Proč potřebuji osciloskop?

Dříve nebo později se jakýkoli začínající elektronický inženýr, pokud se nevzdá svých experimentů, rozroste v obvodech, kde musíte monitorovat nejen proudy a napětí, ale i fungování obvodu v dynamice. To je zvláště potřebné u různých generátorů a pulzních zařízení. Bez osciloskopu není co dělat!

Strašidelné zařízení, co? Banda per, některých tlačítek a dokonce i obrazovky a nifiga není jasné, co je tady a proč. Nic neopravíme. Teď vám řeknu, jak používat osciloskop.

Ve skutečnosti je zde vše jednoduché - osciloskop, zhruba řečeno, je jen ... voltmetr! Pouze mazaný, schopný ukázat změnu tvaru měřeného napětí.

Jako vždy vysvětlím abstraktním příkladem

Představte si, že stojíte před železnicí a nekonečný vlak skládající se ze stejných aut se kolem vás vrhá zběsilou rychlostí. Pokud jen stojíte a díváte se na ně, neuvidíte nic jiného než rozmazané odpadky.

A teď jsme před vás položili zeď s oknem. A začneme otevírat okno, pouze když je další vůz ve stejné poloze jako předchozí. Protože máme stejné vozy, je pro vás zcela dobrovolné vidět stejný vůz. Výsledkem bude, že se před vašimi očima objeví ve stejné poloze fotografie různých, ale totožných aut, což znamená, že se obraz zastaví tak, jak byl. Hlavní věcí je synchronizovat otevírání okna s rychlostí vlaku tak, aby se při otevření pozice automobilu nezměnila. Pokud se rychlost neshoduje, pak se auta budou „pohybovat“ dopředu nebo dozadu rychlostí v závislosti na stupni desynchronizace.

Na stejném principu bleskové světlo - zařízení, které vám umožní zkoumat rychle se pohybující nebo rotující křen. Tam se také opona rychle a rychle otevírá a zavírá.

Osciloskop je tedy stejný stroboskop, pouze elektronický. A neukazuje auta, ale periodické změny napětí. Například pro stejný sinusoid je každé následující období podobné předchozímu, tak proč jej „nezastavit“ a ukazovat vždy jednu periodu.

Osciloskopový design

To se provádí prostřednictvím paprsekvychylovací systém a generátor rozmítání.

V trubici paprsku elektronový paprsek vstupující na obrazovku způsobuje fosforové záře a desky vychylovacího systému umožňují řídit tento paprsek po celé ploše obrazovky. Čím silnější je napětí přivedené na elektrody, tím více se paprsek vychýlí. Napájíme na desku X pilové napětí my vytvořit sken. To znamená, že paprsek se pohybuje zleva doprava a pak se náhle vrací a pokračuje znovu. A na desce Y aplikujeme studované napětí.

Princip fungování osciloskopu

Pak je vše jednoduché, pokud se začátek vzhledu pilové periody (paprsek je v krajní levé poloze) a začátek periody signálu shodují, pak se v jednom průchodu rozmítá jedna nebo několik period měřeného signálu a zdá se, že se obraz zastavuje. Změnou rychlosti rozmítání je možné dosáhnout toho, že na obrazovce zůstane pouze jedna perioda - to znamená, že jedna perioda měřeného signálu projde v jedné periodě pily.

Sync

Pilou můžete synchronizovat se signálem buď ručně, nastavením knoflíku rychlosti tak, aby se sinusová vlna zastavila, a možné podle úrovně. To znamená, že na jaké úrovni napětí na vstupu chcete spustit generátor rozmítání. Jakmile vstupní napětí překročí úroveň, generátor zametání se okamžitě spustí a dá nám impuls.

Výsledkem je, že generátor rozmítání vydá pilu pouze v případě potřeby. V tomto případě je synchronizace zcela automatická. Při výběru úrovně je třeba vzít v úvahu faktor, jako je rušení.Takže pokud vezmete příliš nízkou úroveň, pak malé jehel interference může spustit generátor, když to nepotřebujete, a pokud vezmete příliš vysokou úroveň, signál může projít pod ní a nic se nestane. Ale tady je snazší otočit knoflíkem sami a vše bude okamžitě jasné.

Synchronizační signál může být také dodáván z externího zdroje.

Podrobnosti o uspořádání a fungování osciloskopů naleznete zde: Elektronický osciloskop

Takže v teorii pece se obracíme k praxi

Ukážu na příkladu mého osciloskopu, který kdysi ukradl obranný podnik Rotor Design Bureau :). Obvyklá oscilace, ne příliš sofistikovaná, ale spolehlivá a jednoduchá jako kladivo.

Takže:

Jas, zaostření a osvětlení stupnice, myslím, nevyžadují vysvětlení. Toto jsou nastavení rozhraní.

Zesilovač U a šipky nahoru a dolů. Tento knoflík umožňuje řídit obraz signálu nahoru nebo dolů. Přidání dalšího posunu. Proč? Ano, někdy není dostatek velikosti obrazovky, aby pojal celý signál. Musíme to sjet dolů, přičemž nula není střed, ale spodní hranice.

Níže je přepínač přepínání vstupu z přímého na kapacitní. Tento přepínač v jedné nebo druhé podobě je na všech bez osciloskopů. Důležitá věc! Umožňuje připojit signál k zesilovači buď přímo, nebo prostřednictvím kondenzátoru. Pokud je připojeno přímo, pak konstantní složka a proměnná projdou. A přes proměnu prochází pouze proměnná.

Například se musíme podívat na úroveň šumu napájení počítače. Napětí je 12 voltů a velikost rušení nesmí být větší než 0,3 voltu. Na pozadí 12 voltů budou tyto ubohé 0,3 volty zcela neviditelné. Můžete samozřejmě zvýšit zisk podél Y, ale poté graf vyjde z obrazovky a podél Y nebude dostatek posunu, aby bylo vidět vrchol. Pak už jen potřebujeme přerušit kondenzátor a pak se na něm usadí 12 voltů konstantního proudu a do osciloskopu se dostane pouze střídavý signál, stejný rušení 0,3 voltu. Což lze posílit a vidět v plném růstu.

Další je koaxiální konektor pro připojení sondy. Každá sonda obsahuje signál a kostru. Země je obvykle vysazena na mínus nebo na společném vodiči obvodu a signál je zaseknut podél obvodu. Osciloskop ukazuje napětí na sondě vzhledem ke společnému drátu. Abychom pochopili, kde je signál a kde Země je dost, aby vzali ruku za ruku. Pokud přijmete generála, pak obrazovka bude stále pulsem mrtvoly. A pokud přijmete signál, uvidíte na obrazovce banda škrábanců - zaměřené na vaše tělo, které v současné době slouží jako anténa. Na některých sondách, zejména na moderních osciloskopech, je uvnitř zabudován dělič napětí 1:10 nebo 1: 100, který umožňuje připojit osciloskop dokonce do zásuvky, aniž by došlo k jeho spálení. Zapíná a vypíná se pomocí přepínače na sondě.

Téměř každý osciloskop má kalibrační výstup. Na kterém můžete vždy najít obdélníkový signál s frekvencí 1 kHz a napětím asi půl voltu. V závislosti na modelu kmitání. Používá se ke kontrole činnosti samotného osciloskopu, někdy je to užitečné pro účely testování :)

Získat dva statné twistry a dobu trvání

Zisk se používá ke změně měřítka signálu podél osy Y. Také ukazuje, kolik voltů na divizi se nakonec ukáže.

Řekněme, že pokud máte 2 volty na divizi a signál na obrazovce dosáhne výšky dvou buněk dimenzionální mřížky, pak je amplituda signálu 4 volty.

Trvání určuje frekvenci rozmítání. Čím je interval kratší, tím vyšší je frekvence, tím vyšší je vysokofrekvenční signál, který můžete vidět. Zde jsou buňky odstupňovány v milisekundách a mikrosekundách. Takže podle šířky signálu můžete spočítat, kolik buněk je, a vynásobením měřítkem podél osy X získáte dobu trvání signálu v sekundách. Můžete také vypočítat dobu trvání jedné periody a s vědomím doby trvání je snadné najít kmitočet signálu f = 1 / t

Horní pipeta na zákrutech umožňuje plynulé přiblížení. Obvykle je to na mém kliknutí, takže vždy jasně vím, co je moje stupnice.

Je zde také vstup X, na který můžete namísto zametací pily použít váš signál. Osciloskop tedy může sloužit jako televizor nebo monitor, pokud shromažďujete obvod, který bude tvořit obraz. Přadlen se slovy Sweep a levými a pravými šipkami umožňuje řídit graf na obrazovce doleva a doprava. Je někdy vhodné přizpůsobit požadovanou oblast pro rozdělení mřížky.

Synchronizační blok

Level knob - nastavuje úroveň, od které se pilový generátor spustí.

Přepnutí z interního na externí umožňuje použít hodinové impulsy na vstup z externího zdroje.

Přepínač označený +/- přepíná polaritu úrovně. Není k dispozici na všech osciloskopech.

Stabilita rukojeti - umožňuje ruční pokus o výběr rychlosti synchronizace.

Rychlý start

Takže jste zapnuli kmitání. První věc, kterou musíte udělat, je zavřít signální sondu k vlastnímu zemskému krokodýli. V takovém případě by se na obrazovce mělo objevit „Pulse of the corpse“. Pokud se to neobjeví, otočte stabilizační knoflíky a posuny a úroveň - možná se prostě schovala za obrazovku nebo se kvůli nedostatečné úrovni nezačala.

Jakmile se pruh objevil, pak otočením otočte na nulu. Pokud jste analogový osciloskop, zvláště pokud je starověké, nechte jej zahřát. Po zapnutí důl plave dalších patnáct minut.

Dále nastavte limit měření napětí. Berte s rozpětím, pokud něco zredukujete. Nyní, když připojíte zemnící vodič osciloskopu k zápornému pólu baterie a signální vodič k plusu, uvidíte, jak graf skočí o jeden a půl voltu. Mimochodem, staré osciloskopy často začínají slabnout, takže je užitečné podívat se na zdroj referenčního napětí a zjistit, jak přesně zobrazuje napětí.

Výběr osciloskopu

Pokud jste právě začali, pak to udělá kdokoli. Je vysoce žádoucí, pokud je dvoukanálový. To znamená, že pro první a druhý kanál bude mít dvě sondy a dva zkroucení, což vám umožní současně získat dva grafy.

Druhým nejdůležitějším kritériem osciloskopu je frekvence. Maximální frekvence signálu, který může zachytit. Doposud mi 1MHz stačilo, abych to neudělal. Osciloskopy, které se prodávají v obchodech, již mají frekvenci 10 MHz nebo vyšší. Nejlevnější osciloskop, který jsem viděl, stál 5 000 rublů - OSU-10. Ten dvoukanálový má hodnotu 10 000, ale já jsem se snažil vzít digitální RIGOL DS1042CD za kilobax. Různé požadavky - různé hračky. Ale opakuji, 1MHz stačí na start a na dost dlouho. Najděte si tedy alespoň nějaký osciloskop. A tam pochopíte, co potřebujete.

Viz také toto téma: Jak používat osciloskop