Які можливості сучасних осцилографів?

Які можливості мають сучасні цифрові осцилографи?

Dennis Feucht

Інженер-дослідник, лабораторії Innovatia4y

У попередні десятиліття аналогові осцилографи досягли дуже високого рівня розвитку. Одним із таких прикладів був Tektronix 7104 зі смугою пропускання 1 ГГц та екраном з електронним помножувачем, який збільшував інтенсивність променя для відображення сигналу.

До 1990-х років аналогові осцилографи поступово були замінені цифровими запам’ятовуючими осцилографами. Такі прилади перетворюють сигнал у цифрову форму, зберігають його в цифровій пам’яті, а потім відображають на РК-дисплеї за допомогою вбудованого мікрокомп’ютера.

Сучасні осцилографи значно просунулися у розвитку. Вони стали не лише приладами для відображення форми сигналу, а й повноцінними інструментами аналізу, пошуку рідкісних подій, збереження даних та автоматизованої діагностики.

Чим цифровий осцилограф відрізняється від аналогового?

Цифровий запам’ятовуючий осцилограф, як і аналоговий, захоплює короткі фрагменти безперервного сигналу в часі. Такий фрагмент можна умовно назвати «миттєвим знімком» сигналу.

Момент захоплення цього фрагмента контролюється системою запуску, або тригером. Саме тригер визначає, коли осцилограф має почати збір даних, щоб показати потрібну частину сигналу на екрані.

У простих випадках цього достатньо. Якщо сигнал повторюється, осцилограф може запускатися в одній і тій самій точці циклу та стабільно відображати форму сигналу. Але зі зростанням складності цифрової електроніки такого підходу часто вже недостатньо.

Чому важлива складна система запуску?

У сучасних електронних системах багато важливих подій виникають випадково або дуже рідко. Це можуть бути короткі імпульси, збої синхронізації, перехідні процеси, одиничні помилки або нестабільні стани, які істотно впливають на роботу пристрою.

Якщо осцилограф не здатний правильно виявити таку подію, вона може залишитися непоміченою. Тому розвиток цифрових осцилографів значною мірою пов’язаний із вдосконаленням систем запуску.

Більш досконала система тригера дозволяє виявляти незвичайні події та запускати захоплення сигналу саме в потрібний момент. Це особливо важливо під час налагодження цифрових схем, імпульсних джерел живлення, шин даних та складних електронних пристроїв.

Цифрові люмінофорні осцилографи

Окремим напрямом розвитку стали цифрові люмінофорні осцилографи. Такі прилади поєднують цифрове захоплення сигналу з обробкою в реальному часі, що дозволяє бачити значно більшу частину поведінки сигналу.

У цифрових осцилографах Tektronix із технологією Digital Phosphor Oscilloscope використовується вбудована обробка сигналів у реальному часі. Завдяки цьому прилад може не лише показувати окремі фрагменти сигналу, а й накопичувати інформацію про частоту появи певних подій.

Це робить відображення сигналу більш інформативним. Рідкісні або нестабільні події стають помітнішими, а користувач може швидше побачити аномалії, які важко виявити звичайним цифровим осцилографом.

Майбутнє цифрових осцилографів

У майбутньому цифрові осцилографи можуть дедалі тісніше поєднуватися з експертними системами на основі штучного інтелекту. Такі системи зможуть частково виконувати роботу досвідченого користувача: аналізувати форму сигналу, виявляти типові несправності та підказувати, які вимірювання потрібно виконати далі.

На більш просунутому етапі осцилограф зможе не лише відображати сигнал, а й допомагати в діагностиці обладнання. Наприклад, прилад може показувати на екрані, куди саме підключити щупи, які параметри перевірити та які відхилення є критичними.

Це може зробити роботу з вимірювальним обладнанням доступнішою для менш досвідчених користувачів, а досвідченим інженерам допоможе швидше знаходити складні несправності.

Чи стане осцилограф повністю автоматичним?

Подальший розвиток може привести до того, що осцилограф стане частиною автоматизованої діагностичної системи. У такій системі програмне забезпечення аналізує сигнал, а користувач лише підключає щупи до потрібних точок.

У перспективі навіть це завдання може бути автоматизоване за допомогою роботизованих маніпуляторів. Тоді прилад зможе самостійно виконувати частину вимірювань, переміщувати щупи та проводити діагностику за заданим алгоритмом.

Звичайно, повністю автоматичний осцилограф у вигляді робота — це поки що радше образ майбутнього. Але напрям розвитку вже зрозумілий: більше автоматизації, більше інтелектуальної обробки сигналів і більше допомоги користувачу під час діагностики.

Висновок

Цифрові осцилографи пройшли великий шлях від простого збереження фрагментів сигналу до складних систем аналізу в реальному часі. Сучасні моделі можуть виявляти рідкісні події, працювати з великими обсягами даних і допомагати інженеру швидше розуміти поведінку електронної схеми.

Майбутнє осцилографів пов’язане з інтелектуальною діагностикою, автоматичним аналізом сигналів і поступовим впровадженням елементів штучного інтелекту в сам прилад.

Магазин Gtest® — авторизований постачальник осцилографів в Україні: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy Постачання зі складу та на замовлення: GW Instek, RIGOL, SIGLENT, OWON, Tektronix, Iwatsu, LeCroy, HANTEK.