Что такое осциллограф и как им пользоваться

Осциллограф – второй по незаменимости прибор (после мультимера) в радиоэлектронике. По сути, представляет из себя «продвинутую» версию вольтметра.  Только он позволяет не только замерить конкретное напряжение, но еще и проанализировать его форму. При помощи осциллографа можно достаточно быстро локализовать неисправность в схеме и принять меры по ее устранению

Чтобы не вдаваться в тонкости устройства прибора, ограничимся его внешним описанием и описанием его функций. Главная часть осциллографа – экран, на котором отображаются импульсы. Экран поделен на клетки, масштаб которых задается при помощи соответствующих регуляторов.

Когда на экране отображается импульс, чтение данных производится следующим образом. Количество клеток, расположенных по вертикали от верхней до нижней границы импульса соответствуют напряжению замеряемого сигнала. Горизонтальные же клетки отвечают за параметр времени. Зная временной промежуток одного колебания импульса, можно без труда рассчитать его частоту. Изображение сигнала на экране осциллографа называется осциллограммой. Тут можно узнать какая на осциллограф цена.

В зависимости от модели, осциллограф может обладать одним, двумя и более сигнальными входами, позволяющими анализировать сразу несколько сигналов, сравнивая их между собой. В простейшем случае осциллограф обладает одним активным (сигнальным) щупом и щупом заземления («земляным» щупом).

Когда щупы ни к чему не подключены, на экране осциллографа мы видим так называемую «нулевую линию», расположенную горизонтально. Это говорит о том, что на входе – 0 вольт. Если, к примеру, подключить щупы к батарейке или аккумулятору, то линия подскочит на несколько клеток, число которых будет соответствовать замеряемому напряжению. При этом, если сигнальный щуп подключен к плюсу, то линия поднимется вверх, а если щупы поменять местами, то опустится на такое же количество клеток.

Настройки осциллографа

Усиление сигнала

Любой осциллограф обладает регулятором усиления сигнала. Можно сказать, что этот параметр просто меняет масштаб изображения. К примеру, если в высоту на экране всего десять клеток и параметр усиления задан как 1 В на 1 клетку, то сигнал напряжением в 20 вольт мы попросту не увидим. Имеет смысл изменить параметр усиления так, чтобы одна клетка соответствовала большему числу вольт.
Верно и обратное. При низком напряжении разглядеть осциллограмму поможет увеличение параметра усиления сигнала.

Регулятор развертки

Принцип действия регулятора развертки аналогичен усилению, но работает с горизонтальной осью, изменяя количество миллисекунд, соответствующих одной клетке. Уменьшая значение развертки, мы получаем возможность детально изучить небольшой участок отображаемого сигнала.

Для того чтобы оценить цикличность сигнала, значение развертки следует увеличить. Сигнал «развернется» на экране, и мы сможем определить его тип, частоту и прочие параметры.

Блок синхронизации

Развертка вырисовывает график слева направо до тех пор, пока не закончится экран. Затем рисовка начинается снова. Поскольку происходит это очень быстро, то на экране появляется «бегущее» изображение, либо вообще невнятная каша.  Причина проста: новые участки сигнала рисуются по старым, с неизбежным смещением.

Регулируя параметры синхронизации, мы добиваемся того, что развертка включается при достижении определенного значения входным сигналом. То есть, если задать напряжение синхронизации 0 вольт, то (если мы, к примеру, изучаем синусоидальный сигнал) отрисовка его начнется тогда, когда напряжение достигнет 0 В, а закончится, когда закончится экран. После чего, с очередного нуля, отрисовка начнет повторять прежний путь, и мы увидим стабильную картинку. При этом любые скачки напряжения будут сразу видны.

В самом элементарном исполнении блок синхронизации имеет два регулирующих элемента. Первый – это возможность задать напряжение старта. Второй – выбор типа запуска. С помощью этого переключателя, мы можем задать очень важный параметр: будет ли отрисовка начинаться, когда синусоида «падает» до нуля, либо когда она до нуля «взлетает». Называются позиции переключателя соответственно: «Фронт» и «Спад».

В более сложных моделях присутствуют и другие параметры синхронизации. Так, например, синхронизироваться осциллограф может не с измеряемым сигналом, а с другим внешним или даже с сигналом из электросети. Такая стабилизация имеет смысл при измерении специфических сигналов, проследить цикличность которых не так-то просто.

Для чего нужен осциллограф

Сфера применения осциллографа чрезвычайно обширна. Возможность своими глазами увидеть поведение электрического сигнала может многократно ускорить диагностику, а соответственно, и ремонт практически любого прибора.

С помощью осциллографа можно:

    Определить напряжение и временные параметры сигнала, высчитать частоту;
    Наблюдать форму сигнала и сделать выводы о его природе;
    Отслеживать искажения сигнала на определенных участках цепи;
    Определять сдвиг фаз;
    Определить соотношение полезного сигнала и шума, а также выяснить характер шума.

Там, где, работая мультиметром, для определения причины неисправности схемы придется затратить час, с осциллографом вы уложитесь в несколько минут. Кроме того, некоторые поломки можно диагностировать только с помощью осциллографа.

Например, в случае, когда сбои в работе схемы случаются при совокупности определенных условий. С такой проблемой часто сталкиваются работники автомастерских. Если двигатель сбоит по достижении определенного числа оборотов и сбой продолжается короткое время, то диагностировать неисправность без осциллографа попросту невозможно.

Осциллограф производит более миллиона измерений в секунду, поэтому любые, даже самые кратковременные нарушения будут им зафиксированы.

Какой выбрать осциллограф

На сегодняшний день существует множество моделей осциллографов, и отдать однозначное предпочтение какой-то одной версии нельзя. В первую очередь

приборы стоит разделить на две большие группы: электронно-лучевые и цифровые.

Осциллограф, построенный на базе электронно-лучевой трубки (все советские модели) довольно тяжел, громоздок и маломобилен. В то же время, точность измерений у него значительно выше, чем у цифрового.

Цифровые осциллографы (с ЖК-дисплеем) компактны и легки, обладают более развитой системой настроек. Имеют возможность запоминать результаты измерений и представлять на экране именно тот момент, в который произошел сбой.

Кроме того, осциллографы различаются по количеству каналов: от одного до шести и выше. В большинстве случаев хватает двух каналов, но для работы со сложной техникой может понадобиться больше.

Существуют даже осциллографы, соединенные с другими измерительными приборами в одном корпусе. Такая комбинация позволяет быстро и эффективно получить массу полезных сведений о сигнале.

Кроме того, есть компьютерные программы-осциллографы. Щуп при этом подсоединяется ко входу звуковой карты компьютера. В случае если измерения требуется производить не часто, и измерения эти не сложны – возможно, программный осциллограф будет наилучшим решением.

Выбирая осциллограф, следует в первую очередь отталкиваться от того, какие именно измерения вы собираетесь с помощью него производить.

Ну, основные понятия работы с осциллографом мы обсудили. Рассказать всё, конечно, невозможно, так как многочисленные нюансы, возникающие в процессе работы, становятся понятны только с опытом. Поэтому, пользуйтесь этим прибором как можно чаще и приобретайте необходимый опыт использования данного измерительного устройства.