Осцилло́граф (лат. oscillo — качаюсь + греч. γραφω — пишу) — прибор, предназначенный для исследования (наблюдения, записи; измерения
Современные осциллографы позволяют исследовать сигнал гигагерцовы
Используются в прикладных, лабораторных и научно-исследовательских целях, для контроля/изучения электрических сигналов — как непосредственно, так и получаемых при воздействии различных устройств/сред на датчики, преобразующие эти воздействия в электрический сигнал.
|
Специальные осциллографы. – это, главным образом, телевизионные осциллографы. Упрощенная структурная схема, по которой строится большинство осциллографов, работающих в реальном масштабе времени, изображена на рис. 1. Рис. 1. Блок схема универсального осциллографа Она содержит следующие основные части: канал вертикального отклонения луча (канал Y), канал горизонтального отклонения (канал X), канал управления лучом по яркости (канал Z), калибратор, ЭЛТ со схемами фокусировки, управления и питания. Рассмотрим канал Входное устройство имеет делитель напряжения для разделения пределов измерения, со ступенчато изменяющимися коэффициентами деления. Предварительный усилитель A1 позволяет решать следующие задачи: усиление исследуемого сигнала, сохраняя возможно большое значение отношения сигнал – шум в рабочем диапазоне частот, согласование параметров сигнала с параметрами линии задержки, преобразование сигнала из несимметричного в симметричный. Линия задержки ET1 обеспечивает поступление сигнала на Y-пластины ЭЛТ после поступления напряжения на X-пластины, благодаря чему можно наблюдать фронт исследуемого импульса при синхронизации развертки исследуемым импульсом. Задержка составляет примерно 0.1 мкс. Оконечный усилитель A2 канала Y обеспечивает усиление исследуемого сигнала до значения, достаточного для отклонения луча в пределах экрана по вертикали, при этом используется двухтактный усилитель. Канал горизонтального отклонения луча включает в себя генератор развертки G1, оконечный усилитель А3, устройство синхронизации и запуска развертки. Генератор развертки предназначен для формирования напряжения, вызывающего отклонение луча по горизонтали пропорционально времени. Параметры напряжения развертки должны соответствовать времени нарастания переходной характеристики канала и возможностям экрана данной ЭЛТ к высвечиванию медленных процессов. Генератор развертки имеет, как правило, три режима работы: автоколебательный, ждущий и однократной развертки. Автоколебательный режим применяется для наблюдения синусоидальных и импульсных сигналов с небольшой скважностью. Ждущий режим генератора развертки используется при исследовании импульсных сигналов с большой скважностью. Генератор в этом режиме находится в состоянии готовности к рабочему ходу развертки. При поступлении запускающего импульса начинается рабочий ход развертки. По окончании рабочего хода развертки генератор возвращается в состояние готовности к новому рабочему ходу. Яркость изображения импульса обычно пропорциональна частоте следования исследуемых импульсов. Минимальная частота следования также определяется световыми параметрами ЭЛТ. Режим однократной развертки предусмотрен у большинства осциллографов. Он предназначен для фотографирования одиночных сигналов или их запоминания. Генератор развертки находится в состоянии готовности к рабочему ходу. Нажатием кнопки ПУСК генератор запускается очередным Для получения изображения более крупного масштаба по оси времени, чем позволяет генератор Конечно, при работе в таком режиме уменьшается яркость изображения. У большинства осциллографов наряду с режимом развертки во времени используется режим отклонения /режим X-Y/ исследуемым сигналом по горизонтали, аналогично тому, как это делается в канале Y. Этот режим необходим при исследовании различных функциональных зависимостей, таких как ВАХ приборов, интерференционные фигуры и др. Для этого исследуемое напряжение подается на вход Y и вход X (синхронизация).
Устройство синхронизации и запуска развертки Канал управления такого луча (канал Z) служит для установки яркости изображения сигнала на экране ЭЛТ, удобной для его наблюдения как вручную (изменяя смещение на модуляторе или катоде ЭЛТ), так и с помощью усилителя, на вход которого подаются сигналы внешнего или внутреннего источника для быстрого подсвечивания важных участков изображения сигнала. Основное назначение канала Z состоит в подсвечивании рабочего хода развертки. Во время рабочего хода на вход усилителя подается прямоугольный импульс подсвета, который вырабатывается генератором развертки и после усиления подается на модулятор или катод ЭЛТ. Калибровочные цепи представляют собой генераторы сигнала с точно известной амплитудой и периодом. В качестве калибровочного сигнала чаще всего используется меандр. Калибровочное напряжение подается на вход осциллографа. Органы управления осциллографа устанавливаются в указанные в инструкции положения и проверяются совмещением Основными нормируемыми характеристиками осциллографа, определяемыми каналом вертикального отклонения, являются чувствительность (коэффициент отклонения), время нарастания переходной характеристики канала вертикального отклонения и полоса пропускания, входное сопротивление и входная емкость. Кроме того, нормируется степень допустимых искажений сигналов на экране и основная погрешность измерения напряжения. Чувствительность канала вертикального отклонения S y ( S y =Sy(t) *K*10-3 , где S y(t) – чувствительность ЭЛТ к вертикальному отклонению (мм/В), К – коэффициент усиления канала Y. Коэффициент отклонения R oy (мВ/мм) есть величина, обратная Sy R oy =1/Sy =103 /Ry *Sy(t) =Roy(t) * где R oy(t) – коэффициент отклонения трубки. Рис. 2. Графики для определения полосы пропускания и времени нарастания |
|
Время нарастания переходной характеристики, полоса пропускания |
|
Полоса пропускания у большинства осциллографов
Временем нарастания переходной характеристики называется время, в течение которого луч проходит от 0.1 до 0.9 установившегося значения (рис. 2б).
Полоса пропускания и время нарастания переходной характеристики величины связанные. Для получения неискаженной формы импульса и отсутствия выбросов падение усиления в области высших частот не должно быть очень резким (не более 6 дБ/окт).
При этих условиях t н =350/¦в . Здесь tн выражено в нс, ¦в — в МГц. На рис. 2б показан случай, когда это условие нарушено. Как следствие появление выброса на переходной характеристике. Во многих осциллографах для обеспечения равномерности АЧХ в пределах полосы пропускания в оконечном каскаде Очевидно, при длительности фронта исследуемого импульса, во много раз превышающем время нарастания переходной характеристики, на изображении импульса не наблюдается. Быстродействие осциллографа характеризуют также временем установления переходной характеристики t у . Это интервал времени от уровня 0.1 амплитуды изображения до момента уменьшения паразитных осцилляций после выброса до значения, не превышающего погрешность измерения уровня (0,5……0,25/дел).
На рис. 2б показаны время нарастания для двух форм, время установления переходной характеристики t у , амплитуда dUm выброса переходной характеристики. При измерении амплитуды синусоидального колебания в высокочастотной АЧХ возможна существенная погрешность при принятом нормировании неравномерности АЧХ (до 30%). Поэтому полоса частот, в которой гарантируется та или иная погрешность измерения амплитуды, указывается в техническом описании особо. |
|
Входное сопротивление канала |
|
Входное сопротивление канала Y Развертка характеризуется коэффициентом развертки, равным отношению времени прямого хода Т n к числу делений шкалы экрана, которые занимает линия развертки: Kp =Tn /nэ . Параметры каналов Y и Х должны быть взаимно увязаны соотношением между временем нарастания переходной характеристики в канале Y и минимальным коэффициентом развертки и устанавливается из следующих соображений. Пусть исследуется минимальная длительность измеряемого фронта импульса t ф . С одной стороны, можно считать для данного осциллографа, что tфmin ³3tн . С другой стороны, считается что изображение фронта займет на экране не более трети шкалы, т.е. t ф /Кpmin £nэ/3 , где Кpmin – минимальный коэффициент развертки, nэ – число делений шкалы ЭЛТ. Из приведенных соотношений можно заключить, что К pmin £ 9tн /nэ . Поскольку nэ »8…10, то Кpmin »tn Таким образом, минимальный коэффициент развертки равен времени нарастания переходной характеристики в канале Y, приходящемуся на одно деление шкалы ЭЛТ. Общий принцип работы генератора линейной развертки состоит в использовании напряжения на обкладках конденсатора при его заряде и разряде и автоматического
Конденсатор С1 заряжается через резистор R1, когда электронный переключатель S1 находится в положении 1, и разряжается через r, когда S1 находится в положении 2. Если R1×C1 ³ r×C1, то напряжение U c при заряде используется для создания прямого хода развертки, а при разряде – обратного хода. Рис. 3. Принципиальная схема и диаграмма работы генератора линейной развертки. Вспомним попутно определение коэффициента нелинейной развертки. Если коммутирующая схема работает в автоколебательном режиме, то получается модель периодической развертки. Длительность или частота развертки определяется длительностью замкнутого и разомкнутого состояния коммутирующей цепи, она в реальной схеме коммутатора зависит от параметров R 1 , C1 , r. Коммутатор срабатывает автоматически, когда напряжение на конденсаторе достигает определенного уровня – максимального или минимального. Напряжение на конденсаторе Uс при заряде, как известно, изменяется по экспоненциальному закону, а необходимо, чтобы менялась линейно. Один из способов линеаризации заряда емкости состоит в замене источника напряжения Uо , генератором тока. Тогда если в формулу интегрирующей цепи подставить i=I=const, получим , что и требовалось доказать. Другой способ состоит в использовании вместо интегрирующей цепи активного интегратора. Коэффициент нелинейности выходного напряжения интегратора теоретически в К-1 ниже, чем в случае применения простой интегрирующей цепи. Например, g=1% может быть достигнут при использовании большего участка экспоненты (t р /t=1) и сравнительно небольшого коэффициента усиления УПТ (К=100).
Подобного типа генераторы развертки применены, например в универсальных осциллографах С1-65, С1-68, С1-72. |
Описание
Осциллографы специальные
Назначение осциллографа Agilent 54621A:
Осциллографы серии 54600 компании Agilent предоставляют пользователю средства анализа функционирования систем, несопоставимые с любыми другими портативными цифровыми осциллографами, по приемлемой цене. Эта серия является базовой в линейке осциллографов от Agilent и позволяет решать широкий спектр задач по разработке, отладке и тестированию электронных устройств. Осциллограф Agilent 54621A имеет 2 аналоговых входа, 60 МГц полосы пропускания и, благодаря этому, сочетает в себе высокую детализацию отображения сигналов с возможностью их одновременной обработки. Прибор позволяет наблюдать длительные временные периоды, сохраняя при этом высокую частоту дискретизации, чтобы иметь возможность выяснить все подробности сигналов в исследуемых схемах. Осциллограф Agilent 54621A оптимально подходит для приложений, где частоты сигналов достигают 60 МГц. Самый дешевый на рынке осциллограф с глубокой памятью. Прибор идеально подходит для целей обучения при отладке электромеханических устройств. За счет использования системы MegaZoom и дисплея с высоким разрешением легко обеспечивает просмотр очень трудно выделяемых сигналов.
Особенности осциллографа Agilent 54621A:
Средство MegaZoom с глубиной памяти до 8 Мбайт на канал. За счет этого можно захватывать длинные неповторяющиеся сигналы, поддерживать высокую частоту дискретизации и быстро увеличивать интересующие пользователя участки сигнала.
Экран монитора, обладающий сверхбыстрой реакцией на воздействие органов управления и очень высоким разрешением, позволяющим наблюдать мельчайшие детали сигнала.
Гибкая система запуска, позволяющая легко выделять и анализировать сложные сигналы и состояния неисправностей, обычно возникающие в схемах со смешанными аналоговыми и цифровыми сигналами.
С9-7 осциллограф специальный автоматический
Варианты написания: С97, С9 7
Осциллографы применяются при необходимости получить формы периодичеких электрических сигналов. Производя анализ формы электросигнала в диапазоне частот, он генерирует специальный график — осциллограмму. Осциллограф С9-7, благодаря своей универсальности и простоте, применяется при решении большого круга задач, таких как разработка и настройка схем.
Характеристики модели полностью отвечают всем требованиям к классам приборов высокой точности. Осциллограф С9-7 оснащен удобной навигацией и одновременно поддерживает широкий спектр функций, что в совокупности позволяет оперативно решить поставленную задачу. Данный прибор помогает осуществлять проверку и ремонт контрольно-измерительной аппаратуры. Он имеет высокую чувствительность и низкую погрешность. Для безопасной перевозки прибора предусмотрен футляр, защищающий осциллограф от внешних повреждений. Для приобретения футляра необходимо связаться с менеджером нашей компании. В этом случае его Вам доставят по специальному заказу. Также мы можем Вам предложить осциллографы зарубежного производства.
С9-7 осциллограф специальный
С9-7 предназначен дли оперативного исследования периодических электрических сигналом путем визуального наблюдения и автоматического измерения их основных амплитудных и временных параметров с представлением результатов измерении в цифровой форме на светодиодном табло.
Осциллограф С9-7 обеспечивает:
автоматическую синхронизацию;
- автоматическую установку вертикального и горизонтального размеров изображения в пределах экрана ЭЛТ;
- автоматическое измерение амплитуды (размаха), периода сигнала и длительности импульса на уровне 0,5 амплитуды.
С9-7 особенно эффективен при измерении электрических параметров изделий в условиях конвейерного производства и экспресс-анализе годности электронных устройств в полевых условиях.
Высокая производительность достигается за счет автоматизации не только подготовительных операций, но и всего процесса измерения основных амплитудных и временных параметров сигналов, в результате чего участие оператора в процессе измерения сводится лишь к нажатию кнопок, включающих режим измерения выбранного параметра.
Основные данные С9-7
Полоса пропускания 0-10 МГц
Параметры исследуемых сигналов:
- амплитуда 20 мВ-200 В, 250 В (с выносным делителем);
- частота 20 Гц-10 МГц;
длительность импульсов 200 нс — 0,05 с
Основная погрешность измерения, %:
- амплитуды ±3;
временных интервалов ±2
Автоматическая синхронизация
- Автоматическая установка размеров изображения
- Индикация основных измеряемых параметров на светодиодном табло
- Универсальное питание
- Малые габариты
- А
|
Рабочая частьэкрана |
60X80 мм |
|
Питание |
220 В, 50, 60 и 400 Гц; от источника постоянного тока 27 В |
|
Потребляемая мощность |
65 В |
|
Габариты |
285X135X360 мм |
|
Масса |
С9-7 7,5 кг |
Телевизионные осциллографы
Для измерения амплитудных и фазовых характеристик
Технические характеристики приборов этой серии, а также других для анализа формы сигналов и наблюдения векторов приведены в таблице 2.
|
Таблица 2. Технические характеристики телевизионных осциллографов и вектороскопов |
||||||||||||||||||||||
|
1 7 0 5 A |
1 7 1 1 J |
1 7 2 1 |
1 7 2 5 |
1 7 3 1 |
1 7 3 5 |
1 7 3 5 H D |
1 7 4 1 |
1 7 4 5 |
1 7 5 1 |
1 7 5 5 |
1 7 6 1 |
1 7 6 5 |
1 7 8 1 R |
W F M 9 1 |
W F M 3 0 0 A |
W F M 6 0 1 A |
W F M 6 0 1 E |
W F M 6 0 1 M |
W F M 1 1 2 5 |
V M 1 0 1 |
V M 7 0 0 T |
|
|
Видеостандарт |
||||||||||||||||||||||
|
NTSC |
доп. |
|||||||||||||||||||||
|
PAL |
доп. |
|||||||||||||||||||||
|
ТВЧ |
||||||||||||||||||||||
|
Входные сигналы |
||||||||||||||||||||||
|
Композитный аналоговый |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
6 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
4 |
1 |
1 |
1 |
||||||
|
Компонентный аналоговый |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
1 |
1 |
|||||||||||||
|
Последовательный цифровой композитный |
||||||||||||||||||||||
|
Последовательный цифровой компонентный |
2 |
2 |
2 |
2 |
||||||||||||||||||
|
Стереозвук |
||||||||||||||||||||||
|
Выходные сигналы |
||||||||||||||||||||||
|
Для аналогового монитора |
||||||||||||||||||||||
|
Для цифрового монитора |
||||||||||||||||||||||
|
Режимы набюдения |
||||||||||||||||||||||
|
Анализ спектра |
||||||||||||||||||||||
|
Форма сигнала |
||||||||||||||||||||||
|
Мониторинг RGB/YRGB |
||||||||||||||||||||||
|
Выделение/измерение строк |
||||||||||||||||||||||
|
Расположение векторов в композитном сигнале |
||||||||||||||||||||||
|
Компонентные сигналы: с последовательным располоением на экране/с наложением |
||||||||||||||||||||||
|
Расположение векторов в компонентном сигнале/яркость/ «бабочка» |
доп. |
|||||||||||||||||||||
|
Diamond (для RGB) |
||||||||||||||||||||||
|
Режим «картинки» |
||||||||||||||||||||||
|
Eye Pattern |
||||||||||||||||||||||
|
Измерение SCH-фазирования |
доп. |
доп. |
||||||||||||||||||||
|
Измерение амплитуды/фазы звука |
доп. |
|||||||||||||||||||||
|
Запоминание формы сигнала |
||||||||||||||||||||||
|
Прочие |
||||||||||||||||||||||
|
Измерительный курсор |
||||||||||||||||||||||
|
Полоса частот, МГц |
950- 1800 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
15/30 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
20 |
6 |
6 |
30 |
5 |
6 |
|||
|
Увеличение по вертикали |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
10 |
10 |
10 |
300 |
|||||
1711J, 1731, 1735 — телевизионные осциллографы (waveform monitor) сигналов PAL (1711J и 1731) и PAL/NTSC (1735) обеспечивают все необходимые измерения формы сигнала. 1721 — вектороскоп PAL. 1725 — вектороскоп PAL/NTSC.
Приборы 1741A/1751A/1761A (PAL) и 1745А/1755A/1765A (PAL/NTSC) — комбинированные приборы, обеспечивающие измерение формы композитного или компонентного сигналов, расположения векторов композитного и компонентного (1761А) сигналов, проведение измерений в режиме выделения строки с одновременным контролем фрагмента
Несколько отличается по своему назначению прибор этой же серии — 1705A. Это компактный специализированный анализатор спектра сигнала, разработанный в помощь операторам портативных наземных телевизионных станций спутниковой связи для
Входная чувствительность 1705А соответствует
К более сложным и дорогим устройствам этого же семейства измерителей формы сигналов можно отнести такие приборы, как WFM300A, WFM600A (E,M), 1781R, SDA601, VM101 (141), VM700T.
WFM300A — универсальный телевизионный прибор для исследования формы компонентных сигналов (возможно исследование и композитных
Он разработан специально для работы с сигналами RGB, Betacam или MII. Но, тем не менее, композитные сигналы PAL или NTSC также могут довольно легко наблюдаться на его экране. При проведении их вектороскопических измерений дополнительно следует применить прибор 1721 — последовательный композитный вектороскоп. Экран WFM300A обладает высокой яркостью, что позволяет не напрягаясь наблюдать сигналы при любых условиях освещенности. В качестве исследуемых сигналов используются либо сигналы от тест-генератора, прошедшие исследуемый участок телевизионного тракта, либо считанные с видеоленты сигналы, которые содержат всю информацию о качестве настройки записывающей и воспроизводящей аппаратуры (уровень видео, разделение сигналов яркости и цветности, настройка систем автоматики и др.).
По изображениям на дисплее можно судить об исправности этих устройств. Для различных видов измерений используются выбираемые из экранного меню различные установки прибора. Традиционно сохранено одновременное наблюдение на экране дисплея трех компонентных сигналов или любой их комбинации. При наблюдении композитного сигнала одновременно с ним можно наблюдать и сигнал яркости. Имеется также возможность одновременного наблюдения на дисплее одной или двух смежных строк или любых двух смежных полей исследуемого сигнала. Для повышения точности измерений возможен режим масштабирования по вертикали или по горизонтали наблюдаемого на экране фрагмента сигнала. В режиме вектороскопа, используемом обычно для оценки цветности и насыщенности, на дисплее наблюдаются векторы основных цветов сигнала, по положению которых оценивается качество цветопередачи. Для оценки расхождения во времени трех компонентных сигналов используется специально генерируемый сигнал типа «бабочка» (bowtie).
В дополнение к сглаживающему яркостному фильтру, который препятствует прохождению сигнала цветности композитного сигнала, в WFM300A имеется дифференциальный ступенчатый фильтр для измерений нелинейности сигнала яркости. В зависимости от исследуемого сигнала (композитный или компонентный) изменяется вид дисплея. WFM300A позволяет также проводить измерения в режиме выделения строки. Кроме того, любые 15 строк могут быть просмотрены одновременно, а их местоположение на кадре будет дополнительно подсвечено. Так как имеющиеся входные разъемы используются независимо от типа входного сигнала, то для удобства пользователя подключение компонентных или композитных сигналов определяется автоматически. Выбор одного из трех вариантов экранного меню производится непосредственно с передней панели, а выбор многочисленных опций при измерении сигналов — по экранному меню.
Семейство приборов WFM601
WFM601A — компонентный прибор для исследования формы
В режиме «бриллиантовый дисплей» (diamond display) можно оценивать, имеются ли искажения реального цветового пространства передающей телекамеры за счет искажения диаграммы уровней RGB. В режиме «острый дисплей» (arrowhead display) можно оценивать, как реальное цветовое пространство будет вписываться в композитный формат.
Очень интересным и удобным в эксплуатации представляется WVR500 — телевизионный осциллограф и вектороскоп сигналов NTSC или PAL. В качестве дисплея он использует стандартный цветной телевизионный монитор, на котором одновременно с телевизионным изображением наблюдается сигналограмма испытательного сигнала, который в данный момент передается по тракту (в кадровом гасящем импульсе).
Для удобства персонала сигналограмма может выводиться на монитор либо в полноэкранном формате, либо в виде окошка, фон которого может быть прозрачным или непрозрачным для картинки. Прибор может быть подключен либо непосредственно к измеряемому устройству, либо к выходу коммутатора, с которого на его вход может быть подключен любой сигнал. Он может быть установлен и в коммутационной аппаратной и в центральной, на стационарных и передвижных телевизионных станциях, в аппаратных и на станциях спутниковой связи и др.
WVR500 — телевизионный осциллограф и вектороскоп сигналов NTSC или PAL
