Делитель напряжения для осциллографа: САМОДЕЛЬНЫЙ ЩУП ДЛЯ ОСЦИЛЛОГРАФА

Содержание

САМОДЕЛЬНЫЙ ЩУП ДЛЯ ОСЦИЛЛОГРАФА

Самодельные осциллографы перестают быть редкостью по мере развития микроконтроллеров. И естественным образом возникает потребность в щупе для него. Желательно со встроенным делителем. Некоторые из возможных конструкций рассмотрены в данной статье.

Щуп собран на отрезке фольгированного стеклотестолита и помещен в металлическую трубку, выполняющую роль экрана. Чтобы не вызывать аварийных ситуаций, когда и если щуп падает на включенное испытуемое устройство, трубка покрыта термоусадкой. Без покрытия заготовка выглядит вот так:

Щуп в разобранном виде:

Конструкции могут быть разными. Просто нужно учитывать некоторые вещи:

Если выполняете щуп без делителя, т.е. он не содержит в себе больших сопротивлений и переключателей, т.е. элементов подверженных электромагнитным наводкам, то целесообразно экранированный провод щупа протягивать до самой иглы. В этом случае дополнительная экранировка элементов вам не понадобится и щуп можно выполнять из любого диэлектрика. Например использовать один из щупов для тестера.

Если в щупе выполнен делитель, то когда вы берете его в руки, вы неизбежно будете увеличивать наводки и помехи. Т.е. потребуется экранировка элементов делителя.

В моем случае соединение трубки с экраном (точнее с обратной стороной стеклотестолита) выполнено припаиванием пружинки на тектолит, которая и создает контакт между экраном и платой щупа.

В качестве иглы использовал «Папу» от разъема типа ШР. Но ее можно выполнить и из любого другого подходящего стержня. Разъем от ШР удобен тем, что его «Маму» можно впаять в зажим, который можно будет при необходимости надевать на щуп.

Подбор провода

Отдельного упоминания заслуживает подбор провода. Правильный провод выглядит так:

Миниджек 3,5 мм расположен рядом для масштаба

Правильный провод представляет из себя более-менее обычный экранированный провод, с одним существенным отличием – центральная жила у него одна. Очень тонкая и выполнена из стальной проволоки, а то и проволоки с высоким удельным сопротивлением. Почему именно так поясню немного позже.

Такой провод не сильно распространен и найти его достаточно непросто. В принципе, если вы не работаете с высокими частотами порядка десятка мегагерц, особой разницы, использовав обычный экранированный провод, вы можете и не ощутить. Встречал мнение, что на частотах ниже 3-5 МГц выбор провода не критичен. Ни подтвердить, ни опровергнуть не могу – нет практики на частотах выше 1 МГц. В каких случаях это может сказываться тоже скажу позже.

Самодельные осциллографы нечасто имеют полосу пропускания в несколько мегагерц, поэтому используйте тот провод, который найдете. Просто стремитесь подобрать такой, у которого центральные жилы потоньше и их поменьше. Встречал мнение, что центральная жила должна быть потолще, но это явно из серии «вредных советов». Малое сопротивление проводу осциллографа без надобности. Там токи в наноамперах.

И важно понимать, чем ниже собственная емкость изготовленного щупа, тем лучше. Это связано с тем, что когда вы подключаете щуп к исследуемому устройству, вы тем самым подключаете дополнительную емкость.

Если подключаете напрямую на выход логического элемента либо в ИБП, т.е. к достаточно мощному источнику сигнала, имеющему достаточно малое собственное сопротивление, то все будет отображаться нормально. Но если в цепи есть значительные сопротивления, то емкость щупа будет сильно искажать форму сигнала, т.к. будет заряжаться через это сопротивление. А это означает, что вы уже не будете уверены в достоверности осциллограммы. Т.е. чем ниже собственная емкость щупа, тем шире диапазон возможных применений вашего осциллографа.

Принципиальные схемы щупов

Собственно схема щупа, которую я применил, предельно проста:

Это делитель на 10 для осциллографа с входным сопротивлением 1 мегом. Сопротивление лучше составить из нескольких, соединенных последовательно. Переключатель просто замыкает напрямую добавочное сопротивление. А подстроечный конденсатор позволяет согласовать щуп с конкретным прибором.

Пожалуй вот более правильная схема, которую стоило бы рекомендовать:

Она явно лучше по допустимому напряжению, так как пробивное напряжение резисторов и конденсаторов СМД обычно принимают за 100 вольт. Встречал утверждения, что они выдерживают и 200-250 вольт. Не проверял. Но если вы исследуете достаточно высоковольтные цепи, стоит применить именно такую схему.

Я ее никогда не делал, рекомендаций по настройке (подбору конденсаторов С2, С3, С4) дать не могу.

Немного обещанной теории

Емкость прямо пропорциональна площади проводников и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Там еще есть коэффициент, но для нас это не важно сейчас.

Имеем два проводника. Центральная жила и экран провода. Расстояние между ними определяется диаметром провода. Площадь экрана сильно снизить не получится. Да и не надо. Остается снижать ПЛОЩАДЬ ПОВЕРХНОСТИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЖИЛЫ.

Т.е. снижать ее диаметр насколько это технически целесообразно без потери механической прочности.

Ну а чтобы повысить эту самую прочность при уменьшении диаметра надо выбрать материал попрочнее.

Провод можно представить так:

Распределенная емкость по длине провода. Ну а чем больше будет удельное сопротивление материала центральной жилы, тем меньшее влияние соседние участки (соседние емкости) будут оказывать друг на друга. Поэтому целесообразен провод с высоким удельным сопротивлением. По этой же самой причине нецелесообразно делать провод щупа слишком длинным.

Разъемы рассматривать не буду. Лишь скажу, что оптимальным для осциллографа считаю разъемы BNC. Они чаще всего и применяются. Миниджек, аудиоразъем я бы применять не рекомендовал (хотя сам применяю, в силу того, что не использую осциллограф в цепях со значительными напряжениями). Он опасен. Дернули провод при проведении исследований цепей с хорошим напряжением. Что происходит далее? А далее миниджек, скользя по гнезду, может вызвать замыкание. И даже если в силу разных причин ничего не произошло, на самом миниджеке будет присутствовать это напряжение. А если он упадет к вам на колени? А там открытый центральный контакт и земля рядом…

Лето, жарко, любите работать в трусах? Выбирайте BNC (не реклама). BNC тем и хорош. Его не выдернешь просто так. А даже если и случилось – он закрытый. Ничего опасного произойти не должно, то что в трусах, не пострадает))

Дополнительную информацию можно почерпнуть из цикла статей Входные узлы самодельных осциллографов. Так, теорией поутомлялись, теперь

Щуп № 2

Он хорош тем, что его можно вставить так:

Или вот так, ему безразлично, он свободно крутится.

Устроен он примерно так:

Единственное, что на нем еще будет сделано. Отверстие для выхода провода земли из щупа будет залито каплей термоклея, чтобы сложнее было вырвать его при случайном рывке и провод будет зафиксирован в рукоятке отрезком спички, заточенным под пологий клин.

Чтобы не оборвать и не открутить центральную жилу. Кстати это самый простой способ «лечить» дешевые китайские щупы для тестера, чтобы провод не отламывался от наконечника.

На что стоит обратить внимание: Экран доходит почти до самого наконечника. Не должно быть под пальцами значительного по площади открытого участка центральной жилы, иначе вы будете любоваться наводками с рук на дисплее ослика.

Специально для сайта Радиосхемы – Тришин А.О. Г. Комсомольск-на Амуре. Август 2018 г.

Форум по осциллографам

Форум по обсуждению материала САМОДЕЛЬНЫЙ ЩУП ДЛЯ ОСЦИЛЛОГРАФА

Как получить правильную осциллограмму / Хабр

Наверно, все умеют пользоваться осциллографом. Это очень легко – цепляешь «крокодил» к земле, остриё щупа – в необходимую точку измерения, регулируешь масштаб по вертикальной и горизонтальной осям и получаешь временную развёртку напряжения в этой точке. Да, так можно делать, но только если учитывать ряд факторов, о которых пойдёт речь в этой статье. А если не учитывать, то есть вероятность, что полученное на экране осциллографа изображение – бесполезная картинка. И чем меньше его стоимость, тем это более вероятно.

Сразу скажу, что в статье не рассматривается интерфейс управления и возможности типового электронного осциллографа – это относительно несложно и можно найти, например, здесь. Я пишу только о том, что не так просто найти, ~~но легко потерять~~, особенно на русском языке. При прочтении потребуется знание основных положений теории сигнальных линий, почитать, например, можно в одной из моих предыдущих публикаций.

Я думаю, распространённый сценарий использования осциллографа в цикле разработки печатной платы следующий: если плата не заработала (КЗ, микросхема перегревается, микроконтроллер не прошивается, команды управления не проходят и т.п.), начинаем искать проблему, взяв щуп осциллографа в руки, а если заработала – то и хорошо (рис. 1).

При этом, если разработчик изделия это не радиолюбитель, который все указанные функции выполняет сам, то количество итераций даже до условного «успеха», который заключается в функционировании изделия может возрасти. Поэтому в случае разделения функций, как в случае разработки в рамках организации, разработчику желательно если не самому собирать и отлаживать первые образцы изделий, то, по крайней мере, присутствовать на производстве с целью анализа технологичности разработки.

По моему опыту работы, для первых образцов изделий гораздо более эффективной является поблочная сборка, начиная с подсистемы питания, с контролем электрических параметров подсистем (рис. 2).

При таком подходе сужается область поиска неисправности, так как она может возникать только во вновь собранном блоке или при взаимодействии этого блока с уже проверенными. Контроль электрических параметров гарантирует то, что изделие не просто корректно функционирует, а что все или основные электрические сигналы соответствуют ожидаемому поведению. В таком случае «успех» уже более основательный, и можно переходить к полному циклу испытаний при требуемых внешних воздействиях.

Вернёмся к использованию осциллографов. При описании их места в разработке печатных плат был неявно сформулирован важный принцип измерений (и измерений с помощью осциллографа в частности), о котором часто в своих лекциях говорит Эрик Богатин.

До момента измерения необходимо иметь представление о его ожидаемом результате. В случае совпадения ожиданий и реальности можно говорить о правильной модели процесса, в случае значительного несовпадения – либо о необходимости перепроверки ожидаемых параметров (получаемых с помощью прямых аналитических расчётов, результатов моделирования или на основании опыта), либо о некорректном измерении, либо о некорректном функционировании изделия.

В контексте темы публикации стоит обратить внимание на вариант некорректного измерения. При измерениях с помощью осциллографа как нигде ещё применим «эффект наблюдателя» из квантовой физики, когда наличие наблюдателя влияет на наблюдаемый процесс. На экране осциллографе можно такое пронаблюдать, что к реальности не будет иметь никакого отношения. Разбираемся, как это не допустить.

Начнём с формулировки идеального конечного результата: пронаблюдать на экране осциллографа временную развёртку напряжения в определённой точке сигнальной линии в заданный момент времени без внесения искажений. Пускай имеется идеальный быстродействующий осциллограф с бесконечной полосой пропускания, обеспечивающий аналого-цифровое преобразование с требуемым уровнем разрешения. Тогда для решения задачи потребуется передача сигнала от точки на печатной плате до коаксиального входа осциллографа, удовлетворяющая следующим условиям:

Обеспечивается стабильный механический контакт с нулевым контактным сопротивлением в точках контакта. Их две, обе равнозначные: одна обеспечивает путь для прямого тока, другая – для возвратного.
Сформированная сигнальная линия не должна нагружать измеряемую сигнальную цепь, то есть должна иметь бесконечный импеданс.
Сформированная сигнальная линия не должна вносить искажений в измеряемый сигнал, то есть должна иметь плоскую передаточную функцию в бесконечной полосе частот и линейную фазовую характеристику.
Сформированная сигнальная линия не должна вносить собственных помех в измеряемый сигнал, а также должна быть идеально защищена от внешних помех.

Конечно, в общем случаев эти условия не реализуемы, однако формулировка идеального конечного результата полезна при анализе задачи. Она, в частности, даёт понимание того, что реальная измерительная система имеет ограничения, сужающие область достоверных измерений.

На рис. 3 изображена эквивалентная схема измерительной цепи с использованием наиболее распространённого типа щупа «1X/10X», который в большинстве случаев входит с стандартный комплект осциллографа.

Сопротивление щупа в положении «10X» по постоянному току составляет около 9 МОм – это последовательно включённый резистор, который образует с входным сопротивлением осциллографа 1 МОм делитель напряжения 1:10. Отсюда и название щупа «10X», который в этом режиме

уменьшает

измеряемый сигнал в 10 раз (а наводки и привнесённые системой шумы шумы — нет). В положении переключателя «1X» этот резистор закорачивается и сопротивление щупа – это сопротивление коаксиального кабеля щупа. Рекомендую измерить это сопротивление – от кончика щупа до центрального контакта BNC-разъёма – и убедиться, что оно не «нулевое», как у обычного 50-омного коаксиального кабеля, а составляет несколько сотен Ом. Если разрезать кабель (рис. 4), то можно увидеть тонкий нихромовый проводник, окружённый вспененным изолирующим материалом с низкой диэлектрической проницаемостью εr ~ 1. Это линия с потерями, т.е. кабель спроектирован таким образом, чтобы ослабить высокочастотные отражения, возникающие в связи с несогласованностью измерительной сигнальной линии.

Подстроечный конденсатор C

_EQ1

предназначен для компенсации в режиме «10X» полюса фильтра нижних частот (рис. 5) с частотой среза порядка всего 1,5 кГц! Теперь должно быть понятно, почему эта компенсация необходима. Подстроечный конденсатор иногда располагается не в рукояти щупа, а на дальнем конце, у соединительного разъёма – тогда C

_EQ1

фиксированного номинала ~15 пФ, а подстройка осуществляется конденсатором C

_EQ2

. Индуктивность L

– это индуктивность петли возвратного тока.

С учётом сказанного выше можно получить рабочую модель измерительной цепи осциллографа для положений переключателя «10X» и «1X». Численные значения параметров должны браться из документации на соответствующие щупы и осциллографы. При этом, скорее всего, параметры различных производителей не должны значительно отличаться для заданной полосы пропускания. В представленных на рис. 6 и 7 моделях LTSpice использовались данные на осциллограф TDS2024B и щуп P2200.

Важно понимать, что эти модели являются упрощёнными и не учитывают всех паразитных параметров, поэтому точных значений полосы пропускания они не дают. Однако они дают качественное представление о влиянии тех или иных параметров при измерении. Например, первые результаты, на которые стоит обратить внимание это то, что:

1. Полоса пропускания щупа в режиме «1X» более чем на порядок меньше, чем в режиме «10X» и составляет порядка 6…8 МГц. Это соответствует минимальной измеримой длительности фронта сигнала t_R = 0,35 / BW_PROBE ~ 45…55 нс. Преимуществом режима «1X» является увеличенное на 20 дБ отношение сигнал/шум, так как при том же уровне помех измерительной системы сигнал на входе осциллографа больше в 10 раз.

2. Увеличение индуктивности петли возвратного тока снижает полосу пропускания. Именно поэтому при измерении высокочастотных сигналов для обеспечения возвратного тока рекомендуется использовать не «крокодил» с индуктивностью ~200 нГн, а специальную насадку на щуп, на порядок снижающую значение индуктивности (рис. 8).

3. Влияние подстроечного конденсатора в режиме «10X» на передаточную функцию нарастает, начиная с частот 200…300 Гц, до максимума на частотах в 2…3 кГц. Именно поэтому в качестве калибровочного сигнала на осциллографах обычно используется сигнал с тактовой частотой 1 кГц, фронты которого искажаются при подстройке (рис. 9). Полезная привычка – выполнять подстройку как при смене щупа или канала осциллографа, так и периодически перед проведением измерений.

Помимо электрических характеристик щупа и входной цепи осциллографа в модель на рис. 3 как параметры входят следующие величины: напряжение источника сигнала – его спектр, выходное сопротивление источника R

, импеданс сигнальной линии Z

₀

, импеданс нагрузки Z

_LOAD

– именно импеданс, с учётом емкостной составляющей. Эти и другие параметры представлены в таблице 1, именно они определяют достоверность результатов измерения. Основной критерий заключается в том, чтобы исследуемая часть спектральной полосы сигнала входила в полосу пропускания системы «щуп + осциллограф», при этом амплитуда сигнала не превышала допустимых значений (это особенно важно в случае, когда входное сопротивление осциллографа составляет 50 Ом). Остальное: захват сигнала и измерение его параметров – дело техники.

Последний момент, на котором хочется остановиться – это полоса пропускания системы «щуп + осциллограф». Тут стоит избегать заблуждения, заключающегося в том, что если взять осциллограф и щуп с полосой пропускания 150 МГц, то полоса пропускания измерительной системы будет 150 МГц (это так только при наличии программной компенсации). Кроме того, тот факт, что на щупе «написано» 150 МГц, не всегда означает, что это реальные 150 МГц. Поэтому рекомендую с помощью генератора синусоидального сигнала экспериментально исследовать полосу пропускания. Частота, на которой амплитуда сигнала уменьшиться до 0,707 от значения на низких частотах, это и будет нужное значение. При этом стоит обратить внимание на то, есть ли локальные максимумы в передаточной функции. Я это проделал с помощью генератора Г4-107 для нескольких измерительных систем, при этом использовалось соединение с помощью «пружинки» (рис. 10). Перед каждым измерением выполнялась компенсация, при этом всегда приходилось делать подстройку, хоть и небольшую. Также проводились измерения без щупа с помощью короткого 50-омного коаксиального BNC-кабеля. Результаты представлены в таблице 2. Удивил щуп PP510 с заявленной полосой в 100 МГц.

В общем, если подводить итог, то хочется сказать, что следует внимательно относиться к измерениям с помощью осциллографа, и в качестве опоры использовать корреляцию между ожидаемыми и полученными результатами. Что касается области более высоких частот, то для измерения сигналов, полоса пропускания которых превышает 500 МГц, пассивные щупы типа «1X/10X» не применимы. Для этого используют прямое коаксиальное соединение при 50-омном входе осциллографа или активные щупы, ещё больше минимизируют индуктивность соединения (в т. ч. за счёт использование паяных соединений, размещения на плате миниатюрных коаксиальных разъёмов и т.п.). Тема очень широкая – есть изолированные осциллографы, изолированные щупы, дифференциальные и специализированные щупы, но всё это уже отдельный разговор, выходящий за рамки данной статьи.

P.S. Этот материал прежде нигде не публиковался, жду обратной связи. После этого статья, возможно, в чуть более подробном виде, вместе с материалом по высоковольтной изоляции войдёт в качестве приложения в полную версию книги в обновлённом релизе. Точных измерений, народ!

Аттенюатор 20:1 и высоковольтный щуп с делителем 100:1 для осциллографа

Продолжаем продолжать обзоры щупов, переходников и т.д., которые могут пригодиться для диагностики автомобиля, и которые входят (либо не входят, но полезны) в комплект автомобильной версии осциллографа Hantek 2d82

Начнем с аттенюатора 20:1. Он может применяться при необходимости измерения относительно высоких напряжений, скажем напряжения первичной цепи системы зажигания, там бывает несколько сотен вольт.

Что нам обещает продавец:
Features:
Can allow oscilloscope to measure fuel injector and primary ignition waveforms.
Passive attenuator with 20:1 attenuation.
If input a 20V signal, it can output a 1V signal.
By using this item, oscilloscope can measure voltage higher than its range(*20V)

Specifications:
Attenuation: 20:1
Bandwidth: 10MHz
Input Resistance: 1.053M
Item Size: 60 * 18 * 16mm / 2.36 * 0.7 * 0.6in
Item Weight: 24g /0.85oz

Сравним с тем что пришло. Как видим внешний вид немножко отличается, что вообще говоря не принципиально

Вес — 25г, общая длина 61мм, высота 16мм, ширина 21мм.

Входное и выходное сопротивление:

Внутренний мир:

Схема. Номиналы конденсаторов, к сожалению, нечем измерить более точно.

Я проверил работу аттенюатора при помощи генератора FY6800. С учетом того, что я не проверял пока что выдает этот генератор на более серьезном осциллографе — я не могу быть уверен в правильности формы сигнала на его выходе, так что смотрим не на форму сигнала, а на одинаковость этой формы на первом и втором канале осциллографа — они подключены к одному и тому же выходу генератора.

Для начала подключим щупы к осциллографу и убедимся в идентичности всего. Щупы я предварительно подстроил по встроенному в осциллограф генератору. Щупы, соответственно, не из комплекта осциллографа, ибо в комплекте был только один, а купленные ранее, и ссылка на них давно утеряна.

Теперь подключаем аттенюатор

И проверяем на частотах 100кГц, 500кГц, 1МГц, 2МГц, 5МГц и 10МГц, и на синусе/меандре/треугольнике.

При использовании аттенюатора можно видеть некоторую несимметричность и заметное искажение формы сигнала на частоте от примерно 5МГц и выше, вносимую явно самим аттенюатором.

Второй лот — высоковольтный щуп с делителем 100:1. Куплен тут за примерно $12.5. Область применения — аналогична, при этом данный щуп более безопасен и для осциллографа и для оператора. Кроме того, с его помощью можно работать например с импульсными блоками питания.

Что нам обещает продавец:
Specifications:
Band Width: 100MHz
Rise Time: 3.5ns
Attenuation Ratio: 100:1
Input Resistance: 100MΩ±2%
Input Capacitance: 6pF
Maximum Input: 2KV Working Voltage(Vp-p)
Compensation Range: 10pF-35pF
Operating Voltage: 0-50°C
Operating Humidity: 0-80%RH
Item Length: 15cm
Item Weight: 51g / 1.8oz
Package Size: 22 * 14 * 1cm / 8.7 * 5.5 * 0.4in
Package Weight: 79g / 2.8oz

Внешний вид:

Детальнее

Комплектуха:

Мануал

Дополнительная информация

Длина — от кончика до кончика 143см, что сопоставимо с комплектным. Внешний вид — тоже сопоставим. Комплектный слева, обозреваемый справа. Толщина провода тоже примерно одинакова, что наводит на странные мысли — ведь судя по подстроечнику в разъеме, делитель собран там, а значит все эти возможные измеряемые 2кВ пойдут по этому нетолстому кабелю… Ох сомнения что не прошибёт. Но я могу ошибаться. А вскрыть разъем к сожалению не представляется возможным.

Ну и проверим. Условия — те же что и с аттенюатором, то есть генератор FY6800, синус-меандр-треугольник, частоты 100/500/1000/2000/5000 кГц. Кроме того я добавил синус 20 и 40МГц

Подключаем

И погнали

Тут мы можем видеть, что со щупом 100:1 амплитуда сигнала не так сильно падает с повышением частоты.

В целом же сигнал со щупом ИМХО более корректный чем с аттенюатором. Но у него и параметры заявлены заметно лучше.

Все данные проверки были проведены в режиме переключателя на щупах х1. И меня не покидало ощущение, что что-то я делаю не так 😉 и таки да. В режиме х10 у «обычных» щупов полоса 100МГц, а в режиме х1 — всего 6МГц! И я хотел было переделывать весь обзор, но подумал — а пусть это будет наглядной иллюстрацией того, как можно лихо наколоться при измерениях, когда забыл всё чему учился. 😉

Переключаем щупы в режим x10 и на 10Мгц получаем уже гораздо более гораздую картинку:

А вот так — если один щуп в положении х1, а второй — х10. Впечатляет масштаб ошибки? 😉

Ну и перепроверим. Тут у нас 10МГц, 15МГц и 20МГц, В каждой паре 2 канал (зеленый, нижний) это «обычный» щуп в режиме х10, левая картинка — на первом канале стоит аттенюатор 20:1 и щуп х10, правая картинка — в 1 канале щуп 100:1

И как видим тут уже с аттенюатором сигнал не хуже чем со щупом 100:1, а может и даже немного лучше. Впрочем, тут уже скорее всего всё упирается в быстродействие самого осциллографа.

Подытоживая. Аттенюатор, насколько я понимаю, позиционируется в основном для наблюдения сигнала с первичной цепи системы зажигания. Там пара сотен вольт и довольно низкие частоты. И надо сказать, что справляется с этой задачей он отлично — проверено в деле (кстати, случайно подключенный к первичке осциллограф без аттенюатора тоже выжил). Щуп 100:1 — инструмент уже более высокого класса, и выбор между ними неоднозначен. Для работы на столе — я б, пожалуй, склонился именно к щупу, хотя он и дороже в полтора раза. С другой стороны, аттенюатор 20:1 может работать и с любыми другими щупами, например с имеющими крокодилы на концах, что в автодиагностике полезно. В целом — и то и другое работает, и то и другое вполне подойдёт для автомобильной диагностики, при этом щуп подойдёт и для радиолюбительства.

Чисто емкостные делители напряжения | Измерения на высоком напряжении

Страница 15 из 39

У чисто емкостных делителей напряжения различают два принципиально разных конструктивных исполнения. У первого типа исполнения высоковольтная часть состоит из сосредоточенной емкости С1, изоляция которой рассчитана на полное напряжение, подлежащее измерению (рис. 48). Между напряжением на входе u1(t) и на выходе и2(1) существует независящее от частоты соотношение

Рис. 48. Емкостный делитель напряжения без учета емкостей на землю.

Рис. 49. Емкостный делитель напряжения для очень высоких напряжений (емкость верхнего плеча С, образуется паразитной емкостью электрода на крышу кабины).

Для очень высоких напряжений высоковольтная емкость С1 образуется электродом, связанным с высоковольтной измеряемой цепью, и вторым электродом, соединенным с низковольтной частью, конструктивно выполненной в виде измерительной кабины [Л. 85, 101—104].
На рис. 49 электроннолучевой осциллограф находится внутри измерительной кабины и короткими проводниками электрически соединен с низковольтной емкостью.

Благодаря малой величине высоковольтной ёмкости C1значения С2 оказываются также небольшими, поэтому передаточное отношение сильно зависит от нагрузки. Низковольтная емкость представляет собой сумму емкостей: собственно измерительной С2, соединительного кабеля к электроннолучевому осциллографу и входной емкости последнего.

Рис. 50. Емкостный делитель напряжения на 60 кВ.

Рис. 51. Схема емкостного делителя напряжения по рис. 50.
1— высоковольтная обкладка; 2 — общая обкладка ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ и низковольтной емкостей; 3— заземляемая обкладка низковольтной части; 4 — дополнительные емкости для регулирования передаточного отношения.

Делитель на рис. 49 незначительно влияет на цепь высокого напряжения, так как практически представляет собой только часть заряжающейся паразитной емкости высоковольтной цепи. Незначительное влияние на измеряемую цепь приводит в свою очередь к колебаниям величины высоковольтной емкости C1 в зависимости от места установки или соседних предметов, так что практически измерительное устройство всегда нужно вновь градуировать.
Достоинством делителя напряжения по рис. 49 является малая стоимость изоляции высоковольтной емкости.

Пример практического выполнения емкостного делителя напряжения с сосредоточенной высоковольтной емкостью показан на рис. 50.

Высоковольтная и низковольтная емкости образованы тремя коаксиально расположенными, цилиндрическими металлическими электродами (рис. 51). В качестве диэлектрика использованы глубокий вакуум и стекло с малыми потерями. Передаточное отношение регулируется в широких пределах подключением к емкости С2 низковольтных конденсаторов в нижней части делителя. Делитель напряжения предназначен для напряжений до 60 кВ; подключением дополнительной емкости можно расширить диапазон напряжений до 120 кВ. Влияние на измеряемую цепь здесь очень мало, так как входная емкость делителя напряжении всего 4 пФ, а при расширении диапазона измерений— только 2 пФ. Нижняя предельная частота определяется нагрузкой, создаваемой низковольтной емкостью С2 и активным входным сопротивлением электроннолучевого осциллографа

При необходимости нижнюю предельную частоту можно снизить непосредственным подключением делителя напряжения к отклоняющим пластинам электроннолучевого осциллографа. Верхняя предельная частота делителя напряжения определяется его собственной резонансной частотой, которая благодаря малой индуктивности коаксиальной конструкции превышает 200 МГц, так что здесь слабым звеном является только показывающий измерительный прибор. ·
Точный емкостный делитель напряжения, применяемый для градуировочных целей, описан в [Л, 107, 108]. Коаксиальная конструкция с защитными кольцами, а также применение образцовых конденсаторов обычного типа гарантируют получаемое путем измерения или вычисления передаточное отношение порядка 1 000 с точностью в несколько десятых процента. Этот делитель напряжения пригоден для измерения импульсных напряжений до 350 кВ. Его верхняя предельная частота достигает 8 МГц.

Для измерений в лаборатории напряжений до нескольких десятков киловольт можно рекомендовать конструкцию, приведенную на рис. 52. В качестве емкости C1 применен короткий отрезок кабеля с полиэтиленовой изоляцией и с массивной внутренней жилой. Электрически сильно нагруженные места разгружаются посредством утолщений у изоляции. Конец полиэтиленовой изоляции, обращенный к цепи высокого напряжения, имеет углубления для увеличения длины пути скользящего разряда и снижения тока утечки. Перемещением внутренней жилы кабеля и подключением дискового конденсатора с малой индуктивностью к емкости С2, равной сумме входной емкости пробника электроннолучевого осциллографа и геометрической емкости между заземленным внешним цилиндром и общей обкладкой, можно варьировать передаточное отношение.

Рис. 52. Емкостный делитель напряжения, применяемый для расширения диапазона измерений пробников.
1— высоковольтный электрод, 2 —общая обкладка высоковольтной и низковольтной емкостей; 3 — заземляемая обкладка; 4 — полиэтилен; 5 — пробник.
Рис. 53. Схема замещения емкостного делителя напряжения с распределенными емкостями по отношению к земле.
Рис. 54. Упрощенная схема замещения емкостного делителя напряжения с распределенными емкостями на землю.

Чтобы защитить самые чувствительные места делителя напряжения от поверхностных разрядов, полиэтиленовую изоляцию со стороны, обращенной к пробнику, немного рассверливают и получившееся полое пространство заливают силиконовым или трансформаторным маслом.
У второго типа емкостного делителя высоковольтная емкость C1 состоит из большого числа последовательно соединенных отдельных конденсаторов. Как и у омических делителей напряжения, здесь можно составить схему замещения, учитывая емкости на землю С3 (рис. 53).

У этого делителя емкости по отношению к земле также искажают передаточное отношение, однако это искажение не зависит от частоты. Если предположить, что как это бывает в действительности, и что С3<С1, то схему замещения на рис. 53 можно упростить, как это показано на рис. 54 [Л. 100]. Для переходных и стационарных процессов передаточное отношение этой схемы с достаточной степенью точности может быть вычислено по формуле

Например, для случая С1 = 3С3 погрешность в коэффициенте передачи по сравнению с номинальным передаточным отношением (без учета емкостей по отношению к земле) составляет около 5%.
Приведенное выше уравнение для передаточного отношения справедливо для частот до 1 МГц. При более высоких частотах индуктивностями элементов схемы уже нельзя пренебрегать. Даже когда индуктивность подводящих проводов может быть уменьшена посредством различных конструктивных мероприятий, чисто емкостный делитель напряжения по рис. 53 остается непригодным для измерений импульсов с крутым фронтом из-за возникновения волновых колебаний.

Компенсированные делители напряжения без учета индуктивностей и емкостей

Страница 11 из 39

7. ОМИЧЕСКИЕ ДЕЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ
а) Компенсированные делители напряжения без учета индуктивностей и распределенных емкостей на землю

Рис. 32. Омический делитель напряжения без учета распределенных емкостей на землю.
Омический делитель напряжения состоит из двух последовательно соединенных сопротивлений R1 и R2 (рис. 32), при этом R1>R2. Передаточным отношением делителя называют отношения напряжения, подлежащего делению, к измеряемому сигналу u2(t), снимаемому с низковольтной части делителя R2. Номинальное передаточное отношение определяется по формуле

Параллельно низковольтной части делителя R2 подключается входное полное сопротивление измерительного устройства, вследствие чего величина передаточного отношения отклоняется от номинального. Для измерения импульсов напряжения с большой крутизной измеряемый сигнал от делителя напряжения подводится к электроннолучевому осциллографу коаксиальным кабелем, к концу которого подключено волновое сопротивление. Входное полное сопротивление электроннолучевых осциллографов, ламповых вольтметров и т. д. представляет собою обычно параллельное соединение активного сопротивления порядка мегом и емкости величиной 10—50 пФ. К значению последней нужно еще добавить емкость измерительного кабеля, равную 30—100 пФ/м. Активным сопротивлением низковольтной части делителя напряжения почти всегда можно пренебречь, в то время как емкостное сопротивление при высоких частотах оказывает заметное влияние и делает передаточное отношение зависимым от частоты. Поэтому для синусоидальных напряжений высокой частоты передаточное отношение вычисляется по формуле

При несинусоидальных процессах обратное передаточное отношение может быть вычислено при помощи математических методов теории систем

Чтобы сделать передаточное отношение независимым от частоты, параллельно высоковольтной части делителя подключают емкость С1 (рис. 33). Величину этой емкости подбирают так, чтобы при высоких частотах выполнялось соотношение R1C1= R2Cm.
Если вычислить выходное напряжение u2(t) компенсированного делителя для постоянного напряжения на входе и0, то получим следующую ненормированную переходную функцию:

Для времени t≤0 конденсаторы разряжены и в первый момент приложения напряжения эквивалентны короткому замыканию. Напряжение на выходе изменяется скачкообразно до значения и2(0), которое может быть определено при помощи емкостного передаточного отношения

После достижения этого значения напряжения дальнейшее изменение выходного напряжения происходит по экспоненте до заданного конечного значения согласно активному передаточному отношению

Постоянная времени упомянутого экспоненциального изменения равна:
·

Рис. 33. Компенсированный омический делитель напряжения.

На рис. 34 показано изменение выходного напряжения компенсированного делителя, когда на его вход приложено прямоугольное напряжение. В случае, показанном на рис. 34,а, величина емкости C1 выбрана слишком большой — делитель перекомпенсирован, в случае на рис. 34,в эта емкость слишком мала — делитель недокомпенсирован.
Идеальные передаточные свойства получают тогда, когда
т. е. емкостное и активное передаточные отношения одинаковы.

Рис. 34. Воспроизведение прямоугольного напряжения при помощи компенсированного омического делителя напряжения в зависимости от степени компенсации.
Рис. 35. Схема замещения делителя напряжения, конструктивно выполненного в виде пробника.

При амплитуде экспоненциального члена становится равной нулю, и, таким образом, выходное напряжение в любой момент времени пропорционально изменению входного напряжения.
По описанному принципу выполнены так называемые пробники, которые часто применяют для соединения измеряемой цепи с электроннолучевыми осциллографами. Назначение этих пробников— чаще всего не деление
напряжения, а повышение полного сопротивления на входе электроннолучевого осциллографа. У обычных делителей напряжения низковольтное сопротивление R2 выбирают с учетом волнового сопротивления соединительного кабеля от делителя к электроннолучевому осциллографу, равного обычно 50—150 Ом.

Отличительной особенностью пробников является то, что при выборе сопротивления R2 нет необходимости учитывать согласование соединительного кабеля. Сопротивлением R2 является сопротивление утечки сетки входной лампы; лампа нагружена емкостями ламп и схемы (С2). Эта емкостная нагрузка компенсируется регулируемой емкостью C1, находящейся внутри пробника (рис. 35). В действительности эти соотношения немного сложнее, так как между входными гнездами и сеткой первой лампы дополнительно включен еще переключаемый аттенюатор.
Соединительный кабель между высоковольтной частью и низковольтной частью R2 представляет собой, при оптимальных условиях, линию передачи с критическим затуханием. Это достигается выполнением внутренней жилы кабеля из материала с высоким удельным сопротивлением. Обычно погонное сопротивление жилы кабеля составляет 10—100 Ом/м.
Значения емкостей С1 и С2 при настройке делителя несколько отличаются от расчетных, так как к одной из них добавляются собственные емкости конструктивных элементов.
Электрические характеристики пробников могут быть показаны на примере высоковольтного пробника «Тектроникс»: при напряжении 40 кВ пробник имеет время нарастания 4 нс, полное сопротивление на входе состоит из активного сопротивления 100 МОм и включенного параллельно ему конденсатора емкостью 2,7 пФ.

Доработки осциллографа DSO138 — аттенюатор до 300V, оформление корпуса, литиевая батарея

Китайский кит осциллограф DSO138 можно по праву считать первым общедоступным недорогим осциллографом начального уровня. Именно поэтому про него сказано и написано так много, и он так популярен до сих пор.

Я при первой возможности тоже обзавёлся. И принялся «дорабатывать напильником» по месту.

Содержание / Contents

Предлагаю посмотреть презентацию моих доработок: мобильное питание на литиевой батарее, оформление корпуса, и аттенюатор «1:10» (делитель входного сигнала), который расширяет возможности прибора.

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.Хоть и написано в инструкции, что максимальное входное напряжение осциллографа 50 Вольт, но уже при 20 Вольтах все показатели на дисплее становятся предупреждающе красными. А потому самодельный аттенюатор может пригодиться многим, жалающим поковыряться в напряжениях повыше (до 300V).

Схема аттенюатора содержит несколько деталек и собирается с установкой в корпус за полчаса. Конденсаторы — лучше взять высоковольтную 600V-1000V керамику (малые габариты, высокая надёжность).

Долго размышлял, как лучше сделать корпус, как встроить переключатель режимов «1:1» – «1:10». Потом решил не усложнять себе жизнь и, имея 2 шнура к этому осциллографу, решил просто один увязать с аттенюатором. Бокс взял от неисправного мини WiFi-адаптера.

При подключении осциллографа к сети 220 Вольт через аттенюатор на выходе мы имеем не более 12,5 Вольт переменки, а на показаниях осциллографа ок. 23 Вольт.

Всем работающих схем!
Спасибо за внимание.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

Выносной делитель – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Выносной делитель

Cтраница 4

Исследуя сигналы большой амплитуды, нужно знать максимально допустимую величину напряжения, которую можно подавать на осциллограф, и чувствительность ЭЛТ к вертикальному отклонению. Иногда приходится применять осциллограф с выносным делителем напряжения или пользоваться отдельным внешним делителем. Осциллографируя сигналы весьма малой амплитуды, наоборот, включают дополнительный усилитель. [46]

Исследуя сигналы большой амплитуды, нужно знать максимально допустимое значение напряжения, которое можно подавать на осциллограф, и чувствительность ЭЛТ к вертикальному отклонению. Иногда приходится применять осциллограф с выносным делителем напряжения или пользоваться отдельным внешним делителем. [47]

В большинстве случаев при регулировке индикаторов требуется большое входное сопротивление, и переключатель входного аттенюатора должен быть установлен в положении 1: 1, 1: 10 или 1: 100 при входных напряжениях исследуемых импульсов 0 1 – 1 в, 1 – 10 в и 10 – 100 в соответственно. Для исследования импульсов с амплитудой больше 100 в применяется выносной делитель, снижающий входное напряжение в 10 раз. [48]

Исследуемый сигнал подается на вход канала У непосредственно или через выносной делитель напряжения. [50]

Диапазон измеряемых напряжений постоянного тока от 0 1 до 1000 в перекрывается семью поддиапазонами: 1; 3; 10; 30; 100; 300; 1000 в. Пределы измерения могут быть расширены до 10 000 в при использовании выносного делителя. [51]

К осциллографам некоторых типов для увеличения диапазона исследуемых напряжений придаются еще и выносные делители. Коэффициент деления выносных делителей для каждого положения входного делителя проверяется измерением на мосте постоянного тока сопротивления, вмонтированного в выносной делитель, и входного сопротивления осциллографа. Отношение суммы этих сопротивлений к сопротивлению входного делителя должно соответствовать коэффициенту деления выносного делителя с точностью 10 или 2 5 % в зависимости от типа прибора. [52]

К некоторым типам осциллографов для увеличения диапазона исследуемых напряжений придаются еще и выносные делители. Коэффициент деления выносных делителей для каждого положения входного делителя проверяется путем измерения мостом постоянного тока сопротивления, вмонтированного в выносной делитель, и входного сопротивления делителя. [53]

Страницы: 1 2 3 4

Схема пробника для измерения более высокого напряжения на осциллографе?

Хорошо, поэтому отвечу на мой собственный вопрос …. Несмотря на то, что показано на схемах, несмотря на то, что R4 на самом деле представляет собой резистор 2M, припаянный на плате, входное сопротивление осциллографа DSO138 составляет 1 МОм (на всех диапазонах 1 В , 0,1 В и 10 мВ). Странный? Да, и у меня нет на это ответа.

Я начал с подключения резисторов на ~ 18 МОм и четырех конденсаторов 47p последовательно, сделал пробник (в комплекте с держателем ручки и всем остальным) и понял, что он стал пробником, близким к 20x (с компенсацией конденсатором 150p на разъеме BNC). чтобы получить квадратный выходной сигнал с тестовой частотой 1 кГц).Затухание было больше при постоянном токе (около 20x), чем при 50 Гц (около 18x) или 1 кГц (около 16x).

Затем я получил резисторы на 9 мегабайт, точно измеренные мультиметром. Подключил последовательно семь конденсаторов на 100 полюсов и подключил их параллельно резисторам. Показание почти точно в 10 раз при постоянном токе и тестовом импульсе 1 кГц. Вряд ли требуется компенсация.

Колпачки требуются в любом месте, кроме DC. Даже на 50 Гц выход без заглушек получился искаженным, почти треугольная волна.Таким образом, невозможно измерить напряжение или сделать что-нибудь полезное, используя только резисторный делитель, даже при 50 Гц.

Советы: Керамические конденсаторы SMD легко трескаются. Не перегревайте и не давите из-за прогиба платы (я использовал тонкую печатную плату 5 мм x 40 мм). Лучше связать шнурок из шапок гибкими проводами на обоих концах. Для увеличения номинального напряжения требуется связка крышек и несколько последовательных резисторов. Резисторы со сквозным отверстием 1/4 Вт рассчитаны на 250 В, конденсаторы – на 50 В. Я использовал 4 резистора и 4 конденсатора для 20x, так что максимум 200Vpp.4 резистора и 7 конденсаторов в 10x, дает мне максимум 350Vpp. Лучше использовать запас прочности и не доходить до предела, особенно на более низких частотах.

Моделирование

Spice не соответствует фактическим результатам в точности из-за изменений емкости конденсаторов, а также из-за конструкции (и коаксиального кабеля). Я оцениваю импеданс DSO138 как 1Meg, а входную емкость <100pF.

Способ измерения неизвестного высокого напряжения с помощью осциллографа

Это непросто сделать хорошо, особенно безопасно, особенно без чрезмерной нагрузки на схему и если вам нужна приличная пропускная способность.У меня есть пробник мультиметра высокого напряжения Fluke, но его полоса пропускания составляет всего 150 Гц, поэтому он бесполезен для чего-либо, намного превышающего 3-ю гармонику частоты сети.

Китайский пробник 40 кВ с полосой пропускания 20 МГц стоит около 320 долларов (из обычных онлайн-источников). Этот тип имеет входное сопротивление 100 МОм и входную емкость около 1,5 пФ (предназначено для работы с импедансом осциллографа 1 МОм). Существует регулировка для компенсации пробника, как и для пробников низкого напряжения (но типичный источник прямоугольной волны может быть внизу в траве вашего прицела с максимальным усилением).

Внутри имеется один или несколько прецизионных резисторов высокого напряжения, подключенных параллельно к аналогичному количеству высоковольтных конденсаторов, а также конденсатор и подстроечный конденсатор на выходе, все с достаточным диэлектрическим и физическим размером, чтобы сделать искрение относительно маловероятным.

Вот видео, на котором чувак играет с одним из них, чтобы измерить обратное напряжение и тому подобное, и, по-видимому, выживает невредимым.

Конечно, любой зонд воздействует на измеряемую точку, и если «плазменный» объект представляет собой игрушечный плазменный шар, он, вероятно, сильно нагружает источник, поскольку (скажем) на 40 кГц, значение 1.Конденсатор 5 пФ имеет импеданс менее 3 МОм, что превышает сопротивление 100 МОм. Если это коммерческий источник плазмы для камеры напыления, возможно, вам повезет больше.

Обязательно соблюдайте надлежащие процедуры безопасности и проверьте , что все приборы соответствуют сертификатам безопасности, если вы имеете дело с потенциально опасными напряжениями и токами .

Внутренняя схема пробника, вероятно, очень похожа на приведенную ниже, где детали имеют необычно высокое номинальное напряжение (4 кВ), а физическое расположение также очень важно для обеспечения безопасных расстояний утечки и сохранения одинаковых емкостей.

^{смоделировать эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab}

Пробник Tektronix с аналогичными характеристиками стоит около 2000 долларов.

Измерить ток было бы проще, если бы вы делали это на стороне низкого напряжения (резистор и зонд осциллографа 10: 1).

Как пользоваться осциллографом

Введение

Вы когда-нибудь обнаруживали, что при поиске неисправностей в цепи вам требуется больше информации, чем может предоставить простой мультиметр? Если вам нужно получить информацию, такую как частота, шум, амплитуда или любые другие характеристики, которые могут измениться со временем, вам понадобится осциллограф!

О-образные диафрагмы

– важный инструмент в лаборатории любого инженера-электрика.Они позволяют видеть электрические сигналы , поскольку они меняются с течением времени, что может иметь решающее значение для диагностики, почему ваша схема таймера 555 не мигает правильно или почему ваш генератор шума не достигает максимальных уровней раздражения.

Цифровое аналоговое открытие 2

В наличии TOL-13929

Digilent Analog Discovery 2 – это USB-осциллограф и многофункциональный прибор, который позволяет пользователям измерять, контролировать…

HAMlab – 160-6 10 Вт

Осталось всего 3! WRL-15001

HAMlab – это полнофункциональный SDR-трансивер с диапазоном 160-10 м и выходной мощностью 10 Вт, построенный на платформе STEMlab…

рассматривается в этом учебном пособии

Целью данного руководства является ознакомление с концепциями, терминологией и системами управления осциллографов.Он разбит на следующие разделы:

Основы O-Scopes – Введение в осциллографы, что они измеряют и почему мы их используем.
Oscilloscope Lexicon – Глоссарий, охватывающий некоторые из наиболее распространенных характеристик осциллографов.
Анатомия осциллографа – обзор наиболее важных систем осциллографа – экрана, элементов управления по горизонтали и вертикали, триггеров и пробников.
Использование осциллографа – Советы и рекомендации для тех, кто впервые использует осциллограф.

Мы будем использовать Gratten GA1102CAL – удобный цифровой осциллограф среднего уровня – в качестве основы для обсуждения осциллографа. Другие o-области могут выглядеть иначе, но все они должны иметь одинаковый набор механизмов управления и интерфейса.

Видео

Основы O-Scopes

Основное назначение осциллографа – графическое изображение электрического сигнала, изменяющегося во времени .Большинство осциллографов создают двумерный график с временем по оси x и напряжением по оси y .

Пример дисплея осциллографа. Сигнал (в данном случае желтая синусоида) отображается на горизонтальной оси времени и вертикальной оси напряжения.

Элементы управления, окружающие экран осциллографа, позволяют регулировать масштаб графика как по вертикали, так и по горизонтали, что позволяет увеличивать и уменьшать масштаб сигнала.Есть также элементы управления для установки триггера на прицеле, который помогает сфокусировать и стабилизировать изображение.

Что могут измерить прицелы

В дополнение к этим основным функциям многие осциллографы имеют инструменты измерения, которые помогают быстро определять частоту, амплитуду и другие характеристики формы сигнала. Как правило, осциллограф может измерять характеристики как по времени, так и по напряжению:

Временные характеристики :
- Частота и период – Частота определяется как количество повторений сигнала в секунду.И период является обратной величиной (количество секунд, которое занимает каждый повторяющийся сигнал). Максимальная частота, которую может измерить осциллограф, варьируется, но часто она находится в диапазоне 100 МГц (1E6 Гц).
- Рабочий цикл – Процент периода, в течение которого волна является либо положительной, либо отрицательной (есть как положительные, так и отрицательные рабочие циклы). Рабочий цикл – это соотношение, которое показывает, как долго сигнал «включен» по сравнению с тем, как долго он «выключен» в каждом периоде.
- Время нарастания и спада – Сигналы не могут мгновенно переходить от 0 В до 5 В, они должны плавно нарастать.Продолжительность волны, идущей от нижней точки к верхней точке, называется временем нарастания, а время спада измеряет обратное. Эти характеристики важны при рассмотрении того, насколько быстро цепь может реагировать на сигналы.
Характеристики напряжения :
- Амплитуда – Амплитуда – это мера величины сигнала. Существует множество измерений амплитуды, включая размах амплитуды, который измеряет абсолютную разницу между точкой высокого и низкого напряжения сигнала.С другой стороны, пиковая амплитуда измеряет только то, насколько высокий или низкий сигнал превышает 0 В.
- Максимальное и минимальное напряжение – осциллограф может точно сказать вам, насколько высоким и низким становится напряжение вашего сигнала.
- Среднее и среднее напряжение – Осциллографы могут вычислять среднее или среднее значение вашего сигнала, а также могут сообщать вам среднее значение минимального и максимального напряжения вашего сигнала.

Когда использовать O-Scope

o-scope полезен в различных ситуациях поиска и устранения неисправностей, в том числе:

Определение частоты и амплитуды сигнала, которые могут иметь решающее значение при отладке входа, выхода или внутренних систем схемы.По этому вы можете определить, неисправен ли какой-либо компонент в вашей цепи.
Определение уровня шума в вашей цепи.
Определение формы волны – синус, квадрат, треугольник, пилообразная, сложная и т. Д.
Количественное определение разности фаз между двумя разными сигналами.

Осциллограф

Lexicon

Научиться пользоваться осциллографом означает познакомиться с целым словарем терминов.На этой странице мы познакомим вас с некоторыми важными модными словечками o-scope, с которыми вам следует ознакомиться, прежде чем включать его.

Основные технические характеристики осциллографа

Некоторые прицелы лучше других. Эти характеристики помогают определить, насколько хорошо вы можете ожидать от прицела:

Полоса пропускания – Осциллографы чаще всего используются для измерения сигналов определенной частоты. Однако ни один прицел не идеален: у всех есть пределы того, насколько быстро они могут видеть изменение сигнала.Полоса пропускания осциллографа определяет диапазон частот , который он может надежно измерить.
Сравнение цифровых и аналоговых – Как и большинство всего электронного, осциллографы могут быть аналоговыми или цифровыми. Аналоговые осциллографы используют электронный луч для прямого отображения входного напряжения на дисплей. Цифровые осциллографы включают микроконтроллеры, которые дискретизируют входной сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя и отображают это показание на дисплее. Как правило, аналоговые осциллографы старше, имеют меньшую полосу пропускания и меньше функций, но они могут иметь более быстрый отклик (и выглядеть намного круче).
Количество каналов – Многие осциллографы могут считывать более одного сигнала одновременно, отображая их все на экране одновременно. Каждый сигнал, считанный осциллографом, подается в отдельный канал. Очень распространены осциллографы от двух до четырех каналов.
Частота дискретизации – эта характеристика уникальна для цифровых осциллографов, она определяет, сколько раз в секунду считывается сигнал. Для областей, у которых есть более одного канала, это значение может уменьшиться, если используется несколько каналов.
Время нарастания – Указанное время нарастания осциллографа определяет самый быстрый нарастающий импульс, который он может измерить. Время нарастания осциллографа очень тесно связано с полосой пропускания. Его можно рассчитать как Время нарастания = 0,35 / Пропускная способность .
Максимальное входное напряжение – Каждая электроника имеет свои пределы, когда дело касается высокого напряжения. Все осциллографы должны быть рассчитаны на максимальное входное напряжение. Если ваш сигнал превышает это напряжение, есть большая вероятность, что прицел будет поврежден.
Разрешение – разрешение осциллографа показывает, насколько точно он может измерять входное напряжение. Это значение может изменяться при настройке вертикального масштаба.
Вертикальная чувствительность – Это значение представляет собой минимальное и максимальное значения вертикальной шкалы напряжения. Это значение указано в вольтах на деление.
Временная база – Временная база обычно указывает диапазон чувствительности на горизонтальной оси времени. Это значение указывается в секундах на каждый div.
Входное сопротивление – Когда частота сигнала становится очень высокой, даже небольшой импеданс (сопротивление, емкость или индуктивность), добавленный к цепи, может повлиять на сигнал. Каждый осциллограф добавляет к цепи, которую он считывает, определенное сопротивление, называемое входным сопротивлением. Входные импедансы обычно представлены как большое сопротивление (> 1 МОм), соединенное параллельно (||) с малой емкостью (в диапазоне пФ). Влияние входного импеданса более очевидно при измерении очень высокочастотных сигналов, и используемый пробник может помочь его компенсировать.

На примере GA1102CAL приведены характеристики, которые можно ожидать от прицела среднего класса:

9024 9024 9024 9024 9024 9024 9024 9024 9024 9024 9024 дел 90 – 50 с 2

Характеристика	Значение
Полоса пропускания	100 МГц
Частота дискретизации	1 Гвыб / с (1E9 выборок в секунду)
Время нарастания канала
Максимальное входное напряжение	400 В
Разрешение	8-битное
Вертикальная чувствительность	2 мВ / дел – 5 В / дел
Развертка времени
Входное сопротивление	1 МОм ± 3% \|\| 16 пФ ± 3 пФ

Понимая эти характеристики, вы сможете выбрать осциллограф, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям.Но вам все равно нужно знать, как им пользоваться … на следующей странице!

Анатомия O-Scope

Хотя никакие осциллографы не создаются абсолютно равными, все они должны иметь некоторые общие черты, которые заставляют их функционировать одинаково. На этой странице мы обсудим некоторые из наиболее распространенных систем осциллографа: дисплей, горизонтальную, вертикальную, триггер и входы.

Дисплей

Осциллограф бесполезен, если он не может отображать информацию, которую вы пытаетесь проверить, что делает дисплей одним из наиболее важных разделов осциллографа.

Каждый дисплей осциллографа должен быть пересечен горизонтальными и вертикальными линиями, называемыми делениями . Масштаб этих делений изменен с помощью горизонтальной и вертикальной систем. Вертикальная система измеряется в «вольтах на деление», а горизонтальная – в «секундах на деление». Как правило, прицелы имеют 8-10 делений по вертикали (напряжение) и 10-14 делений по горизонтали (секунд).

Старые осциллографы (особенно аналоговые) обычно имеют простой монохромный дисплей, хотя интенсивность волны может варьироваться.Более современные осциллографы оснащены многоцветными ЖК-экранами, которые очень помогают отображать более одной формы сигнала за раз.

Многие дисплеи осциллографа расположены рядом с набором из пяти кнопок – сбоку или под дисплеем. Эти кнопки могут использоваться для навигации по меню и управления настройками осциллографа.

Вертикальная система

Вертикальная секция осциллографа управляет шкалой напряжения на дисплее. В этом разделе традиционно есть две ручки, которые позволяют индивидуально управлять вертикальным положением и вольт / дел.

Более критическая ручка вольт на деление позволяет вам установить вертикальный масштаб на экране. Вращение ручки по часовой стрелке уменьшает масштаб, а против часовой стрелки – увеличивает. Меньший масштаб – меньшее количество вольт на деление экрана – означает, что вы в большей степени увеличиваете масштаб сигнала.

Дисплей GA1102, например, имеет 8 делений по вертикали, а ручка вольт / дел может выбирать шкалу от 2 мВ / дел до 5 В / дел. Таким образом, при полном увеличении до 2 мВ / дел, на дисплее может отображаться осциллограмма 16 мВ сверху вниз.Полностью уменьшенный, осциллограф может отображать сигнал в диапазоне более 40 В. (Зонд, как мы обсудим ниже, может еще больше увеличить этот диапазон.)

Положение Ручка управляет вертикальным смещением формы сигнала на экране. Поверните ручку по часовой стрелке, и волна будет двигаться вниз, против часовой стрелки – вверх по дисплею. Вы можете использовать ручку положения, чтобы сместить часть сигнала за пределы экрана.

Используя одновременно ручки положения и вольт / деления, вы можете увеличить только крошечную часть сигнала, которая вам важнее всего.Если у вас есть прямоугольная волна 5 В, но вы заботитесь только о том, насколько сильно она звенит по краям, вы можете увеличить нарастающий фронт, используя обе ручки.

Горизонтальная система

Горизонтальная часть осциллографа контролирует шкалу времени на экране. Как и в вертикальной системе, горизонтальный элемент управления дает вам две ручки: положение и секунды / дел.

Ручка секунд на деление (с / дел) вращается для увеличения или уменьшения горизонтального масштаба.Если вы повернете ручку s / div по часовой стрелке, количество секунд, которое представляет каждое деление, уменьшится – вы «увеличите масштаб» временной шкалы. Поверните против часовой стрелки, чтобы увеличить шкалу времени и показать на экране большее количество времени.

Если снова использовать GA1102 в качестве примера, дисплей имеет 14 делений по горизонтали и может отображать от 2 нс до 50 с на деление. Таким образом, при полном увеличении по горизонтальной шкале осциллограф может отображать 28 нс формы волны, а при увеличении масштаба он может отображать сигнал, когда он изменяется в течение 700 секунд.

Регулятор положения позволяет перемещать форму сигнала вправо или влево от дисплея, регулируя горизонтальное смещение .

Используя горизонтальную систему, вы можете настроить , сколько периодов сигнала вы хотите видеть. Вы можете уменьшить масштаб и показать несколько пиков и впадин сигнала:

Или вы можете увеличить масштаб и использовать ручку положения, чтобы показать только крошечную часть волны:

Система запуска

Раздел триггера посвящен стабилизации и фокусировке осциллографа.Триггер сообщает осциллографу, какие части сигнала «запускать» и начинать измерение. Если ваша форма волны периодическая , триггером можно управлять, чтобы дисплей оставался статичным и устойчивым. Плохо инициированная волна приведет к возникновению таких широких волн, как это:

Секция триггера осциллографа обычно состоит из ручки уровня и набора кнопок для выбора источника и типа триггера. Ручка уровня может быть повернута для установки триггера на определенную точку напряжения.

Ряд кнопок и экранных меню составляют остальную часть триггерной системы. Их основное назначение – выбор источника и режима запуска. Существует множество типов триггеров , которые определяют способ активации триггера:

Спусковой механизм edge – это самая простая форма спускового крючка. Он заставит осциллограф начать измерение, когда напряжение сигнала перейдет на определенный уровень. Триггер по фронту может быть настроен на захват нарастающего или спадающего фронта (или обоих).
Триггер по импульсу сообщает осциллографу ввести заданный «импульс» напряжения. Вы можете указать длительность и направление импульса. Например, это может быть крошечный скачок 0 В -> 5 В -> 0 В, или это может быть секундный провал с 5 В на 0 В, обратно на 5 В.
Триггер по наклону может быть настроен на запуск осциллографа по положительному или отрицательному наклону в течение определенного промежутка времени.
Существуют более сложные триггеры для фокусировки на стандартизованных формах сигналов, передающих видеоданные, например NTSC или PAL .Эти волны используют уникальный шаблон синхронизации в начале каждого кадра.

Обычно вы также можете выбрать режим запуска , который, по сути, сообщает осциллографу, насколько сильно вы относитесь к триггеру. В автоматическом режиме запуска осциллограф может попытаться нарисовать сигнал, даже если он не запускается. Нормальный режим будет рисовать вашу волну, только если видит указанный триггер. И single mode ищет указанный вами триггер, когда он его видит, он рисует вашу волну, а затем останавливается.

Зонды

Осциллограф хорош только в том случае, если вы действительно можете подключить его к сигналу, а для этого вам нужны пробники. Зонды – это устройства с одним входом, которые направляют сигнал от вашей схемы к осциллографу. У них есть острый наконечник , который исследует точку на вашей цепи. Наконечник также может быть оснащен крючками, пинцетом или зажимами, чтобы упростить фиксацию на цепи. Каждый пробник также включает зажим заземления , который следует надежно прикрепить к общей точке заземления на тестируемой цепи.

Хотя пробники могут показаться простыми устройствами, которые просто подключаются к вашей цепи и передают сигнал в осциллограф, на самом деле существует много вещей, которые нужно учитывать при проектировании и выборе пробников.

В оптимальном случае зонд должен быть невидимым – он не должен влиять на ваш тестируемый сигнал. К сожалению, все длинные провода обладают собственной индуктивностью, емкостью и сопротивлением, поэтому, несмотря ни на что, они будут влиять на показания осциллографа (особенно на высоких частотах).

Существует множество типов пробников, наиболее распространенным из которых является пассивный пробник , входящий в состав большинства прицелов.Большинство «штатных» пассивных пробников – это аттенуированных . Ослабляющие пробники имеют большое сопротивление, намеренно встроенное и шунтируемое небольшим конденсатором, что помогает минимизировать влияние длинного кабеля на нагрузку вашей цепи. Этот ослабленный пробник, подключенный последовательно к входному сопротивлению осциллографа , будет создавать делитель напряжения между вашим сигналом и входом осциллографа.

Большинство пробников имеют резистор 9 МОм для ослабления, который в сочетании со стандартным входным сопротивлением 1 МОм на осциллографе создает делитель напряжения 1/10.Эти зонды обычно называются 10X ослабленными зондами . Многие пробники включают переключатель для выбора между 10X и 1X (без затухания).

Аттенуированные пробники отлично подходят для повышения точности на высоких частотах, но они также уменьшат амплитуду вашего сигнала. Если вы пытаетесь измерить сигнал очень низкого напряжения, вам, возможно, придется использовать пробник 1X. Вам также может потребоваться выбрать настройку на вашем осциллографе, чтобы сообщить ему, что вы используете ослабленный зонд, хотя многие осциллографы могут это обнаружить автоматически.

Помимо пассивного аттенуированного пробника, существует множество других пробников. Активные пробники – это пробники с питанием (для них требуется отдельный источник питания), которые могут усилить ваш сигнал или даже предварительно обработать его, прежде чем он попадет в ваш осциллограф. Хотя большинство пробников предназначены для измерения напряжения, существуют пробники, предназначенные для измерения переменного или постоянного тока. Токовые пробники уникальны, потому что они часто зажимают провод, никогда не контактируя с цепью.

Использование осциллографа

Бесконечное разнообразие сигналов означает, что вы никогда не сможете использовать один и тот же осциллограф дважды. Но есть несколько шагов, на выполнение которых вы можете рассчитывать практически каждый раз, когда тестируете схему. На этой странице мы покажем пример сигнала и шаги, необходимые для его измерения.

Выбор и настройка датчика

Во-первых, вам нужно выбрать зонд. Для большинства сигналов простой пассивный пробник , входящий в комплект поставки осциллографа, будет работать идеально.

Затем, прежде чем подключать его к осциллографу, установите затухание на пробнике. 10X – наиболее распространенный коэффициент затухания – обычно является наиболее всесторонним выбором. Однако, если вы пытаетесь измерить сигнал очень низкого напряжения, вам может потребоваться использовать 1X.

Подключите зонд и включите осциллограф

Подключите пробник к первому каналу осциллографа и включите его. Наберитесь здесь терпения, некоторые осциллографы загружаются так же долго, как и старый компьютер.

При загрузке осциллографа вы должны увидеть деления, масштаб и зашумленную ровную линию формы волны.

На экране также должны отображаться ранее установленные значения времени и вольт на деление. Игнорируя пока эти шкалы, внесите эти настройки, чтобы поместить ваш прицел в стандартную настройку :

Включите канал 1 и выключите канал 2.
Установите канал 1 на Соединение по постоянному току .
Установите источник запуска на канал 1 – без внешнего источника или запуска по альтернативному каналу.
Установите тип запуска на нарастающий фронт и режим запуска на автоматический (в отличие от одиночного).
Убедитесь, что затухание пробника осциллографа на вашем прицеле соответствует настройке на вашем пробнике (например, 1X, 10X).

Для получения помощи по настройке этих параметров обратитесь к руководству пользователя осциллографа (например, к руководству GA1102CAL).

Проверка датчика

Давайте подключим этот канал к значимому сигналу. Большинство осциллографов будут иметь встроенный частотный генератор , который излучает надежную волну заданной частоты – на GA1102CAL в правом нижнем углу передней панели имеется прямоугольный выходной сигнал частотой 1 кГц.Выход генератора частоты имеет два отдельных проводника – один для сигнала и один для заземления. Подключите заземляющий зажим пробника к земле, а наконечник пробника к выходу сигнала.

Как только вы подключите обе части зонда, вы должны увидеть, как сигнал начинает танцевать по вашему экрану. Попробуйте поиграть с помощью системных регуляторов горизонтального и вертикального положения , чтобы перемещать осциллограмму по экрану. Поворот регуляторов шкалы по часовой стрелке «увеличивает» осциллограмму, а против часовой стрелки – уменьшает.Вы также можете использовать ручку положения для дальнейшего определения вашего сигнала.

Если ваша волна все еще нестабильна, попробуйте повернуть ручку положения триггера на . Убедитесь, что триггер не выше самого высокого пика сигнала . По умолчанию тип триггера должен быть установлен по фронту, что обычно является хорошим выбором для таких прямоугольных волн.

Попробуйте повозиться с этими ручками, чтобы отобразить на экране один период вашей волны.

Или попробуйте уменьшить масштаб временной шкалы, чтобы отобразить десятки квадратов.

Компенсация затухающего пробника

Если ваш датчик настроен на 10X, и у вас нет идеально прямоугольной формы волны, как показано выше, вам может потребоваться компенсировать ваш датчик . Большинство пробников имеют утопленную головку винта, которую можно повернуть, чтобы отрегулировать шунтирующую емкость пробника.

Попробуйте использовать небольшую отвертку, чтобы повернуть триммер, и посмотрите, что происходит с осциллограммой.

Отрегулируйте подстроечный колпачок на ручке зонда так, чтобы получился прямоугольный сигнал с прямым краем и .Компенсация необходима только в том случае, если ваш зонд ослаблен (например, 10X), и в этом случае это критично (особенно если вы не знаете, кто использовал ваш осциллограф последним!).

Советы по измерению, срабатыванию и масштабированию

После того, как вы скомпенсировали зонд, пришло время измерить реальный сигнал! Иди найди источник сигнала (генератор частоты ?, Террор-Мин?) И возвращайся.

Первый ключ к зондированию сигнала – найти прочную и надежную точку заземления . Прикрепите зажим заземления к известному заземлению, иногда вам, возможно, придется использовать небольшой провод для промежуточного звена между зажимом заземления и точкой заземления вашей цепи.Затем подключите наконечник пробника к тестируемому сигналу. Наконечники пробников существуют в различных форм-факторах – подпружиненный зажим, острие, крючки и т. Д. – постарайтесь найти тот, который не требует от вас постоянного удерживания его на месте.

⚡ Внимание! Будьте осторожны при установке заземляющего зажима при проверке неизолированной цепи (например, без батарейного питания или при использовании изолированного источника питания). При проверке цепи, заземленной на сетевую землю, обязательно подключите заземляющий зажим к стороне цепи , подключенной к сетевой земле .Это почти всегда отрицательная сторона / земля цепи, но иногда может быть и другая точка. Если точка, к которой подключен заземляющий зажим, имеет разность потенциалов, вы создадите прямое короткое замыкание и можете повредить вашу схему, осциллограф и, возможно, вас самих! Для дополнительной безопасности при проверке цепей, подключенных к сети, подключайте его к источнику питания через изолирующий трансформатор.

Как только ваш сигнал появится на экране, вы можете начать с настройки горизонтального и вертикального масштабов, по крайней мере, так, чтобы приблизиться к вашему сигналу.Если вы исследуете прямоугольную волну 5 В и 1 кГц, вам, вероятно, понадобится значение вольта на деление где-то около 0,5-1 В и установите секунды / деление примерно на 100 мкс (14 делений покажут примерно полтора периода).

Если часть вашей волны поднимается или опускается на экране, вы можете отрегулировать вертикальное положение , чтобы переместить его вверх или вниз. Если ваш сигнал является чисто постоянным током, вы можете настроить уровень 0 В в нижней части дисплея.

После того, как вы настроите весы, возможно, потребуется запуск сигнала для вашей формы волны. Запуск по фронту – когда осциллограф пытается начать сканирование, когда видит повышение (или падение) напряжения выше заданного значения, – это самый простой в использовании тип. Используя триггер по фронту, попробуйте установить уровень триггера на точку на вашей форме сигнала, которая видит только нарастающий фронт один раз за период .

Теперь просто масштабируйте , позиционируйте, запускайте и повторяйте , пока не получите именно то, что вам нужно.

Дважды отмерь, один раз отрежь

Когда сигнал определяется, запускается и масштабируется, наступает время для измерения переходных процессов, периодов и других свойств формы сигнала.У некоторых осциллографов больше инструментов измерения, чем у других, но все они, по крайней мере, будут иметь деления, по которым вы сможете по крайней мере оценить амплитуду и частоту.

Многие осциллографы поддерживают различные инструменты автоматического измерения, они могут даже постоянно отображать самую важную информацию, например, частоту. Чтобы получить максимальную отдачу от своей области действия, вы захотите изучить все функции измерения , которые он поддерживает. Большинство осциллографов автоматически рассчитают частоту, амплитуду, рабочий цикл, среднее напряжение и ряд других волновых характеристик.

Используя инструменты измерения осциллографа, найдите V _PP, V _Max, частоту, период и рабочий цикл.

Третий измерительный инструмент, который предоставляют многие прицелы, – это курсоры . Курсоры – это подвижные маркеры на экране, которые можно разместить на оси времени или напряжения. Курсоры обычно бывают парами, поэтому вы можете измерить разницу между ними.

Измерение звона прямоугольной волны курсорами.

После того, как вы измерили искомую величину, вы можете приступить к корректировке вашей схемы и еще раз измерить! Некоторые осциллографы также поддерживают с сохранением , с сохранением или с сохранением сигнала, так что вы можете вспомнить его и вспомнить те старые добрые времена, когда вы определяли этот сигнал.

Чтобы узнать больше о возможностях вашего прицела, обратитесь к его руководству пользователя!

Делитель опорного напряжения, предназначенный для работы с осциллографом и позволяющий определять погрешность соотношения и частотные характеристики сдвига фаз трансформаторов напряжения среднего напряжения

Ссылки

[1] Y.A. Ван, Д. Сяо, Конструкция прототипа высоковольтного высокочастотного выпрямительного трансформатора для использования с высокой мощностью

, IET Power Electron., 4 (2011) 615–623.

[2] Н. Грасс, В. Хартманн, М. Клоукнер, Применение различных типов высоковольтных источников питания на промышленных электрофильтрах

, IEEE Trans. Ind. Appl., 40 (2004) 1513–1520.

[3] J.C. Fothergill, P.W. Дивайн, П. Lefley, Новый дизайн прототипа трансформатора для высокого напряжения, высокой частоты

, высокой мощности, IEEE Trans. Power Deliv., 16 (2001), 89–98.

[4] IEC 61869-3: Измерительные трансформаторы. Часть 3: Дополнительные требования к индуктивным трансформаторам напряжения, 2011 г.

[5] IEEE C.57.13: Стандартные требования IEEE для измерительных трансформаторов, 2008 г.

[6] М. Качмарек Р. Нович, Предложения по стандартизации тестирования точности индуктивных измерительных трансформаторов

при преобразовании синусоидальных сигналов с частотами выше 50 Гц (напечатано на польском языке) ),

Prz. Электротехника, 11 (2011) 17-19.

[7] Б. Густавсен, Гибридный подход к измерениям для широкополосной характеристики и моделирования силовых трансформаторов

, IEEE Trans.Power Deliv., 25 (2010) 1932–1939.

[8] М. Качмарек, Источник ухудшения метрологических свойств индуктивных трансформаторов тока при преобразовании искаженных токов

, Electr Pow Syst Res., 107 (2014) 45 – 50.

[9] М. Качмарек, Попытка определения точности преобразования синусоидальных сигналов частот

50 Гц и выше через трансформаторы напряжения (отпечатано на польском языке), Прз. Электротехника, 11б (2012) 233 – 236.

[10] М. Качмарек, Широкочастотный режим индуктивного трансформатора тока с тороидальным сердечником из Ni80Fe20,

Electric Power Components and Systems, 10 (2014), 1087–1094.

[11] E. So, D. Bennett, Компактные широкополосные сильноточные (≥ 1000 A) многоступенчатые трансформаторы тока для точных

измерений гармоник тока, IEEE Trans. Inst. и измерения, 56 (2007) 584–587.

[12] М. Качмарек, Р. Нович, Моделирование влияния проводящих помех на точность трансформаторов напряжения

во время измерений качества электроэнергии, Proc.Конференция по качеству и использованию электроэнергии,

IEEE Xplore (2009).

[13] М. Качмарек, Р. Нович, Применение измерительных трансформаторов в оценке качества электроэнергии, Proc. Современная

Электросистема. Conf., IEEE Xplore, (2010) paper p34

[14] К. Фагер, К. Андерссон, Усовершенствование ВЧ-измерений на основе осциллографа путем статистического усреднения методов

, IEEE MTT-S Int. Microwave Symp., IEEE Xplore, (2006) 1460–1463

[15] М.Качмарек, Практический подход к оценке точности индуктивного трансформатора тока для преобразования

искаженных высших гармоник тока, Electr Pow Syst Res., 119 (2015), 258 – 265.

[16] Tektronix: Probe Fundamentals, 2009.

[17] К. Урасима, Чанг Джен-Ши, Удаление летучих органических соединений из воздушных потоков и промышленных дымовых газов

газов с помощью нетепловой плазменной технологии, IEEE Trans. Dielect. Эл. В., 7 (2000) 602 – 614.

[18] К. Ридлер, С. Свенссон, В. Тарассо, Делители напряжения с малыми фазовыми погрешностями для широкополосной измерительной системы мощности

, Proc. Prec. Электромаг. Измер. Conf., IEEE Xplore, (2002) 382 – 383.

[19] Э. Монс, К. Иленфельд, Точный активный делитель напряжения для измерения мощности, Proc. Prec. Электромаг.

Измер. Conf., IEEE Xplore, (2004) 84 – 85.

[20] Т. Хаген, И. Будовский, Разработка прецизионного резистивного делителя напряжения для частот до 10 кГц, Proc.

Точн. Электромаг. Измер. Conf., Conf., IEEE Xplore, (2010) 195–196.

[21] Г. Кириазис, Р. Франко, Прецизионный резистивный делитель напряжения для измерения гармоник, Proc. Prec. Электромаг.

Измер. Conf., IEEE Xplore, (2012) 140–141.

[22] Г. Блайщак, Резистивный делитель напряжения для измерения высших гармоник в сети 400 кВ, Proc.

Конференция по качеству и использованию электроэнергии, IEEE Xplore, (2011) 1–4.

[23] R.Malaric, I. Lenicek, K. Malaric, Измерение отношения напряжений с использованием двух цифровых вольтметров и резистивного делителя напряжения

, IEEE Trans. Ins. and Meas., 55 (2006) 584 – 587.

[24] М. Качмарек, «Методика оценки метрологических свойств трансформаторов тока для преобразования

искаженных токов», Proc. IEEE Int. Мощность Мод. и высокое напряжение. Conf., IEEE Xplore, (2012) 724 – 726.

[25] Yokogawa: Руководство пользователя прецизионного анализатора мощности WT 1800, 2011

[26] T.Шатило, Прецизионный резистивный делитель для напряжений до 6 кВ на частотах от постоянного тока до 20 кГц, диплом бакалавра,

Tech Univ. of Lodz, 2012

[27] B. Kalus-Jecek, Z. Kusmierek, Модели электрических величин и оценка неопределенности измерений,

Tech Univ. of Lodz, 2006

Делители напряжения с частотной компенсацией [Analog Devices Wiki]

Цель:

Цель этой лабораторной работы – изучить проблемы емкостной нагрузки резистивных делителей напряжения и ее влияние на частотную характеристику.

Ноты:

Как и во всех лабораториях ALM, мы используем следующую терминологию при описании подключений к разъему M1000 и настройке оборудования. Зеленые заштрихованные прямоугольники обозначают подключения к разъему аналогового ввода-вывода M1000. Контакты аналогового канала ввода / вывода обозначаются как CA и CB. При настройке для принудительного измерения напряжения / измерения тока –V добавляется, как в CA- V , или при настройке для принудительного измерения тока / измерения напряжения –I добавляется, как в CA-I. Когда канал настроен в режиме высокого импеданса только для измерения напряжения, –H добавляется как CA-H.Следы осциллографа аналогично обозначаются по каналу и напряжению / току. Например, CA- V , CB- V для сигналов напряжения и CA-I, CB-I для сигналов тока.

Фон:

Делитель или аттенюатор напряжения с частотной компенсацией представляет собой простую двухпортовую RC-цепь, обеспечивающую фиксированный коэффициент деления напряжения или затухание в широком диапазоне частот, а не только при постоянном токе. Такие сети используются там, где часть схемы, нагружающая выход делителя напряжения, является емкостной.Это особенно важно, когда сигнал имеет широкую полосу пропускания, то есть не является синусоидальным. Простейший аттенюатор напряжения представляет собой чисто резистивный делитель напряжения с передаточной функцией: H (jω) = В ₂/ В _S = R ₂ / (R ₁ + R ₂), где на входе В _S = В ₁ + В ₂, а на выходе В ₂, как на рисунке 1. Передаточная функция резистивного делителя напряжения независима. частоты, только если резисторы идеальны и любые паразитные емкости, связанные с цепью, пренебрежимо малы.

Рисунок 1, простой резисторный делитель напряжения

Проблема, наблюдаемая на высоких частотах, заключается в том, что паразитная емкость влияет на общий отклик резистивного делителя напряжения. Самый простой способ исправить эту проблему – установить конденсаторы параллельно резисторам. Рассмотрим схему делителя на рисунке 2. Конденсатор C ₂, который находится на выходе, В ₂, можно рассматривать как любую паразитную паразитную емкость на выходе делителя, которая может быть частью системы.Мы видим, что эта схема, известная как делитель с частотной компенсацией, работает как резистивный делитель напряжения на постоянном токе или низких частотах и как емкостной делитель напряжения на высоких частотах. Делители напряжения могут быть построены из реактивных компонентов так же, как они могут быть построены из резисторов. Как и в случае резисторных делителей, на коэффициент делителя емкостного делителя напряжения не влияют изменения частоты сигнала, даже если реактивное сопротивление конденсатора зависит от частоты.

Передаточное отношение делителя V ₂/ V _S = X _C2 / (X _C1 + X _C2).Емкостное реактивное сопротивление X _C пропорционально 1 / C, поэтому V ₂/ V _S = C ₁ / (C ₁ + C ₂) аналогично формуле для резисторный делитель. Для простого случая, когда R ₁ = R ₂, мы имеем коэффициент делителя 1/2 для резисторов. Чтобы иметь такое же отношение делителя 1/2 для конденсаторов C ₁ = C ₂.

Рисунок 2, Делитель с частотной компенсацией

Компенсированный делитель использует подавление полюсов-нулей для подавления нежелательной частотной зависимости, вызванной любой паразитной емкостью на выходной стороне сети.Если номиналы резистора и конденсатора отрегулированы так, что полюс и ноль H (s) накладываются друг на друга, | H (jω) | становится независимым от частоты.

Поучительный способ узнать об условиях компенсации полюс-нуль состоит в том, чтобы записать предельные, низкочастотные и высокочастотные выражения для | H (jω) | а затем приравнять их друг к другу. В результате получается простая взаимосвязь между R ₁, R ₂, C ₁ и C ₂.

Эксперимент по компенсации входной емкости ALM1000

Материалы:

Аппаратный модуль ADALM1000
1 – Резистор 1 МОм
1 – Конденсатор, значение подлежит определению

Проезд:

Возвращаясь к рисунку 2, мы можем считать, что R ₂ представляет входное сопротивление 1 МОм каналов ALM1000 в режиме Hi-Z. Аналогично, C ₂ можно рассматривать как представление паразитной паразитной емкости входов.Резистор и конденсатор внутри зеленого прямоугольника показаны на рисунке 4. Используйте еще 1 МОм в качестве R ₁, чтобы получить коэффициент делителя 1/2. Начните без включения C ₁, чтобы измерить влияние на частотную характеристику из-за C ₂.

Рисунок 4, Настройка делителя напряжения.

Процедура:

Установите AWG A в режим SVMI с минимальным значением 1,0 и максимальным значением 4,0. Установите Shape на Square и Frequency на 500 Гц. Установите AWG B в режим Hi-Z.В разделе «Кривые» выберите для отображения CA- V и CB- V . Нажмите «Выполнить» и настройте горизонтальную шкалу времени так, чтобы было видно около 3 циклов. Вы должны увидеть резкую прямоугольную волну на канале A, а форма волны на каналах B должна выглядеть как красная кривая (b) на рисунке 3. Это потому, что C ₁ еще не включен. Оцените постоянную времени RC и значение C ₂ по форме сигнала канала B.

Откройте окно Bode Plotting. Вы можете отключить временную диаграмму, если хотите, при построении кривых частотной характеристики.Установите минимальное значение AWG A на 1,082 и максимальное значение на 3,92 (1 VRMS или 0 дБВ). Убедитесь, что форма была изменена на синусоидальную. Установите начальную частоту на 100 и конечную частоту на 20000. Выберите CH-A в качестве источника развертки. Под кривыми выберите кривые CA-dBV, CB-dBV и CA- дБ – CB- дБ для отображения. В окне БПФ лучше всего работает окно с плоским верхом. Установите количество точек развертки на 300 и одиночную развертку. Нажмите кнопку “Выполнить”.

Теперь у вас должно быть соотношение усиления (затухания) к частотной характеристике для некомпенсированного делителя.Из точки -3 дБ графика усиления оцените постоянную времени RC и значение C ₂. Как эти значения соотносятся с тем, что вы рассчитали, используя отклик во временной области? Основываясь на ваших наилучших оценках значения C ₂, вычислите значение для C ₁, которое точно компенсирует C ₂. Полученное значение, вероятно, не будет близко к стандартному значению конденсатора. Найдите параллельную комбинацию (или последовательную комбинацию) двух или более конденсаторов, которая в сумме дает необходимое значение для C ₁.

Добавьте свою новую комбинацию C ₁ через R ₁ на макетной плате.

Повторите тесты во временной и частотной областях для этой новой цепи. Будет ли теперь реакция выхода делителя во временной области больше походить на синюю форму волны (a) на рисунке 3? Если нет, то почему? Сравните частотную характеристику схемы до и после добавления C ₁. Какая сейчас частота -3 дБ ?

Характеристики цепи конденсаторного делителя:

Давайте теперь посмотрим только на путь конденсаторного делителя.Отсоедините R ₁ от конца C ₁ и подключите его к фиксированному источнику питания 2,5 V , как показано на рисунке 5. Путь только через C ₁ блокирует путь постоянного тока от канала A. Подключение R ₁ на фиксированное питание 2,5 В восстанавливает уровень постоянного напряжения на входе канала B.

Рис. 5. Путь только через конденсаторный делитель.

Повторите тесты во временной и частотной областях для этой версии схемы.Сравните характеристики схемы во временной и частотной области с тем, что вы получили только с R ₁ и с R ₁ и C ₁, подключенными параллельно (рисунок 4). Какая сейчас частота -3 дБ ? Частотная характеристика ровная, низкая или высокая? Объяснить, почему.

С помощью делителя измерить напряжение батареи 9 В:

Теперь мы будем использовать делитель напряжения для измерения напряжений, превышающих значения от 0 до +5 В , разрешенные оборудованием ALM1000.Но сначала нам нужно откалибровать смещение и усиление делителя.

Отсоедините конец R ₁, C ₁ от канала A, рисунок 4, и подключите их к земле. На данный момент установите значение усиления канала B равным 2,0, что является приблизительным коэффициентом делителя. Контролируя среднее значение постоянного тока канала B, отрегулируйте значение, введенное в окне ввода смещения канала B.

Теперь снова подключите R ₁ / C ₁ к выходу канала A. Сигналы каналов A и B теперь должны более точно совпадать друг с другом.При необходимости слегка увеличьте или уменьшите значение усиления, чтобы плоские части верхней и нижней части прямоугольных волн располагались прямо друг над другом. Возможно, вам придется немного подправить смещение, чтобы получить идеальное выравнивание. Теперь программное обеспечение откалибровано по делителю напряжения.

Отсоедините R ₁ / C ₁ от канала A. Подключите отрицательную (-) клемму батареи 9 V к земле и подключите положительную клемму (+) к R ₁ / C ₁.Среднее значение постоянного тока, считываемое каналом B, теперь должно соответствовать напряжению постоянного тока батареи 9 В . Вам нужно будет изменить вертикальный диапазон канала B на 1 V / Div и положение на 5.0, чтобы увидеть 9 вольт на сетке осциллографа.

Пробники осциллографа:

В пассивном пробнике осциллографа 10X используется последовательный резистор (9 МОм) для обеспечения ослабления 10: 1, когда он используется с входным сопротивлением 1 МОм самого осциллографа. Импеданс 1 МОм является стандартным для большинства входов осциллографов. Это позволяет заменять пробники осциллографа между осциллографами разных производителей.На рисунке представлена схема типичного датчика 10X. Пробники осциллографа 10X также допускают некоторую частотную компенсацию, чтобы учесть изменения входной емкости канала осциллографа. Как показано на рисунке, в пробник встроена схема конденсаторного делителя. Затем регулируемый конденсатор, подключенный к земле, можно использовать для выравнивания частотной характеристики пробника.

Вы можете найти дополнительную информацию о том, как подключить разъем BNC пробника осциллографа к вашей макетной плате или входам ALM1000: Подключите кабели BNC к модулям активного обучения

Рисунок 6, Типовая схема пробника осциллографа

Входные каналы ALM1000 имеют входное сопротивление 1 МОм, но входная емкость намного больше, чем диапазон регулировки примерно 10 пФ от до 50 пФ большинства пробников 10X.Конденсатор, подключенный параллельно резистору 9 МОм, обычно составляет 10 пФ , а параллельная комбинация входной емкости осциллографа и регулируемого компенсационного конденсатора в пробнике должна быть близка к 90 пФ . Это означает, что если стандартный пробник был подключен непосредственно ко входу ALM1000, то компенсация частотной характеристики невозможна.

Буферный усилитель с единичным усилением (AD8541 или AD8542) может быть вставлен между схемой пробника и входом ALM1000, как показано на рисунке 7.R ₁ и C ₁ замыкают цепь резистора / конденсаторного делителя 10-кратного пробника.

Рисунок 7. Вставьте буфер единичного усиления для уменьшения входной емкости.

Если резистор R ₁ подключен к земле, можно измерять только положительное напряжение. Если R ₁ подключен к 2,5 В , середине диапазона входного сигнала 0–5 В усилителя, вводится смещение, и можно измерять как положительное, так и отрицательное напряжение.

Для дальнейшего чтения:

Емкостной делитель напряжения
Пробники осциллографа
Создание собственных пробников осциллографа
Новая функция в ALICE добавляет компенсацию частоты входного делителя

Вернуться к лабораторной деятельности Содержание

ECE 291 Лабораторная работа 7: Входное сопротивление осциллографа и осциллографа

ЗАДАЧИ
Измерение входного импеданса осциллографа.Принципы работы и использование зонда прицела.
ВВЕДЕНИЕ
Ознакомившись с частотной характеристикой RC-цепей в предыдущей лаборатории, вы готовы узнать о входном сопротивлении осциллографа. Этот сложный импеданс, состоящий из резистивных и емкостных компонентов, может нарушать характеристики измеряемых цепей и ограничивать высокочастотные характеристики осциллографов. Ток, протекающий через емкостную нагрузку, зависит от частоты, и это может сделать измерения с помощью осциллографа зависимыми от частоты.К счастью, есть средство, о котором вы должны знать: зонд осциллографа.
Рис. 5. Схема осциллографа с зонд.
R _S – внутреннее сопротивление осциллографа, C _S внутренняя емкость осциллографа,
C _C – емкость кабеля, R _P – сопротивление зонда, C _P – зонд емкость
Пробник осциллографа представляет собой аттенюатор 10: 1 с резистором и конденсатором на конце кабеля пробника.Аттенюатор состоит из двух последовательно соединенных импедансов, один из которых представляет собой собственное сопротивление осциллографа относительно земли, а другой присоединяется между точкой измерения в цепи и входом осциллографа (см. Рис. 5). Внутренний импеданс осциллографа имеет емкостную составляющую C _s. Обратите внимание, однако, что емкость кабеля осциллографа (C _c) суммируется с внутренней емкостью входа осциллографа. Это не только увеличивает емкостную нагрузку (C _s + C _c) на измеряемой цепи, но также делает эту нагрузку зависимой от длины используемого кабеля, особенно того, что обычно C _c> C _s.Пробник осциллографа решает эту проблему не за счет устранения этих емкостей (что невозможно), а за счет их компенсации другой емкостью. Емкость зонда (C _p), подключенного последовательно с осциллографом, можно отрегулировать так, чтобы измерение не зависело от частоты. Чтобы понять, как это работает, рассмотрите напряжение, видимое осциллографом (V _s), если измеряемое напряжение составляет V _o. Из формулы делителя напряжения:
, где Z ₁ – импеданс осциллографа (включая емкость кабеля C _C), так что Z ₁ = R _S || C _S || C _C или
, где C = C _s + C _c.
Z ₂ – полное сопротивление зонда, Z ₂ = R _p || C _p или
Если мы сделаем действительное число, то соотношение не будет зависеть от частоты и не будет разности фаз между V _s и V _o. Используя выражения для Z ₁ и Z ₂, приведенные выше, вы можете легко проверить, что это условие будет выполнено, когда R _p C _p = R _s C .Поскольку R _s и C определяется объемом и кабелем, при проектировании зонда мы можем выбрать соответствующие R _p и C _p . Мы также хотим минимизировать емкостную нагрузку на схему, поэтому мы выбрали C _p Типичный датчик 10: 1 имеет C _p = C / 9 и, следовательно, R _p = 9 R _s . Это в 10 раз снижает емкостную нагрузку прибора на цепь за счет уменьшения амплитуды в том же самом множителе; справедливая торговля высокочастотными измерениями.Также есть пробники 100: 1.
Если импеданс пробника не согласован должным образом с внутренним импедансом осциллографа, система действует как фильтр, а затухание зависит от частоты. К счастью, есть простой способ отрегулировать импеданс пробника, поскольку C _p является небольшим подстроечным конденсатором, а R _s остается постоянным. Фильтр искажает прямоугольную волну, поэтому подстроечный конденсатор можно отрегулировать, наблюдая за искажением прямоугольной волны на экране осциллографа.Осциллографы оснащены внутренним генератором прямоугольных импульсов для упрощения настройки пробника. Клемма для тестирования щупа находится на передней панели осциллографа. Конденсатор зонда регулируют до тех пор, пока не будет искажения прямоугольной волны.
Зонд – очень удобное устройство, которым постоянно пользуются профессионалы. Отныне вы тоже должны им пользоваться!
Измерение импеданса осциллографа
Измерить внутреннее сопротивление осциллографа (R _S) очень просто; как сопротивление вольтметра, используя источник постоянного тока.Для измерений внутреннего прицела Разумеется, необходимо использовать емкостной источник переменного тока. Внешний резистор R ставится последовательно с источником напряжения (вместо щупа на рис. 5).
Из формулы делителя напряжения: где Z ₁ – импеданс осциллографа (включая емкость кабеля C _c), так что Z ₁ = R _s || C _s || C _c или где C = C _s + C _c.
Z ₂ – это просто внешнее сопротивление R, Z ₂ = R
Измерение амплитуд V _o, V _s из V _o и V _s дает:
, где красные буквы обозначают комплексные переменные, а a и b – действительные, а мнимые части отношения импедансов в последнем уравнении.

PRELAB
Если внутреннее сопротивление осциллографа R _S = 1 МОм, его емкость составляет C _S = 25 пФ, а кабель, соединяющий зонд с осциллографом, имеет емкость C _C = 150 пФ, найдите значения требуемого зонда. сопротивление R _P и емкость C _P для затухания 10: 1.Убедитесь, что такое же затухание действительно и для измерений постоянного тока.
Совет: рассмотрите независимо два делителя напряжения, один резистивный, а другой емкостной. Обратите внимание, что они подключены параллельно и должны давать одинаковое затухание.

ЛАБОРАТОРИЯ
Необходимое оборудование со склада: зонд осциллографа, коробка замены сопротивления, макетная плата, ведет.
1. ИЗМЕРЕНИЕ ВНУТРЕННЕГО ИМПЕДАНС ОСЦИЛЛОСКОПА.
Входной импеданс осциллографа – это сложная величина, которая может быть представлена сопротивлением, параллельным емкости между входной клеммой осциллографа и землей. Таким образом, импеданс зависит от частоты.
a) Сначала определите внутреннее сопротивление осциллографа с помощью сигнала постоянного тока. Используйте тот же метод, что и для измерения внутреннего сопротивления вольтметра. Для этого измерения вы можете использовать коробку для замены сопротивления.Выберите сопротивление, при котором напряжение упадет примерно до 1/2 напряжения, измеренного напрямую (без сопротивления).
b) Повторите измерение, но вместо постоянного тока используйте синусоидальный сигнал с частотой, при которой импеданс осциллографа значительно отличается от измерения a). Поскольку импеданс осциллографа переменного тока ниже, чем его импеданс постоянного тока (из-за параллельной емкости), используйте резистор меньшего значения, чем в a). Более того, напряжение, измеряемое осциллографом, теперь зависит также от частоты, поскольку соотношение делителя напряжения, образованного внешним резистором, и импеданса осциллографа зависит от частоты.Резистор на несколько десятков килоом и частотой несколько десятков килогерц – хороший выбор. В этом случае не используйте коробку замены сопротивления, так как ее емкость может повлиять на измерение.
c) С помощью измерителя емкости, имеющегося в лаборатории, во время этих измерений измерьте емкость коаксиального кабеля, подключенного к осциллографу. Емкость кабеля влияет на емкость осциллографа, видимую схемой. Определите также длину кабеля и рассчитайте его емкость на единицу длины.
2. ЗОНД.
2.1. Проверьте зонд осциллографа, подключив его к клемме калибровки зонда на прицеле (небольшой язычок обычно с отверстием на передней панели). Правильно настроенный пробник должен давать одинаковое затухание для всех частот, что означает, что он пропускает прямоугольный сигнал без искажений. Если вы не видите идеальную прямоугольную волну, с помощью небольшой отвертки отрегулируйте подстроечный конденсатор пробника, который настраивает C _p.
2.2. Чтобы увидеть преимущества использования пробника, сделайте резистивный делитель напряжения 2: 1, используя равные резисторы от 50 кОм до 100 кОм. Конкретные значения сопротивления не важны, если вы знаете их соотношение; проверьте это цифровым омметром. Измерьте затухание синусоиды на двух частотах, в диапазоне 10 кГц и 100 кГц, используя (а) осциллограф без пробника (б) осциллограф с пробником.
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦЕПИ (дома).
Смоделируйте схему, представляющую пробник осциллографа (рис.5). Использовать значения R _S, C _S и C _C, исходя из ваших измерений и соответствующих значений из R _P и C _p для затухания 1:10.
a) Смоделируйте эффект настройки C _P (слегка увеличивая и уменьшая его от “идеального” значения) от формы прямоугольной волны на входе зонда. Сравните также частотные характеристики настроенного и расстроенного зонда.
b) Моделируйте измерения 2.2 с и без зонд.

ОТЧЕТ
Рассчитайте R _S из измерения постоянного тока в 1. При известном значении R _S и измерения переменного тока в 1, рассчитайте C _s (см. введение в эту лабораторию). Не забываем вычесть кабель емкость. R _S и C _S определяют входное сопротивление объема.
Объясните результат измерений в 2.2.
Тот факт, что зонд осциллографа ослабляет сигнал, не кажется Преимущество. Почему же тогда зонд так полезен при измерениях прицела?
Как измерить напряжение с помощью осциллографа
Осциллографы помогают визуализировать электрический сигнал. По своей сути осциллографы отображают график зависимости напряжения от времени для одного или нескольких сигналов. Этот график зависимости напряжения от времени часто называют «формой волны».Эта форма сигнала отображается при подключении определенного сигнала на тестируемом устройстве (DUT) к осциллографу с помощью пробника. Наконечник пробника подключается к сигналу, а зажим заземления подключается к надежной точке заземления. Измерение напряжения с помощью вашего осциллографа дает основную информацию о сигнале, однако осциллографы часто предлагают гораздо более продвинутые инструменты для дальнейшего анализа вашего сигнала. Понимание того, как измерять напряжение с помощью осциллографа, – это первый шаг к раскрытию мощных измерительных возможностей, которые предлагает ваш осциллограф.
Приступая к работе: измерение напряжения осциллографом
Шаг 1: Включите осциллограф и нажмите кнопку «Настройка по умолчанию» на передней панели.

Шаг 2: Подключите датчик к каналу 1. Не беспокойтесь о типе датчика на данном этапе, но если у вас есть датчик с зажимом или другим механизмом, который не позволяет вам удерживать его на проводе, это облегчит тебе жизнь. Ниже приведен базовый пассивный пробник, который отлично подойдет для начала!

Шаг 3: Найдите надежную точку заземления и подсоедините к ней зажим заземления.
Шаг 4: Подключите наконечник пробника к сигналу, который вы хотите измерить.
Шаг 5: Осциллограф теперь производит замер напряжения вашего сигнала и отображает его по мере изменения во времени. Если вы не видите полный сигнал на экране, нажмите кнопку «Auto Scale» на передней панели для центрирования и масштабирования формы сигнала.
Шаг 6: Используйте вертикальные и горизонтальные ручки для дальнейшей настройки отображения сигнала. Эти ручки помогут вам увеличивать и уменьшать масштаб, а также сдвигать сигнал вправо, влево, вверх и вниз.Чтобы получить наилучшее измерение, убедитесь, что ваш сигнал охватывает большую часть вертикальной шкалы.

Шаг 7: Самый простой способ рассчитать напряжение – это подсчитать количество делений сигнала сверху вниз и умножить его на вертикальную шкалу (вольт / деление). Обратите внимание, что деления также помечены в вольтах по оси Y, поэтому вы можете легко рассчитать напряжение вашего сигнала с помощью этих меток.

Многие осциллографы имеют функции, исключающие необходимость подсчета делений.Попробуйте один из этих методов, чтобы быстрее измерить напряжение с помощью осциллографа.
• Используйте экранные курсоры для измерения напряжения между двумя точками (верхняя и нижняя части кривой)
• Используйте измерение размаха напряжения
• Используйте встроенный DVM
Подробнее об осциллографах
Ознакомьтесь с недорогим осциллографом Keysight
Получите полезные советы по осциллографам от 2-Minute Guru
.