Осцилограф

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Осцило́граф — прилад для вимірювання та запису параметрів електричного сигналу.

Історія[ред.ред. код]

Вперше прилад був створений американською фірмою Tektronix у 1947 році. Це був аналоговий осцилограф Tektronix Model 511, принцип дії якого був заснований на використанні катодної електронно-променвої трубки. У 80-х роках XX століття американська фірма LeCroy Corporation почала виробництво перших цифрових осцилографів.

Класифікація осцилографів[ред.ред. код]

За способом обробки вхідного сигналу осцилографи поділяють на аналогові та цифрові. За кількістю променів поділяються на одно- двохпроменеві тощо. N-променевий осцилограф має N сигнальних входів та може одночасно відображати на екрані N графіків. Цифрові осцилографи також поділяються на запам'ятовуючі, люмінофорні та стробоскопічні.

Аналогові осцилографи[ред.ред. код]

Аналоговий осцилограф С1-107

Цей тип приладів є найбільш поширеним та дешевим. Складовими елементами такого осцилографу є: електронно-променева трубка, вхідний розділювач, підсилювач вертикального відхилення, схема синхронізації та горизонтального відхилення, джерело живлення.

У осцилографах застосовують трубки з електростатичним відхиленням, на відміну від телевізорів та моніторів, де використовується магнітне відхилення. Такі трубки складніші у виробництві але мають більш широкий діапазон частот.

В кожний конкретний момент відхилення електронного променя та світлової плями на екрані, яку він утворює, пропорційне напрузі, яка прикладена до пластин вертикального відхилення. Напруга на пластинах горизонтального відхилення вимірюється лінійно, що забезпечує горизонтальну розгортку.

Найменша частота, при якій картинка ще читається складає в середньому 10 Гц, хоча при застосуванні спеціальних електронно-променевих трубок вона може бути значно нижче. Верхня робоча частота визначається здебільшого характеристиками підсилювача вертикального відхилення та ємністю між відхиляючими пластинами.

В останній час з розвитком елементної бази аналогові осцилографи набули ряд важливих додаткових функцій та можливостей, наприклад курсори з цифровим відліком значень напруги та часу, мультиплексори для декількох каналів, завдяки яким є можливість створити розгортку з відображенням кількох каналів на однопроменевій трубці.

Цифрові запам'ятовуючі осцилографи[ред.ред. код]

Цифровий осцилограф

У порівнянні з аналоговими такі прилади мають ширші можливості, але й більш високу вартість. В загальному вигляді цифровий осцилограф складається з вхідного дільника, нормалізуючого підсилювача, аналого-цифрового перетворювача, блока пам'яті пристрою керування та пристрою відображення.

Вхідний сигнал після нормалізації перетворюється у цифрову форму та записується у пам'ять. Швидкість запису (кількість значень, що записуються, за секунду) завдається пристроєм керування, її верхня межа визначається параметрами аналого-цифрового перетворювача, а нижня межа теоретично не обмежена, на відміну від аналогових осцилографів.

Оцифровка сигналу дозволяє уникнути відображення сигналу у реальному масштабі часу та таким чином підвищити стійкість зображення, надає можливість зберігати результати, спрощує масштабування. Використання дисплею на рідких кристалах дозволяє відображати будь-яку додаткову інформацію та керувати приладом за допомогою меню. Деякі прилади мають кольоровий дисплей, який дозволяє гарно розрізняти сигнали різних каналів.

Сучасні цифрові осцилографи мають високу чутливість (градація шкали від 1 мВ) та роздільність (від 8 до 14 біт), широкий діапазон коефіцієнтів розгорток (від 2 нс до 50 с), розвинену логіку синхронізації з будь-якими затримками запуску розгортки. Крім звичайних схем запуску синхронізації може відбуватися запуск при досягненні сигналом певного значення. Процесори цифрової обробки дозволяють досліджувати спектр сигналу з використанням швидкого перетворення Фур'є. Цифрове подання інформації забезпечує можливість її збереження у пам'яті комп'ютера або виводу безпосередньо на принтер.

Цифрові люмінофорні осцилографи[ред.ред. код]

Ці осцилографи засновані на технології, яка у цифровій формі імітує зміну інтенсивності зображення, яке властиве аналоговим осцилографам. Таким чином дослідники можуть бачити на екрані модульовані сигнали та всі їх тонкі деталі, забезпечуючи при цьому їх зберігання, вимірювання та аналіз. Цей тип приладів поєднує у собі кращі якості аналогових та цифрових осцилографів.

Цифрові стробоскопічні осцилографи[ред.ред. код]

В цьому класі приладів використовується принцип послідовного стробування миттєвих значень сигналу для перетворення (стискання) його спектру, при кожному повторенні сигналу визначається миттєве значення сигналу в одній точці. До моменту приходу іншого сигналу точка відбору переміщується по сигналу і так до тих пір поки він весь не буде простробований. Тривалість перетвореного сигналу в багато разів перевищує тривалість досліджуваного сигналу, таким чином має місце стискання спектру, що еквівалентно відповідному розширенню смуги пропускання. Стробоскопічні осцилографи найбільш широкосмугові (до 100ГГц) та дозволяють досліджувати періодичні сигнали з мінімальною тривалістю.

Віртуальні осцилографи[ред.ред. код]

Осцилографи цього класу можуть бути як зовнішніми приладами з USB або паралельним портом вводу-виводу даних, так і внутрішнім приладом у комп'ютері на основі PCI або ISA карток. Програмне забезпечення дає можливість повного керування приладом, а також забезпечує імпорт-експорт даних, математичну обробку сигналів, цифрову фільтрацію тощо. Недоліком такого типу приладів є неможливість побачити та виміряти постійну складову сигналів.

Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]