Закінчуємо огляд найголовнішого приладу. Частина 10

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

Робота з осцилографом

Налаштування

У цьому розділі коротко описується, як налаштувати та почати використовувати осцилограф, зокрема, як заземлити осцилограф, відкалібрувати осцилограф та виконати компенсацію пробника.
Правильне заземлення - важливий крок при налаштуванні для вимірювання або роботи в ланцюгу. Правильне заземлення осцилографа захищає вас від небезпечного ураження електричним струмом, а власне заземлення захищає ваші схеми від пошкоджень.

Заземлення осцилографа

Заземлити осцилограф означає підключити його до електрично нейтральної контрольної точки, наприклад, до заземлення. Заземліть осцилограф, вставивши триконтактний шнур живлення в заземлену розетку на землю.

Заземлення осцилографа необхідне безпеки. Якщо висока напруга контактує з корпусом незаземленого осцилографа - будь-якою частиною корпусу, включаючи ручки, які здаються ізольованими, це може викликати електрошок. Проте з правильно заземленим осцилографом струм проходить через шлях до землі, а не через вас до землі.

Заземлення також необхідне для точних вимірів за допомогою осцилографа. Осцилограф повинен мати те саме заземлення, що й усі ланцюги, які ви тестуєте.

Деякі осцилографи не вимагають окремого заземлення. Ці осцилографи мають ізольовані корпуси та елементи управління, що захищає користувача від будь-якої можливої небезпеки ураження електричним струмом.

Заземлення себе

Якщо ви працюєте з інтегральними схемами, вам також необхідно заземлити себе. Інтегральні схеми мають крихітні шляхи провідності, які можуть бути пошкоджені статичною електрикою, що накопичується на вашому тілі. Ви можете зіпсувати дорогу ІВ, просто пройшовши по килиму або знявши светр, а потім торкнувшись висновків ІВ. Щоб вирішити цю проблему, надягніть заземлюючий браслет, як показано на Мал. 64. Цей браслет безпечно передає статичні заряди на вашому тілі на землю.

Налаштування органів управління

Після підключення осцилографа погляньте на передню панель. Як описано раніше, передня панель зазвичай ділиться на три основні секції: вертикальної розгортки, горизонтальної розгортки та тригерну. У вашому осцилографі можуть бути й інші секції, залежно від моделі та типу приладу, будь то аналоговий чи цифровий.

Зверніть увагу на вхідні роз'єми на вашому осцилографі – саме сюди ви підключаєте пробники. Більшість осцилографів мають як мінімум два вхідні канали, і кожен канал може відображати сигнал на екрані.
Для порівняння сигналів корисно використати кілька каналів.

Деякі осцилографи мають кнопки АВТОУСТАНОВКА та/або ЗА ЗАМОЛЧЕННЯМ, за допомогою яких можна налаштувати елементи керування за один крок для узгодження сигналу. Якщо ваш осцилограф не має такої функції, перед виконанням вимірювань корисно встановити елементи управління в стандартні положення.

Загальні інструкції щодо встановлення осцилографа в стандартні положення:

Налаштування осцилографа на відображення каналу 1

• Встановіть вертикальну шкалу вольт/поділу та елементи керування положенням у середнє положення.

• Вимкніть змінну вольт/розподіл

• Вимкнути всі налаштування збільшення

• Встановіть вхідний канал 1 на постійний струм.

• Встановіть режим тригера на автоматичний

• Встановіть джерело тригера на канал 1

• Встановіть утримання тригера на мінімум або вимкніть

• Встановіть регулятор інтенсивності на номінальний рівень перегляду, якщо він доступний.

• Налаштуйте фокусування для отримання чіткого зображення, якщо доступне

• Встановіть елементи керування часом/розподілом та положенням по горизонталі на середні значення

• Налаштуйте канал 1 вольт / поділ так, щоб тестований сигнал займав якнайбільше з 10 вертикальних поділок без обмеження або спотворення цього сигналу.

Калібрування показань приладу

На додаток до правильного настроювання осцилографа для точних вимірювань рекомендується періодичне самокалібрування приладу. Калібрування необхідне, якщо температура навколишнього середовища змінилася більш ніж на 5 ° C (9 ° F) з моменту останнього самокалібрування або один раз на тиждень. У меню осцилографа це можна запустити як Компенсація шляху проходження сигналу.

Додаткові інструкції див. у посібнику, що додається до осцилографа. У розділі «Системи та елементи керування осцилографом» даного навчального посібника докладніше описані елементи керування осцилографом.

Задіяння пробників

Тепер ви готові підключити пробник до осцилографа. Пробник, якщо він добре узгоджений з осцилографом, дозволить вам отримати доступ до всієї потужності та продуктивності осцилографа та забезпечить цілісність вимірюваного сигналу.

Для отримання додаткової інформації див. «Повна система вимірювання» розділу «Системи та елементи керування осцилографом» або «Абетка датчиків» Tektronix.

Підключення заземлюючого затискача

Для вимірювання сигналу потрібно два з'єднання: з'єднання наконечника пробника та з'єднання заземлення. Фіксатори (датчики) пробника поставляються із затискачем типу «крокодил» для заземлення датчика в ланцюгу, що перевіряється. На практиці ви прикріплюєте затискач заземлення до відомої точки заземлення в ланцюгу, наприклад, до металевого шасі стереосистеми, що ремонтується, і торкаєтеся наконечником щупа контрольної точки в ланцюгу тестування.

Рис 65. Наслідки неправильної компенсації пробника

Компенсація пробника

Пробники напруги з пасивним згасанням повинні бути компенсовані щодо осцилографа. Перед використанням пасивного пробника необхідно його компенсувати - збалансувати його електричні властивості з конкретним осцилографом.

Ви повинні виробити звичку компенсувати пробник щоразу під час налаштування осцилографа. Погано відрегульований зонд може знизити точність вимірювань. На малюнку 65 показано вплив тестового сигналу 1 МГц при використанні пробника, який не компенсовано належним чином.
Більшість осцилографів мають опорний сигнал прямокутної форми, що надходить на виведення на передній панелі, що використовується для компенсації пробника.

Загальні інструкції щодо компенсації пробника такі:

• ✓ Приєднайте щуп до вертикального каналу

• ✓ Підключіть наконечник пробника до датчика компенсації, тобто до прямокутного опорного сигналу.

• ✓ Приєднайте заземлювальний затискач зонда до землі

• ✓ Перевірте квадратний опорний сигнал.

• ✓ Відрегулюйте пробник так, щоб кути прямокутної хвилі були прямокутними.

Коли ви компенсуєте пробники, при цьому послідовно прикріплюєте додаткові необхідні для тестів наконечники, то все одно завжди приєднуйте пробник до вертикального каналу, який ви збираєтеся задіяти. Це гарантує, що осцилограф матиме ті ж електричні властивості, що і контури, що вимірюються, і об'єкти.

Осцилографічні методи вимірювань

У розділі розглядаються основні методи виміру. Два основних вимірювання, які ви можете зробити, є вимірювання напруги та часу. Практично будь-який інший вимір заснований на одному з цих двох фундаментальних методів.

У цьому розділі обговорюються методи виконання візуальних вимірювань за допомогою екрана осцилографа. Це поширений метод з аналоговими приладами, який може бути корисним для «швидкої» інтерпретації дисплеїв DSO і DPO.

Зверніть увагу, що більшість цифрових осцилографів включають інструменти автоматизованого вимірювання. Знання того, як проводити вимірювання вручну, як описано тут, допоможе вам зрозуміти та перевірити автоматичні вимірювання DSO та DPO. Автоматичні виміри пояснюються далі у цьому розділі.

Вимірювання напруги

Напруга - це величина електричного потенціалу, виражена у вольтах між двома точками в ланцюгу. Зазвичай одна з цих точок заземлення (нуль вольт), але не завжди. Напруги можна вимірювати від піку до піку - від точки максимуму сигналу до точки його мінімуму. Необхідно точно вказувати, яке напруження мають на увазі.

Осцилограф - це насамперед прилад вимірювання напруги. Після того як ви виміряли напругу, інші величини можна буде просто обчислити. Наприклад, закон Ома говорить, що напруга між двома точками в ланцюзі дорівнює струму, помноженому на опір. З будь-яких двох із цих величин ви можете обчислити третє за такою формулою:

Напруга = Струм x Опір

Струм = Напруга/ Опір

Опір = Напруга/ Струм

Закон потужності: Потужність = Напруга x Струм

Ще одна зручна формула - це статечний закон: потужність сигналу постійного струму дорівнює напрузі, помноженій на струм. Для сигналів змінного струму обчислення складніші, але суть у тому, що вимір напруги - це перший крок до обчислення інших величин. На рис. 66 показано напругу одного піку (Vp) та розмах напруги (Vp – p).

Найпростіший метод вимірювання напруги – це підрахунок кількості поділів, на яку проходить осцилограма за вертикальною шкалою осцилографа. Налаштування сигналу для покриття більшої частини екрана по вертикалі забезпечує найкращі вимірювання напруги (див. рис. 67).

Багато осцилографів мають екранні лінійні курсори, які дозволяють автоматично виконувати вимірювання форми сигналу на екрані без необхідності підраховувати позначки на сітці. Курсор це просто лінія, яку ви можете переміщати по екрану. Дві горизонтальні лінії курсору можна переміщати вгору та вниз, щоб обмежити амплітуду форми хвилі для вимірювання напруги, а дві вертикальні лінії переміщуються вправо та вліво для вимірювання часу. Показання фіксують напругу або час у їхніх положеннях.

Вимірювання часу та частоти

Ви можете проводити вимірювання часу, використовуючи горизонтальну шкалу осцилографа. Вимірювання часу включають вимірювання періоду та ширини імпульсів. Частота є оберненою величиною періоду, тому, якщо ви знаєте період, частота ділиться на одиницю, поділену на період. Як і вимірювання напруги, вимірювання часу стають більш точними, якщо ви налаштовуєте частину сигналу, що вимірюється, щоб покрити велику площу екрану, як показано на рис. 68.

Вимірювання ширини імпульсу та часу наростання

Багато додатках важливі деталі форми імпульсу. Імпульси можуть спотворюватися і викликати збої у роботі цифрової схеми, а синхронізація імпульсів у послідовності імпульсів часто буває значною.

Стандартні вимірювання імпульсів – це ширина та час наростання імпульсу. Час наростання - це час, необхідний імпульс переходу від низької напруги до високого. Зазвичай час наростання вимірюється від 10 до 90% повної напруги імпульсу. Це усуває будь-які нерівності на перехідних кутах імпульсу. Ширина імпульсу - це час, який потрібний імпульс для переходу від низького рівня до високого і знову до низького. Зазвичай ширина імпульсу вимірюється при 50% повної напруги. На малюнку 69 показані ці точки виміру.

Вимірювання імпульсів часто потребують точного налаштування запуску. Щоб стати експертом у захопленні імпульсів, ви повинні дізнатися, як використовувати затримку запуску та як налаштувати цифровий осцилограф на захоплення даних до запуску, як описано в розділі «Системи та елементи керування осцилографом». Горизонтальне збільшення - ще одна корисна функція для вимірювання імпульсів, оскільки дозволяє бачити дрібні деталі швидкого імпульсу.

Рис.70 Паттерни Ліссажу

Вимірювання фазового зсуву

Один із методів вимірювання фазового зсуву - різниці в часі між двома в іншому ідентичними періодичними сигналами - полягає у використанні режиму XY. Цей метод вимірювання включає введення одного сигналу у вертикальну систему, як звичайно, а потім іншого сигналу в горизонтальну систему - це називається вимірюванням XY, оскільки осі X і Y відстежують напруги.

Форма хвилі, що виникає внаслідок такого компонування, називається патерном Ліссажу (названий на честь французького фізика Жюля Антуана Ліссажу і вимовляється як LEE – sa – zhoo). За формою патерну Ліссажу можна визначити різницю фаз між двома сигналами. Ви також можете визначити їх співвідношення частот. На рис. 70 показані патерни Лісаж для різних співвідношень частот і фазових зрушень.

Методика виміру XY виникла в аналогових осцилографах. У DSO можуть виникнути проблеми зі створенням дисплеїв XY в реальному часі. Деякі DSO створюють зображення XY, накопичуючи точки даних, що спрацювали з плином часу, а потім відображають два канали як відображення XY.

З іншого боку, DPO можуть отримувати та відображати справжнє зображення в режимі XY в реальному часі, використовуючи безперервний потік оцифрованих даних. DPO також можуть відображати зображення XYZ із посиленими ділянками. На відміну від XY дисплеїв на DSO і DPO, ці дисплеї на аналогових осцилографах зазвичай обмежені смугою пропускання в кілька мегагерц.

Інші методи виміру

У цьому розділі розглянуто основні методи вимірів. Інші методи вимірювань включають налаштування осцилографа для перевірки електричних компонентів на складальній лінії, уловлювання невловимих перехідних сигналів та багато інших. Методи вимірювання, які ви використовуватимете, будуть залежати від вашої програми, але ви вже дізналися цілком достатньо, щоб розпочати роботу. Самостійно попрактикуйтеся у використанні осцилографа та дізнайтесь про нього більше.

Скоро його робота стане вам другою натурою!

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