Как измерить частоту осциллографом: Измерение частоты с помощью осциллографа

Измерение частоты с помощью осциллографа

1-й способ. Способ не требует дополнительных измерительных приборов, но пользоваться им целесообразно, когда в осциллографе имеется встроенный калибратор длительности горизонтальной развертки.В соответствии с инструкцией по эксплуатации осциллографа производят калибровку длительности развертки и подают исследуемый сигнал на «Вход Y». Переключением частоты развертки и регулировкой уровня синхронизации добиваются устойчивого изображения сигнала на экране. Измеряют целое число периодов сигнала (в делениях), укладывающихся на линии горизонтальнои развертки, и определяют частоту исследуемого сигнала (в герцах) по формуле:

где п – число периодов исследуемого сигнала; l – длина линии развертки (в делениях масштабной сетки), на которой укладывается возможно большее целое число периодов исследуемого сигнала; Т_р – коэффициент развертки в исследуемом диапазоне, с/дел.Измерение частоты этим способом не требует, как отмечено выше, других измерительных приборов, но не обладает высокой точностью.

2-й способ. Здесь для выполнения измерений дополнительно требуется генератор сигналов. Измерения производят методом фигур Лиссажу.

Фигура Лиссажу при соотношении частот исследуемого и эталонного сигналов 5:2

Сигнал известной частоты от генератора сигналов подают на «Вход X» осциллографа, исследуемый сигнал — на «Вход Y». Генератор горизонтальной развертки выключают. Органами управления устанавливают приблизительно одинаковые размахи отклонения луча по горизонтали и вертикали. Изменяя частоты генератора сигналов, стараются получить на экране фигуру Лиссажу первого порядка – эллипс или круг. При этом частоты исследуемого сигнала и генератора оказываются равными. Значение измеренной частоты считывают со шкалы генератора.

Если максимальное значение частоты имеющегося генератора ниже частоты исследуемого сигнала, можно воспользоваться более сложными фигурами Лиссажу, получаемыми на экране осциллографа при кратном соотношении частот.

Расшифровывают подобные осциллограммы следующим образом. Регулировками положения луча по вертикали и горизонтали перемещают фигуру Лиссажу так, чтобы горизонтальная и вертикальная линии масштабной сетки экрана оказались касательными к боковой и нижней (верхней) сторонам фигуры. Подсчитывают число точек касания фигуры с линиями сетки. Отношение числа этих точек показывает отношение частот генератора f_г и исследуемого f сигналов. Например, для фигуры, изображенной на рисунке, соотношение частот f и f_г равно 5 : 2. Поэтому частоту исследуемого сигнала находят по формуле:

 

“Практические советы мастеру-любителю”, 1991. О.Г. Верховцев, К.П. Лютов

Измерение частоты с помощью осциллографа

Генератор развертки вырабатывает импульсы напряжения пилообразной формы (рис.3). Эти импульсы подаются на пластины, вызывающие отклонение луча по оси

X. Под действием напряжения пилообразной формы луч движется медленно с постоянной скоростью слева на право и скачком, незаметно для наблюдающего, в обратном направлении. Медленное движение луча называется прямым ходом, а быстрое – обратным ходом луча. Рис. 3

-4-

Если на У – пластины напряжение не подано, то при прямом ходе луч на экране осциллографа вычерчивает горизонтальную линию – линию развертки. При одновременной подаче переменного напряжения на У – пластины, на экране вычерчивается кривая изменения входного напряжения во времени. Частота генератора развертки должна соответствовать частоте исследуемого напряжения. Чаще всего частота генератора развертки ниже или равна частоте исследуемого сигнала, кроме этого, каждое новое колебание генератора начинается при одной и той же фазе исследуемого напряжения. В противном случае изображение на экране становится неустойчивым и затрудняет измерения.

Современные осциллографы снабжены генератором развертки с калиброванной частотой. Это означает, что частота генератора изменяется ступенчато и каждому положению переключателя частоты генератора развертки соответствует обозначенное на переключателе значение времени  прохождения луча в горизонтальном направлении (например,  = 1 мс/дел.). Известное время прохождения луча по экрану осциллографа позволяет довольно просто измерять интервалы времени между двумя мгновенными значениями напряжения исследуемого сигнала. Например, измеряют время одного или нескольких периодов исследуемого сигнала t = mT и рассчитывают его частоту по формуле

f=m/t=m/lτ, (1) где

m – число полных колебаний измеряемого сигнала (m = 1, 2, 3…),

Т – период колебаний входного напряжения.

Измерение напряжений и токов

Усилитель вертикального отклонения снабжен ступенчатым делителем напряжения. Каждое положение переключателя соответствует определенному значению напряжения k, приходящемуся на одно деление шкалы осциллографа (например k = 1 В/дел.). Для измерения амплитудного значения входного напряжения его изображение рукояткой установить так, чтобы осевая линия проходила симметрично относительно верхнего и нижнего края осциллограммы. Отсчитав расстояние от осевой линии до точки, соответствующей максимальному отклонению луча по вертикали в делениях шкалы осциллографа, рассчитать напряжение, умножив получившееся значение на цену деления шкалы k. При синусоидальном входном напряжении действующее значение напряжения получится путем введения множителя

или, если измерен размах амплитуды – от нижнего края осциллограммы до верхнего, или (2)

-5-

Если измерен размах амплитуды – от нижнего края осциллограммы до верхнего.

Для измерения силы тока в разрыв исследуемой цепи включают резистор минимально возможной величины, напряжение на котором пропорционально протекающему току. Величину тока рассчитывают по закону Ома.

Не следует забывать, что осциллограф в первую очередь предназначен для визуализации электрических процессов. Относительная погрешность измерения напряжений составляет в лучшем случае несколько процентов. Для более точных измерений необходимо использовать соответствующие измерительные приборы.

Методы измерения частоты

Иногда возникает необходимость измерить частоту напряжения. Для проведения этих измерения можно воспользоваться двумя методами, а именно, если измерения проводятся в области низких частот, то измерять частотомером (до 2 кГц). Для этого могут применять частотомеры электромагнитные типа Э393 или электродинамические – Д506. Чтобы померять высоких частоты (свыше 2 кГц) применяются цифровые и электронно – аналоговые частотомеры.

Поскольку частотомер бывают, как правило, только в специализированных лабораториях или метрологических институтах, которые занимаются поверкой приборов, то измерения частотомером довольно затруднительно. Поэтому нередко частоту измеряют осциллографом (все таки это более распространенное устройство) по фигурам Лиссажу.

Для этого нужен двухканальный осциллограф. На один из входов (либо Х либо У) подается сигнал измеряемой частоты f_x, а другой сигнал с известной частотой  f₀. Электронный луч под действием двух гармонических сигналов будет вычерчивать на экране некоторую фигуру. Если отношение частот целое число, то фигура Лиссажу будет неподвижна, как в примере показанном ниже:

Чтобы определить отношение частот нужно подсчитать количество точек пересечения вертикальной N_у и горизонтальной N_х прямыми наблюдаемой фигуры.

Давайте разберем пример с рисунка показанного выше. Для этой фигуры N_у = 2, а N_х = 6. Из этого следует:

Если нам известна частота образцового генератора f₀, можно легко определить f_x. Погрешность измерения f_x зависит напрямую от f_0.

Еще один способ измерения можете посмотреть здесь:

Осциллограф, что с его помощью можно сделать

Осциллограф, что с его помощью можно сделать

Осциллограф — прибор, предназначенный для исследования (наблюдения, записи, измерения) амплитудных и временны́х параметров электрического сигнала, подаваемого на его вход, либо непосредственно на экране, либо записываемого на фотоленте.

В мастерской электронщика и электрика если не обязательно, то, по крайней мере, крайне желательно наличие осциллографа. Его используют на ряду с простыми измерительными приборами: амперметром, вольтметром, омметром, в конце концов мультиметром. Из этой статьи вы узнаете об осциллографе – что это такое и для чего он нужен.

Осциллограф – что это?

Все, кто работает с электричеством, знают, что напряжение измеряют вольтметром, а ток амперметром. Но эти приборы показывают только то значение тока, которое есть в момент измерений. Даже при измерении переменных по значению и знаку величин вы получаете какое-то усредненное по определенным алгоритмам или законам значение.

Но с помощью вольтметра можно следить за тем, как измеряется величина, правда, с погрешностями. У стрелочных приборов они обусловлены конструктивными особенностями, а у цифровых также, но добавляются еще и частота дискретизации и другие программные проблемы.

Но как проследить за быстроизменяющимся сигналом, у которого величины изменяются за тысячные и миллионные доли секунды?

Такие измерения крайне важны во многих сферах:

– Во всех областях электронике;

– При изучении параметров электрооборудования;

– В диагностике и настройки систем автомобиля и прочих.

Для этого используют осциллографы и осциллографические пробники. Осциллограф – это тот же вольтметр, только на экране которого показывается не значение напряжения сигнала, а его форма и поведение. Форма сигнала отображается с привязкой к шкале проградуированной в Вольтах (вертикально) и секундах (горизонтально) – для подробного их изучения.

На картинке ниже вы видите примеры изображений на экране осциллографа, красным выделено сколько микросекунд в одном квадратике по горизонтали, а зеленым – сколько вольт по вертикали. Иными словами цена деления на изображении – 1В/дел и 10 мкс/дел.

Сразу стоит отметить, что, в основном, с помощью осциллографов изучают сигнал, который периодически повторяется. Сигналы изменяющиеся произвольным образом изучают с помощью осциллографа с функцией самописца.

Такой функцией обладают преимущественно цифровые осциллографы, но не все цифровые осциллографы умеют записывать осциллограммы в память. На фото ниже изображен аналоговый с электроннолучевой трубкой – он для таких задач не подходит.

А это цифровой:

Чтобы разобраться каким образом сигнал, который измеряется с периодом в доли секунды замирает на экране можно привести простой пример – стробоскоп. Если любой подвижный предмет периодически освещать коротковременными вспышками света, то в результате вы будете видеть конкретные его положения, как на фотографиях.

При этом, если освещать таким образом вращающийся с определенной скоростью предмет, то при условии, что частота вспышек совпадет со скоростью его вращения – вы будете видеть неподвижный предмет или определенную часть вращающегося предмета обращенного к вам одной и той же стороной в момент вспышки. Если частота вспышек не будет совпадать со скоростью вращения предмета, то вы будете видеть последовательность отдельных его участков в произвольном порядке.

Я встречал и сравнение на примере поезда с бесконечным числом одинаковых вагонов:

Если вспышки буду идти с частотой, совпадающей с частотой смены вагонов перед вами, то вам будет казаться, что каждый раз вы видите один и тот же неподвижный вагон перед собой.

Таким же образом работает и осциллограф – он отображает один и тот же участок периодического сигнала, в результате вы можете изучить особенности его изменения.

В пределах этой статьи мы не будем вдаваться в блоки, из которых он состоит, режимы работы, синхронизации и прочего, давайте рассмотрим что можно сделать с помощью осциллографа.

Осциллограф в электронике

Первое что приходит в голову – это электроника. Вы не можете наглядно увидеть, открылся ли транзистор, и как часто он это делает. Кроме того, при проектировании современных быстродействующих устройств, важно знать не только о самом факте срабатывания полупроводниковых ключей, но и о формах фронтов нарастания и затухания тока и напряжения.

Благодаря этому вы можете узнать насколько правильно подобран режим работы транзистора или другого компонента и о корректности работы радиоэлектронного устройства в целом.

Итак, при проектировании электроники нужно использовать осциллограф для наладки готового изделия и подбора конечных номиналов компонентов, что повышает его надежность.

Осциллограф в ремонте

Ремонт электроники это процесс поиска вышедшей из строя детали, который без необходимого набора инструментов сводится к поочередной замене элементов и узлов до доведения прибора до работоспособности. Иначе говоря – ремонт методом тыка.

Отдельные элементы, например транзисторы, резисторы, индуктивности и конденсаторы зачастую вы можете проверить с помощью мультиметра или универсального транзистор-тестера. С микросхемами дело обстоит иначе.

При ремонте блоков питания вы можете наглядно проконтролировать работу ШИМ-контролера – сердца импульсных преобразователей. Больше нет способов с помощью которых вы можете достоверно убедится в его исправности. Хотя в этом можно убедиться по косвенным признакам.

А также:

При ремонте устройств с микроконтроллерами можно проверить работу тактового генератора, наличие сигналов на всех пинах микроконтроллера.

При диагностике усилителей звука, можно увидеть в каком месте исчезает или искажается сигнал.

Ремонт автомобилей

Большинство неисправностей современных автомобилей типа: “не заводится”, “провалы при разгоне”, “плохо едет и глохнет”, – связаны с проблемами в электрической части. Так как все двигателя, которые сейчас устанавливаются, инжекторные, если речь вести о газе или бензине, а если в двигатель работает на дизельном топливе, то у него наверняка стоят форсунки с электронным управлением. То же самое касается и системы зажигания.

Для функционирования систем впрыска и зажигания топлива, расчета моментов срабатывания форсунок и искрообразования, необходимо знать о положении коленчатого и распределительного валов двигателя. Поэтому автомобили оборудованы множеством датчиков.

Для диагностики всех этих систем используют как встроенные протоколы связи, считывают ошибки, так и мотортестеры – приборы которые могут и связываться с системой управления двигателя и работать в роли осциллографа.

Таким образом вы можете узнать о работе датчиков положения, проследить соответствие положения распределительного и коленчатого вала (фазы ГРМ).

С помощью специальных щупов – исправность работы системы зажигания, а по форме осциллограммы определить неисправность катушки, свечей, высоковольтных проводов и наличие импульса на катушки вообще.

Систему зарядки автомобиля можно проверить с помощью осциллографа. Так вы можете диагностировать неисправности диодного моста генератора, не снимая его с автомобиля.

Заключение

Осциллограф помогает увидеть форму сигнала и есть ли он вообще. Это важно и при разработке устройств и при их ремонте. Следует отметить, что можно обойтись и без него, но тогда вы потратите намного больше времени на диагностику прибора, а ремонт превратится в гадание на кофейной гуще.

Ранее ЭлектроВести писали, что на месте строительства многофункционального комплекса по переработке твердых бытовых отходов в Дергачевском районе изучают состав получаемого полигонного газа.

По материалам: electrik.info.

Измерение частоты вращения с помощью фотодиода и осциллографа

Тахометры на базе светодиода (ИК-диода) и фотодиода, образующих оптопару, в просвет которой помещается диск с метками (модулятор), имеют самое широкое распространение для измерения частоты вращения различных двигателей. 

Можно найти очень много проектов по их реализации на микроконтроллерах (пример на AVR ATtiny2313, пример на Arduino). Однако, подобную схему измерений можно собрать с использованием только оптопары, двух резисторов и осциллографа.

В данной схеме фотодиод включен в фотодиодном режиме, обратное смещение задается источником напряжения 5В. От этого же источника запитан инфракрасный излучающий диод через токоограничительный резистор R_1. Модулированный сигнал снимается осциллографом с нагрузочного резистора R_Load. К сожалению, конкретные марки ИК-диода и фотодиода, которыми я пользовался, мне неизвестны, поэтому они на схеме не указаны.

Так выглядит собранная установка.

Компоненты на макетной плате.

Работа установки.

Некоторые замечания по выбору номинала сопротивления нагрузки R_load. С одной стороны, большое сопротивление нагрузки позволяет получить больший сигнал на выходе схемы. Однако, при этом ухудшаются частотные характеристики – увеличивается время нарастания сигнала. При уменьшении сопротивления нагрузки расширяется полоса пропускания схемы, но низкий уровень напряжения на выходе требует применения усилителя.

Схема, приведенная выше, хорошо работает при частоте модуляции порядка 250 Гц. Сигнал на осциллографе в данном случае (R_Load = 1 МОм) имеет следующий вид:

При уменьшении номинала нагрузочного резистора заметных изменений формы сигнала не наблюдается.

Сигнал для R_Load = 30 кОм.

Полезные ссылки:

* Photodiode Tutorial от Thorlabs – краткое, но содержательное руководство по применению фотодиодов (англ.). * Статья Ишанина Г.Г и Челибанова В.П. “Физические основы работы фотодиодов в фотогальваническом и фотодиодном режимах” – подробное описание физики работы данных приборов.

Спасибо за внимание! Let`s go design!

Цифровой осциллограф для начинающих. Часть II. | Электроника шаг за шагом

Это вторая часть ликбеза по осциллографам, а первая здесь.

Вступление

Главный вопрос, на который следует ответить: “что можно измерить с помощью осциллографа?”. Этот прибор нужен для изучения сигналов в электрических цепях. Их формы, амплитуды, частоты. По полученным данным можно сделать вывод и о других параметрах изучаемой конструкции. Значит с помощью осциллографа в основном можно (я не говорю про функции супер-современных приборов):

• Определить форму сигнала
• Определить частоту и период сигнала
• Измерить амплитуду сигнала
• Не напрямую, но измерить ток тоже можно (закон Ома в руки)
• Определить угол сдвига фазы сигнала
• Сравнивать сигналы между собой (если прибор позволяет)
• Определять АЧХ
• Забыл что-то упомянуть? Напомните в комментариях!

Все дальнейшие примеры делались с расчетом на аналоговый осциллограф. Для цифрового всё тоже самое, но больше умеет, чем аналоговый и в определённых вопросах снимает необходимость думать там, где можно просто показать цифру. Хороший инструмент таким и должен быть.

Итак, перед работой следует подготовить прибор: поставить на стол, подключить к сети =) Да ладно, шучу. Но если есть возможность, то следует его заземлить. Если есть встроенный калибратор, то по инструкции к прибору надо его откалибровать. (подсказка: инструкции есть в сети).

Подключать свой осциллограф к исследуемой цепи ты будешь с помощью щупа. Это такой коаксильный провод, на одном конце которого разъем для подключения к осциллографу, а на втором щуп и заземление для подключения к исследуемой цепи. Какой попало провод в качестве щупа использовать нельзя. Только специальные щупы. Иначе вместо реальной картины дел увидишь чушь.

Я не буду рассматривать каждый регулятор осциллографа подробно. В сети есть море таких обзоров. Давай лучше учиться как проводить любительские измерения: будем определять амплитуду, частоту и период сигнала, форму, полосу пропускания усилителя, частоту среза фильтра, уровень пульсаций источника питания и т.д. Остальные хитрости и приёмы придут с практикой. Тебе понадобится осциллограф и генератор сигнала.

Виды сигналов

Буду говорить без барских штучек, по-мужицки. На экране осциллографа ты будешь видеть либо синусоидальный сигнал, либо пилу, либо прямоугольнички, либо треугольный сигнал, либо просто какой-нибудь безымянный график. 

Все виды сигналов не перечесть. Да и сами сигналы не знают, что относятся к какому-то там виду. Так что твоя задача не названия запоминать, а смотреть на экран и быстро соображать, что означает увиденное на нём, какой процесс идёт в цепи.

Амплитуда, частота, период

Осциллограф умеет измерять как постоянное, так и переменное напряжение. У всех приборов для этого есть два режима: измерение только переменного сигнала, измерение постоянного и переменного одновременно. 

Это значит, что если ты выберешь измерение переменного сигнала и подключишь щуп к батарейке, то на экране прибора ничего не изменится. А если выберешь второй режим и проделаешь тоже самое, то линия на экране прибора сместится приблизительно на 1.6В вверх (величина ЭДС пальчиковой батарейки). Зачем это нужно? Для разделения постоянной и переменной составляющей сигнала!

Пример. Решил ты измерить пульсации в только что собранном источнике постоянного напряжения на 30В. Подключаешь к осциллографу, а луч убежал далеко вверх. Для того, чтобы удобно наблюдать сигнал придется выбрать максимальное значение В/дел на клетку. Но тогда ты пульсаций точно не увидишь. Они слишком малы. Что делать? Переключаешь режим входа на измерение переменного напряжения и крутишь ручку В/Дел на масштаб в разы поменьше. Постоянная составляющая сигнала не пройдет и на экране будут показываться только только пульсации источника питания. 

Амплитуду переменного напряжения легко определить зная цену деления В/дел и просто посчитать число клеток по оси ординат, которые занимает этот сигнал от нулевого значения (среднего), до максимального.

Если посмотреть на экран осциллографа на картинке выше и предположить, что В/дел = 1В, тогда амплитуда синусоиды будет 1.3В. 

А если предположить, что Время/дел (развертка) установлено в 1 миллисекунду, тогда период этой синусоиды будет занимать 4 клетки, а зачит период T = 4 мс. Легко? Давай теперь вычислим частоту этой синусоиды. Частота и период связаны формулой: F = 1/T (Т в секундах). Следовательно F = 1/ (4*10-3) и равняется 250 Гц.

Конечно, это очень грубая прикидка, которая годится только для вот таких чистеньких и красивых сигналов. А если подать вместо чистой синусоиды какую-нибудь музыкальную композицию, то в ней будет множество разных частот и на глазок уже не прикинешь. Чтобы определить какие частоты входят в эту композицию потребуется анализатор спектра. А это уже другой прибор. 

Измерение частоты 

Как я уже писал выше, с помощью осциллографа можно измерять и частоту. А ещё можно не просто измерить частоту какого-нибудь синусоидального сигнала, а даже сравнить частоты двух сигналов, к примеру, с помощью фигур Лиссажу. 

Это очень удобно, когда хочется, например, откалибровать собранный своими руками генератор сигналов, а частотомера под руками нет. Тогда и приходят на помощь фигуры Лиссажу. Жаль не все аналоговые осциллографы могут их показывать. 

Сдвиг фаз

Частенько бывает так, что фаза тока и фаза напряжения расходятся. Например, после прохождения через конденсатор, индуктивность или целую цепь. И если у тебя есть двухканальный осциллограф, то легко можно посмотреть как сильно отличаются фазы тока и напряжения (А если есть современный цифровой, то там есть даже специальная функция для измерения сдвига фаз. Круто!). Для этого следует подключить осциллограф вот таким образом:

Что еще почитать про осциллографы?

• Как пользоваться осциллографом и для чего он вообще нужен. Часть I
• Б. Иванов. Осциллограф – ваш помощник.
• В. Новопольский. Работа с осциллографом
• Афонский, Дьяконов. Измерительные приборы и массовые электронные измерения
• Осциллографы Основные принципы измерений (Пособие от Tektronix)
• Оценка разности фаз с помощью фигур Лиссажу

Измерение с помощью осциллографа частоты сигнала, напряжения и разности фаз

2.12.  Измерение с помощью осциллографа частоты сигнала, напряжения

 и сдвига фаз между двумя напряжениями

Перед началом измерений необходимо проверить исправность коаксиального кабеля и определить его сигнальный провод. Проверить исправность коаксиального кабеля проще всего с помощью омметра. Сначала измеряют сопротивление между двумя концами центрального проводника и между двумя концами проводящей оболочки. Эти сопротивления должны быть малыми (сотые доли ома). Затем проверяют отсутствие замыкания между центральным проводником и оплеткой кабеля. Иногда при ремонте коаксиального кабеля проводящая оболочка соединяется с проводником не черного цвета. В этом случае возникает задача определения сигнального проводника кабеля. Она может быть решена двумя способами. В первом случае один провод омметра подключают к центральному проводнику коаксиального разъема, а второй провод омметра поочередно подключают к каждому из двух проводников кабеля. Проводник, для которого сопротивление оказывается близким к нулю, и будет сигнальным. При другом способе определения сигнального провода необходимо, чтобы измерительный прибор (электронный осциллограф, электронный вольтметр) уже был включен в сеть и к нему подключен коаксиальный кабель. Затем касаются поочередно рукой каждого из двух проводников кабеля. Сигнальным будет проводник, при касании которого прибор регистрирует напряжение частотой 50 Гц (наблюдается отклонение луча осциллографа или стрелки вольтметра). Человек выступает в этом случае в роли антенны, принимающей электромагнитные волны, излучаемые питающей сетью.

Осциллограф ОМЛ-ЗМ комплектуется коаксиальным кабелем с литым разъемом, который отремонтировать достаточно сложно. В этом случае в осциллографе устанавливается дополнительное гнездо “земля”, а коаксиальный кабель с обоих концов имеет по два внешне одинаковых проводника. Обычно проводники-выводы оплетки делают черного цвета, а сигнального провода – любого другого цвета. Если по внешнему виду измерительного кабеля нельзя опередить сигнальный провод, то можно воспользоваться следующим приемом. Выбрав предположительно сигнальный провод, подключают его ко входу “У” осциллографа, а второй проводник – к корпусу. Устанавливают достаточно высокую чувствительность осциллографа. Затем касаются рукой изоляции провода в средней его части (не касаясь при этом самих проводов!). Если на экране наблюдается сигнал наводки, то сигнальный провод выбран неверно. Если на экране нет изменений сигнала, то провод выбран верно.

Для демонстрации необходимости использования коаксиального кабеля для электронного вольтметра и осциллографа необходимо подать на эти приборы сигнал по обычным проводам и коснуться рукой их изоляции. При этом прибор фиксирует наводки.

Для измерения параметров электрических сигналов ручками смещения сигнала совместите сигнал с делениями шкалы так, чтобы было удобно проводить измерения. Выбирают положения переключателей “В/дел” такими, чтобы размер исследуемого сигнала по вертикали получался от 2 до 6 делений.

Рассмотрим определение частоты исследуемого сигнала.  Пусть период исследуемого сигнала занимает два деления, а длительность развертки установлена 10 мс/дел. Тогда период исследуемого сигнала будет равен:  2 дел × 10 мс/дел = 20 мс. Затем из формулы связи периода и частоты исследуемого сигнала ( f = 1/ T ) определим его частоту: f = 1/ 20 мс = 50 Гц

Рассмотрим теперь, как определяется амплитуда напряжения исследуемого сигнала. Пусть исследуемый сигнал имеет синусоидальную форму. Амплитуда синусоидального сигнала равна половине размаха изображения по вертикали. Для ее нахождения определим сначала, сколько делений занимает изображение сигнала по вертикали. Умножив число делений, соответствующее амплитуде, на коэффициент отклонения в вольтах на деление, получим амплитуду сигнала в вольтах. Например, изображение синусоидального сигнала по вертикали занимает 4 деления. Следовательно, амплитуда  исследуемого сигнала на  экране осциллографа будет составлять два деления. Если коэффициент отклонения равен 5 В/дел, то амплитуда сигнала будет равна 10 В.

Для измерения разности фаз между двумя напряжениями существует несколько способов. Остановимся кратко на двух из них: метод эллипса и с помощью двухлучевого осциллографа. При измерении методом эллипса одно напряжение подается на вход Y осциллографа, а другое – на вход X. Синус угла сдвига фаз равен отношению отрезка а к отрезку b (рис. 2.20 а) при условии, что в отсутствии сигнала электронный луч попадет в центр экрана осциллографа. Очень просто измеряется сдвиг фаз между двумя напряжениями с помощью двухлучевого осциллографа (рис. 2.20 б). Для этого отрезок АB делят на отрезок АС и умножают на 2p.

Как осциллограф измеряет частоту?

Осциллографы

в первую очередь предназначены для измерения напряжения электрического сигнала, который затем графически отображается в виде сигналов. Тем не менее, осциллографы можно использовать для измерений в различных приложениях, одним из которых является частота. Но как именно осциллограф измеряет частоту? Что ж, есть простой ответ, а есть более сложный.

В большинстве, если не во всех, современных цифровых осциллографах вычисления выполняются за вас, поэтому вы сможете получать показания частоты во время измерения напряжения.Просто нажмите пару кнопок, чтобы увидеть частоту сигнала, который вы пытаетесь проверить, а также другие статистические данные, такие как стандартное отклонение и средняя частота. Однако есть способы определить частоту без помощи технологий.

Как рассчитать частоту

Вы можете легко измерить время и частоту, используя горизонтальную шкалу осциллографа. Если вы хотите обеспечить точность при измерении частоты, это поможет увеличить область сигнала на экране осциллографа – сделав ее больше, чтобы вам было легче преобразовать форму сигнала.

Во-первых, вам необходимо измерить время, используя горизонтальную шкалу на вашем осциллографе, а также подсчитать количество горизонтальных делений от одного конца волны до другого, где она пересекает центральную горизонтальную линию координатной сетки. Затем вы можете умножить количество горизонтальных делений на время / деление, чтобы найти период сигнала. Получив это, вы можете выполнить расчет частоты: деление единицы на период. Математически это может быть представлено как частота = 1 / период .

Автоматические измерения на цифровом осциллографе

Как упоминалось ранее, большинство высококачественных цифровых осциллографов выполняют измерения автоматически, а это означает, что вам не нужно выполнять вычисления. На осциллографах Tektronix измерения времени можно найти под значком «измерения» на дисплее. Это даст вам точное, живое значение частоты, которая будет меняться в зависимости от передаваемого сигнала.

Вы также можете получить доступ ко всем статистическим данным.Таким образом, вы можете увидеть стандартное отклонение, среднее значение, максимум и минимум частоты, что позволит лучше понять реакцию сигнала.

Измерение напряжения, тока и частоты с помощью осциллографа

Обычно осциллограф – важный инструмент в электрическом поле, который используется для отображения графика электрического сигнала, изменяющегося во времени. Но некоторые из прицелов имеют дополнительные функции помимо их основного использования.Многие осциллографы оснащены измерительным инструментом, который помогает нам с точностью измерять такие характеристики формы сигнала, как частота, напряжение, амплитуда и многие другие функции. Как правило, осциллограф может измерять характеристики как по времени, так и по напряжению.

Измерение напряжения

Осциллограф – это в основном устройство, ориентированное на напряжение, или мы можем сказать, что это устройство для измерения напряжения. Напряжение, ток и сопротивление внутренне связаны друг с другом.

Просто измерьте напряжение, остальные значения получают расчетным путем.Напряжение – это величина электрического потенциала между двумя точками в цепи. Он измеряется по размаху амплитуды, которая измеряет абсолютную разницу между максимальной точкой сигнала и ее минимальной точкой сигнала. Осциллограф точно отображает максимальное и минимальное напряжение полученного сигнала. После измерения всех точек высокого и низкого напряжения осциллограф вычисляет среднее значение минимального и максимального напряжения. Но вы должны быть осторожны, чтобы указать, какое напряжение вы имеете в виду. Обычно осциллограф имеет фиксированный входной диапазон, но его можно легко увеличить с помощью простой схемы делителя потенциала.

Метод измерения напряжения

1. Самый простой способ измерения сигнала – установить кнопку триггера в положение «Авто», что означает запуск осциллографа для измерения сигнала напряжения путем определения точки нулевого напряжения или пикового напряжения самостоятельно. По любой из этих двух точек осциллограф срабатывает и измеряет диапазон сигнала напряжения.
2. Элементы управления по вертикали и горизонтали настраиваются таким образом, чтобы отображаемое изображение синусоиды было четким и стабильным. Теперь выполните измерения по центральной вертикальной линии, которая имеет наименьшие деления.Считывание сигнала напряжения будет производиться вертикальным контролем.

Измерение тока

Электрический ток нельзя измерить непосредственно с помощью осциллографа. Однако его можно измерить косвенно в пределах объема, подключив пробники или резисторы. Резистор измеряет напряжение в точках, а затем подставляет значение напряжения и сопротивления в закон Ома и вычисляет значение электрического тока. Еще один простой способ измерения тока – использовать токоизмерительные клещи с осциллографом.

Метод измерения тока

1. Присоедините зонд с резистором к электрической цепи. Убедитесь, что номинальная мощность резистора должна быть равна или больше выходной мощности системы.
2. Теперь возьмите значение сопротивления и подключитесь к закону Ома, чтобы рассчитать ток.

   Согласно закону Ома,
   

Измерение частоты

Частоту можно измерить с помощью осциллографа, исследуя частотный спектр сигнала на экране и выполнив небольшой расчет.Частота определяется как несколько раз цикл наблюдаемой волны за секунду. Максимальная частота, которую может измерять осциллограф, может варьироваться, но она всегда находится в диапазоне 100 МГц. Чтобы проверить характеристики отклика сигналов в цепи, осциллограф измеряет время нарастания и спада волны.

Метод измерения частоты

1. Увеличьте вертикальную чувствительность, чтобы получить четкое изображение волны на экране без отключения ее амплитуды.
2. Теперь отрегулируйте скорость развертки таким образом, чтобы на экране отображалось более одного, но менее двух полных циклов волны.
3. Теперь посчитайте количество делений одного полного цикла на сетке от начала до конца.
4. Теперь возьмите частоту горизонтальной развертки и умножьте ее на количество единиц, которое вы подсчитали для цикла. Это даст вам период волны. Период – это количество секунд, которое занимает каждый повторяющийся сигнал. С помощью периода вы можете просто вычислить частоту в циклах в секунду (Герцах).

Частота – Мониторинг и измерение переменного тока – Higher Physics Revision

Частота – это количество циклов сигнала в одной секунде.Частота рассчитывается как величина, обратная («единицу, деленную на») времени одного цикла, периоду \ (T \).

Это соотношение показано уравнением \ (f = \ frac {1} {T} \)

Частота измеряется в Герцах, Гц.

Период измеряется с использованием «временной развертки» (секунд на деление) с органов управления осциллографа.

Например, чтобы определить частоту кривой, показанной на диаграмме, сигнал принимает четыре деления для одного полного цикла (пример одного цикла выделен желтым цветом).

Развертка времени установлена ​​на две миллисекунды (0,002 с) на деление.

Периодическое время для одного цикла = деления x развертка

\ [T = 4 \ times 0,002 \]

\ [T = 0,008 с \]

Частота, \ (f = \ frac {1} {T} \ )

Итак \ (f = \ frac {1} {{0.008}} \)

\ [f = 125 Гц \]

Необходимо внимательно подсчитывать количество делений и использовать правильные единицы, когда определение частоты.

Вопрос

Если частота приложенного напряжения была изменена на 250 Гц, опишите, что будет видно на экране осциллографа?

Показать ответ

В два раза больше циклов будет видно с пиками ближе друг к другу.Высота не изменится, поскольку напряжение не изменилось.

Как читать осциллограф? – Компакет

Измерительный прибор, который измеряет электрические величины и выражает величины , которые они измеряют численно или аналогично, называется осциллографом.

Большинство цифровых осциллографов имеют автоматические измерительные инструменты, которые упрощают и ускоряют стандартные процедуры измерения. Таким образом, надежность и точность результатов измерений стали еще лучше.Процесс ручного измерения, описанный в этой статье, сделает более понятным управление автоматическими измерениями.

Когда напряжение 12 В переменного тока, измеренное с помощью вольтметра, измеряется с помощью осциллографа, считывается значение приблизительно 16,97 В, причина различных значений измерительных приборов – Измерение действующего значения переменного тока, Осциллограф Измерение максимального значения Ac.

Хотя цифровые осциллографы дороже других измерительных приборов, с помощью цифровых осциллографов легче обнаружить неисправности в системе. Потому что выходы телевизионных или более сложных систем в определенных точках и этажах являются фиксированными, и эти выходы указываются по пунктам в каталогах системы. При измерениях, выполненных с помощью осциллографа, на полу обнаружена неисправность, которая дает другой результат из каталога.

Вам также может понравиться: https://compocket.com/blogs/news/how-to-use-an-oscilloscope

Как начать читать осциллограф?

Текущее состояние электрического сигнала можно увидеть по показаниям осциллографа.Кроме того, вы также можете получить дополнительную информацию, такую ​​как изменение шума сигнала с течением времени или силу постоянного тока (постоянного тока) или переменного тока (переменного тока). Вы также можете определить форму волны по показаниям осциллографа.

Это может показаться очень запутанным, но на самом деле чтение с осциллографа намного проще, чем кажется. Если вы хорошо разбираетесь во всех элементах управления и кнопках устройства, чтение с осциллографа – это всего лишь базовая математика.

Сначала вам нужно узнать, что представляют собой значения на осциллографе.Каждое значение, которое вы видите на осциллографе, информирует вас о важных переменных, таких как напряжение, сила тока и т. Д.

С помощью осциллографа можно наблюдать почти бесконечное количество и разнообразие сигналов. Тем не менее, в каждом осциллографе используются разные технологии и варианты отображения, поэтому никакие два ваших осциллографа не будут одинаковыми. Другими словами, различные типы осциллографов предлагают вам пространство для творчества и динамизма. Однако это не означает, что разные типы и конструкции осциллографов отличаются друг от друга.Хотя они могут различаться по уровню технологии, стилю и дизайну, разные осциллографы показывают одинаковые значения для одного и того же измерения. Вот почему есть несколько важных шагов, которые необходимо выполнять каждый раз, когда вы читаете осциллограф, независимо от типа используемого осциллографа.

Благодаря повышенной надежности с годами цифровые осциллографы значительно упрощают использование: они помогают обойти этап вычислений и просто отображать результаты на экране.Однако, если вы студент или у вас нет доступа к цифровому осциллографу, вам необходимо предпринять дополнительные шаги для извлечения необходимой информации из осциллографа.

На ЖК-экране осциллографа мы видим ось x и ось y в волне лучей. Эти два помогают нам определить разность потенциалов напряжения во времени. Длина этих волн не отражает расстояние, вместо этого они представляют время.

Ось x соответствует оси y на экране вывода осциллографа.Ось x показывает время , ось y показывает напряжение . Цифровые осциллографы позволяют нам определять отношения между определенными переменными в электрических цепях.

Как читать осциллограф?

Осциллограф

– спасательное устройство для электроники и людей, работающих с электронными токами, цепями. Как и во всех устройствах, у осциллографов есть некоторые основы для понимания этого. Мы знаем по осциллографам, что существует много типов. Однако их типы не меняют их основных функций.Когда мы спрашиваем , как читать осциллограф , анализ зависит от вида графического экрана, и этот график имеет оси x и y. Из определения осциллографа мы знаем, что у осциллографа есть временная шкала для измерения электрического напряжения в токе. Ось X горизонтальна и показывает время, ось Y вертикальна и показывает данные напряжения. Мы видим это с экрана. Мы смотрим на них, чтобы обнаружить проблему между этими двумя осями. Когда вы запускаете осциллограф или когда вы пытаетесь измерить то, что вы можете измерить с помощью осциллографа, например, форму сигнала, измерять частоту или амплитуду или наблюдать шум в сигнале, вы видите волны на экране, чтобы исследовать их.Есть несколько распространенных форм сигналов и их устройства-источники.

• Источником этого могут быть розетки для синусоидальной электроники.
• Затухающая синусоида
• Квадратная волна
• Прямоугольная волна
• Пилообразная волна
• Triangle Wave-Automobile может быть его источником.
• Шаг Wav
• Pulse Wave – Компьютер может быть его источником.
• Comlex Wave- Телевидение может быть его источником.

Изучая эти волны, мы можем получить информацию о частоте, напряжении, амплитуде и фазе.

Сигнальные входы

предоставляют пользователям сигнальное соединение. Управляет другой частью осциллографа и основными элементами управления осциллографом: по вертикали (вольт / деление) и по горизонтали (развертка). Управление напряжением / делением обеспечивает максимальное напряжение и минимальный входной сигнал, необходимые для его правильного выбора. Эта функция также действительна для временной развертки. Знание уровня запуска и источника запуска для вашего осциллографа – еще один ответ на вопрос о том, как читать данные с осциллографа. Эти базовые знания помогут вам читать данные на вашем осциллографе.Если вы внимательно относитесь к измерениям и сигналам для обнаружения проблем, вы можете помочь своим работам.

Измерения напряжения

Величина электрического потенциала между двумя точками в цепи называется напряжением, и его единица измерения выражается в вольтах. Переменный ток, постоянный ток и высокочастотные сигналы могут быть измерены с помощью осциллографа до максимум 400 Вольт .

Амплитуда знака на экране измеряется по оси Y (вертикальной).Амплитуда сначала определяется в квадратах на экране. Затем фактическое значение напряжения определяется путем умножения значения, указанного знаком на коммутаторе входного аттенюатора Volt / Div, на количество кадров. При этом ручку непрерывной регулировки амплитуды, если таковая имеется, необходимо повернуть до конца в положение калибровки или против часовой стрелки. Если зонд ослабляет амплитуду; Коэффициент затухания следует умножить и учесть.

U = Количество кадров x (В / дел) * Коэффициент датчика

Измерение периода или частоты

Каждый цифровой осциллограф имеет предел измерения частоты.Обратите внимание на этот предел при измерении высоких частот. После выбора цифрового осциллографа, подходящего для измеряемого значения частоты, осциллограф подключается к измеряемой точке. Однако теперь в осциллографах измеряется период, а не частота. Измерения периода производятся по оси X (горизонтальной). Длина одного периода формы сигнала в направлении оси X определяется путем подсчета квадратов. Мы получаем значение кнопки время / дел, умножая количество кадров.Однако, если зонд ослабевает, коэффициент затухания умножается и учитывается.

T = количество кадров x (время / дел.) * Коэффициент датчика

Что измеряют осциллографы?

• Значения переменного и постоянного напряжения
• Осциллограммы изменяющихся электрических величин
• Ток, протекающий по цепи
• Разность фаз
• Частота
• Характеристики полупроводниковых элементов, таких как диоды, транзисторы
• Кривые заряда и разряда конденсатора

Высокоскоростные измерения во временной области – практические советы по улучшению

Выполнение точных высокоскоростных измерений во временной области может быть сложной задачей, но поиск информации, которая поможет улучшить свои методы, не должно вызывать затруднений.Понимание основ осциллографов и пробников всегда полезно, но для получения быстрых и точных результатов можно использовать несколько дополнительных приемов и некоторые старые добрые здравые решения. Ниже приведены некоторые советы и приемы, которые я накопил за последние 25 лет. Включение даже некоторых из них в ваш измерительный набор может помочь улучшить ваши результаты.

Просто возьмите прицел с полки и щуп из ящика для высокоскоростных измерений.При выборе подходящего осциллографа и пробника для высокоскоростных измерений сначала учитывайте: амплитуду сигнала , полное сопротивление источника, время нарастания и полосу пропускания .

Выбор осциллографов и пробников

Доступны сотни осциллографов, от очень простых портативных моделей до специализированных стоечных цифровых запоминающих устройств, которые могут стоить сотни тысяч долларов (одни только высококачественные пробники могут стоить более 10 000 долларов). Разнообразие пробников, прилагаемых к этим прицелам, также впечатляет, включая пассивные, активные, токоизмерительные, оптические, высоковольтные и дифференциальные.Полное и подробное описание всех доступных осциллографов и категорий пробников выходит за рамки данной статьи, поэтому мы сосредоточимся на прицелах для высокоскоростных измерений напряжения с использованием пассивных пробников.

Обсуждаемые здесь осциллографы и пробники используются для измерения сигналов, характеризующихся широкой полосой пропускания и коротким временем нарастания. Помимо этих спецификаций, необходимо знать о чувствительности схемы к нагрузке – резистивной, емкостной и индуктивной. Быстрое время нарастания может искажаться при использовании пробников с высокой емкостью; а в некоторых приложениях схема может вообще не допускать присутствия пробника (например, некоторые высокоскоростные усилители будут звонить, когда на их выход помещается емкость).Знание ограничений и ожиданий схемы поможет вам выбрать правильную комбинацию осциллографа и пробника, а также наилучшие методы их использования.

Для начала, ширина полосы сигнала и время нарастания ограничивают выбор осциллографа. Общее правило состоит в том, что ширина полосы осциллографа и пробника должна быть как минимум в три-пять раз больше ширины полосы измеряемого сигнала.

Пропускная способность

Независимо от того, происходит ли измеряемый сигнал в аналоговой или цифровой цепи, осциллограф должен иметь достаточную полосу пропускания для точного воспроизведения сигнала.Для аналоговых измерений максимальная измеряемая частота определяет полосу пропускания осциллографа. Для цифровых измерений обычно время нарастания, а не частота повторения определяет требуемую полосу пропускания. Полоса пропускания осциллографа характеризуется частотой –3 дБ, точкой, в которой отображаемая амплитуда синусоидальной волны упала до 70,7% от входной амплитуды, то есть

(1)

Важно обеспечить достаточную полосу пропускания осциллографа для минимизации ошибок.Никогда не следует проводить измерения на частотах, близких к полосе пропускания осциллографа –3 дБ, поскольку это приведет к автоматической 30% амплитудной ошибке при измерении синусоидальной волны. Рисунок 1 представляет собой удобный график, показывающий типичное снижение точности амплитуды в зависимости от отношения максимальной измеренной частоты к полосе пропускания осциллографа.

Рисунок 1. График снижения номинальных характеристик.

Например, осциллограф 300 МГц будет иметь погрешность до 30% на частоте 300 МГц. Чтобы не допустить ошибок ниже отметки 3%, максимальная ширина полосы сигнала, которую можно измерить, составляет около 0.3 × 300 МГц или 90 МГц. Другими словами, для точного измерения сигнала 100 МГц (ошибка <3%) вам потребуется полоса пропускания не менее 300 МГц. График на Рисунке 1 иллюстрирует ключевой момент: для сохранения разумных амплитудных ошибок полоса пропускания комбинации осциллографа и зонда должна как минимум в три-пять раз превышать ширину полосы измеряемого сигнала. Для того чтобы амплитудные ошибки составляли менее 1%, ширина полосы осциллографа должна как минимум в пять раз превышать ширину полосы сигнала.

Для цифровых схем особый интерес представляет время нарастания .Чтобы гарантировать, что осциллограф точно воспроизводит время нарастания, ожидаемое или ожидаемое время нарастания может быть использовано для определения требований к полосе пропускания осциллографа. Взаимосвязь предполагает, что схема работает как однополюсная RC-цепь нижних частот, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2. RC-цепочка нижних частот.

В ответ на скачок приложенного напряжения выходное напряжение можно рассчитать с помощью уравнения 2.

(2)

Время нарастания в ответ на скачок определяется как время, за которое выходной сигнал переходит с 10% до 90% амплитуды шага.Используя уравнение 2, точка 10% импульса составляет 0,1 RC, а точка 90% – 2,3 RC. Разница между ними – 2,2 RC. Поскольку ширина полосы по уровню –3 дБ, f , равна 1 / (2πRC), а время нарастания, t _r , составляет 2,2 RC,

(3)

Итак, с однополюсным откликом пробника можно использовать уравнение 3 для определения эквивалентной ширины полосы сигнала, зная время нарастания.Например, если время нарастания сигнала составляет 2 нс, эквивалентная ширина полосы составляет 175 МГц.

(4)

Чтобы снизить погрешность до 3%, полоса пропускания осциллографа и пробника должна быть как минимум в три раза быстрее, чем измеряемый сигнал. Поэтому для точного измерения времени нарастания 2 нс следует использовать осциллограф с полосой пропускания 600 МГц.

Анатомия зонда

Из-за своей простоты зонды представляют собой весьма примечательные устройства.Пробник состоит из наконечника пробника (который содержит параллельную RC-цепь), отрезка экранированного провода, цепи компенсации и зажима заземления. Основное требование к пробнику – обеспечить неинвазивный интерфейс между осциллографом и схемой – как можно меньше возмущать схему, позволяя при этом осциллографу воспроизводить почти идеальное представление измеряемого сигнала.

Зонды появились еще во времена электронных ламп. Для измерений на сетках и пластинах требовалось высокое сопротивление, чтобы минимизировать нагрузку на сигнальный узел.Этот принцип актуален и сегодня. Пробник с высоким импедансом не будет значительно загружать схему, таким образом обеспечивая точную картину того, что действительно происходит в измерительном узле.

По моему опыту в лаборатории, наиболее часто используемые пробники – это пассивные пробники 10х и 1х; 10 × активных пробников на полевых транзисторах – второе место. Пассивный пробник в 10 раз ослабляет сигнал в 10 раз. Он имеет входное сопротивление 10 МОм и типичную емкость наконечника 10 пФ. Пробник 1x, без затухания, измеряет сигнал напрямую.Он имеет входное сопротивление 1 МОм и емкость наконечника до 100 пФ. На рисунке 3 показана типичная схема пробника 10 × 10 МОм.

Рисунок 3. Схема зонда.

R _P (9 МОм) и Cp находятся в наконечнике пробника, R1 – входное сопротивление осциллографа, а C1 объединяет входную емкость осциллографа и емкость в компенсационной коробке пробника. Для точных измерений две постоянные времени RC (R _p C _p и R ₁ C ₁ ) должны быть равны; дисбаланс может привести к ошибкам как во времени нарастания, так и в амплитуде.Таким образом, чрезвычайно важно всегда калибровать осциллограф и зонд перед выполнением измерений.

Калибровка

Одно из первых действий, которое необходимо сделать после получения рабочего осциллографа и зонда, – это выполнить калибровку зонда , чтобы убедиться, что его внутренние постоянные времени RC совпадают. Слишком часто этот шаг пропускают, так как считают его ненужным.

На рис. 4 показано, как правильно подключить датчик к выходу компенсации пробника осциллографа. Калибровка выполняется путем поворота регулировочного винта на компенсационной коробке с помощью немагнитного регулировочного инструмента до достижения ровного отклика.

Рисунок 4. Калибровка зонда осциллографа.

На рис. 5 показаны формы сигналов, генерируемых зондом, который недокомпенсирован, сверхкомпенсирован и должным образом скомпенсирован.

Обратите внимание, как недокомпенсированный или сверхкомпенсированный пробник может привести к значительным ошибкам в измерениях времени нарастания и амплитуды. Некоторые прицелы имеют встроенную калибровку. Если у вас есть осциллограф, убедитесь, что вы запустили его, прежде чем проводить измерения.

(а) (б) (в)

Рис. 5. Компенсация датчика: а) недокомпенсированная.б) сверхкомпенсированный. в) должным образом компенсированы.

Зажимы заземления и высокоскоростные измерения

Присущая им паразитная индуктивность делает зажимы заземления и практические высокоскоростные измерения взаимоисключающими. На рисунке 6 показано схематическое изображение пробника с заземляющим зажимом. Комбинация зондов LC образует последовательный резонансный контур, а резонансные контуры составляют основу осцилляторов .

Рисунок 6. Схема эквивалентного датчика.

Эта добавленная индуктивность не является желательной характеристикой, потому что комбинация последовательного LC может добавить значительный выброс и звенящий сигнал в иначе чистую форму сигнала.Эти звонки и выбросы часто остаются незамеченными из-за ограниченной пропускной способности прицела. Например, если сигнал, содержащий колебания 200 МГц, измеряется осциллографом 100 МГц, звон не будет виден, а сигнал будет сильно ослаблен из-за ограниченной полосы пропускания. Помните, что для осциллографа 100 МГц на рисунке 1 показано ослабление 3 дБ на частоте 100 МГц с продолжающимся спадом 6 дБ на октаву. Таким образом, паразитный вызывной сигнал на частоте 200 МГц снизится почти на 9 дБ, то есть почти до 35% от исходной амплитуды, что сделает его трудным для просмотра.Однако при более высокоскоростных измерениях и более широкой полосе обзора влияние заземляющих зажимов становится очевидным.

Частоту звона, вызываемого заземляющим зажимом, можно приблизительно определить, рассчитав последовательную индуктивность заземляющего зажима по уравнению 5. L – индуктивность в наногенри, l – длина провода в дюймах и d – диаметр проволоки в дюймах.

(5)

Результат уравнения 5 затем можно вставить в уравнение 6 для вычисления резонансной частоты f (Гц). L – это индуктивность заземляющего зажима в Генри, а C – полная емкость (фарады) в исследуемом узле – емкость зонда плюс любая паразитная емкость.

(6)

Давайте рассмотрим несколько примеров с использованием зажимов заземления разной длины. В первом примере пробник на 11 пФ используется с зажимом заземления 6,5 дюйма для измерения быстро нарастающего фронта импульса.Результат показан на рисунке 7. Импульсный отклик на первый взгляд кажется чистым, но при более внимательном рассмотрении можно увидеть затухающие колебания на очень низком уровне 100 МГц.

Рисунок 7. Измерение с использованием зажима заземления 6,5 дюйма.

Давайте подставим физические характеристики пробника в уравнения 5 и 6, чтобы проверить, вызваны ли эти колебания 100 МГц заземляющим проводом. Длина зажима заземления составляет 6,5 дюйма, а диаметр провода – 0,03 дюйма; это дает индуктивность 190 нГн. Подставляя это значение в уравнение 6 вместе с C = 13 пФ (11 пФ от пробника осциллографа и 2 пФ паразитной емкости), получаем около 101 МГц.Эта хорошая корреляция с наблюдаемой частотой позволяет нам сделать вывод, что 6,5-дюймовый заземляющий зажим является причиной колебаний низкого уровня.

Теперь рассмотрим более экстремальный случай, когда применяется более быстрый сигнал с временем нарастания 2 нс. Обычно это встречается на многих высокоскоростных платах ПК. На рис. 8а с использованием осциллографа серии TDS2000 показано, что наблюдается значительный выброс и продолжительный звон. Причина в том, что более быстрое время нарастания, равное 2 нс, при ширине полосы, эквивалентной 175 МГц, имеет более чем достаточно энергии, чтобы стимулировать ЖК-сигнал серии 100 МГц зонда к звену.Выбросы и звонки составляют примерно 50% от пика до пика. Такие эффекты от типичных грунтов хорошо видны и совершенно недопустимы при измерениях на высоких скоростях.

За счет исключения провода заземления отклик на приложенный входной сигнал отображается с гораздо большей точностью (рис. 8b).

(a) (b)

Рис. 8. a) Отклик на скачок с временем нарастания 2 нс с заземляющим зажимом 6,5 дюйма. б) Переходная характеристика без заземления.

Подготовка пробника для высокоскоростных измерений

Для получения осмысленных графиков осциллографа нам нужно избавить цепь от заземляющего зажима и демонтировать зонд.Правильно, разобрать этот отличный зонд! Первое, что нужно выбросить, – это напрессованный адаптер наконечника зонда. Затем открутите пластиковую втулку, окружающую наконечник зонда.

(a) (b) (c) (d)

Рис. 9. a) Зонд прямо из коробки. б) Зонд готов к высокоскоростным измерениям. c) Измерение с немодифицированным датчиком. d) Измерение с помощью высокоскоростного датчика.

(а) (б) (в)

Рис. 10. Методы заземления урезанного пробника.

Далее идет наземный зажим. На рисунке 9 показано преобразование зонда осциллографа до (а) и после (б). На рисунке 9c показано измерение нарастающего фронта генератора импульсов с использованием 6-дюймового заземляющего зажима; и (d) показывает то же измерение с датчиком, сконфигурированным для высокоскоростных измерений, как показано на 9b. Результаты, подобные показанным на Рисунке 8, могут быть впечатляющими. Затем необходимо откалибровать упрощенный урезанный зонд (см. Рисунок 4). После калибровки зонд готов к использованию.Просто перейдите к контрольной точке и найдите местное заземление на внешнем металлическом экране зонда. Хитрость заключается в том, чтобы подобрать заземление прямо у экрана зонда осциллографа. Это устраняет любую последовательную индуктивность, возникающую при использовании прилагаемого зажима заземления пробника. На рис. 10а показана правильная техника зондирования для использования обтекаемого зонда. Если невозможно установить контакт с землей, воспользуйтесь металлическим пинцетом, маленькой отверткой или даже скрепкой для бумаг, чтобы подцепить заземление, как показано на рисунке 10b.Длинный провод шины может быть намотан вокруг наконечника, как показано на рисунке 10c, чтобы обеспечить немного большей гибкости и позволить зондирование нескольких точек (в пределах небольшой области).

Еще лучше, если это возможно, спроектировать специальные высокочастотные контрольные точки на плате (рисунок 11). Такие переходники для наконечников пробников обеспечивают все вышеупомянутые преимущества при использовании голых наконечников пробников , предлагая возможность быстрого и точного измерения множества точек.

Рис. 11. Адаптер между печатной платой и наконечником зонда.

Влияние емкости зонда

Емкость зонда влияет на время нарастания и измерения амплитуды; это также может повлиять на стабильность работы некоторых устройств.

Емкость пробника добавляется непосредственно к емкости исследуемого узла. Добавленная емкость увеличивает постоянную времени узла, что замедляет нарастание и спад импульса. Например, если генератор импульсов подключен к произвольной емкостной нагрузке, где C _L = C ₁ , как показано на рисунке 12, то соответствующее время нарастания может быть вычислено из уравнения 8, где R _S (= R ₁ , на рисунке 12), сопротивление источника.

(7)

Рис. 12. Время нарастания определяется нагрузкой RC.

Если R _S = 50 Ом и C _L = 20 пФ, то t _r = 2,2 нс.

Далее, давайте рассмотрим ту же схему, пробуемую пробником 10 пФ, 10 ×. Новая схема показана на рисунке 13. Общая емкость теперь составляет 31 пФ, а новое время нарастания – 3.4 нс, увеличение времени нарастания более чем на 54%! Ясно, что это неприемлемо, но что еще можно сделать?

Рисунок 13. Добавленная емкость зонда.

Активные пробники – еще один хороший выбор для проверки высокоскоростных цепей. Активные, или полевые, пробники содержат активный транзистор (обычно полевой транзистор), который усиливает сигнал, по сравнению с пассивными пробниками, которые ослабляют сигнал. Преимущество активных пробников заключается в их чрезвычайно широкой полосе пропускания, высоком входном импедансе и низкой входной емкости.Другой альтернативой является использование пробника с высоким коэффициентом затухания. Обычно пробники с более высоким коэффициентом затухания имеют меньшую емкость.

Не только емкость наконечника зонда может вызывать ошибки в измерениях времени нарастания; это также может привести к звонку, перерегулированию или, в крайних случаях, нестабильности некоторых цепей. Например, многие высокоскоростные операционные усилители чувствительны к воздействию емкостной нагрузки на их выходе и на их инвертирующем входе.

Когда емкость (в данном случае наконечник пробника) вводится на выходе высокоскоростного усилителя, выходное сопротивление усилителя и емкость образуют дополнительный полюс в отклике обратной связи.Полюс вносит фазовый сдвиг и снижает запас по фазе усилителя, что может привести к нестабильности. Эта потеря запаса по фазе может вызвать звон, выбросы и колебания. На рисунке 14 показан выходной сигнал высокоскоростного усилителя, проверяемого с помощью пробника Tektronix P61131 10 пФ, 10-кратного осциллографа, с использованием надлежащего высокоскоростного заземления. Сигнал имеет выброс 1300 мВ с длительным звоном 12 нс. Очевидно, это не тот зонд для данного приложения.

Рисунок 14. Выход быстродействующего усилителя, измеренный пробником 10 пФ.

К счастью, есть несколько решений этой проблемы. Во-первых, используйте пробник с меньшей емкостью. На рисунке 15 активный пробник с полевым транзистором , 1,1 ГГц, с 1,7 пФ, Tektronix P6204 1,1 ГГц используется для выполнения тех же измерений, что и на рисунке 14, опять же с надлежащим высокоскоростным заземлением.

Рисунок 15. Пробник на полевом транзисторе 1,7 пФ на выходе высокоскоростного усилителя.

В этом случае наблюдается значительно меньшие выбросы (600 мВ) и звон (5 нс) при использовании активного пробника с меньшей емкостью.

Другой способ – включить небольшое последовательное сопротивление (обычно от 25 Ом до 50 Ом) с пробником осциллографа.Это поможет изолировать емкость от выхода усилителя и уменьшит звон и выбросы.

Задержка распространения

Самый простой способ измерить задержку распространения – проверить тестируемое устройство (DUT) на его входе и выходе одновременно. Задержку распространения можно легко определить на дисплее осциллографа как разницу во времени между двумя формами сигнала.

Однако при измерении коротких задержек распространения (<10 нс) необходимо следить за тем, чтобы оба зонда были одинаковой длины.Поскольку задержка распространения в проводе составляет приблизительно 1,5 нс / фут, большие ошибки могут возникнуть в результате спаривания зондов разной длины. Например, измерение задержки распространения сигнала с использованием зонда длиной 3 фута и зонда длиной 6 футов может привести к ошибке задержки примерно 4,5 нс, что является значительной ошибкой при выполнении одно- или двузначных наносекундных измерений.

Если два зонда одинаковой длины недоступны (часто бывает), сделайте следующее: Подключите оба зонда к общему источнику (например, генератору импульсов) и запишите разницу задержки распространения.Это «калибровочный коэффициент». Затем скорректируйте измерение, вычтя это число из показаний более длинного зонда.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Хотя высокоскоростные испытания не слишком сложны, при входе в лабораторию для проведения высокоскоростных измерений во временной области необходимо учитывать множество факторов. Полоса пропускания, калибровка, диапазон измерения времени нарастания и выбор пробника, а также длина наконечника пробника и заземляющего провода – все это играет важную роль в качестве и целостности измерений.Использование некоторых из упомянутых здесь методов поможет ускорить процесс измерения и улучшить общее качество результатов. Для получения дополнительной информации посетите www.analog.com и www.tek.com.

Рекомендации

¹ Азбука датчиков Primer . Tektronix, Inc., 2005 г.

² Миттермайер, Кристоф и Андреас Штайнингер. «Об определении динамических ошибок для измерения времени нарастания с помощью осциллографа.” IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement , 48-6. Декабрь 1999 г.

³ Миллман, Джейкоб и Герберт Тауб. Импульсные, цифровые и импульсные сигналы . McGraw-Hill, 1965. ISBN 07-042386-5.

⁴ Влияние входной емкости зонда на точность измерения . Tektronix, Inc. 1996.

Благодарности

Рисунки 1, 6, 7, 8, 11, 12 и 13 любезно предоставлены Tektronix, Inc., с разрешения.

Как определить, какая полоса пропускания мне нужна для моего приложения?

Полоса пропускания цифрового осциллографа, часто называемая аналоговой полосой пропускания, относится к полосе пропускания усилителя переднего входа осциллографа и эквивалентна фильтру нижних частот. Полоса пропускания осциллографа определяется как частота, на которой амплитуда наблюдаемого сигнала падает на -3 дБ (или падает до 70,7% от его фактического значения), когда мы увеличиваем частоту тестового сигнала, как показано на кривой амплитудно-частотной характеристики (рис. ).

Рисунок 1: Кривая амплитудно-частотной характеристики.

Если входной сигнал является синусоидальным, ширина полосы пропускания осциллографа должна быть равна или больше основной частоты входного сигнала. Для несинусоидальных сигналов (прямоугольные волны, импульсы, цифровая связь и т. Д.) Полоса пропускания, в 5 или более раз превышающая основную частоту, является адекватной отправной точкой, но может быть слишком низкой для точных измерений времени нарастания. Более подходящей может быть полоса пропускания, в 10 раз превышающая основную частоту (гармоника 1-го порядка).

Частотный состав (или полоса пропускания) сигнала влияет на измерение двумя способами:

1. Гармоники более высокого порядка фильтруются из-за низкой полосы пропускания, и форма исходной формы волны искажается, становясь похожей на синусоидальную волну.

2. Отображаемое и измеренное время нарастания будет искажено, а ошибка амплитуды увеличится.

На рисунке 2 показан прямоугольный сигнал частотой 10 МГц, отображаемый в полосе частот 200 МГц и осциллографе с полосой пропускания 10 МГц.

Осциллограф с полосой пропускания 200 МГц – правильный

Осциллограф с полосой пропускания 10 МГц – искажения

Рисунок 2: прямоугольная волна 10 МГц, просматриваемая на осциллографе с полосой пропускания 200 МГц, в сравнении с осциллографами 10 МГц. Обратите внимание на то, как осциллограф 10 МГц ослабляет высокочастотные составляющие, которые искажают форму волны при просмотре на приборе.

Время нарастания обычно определяется как время, за которое сигнал проходит от 10% до 90% от его максимального значения.

Рисунок 3 Время нарастания

Возможность измерения времени нарастания осциллографа напрямую зависит от его полосы пропускания.

Соотношение выглядит следующим образом:

T (нарастание) = 0,35 / полоса пропускания осциллографа (ниже 1 ГГц)

Погрешность измерения легко вычислить. Давайте посмотрим на полосу пропускания 100 МГц и время нарастания меандра 3,5 нс, как это было бы измерено осциллографом с полосой пропускания 100 МГц:

Время нарастания осциллографа 100 МГц = 0,35 / 100 МГц = 3,5 нс

Время нарастания входного сигнала =

Погрешность измерения = (4,95 нс – 3,5 нс) / 3,5 нс = 0.414 = 41%

Чтобы повысить точность измерения, проделаем те же вычисления, но на этот раз выберем осциллограф с полосой пропускания, которая в 5 раз выше:

Время нарастания осциллографа 500 МГц = 0,35 / 500 МГц = 0,7 нс

Отображаемое время нарастания сигнала =

Погрешность измерения = (3,569 нс – 3,5 нс) / 3,5 нс = 0,0198 = 2%

Иногда это называют пятикратным правилом выбора полосы пропускания осциллографа:

Требуемая полоса пропускания осциллографа = самая высокая частотная составляющая измеряемого сигнала x 5

Погрешность измерения осциллографа с использованием пятикратного правила будет менее ± 2%, что достаточно для большинства измерений.

Измерение стабильности и джиттера цифровых часов с помощью осциллографа

Тактовые импульсы – это тактовые импульсы встроенных систем, обеспечивающие временные ссылки и синхронизацию между компонентами, подсистемами и целыми системами. Неправильная амплитуда и синхронизация тактового сигнала могут повлиять на надежную работу цифровой схемы. Шум и временные аберрации или дрожание в тактовых сигналах могут привести к ухудшению или прерывистой работе системы. Это означает, что тщательное определение характеристик тактовых сигналов является критическим шагом для обеспечения надежной конструкции встроенных систем.

По сути, джиттер – это любое нежелательное отклонение синхронизации фронта сигнала от того места, где оно должно быть. Некоторое дрожание неизбежно в любой системе, и небольшие значения не сильно повлияют на производительность системы. Но встроенные системы должны быть в состоянии выжить вне контролируемой лабораторной среды, и небольшие проблемы могут легко превратиться в большие проблемы при правильных (или неправильных, в зависимости от случая) условиях. Таким образом, для надежной работы систем в широком диапазоне условий необходимо тщательное определение уровней стабильности цифровых часов и джиттера.

Рисунок 1. Измерение амплитуды: низкий уровень часов в этом примере составляет около 750 мВ, а высокий уровень – около 2,4 В.
Рисунок 1. Измерение амплитуды: низкий уровень часов в этом примере составляет около 750 мВ, а высокий уровень составляет около 2,4 В.

Измерения амплитуды

Визуальный контроль амплитуды сигнала – это отправная точка при оценке тактовых сигналов. Как показано на рис. 1 , горизонтальные и вертикальные метки внутри сетки позволяют определить, что низкий уровень часов в этом примере составляет около 750 мВ, а высокий уровень – около 2.4 В. Тактовый период составляет около 25 нс, что соответствует 40 МГц. Для некоторых задач быстрой отладки такой точности измерения может быть достаточно.

Более точные измерения амплитуды и времени выполняются путем увеличения одного цикла сигнала и использования курсоров. Несмотря на то, что с помощью этого подхода можно значительно улучшить разрешение измерения, измерения основаны на одном цикле формы сигнала, и их может быть сложно выполнить, если сигнал изменяется во времени.

Еще один способ получить больше информации – использовать алгоритмы автоматизированных измерений, которые используют цифровую обработку сигналов на оцифрованных формах сигналов. Рисунок 2 показывает, как работают эти алгоритмы. Обратите внимание, что измерения сверху и снизу аналогичны измерениям, выполненным ранее с помощью курсоров горизонтальной полосы, но с более высоким разрешением. Кроме того, измерение размаха равно разнице между максимальным и минимальным измерениями, а измерение амплитуды равно разнице между максимальным и базовым измерениями. Эти показания представляют собой хороший снимок, но как значения измерений меняются с течением времени?

Фигура 2.При автоматических измерениях используется цифровая обработка сигналов оцифрованных сигналов.
Рис. 2. В автоматизированных измерениях используется цифровая обработка сигналов оцифрованных сигналов.

Один из способов увидеть, как результаты меняются с течением времени, – это таблица результатов, в которой отображаются значения измерений и статистика измерений. Статистика измерений по всем захватам рассчитывается с момента начала первого сбора данных до текущего. Это полезно для понимания стабильности в течение более длительных периодов времени.Основываясь на накопленной статистике измерений амплитуды, вы можете сравнить значения измерений с техническими данными драйвера тактовой частоты и компонентов, управляемых тактовым сигналом, чтобы убедиться, что амплитудные характеристики находятся в пределах спецификаций. Некоторые примеры включают обеспечение того, чтобы:

• Максимальное значение максимального измерения и минимальное значение минимального измерения находятся в пределах диапазона абсолютного входного напряжения приемника, указанного в спецификации
.
• Минимальное значение измерения Top больше, чем VOHmin драйвера и VIHmin приемника.
• Максимальное значение базового измерения меньше, чем VOLmax драйвера и VILmax приемника.

Измерения стабильности частоты

Аналогичным образом, автоматические временные измерения могут использоваться для быстрых горизонтальных измерений.Значения μ ’, показанные в результатах измерений в правой части дисплея в , рис. 3, представляют собой средние значения измерения времени для текущего сбора данных. В этом примере измерение периода дает результаты, аналогичные измерению, выполненному с помощью курсоров V Bars, описанных ранее, но с более высоким разрешением и более быстрыми обновлениями.

Рисунок 3. Стабильность может быть определена с помощью автоматических измерений периода.
Рис. 3. Стабильность можно определить с помощью автоматического измерения периода.

Как и ожидалось, измерение периода равно сумме измерений ширины положительного импульса и ширины отрицательного импульса, а измерение частоты является обратной величиной измерения периода. Отсюда вы можете сравнить измерения с техническими данными компонентов приемника, которые управляются тактовым сигналом, чтобы убедиться, что временные характеристики находятся в пределах спецификаций. Сюда могут входить:

• Подтверждение того, что максимальное и минимальное значения измерения частоты находятся в пределах указанного диапазона тактовой частоты (fclock)
• Проверка того, что минимальное значение измерения длительности положительного импульса больше спецификации минимальной длительности импульса tw (CLK high)
• Подтверждение того, что минимальное значение измерения отрицательной длительности импульса больше спецификации минимальной длительности импульса tw (CLK low)

Стандартные автоматизированные измерения времени обеспечивают хорошую отправную точку для анализа джиттера, проверяя соответствие тактовой частоты спецификациям.Добавление статистических данных измерений, таких как минимальная и максимальная частота, обеспечивает уверенность в том, что тактовые импульсы являются непрерывными. Стандартное отклонение (σ) позволяет количественно измерить стабильность частоты во времени. Однако эти статистические данные дают мало информации о способах изменения частоты.

Для большей наглядности временное окно сбора данных можно увеличить, чтобы увеличить количество циклов сбора данных и, следовательно, количество доступных циклических измерений. Используя отображение временного тренда, вы можете наблюдать за изменением частотных измерений в процессе сбора данных.Отображение временного тренда обеспечивает лучшее понимание изменения частоты, чем статистика измерений, но по-прежнему трудно определить, являются ли изменения случайными или вызваны систематическими факторами, такими как другие близлежащие сигналы.

Больше подсказок

Гистограмма значений измерения частоты в верхнем левом углу на Рисунке 4 предполагает, что изменения частоты не являются полностью случайными (не классическая гауссова или колоколообразная кривая). Форма предполагает, что могут быть другие сигналы, перекрещивающиеся с тактовым сигналом.График спектра показывает значимые частотные составляющие около 7 МГц и 20 МГц. Эти измерения и знание остальной части конструкции могут быть полезны при определении основной причины колебаний тактовой частоты, но трудно понять, какая из нескольких потенциальных причин является преобладающей. Для этого вам нужно разложить джиттер синхронизации на составляющие.

При поиске джиттера следует начинать с измерения ошибки временного интервала (TIE) и фазового шума. TIE количественно определяет изменение во времени тактового сигнала от идеального сигнала.Приложения для анализа джиттера предлагают быстрый анализ тактового сигнала 40 МГц, показанного выше, включая анализ TIE и глазковую диаграмму. Это достигается путем сравнения автоматических измерений TIE с идеальным сигналом. Вы получите более глубокое понимание за счет разложения джиттера синхронизации на общий джиттер (TJ), случайный джиттер (RJ), детерминированный джиттер (DJ), периодический джиттер (PJ), джиттер, зависящий от данных (DDJ) и искажение рабочего цикла (DCD). .

Рисунок 4. Изменения частоты не могут быть полностью случайными, что указывает на присутствие джиттера.
Рис. 4. Изменения частоты не могут быть полностью случайными, что указывает на наличие джиттера.

В нашем примере, как было предсказано на основе гистограммы измерений частоты, показанной на рис. 4 , наблюдается систематическое искажение часов. Детерминированный джиттер намного выше, чем случайный джиттер, а в детерминированном джиттере преобладает искажение рабочего цикла. Мы смогли наблюдать значительные компоненты джиттера на частотах 7,1, 20 и 30,3 МГц. В этом случае около 7.Тактовая частота 1 МГц оказалась агрессором, создавая помехи тактовому сигналу 40 МГц.

В этом примере мы также рассмотрели эту же схему на другой прототипной плате. При этом мы заметили случайную неисправность цепи. Однако при просмотре сигнала часов на дисплее не было никаких очевидных проблем. Один из способов получить больше информации – использовать режим сбора данных, который может быстро захватить миллионы тактовых сигналов 40 МГц и наложить их на дисплей. В этом режиме на рис. 5 можно увидеть, что на этой плате наблюдаются некоторые значительные изменения частоты тактового сигнала, которые оказались дефектом.Поскольку дисплей имеет «температурную градацию», широкие вариации частоты показаны синим цветом, что означает, что они относительно редки.

Рисунок 5. Широкие вариации частоты показаны синим цветом, что указывает на то, что они относительно редки.
Рис. 5. Широкие вариации частоты показаны синим цветом, что указывает на то, что они относительно редки.

Теперь, когда мы знаем, что эти вариации существуют, мы можем нанести измерения частоты на гистограмму с логарифмической осью Y, чтобы лучше понять вариации.Обратите внимание, что логарифмическая шкала позволяет увидеть больше деталей в нижней части шкалы. После того, как накопилось более 10 миллионов измерений частоты, обнаружился действительно редкий характер изменения частоты. Средняя частота была очень точной, но иногда дрейфовала от 35 МГц до почти 55 МГц. Без таких статистических методов измерения такие нечастые аномалии, как эти, могут остаться незамеченными.

Зная, что частота иногда уменьшается, мы использовали запуск по ширине импульса для захвата аномально широких импульсов вместе с ошибками.В этом случае мы устанавливаем осциллограф на запуск по длительности импульса более 14 нс, что больше номинальных 12,5 нс. Полученный график частотного тренда ясно показал, что были отклонения частоты выше и ниже идеальных 40 МГц.

Дальнейший анализ этой схемы часов показал, что контроллер фазовой автоподстройки частоты иногда сбрасывался. Когда это произошло, схема генератора, управляемого напряжением, потеряла синхронизацию и на мгновение сместилась с правильной частоты.

Являясь основным звеном встраиваемых систем, часы имеют решающее значение для поддержания временных привязок и синхронизации между компонентами, подсистемами и целыми системами.Как показали эти примеры измерений, современные осциллографы предлагают широкий набор измерений, которые раскрывают тайну характеристики и проверки джиттера в схемах синхронизации.