Amaç, kapsam. Osiloskoplar. Türler ve özellikler. Cihaz ve çalışma. Uygulama Elektronik osiloskop amaçlı fonksiyonel diyagram çalışması

Elektronik osiloskop (EO), elektrik sinyallerinin genliklerini ve zamanlama parametrelerini gözlemleyen, inceleyen ve ölçen bir cihazdır. Böyle bir cihaz, darbenin ortaya çıktığı andan ve süresinden bağımsız olarak meydana gelen elektriksel süreçleri görebileceğiniz en yaygın radyo ölçüm ünitesidir. Ekrana iletilen görüntüden, incelenen sinyalin genlik dalgalanmalarını ve bunların ağın herhangi bir yerindeki sürelerini doğru bir şekilde belirlemek mümkündür.

Katot ışın tüpü temelinde çalışan osiloskoplar hacimli ve hareket kabiliyeti düşük birimlerdir. Bununla birlikte, yüksek ölçüm doğruluğu ile karakterize edilirler. Bu tür cihazlar gelen sinyalleri hızlı bir şekilde işleyebilmektedir. Geniş bir frekans aralığına ve mükemmel hassasiyete sahiptirler.

EO'nun kullanım kapsamı

Osiloskopların kapsamı çok geniştir. Onların yardımıyla araştırmacı, bu cihazın elektronik ekipmanın kurulum çalışmasında vazgeçilmez bir "asistan" haline gelmesi sayesinde elektriksel darbelerin şekillerini gözlemleyebilecek. EO yetenekleri:

• sinyalin ve frekansının voltaj ve zaman parametrelerinin belirlenmesi;
• dalga biçiminin gözlemlenmesi;
• ağın herhangi bir yerindeki darbe distorsiyonunun izlenmesi;
• faz kaymasının belirlenmesi;
• Akım ölçümü, direnç.

Elektrik devrelerindeki voltaj değerlerini ölçerken osiloskop neredeyse hiç güç tüketmez ve geniş bir frekans aralığında çalışır.

Elektronik osiloskop araştırma laboratuvarlarında, teşhis arabası servislerinde ve elektronik tamir atölyelerinde kullanılır. Bu cihaz sayesinde mikro devre arızasının nedenini hızlı bir şekilde belirleyebilirsiniz.

Elektronik osiloskop cihazı

Geniş radyo yelpazesine rağmen ölçüm aletleri, osiloskop devresi, modelden bağımsız olarak ve tasarım özellikleri birimleri yaklaşık olarak aynıdır. Herhangi bir EO'nun en önemli bileşenleri:

• katot ışın tüpü (CRT);
• sapma kanalları (dikey ve yatay);
• kontrol ünitesi;
• kalibratörler;
• güç kaynağı.

EO'nun ana kısmı, uzun bir cam kap olan vakumlu bir CRT'dir. Elektronların girmesi sonucu biyolüminesansın gözlenebildiği bir elektrot kompleksi (elektron tabancası adı verilir) ve bir fosfor ekranı içerir. Vakum tüpü ayrıca bir katot, bir modülatör, 2 anot ve bir çift saptırma plakası içerir. Yatay kanalda bir tarama oluşturucu, bir senkronizasyon cihazı ve bir amplifikatör bulunur. Dikey saptırma kanalında bir bağlantı kablosu, bir giriş değiştirme anahtarı ve voltaj bölücüler bulunur.

Kontrol ünitesi ileri süpürme vuruşunu aydınlatmak için tasarlanmıştır ve dönüş vuruşu sırasında elektron ışınını söndürmek için gereklidir. Kalibratör, voltaj jeneratörünün işlevini yerine getiren bir cihazdır. Darbe sinyallerinin frekansının ve genliğinin yüksek doğrulukta belirlenmesi için tasarlanmıştır. Güç kaynağı ünitesi, EO'nun tüm bileşenlerine ve mekanizmalarına güç sağlar. Bloğa 220V'luk bir voltaj verilir, ardından akkor filamanlara, jeneratör amplifikatörlerine ve cihazın diğer bileşenlerine dönüştürülür ve yönlendirilir.

Elektronik osiloskopların işleyişinin özellikleri

Herhangi bir EO modelinin çalışması, incelenen darbelerin vakumlu CRT ekranında görüntülenen görsel bir çizime dönüştürülmesini içerir. Elektronlar, ışın tüpünün ucunun karşısında bulunan bir elektron tabancası kullanılarak yayılır. Elektrot sistemi ile ekran arasında elektron akışının ayarlandığı bir modülatörün yanı sıra elektron ışınının yatay veya dikey olarak saptırılmasına izin veren 2 çift plaka bulunmaktadır.

Bir CRT'nin çalışma prensibi şu şekildedir: filamana alternatif bir voltaj verilir ve modülatöre sabit bir voltaj verilir. Saptırma plakaları beslenir DC gerilimi, elektron akışının yanlara kayması nedeniyle ve bir tarama çizgisi oluşturmak için gereken değişken. Uzunluğu testere dişi voltajının genliğinden etkilenir. Bir ve ikinci plaka çiftine aynı anda voltaj uygulandığında, incelenen darbenin sinüzoidal tarama çizgisi ekranda görüntülenir.

Amaca bağlı olarak EO seçimi

Elektronik osiloskopların en yaygın modelleri evrensel cihazlar olarak kabul edilir. Bunlarda, incelenen sinyal zayıflatıcılar ve yükselticiler aracılığıyla dikey olarak saptırıcı bir CRT'ye beslenir. Yatay eğim süpürme jeneratörü nedeniyle oluşur. Bu tür cihazlar, geniş bir frekans ve genlik aralığında elektrik darbelerini incelemeyi mümkün kılar. Bu osiloskop modelleri sayesinde gelen bir sinyalin süresini saniyelerin kesirleri mertebesinde ölçmek mümkündür.

Stroboskopik elektronik osiloskopların kullanılması, periyodik olarak oluşan sinyallerin şekillerinin incelenmesine ve genlik ve zaman parametrelerinin ölçülmesine olanak tanır. Bu tür cihazlar, yüksek hızlı yarı iletken teknolojisi, mikro modül ve entegre cihazlarda geçici süreçleri incelemek için gereklidir. Bu ölçüm cihazını kullanarak saniyenin çok küçük bir süresinde tekrarlanan sinyalleri gözlemleyebilirsiniz.

Özel katot ışınlı osiloskoplar belirli sorunları çözmek için tasarlanmıştır. Çoğu zaman, bu tür cihazlar televizyon ve radar sinyallerini incelemek için kullanılır. Özel amaçlı ünitelerin tasarımında belirli bileşenler bulunur.

Depolama osiloskopları da yaygın olarak kullanılmaktadır. Yavaş süreçleri ve tek darbeleri incelemek gerektiğinde kullanılırlar. Bu tür EO modelleri, alınan verileri belirli bir süre boyunca kaydetmenin mümkün olduğu hafızalı özel bir cihazla donatılmıştır. Gerekirse sinyal, incelenmesi ve sonraki işlenmesi için yeniden üretilebilir.

Gerçek zamanlı olarak nanosaniye cinsinden akan harmonik veya darbeli sinyalleri izlemek için yüksek hızlı EO'lar kullanılır. Darbelerin bu tür cihazlar tarafından hızlı bir şekilde işlenmesi, yürüyen dalga CRT'nin kullanılmasıyla sağlanır. Bu cihazların dikey saptırma kanalında üretici bir amplifikatörü yoktur.

Değiştirilebilir bloklara sahip EO'lar da büyük talep görüyor. Cihazdaki üniteyi değiştirerek aşağıdaki gibi özelliklerini ve temel çalışma parametrelerini değiştirebilirsiniz:

• bant genişliği;
• süpürme faktörü;
• sapma değeri.

Bloğu değiştirerek cihazın işlevselliğini değiştirmek mümkündür.

Kanal sayısına bağlı olarak EO seçimi

Radyo ölçüm cihazı üreticileri, tek, çift veya çok ışınlı, ayrıca iki ve çok kanallı olabilen osiloskoplar üretir. Tek ışınlı EO, bir giriş cihazına sahip bir ünitedir. En yaygın olanları iki ışınlı ve iki kanallı cihazlardır. Tek bir CRT ekranında iki nabız sinyalinin eşzamanlı gözlemlenmesi ve incelenmesi için tasarlanmıştır.

Çift ışınlı osiloskoplar, çıkış ve girişteki darbe sinyallerini karşılaştırmak, farklı dönüştürücüleri izlemek ve diğer sorunları çözmek gerektiğinde kullanıma uygundur. Bu elektronik cihazların 4 çalışma modu vardır:

1. Tek kanal, etkinleştirildiğinde iki kanaldan yalnızca biri çalışır.
2. Her taramadan sonra sırayla bir ve ikinci kanalı açmanıza olanak tanıyan değişim.
3. Her iki kanalın da etkinleştirilmesine izin veren bir kesme. Ancak anahtarlamaları eşit olmayan frekansta gerçekleşir.
4. Ayrıca her iki kanalın da aynı yükte çalışması sayesinde.

Çift kanallı ve çift ışınlı cihazların avantajları ve dezavantajları vardır. İlkinin avantajları bütçe fiyatı ve mükemmel teknik özellikler. İkincisinin avantajları, iki sinyali hem ayrı ayrı hem de birlikte inceleme olasılığında yatmaktadır. Çok ışınlı elektronik cihazlar iki ışın prensibine göre üretilmektedir. Bir osiloskopun sahip olduğu ışın sayısı kadar, aynı sayıda sinyal girişi vardır.

Elektronik osiloskopların avantajları

Elektronik osiloskopların bir takım önemli avantajları vardır:

• bir osiloskopla sinyal genliğinin operasyonel ölçümü;
• yüksek görüntü kararlılığı;
• artan hassasiyet;
• Pratik kullanım için büyük işlevsellik.

EO tarafından yapılan ölçümler son derece nettir. Onların yardımıyla herhangi bir elektriksel işlemi düşünebilirsiniz. Bir CRT'deki görüntüyü kullanarak, akımları ve voltajları, şekli ne olursa olsun ölçmek ve karşılaştırmak, ayrıca çeşitli ekipmanların genlik değerlerini ve faz özelliklerini değerlendirmek mümkündür. Osiloskop, yüksek ölçüm doğruluğuna sahip basit bir araçtır. Bu tür radyo ölçüm cihazlarının çok çeşitli olması, belirli amaçlar için bir cihaz seçmenize olanak sağlayacaktır.

EO bağlantısının özellikleri

Radyo ölçüm cihazı, incelenen sinyallerin kaynağına teller ve koaksiyel kablo kullanılarak bağlanmalıdır. Sürekli düşük ve orta frekanslı darbeleri gözlemlemek için bağlantı kabloları kullanılmalıdır. Darbeleri ve yüksek frekanslı voltajları incelemek için yüksek frekanslı kabloların kullanılması tavsiye edilir. Giriş devresinin etkisini zayıflatmak için cihaz bir tekrarlayıcı kullanılarak bağlanır. Böyle bir cihaz, yüksek bir aktif dirence, küçük bir giriş kapasitansına, eşit genlik ve frekans parametrelerine ve düşük bir iletim katsayısına sahiptir.

Yüksek voltaj darbesi ile voltaj ölçümü durumunda, sinyal kaynağının çıkışı ile radyo ölçüm cihazı girişi arasına bir voltaj bölücü dahil edilmelidir. Kısa darbeler verirken bozulmayı önlemek için minimum uzunlukta yüksek frekanslı kabloların kullanılması tavsiye edilir. Akım darbeli osilogramların elde edilmesi gerekiyorsa, incelenen devreye küçük endüktans değerine sahip ek bir direnç dahil edilmelidir.

Profesyonel bir elektronik ayarlayıcısına veya radyo mühendisine "İş yerinizdeki en önemli cihaz nedir?" Cevap açık olacak: "Elbette bir osiloskop!" Ve bu doğrudur.

Elbette multimetre olmadan yapmak imkansızdır. Devrenin kontrol noktalarındaki voltajı ölçmek, direnci ve akımı ölçmek, diyotu "çaldırmak" veya transistörü kontrol etmek - bunların hepsi önemli ve gereklidir.

Ancak konu basit bir TV'den çok kanallı bir vericiye kadar herhangi bir elektronik cihazın ayarlanması ve yapılandırılması olduğunda yörünge istasyonu o zaman osiloskop olmadan yapmak imkansızdır.

Osiloskop, herhangi bir şekildeki periyodik sinyallerin görsel olarak gözlemlenmesi ve kontrolü için tasarlanmıştır: sinüzoidal, dikdörtgen ve üçgen. Geniş tarama aralığı sayesinde darbenin taranarak nanosaniye aralıklarında bile izlenebilmesine olanak sağlar. Örneğin bir darbenin yükselme süresini ölçün; dijital ekipmanlarda bu çok önemli bir parametredir.

Osiloskop, elektrik sinyallerini görüntüleyen bir tür televizyondur.

Osiloskop nasıl çalışır?

Bir osiloskobun nasıl çalıştığını anlamak için ortalaması alınmış bir cihazın blok diyagramını düşünün. Hemen hemen tüm osiloskoplar bu şekilde tasarlanmıştır.

Diyagramda yalnızca ikisi gösterilmemiştir. güç kaynağı: CRT için yüksek voltaj üretmek için kullanılan bir yüksek voltaj kaynağı ( katot ışın tüpü) ve alçak gerilim, cihazın tüm bileşenlerinin çalışmasını sağlar. Ve yerleşik bir şey yok kalibratör Osiloskopu yapılandırmak ve çalışmaya hazırlamak için kullanılır.

İncelenmekte olan sinyal girişe uygulanır " e" dikey sapma kanalı ve hassasiyeti düzenleyen çok konumlu bir anahtar olan zayıflatıcıya gider. Ölçeği V / cm veya V / bölümü olarak kalibre edilir. Bu, CRT ekranına uygulanan koordinat ızgarasının bir bölümünü ifade eder. Değerlerin kendileri de orada yazılır: 0, 1 V, 10 V, 100 V. İncelenen sinyalin genliği bilinmiyorsa, minimum hassasiyeti örneğin bölüm başına 100 volt olarak belirleriz. 300 volt genlikli cihazlar cihaza zarar vermez.

Herhangi bir osiloskop 1:10 ve 1:100 bölücüler içerir; bunlar her iki tarafta konektörler bulunan silindirik veya dikdörtgen bağlantılardır. Zayıflatıcıyla aynı işlevleri yerine getirir. Ayrıca kısa darbelerle çalışırken koaksiyel kablonun kapasitansını telafi ederler. S1-94 osiloskopunun harici bölücüsü böyle görünüyor. Gördüğünüz gibi bölme oranı 1:10'dur.

Harici bölücü sayesinde cihazın yeteneklerini genişletmek mümkündür, çünkü onu kullanırken olası araştırma yüzlerce volt genliğe sahip elektrik sinyalleri.

Giriş bölücünün çıkışından sinyal gider ön amplifikatör. Burada dallanıp içeri giriyor gecikme hattı ve zamanlama anahtarına. Gecikme hattı, incelenen sinyalin dikey sapma amplifikatörüne ulaşmasıyla tarama jeneratörünün tepki süresini telafi etmek için tasarlanmıştır. Son amplifikatör plakalara sağlanan voltajı üretir" e" ve dikey ışın sapmasını sağlar.

Tarama oluşturucu yatay sapma amplifikatörüne ve plakalara uygulanan testere dişi voltajı üretir " X" CRT ve yatay ışın sapması sağlar. Bölüm başına zaman ("Zaman/böl") şeklinde derecelendirilmiş bir anahtara ve saniye (s), milisaniye (ms) ve mikrosaniye (μs) cinsinden tarama süresi ölçeğine sahiptir.

Senkronizasyon cihazı, sinyalin ekranın başlangıç ​​noktasında görünmesiyle eş zamanlı olarak tarama jeneratörünün çalışmaya başlamasını sağlar. Sonuç olarak osiloskop ekranında nabzın görüntüsünü görüyoruz zamanla ortaya çıktı. Zamanlama anahtarı aşağıdaki konumlara sahiptir:

İncelenen sinyalden senkronizasyon.

Ağdan senkronizasyon.

Harici bir kaynaktan senkronizasyon.

İlk seçenek en uygun olanıdır ve en sık kullanılır.

Osiloskop S1-94.

Elektronik ekipmanların geliştirilmesinde kullanılan karmaşık ve pahalı osiloskop modellerine ek olarak endüstrimiz, özellikle radyo amatörleri için küçük boyutlu bir osiloskop C1-94'ün üretimine başlamıştır. Düşük maliyetine rağmen kullanımda kendini kanıtlamış ve pahalı ve ciddi bir cihazın tüm işlevlerine sahiptir.

Daha gelişmiş emsallerinin aksine S1-94 osiloskopunun boyutu oldukça küçüktür ve kullanımı kolaydır. Kontrollerine bakalım. İşte S1-94 osiloskopunun ön paneli.

Ekranın sağında yukarıdan aşağıya.

Düğme: "Odaklanma".

"Parlaklık" düğmesi.

Bu kontroller, ışının ekrandaki odağını ve parlaklığını ayarlamak için kullanılabilir. CRT'nin hizmet ömrünü uzatmak için, parlaklığın minimuma ayarlanması, ancak okumaların açıkça görülebilmesi için tavsiye edilir.

• Açık" Cihaz güç düğmesi.

  



Mod düğmesi " Zhdushch-Aut».



Bu, bekleme ve otomatik tarama modlarını seçmek için kullanılan bir düğmedir. Bekleme modunda çalışırken tarama, incelenen sinyal tarafından tetiklenir ve senkronize edilir. Otomatik modda tarama sinyal olmadan başlar. Bir sinyali incelemek için, tarama tetiklemesinin bekleme modu daha sık kullanılır.

Bu düğme tetikleme darbesinin polaritesini seçer. Pozitif veya negatif polarite darbesinden tetiklemeyi seçebilirsiniz.



Senkronizasyon düğmesi " İç-Dış».



Tipik olarak dahili saatleme kullanılır, çünkü harici bir saat sinyalinin kullanılması bu harici sinyalin ayrı bir kaynağını gerektirir. Çoğu durumda bunun bir ev atölyesinde gerekli olmadığı açıktır. Osiloskobun ön panelindeki harici saat girişi şuna benzer.

“Açık” ve “Kapalı” girişini seçmek için düğme.



Burada her şey açık. Sabit bileşenli bir sinyali incelemek istiyorsanız "Değişken ve sabit" seçeneğini seçin. Bu moda “Açık” denir, çünkü spektrumunda sabit bir bileşen veya düşük frekanslar içeren bir sinyal dikey sapma kanalına sağlanır.

Aynı zamanda, sinyal ekranda görüntülendiğinde, sabit bileşenin seviyesi değişken bileşenin genliğine ekleneceği için artacağını düşünmeye değer. Çoğu durumda "kapalı" bir giriş seçmek daha iyidir ( ~ ). Bu durumda elektrik sinyalinin sabit bileşeni kesilecek ve ekranda görüntülenmeyecektir.

“Gövde” terminali cihaz gövdesini topraklamaya yarar. Bu güvenlik nedeniyle yapılır. Ev atölyesinde bazen cihaz gövdesinin topraklanması mümkün olmayabilir. Bu nedenle topraklama yapmadan çalışmanız gerekmektedir. Osiloskop açıldığında vücutta bir voltaj potansiyeli olabileceğini unutmamak önemlidir. Vücuda dokunduğunuzda “çekebilir”. Bir elinizle osiloskop gövdesine, diğer elinizle radyatörlere veya diğer çalışan elektrikli cihazlara dokunmak özellikle tehlikelidir. Bu durumda, vücudunuzun tehlikeli potansiyeli vücudunuzdan (“kol” - “el”) geçecek ve size elektrik şoku verilecek! Bu nedenle osiloskopu topraklama olmadan çalıştırırken, osiloskopa dokunmamanız tavsiye edilir. maden vücut parçaları. Bu kural metal gövdeli diğer elektrikli cihazlar için de geçerlidir.

Ön panelin ortasında bir "süpürme" anahtarı bulunur - Zaman/böl. Tarama oluşturucunun çalışmasını kontrol eden bu anahtardır.



Giriş bölücü (zayıflatıcı) anahtarının hemen altında - V/böl. Daha önce de belirtildiği gibi, genliği bilinmeyen bir sinyali incelerken, mümkün olan maksimum V/div değerini ayarlamak gerekir. Yani S1-94 osiloskopu için anahtarı 5 konumuna ayarlamanız gerekir ( 5V/böl.). Bu durumda ekran ızgarasındaki bir hücre 5 volta eşit olacaktır. Osiloskopun “Y” girişine 1:10 (1:10) bölme oranına sahip bir bölücü bağlarsanız, bir hücre 50 volta eşit olacaktır (5V/böl * 10 = 50V/böl).

Ayrıca osiloskop panelinde şunlar bulunur:

Günümüzde dijital teknolojinin gelişmesiyle birlikte dijital osiloskoplar yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Temelde analog ve dijital teknolojinin bir melezidir. Onlara karşı tutum, işlemcili bir kıyma makinesi veya ekranlı bir kahve değirmeni gibi belirsizdir.

Analog ekipman her zaman güvenilir ve kullanımı kolay olmuştur. Üstelik tamiri de kolaydı. Dijital bir osiloskopun maliyeti çok daha fazladır ve onarılması çok zordur. Elbette birçok avantajı var. Analog bir sinyal, bir ADC (analogdan dijitale dönüştürücü) kullanılarak dijital forma dönüştürülürse, onunla her şeyi yapabilirsiniz. Belleğe kaydedilebilir ve diğer sinyallerle faz ve antifazda eklenen başka bir sinyalle karşılaştırmak için herhangi bir zamanda görüntülenebilir. Elbette analog teknoloji iyidir ama gelecek dijital elektroniktedir.

Makale, bir osiloskobun nasıl kullanılacağını, ne olduğunu ve hangi amaçlarla gerekli olduğunu ayrıntılı olarak anlatacaktır. Hiçbir laboratuvar, ölçüm ekipmanı veya sinyal, voltaj ve akım kaynakları olmadan var olamaz. Ve eğer tasarlamayı ve yaratmayı planlıyorsanız çeşitli cihazlar(özellikle invertör güç kaynakları gibi yüksek frekanslı ekipmanlardan bahsediyorsak), osiloskop olmadan herhangi bir şey yapmak sorunlu olacaktır.

Osiloskop nedir

Bu, belirli bir süre boyunca voltajı veya daha doğrusu şeklini "görmenizi" sağlayan bir cihazdır. Onun yardımıyla birçok parametreyi ölçebilirsiniz - voltaj, frekans, akım, faz açıları. Ancak bu cihazın özellikle iyi yanı, sinyalin şeklini görsel olarak değerlendirmenize olanak sağlamasıdır. Aslında çoğu durumda ölçümün yapıldığı devrede tam olarak ne olup bittiği hakkında konuşan kişi odur.

Örneğin bazı durumlarda voltaj yalnızca sabit değil, aynı zamanda alternatif bir bileşen de içerebilir. Ve ikincisinin şekli ideal bir sinüzoidden uzak olabilir. Örneğin voltmetreler böyle bir sinyali büyük hatalarla algılar. İşaretçi aletler bir değer verecek, dijital olanlar - çok daha az ve voltmetreler DC c - birkaç kat daha fazla. En doğru ölçüm makalede anlatılan cihaz kullanılarak yapılabilir. Ve H3013 osiloskopunun (nasıl kullanılacağı aşağıda tartışılmıştır) veya başka bir modelin kullanılması önemli değildir. Ölçüler aynıdır.

Cihazın özellikleri

Bunu uygulamak oldukça basittir - amplifikatör girişine bir kapasitör bağlamanız gerekir. Bu durumda giriş kapatılır. Bu ölçüm modunda, frekansı 5 Hz'den düşük olan düşük frekanslı sinyallerin zayıflatıldığına lütfen dikkat edin. Bu nedenle yalnızca açık giriş modunda ölçülebilirler.

Anahtar orta konuma ayarlandığında amplifikatörün giriş konektörüyle bağlantısı kesilir ve mahfazada kısa devre meydana gelir. Bu sayede bir süpürme kurmak mümkündür. S1-49 osiloskopunu ve analoglarını temel kontroller hakkında bilgi sahibi olmadan kullanmak imkansız olduğundan, bunlar hakkında daha detaylı konuşmaya değer.

Osiloskop kanal girişi

Ön panelde dikey düzlemde bir ölçek vardır - ölçümün yapıldığı kanalın hassasiyet regülatörü kullanılarak belirlenir. Bir anahtar kullanarak ölçeği yumuşak bir şekilde değil, kademeli olarak değiştirmek mümkündür. Kullanılarak hangi değerlerin ayarlanabileceği, yanındaki kasaya bakın. Bu anahtarla aynı eksende düzgün ayarlama için bir regülatör bulunmaktadır (S1-73 osiloskop ve benzer modellerin nasıl kullanılacağı aşağıda açıklanmıştır).

Ön panelde çift başlı oklu bir tutamak bulabilirsiniz. Eğer onu döndürürseniz, bu kanalın grafiği dikey düzlemde (aşağı ve yukarı) hareket etmeye başlayacaktır. Lütfen bu tutamacın yakınında olduğunu unutmayın. grafik tanımıçarpan değerini daha küçük veya daha büyük bir yöne değiştirmek için hangi yöne döndürülmesi gerektiğini gösterir. her iki kanal da aynıdır. Ayrıca ön panelde kontrastı, parlaklığı ve senkronizasyonu ayarlamak için düğmeler bulunur. Dijital cep osiloskopunun (cihazın nasıl kullanılacağını tartışıyoruz) ayrıca grafikleri görüntülemek için bir takım ayarlara sahip olduğunu belirtmekte fayda var.

Ölçümler nasıl alınır?

Dijital veya analog osiloskobun nasıl kullanılacağını anlatmaya devam ediyoruz. Hepsinin bir kusuru olduğunu unutmamak önemlidir. Bahsetmeye değer bir özellik de tüm ölçümlerin görsel olarak yapılmasıdır, dolayısıyla hatanın yüksek olma riski vardır. Ayrıca tarama gerilimlerinin son derece düşük doğrusallığa sahip olduğu ve bunun da yaklaşık %5'lik bir faz veya frekans kaymasına yol açtığı gerçeğini de hesaba katmalısınız. Bu hataları en aza indirmek için basit bir koşulun karşılanması gerekir; grafik, ekran alanının yaklaşık %90'ını kaplamalıdır. Frekans ve voltajı ölçerken (bir zaman aralığı vardır), giriş sinyali kazancı ve tarama hızı ayar kontrolleri en sağ konumlara ayarlanmalıdır. Bir özelliği belirtmekte fayda var: Yeni başlayanlar bile dijital osiloskop kullanabildiğinden, katot ışın tüpüne sahip cihazlar ilgilerini kaybetmiştir.

Gerilim nasıl ölçülür

Gerilimi ölçmek için dikey düzlemdeki ölçek değerlerini kullanmanız gerekir. Başlamak için aşağıdaki adımlardan birini yapmanız gerekir:

1. Osiloskopun her iki giriş terminalini birbirine bağlayın.
2. Giriş modu anahtarını bağlantıya karşılık gelen konuma getirin. ortak tel. Ardından, tarama çizgisinin ekrandaki merkezi (yatay) çizgiyle çakışmasını sağlamak için yanında çift yönlü ok bulunan regülatörü kullanın.

Cihazı ölçüm moduna alın ve sinyali incelenmesi gereken girişe uygulayın. Bu durumda mod anahtarı herhangi bir çalışma konumuna ayarlanır. Peki taşınabilir bir dijital osiloskop nasıl kullanılır? Biraz daha karmaşık - bu tür cihazların çok daha fazla ayarı var.

Sonuç olarak ekranda bir grafik görebilirsiniz. Yüksekliği doğru bir şekilde ölçmek için yatay çift başlı ok içeren bir kalem kullanın. Grafiğin en üst noktasının merkezde bulunan noktaya denk geldiğinden emin olun. Üzerinde bir derecelendirme olduğundan devredeki etkin voltajı hesaplamak çok daha kolay olacaktır.

Frekans nasıl ölçülür?

Bir osiloskop kullanarak zaman aralıklarını, özellikle sinyal periyodunu ölçebilirsiniz. Herhangi bir sinyalin frekansının her zaman periyotla orantılı olduğunu anlıyorsunuz. Osilogramın herhangi bir alanında periyot ölçümleri yapılabilir. Ancak grafiğin yatay eksenle kesiştiği noktalarda ölçüm yapmak daha uygun ve daha doğrudur. Bu nedenle ölçümlere başlamadan önce taramayı tam olarak merkezde bulunan yatay bir çizgiye ayarladığınızdan emin olun. Taşınabilir bir dijital osiloskop kullanmak, analog olanı kullanmaktan çok daha kolay olduğundan, ikincisi çoktan unutulmaya yüz tutmuştur ve ölçümler için nadiren kullanılmaktadır.

Daha sonra yatay çift başlı okla gösterilen tutamacı kullanarak noktanın başlangıcını ekranın en sol satırına kaydırmanız gerekir. Sinyalin periyodunu hesapladıktan sonra frekansı hesaplamak için basit bir formül kullanabilirsiniz. Bunu yapmak için birimi önceden hesaplanan süreye bölmeniz gerekir. Ölçüm doğruluğu değişiklik gösterir. Artırmak için grafiği mümkün olduğunca yatay olarak uzatmanız gerekir.

Bir düzenliliğe dikkat edin: Dönem arttıkça frekans azalır (orantı terstir). Ve bunun tersi de geçerlidir - periyot azaldıkça frekans artar. Hata payının yüzde 1'den az olması düşük bir hata payıdır. Ancak her osiloskop bu kadar yüksek doğruluk sağlayamaz. Yalnızca taramanın doğrusal olduğu dijital olanlarla bu kadar doğru ölçümler elde edilebilir.

Faz kayması nasıl belirlenir?

Ve şimdi faz kaymasını ölçmek için S1-112A osiloskopunun nasıl kullanılacağı hakkında. Ama önce bir tanım. Faz kayması, iki sürecin (salınımlı) belirli bir süre boyunca birbirine göre nasıl konumlandığını gösteren bir özelliktir. Üstelik ölçüm saniyeler içinde değil, bir periyodun parçaları halinde gerçekleşir. Başka bir deyişle ölçü birimi açı birimleridir. Sinyaller birbirine göre eşit konumlandırılmışsa faz kaymaları da aynı olacaktır. Üstelik bu, frekansa ve periyoda bağlı değildir - yatay (zaman) eksendeki grafiklerin gerçek ölçeği herhangi bir şey olabilir.

Grafiği ekranın tüm uzunluğu boyunca uzatırsanız maksimum ölçüm doğruluğu elde edilir. Analog osiloskoplarda her kanalın sinyal grafiği aynı parlaklık ve renge sahip olacaktır. Bu grafikleri birbirinden ayırt edebilmek için her birinin kendi genliğine sahip olmasını sağlamak gerekir. Ve ilk kanala sağlanan voltajın mümkün olduğu kadar büyük olması önemlidir. Bu, ekrandaki görüntüyü senkronize tutmayı çok daha iyi hale getirecektir. S1-112A osiloskopunun nasıl kullanılacağı aşağıda açıklanmıştır. Diğer cihazların çalışması biraz farklıdır.

Çalışmanın amacı: evrensel bir elektronik osiloskobun tasarımına ve çalışma prensibine aşinalık, elektrik sinyallerinin şeklinin incelenmesi ve bunların genlik ve zaman özelliklerinin ölçülmesi.

Cihazlar ve aksesuarlar: elektronik osiloskop S1-117/1, düşük frekanslı sinyal üreteci G3-112/1, kablolar ve bağlantı kabloları.

1. Elektronik osiloskobun tasarımı ve çalışma prensibi

Elektronik osiloskop, hızla değişen elektriksel süreçleri incelemek için tasarlanmış modern bir araçtır. Osiloskop nispeten yüksek hassasiyete sahiptir büyük doğrulukölçümler yapar ve pratik olarak ataletsiz bir cihazdır.

Elektronik osiloskopun ana bileşenleri (bloklar):

katot ışın tüpü

dikey ve yatay ışın saptırma amplifikatörleri

tarayıcı

senkronizasyon bloğu

güç ünitesi

1. Katot ışın tüpü.

Katot ışın tüpleri, elektron ışınının elektrostatik ve elektromanyetik kontrolü ile iki türe ayrılır. İlk durumda, elektron ışını bir elektrik alanı tarafından, ikincisinde ise bir manyetik alan tarafından kontrol edilir. Aşağıda elektrostatik olarak kontrol edilen bir katot ışın tüpünün tasarımını ve çalışma prensibini tartışıyoruz.

Katot ışın tüpü (Şekil 1), içinde bir elektron tabancası, saptırma plakaları ve bir ekran bulunan, yaklaşık 10-6 mm Hg basınca sahip, içi boşaltılmış bir cam balondur.

Pirinç. 1. Katot ışın tüpü

Elektron tabancası, bir elektron ışınını alıp ekrana odaklamak için tasarlanmıştır. Bir katot (2), bir filaman (1), bir kontrol elektrodu – ızgara (3) ve iki anottan (4,5) oluşur. Kontrol elektrodu, elektron ışınının parlaklığını (yoğunluğunu) ayarlamak için tasarlanmıştır. Anotlar elektron ışınını odaklamak ve hızlandırmak için kullanılır.

Isıtılmış katottan termiyonik emisyon nedeniyle yayılan elektronlar, anot sisteminin oluşturduğu elektrik alanı tarafından hızlandırılır. Birinci anot (4), odaklanma koşulunu karşılamayan elektronları yakalamaya yarayan iki veya üç diyaframlı silindiriktir. İkinci anot (5) da silindiriktir ancak çapı daha büyüktür. Her iki anodun da katoda göre pozitif potansiyelleri vardır; birinci anodun potansiyeli sen a 1 1 kV, ikinci anotun potansiyeli sen 2 4 kV. Anot sistemi tarafından oluşturulan elektrik alanının çalışması, elektron ışınındaki elektronların kinetik enerjisini arttırır:

(1.1)

Anotların elektrik alanının etkisi altında elektronlar 10 3 -10 4 m/s civarında bir hız geliştirerek ekrana hızla ulaşırlar. Ekran, elektronların çarpmasıyla parıldayan özel bir ışıldayan bileşikle kaplanmıştır. Böylece elektron ışını osiloskop ekranında gözle görülebilecek bir iz bırakır.

Delikli bir silindir şeklinde yapılan kontrol ızgarası elektrodu (3), katoda göre negatif bir potansiyele sahiptir. Bu elektrotun alanı elektron ışınını sıkıştırarak tüpün eksenine doğru saptırır. Kontrol elektrodunun negatif potansiyeli arttıkça, elektronların bir kısmı ışın ekseninden o kadar güçlü bir şekilde sapacak ki, deliğinden geçemeyeceklerdir. Bu durumda elektron ışınının yoğunluğu ve dolayısıyla ışının osiloskop ekranındaki parlaklığı azalır.

Elektron ışını, uygun voltajın uygulandığı iki çift kontrol plakası (6) ve (7) kullanılarak ekranın (8) herhangi bir noktasına yönlendirilebilir. Saptırıcı plakaların elektrik alanının etkisi altında elektron ışını yatay veya dikey yönde kaydırılır. Düşük elektron kütlesi, elektron ışınının düşük ataletini sağlar, böylece elektron ışını saptırma plakalarındaki voltaj değişikliklerine neredeyse anında tepki verir.

Elektron ışınının odaklanma prensibi ve saptırma plakalarının elektron ışınına etkisi hakkında daha fazla ayrıntı Ek 1 ve 2'de bulunabilir.

Herhangi bir profesyonel elektronik tuneri veya elektronik mühendisi için birincil çalışma aracı bir osiloskoptur. Bir TV veya verici kurarken onsuz yapamazsınız. Osiloskoplar periyodik sinyalleri izlemek ve izlemek için kullanılır çeşitli formlar sinüzoidal dahil. Geniş tarama aralığı sayesinde nanosaniyelik zaman dilimlerini izlemek için dahi darbeyi taramaya olanak sağlar. Osiloskop, televizyonun çalışma şekline benzer ve elektrik sinyallerini görüntüler.

Cihaz ve çalışma prensibi

Cihazın çalışmasını daha iyi anlamak için, tipik bir osiloskobun blok şemasına bakalım, çünkü tüm ana tipleri benzer bir cihaza sahiptir.

Bu şemada güç kaynakları gösterilmemektedir: düğümlerin çalışması için güç sağlayan düşük voltajlı bir ünite ve katot ışın tüpüne gelen yüksek voltajı üretmek için kullanılan yüksek voltajlı bir kaynak. Ayrıca şema, cihazın çalıştırılması için kurulumu ve hazırlanması için bir kalibratör içermemektedir.

Test edilen sinyal, "Y" dikey sapma kanalına, ardından osiloskobun hassasiyetini ayarlayan çok konumlu bir anahtar şeklinde yapılmış bir zayıflatıcıya beslenir. Ölçeği santimetre başına volt veya bölüm başına volt olarak işaretlenmiştir. Bu, ışın tüpü ekranındaki bir ızgara bölümünü temsil eder. Orada miktarların kendileri de gösterilmektedir. Sinyal genliği bilinmiyorsa en düşük hassasiyet ayarlanır. Bu durumda 300 V'luk büyük bir sinyal bile cihaza zarar vermez.

Genellikle osiloskopla birlikte verilir bölücüler, konektörlü özel ataşmanlar şeklinde. Zayıflatıcıyla aynı şekilde çalışırlar. Bu ataşmanlar, küçük darbelerle çalışırken kablo kapasitansını telafi eder. Fotoğraf bölücüyü göstermektedir. Bölme oranı 1:10'dur.

Bir bölücü yardımıyla cihazın yetenekleri genişletilir; birkaç yüz voltluk sinyaller incelenebilir. Bölücüden sonra sinyal şuraya geçer: ön amplifikatör , çatallanır ve senkronizasyon anahtarına gelir ve gecikme hattı tarama jeneratörünün tepki süresini telafi etmeye yarar. Son amplifikatör "Y" plakalarına uygulanan bir voltaj oluşturur ve ışını dikey düzlemde saptırır.

Tarama oluşturucu ışın yatay düzlemde saptırılırken "X" plakalarına ve yatay amplifikatöre uygulanan testere dişi voltajı yaratır.

Cihaz senkronizasyon sinyal göründüğünde tarama jeneratörünün çalışması için koşullar yaratır. Sonuç olarak, osiloskop ekranında nabzın bir görüntüsü görüntülenir.

Zamanlama anahtarı aşağıdaki zamanlama konumlarında çalışır:

• İncelenen sinyal.
• Ağlar.
• Dış kaynak.

İlk konum daha uygun olduğundan daha sık kullanılır.

sınıflandırma

Osiloskoplar yaygın bir ölçüm cihazı türüdür. Farklı özelliklere, tasarıma ve çalışmaya sahip çeşitli osiloskop türleri vardır.

Analog Osiloskoplar

Bu tür osiloskoplar, bu tür ölçüm cihazlarının klasik modelleridir. Herhangi bir analog osiloskopta bir bölücü, dikey amplifikatör, tetikleme ve reddetme, güç kaynağı ve ışın tüpü bulunur.

Bu tür tüpler daha geniş bir frekans aralığına sahiptir. Işının ekrandaki sapması doğrudan plakaların voltajına bağlıdır. Yatay tarama, yatay plakaların voltajına doğrusal bir bağımlılığa göre çalışır.

Alt frekans sınırı 10 hertz'dir. Üst sınır, plakaların ve amplifikatörün kapasitansı tarafından belirlenir. Günümüzde analog cihazların yerini kendine has avantajları olan dijital cihazlar almaktadır. Ancak analog cihazlar düşük maliyetlerinden dolayı henüz ortadan kaybolmuyor.

Dijital depolama

Dijital cihazlar analog cihazlarla karşılaştırıldığında daha fazla özelliğe sahiptir. Maliyetleri giderek azalıyor. Dijital osiloskop, bir bölücü, bir amplifikatör, bir analog sinyal dönüştürücü, bellek, bir kontrol ünitesi ve bir LCD panele çıkış içerir.

Bu tip osiloskopların çalışma prensibi onlara büyük yetenekler kazandırır. Gelen analog sinyal dijital forma dönüştürülür ve saklanır. Depolama hızı kontrol cihazı tarafından belirlenir. Üst sınırı dönüştürücünün hızına göre belirlenir ve alt sınırın herhangi bir kısıtlaması yoktur.

Sinyalin dijital koda dönüştürülmesi, ekran stabilitesinin artırılmasını, verilerin belleğe kaydedilmesini ve genişletme ve ölçeklendirmeyi kolaylaştırmayı mümkün kılar. Elektron tüpü yerine ekran kullanmak, her türlü veriyi görüntülemenize ve cihazı kontrol etmenize olanak tanır. Pahalı cihazlar, diğer kanallardan gelen sinyalleri, imleçleri ayırt etmenize ve farklı yerleri renkli olarak vurgulamanıza olanak tanıyan renkli bir ekranla donatılmıştır.

Dijital osiloskopların parametreleri analog modellere göre çok daha yüksektir ve sinyal uzaması büyük sınırlar dahilindedir. Hariç basit devreler Senkronizasyonu etkinleştirirken, belirli olaylar veya sinyal parametreleri için senkronizasyon kullanılabilir. Senkronizasyon, tarama açılmadan hemen önce görülebilir.

Kullanılan sinyal işlemcileri, Fourier dönüşüm analizi kullanılarak sinyal spektrumunun işlenmesini mümkün kılar. Dijital formdaki bilgiler, ölçüm sonuçlarının bulunduğu ekranı belleğe kaydetmenize ve bir yazıcıda yazdırmanıza olanak tanır. Birçok cihaz, görüntülerin arşive kaydedilmesi ve daha sonra işlenmesi için depolama cihazlarıyla donatılmıştır.

Dijital fosforlar

Bu tip osiloskop, dijital fosfora dayalı yeni bir tasarım yapısı üzerinde çalışır. Analog cihazlara benzer şekilde ekrandaki görüntü değişimini simüle eder. Fosforlu dijital osiloskop türleri, tıpkı analog türlerde olduğu gibi modüle edilmiş sinyallerin tüm detaylarının ekranda gözlemlenmesini mümkün kılar. Bu onların analiz edilmesini ve hafızada saklanmasını sağlar.

Fosfor cihazları, dikkate alınan önceki model gibi, farklı problar arasındaki zaman gecikmesi farkı da dahil olmak üzere çeşitli bilgileri depolamak için kendi hafızasına sahiptir. Fosfor osiloskoplarının değişken yoğunlukta veri çıkışı sağlama yeteneği, arıza aramayı büyük ölçüde basitleştirir. darbe blokları. Bu, çıkış voltajını ayarlarken sinyal modülasyonunun derinliği hesaplanırken ifade edilir ve blokların dengesiz çalışmasına yol açar.

Fosfor dijital osiloskoplar, dijital ve analog cihazların avantajlarını birleştirir ve birçok yönden onları aşar. Fosfor cihazları, analog cihazların yeteneklerini sağlayan depolama osiloskoplarının tüm avantajlarına sahiptir: sinyal değişikliklerine hızlı yanıt ve farklı parlaklıktaki ekranı.

Dijital stroboskopik

Bu tip osiloskop sıralı sinyal geçitlemenin etkisini kullanır. Sinyal tekrarlandığında belirli bir noktadaki anlık değer seçilir. Yeni bir sinyal geldiğinde seçim noktası sinyal boyunca hareket eder. Bu, sinyal tamamen kapılanıncaya kadar devam eder. Giriş sinyalinin anlık değerlerinin bir zarf çizgisi biçiminde bu şekilde değiştirilen sinyal, sinyalin şeklini tekrarlar.

Birçok kişi için değiştirilen sinyalin süresi daha uzun süre Sinyal test ediliyor, bu da spektrumun sıkıştırıldığı anlamına geliyor. Bu bant genişliğinde bir artışa karşılık gelir. Stroboskopik tipteki osiloskoplar geniş bant genişliklerine sahiptir ve periyodik sinyallerin en kısa sürede incelenmesini mümkün kılar. Stroboskopik osiloskopların maliyeti çok yüksektir, bu nedenle çoğunlukla karmaşık görevler için kullanılırlar.

Sanal osiloskoplar

Yeni tip cihazlar, bilgi çıkışı veya girişi için paralel bir porta sahip ayrı bir cihazın yanı sıra bir USB portu ve ISA kartlarına dayanan yerleşik bir yardımcı cihaz olabilir. Sanal osiloskopların yazılım kabuğu, cihazı tam olarak kontrol etmenize olanak tanır ve çeşitli hizmet yeteneklerine sahiptir: bilgilerin içe ve dışa aktarımı, dijital filtreleme, çeşitli ölçümler, bilgi işleme matematiksel olarak vesaire.

Osiloskoplar kişisel bilgisayar geniş ölçüm olanakları için kullanılabilir. Örneğin, radyo mühendisliği ve elektronik ekipmanların bakımı ve geliştirilmesi, telekomünikasyonda, bilgisayarlı ekipmanların imalatında, istasyonlarda araçlarda teşhis faaliyetleri gerçekleştirilirken. Bakım ve geçici olayların değerlendirilmesi ve test edilmesinin gerekli olduğu diğer birçok durum için.

Sanal osiloskop modelleri, düşük maliyet, kullanım kolaylığı, kompakt boyut ve yüksek performans avantajlarına sahip olması nedeniyle standart dijital depolama osiloskoplarına iyi bir alternatiftir. Sanal osiloskopların dezavantajları arasında sabit sinyal değerlerinin ölçülememesi ve görüntülenememesi yer alır.

Taşınabilir osiloskoplar

Dijital teknolojiler hızla gelişiyor ve bu da dijital sabit aletlerin taşınabilir cihazlarİle iyi parametreler genel boyutlar ve ağırlığın yanı sıra düşük elektrik enerjisi tüketimi.

Aynı zamanda, bir güç kaynağı tarafından desteklenen taşınabilir osiloskoplar bilimsel araştırma, endüstriyel üretim.