Elektronické osciloskopy a jejich použití

V elektronických osciloskopech můžete na obrazovce pozorovat křivky různých elektrických a impulsních procesů, které se liší frekvencí od několika hertzů až po desítky megahertzů.

Elektronické osciloskopy mohou měřit různé elektrické veličiny, získávat řadu charakteristik polovodičových součástek, hysterezní smyčky magnetických materiálů, určit parametry elektronických zařízení, stejně jako provést mnoho dalších studií.

Elektronické osciloskopy se připojují na střídavé napětí 127 nebo 220 V o frekvenci 50 Hz a některé z nich lze navíc napájet ze zdroje střídavého napětí 115 nebo 220 V o frekvenci 400 Hz, nebo ze zdroje konstantního napětí 24 V, zapnutého stisknutím tlačítka «NETWORK» (obr. 1).

Rýže. 1. Přední panel elektronického osciloskopu C1-72

Otáčením dvou odpovídajících knoflíků umístěných v levé dolní části předního panelu zařízení můžete upravit jas a zaostření tak, abyste na obrazovce získali malý zářící bod s ostrým obrysem, který nelze po dlouhou dobu ponechat v klidu. , aby nedošlo k poškození obrazovky katodové trubice.

Toto místo lze snadno přesunout kamkoli na obrazovce otáčením tlačítek, u kterých jsou oboustranné šipky. Před připojením osciloskopu ke zdroji energie je však lepší uspořádat jeho ovládací prvky tak, abyste místo bodu na obrazovce okamžitě získali svítící vodorovnou čáru ke skenování, jejíž jas, zaostření a umístění na obrazovce lze upravit podle požadavků experimentu otáčením příslušných knoflíků.

Zkušební napětí (T) je přivedeno propojovacím kabelem do "INPUT Y", které dodává napájení do děliče vstupního napětí řízeného "AMP Y" a poté do zesilovače vertikálního vychylování paprsku. Pokud předtím na obrazovce svítil pevný bod, nyní se na něm objeví svislý pruh, jehož délka je přímo úměrná amplitudě zkoumaného napětí.

Zapnutím generátoru pilového napětí zabudovaného do osciloskopu, připojeného k elektronovému paprsku přes zesilovač horizontálního vychylování paprsku se ziskem nastaveným otáčením spínacího knoflíku umístěného v pravém horním rohu předního panelu zařízení, se změní doba rozmítání a zajišťuje, že se na obrazovce objeví zakřivený obraz (T).

V případě, že před zapnutím osciloskopu byly jeho ovladače nastaveny do poloh zajišťujících vzhled vodorovné čistící čáry, je přivedení zkoumaného napětí na „INPUT Y“ doprovázeno zobrazením na obrazovce stejné křivky a ty (T). Nehybnosti studované křivky napětí se dosáhne stisknutím jednoho z tlačítek synchronizační jednotky a odpovídajícím otočením knoflíků STABILITY a LEVEL. Transparentní stupnice pokrývající CRT obrazovku usnadňuje potřebná vertikální a horizontální měření.

Funkční schéma osciloskopu:

Většina elektronických osciloskopů umožňuje současně přivést dvě testovaná napětí na vstupy Y a X, pokud předtím stisknete tlačítko «INPUT X».

Při dvou sinusových napětích se stejnými frekvencemi a amplitudami, vzájemně fázově posunutých o a, se na obrazovce objeví Lissajousovy obrazce (obr. 2), jejichž tvar závisí na fázovém posunu α = arcsin B / A,

kde B je pořadnice průsečíku Lissajousova obrazce se svislou osou; A je ordináta horního bodu Lissajousovy postavy.

Rýže. 2. Lissagueovy obrazce se dvěma sinusovými napětími stejných frekvencí a stejných amplitud, fázově posunuté o α.

Přítomnost jediného paprsku v elektronové trubici je významnou nevýhodou osciloskopu, která vylučuje současné pozorování několika procesů na obrazovce, což je eliminováno použitím elektronického spínače.

Dvoukanálové elektronické spínače mají dva vstupy s jednou společnou svorkou a jeden výstup, který se připojuje ke vstupu elektronického osciloskopu. Když spínač funguje, jeho vstupy jsou automaticky připojeny jeden po druhém multivibrátor na vstup Y, v důsledku čehož jsou na obrazovce osciloskopu současně pozorovány obě napěťové křivky přiváděné na spínací vstupy. V závislosti na frekvenci spínání vstupů se křivky zobrazují na obrazovce jako přerušované nebo plné čáry. Pro získání požadovaného měřítka křivek jsou na vstupech spínačů instalovány děliče napětí.

Čtyřkanálové elektronické spínače mají čtyři biclampové vstupy s napěťovými děliči a jeden výstup, který se připojuje ke vstupu Y elektronického osciloskopu, který umožňuje současné zobrazení čtyř křivek na obrazovce. Elektronické spínače mají obvykle knoflíky pro pohyb křivek nahoru a dolů na obrazovce osciloskopu, což umožňuje jejich umístění podle požadavků experimentu.

Současné pozorování několika křivek je také možné s vícepaprskovými osciloskopy, kde má katodová trubice několik elektrodových systémů, které vytvářejí a řídí paprsky.

Elektronické osciloskopy umožňují nejen pozorovat různé stacionární periodické procesy na obrazovce, ale také fotografovat oscilogramy různých rychlých procesů.

V dnešní době jsou analogové osciloskopy nahrazovány digitálními paměťovými osciloskopy, které mají vážnější funkční a metrologické možnosti.

Digitální paměťové osciloskopy jsou připojeny k osobnímu počítači nebo notebooku přes paralelní port LPT nebo USB a využívají možnosti počítače k ​​zobrazení elektrických signálů. Většina modelů nevyžaduje další napájení.

Všechny standardní funkce osciloskopu jsou prováděny pomocí speciálních programů, které běží na počítači, tzn.displej počítače se používá jako obrazovka osciloskopu. Tyto osciloskopy mají velmi vysokou citlivost a šířku pásma.

Rýže. 3. Paměťový digitální osciloskop ZET 302

Rýže. 4. Program pro práci s digitálním osciloskopem

Paměťový digitální osciloskop je vlastně speciální nástavec k počítači, zabírá mnohem méně místa než analogové modely, protože funkce zpracování a zobrazení signálu jsou přeneseny do běžného počítače. Činnost digitálního paměťového osciloskopu je omezena pouze činností počítače.

Obecné řízení sledu činnosti uzlů digitálního osciloskopu je prováděno mikroprocesorem. Funkční diagram Digitální osciloskop obsahuje řadu komponent specifických pro počítač. Jde především o mikroprocesor, digitální řídicí obvody a paměti.

Software digitálního osciloskopu může provádět mnoho funkcí, které nejsou typické pro osciloskop se světelným paprskem, jako je zprůměrování signálu za účelem jeho vyčištění od šumu, rychlá Fourierova transformace pro získání spektrogramů signálu a další.