Портативный осциллограф на микроконтроллере ATmega32.
Осциллограф выполнен на микроконтроллере ATmega32. Индикатор графический ЖКИ 128 х 64 точек. Схема данного устройства очень проста. Один из недостатков данного осциллографа – это низкая максимальная частота измеряемого сигнала, для меандра это всего лишь 5 кГц. Программа написана на Си в WinAVR, в связке с AVRStudio 4. Графическая библиотека была написана специально для этого проекта.
Схема:
Напряжение питания схемы 12 вольт. Из этого напряжения на выходе преобразователя получаем +8.2V для IC1 и +5V для IC2 для IC3. Данная схема имеет входной диапазон от -2,5вольт до +2,5 вольт или от 0 до +5 вольт в зависимости от положения S1(переем./пост. ток). Используя делитель можно расширить диапазон измеряемых напряжений. Регулировка контраста дисплея производится потенциометром P2. Максимальное входное напряжение 30 вольт для постоянного и 24 вольта для переменного тока.
Файл прошивки AVR_oscilloscope.hex (как обычно, в конце статьи), при прошивке выставьте Fuse биты микроконтроллера для тактирования от внешнего кристалла. Обязательно отключите JTAG интерфейс.
С помощью кнопок S8 и S4 перемещается начальный уровень вверх или вниз. С помощью кнопок S7 and S3 устанавливается развёртка. В осциллографе есть автотриггер для периодичных сигналов. Можно “заморозить” картинку нажатием кнопки S6.
Файлы:
Печатные платы в формате gif.
Прошивка МК с исходником.
Вопросы, как обычно, складываем тут.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
STM32F103C8T6 — делаем осциллограф. Часть 3 / Хабр
Третья часть (первая и вторая) про то как я делаю осциллограф из отладочной платы ценой менее $3. Демонстрационное видео работы:А описание некоторых ключевых особенностей под катом.
Аналоговая часть
Почти всё как было описано во второй части, кроме источника двухполярного питания. ОУ потребляют значительный ток (порядка 10 мА) и как не пытался схемами умножителей напряжения на диодах и конденсаторах получить приемлемых результатов — не удалось. Поэтому для положительного напряжения поставил вот такой модуль на основе МТ3608:
настроенный на 10 В выходного напряжения. А отрицательное напряжение получаю путём инвертирования положительного с помощью LT1054.
Про размер кода
В первой части я писал, что памяти потребляется очень много. Теперь я дошёл до того, что программа не влазит в память и изучил этот вопрос подробней.
CooCox CoIDE выводит информацию о размер программы в таком виде:
text data bss dec hex filename
60224 2500 10540 73264 11e30 projectName.elf
где
- text — размер сегмента с кодом, векторами прерываний и константами только на чтение;
- data — размер сегмента с инициализированными не нулём переменными;
- bss — размер сегмента с неинициализированными и инициализированными нулём переменными.
Вся программа занимает:
- флеш — text + data + 10..50 байт
- ОЗУ — data + bss + 10..50 байт
Теперь посмотрим на что тратится память. Делаем новый проект и компилируем:
text data bss dec hex filename
364 1080 32 1476 5c4 test-size.elf
Чтобы использовать макросы типа GPIO_BSRR_BS9 надо подключить файл stm32f10x.h.
Чтобы подключить файл stm32f10x.h надо в репозитоях добавить компонент STM32F10x_MD_STDLIB, который подтягивает за собой cmsis_core. В итоге для программы, записывающей одно значение в регистр получаем:
text data bss dec hex filename
1316 1104 32 2452 994 test-size.elf
Далее меня интересуют функции типа sprintf и sscanf. Чтобы их использовать надо определить некоторые функции типа _sbrk и возможно некоторых других. Я взял готовый файл (есть в архиве с проектом). Добавляем 1 вызов sscanf и получаем:
Попробуйте угадать сколько, прежде чем смотреть!
text data bss dec hex filename 39312 2264 96 41672 a2c8 test-size.elf
41 кБ флеша! Больше половины, того, что есть в контроллере!
В рабочей же прошивке при использовании printf добавление sscanf увеличивает потребление флеша на 13.2 кБ. В итоге от sscanf отказался, а команды от ПК стал парсить менее ресурсоёмким методом.
Отказ же от printf позволяет сэкономить ещё 8.3 кБ.
Режимы работы
Реализовал 3 режима по принципу действия: непрерывный, пакетный и логический и 3 по количеству каналов: 1, 2 и 4-х канальный.
МК имеет 9 аналоговых входов, но я не представляю когда мне может понадобиться больше 4-х каналов.
Непрерывный
Тут всё просто: в главном цикле МК считываем данные АЦП и передаём их на ПК, где можем строить непрерывный график. Недостаток — ограничение скорости со стороны канала МК -> ПК. Чтобы его обойти реализовал ещё 2 режима.
Пакетный
В этом режиме МК вначале набирает данные, потом пачкой передаёт на ПК. Опционально его можно разгонять. Про разгон подробно писал в предыдущих частях. В этом режиме возможна синхронизация. Причём можно анализировать сигнал до выполнения условия. Для реализации такого функционала пришлось изменить режим работы DMA на кольцевой, использовать прерывание заполнения половины буфера и использовать буфер вмещающий в 2 раза больше данных, чем в передаваемом пакете.
В отличие от проекта baghear у меня триггер программный. Преимущества такого решения:
- Меньше деталей, а значит меньше цена и проще монтаж;
- Возможность в будущем реализовать более сложные триггеры, а не просто «сигнал в A канале стал больше Х».
В одноканальном режиме оба АЦП по очереди преобразуют значение одного канала.
В двухканальном — каждый АЦП преобразует свой канал запускаясь одновременно с другим.
В 4-х канальном — у каждого АЦП есть 2 канала, которые он преобразует. Старт обоих АЦП одновременный.
Очевидно, что скорость частота преобразования канала обратнопропорциональна количеству каналов.
Логический анализатор
Самый быстрый режим. Примерно 20 MSPS на каждом канале. Самый быстрый код для этого режима выглядит так:
u32 i = 0;
dataBuffer.u8[i] = GPIOA->IDR;
dataBuffer.u8[++i] = GPIOA->IDR;
dataBuffer.u8[++i] = GPIOA->IDR;
dataBuffer.u8[++i] = GPIOA->IDR;
dataBuffer.u8[++i] = GPIOA->IDR;
dataBuffer.u8[++i] = GPIOA->IDR;
и так далее на весь буфер.
Значение переменной i в этом случае вычисляются на этапе компиляции и в итоге из dataBuffer.u8[++i] = GPIOA->IDR; получается всего 2 операции — загрузить данные в регистр из порта и сохранить данные в память по заранее посчитанному адресу. Никакими циклами такой производительности достичь не получилось.
Программа для ПК
Главные, на мой взгляд, измение — переход на OpenGL. С ним графики рисовать стало проще (для меня это оказалось неожиданно, но там всё действительно просто и кратко!), рисуются они быстрее и получаются гораздо красивей, чем были раньше.
Итог
Проект не завершён, есть глюки, допиливать ещё много чего, но каких-то прорывов уже не предвидится. Для более быстрых систем нужно другое железо, например, отдельный АЦП + ПЛИС + память — а это уже будет гораздо дороже и сложнее монтировать.
Почитав комментарии к статье «История одного осциллографа на stm32» сразу отвечу на некоторые вопросы:
- Дисплей прикручивать не собираюсь т.к.:
- Он стоит денег, а комп есть.
- По качеству будет хуже, чем на большом экране ПК.
- Создавать и изменять пользовательский интерфейс на C# проще, чем паять и перепаивать.
- Я не планирую его доводить коммерческого продукта и продавать.
- Делал для 2-х целей: освоить МК и сделать себе цифровой осциллограф.
Архив с проектом
Если у кого появятся вопросы, а тут не зарегистрированы, пишите в почту: adefikux на gmail точка com.
Осциллограф
Прибор для исследования (наблюдения, записи, измерения) амплитудных и временных характеристик электрического сигнала.
2012 г.Двухканальный USB осциллограф
Все чаще и чаще используются приборы подключаемые к компьютеру по USB. Часто они бывают дешевле и функциональнее обычных приборов. В этой статье описано создание USB осциллографа с максимальной частотой 10 кГц при входном напряжении ± 16В. Он гораздо лучше других подключаемых к компьютеру осциллографов. Имеет гораздо больше возможностей, чем ПК-осциллографы
Автор: none
13 
0 [0]Похожие статьи: 2010 г.
Цифровой LCD-осциллограф
В данной статье приведен простейший осциллограф с выводом данных на текстовый LCD экранчик. Схема построена с использованием PIC-микроконтроллера PIC18F452, но может быть адаптирована и для других PIC.
Автор: none
1 0 [0]Похожие статьи: 2010 г.
Простой USB-осциллограф
Проект USB-осциллографа, который вы сможете собрать своими руками. Возможности USB-осциллографа минимальны, но для многих радиолюбительских задач вполне сойдет. Также, схема данного USB-осциллографа может использоваться как основа для построения более серьезных схем. В основе схемы стоит микроконтроллер Atmel Tiny45.
Автор: Колтыков А.В.
0 [0]Похожие статьи: 2011 г.
Самодельный осциллограф на AVR
Представлен проект изготовления самодельного низкоскоростного осциллографа на базе микроконтроллера AVR. Частота измерения до 7.7кГц, экранчик 128×64.
Автор: Колтыков А.В.
12 4.5 [1]Похожие статьи: 2012 г.
Android Bluetooth осциллограф
Как АЦП для двух входов в схеме используется PIC33FJ16GS504 Microchip. Обработанные данные передаются в телефон через Bluetooth модуль LMX9838
Автор: none
6 0 [0] 2012 г.Осциллограф своими руками
Осциллограф на PIC18F2550 измеряет среднее, максимальное, минимальное, пиковое напряжения и пересечение нулевого уровня. Он имеет встроенную функцию триггера, который может быть использован для остановки сигнала для его детального изучения. Осциллограф измеряет напряжение в пределах 0-5В, 0-2.5В и 0-1,25. Основным недостатком является низкая частота дискретизации (~ 60 кГц), а также то, что входы ограничены ограничениями АЦП микроконтроллера.
Автор: none
1 0 [0]Похожие статьи:
Осциллограф Карманный “OSKAR” своими руками.Пошаговая инструкция для самостоятельной сборки.
Осциллограф карманный “OSKAR” – это универсальный радиоизмерительный прибор. Предназначенный для испытания и настройки радиоаппаратуры в полевых условиях, авто-электроники, радиолюбителей, наладчиков.
На экране осциллографа можно наблюдать изображения электрических сигналов синусоидальной формы с частотой от 0 Гц до 100 кГц (1МГц для версии V3.1) и импульсных сигналов любой формы и полярности с длительностью от бесконечности до 10 мкс, амплитудой от 20 милливольт до 70 вольт. Также осциллограф позволяет записывать медленно меняющие сигналы, продолжительностью до 80 секунд.
Осциллограф имеет встроенный вольтметр постоянного тока +/- 0-36в и омметр 0- 200 кОм.
Видео работы для затравки. https://youtu.be/MO4weBep4MA
Речь пойдет о достаточно хорошо зарекомендовавшем себя универсальном приборе второй версии. При всей своей простоте конструкции, его возможностей достаточно для применения радиолюбителями, автоэлектриками, наладчиками и в быту. Кроме своей основной функции осциллографического пробника, позволяет измерять напряжения, сопротивления, позванивать полупроводники и проверять светодиоды. Выполнен на доступных деталях и прост в настройке.
Подробнее о технических характеристиках:
– Габариты 130 *68 *19 мм
– Дисплей 50*30 мм 132*64 точек, светодиодная подсветка .
– Диапазон чувствительности 20 mV/div – 10 V/div с шагом 1-2-5 . Погрешность не более 5%.
– Открытый / закрытый вход
– Полоса пропускания 0 – 1 МГц.
– Диапазон разверток: – от 20 микросекунд на деление до 5 секунд на деление с шагом 1-2-5. Погрешность не более 0,1%.
– Частота выборок в реальном времени – до 0,8 МГц. Число точек экрана на одну выборку 1/1
– Комфортное наблюдение сигналов – до 100 килогерц.
– Режимы синхронизации : по фронту или спаду, ждущая, авто. Регулировка уровня.
– Запись в память и воспроизведение осциллограммы. “Замораживание” изображения для изучения. Измерение амплитуды и частоты
– Кнопки управления: вверх, вниз, установка.
– Питание : 3 элемента типа ААА , в среднем на 50 часов непрерывной работы. Напряжение питания 3,6 – 6вольт. Максимальное потребление 25мА
– Входное сопротивление / емкость – 0,5 МОм /30p. Открытый и закрытый входа
– Вольтметр постоянного тока с диапазоном +/- 36V точностью +/-3%
– Омметр с диапазоном 0 – 200 кОм точностью +/-5%
Конструктивно выполнен в прочном пластмассовом корпусе с оригинальным дизайном. Для подключения к проверяемой схеме используются обычные щупы от китайского мультиметра.
Принципиальная схема (кликабельно)
Скачать в формате sPlan 7.0
Ядром является микроконтроллер PIC18F14K50 фирмы “MICROCHIP”, который собственно и выполняет все функции прибора. Аналоговая часть выполнена на сдвоенном операционном усилителе MCP6022 с полосой единичного усиления 10 МГц и аналоговом коммутаторе. Для получения виртуальной земли используется PWM модуль микроконтроллера с фильтром и формирователем на ОУ MCP601. В качестве дисплея использован черно-белый графический индикатор RDX0154-GC (TIC154A) разрешением 132*64 точки с подсветкой RTB01025 (LG-9-02-053-001 или TB1038 или TB1025S). Питание всей схемы выполняется от стабилизированного источника 3,3 вольта (LM2950-3.3). Управление питанием выполнено на транзисторах Т2 и Т3.
Все элементы установлены на двухсторонней печатной плате с одной стороны, а дисплей с подсветкой и кнопками с другой. В итоге получается компактная , жесткая конструкция.
Расположение элементов (кликабельно)
Скачать в формате *.lay
Сборка
Для сборки нам понадобятся
Перечень элементов:
Bat 1 = 1 x Держатель 3*AAA
C14 = 1 x 2400p 0805
C15 = 1 x 320p 0805
C21 = 1 x 10.0 10v
C1,C2,C7,C8,
C12,C13,C18,
C19,C20,C22,
C23,C25,C27 = 13 x 0.1 0805
C16,C17 = 2 x 27p 0805
C26,C28 = 2 x 100.0 10v
C3,C4,C5,C6 = 4 x 75p 0805
C9,C10,C11,C24 = 4 x 1.0 0805
D1,D2 = 2 x LL4148
DA1 = 1 x MCP6022 SO8
DA2 = 1 x MCP601
DD = 1 x PIC18F14K50 SO20
IC1 = 1 x 74hc4066 SO14
J1,J2,J3,J4,J5 = 5 x BANAN монтажное
LCD = 1 x RDX0154-GC
R1 = 1 x 75 0805
R6 = 1 x 12k 0805
R10 = 1 x 2k2 0805
R15 = 1 x 1k2 0805
R19 = 1 x 2k 0805
R21 = 1 x 22K 0805
R28 = 1 x 6k2 0805
R11,R12,R16 = 3 x 680k 0805
R13,R18 = 2 x 3k 0805
R14,R22,R23,
R24,R29,R31,
R32 = 7 x 22k 0805
R2,R5,R9,R17,
R26,R27 = 6 x 10k 0805
R3,R4,R30 = 3 x 220k 0805
R7,R8,R20,R25 = 4 x 1k 0805
S1,S2,S3 = 2 x Микрокнопка тактовая 301, 6х6х6мм
T2 = 1 x BC807
T1,T3 = 2 x BC817
VR1 = 1 x lp2950-3.3
XT1 = 1 x 12 MHz
Корпус = 1 x Z-34A
А также терпение, умение и прямые руки.
Приготовимся (Все картинки кликабельны)
Откусим с одной стороны втулку клеммы
Собираем электронику на печатной плате. После сборки прошьем процессор с помощью PICKIT2, для чего предусмотрены 6 отверсий для подключения программатора.
Приготовим панель подсветки, откусив ножки
Припаяем
Установим ЖКИ и кнопки
Добавим провода и отсек питания
Сборка электроники закончена , займемся корпусом.
Сначала его требуется разметить.Чертеж с размерами
Разметим переднюю панель изнутри с помощью “колумбика” и шилом наколим центра.
Получится примерно так
Сверлим диаметром 1 мм размеченные отверстия и вырезаем окно.
Сверлим диаметром 3,6 мм 8 отверстий.
Сверлим диаметром 3,6 мм 4 отверстия в задней крышке.
Сверлим диаметром 6 мм 5 отверстий, снимаем фаски, зенкуем, финишно обрабатываем проем окна, снимаем фаски.
Устанавливаем две клеммы омметра.
Механическая обработка корпуса окончена, можно убрать стружку и пыль, дальше должно быть все чисто.
Займемся наклейкой. Нам понадобится струйный принтер и прозрачная пленка для струйных принтеров. Печатаем вот такую наклейку
Скачать в формате *.fpl (программу делает та же фирма, что и sPlan)
Сушим, аккуратно вырезаем. Используем тонкие тканевые перчатки, иначе вид у наклейки будет совсем не презентабельный.
Приготовим корпус к наклеиванию. Нам понадобится тонкий двухсторонний скотч с пластиковой основой шириной 50 мм. Приклеим.
Удалим лишнее острым скальпелем.
Снимаем защитную бумагу второй стороны.
Очень аккуратно приклеиваем. Внимание , у Вас только одна попытка, повторить не повредив наклейку не получится.
Острым скальпелем прорезаем отверстия под клеммы и устраняем излишки скотча.
Корпус готов, можно собирать. Сначала установим три заранее обрезанных сбоку втулки клемм. Уберем защитную пленку с ЖКИ и оденем сверху лицевую панель. Вставляем клеммы.
Закручиваем клеммы, припаиваем провода к клеммам омметра, приклеиваем батарейный отсек. Должно получиться примерно так.
Калибровка , настройка.
Калибровка частотных характеристик аналоговой части.
Для данной процедуры нам понадобится генератор прямоугольных импульсов хорошего качества с выходным напряжением от 50 милливольт до 10 вольт частотой 1- 5 килогерц.
Как известно линейность АЧХ определяется переходной характеристикой, для этого и используются прямоугольные импульсы. Существует три варианта переходной характеристики входных цепей. Недокомпенсация, перекомпенсация, и нормальная. Это и показано на картинках.
Целью настройки является получение идеального прямоугольника на экране.
Всего требуется настройка трех цепей компенсации на пределах 50 мв/дел, 200 мв/дел, 2в/дел.
В первом случае подбираются конденсаторы С3-С6, во втором С15 , в третьем С14.
Для настройки выбрать нужный предел измерения и развертки, подать на вход сигнал достаточной амплитуды, и подобрать конденсатор до получения прямоугольного сигнала
Настройку проводить именно в этом порядке , начиная с 50 мв/дел.
Калибровка встроенного вольтметра.
Нам понадобится источник постоянного стабилизированного напряжения напряжением 15 – 20 вольт с точно известным напряжением.
Перейти в режим Vx – режим вольтметра постоянного тока.
Нажать и удерживать кнопку SET в течении примерно 20 секунд, не обращая на надписи на экране.
Нижней кнопкой установить нулевые показания , точность нуля можно проверить подключая источник напряжения в разной полярности – должны быть одинаковые напряжения с точностью не хуже 0,1 вольт.
подключить источник напряжения и верхней кнопкой выставить истинное значение напряжения.
Калибровка идет по кругу во всех случаях, нажимать до получения нужного результата.
Выход из режима калибровки. Нажать и удерживать кнопку SET в течении примерно 20 секунд, пока не выключится.
Калибровка встроенного омметра.
Нам понадобится точный резистор сопротивлением 70-150 кОм.
Калибровка проводится подбором резистора R17.
Перейти в режим Om – режим омметра. Подключить образцовый резистор и путем подбора R17 добиться показаний с точностью не хуже +/- 3%
На этом все калибровки окончены.
Управление осциллографом.
Включение / выключение – длительное нажатие кнопки «Установка».
Движение по меню – кнопка «Установка».
Выбор параметра – кнопки вверх, вниз.
В меню выбирается : (слева направо)
– Тип синхронизации : по фронту, по спаду. отображается характерными символами
– Установка значения частоты развертки. Отображается значение в мкс,мс,с.
– Уровень синхронизации , ориентир – треугольник слева экрана, синхронно перемещающийся вверх-вниз.
– Сдвиг по оси Y
– Режим синхронизации авто “At”, ждущий”Wt”,
– Усиление канала вертикального отклонения, отображается установленное значение.
– вкл/выкл подсветки индикатора.
– индикация состояния прибора
GO – нормальный режим работы
ST – остановка смены изображения и вывод измеренной амплитуды и частоты. Кнопка “SET” выводит строку с настройками
WR – кнопкой “SET” записать текущую осциллограмму в память
RD – кнопкой “SET” прочесть осциллограмму из памяти и вывести на экран
HL – вызов подсказки и краткого описания.
Vx – режим вольтметра постоянного тока. Щупы для измерения подключаются к клеммам “Общий” и “Открытый вход”
Om – режим омметра.
Перейти к первому пункту меню можно вернувшись в нормальный режим работы.
Включение в режиме демонстрации – включить удерживая кнопку “вверх”
При показе демонстрации включение подсветки – кнопка вверх, выход из демонстрации – вниз.
Режимы демонстрации и подсказки, и номера страниц пишутся в нижнем правом углу. В режиме демонстрации прибор автоматически отключится через 2-3 часа для предотвращения полного разряда батареи.
Уровень заряда батареи – в правом верхнем углу. При понижении напряжения ниже минимального прибор выключается
Применение и использование.
Подключение источника сигнала
Гнезда слева на право
– общий
– открытый вход
– закрытый вход
Максимальное напряжение – 100 вольт любой полярности. При превышении могут быть необратимо повреждены цепи прибора.
Если сигнал ограничен сверху или снизу или недостаточной амплитуды – переключите значение входного делителя для полного отображения сигнала.
Выбор режима работы
Режим работы осциллографа определяется видом и частотой развертки, видом синхронизации, ослаблением сигнала и соединением с исследуемой схемой. Если некоторые из этих условий неизвестны, то необходимо путем ряда проб определить, какой режим является наилучшим для исследования данного сигнала. Частота развертки. При выборе развертки следует помнить, что непрерывная развертка обычно используется для наблюдения синусоидальных колебаний или колебаний другой формы, а ждущая развертка сложит для наблюдения импульсных сигналов. Частота развертки выбирается с таким расчетом, чтобы на экране были видны все детали исследуемого сигнала. Изображение сигнала по горизонтали должно занимать возможно большую часть экрана. Увеличение частоты развертки увеличивает протяженность изображения по горизонтали. Установите переключатель TIME/DIV в положение, позволяющее наблюдать требуемое число периодов сигнала. При слишком большом числе периодов для лучшего разрешения, измените положение переключателя на большую скорость развертки. Если на экране присутствует линия, пробуйте перейти к более низкой скорости развертки. Так как если длительность развертки меньше периода сигнала, то только часть его будет показана на экране, и эта часть может выглядеть как прямая линия для прямоугольного или синусоидального сигнала.
Синхронизация развертки. Для хорошей синхронизации правильно выбирайте уровень и полярность синхронизации Цифровой запоминающий осциллограф позволяет регистрировать непериодические сигналы, например одиночный импульс, выброс и т.п. При регистрации однократного сигнала для правильного выбора уровня и фронта запуска, необходимо предварительно знать некоторые параметры этого сигнала. Например, для регистрации логического ТТЛ сигнала нужно установить уровень 2В и выбрать запуск по нарастающему фронту. Если параметры этого сигнала неизвестны, попробуйте получить осциллограмму обычным способом
Также осциллограф позволяет записывать медленно меняющие сигналы, продолжительностью до 80 секунд
В режиме измерений будет показано напряжение сигнала от нижнего пика до верхнего Vpp и частота измеренная по уровню синхронизации. Для измерения частоты на экране должно быть два полных периода сигнала по уровню синхронизации. Точность измерения определяется разрешением экрана (+/-5%) Сохраненная в памяти осциллограмма не стирается при отключении батареек. Вместе с ней сохраняются и режимы настроек, которые заменят текущие при чтении сохраненного сигнала. Текущие настройки автоматически сохраняются в энерго-независимой памяти при выключении.
Режим прозвонки
Перейти в режим омметра . При сопротивлении цепи менее 10 Ом индикатор будет моргать подсветкой. Запрещается подавать какое –либо напряжение на клеммы омметра
Требования по электробезопасности.
Портативный осциллограф предназначен для проведения измерений по категории II, степень загрязнения 1, макс. напряжение 600 В, в соответствии с нормами IEC1010-1/UL 94V0
Запрещается проводить измерения в помещениях с повышенной влажностью и загрязненностью; запрещается проводить измерения проводников, напряжение которых может превышать 600 В эфф. по отношению к земле; прибор предназначен для проведения измерений внутри помещений
Максимальное входное напряжение на разъемах прибора 100 В пик. (AC+DC) – аналоговый вход
Не открывайте корпус прибора во время проведения измерений
Во избежание удара электрическим током перед открытием корпуса прибора отсоедините все измерительные щупы от входных гнезд осциллографа при измерении напряжений, превышающих 70 В, используйте изолированные измерительные пробники со встроенными делителями.
Если прибор не планируется использовать в течение долгого времени, отключите батареи питания (под задней крышкой)
Прошивка
Файлы:
oskar1
pcb
pcb2
Прошивка
разводка
схема
Архив ZIP
Все вопросы в Форум.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
– Максимальная частота дискретизации – 6 МГц;
– Полоса пропускания входного усилителя – 0-16 МГц;
– Входной делитель – от 0.01 В/дел до 10 В/дел;
– Входное сопротивление – 1 МОм;
– Разрешение – 8 бит.
Принципиальная схема осциллографа показана на рисунке 1.
Рис.1 Принципиальная схема осциллографа
Для разных настроек и поиска неисправностей во всяких преобразователях питания, схемах управления бытовой техникой, для изучения всяких устройств и т.д., там где не требуются точные измерения и высокие частоты, а нужно просто посмотреть на форму сигнала частотой, скажем, до пары мегагерц – более чем достаточно.
Кнопка S2 – это часть железа нужного для бутлоадера. Если при подключении осциллографа к USB держать её нажатой, то PIC заработает в режиме бутлоадера и можно будет обновить прошивку осциллографа при помощи соответствующей утилиты. В качестве АЦП (IC3) была использована “телевизионная” микросхема – TDA8708A. Она вполне доступна во всяких “Чип и Дип”ах и прочих местах добычи деталей. На самом деле это не только АЦП для видеосигнала, но и коммутатор входов, выравниватель и ограничитель уровней белого – чёрного и т.д. Но все эти прелести в данной конструкции не используются. АЦП весьма шустр – частота дискретизации – 30 МГц. В схеме он работает на тактовой частоте 12 МГц – быстрее не нужно, потому что PIC18F2550 просто не сможет быстрее считывать данные. А чем выше частота – тем больше потребление АЦП. Вместо TDA8708A можно использовать любой другой быстродействующий АЦП с параллельным выводом данных, например TDA8703 или что-нибудь от Analog Devices.
Тактовую частоту для АЦП удалось хитрым образом извлечь из PIC’а – там запущен ШИМ с частотой 12 МГц и скважностью 0.25. Тактовый импульс положительной полярности проходит в цикле Q1 PIC’а так что при любом обращении к порту B, которое происходит в цикле Q2 данные АЦП будут уже готовы. Ядро PIC’а работает на частоте 48 МГц, получаемой через PLL от кварца 4 МГц. Команда копирования из регистра в регистр выполняется за 2 такта или 8 циклов. Таким образом, данные АЦП возможно сохранять в память с максимальной частотой 6 МГц при помощи непрерывной последовательности команд MOVFF PORTB, POSTINC0. Для буфера данных используется один банк RAM PIC18F2550 размером 256 байт.
Меньшие частоты дискретизации реализуются добавлением задержки между командами MOVFF. В прошивке реализована простейшая синхронизация по отрицательному или положительному фронту входного сигнала. Цикл сбора данных в буфер запускается командой от PC по USB, после чего можно эти данные по USB прочитать. В результате PC получает 256 8-битных отсчётов которые может, например, отобразить в виде изображения. Входная цепь проста до безобразия. Делитель входного напряжения без всяких изысков сделан на поворотном переключателе. К сожалению не удалось придумать как передавать в PIC положение переключателя, поэтому в графической морде осциллографа есть только значения напряжения в относительных единицах – делениях шкалы. Усилитель входного сигнала (IC2B) работает с усилением в 10 раз, смещение нуля, необходимое для АЦП (он воспринимает сигнал в диапазоне от Vcc – 2.41В до Vcc – 1.41В) обеспечивается напряжением с программируемого генератора опорного напряжения PIC (CVREF IC1, R7,R9) и делителем от отрицательного напряжения питания (R6,R10, R8). Т.к. в корпусе ОУ был “лишний” усилитель (IC2A), я использовал его как повторитель напряжения смещения.
Не забудьте про емкостные цепочки для частотной компенсации входной ёмкости вашего ОУ и ограничивающих диодов, которые отсутствуют на схеме – нужно подобрать ёмкости параллельно резисторам делителя и резистору R1, иначе частотные характеристики входной цепи загубят всю полосу пропускания. С постоянным током всё просто – входное сопротивление ОУ и закрытых диодов на порядки выше сопротивления делителя, так что делитель можно просто посчитать не учитывая входное сопротивление ОУ. Для переменного тока иначе – входная ёмкость ОУ и диодов составляют значительную величину по сравнению с ёмкостью делителя. Из сопротивления делителя и входной ёмкости ОУ и диодов получается пассивный ФНЧ, который искажает входной сигнал.
Чтобы нейтрализовать этот эффект нужно сделать так, чтобы входная ёмкость ОУ и диодов стала значительно меньше ёмкости делителя. Это можно сделать соорудив емкостной делитель параллельно резистивному. Посчитать такой делитель сложно, т.к. неизвестна как входная ёмкость схемы, так и ёмкость монтажа. Проще его подобрать.
Способ подбора такой:
1. Поставить конденсатор ёмкостью примерно 1000 пФ параллельно R18.
2. Выбрать самый чувствительный предел, подать на вход прямоугольные
импульсы с частотой 1 кГц и размахом в несколько делений шкалы и
подобрать конденсатор параллельно R1 так, чтобы прямоугольники на экране
выглядели прямоугольниками, без пиков или завалов на фронтах.
3. Повторить операцию для каждого следующего предела, подбирая
конденсаторы параллельно каждому резистору делителя соответственно
пределу.
4. Повторить процесс с начала, и убедиться, что на всех пределах всё в
порядке ( может проявиться ёмкость монтажа конденсаторов ), и, если
что-то не так, слегка подкорректировать ёмкости.
Сам ОУ – это Analog Devices AD823. Самая дорогая часть осциллографа. 🙂 Но зато полоса 16 МГц – что весьма неплохо.А кроме того, это первое из шустрого, что попалось в розничной продаже за вменяемые деньги.
Конечно же этот сдвоенный ОУ без всяких переделок можно поменять на что-то типа LM2904, но тогда придётся ограничится сигналами звукового диапазона. Больше 20-30 кГц оно не потянет.
Ну и форму прямоугольных, например, сигналов будет слегка искажать. А вот если удастся найти что-то типа OPA2350 (38МГц) – то будет наоборот замечательно.
Источник отрицательного напряжения питания для ОУ сделан на хорошо
известной charge-pump ICL7660. Минимум обвязки и никаких индуктивностей.
Ток по выходу -5 В конечно у неё невелик, но нам много и не надо. Цепи
питания аналоговой части изолированы от помех цифры индуктивностями и
ёмкостями (L2, L3, C5, C6). Индуктивности попались номиналом 180 uГн,
вот их и поставил. Никаких помех по питанию даже на самом чувствительном
пределе.
Прошивка PIC заливается по USB с помощью бутлоадера который сидит с 0-го
адреса в памяти программ и запускается если при включении удерживать
нажатой кнопку S2. Так что прежде чем прошивать PIC – залейте туда
сначала бутлоадер – будет проще менять прошивки.
Исходники драйвера осциллографа для ядер 2.6.X находятся в архиве с
прошивкой. Там же есть консольная утилитка для проверки
работоспособности осциллографа. Её исходники стоит посмотреть, чтобы
разобраться как общаться с осциллографом, если хочется написать для него
свой софт.
Программа для компьютера проста и аскетична, ее вид показан на рисунках 2
и 3. Подключить осциллограф к USB и запустить qoscilloscope. Требуется
QT4.
Рис2. Программа qoscilloscope
Рис3. Программа qoscilloscope
На рисунке 4 показан смонтированный осциллограф.
Рис.4 Смонтированный USB осциллограф
Программа и прошивка в архиве. oscill.rar [3.76 Mb]
РадиоКот :: Цифровой осциллограф Neil Scope.
РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Измерительная техника >Цифровой осциллограф Neil Scope.
Цифровой осциллограф выполнен в качестве приставки к компьютеру и имеет такие характеристики: максимальная частота дискредитации 50Мгц, два канала, максимальное входное напряжение 2 Vp-p, полоса входной аналоговой части около 25Мгц, входное сопротивление 50Ом. Горизонтальная развертка достаточно гибкая и позволяет выбирать от 500нс/дел. до 256мкс/дел. с шагом в 0.5мкс. Связь с компьютером осуществляется посредством USB (Full Speed) и обеспечивает около 50-60 кадров/сек. От входных делителей я решил отказаться в пользу выносных щупов и общего удешевления конструкции. Осциллограф полностью питается от USB.
Итак, беглым взглядом по схеме. Входная аналоговая часть довольно проста и фактически представляет собой драйвер АЦП. Источник опорного напряжения встроен в АЦП, поэтому ни каких дополнительных компонентов не потребовалось.
Операционный усилитель можно заменить, например на OPA2681, OPA642, OPA2652 и другие. Цифровая часть тоже достаточно простая и состоит собственно из АЦП ADS831A, буферов FIFO CY7C421-15AXC от компании Cypress, микроконтроллера Silabs C5081F321, тактирующих АЦП и буферную память осцилляторов DS1077 производства Maxim. Выбор микроконтроллера был обусловлен наличием у него USB и морем документации как по 51-му ядру, так и конкретно по данному МК. Также хочу заметить, что у данного микроконтроллера достаточно точный внутренний генератор, что позволяет ему работать с шиной USB без кварца, а также есть возможность калибровать внутренний генератор от той же шины USB. Прошить данный МК можно простым программатором, схема которого дана в конце статьи. Стабилизатор питания MAX6349 можно исключить, если на время программирования МК подать внешнее напряжение 3.3V. Ни какой наладки, ни аналоговая, ни цифровая части осциллографа не требуют, как говорится, правильно собранное устройство начинает работать сразу:.
Теперь пробежим по софту, софт на компьютере написан в среде Visual C#, единственным недостатком которого есть необходимость загрузить пакет .NET Framework 3.5.
Программа выполняет основные функции измерения, такие как: Измерение частоты сигнала посредством курсоров, измерение амплитуды сигнала, выбор режимов синхронизации и развертки. Синхронизация выполнена полностью программной, что конечно несколько ухудшило пользовательские свойства осциллографа, но и удешевило конструкцию. Также имеется временная лупа и масштабирование по координате Y. Из пользовательских удобств – изменение цветов по своему вкусу, экспорт в графику, и печать.
Драйвера USB были взяты у производителя микроконтроллера и здесь есть важное замечание, возможно для корректной работы драйверов потребуется отключение в BIOS-е компьютера USB Legacy Support, это поддержка USB клавиатуры и мышки при загрузке компьютера. Очень странная проблема, но на вопросы в сторону службы поддержки Silabs мне так и не ответили.
Печатная плата изготовлена на одностороннем текстолите по “ЛУТ” технологии, и никаких особенностей не имеет. В приложениях дан уже зеркальный и подготовленный к печати pdf.
Для нормальной работы программы подойдёт компьютер практически с любым процессором и дисплеем размером 800 на 600 пикселей. Система WinXP, на других системах программа не тестировалась.
Файлы:
Печатная плата в формате pdf и gif.
Прошивка МК.
Софт и драйвера для ПК.
Вопросы, как обычно, складываем тут.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
Данному самодельному осциллографу далеко до современных моделей, но все-таки он может многое. Вдобавок, он выполнен из доступных и недорогих деталей, имеет неплохие характеристики, удобное управление и минимальные размеры. Скажу сразу, что он рассчитан на звуковую частоту.
Осциллограф micro выполнен на микроконтроллере PIC18F452, а в качестве графического индикатора используется дисплей от мобильного телефона NOKIA 3310. Для того чтобы придать полной портативности осциллографу, он питается от стандартного аккумулятора на 3,7 вольта, через преобразователь на 5 вольт, который выполнен на микросхеме MC34063. Заряжается Осциллограф micro от 5 вольт через гнездо miniUSB. Также он может работать от внешнего питания в 5 вольт (USB).
Основная идея (и схема) была взята с филиппинского форума electronicslab. Прошивку на микроконтроллер PIC18F452 и проект в Proteus любезно предоставил пользователь ZuBor с русского форума vrtp. Данный архив можно скачать ЗДЕСЬ. Консультируясь, дополняя и применяя различные приемы, я получил конечный результат. Кстати, в процессе обсуждения был подмечен интересный факт, что дисплеи от NOKIA 3310 подходят не все, даже те, где есть NOKIA и полумесяц. Для данного осциллографа нужен исключительно оригинальный дисплей.
Печатная плата осциллографа разводилась специально под имеющийся в наличии корпус от температурного монитора TempTale4, который имеет внешние габариты 50х90 мм. Аккумулятор взят от MP3 плеера, занимающий практически всю площадь под крышкой, но имеющий толщину всего 2 мм.
Ниже привожу принципиальную схему Осциллографа micro, в которую уже внесены все дополнения, поправки и изменения. Если рассматривать схему по блочно, то она состоит из основного процессора-микроконтроллера, графического индикатора, операционного усилителя, преобразователя напряжения с 3,7 до 5 вольт, и зарядного устройства аккумулятора на LM317. Разведена схема на одностороннем текстолите. Файл в формате *.lay можно скачать ЗДЕСЬ.
Привожу фотографии печатной платы с обеих сторон, чтобы можно было представить, как размещаются на ней детали. Кстати, вместо кнопок были использованы специфические датчики от трехдюймовых дисководов, которые отвечают за наличие дискеты в дисководе и отслеживают положение переключателя, запрещающего запись на нее.
Дисплей от NOKIA 3310 соединяется с печатной платой при помощи тонких многожильных мягких медных проводов. Их можно взять в шнурах, идущих от клавиатуры или мышки.
Щуп осциллографа сделан из стержня от шариковой ручки, в который впаяна игла от швейной машинки. Щуп при транспортировке осциллографа плотно закрывается пластиковым колпачком от медицинской иглы.
При проверке Осциллографа micro использовался набор программ WaveTool, который можно скачать ЗДЕСЬ.
Как использовать осциллограф
Введение
Вы когда-нибудь сталкивались с проблемой в цепи, требующей больше информации, чем может предоставить простой мультиметр? Если вам нужно раскрыть информацию, такую как частота, шум, амплитуда или любая другая характеристика, которая может со временем измениться, вам нужен осциллограф!
O-Scope – важный инструмент в лаборатории любого электротехника. Они позволяют вам видеть электрические сигналы , поскольку они изменяются во времени, что может иметь решающее значение для диагностики того, почему схема таймера 555 не мигает правильно, или почему ваш шумогенератор не достигает максимального уровня раздражения.
HAMlab – 160-6 10 Вт
Осталось только 3! WRL-15001HAMlab – полнофункциональный приемопередатчик SDR с охватом в диапазоне 160-10 м и выходной мощностью 10 Вт, построенный на платформе STEMlab…
охвачено в этом уроке
Цель этого руководства – представить понятия, терминологию и системы управления осциллографами.Он разбит на следующие разделы:
- Основы О-прицелов – введение в то, что конкретно представляют собой осциллографы, что они измеряют и почему мы их используем.
- Oscilloscope Lexicon – глоссарий, охватывающий некоторые наиболее распространенные характеристики осциллографа.
- Анатомия оптического прицела – обзор наиболее важных систем осциллографа – экран, горизонтальное и вертикальное управление, триггеры и зонды.
- 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 возможностей. Другие области видимости могут выглядеть по-разному, но все они должны иметь одинаковый набор механизмов управления и интерфейса.
Рекомендуемое Чтение
Прежде чем продолжить этот урок, вы должны быть знакомы с понятиями ниже. Проверьте учебник, если вы хотите узнать больше!
Видео
Основы O-Scopes
Основным назначением осциллографа является построение графика электрического сигнала, так как он изменяется во времени .Большинство областей выдают двумерный график с временем на оси х и напряжением на оси у .
Пример дисплея осциллографа. Сигнал (в данном случае желтая синусоида) отображается на горизонтальной оси времени и вертикальной оси напряжения.
Элементы управления, окружающие экран прицела, позволяют настраивать шкалу графика как по вертикали, так и по горизонтали, что позволяет увеличивать и уменьшать масштаб сигнала.Есть также элементы управления, чтобы установить триггер на прицеле, который помогает сфокусировать и стабилизировать дисплей.
Что можно измерить?
В дополнение к этим основным функциям во многих областях есть измерительные инструменты, которые помогают быстро количественно определить частоту, амплитуду и другие характеристики формы сигнала. В целом область может измерять характеристики как на основе времени, так и на основе напряжения:
- 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 прицел, варьируется, но часто она находится в диапазоне 100 МГц (1E6 Гц).
- Рабочий цикл – процент от периода, когда волна является положительной или отрицательной (существуют как положительные, так и отрицательные рабочие циклы). Коэффициент заполнения – это отношение, которое говорит вам, как долго сигнал включен и как долго он выключен в каждом периоде.
- Время подъема и спада – Сигналы не могут мгновенно переходить от 0 В к 5 В, они должны плавно подниматься.Продолжительность волны, идущей от нижней точки к высокой точке, называется временем нарастания, а время спада измеряет обратное. Эти характеристики важны при рассмотрении того, как быстро цепь может реагировать на сигналы.
- Характеристики напряжения :
- Амплитуда – Амплитуда – это мера величины сигнала. Существует множество измерений амплитуды, включая амплитуду от пика к пику, которая измеряет абсолютную разницу между точкой высокого и низкого напряжения сигнала.С другой стороны, пиковая амплитуда измеряет только то, насколько высокий или низкий сигнал превышает 0В.
- Максимальное и минимальное напряжения – Прицел может точно сказать, насколько высоко и низко напряжение вашего сигнала.
- Среднее и среднее напряжения – Осциллографы могут рассчитать среднее или среднее значение вашего сигнала, а также подсчитать 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.Исходя из этого, вы можете определить, неисправен ли компонент в вашей цепи.
- Определение количества шума в вашей цепи.
- Идентификация формы волны – синус, квадрат, треугольник, пилообразный, сложный и т. Д.
- Количественная оценка разности фаз между двумя разными сигналами.
Осциллограф
Лексикон
Изучение, как использовать осциллограф, означает ознакомление с целым словарем терминов.На этой странице мы представим некоторые важные умные слова из области видимости, с которыми вам следует ознакомиться, прежде чем включать их.
Основные характеристики осциллографаНекоторые прицелы лучше, чем другие. Эти характеристики помогают определить, насколько хорошо вы можете ожидать, чтобы область работала:
- Полоса пропускания – Осциллографы чаще всего используются для измерения сигналов с определенной частотой. Однако ни одна сфера применения не идеальна: у всех есть пределы того, насколько быстро они могут видеть изменение сигнала.Полоса пропускания области определяет диапазон частот, которые она может надежно измерить.
- Цифровой и аналоговый – Как и в большинстве электронных устройств, оптические приборы могут быть аналоговыми или цифровыми. Аналоговые области используют электронный луч, чтобы непосредственно отобразить входное напряжение на дисплей. Цифровые приборы включают микроконтроллеры, которые дискретизируют входной сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя и отображают это показание на дисплее. Как правило, аналоговые области являются более старыми, имеют меньшую пропускную способность и меньше функций, но они могут иметь более быстрый отклик (и выглядят намного круче).
- Количество каналов – Многие области могут считывать более одного сигнала за раз, отображая их все на экране одновременно. Каждый сигнал, считываемый областью, подается в отдельный канал. От двух до четырех каналов очень распространены.
- Частота дискретизации – Эта характеристика уникальна для цифровых областей, она определяет, сколько раз в секунду считывается сигнал. Для областей, которые имеют более одного канала, это значение может уменьшиться, если используется несколько каналов.
- Время нарастания – Указанное время нарастания прицела определяет самый быстрый импульс нарастания, который он может измерить. Время нарастания области очень тесно связано с пропускной способностью. Его можно рассчитать как
Rise Time=0,35/Пропускная способность. - Максимальное входное напряжение – Каждый элемент электроники имеет свои пределы, когда речь идет о высоком напряжении. Все области должны быть рассчитаны на максимальное входное напряжение. Если ваш сигнал превышает это напряжение, есть большая вероятность, что прицел будет поврежден.
- Разрешение – Разрешение области действия показывает, насколько точно она может измерять входное напряжение. Это значение может изменяться при настройке вертикальной шкалы.
- Вертикальная чувствительность – Это значение представляет минимальное и максимальное значения вашей вертикальной шкалы напряжения. Это значение указано в вольтах на дел.
- Временная база – Временная база обычно указывает диапазон чувствительности на горизонтальной оси времени. Это значение указывается в секундах на деление.
- Входной импеданс – Когда частоты сигнала становятся очень высокими, даже небольшой импеданс (сопротивление, емкость или индуктивность), добавленный к цепи, может повлиять на сигнал. Каждый осциллограф добавляет определенный импеданс к цепи, которую он читает, называемый входным импедансом. Входные импедансы обычно представляются в виде большого резистивного сопротивления (> 1 МОм) параллельно (||) с небольшой емкостью (в диапазоне пФ). Влияние входного импеданса более заметно при измерении очень высокочастотных сигналов, и используемый вами датчик может помочь компенсировать его.
Используя GA1102CAL в качестве примера, вот спецификации, которые вы могли бы ожидать от среднего диапазона:
| Характеристика | Значение |
|---|---|
| Полоса пропускания | 100 МГц |
| Частота дискретизации | 1 ГГц / с (1E9 выборок в секунду) |
| Время нарастания | |
| Количество каналов | 2 |
| Максимальное входное напряжение | 400 В |
| Резолюция | 8-бит |
| Вертикальная чувствительность | 2 мВ / дел – 5 В / дел |
| База времени | 2 нс / дел – 50 с / дел |
| Входной импеданс | 1 МОм ± 3% || 16 пФ ± 3 пФ |
Понимая эти характеристики, вы сможете выбрать осциллограф, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям.Но вы все равно должны знать, как его использовать … на следующей странице!
Анатомия O-Scope
Хотя ни одна из областей не создается точно такой же, все они должны иметь несколько общих черт, которые заставляют их функционировать аналогично. На этой странице мы обсудим несколько наиболее распространенных систем осциллографа: дисплей, горизонтальный, вертикальный, триггер и входы.
Дисплей
Осциллограф бесполезен, если он не может отображать информацию, которую вы пытаетесь проверить, что делает отображение одним из наиболее важных разделов в области.
Каждый дисплей осциллографа должен пересекаться горизонтальными и вертикальными линиями, называемыми делениями . Масштаб этих делений модифицируется горизонтальной и вертикальной системами. Вертикальная система измеряется в «вольтах на деление», а горизонтальная «секундах на деление». Как правило, области охватывают около 8-10 вертикальных (напряжение) делений и 10-14 горизонтальных (секунд) делений.
У более старых областей (особенно у аналоговой разновидности) обычно имеется простой монохромный дисплей, хотя интенсивность волны может варьироваться.Более современные оптические прицелы оснащены многоцветными жидкокристаллическими экранами, которые помогают показывать более одного сигнала одновременно.
Многие дисплеи области видимости расположены рядом с набором из примерно пяти кнопок – либо сбоку, либо под дисплеем. Эти кнопки можно использовать для навигации по меню и управления настройками прицела.
Вертикальная системаВертикальная секция прицела контролирует шкалу напряжения на дисплее. В этом разделе традиционно есть две ручки, которые позволяют вам индивидуально контролировать вертикальное положение и вольт / дел.
Более критическое значение вольт на деление Регулятор позволяет установить вертикальную шкалу на экране. Вращение ручки по часовой стрелке уменьшит масштаб, а против часовой стрелки увеличится. Меньший масштаб – меньше вольт на деление на экране – означает, что вы будете больше «приближаться» к форме волны.
Дисплей на GA1102, например, имеет 8 вертикальных делений, а ручка Volts / Div может выбирать шкалу от 2 мВ / дел до 5 В / дел. Таким образом, при увеличении до 2 мВ / дел дисплей может отображать форму волны, которая составляет 16 мВ сверху вниз.Полностью «уменьшенный» прицел может отображать форму волны в диапазоне более 40 В. (Зонд, как мы обсудим ниже, может еще больше увеличить этот диапазон.)
Регулятор положения управляет вертикальным смещением осциллограммы на экране. Поверните ручку по часовой стрелке, и волна будет двигаться вниз, против часовой стрелки сдвинет ее вверх по дисплею. Вы можете использовать ручку позиционирования, чтобы сместить часть сигнала за пределы экрана.
Используя ручки позиционирования и регуляторы volts / div вместе, вы можете увеличить только крошечную часть сигнала, которая вас больше всего волнует.Если у вас была прямоугольная волна 5 В, но вы заботились только о том, сколько она звенит по краям, вы можете увеличить нарастающий фронт, используя обе ручки.
Горизонтальная система
Горизонтальный участок прицела управляет шкалой времени на экране. Как и вертикальная система, горизонтальное управление дает вам две ручки: положение и секунды / дел.
Ручка на деление (с / дел) вращается для увеличения или уменьшения горизонтальной шкалы.Если вы поворачиваете ручку s / div по часовой стрелке, количество секунд, которое представляет каждое деление, уменьшится – вы будете «увеличивать» масштаб времени. Поверните против часовой стрелки, чтобы увеличить шкалу времени, и покажите на экране более длительное время.
Снова используя GA1102 в качестве примера, дисплей имеет 14 горизонтальных делений и может отображать от 2 нс до 50 с на деление. При увеличении до горизонтального масштаба область действия может отображать 28 нс сигнала, а при увеличении – сигнал может меняться в течение 700 секунд.
Регулятор положения может перемещать вашу кривую вправо или влево от дисплея, регулируя горизонтальное смещение .
Используя горизонтальную систему, вы можете настроить , сколько периодов формы волны вы хотите увидеть. Вы можете уменьшить масштаб и показать несколько пиков и впадин сигнала:
Или вы можете увеличить масштаб и использовать ручку позиционирования, чтобы показать только крошечную часть волны:
Система запускаСекция триггера посвящена стабилизации и фокусировке осциллографа.Триггер сообщает прицелу, какие части сигнала «запустить» и начать измерение. Если ваша форма сигнала периодическая , триггером можно манипулировать, чтобы дисплей оставался неподвижным и непрерывным. Слабо вызванная волна приведет к появлению захватывающих волн, подобных этой:
Секция триггера области обычно состоит из ручки уровня и набора кнопок для выбора источника и типа триггера. Регулятор уровня можно поворачивать для установки триггера на определенную точку напряжения.
Серия кнопок и экранных меню составляют остальную часть триггерной системы. Их основное назначение – выбрать источник и режим триггера. Существует множество типов триггеров , которые управляют активацией триггера:
- Триггер с фронтом является наиболее простой формой триггера. Он включит осциллограф, чтобы начать измерение, когда напряжение сигнала пройдет определенный уровень. Триггер края может быть установлен, чтобы поймать нарастающий или падающий фронт (или оба).
- Триггер с импульсом указывает прибору на определенный «импульс» напряжения. Вы можете указать длительность и направление импульса. Например, это может быть крошечная вспышка 0 В -> 5 В -> 0 В, или это может быть падение в течение секунды от 5 В до 0 В, вплоть до 5 В.
- Триггер может быть настроен на срабатывание при положительном или отрицательном наклоне в течение заданного промежутка времени.
- Существуют более сложные триггеры, предназначенные для стандартизированных сигналов, которые переносят 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, говорит о том, насколько сильно вы относитесь к своему триггеру. В режиме автоматического запуска прицел может попытаться нарисовать ваш сигнал, даже если он не запускается. Нормальный режим будет рисовать вашу волну, только если видит указанный триггер. А , одиночный режим, ищет указанный вами триггер, когда он его видит, он нарисует вашу волну, а затем остановится.
Зонды
Осциллограф хорош, только если вы действительно можете подключить его к сигналу, и для этого вам нужны пробники. Зонды – это устройства с одним входом, которые направляют сигнал от вашей цепи в прицел. У них острый наконечник , который зондирует точку на вашей схеме. Наконечник также может быть оснащен крючками, пинцетом или зажимами для облегчения фиксации цепи. Каждый зонд также имеет зажим заземления , который должен быть надежно закреплен на общей точке заземления в тестируемой цепи.
Хотя датчики могут показаться простыми устройствами, которые просто защелкиваются на вашей цепи и передают сигнал в прицел, на самом деле многое зависит от конструкции и выбора датчика.
Оптимально, какой именно датчик должен быть, невидим – он не должен влиять на тестируемый сигнал. К сожалению, все длинные провода имеют собственную индуктивность, емкость и сопротивление, поэтому, несмотря ни на что, они влияют на показания области (особенно на высоких частотах).
Существуют различные типы зондов, наиболее распространенным из которых является пассивный пробник , включенный в большинство областей применения.Большинство «стандартных» пассивных проб – , ослабленные – . Зонды затухания имеют большое сопротивление, специально встроенное и шунтируемое небольшим конденсатором, что помогает минимизировать влияние длинного кабеля на нагрузку вашей цепи. Последовательно с входным импедансом прицела, этот ослабленный пробник создаст делитель напряжения между вашим сигналом и входом прицела.
Большинство пробников имеют резистор 9 МОм для ослабления, который в сочетании со стандартным входным сопротивлением 1 МОм на прицеле создает делитель напряжения 1/10.Эти зонды обычно называют 10X ослабленными зондами . Многие датчики включают переключатель для выбора между 10X и 1X (без ослабления).
Ослабленные датчики отлично подходят для повышения точности на высоких частотах, но они также уменьшат амплитуду вашего сигнала на . Если вы пытаетесь измерить сигнал очень низкого напряжения, вам, возможно, придется использовать 1X пробник. Вам также может понадобиться выбрать настройку в своей области, чтобы сообщить, что вы используете ослабленный пробник, хотя многие области могут автоматически определять это.
Помимо пассивного аттенуированного зонда, существует множество других зондов. 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 вашу область. Хотя большинство датчиков предназначено для измерения напряжения, существуют датчики, предназначенные для измерения переменного или постоянного тока. Токовые пробники уникальны, потому что они часто зажимают вокруг провода, никогда не вступая в контакт с цепью.
Использование осциллографа
Бесконечное разнообразие сигналов означает, что вы никогда не будете использовать осциллограф дважды. Но есть некоторые шаги, которые вы можете рассчитывать выполнять почти каждый раз, когда тестируете схему. На этой странице мы покажем пример сигнала и шаги, необходимые для его измерения.
Выбор и настройка зонда
Прежде всего, вам нужно выбрать пробник. Для большинства сигналов простой пассивный пробник , входящий в комплект вашей прицелы, будет работать идеально.
Затем, прежде чем подключить его к вашему прицелу, установите затухание на вашем зонде. 10X – самый распространенный коэффициент ослабления – обычно является наиболее подходящим выбором. Если вы пытаетесь измерить сигнал очень низкого напряжения, возможно, вам придется использовать 1X.
Подключите пробник и включите прицел
Подключите датчик к первому каналу на вашем прицеле и включите его. Имейте здесь некоторое терпение, некоторые области загружаются так же долго, как старый ПК.
Когда прицел загрузится, вы должны увидеть деления, масштаб и зашумленную плоскую линию сигнала.
На экране также должны отображаться предварительно установленные значения времени и вольт на деление. Пока игнорируем эти шкалы, внесите эти корректировки, чтобы настроить ваш прицел на стандартную настройку :
- Выключите канал 1 на и канал 2.
- Установите канал 1 на DC переходник .
- Установите источник запуска на канал 1 – нет запуска внешнего источника или запуска по альтернативному каналу.
- Установите тип триггера на передний фронт, а режим триггера на автоматический (в отличие от одиночного).
- Убедитесь, что затухание зонда на вашем прицеле соответствует настройке вашего зонда (например, 1X, 10X).
Для получения справки по выполнению этих настроек обратитесь к руководству пользователя вашего прицела (например, вот руководство GA1102CAL).
Тестирование зонда
Давайте подключим этот канал к значимому сигналу. В большинстве областей имеется встроенный генератор частоты , который излучает надежную волну заданной частоты – на GA1102CAL имеется прямоугольный выходной сигнал 1 кГц в правом нижнем углу передней панели.Выход генератора частоты имеет два отдельных проводника – один для сигнала и один для заземления. Подсоедините зажим заземления вашего датчика к земле, а наконечник пробника к выходу сигнала.
Как только вы подключите обе части зонда, вы увидите, как вокруг экрана начинает танцевать сигнал. Попробуйте поиграть с горизонтальными и вертикальными системными ручками , чтобы маневрировать по всему экрану. Вращение ручек шкалы по часовой стрелке «увеличит» ваш сигнал, а против часовой стрелки уменьшит масштаб.Вы также можете использовать ручку позиционирования для дальнейшего определения формы волны.
Если ваша волна все еще нестабильна, попробуйте повернуть ручку в положении . Убедитесь, что триггер не выше самого высокого пика вашего сигнала . По умолчанию тип триггера должен быть установлен на ребро, что обычно является хорошим выбором для прямоугольных волн, подобных этой.
Попробуйте поиграть с этими ручками достаточно, чтобы отобразить один период вашей волны на экране.
Или попробуйте уменьшить масштаб времени, чтобы показать десятки квадратов.
Компенсация ослабленного зонда
Если ваш датчик установлен на 10X, и у вас нет идеально квадратной формы волны, как показано выше, вам может потребоваться , чтобы компенсировать ваш датчик . Большинство зондов имеют утопленную головку винта, которую можно вращать для регулировки шунтирующей емкости зонда.
Попробуйте использовать маленькую отвертку, чтобы повернуть этот триммер, и посмотрите, что происходит с осциллограммой.
Отрегулируйте подравнивающий колпачок на рукоятке зонда, пока не получите прямоугольных волны с прямыми кромками Компенсация необходима только в том случае, если ваш зонд ослаблен (например, в 10 раз), и в этом случае это критично (особенно если вы не знаете, кто последний использовал ваш прицел!).
Советы по зондированию, запуску и масштабированию
После того, как вы компенсировали свой датчик, пришло время измерить реальный сигнал! Найдите источник сигнала (генератор частоты? Terror-Min?) И возвращайтесь.
Первым ключом к исследованию сигнала является нахождение надежной и надежной точки заземления . Прикрепите зажим заземления к известному заземлению, иногда вам, возможно, придется использовать небольшой провод для соединения между зажимом заземления и точкой заземления вашей цепи.Затем подключите наконечник зонда к тестируемому сигналу. Наконечники пробников существуют в различных форм-факторах – подпружиненный зажим, острие, крючки и т. Д. – попробуйте найти такой, который не требует, чтобы вы постоянно держали его на месте.
⚡ Направляйся! Будьте осторожны, где вы размещаете заземляющий зажим при проверке неизолированной цепи (например, не с батарейным питанием или с использованием изолированного источника питания). При проверке цепи, которая заземлена на заземление, обязательно подключите зажим заземления к той стороне цепи , которая подключена к заземлению .Это почти всегда отрицательная сторона / сторона заземления цепи, но иногда это может быть другая точка. Если точка, к которой подключен зажим заземления, имеет разность потенциалов напряжения, вы создадите прямое короткое замыкание и можете повредить вашу цепь, ваш осциллограф и, возможно, себя! Для дополнительной безопасности при тестировании цепей, подключенных к сети, подключите его к источнику питания через изолирующий трансформатор.Как только ваш сигнал появится на экране, вы можете начать с настройки горизонтальной и вертикальной шкал, по крайней мере, на «приблизительный уровень» вашего сигнала.Если вы исследуете прямоугольную волну 5 В 1 кГц, вам, вероятно, понадобится вольт / деление где-то около 0,5-1 В, и установите секунды / деление примерно на 100 мкс (14 делений будут показывать около полутора периодов).
Если часть вашей волны поднимается или опускается на экране, вы можете отрегулировать вертикальное положение на , чтобы переместить его вверх или вниз. Если ваш сигнал только постоянного тока, вы можете отрегулировать уровень 0 В в нижней части дисплея.
После того, как весы приблизятся, ваша форма волны может нуждаться в некотором срабатывании. Запуск по краю – где прицел пытается начать сканирование, когда видит, что напряжение (или падение) превышает заданное значение – это самый простой тип для использования. Используя граничный триггер, попытайтесь установить уровень триггера на точку на вашей форме волны, которая видит только один раз за период .
Теперь достаточно масштабировать, позиционировать, запускать и повторять , пока вы не найдете именно то, что вам нужно.
Измерьте дважды, отрежьте один раз
С сигналом, ограниченным, сработавшим и масштабированным, наступает время для измерения переходных процессов, периодов и других свойств формы сигнала.Некоторые области имеют больше инструментов измерения, чем другие, но все они по крайней мере будут иметь деления, из которых вы сможете по крайней мере оценить амплитуду и частоту.
Многие прицелы поддерживают различные автоматические измерительные инструменты, они могут даже постоянно отображать самую важную информацию, такую как частота. Чтобы получить максимальную отдачу от своей области, вы захотите изучить все функции измерения , которые он поддерживает. Большинство областей автоматически рассчитают для вас частоту, амплитуду, коэффициент заполнения, среднее напряжение и множество других волновых характеристик.
Использование измерительных инструментов прицела для определения V PP , V Max , частоты, периода и рабочего цикла.
Третий измерительный инструмент, который предоставляют многие области, – это курсора, . Курсоры – это подвижные маркеры на экране, которые можно размещать на оси времени или напряжения. Курсоры обычно идут парами, поэтому вы можете измерить разницу между ними.
Измерение звона прямоугольной волны с помощью курсоров.
После того, как вы измерили искомое количество, вы можете начать вносить коррективы в свою схему и измерить еще! Некоторые области также поддерживают , сохраняя , , печатая , или , сохраняя сигнал, так что вы можете вспомнить его и вспомнить те хорошие времена, когда вы измеряли этот сигнал.
Чтобы узнать больше о том, что может сделать ваш прицел, обратитесь к руководству пользователя!
Как измерить ток с помощью осциллографа
Измерение тока – это простая задача – все, что вам нужно сделать, это подключить мультиметр к цепи, которую вы хотите измерить, и счетчик даст вам чистое значение для использования. Иногда вы не можете «открыть» схему, чтобы соединить мультиметр с тем, что вы хотите измерить. Это также решается довольно просто – вам просто нужно измерить напряжение на известном сопротивлении в цепи – тогда ток – это просто напряжение, деленное на сопротивление (из закона Ома).
Все становится немного сложнее, если вы хотите измерить изменяющиеся сигналы . Это зависит от частоты обновления (количества выборок в секунду) мультиметра, и средний человек может воспринимать только столько изменений в отображении в секунду. Измерение переменного тока становится немного проще, если ваш мультиметр измеряет среднеквадратичное напряжение (среднеквадратичное напряжение – это напряжение сигнала переменного тока, который будет передавать то же количество энергии, что и источник постоянного тока этого напряжения).Это строго ограничено периодическими сигналами (прямоугольные волны и т. П. Строго исключены, если только среднеквадратичное значение не является «истинным», даже в этом случае нет никаких гарантий точности измерения). Большинство мультиметров также имеют низкочастотную фильтрацию, что предотвращает измерение переменного тока выше нескольких сотен герц.
Как использовать осциллограф для измерения тока
Осциллограф заполняет промежуток между человеческим восприятием и устойчивыми значениями мультиметра – он отображает своего рода график напряжения-времени сигнала, который позволяет лучше визуализировать изменяющиеся сигналы по сравнению с набором меняющихся чисел на мультиметр.
Измерение сигналов с частотой до нескольких гигагерц также возможно при наличии соответствующего оборудования. Однако осциллограф является прибором для измерения напряжения с высоким импедансом – он не может измерять токи как таковые. Использование осциллографа для измерения токов требует преобразования тока в напряжение , и это можно сделать несколькими способами.
1. Использование шунтирующего резистора
Это, пожалуй, самый простой способ измерения тока, и он будет подробно обсуждаться здесь.
Преобразователь тока в напряжение здесь представляет собой простой резистор.
Базовые знания говорят нам, что напряжение на резисторе пропорционально току, протекающему через него. Это можно суммировать с помощью закона Ома :
V = IR
Где V – напряжение на резисторе, I – ток на резисторе, а R – сопротивление резистора, все в соответствующих единицах.
Хитрость заключается в том, чтобы использовать значение резистора, которое не влияет на общую измеряемую цепь, так как падение напряжения на шунтирующем резисторе вызывает падение напряжения на цепи, в которой он находится.Общее практическое правило заключается в использовании резистора, который намного меньше, чем сопротивление / импеданс измеряемой цепи (в десять раз меньше в хорошей начальной точке), чтобы предотвратить влияние шунта на измеряемый ток в цепи. ,
Например, трансформатор и полевой МОП-транзистор в преобразователе постоянного тока могут иметь общее (постоянное) сопротивление в несколько десятков миллиом, а установка большого (скажем) резистора 1 Ом приведет к падению большей части напряжения на шунте (помните, что для последовательно включенных резисторов отношение падения напряжения на резисторах является отношением их сопротивлений) и, следовательно, к большей потере мощности.Резистор просто преобразует ток в напряжение для измерения, поэтому питание бесполезно. В то же время маленький резистор (1 мОм) будет пропускать только небольшое (но измеримое) напряжение на нем, оставляя остальное напряжение для выполнения полезной работы.
Теперь, выбрав значение резистора, вы можете подключить заземление датчика к заземлению цепи, а наконечник датчика – к сопротивлению шунта, как показано на рисунке ниже.
Здесь вы можете использовать несколько изящных приемов.
Предположим, что ваш шунт имеет сопротивление 100 мОм, тогда ток в 1 А приведет к падению напряжения на 100 мВ, что даст нам «чувствительность» 100 мВ на усилитель. Это не должно вызвать проблем, если вы будете осторожны, но часто 100 мВ воспринимается буквально – другими словами, путается с 100 мА.
Эту проблему можно решить, установив настройку входа на 100X – датчик уже ослабляет в 10 раз, поэтому добавление еще 10X к сигналу возвращает его обратно к 1 В на усилитель, т. Е. Вход «умножается» на 10.Большинство осциллографов поставляются с возможностью выбора входного затухания. Однако могут быть области, которые поддерживают только 1X и 10X.
Еще одна полезная небольшая функция – возможность устанавливать вертикальные единицы измерения, отображаемые на экране – V можно изменить на A, W и U, среди прочего.
Ситуация усложняется, когда вы не можете разместить низкую сторону шунта. Заземление прицела напрямую связано с заземлением, поэтому при условии, что ваш источник питания также заземлен, подключение зажима заземления датчика к любой случайной точке в цепи закорачивает эту точку на землю.
Этого можно избежать, выполнив то, что называется дифференциальным измерением .
Большинство осциллографов имеют математическую функцию, которую можно использовать для выполнения математических операций с отображаемыми сигналами. Обратите внимание, что это никак не меняет фактический сигнал!
Функция, которую мы будем здесь использовать, – это функция вычитания, которая отображает разницу двух выбранных сигналов.
Поскольку напряжение – это просто разность потенциалов в двух точках, мы можем подключить один датчик к каждой точке и подключить зажимы заземления к заземлению цепи, как показано на рисунке.
Отображая разницу между двумя сигналами, мы можем определить ток.
Та же самая уловка «затухания», использованная выше, применима и здесь, просто не забудьте изменить оба канала.
Недостатки использования шунтирующего резистора:
Есть несколько недостатков использования шунтирующего резистора. Первым является допуск , который может составлять 5%. Это то, что должно быть объяснено с некоторыми трудностями.
Второй температурный коэффициент . Сопротивление резисторов увеличивается с ростом температуры, что приводит к большему падению напряжения для данного тока. Это особенно плохо с сильноточными шунтирующими резисторами.
2. Использование текущего датчика
Готовые токовые пробники (так называемые «токовые клещи»; они зажимают провода без прерывания цепей) доступны на рынке, но вы не увидите, чтобы многие любители использовали их из-за их непомерной стоимости.
Эти датчики используют один из двух методов .
Первый метод – это использование катушки, намотанной вокруг полукруглого ферритового сердечника. Ток в проводе, вокруг которого зажат зонд, генерирует магнитное поле в феррите. Это в свою очередь вызывает напряжение в катушке. Напряжение пропорционально скорости изменения тока. Интегратор «интегрирует» форму сигнала и выдает выходной сигнал, пропорциональный току. Выходная шкала обычно составляет от 1 мВ до 1 В на усилитель.
Второй метод использует датчик Холла, расположенный между двумя ферритовыми полукругами. Датчик Холла выдает напряжение, пропорциональное току.
3. Быстрый и грязный метод
Этот метод не требует никаких дополнительных компонентов, кроме области и зонда.
Этот метод очень похож на использование текущего датчика. Обмотайте провод заземления датчика вокруг провода, несущего измеряемый ток, а затем подсоедините зажим заземления к наконечнику датчика.
Произведенное напряжение снова пропорционально скорости изменения тока, и вам необходимо выполнить некоторые математические операции с осциллограммой (а именно, интеграцию; большинство областей имеют это в меню «математика»), чтобы интерпретировать его как ток.
Говоря электрически, закороченный зонд в основном образует проволочную петлю, которая действует как трансформатор тока, как показано на рисунке.
Заключение
Существует несколько методов измерения изменяющихся форм сигнала тока с помощью осциллографа.Самым простым является использование токового шунта и измерение напряжения на нем.
,Что такое осциллограф »Электроника Примечания
Осциллограф является одним из наиболее полезных измерительных приборов, используемых для проектирования электронных схем, производства, тестирования, обслуживания и ремонта электроники.
Осциллограф Учебное пособие включает в себя:
Основы осциллографа
Типы осциллографов
Характеристики
Как пользоваться осциллографом
Запуск области
Осциллографические зонды
Характеристики осциллографа
Типы областей действия включают в себя: Аналоговый прицел Объем аналогового хранилища Цифровой люминофор Цифровая сфера USB / ПК объем Осциллограф смешанных сигналов MSO
Осциллографы или прицелы являются важным инструментом в арсенале инженера-электронщика или тестировщика.Осциллограф – это элемент оборудования для тестирования электроники, который позволяет видеть сигналы и таким образом значительно облегчает обнаружение любых проблем, возникающих в цепи электроники.
Ввиду преимуществ, которыми они обладают, осциллографы являются важным компонентом испытательного оборудования для электроники для любой электроники, лаборатории или области, где проводится тестирование электронного оборудования, будь то радиочастотное проектирование, общая схема электроники, производство электроники, обслуживание, ремонт или где-либо, где электронные схемы сигналы на них должны быть исследованы.
Название осциллографа происходит от того факта, что он позволяет просматривать колебания. Иногда использовалось название катодно-лучевой осциллограф, или CRO. Причиной этого было то, что электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) были использованы для отображения формы волны. В настоящее время эти измерительные приборы обычно называют осциллографами или просто прицелами.
В настоящее время используются ЖК-дисплеи или плазменные дисплеи, так как они меньше по размеру и более удобны в использовании, тем более что они не требуют очень высоких напряжений старых ЭЛТ.
Функция осциллографа
Функция осциллографа заключается в том, чтобы иметь возможность отображать сигналы на некоторой форме дисплея. В обычном режиме работы время отображается вдоль оси X (горизонтальная ось), а амплитуда отображается вдоль оси Y (вертикальная ось). Таким образом, можно увидеть электронную форму волны на осциллографе, как это может быть предусмотрено. Форма волны можно сравнить с волнами при движении вдоль поверхности пруда, когда в него падает камень.
Видя форму волны таким образом, можно увидеть анализ работы схемы и выяснить, почему могут возникнуть какие-либо проблемы.
Базовый экран осциллографаКлючевые темы осциллографа
При взгляде на осциллограф есть несколько ключевых тем и областей интереса:
Типы осциллографов: Существует несколько различных типов осциллографов от аналоговых до цифровых и многое другое. Первые типы осциллографов были аналоговыми, но с достижениями в области цифровых технологий практически все новые измерительные приборы в наши дни управляются процессором и используют цифровую обработку сигналов для обеспечения превосходного отображения сигналов.
Мало того, что осциллографы содержатся не только в стандартных бочкообразных блоках, но и некоторые прицелы, предназначенные для связи с компьютерами, используя их отображение и обработку для помощи. Часто это осциллографы USB, подключенные через USB-каналы, но также доступны другие типы, подключенные через другие шинные системы или для использования в стойках, таких как PXI и более старые системы VXI.
Характеристики прицела: Спецификации для осциллографов иногда могут сбивать с толку.Базовое понимание терминов и их значения очень полезно. Понимание основных характеристик осциллографа может дать представление об ограничениях любого конкретного тестового прибора, а также помочь в выборе, когда его нужно нанять, купить или даже забронировать из обычного магазина.
Характеристики области немного различаются для аналоговой и цифровой областей. Хотя основные понятия, такие как точность, временной диапазон, верхние частоты и тому подобное, по существу одинаковы, цифровые области также имеют спецификации для таких элементов, как количество бит ЦАП, глубина памяти и тому подобное, которые характерны для цифровых осциллографов.
Как использовать осциллограф: Хотя осциллографы просты в использовании в наши дни, это помогает понять, как работают эти элементы испытательного оборудования электроники и какие существуют элементы управления и как они работают. На экране есть даже софт-клавиши, поэтому многое можно сделать.
Обычно наиболее широко используемые элементы управления являются общими для всех областей применения от любого производителя, поэтому переход из одной области в другую часто относительно прост.
Запуск осциллографа: Функция запуска является одной из наиболее важных функций на осциллографе. Триггер области позволяет временной базе «запускаться» в одной и той же точке на каждом цикле сигнала, и это позволяет отображать его так, чтобы оно оставалось на экране.
Функция запуска осциллографа значительно расширилась, поскольку большинство областей применения перешли на использование цифровых технологий. Доступная цифровая обработка сигналов позволяет триггеру обеспечить большую гибкость и большую функциональность, чтобы можно было более тщательно исследовать сигналы для выявления проблем и проблем.
Пробники осциллографа: Любому осциллографу понадобятся пробники для подключения к тестируемому устройству. Производительность и использование этих зондов позволяют наилучшим образом использовать реальный измерительный прибор, поэтому знание, какие зонды выбрать, как их настроить и какие ограничения необходимы, для правильного понимания выполненных измерений.
Разработка осциллографа
Осциллограф разрабатывался в течение многих лет.Потребовалось большое количество новых открытий и изобретений, чтобы достичь уровня сложности, который мы наблюдаем сегодня.
Истории дат осциллограмм более 100 лет, каждый шаг является результатом инноваций, вдохновения и упорного труда.
| Ключевые этапы развития и история осциллографа | |
|---|---|
| Дата | Открытие / Разработка |
| 1897 | Карл Фердинанд Браун изобрел первую электронно-лучевую трубку CRT.Он мог отображать грубые цифры на экране, контролируемые напряжениями на пластинах трубки. |
| 1899 | Джонатан Ценнек усовершенствовал базовую электронно-лучевую трубку, добавив в нее формирующие пучок пластины и используя магнитное поле для очистки следа. |
| 1931 | В. К. Зворыкин усовершенствовал электронно-лучевую трубку, когда детализировал герметично закрытую высоковакуумную электронно-лучевую трубку с термоэлектронным излучателем. Это позволило General Radio изготовить осциллограф, который можно было использовать вне лабораторных условий. |
| Конец 1930-х годов | Британская компания A C Cossor изобрела двухлучевой осциллограф, который широко использовался во время Второй мировой войны для обслуживания электронного оборудования и, в частности, радиолокационных систем. |
| 1946 | Осциллограф с триггерным сканированием был изобретен Говардом Фоллумом и Джеком Мердоком. Это сделало осциллограф намного проще в использовании, поскольку сигналы могли отображаться устойчиво. |
| 1946 | Tektronix был основан Говардом Фоллумом и Джеком Мердоком. |
| 1963 | Компания Tektronix представила бистабильную накопительную трубку Direct View (DVBST). Это позволило отображать отдельные импульсы, а не просто повторять сигналы. |
| Цифровой запоминающий осциллограф DSO был изобретен Уолтером ЛеКрой после производства высокоскоростных цифровых преобразователей для исследовательского центра CERN в Швейцарии. Уолтер ЛеКрой позже основал корпорацию ЛеКрой. | |
Осциллограф наружный
Осциллограф обычно имеет большой набор предметов на внешней стороне корпуса.
Высокопроизводительный осциллографНа передней панели испытательного оборудования обычно есть несколько элементов:
- Дисплей Первое, что заметили на осциллографе, – это большой дисплей, который используется для отображения формы сигнала. Обычно это занимает около четверти места на передней панели или даже немного больше. Часто полезно иметь достаточно большой дисплей, тогда легче увидеть различные элементы формы сигнала.
- Разъемы На передней панели имеется множество различных разъемов. Обычно есть вход для каждого из отображаемых каналов – часто осциллограф имеет более одного канала. Многие осциллографы являются двухканальными и поэтому могут отображать два сигнала одновременно, что позволяет сравнивать формы сигналов. Другие входы могут включать в себя триггерный вход, который позволит запустить трассировку на осциллографе в соответствии с этим сигналом.
- Органы управления На осциллографе имеется множество органов управления:
- Чувствительность вертикального усиления / входного сигнала: Обычно она калибруется в В / см, т. Е. Каждое вертикальное деление на шкале представляет собой заданное количество вольт.
- Timebase: изменяет скорость, с которой трасса пересекает экран по горизонтали на осциллографе. Он калибруется по времени / делению, например 1 мс / см, при условии, что деления с интервалом в один сантиметр.
- Триггер. Элементы управления, связанные с триггером, позволяют запускать временную базу осциллографа различными способами. Это позволяет получить неподвижное или стабильное изображение на экране осциллографа.
Для правильной работы осциллографа необходимо подключить правильные сигналы к входам, а также правильно использовать органы управления.
Осциллографыявляются одним из наиболее широко используемых элементов испытательного оборудования для электроники.Они обеспечивают высокий уровень понимания работы схемы и являются ключом к нахождению многих проблем и их решению, будь то в целом проектирование электронных схем, проектирование радиочастот, тестирование производства электроники, сервисное обслуживание, ремонт и даже обслуживание в полевых условиях.
Дополнительные темы испытаний:
Анализатор сети передачи данных
Цифровой мультиметр
Частотомер
осциллограф
Генераторы сигналов
Анализатор спектра
LCR метр
Глубиномер, ГДО
Логический анализатор
ВЧ измеритель мощности
Генератор радиосигналов
Логический зонд
Рефлектометр во временной области
Вектор сетевой анализатор
PXI
GPIB
Сканирование границы / JTAG
Вернуться в меню «Тест»., ,
Как пользоваться осциллографом »Electronics Notes
Основы или инструкции по использованию осциллографа и использованию осциллографа для измерения и поиска неисправностей в электронных схемах.
Осциллограф Учебное пособие включает в себя:
Основы осциллографа
Типы осциллографов
Характеристики
Как пользоваться осциллографом
Запуск области
Осциллографические зонды
Характеристики осциллографа
Типы областей действия включают в себя: Аналоговый прицел Объем аналогового хранилища Цифровой люминофор Цифровая сфера USB / ПК объем Осциллограф смешанных сигналов MSO
Осциллограф является особенно полезным элементом испытательного оборудования, которое можно использовать для тестирования и поиска неисправностей в различных электронных схемах от логических цепей до аналоговых цепей и радиоканалов.Необходимо знать, как правильно использовать осциллограф, чтобы наилучшим образом использовать его. Зная основы использования осциллографа, вы сможете находить схемы более эффективно и быстро, а также лучше понимать, как они работают.
Хотя осциллографы стоят дороже, чем некоторые другие элементы испытательного оборудования, включая мультиметры, их часто можно найти в домах и мастерских любителей электроники. В результате важно, чтобы люди знали, как пользоваться осциллографом.
Передняя панель осциллографаОсновные элементы управления осциллографа
Ввиду гибкости и уровня контроля, необходимого для использования осциллографа, имеется большое количество элементов управления. Они должны быть установлены правильно, если необходимо получить требуемое представление о сигнале.
К счастью, довольно легко привыкнуть к работе с осциллографом и использованию элементов управления для правильного просмотра формы волны.
Краткое изложение основных элементов управления на осциллографе приведено ниже:
Тем не менее, краткий обзор некоторых элементов управления приведен ниже:
- Коэффициент усиления по вертикали: Этот элемент управления на осциллографе изменяет коэффициент усиления усилителя, который управляет размером сигнала по вертикальной оси.Обычно он калибруется с точки зрения определенного количества вольт на сантиметр. Поэтому, установив переключатель усиления по вертикали таким образом, чтобы было выбрано меньшее число вольт на сантиметр, коэффициент усиления по вертикали увеличивается, а амплитуда видимой формы волны на экране увеличивается.
При использовании осциллографа вертикальное усиление обычно устанавливается таким образом, чтобы форма волны заполняла вертикальную плоскость как можно лучше, то есть как можно больше, не выходя за пределы видимой или калиброванной области.
- Вертикальное положение: Этот элемент управления на осциллографе определяет положение трассы при отсутствии сигнала. Обычно он устанавливается на удобную линию на сетке, чтобы измерения, которые были выше и ниже «нулевого» положения, могли быть легко измерены. Он также имеет эквивалентный контроль горизонтального положения, который устанавливает горизонтальное положение. Опять же, это должно быть установлено в удобное положение для проведения любых временных измерений.
- Timebase: Регулятор timebase устанавливает скорость сканирования экрана.Он калибруется с точки зрения определенного определенного времени для каждой калибровки сантиметра на экране. Из этого можно рассчитать период сигнала. Это если полный цикл сигнала слишком 10 микросекунд для завершения, это означает, что его период составляет 10 микросекунд, а частота является обратной величиной периода времени, то есть 1/10 микросекунды = 100 кГц.
Обычно временная база настраивается таким образом, чтобы форма волны или конкретная точка на исследуемой форме волны была видна в лучшем виде.
- Триггер: Регулятор триггера на осциллографе устанавливает точку, с которой начинается сканирование формы сигнала. На аналоговых осциллографах сканирование начнется только тогда, когда осциллограмма достигнет определенного уровня напряжения. Это позволило бы запускать сканирование формы сигнала одновременно в каждом цикле, позволяя отображать устойчивую форму сигнала. Изменяя напряжение триггера, можно выполнить сканирование для запуска в другой точке сигнала.Также можно выбрать, запускать ли осциллограф на положительной или отрицательной части волны. Это может быть обеспечено отдельным переключателем, отмеченным знаком + и -.
- Удержание триггера: Это еще один важный элемент управления, связанный с функцией триггера. Известная как функция «удержания», она добавляет задержку к триггеру, чтобы предотвратить его запуск слишком рано после завершения предыдущего сканирования. Эта функция иногда требуется, потому что на осциллограмме есть несколько точек, по которым осциллограф может сработать.Регулируя функцию удержания, можно добиться стабильного отображения.
- Искатель луча: Некоторые осциллографы обладают функцией поиска луча. Это может быть особенно полезно, поскольку возможно, что иногда след может быть не виден. Нажатие кнопки поиска луча позволяет найти луч и отрегулировать его так, чтобы он находился в центре экрана.
Несмотря на то, что существует много других элементов управления, они являются основными для понимания при изучении использования осциллографа.Тем не менее, очень полезно понимать другие элементы управления на осциллографе, но некоторые из них будут отличаться от одного типа к другому.
Первые шаги в использовании осциллографа
Использование осциллографа довольно просто после его использования, и можно ознакомиться с использованием органов управления. Первый этап наступает при включении осциллографа, и именно здесь знание нескольких шагов об использовании осциллографа может быть очень полезным.
- Включите питание: Это может показаться очевидным, но это первый шаг.Обычно переключатель будет помечен как «Питание» или «Линия». После включения питания нормально включается индикатор питания или индикатор линии. Это показывает, что сила была применена.
- Подождите, пока не появится дисплей осциллографа: Несмотря на то, что многие осциллографы в наши дни имеют дисплеи на основе полупроводников, многие из старых по-прежнему используют электронно-лучевые трубки, и для их прогрева требуется некоторое время, прежде чем появится дисплей. Даже современным полупроводниковым приборам часто требуется время, чтобы их электроника «загрузилась».Поэтому часто необходимо подождать минуту или около того, прежде чем осциллограф можно будет использовать.
- Найти трассу: Как только осциллограф готов, необходимо найти трассу. Часто это будет видно, но прежде, чем какие-либо другие формы волны будут видны, это первая стадия. Как правило, триггер можно установить в центр, а рычаг выключения повернуть полностью против часовой стрелки. Также установите регуляторы горизонтального и вертикального положения в центр, если их там еще нет.Обычно след становится видимым. Если нет, то можно нажать кнопку «лучевой луч», и это обнаружит след.
- Установка регулировки усиления: Следующий этап – установка горизонтальной регулировки усиления. Это должно быть установлено так, чтобы ожидаемый след почти заполнил вертикальный экран. Если ожидается, что форма сигнала будет 8 вольт от пика до пика, а калиброванный участок экрана высотой 10 сантиметров, то установите усиление так, чтобы оно составляло 1 вольт / сантиметр. Таким образом, сигнал будет занимать 8 сантиметров, почти заполняя экран.
- Установите скорость временной базы: Также необходимо установить скорость временной базы на осциллографе. Фактическая настройка будет зависеть от того, что нужно увидеть. Как правило, если форма волны имеет период 10 мс, а экран имеет ширину 12 сантиметров, тогда будет выбрана скорость в 1 мс на сантиметр или деление.
- Подать сигнал: При приблизительно правильной настройке элементов управления сигнал можно подать и увидеть изображение.
- Настройте триггер: На этом этапе необходимо отрегулировать уровень триггера и определить, срабатывает ли он на положительном или отрицательном фронте. Регулятор уровня триггера будет в состоянии контролировать, где на сигнале запускается временная база, и, следовательно, трасса начинается на сигнале. Выбор того, сработает ли он на положительном или отрицательном фронте, также может быть важным. Они должны быть скорректированы, чтобы дать необходимое изображение.
- Отрегулируйте элементы управления для получения наилучшего изображения: При наличии стабильной формы волны элементы управления вертикальным усилением и временной базой можно перенастроить для получения требуемого изображения.
Резюме
После нескольких измерений становится намного легче знать, как пользоваться осциллографом. Поскольку осциллографы являются одним из основных элементов оборудования, всем, кто занимается электроникой, важно знать, как использовать осциллограф и как наилучшим образом его использовать.
Дополнительные темы испытаний:
Анализатор сети передачи данных
Цифровой мультиметр
Частотомер
осциллограф
Генераторы сигналов
Анализатор спектра
LCR метр
Глубиномер, ГДО
Логический анализатор
ВЧ измеритель мощности
Генератор радиосигналов
Логический зонд
Рефлектометр во временной области
Вектор сетевой анализатор
PXI
GPIB
Сканирование границы / JTAG
Вернуться в меню «Тест»., ,
Больше новостей
