР»); Об использовании этой ручки следует рассказать подробнее.

Как получить стабильное изображение сигнала

При подключении к тестируемой цепи на экране чаще всего будет появляться изображение, представленное на рисунке 3.

Для получения стабильного изображения следует повернуть ручку «Синхронизация», которая отображается как «Уровень» на передней панели осциллографа С1-101. По какой-то причине разные области имеют разные названия элементов управления, но по сути это одни и те же ручки.

Видео: Инструкция как научиться пользоваться карманным цифровым осциллографом.

Рисунок 4. Синхронизация изображений

Чтобы получить стабильный сигнал из размытого изображения, показанного на рисунке 19, просто поверните ручку SYNC. Или, в нашем случае, «уровень». При повороте против часовой стрелки до знака минус на экране появится изображение сигнала, в данном случае синусоидальная кривая, как показано на рисунке 20а. Синхронизация начинается с заднего фронта сигнала.

когда вы повернете ту же ручку в положение плюса, та же самая синусоида будет выглядеть, как на рисунке 4б: развертка начинается по нарастающему фронту. Первый цикл синусоиды начинается выше нулевой линии, что влияет на время начала развертки.

Если бы осциллограф имел линию задержки, то таких потерь не было бы. Для синусоиды это может быть не особенно заметно, но при исследовании прямоугольных импульсов можно потерять на изображении весь фронт импульса, что в некоторых случаях очень важно. Особенно при использовании внешнего сканирования.

Использовать внешнее сканирование

Рядом с регулятором «УРОВЕНЬ» находится тумблер с надписью «СНАРУЖИ/ВНУТРИ». В положении «внутри» сканирование начинается с исследуемого сигнала. Просто введите исследуемый сигнал в Y, поверните ручку «УРОВЕНЬ», и на экране появится устойчивое изображение, как показано на рисунке 4.

Если вышеуказанный тумблер установлен в положение «ВЫХОД», то никаким вращением ручки «УРОВЕНЬ» стабильное изображение получить невозможно. Для этого необходимо подать сигнал синхронизации изображения на вход внешней синхронизации. Этот вход расположен на белой пластиковой панели справа от входа Y.

Также имеются выходные разъемы пилообразного напряжения (используются для управления различными RCC), выходные разъемы калибровочного напряжения (могут использоваться в качестве генераторов импульсов) и общие линейные разъемы.

Примером того, где может потребоваться внешнее сканирование, является схема задержки импульса, показанная на рисунке 5.

Рисунок 5. Схема задержки импульса на таймере 555

При подаче на вход устройства положительного импульса на выходе возникает импульс с задержкой, определяемой параметрами RC-цепи, время задержки определяется по формуле, представленной на рисунке; Но по формуле значение определяется очень приблизительно.

Если у вас двухлучевой осциллограф, определить время очень просто: достаточно подать два сигнала на разные входы и измерить время задержки импульса. Что делать, если у меня нет двухлучевого осциллографа? Здесь может вступить в силу режим внешнего сканирования.

Первое, что необходимо сделать, это подать входной сигнал схемы (рисунок 5) на вход внешней синхронизации и подключить его ко входу Y здесь, затем получить стабильное изображение входного импульса, поворачивая ручку «УРОВЕНЬ», как показано на рисунке 5б. При этом должны быть выполнены два условия: тумблер «ВНЕШНИЙ/ВНУТРЕННИЙ» установлен в положение «ВНЕШНИЙ» и исследуемый сигнал должен быть периодическим, а не одиночным, как показано на рисунке 5.

После этого нужно запомнить, где на экране находится входной сигнал, и подать выходной сигнал на вход Y. Остается только пропорционально разделить необходимую для расчета задержку. Конечно, это не единственная схема, требующая определения времени задержки между двумя импульсами, таких схем немало.

В следующей статье речь пойдет о типах изучаемых сигналов и их параметрах, а также о том, как использовать осциллограф для проведения различных измерений.