СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №5/2015

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 46 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2015 Y (напряжение) X (время) Z (интенсивность) Выбираем осциллограф Часть 1 В статье представлены основные типы цифровых осциллографов и описано их функциональное предназначение, а также особенности архитектуры, на основе которой реализован тот или иной тип измерительного прибора. Андрей Антонов (г. Волгоград) Т ИПЫ ОСЦИЛЛОГРАФОВ Осциллограф – это графическое устройство, формирующее график электрического сигнала, как прави- ло, временну ′ ю зависимость напряже- ния. По горизонтальной оси такого гра- фика мы можем наблюдать время, по вертикальной оси – напряжение или, как говорят, осциллограф формирует временну ′ ю развёртку сигнала. Исполь- зуя различную яркость изображения на экране осциллографа, можно графиче- ски выразить ещё одну величину иссле- дуемого сигнала – его интенсивность, как показано на рисунке 1. Осциллограф – это измерительный прибор, который позволяет [1]: ● наблюдать форму исследуемого сиг- нала и динамику её изменения; ● определять временны ′ е параметры сигнала и значения напряжения; ● определять частоту осциллирующе- го сигнала; ● наблюдать сдвиг фаз, возникающий при прохождении различных участ- ков изучаемой электрической цепи; ● наблюдать искажения сигнала, вно- симые каким-то участком цепи; ● выяснять постоянную (DC) и пере- менную (AC) составляющие сигнала; ● выяснятьсоотношениесигнал/шумито, является лишумстационарным, илиже он изменяется с течением времени. Все электронные устройства мож- но условно разделить на две катего- рии: аналоговые и цифровые. Анало- говое оборудование работает с непре- рывно изменяющимися физическими величинами, например напряжения- ми, в то время как цифровые устрой- ства работают с дискретными двоич- ными числами, представляющими зна- чения напряжения. Аналогично на два типа можно разде- лить осциллографы: аналоговый и циф- ровой. Исторически появившись рань- ше, аналоговые осциллографы посте- пенно уходят в прошлое. Но, тем не менее, нельзя не отметить преимуще- ства аналогового прибора, в котором отсутствуют шумы, имеющие циф- ровую природу, такие как, например шум аналого-цифрового преобразо- вателя, проявляющийся в ступенчато- сти осциллограммы. Аналоговые при- боры наиболее точно передают форму исследуемого сигнала. В отличие от аналогового, цифровой осциллографиспользует аналого-циф- ровой преобразователь для получения значения напряжения в виде цифровой информации. Цифровой осциллограф захватывает сигнал, производя выборку из него и тем самым создавая ряд образ- цов (сэмплов) сигнала, которые нака- пливаются и запоминаются, пока не будет получено достаточное их количе- ство для формирования формы сигнала на экране. Пример цифрового осцилло- графа показан на рисунке 2. Если осциллограф выполнен в виде портативного устройства, то, зачастую, он совмещается с мультиметром. Такие приборы называют скопметрами. При- мер такого прибора показан на рисун- ке 3. Неоспоримыми преимуществами таких устройств являются независи- мость от питающей сети, компактность, мобильность и универсальность. Зачастую цифровые осциллогра- фы могут содержать в одном корпу- се дополнительные устройства, рас- ширяющие их функциональные воз- можности. Это могут быть, например, цифровой анализатор, функциональ- ный генератор или же генератор циф- ровых последовательностей. Осциллографы на базе ПК, или как их ещё называют, USB-осциллографы (см. рис. 4), становятся всё более попу- лярными, поскольку они дешевле тра- диционных. Используя компьютер, они получают большой цветной дисплей, быстрый процессор, возможности сохранения данных на диск и рабо- ты на клавиатуре. Другим большим их преимуществом является возможность быстрого экспорта данных в электрон- ные таблицы. Среди USB-приставок часто попадаются настоящие «ком- байны», совмещающие несколько уст- ройств в одном корпусе: осциллограф, цифровой анализатор, генератор сиг- налов произвольной формы и генера- тор цифровых последовательностей. За удобство и универсальность «комбай- нов» приходится расплачиваться худ- шими характеристиками, нежели у их автономных собратьев. Большинство современных циф- ровых осциллографов позволяют за- дать автоматические параметрические Рис. 1. Электрический сигнал на экране осциллографа Рис. 2. Цифровой осциллограф Рис. 3. Скопметр