Вже скоро почнемо вимірювати. Частина 4

Магазин Gtest(R) пропонує широку номенклатуру осцилографів на сторінці сайту, що наводиться в самому кінці Розділу, а також рекомендовані прилади та статті для самоосвіти

Частина 3 >>

Рис 18. Архітектура паралельної обробки інформації цифрового люмінесцентного осцилографа (DPO).

На противагу архітектурі цифрових запам'ятовувальних та цифрових люмінесцентних осцилографів, архітектура осцилографів цифрової вибірки має прямо протилежне розташування атенюатора та підсилювача, а також і пробовідбірного мосту, як це представлено на рис. 18. Вибірка вхідного сигналу відбувається перед проведенням будь-якого посилення чи ослаблення. Підсилювач з вузькою смугою пропускання може бути задіяний після пробовідбірного моста, оскільки сигнал вже був конвертований на нижчу частоту за допомогою забору проб, що в результаті значно збільшує смугу пропускання осцилографа.

Однак за широку смугу пропускання доводиться платити тим, що динамічний діапазон осцилографів з цифровою вибіркою обмежений. Оскільки перед парканом проб відсутні атенюатор або підсилювач, то немає можливості порівняти вхід. Пробовідбірний міст повинен бути здатний за будь-яких випадків управлятися з усіма динамічними діапазонами вхідних сигналів. Тому динамічний діапазон більшості осцилографів цифрової вибірки обмежений приблизно 1 V між пікових значень. З іншого боку, цифрові запам'ятовуючі та цифрові люмінесцентні осцилографи мають це значення в межах від 50 до 100 вольт.

Крім сказаного, слід зазначити, що захисні діоди не можуть бути поміщені перед пробовідбірним мостом, оскільки це обмежить смугу пропускання. Це знижує напругу безпечного входу у осцилографів цифрової вибірки близько 3 V, порівняно з 500 В на осцилографах інших типів.

Рис. 19 Рефлектометрія у часовій області (TDR) на екрані осцилографа цифрової вибірки

При вимірюваннях високочастотних сигналів DSO або DPO можуть виявитися нездатними зібрати достатню кількість вибірок за одну розгортку. Осцилографи цифрової вибірки є ідеальним інструментом для високоточного захоплення сигналів, чиї частотні складові значно вищі швидкості вибірки осцилографа, як це представлено на рис. 19. Такий осцилограф здатний вимірювати сигнали набагато швидше, ніж будь-який інший осцилограф. Осцилограф цифрової вибірки може досягти смуги пропускання і швидкості синхронізації в 10 разів вище, ніж будь-який інший осцилограф при вимірах сигналів, що повторюються. Осцилографи з послідовною еквівалентною у часі вибіркою здатні досягати смуги пропускання 100 ГГЦ і вище.

Системи та органи управління осцилографа

Даний розділ Курсу коротко описує основні системи та органи управління, присутні на аналогових та цифрових осцилографах. Деякі органи управління розрізняються між аналоговими та цифровими осцилографами; цілком ймовірно, що саме ваш осцилограф має додаткові органи управління, які не описуються в цьому розділі.

Звичайний осцилограф складається з 4-х різних систем - система керування розгорткою по вертикалі, система керування розгорткою по горизонталі, система синхронізації (тригер) та система відображення інформації (дисплей). Розуміння функцій кожної з цих систем дозволить ефективно застосовувати осцилограф для вирішення специфічних завдань вимірювань. Пам'ятайте, що кожна з цих систем робить свій внесок у здатність осцилографа точно відновлювати досліджуваний сигнал.

Фронтальна панель осцилографа ділиться на 3 основні секції, марковані як «вертикальна», «горизонтальна» та «тригер». Тим не менш, саме ваш осцилограф може мати й інші секції, залежно від його (осцилографа) типу та моделі. Перегляньте як на рис. 20 представлені ці розділи і після прочитання цього розділу Курсу постарайтеся накласти їх на свій прилад.

При роботі з осцилографом необхідно виконати три базові налаштування для початку аналізу вхідного сигналу:

Налаштування по вертикалі: ослаблення або посилення сигналу. Налаштуйте вольт/справи для регулювання амплітуди сигналу до необхідного діапазону вимірювань.

Налаштування по горизонталі: Тимчасова база. Задайте налаштування сек/справ для виставлення тривалості часу на поділ, що представлено горизонтальною осі екрана.

Тригер: Синхронізація роботи осцилографа. Задайте налаштування «рівень тригера» для стабілізації сигналу, що повторюється, або захоплення на певну подію.

Рис. 20 Органи управління на передній панелі осцилографа

Органи управління з вертикалі:

Клемні закінчення

- 1M ohm

- 50 ohm

З'єднання

- DC (пост. Струм)

- AC (перейм. струм)

- GND (заземлення)

Смуга пропуску

- Обмеження

- Посилення

Позиціювання

Зміщення

Інвертування – On/Off

Шкала

- Фіксовані пороги

- мінливість

Візуалізація напруги Vp-p + DC

Рис. 21. Вхідні з'єднання змінного та постійного струму

Системи та органи управління за вертикальною шкалою

Органи керування по вертикалі можуть бути задіяні для позиціонування та масштабування форми сигналу по вертикалі, налаштування вхідного з'єднання, а також регулювання інших параметрів сигналу на вхід приладу.

Позиціонування та налаштування Вольт на Поділ

Органи керування позиціонуванням по вертикалі дозволяють переміщати зображення форми сигналу вгору і вниз і встановлювати зображення точно, де ви хочете бачити його на екрані.

Налаштування вольт-на-поділ (зазвичай позначається як вольт/справ) є фактором масштабування, який варіює розмір форми сигналу на екрані. Якщо встановлено volts/div як 5 volts, то кожна з восьми вертикальних поділів екрана представляє 5 вольт і весь екран здатний відобразити 40 вольт від низу до верху, - це з припущення, що екранна сітка приладу складається з восьми основних поділів. Якщо налаштування складає 0.5 volts/div, екран здатний відобразити 4 volts знизу до верху і т.д. Максимальне значення напруги, яке можна відобразити на екрані, це налаштування volts/div, помножене на кількість вертикальних поділів. Майте на увазі, що пробник, який ви використовуєте, 1X або 10X також впливає на коефіцієнт масштабування. Ви повинні розділити шкалу volts/div на коефіцієнт загасання пробника, якщо осцилограф не робить цього автоматично.

Часто сама шкала volts/div автоматично керує або змінним посиленням, або точним налаштуванням при масштабуванні відображуваного сигналу щодо певної кількості поділів. Задіяти ці органи управління собі на допомогу при вимірах часу наростання фронту імпульсу.

Вхідне з'єднання

Термін "З'єднання" відноситься до методу, що застосовується для стикування електричного сигналу від одного ланцюга до іншого. У цьому випадку вхідне з'єднання є зв'язком від ланцюга тестування до осцилографа. З'єднання може бути виставлено на Постійний струм (DC), Змінний струм (AC) або Заземлення. З'єднання DC ілюструє все про вхідний сигнал. З'єднання AC блокує компоненти DC сигналу, таким чином, що можна бачити форму сигналу, виставлену по центру навколо вольт осі нуль. Рис. 21 ілюструє цю різницю. З'єднання змінного струму (AC) застосовується, коли повний сигнал (змінний струм + постійний струм) занадто великий для налаштування volts/div.

Налаштування із заземлення від'єднує вхідний сигнал від системи по вертикалі, яка дозволяє бачити, де розташовується на екрані значення нуль вольт. При заземленому вхідному з'єднанні та режимі автоматичної синхронізації можна бачити на екрані горизонтальну вісь, що становить нуль вольт. Перемикання від DC до заземлення та назад – ручний режим вимірювання рівнів напруги сигналу по відношенню до заземлення.

Обмеження смуги пропускання

Більшість осцилографів мають ланцюг, що обмежує їхню смугу пропускання. Через обмеження смуги пропускання ви знижуєте рівні шумів, які періодично з'являються на формі сигналу, що відображається на екрані, що в результаті призводить до більш чистого зображення. Необхідно пам'ятати, що при усуненні шумів обмеження смуги пропускання також знижує або взагалі усуває представлення компонентів високочастотних сигналу.
Курс для початківців

Розширення смуги пропускання

Деякі осцилографи мають у складі DSP довільний фільтр вирівнювання, який може бути використаний для покращення реакції каналів осцилографів. Цей фільтр розширює смугу пропускання, вирівнює частотні характеристики, покращує фазову лінійність та забезпечує покращену взаємодію каналів між собою.

Органи управління горизонтальною розгорткою: Тимчасова база, Роздільна здатність, XY, Частота вибірки, Шкала, Налаштування синхронізації, Розділення трасувань, Масштабування/панорамування, Довжина запису, Пошук

Системи та органи управління з горизонтальної розгортки

Система розгортки по горизонталі здебільшого асоціюється з її функціями захоплення вхідного сигналу – частота вибірки та довжина запису є найважливішими характеристиками. Органи управління горизонталлю застосовуються для позиціонування і масштабування форми сигналу.

Органи управління функцією захоплення даних

Цифрові осцилографи мають параметри, що дозволяють контролювати, як система збору даних обробляє сигнал. Перегляньте опції системи збору даних на своєму цифровому осцилографі поки ви читаєте цей розділ. Рис. 22 ілюструє приклад меню збору даних.

Режими захоплення збору даних

Режими захоплення збору даних контролюють процес перетворення точок вибірки на точки, що формують форму сигналу. Точки вибірки є цифровими значеннями, що безпосередньо витягуються від аналогово-цифрового перетворювача (ADC). Інтервал вибірок співвідноситься безпосередньо згодом між цими точками вибірки. Точки форми сигналу є цифровими значеннями, які зберігаються в пам'яті і відображаються на екрані для конструювання форми сигналу. Різниця у часі між точками форми сигналу відноситься до поняття інтервал сигналу.

Рис. 22. Приклад меню збору даних

Інтервал точок вибірки та інтервал сигналу можуть бути однаковими за тимчасовим значенням. Цей факт спричиняє обов'язкове наявність кількох різних режимів захоплення, коли одна точка форми сигналу складається з кількох наступних у себе точок вибірки.

Крім того, точки форми сигналу можуть бути складені комбінації точок вибірки, отримані від різних режимів захоплення. Опис найчастіше застосовуваних режимів захоплення слід нижче.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник осцилографів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy