Назначение, сферы применения

Посредством осциллографа производятся исследования параметров электросигналов, подводимых на вход прибора. Он преобразует принимаемые данные в графическое изображение, по которому можно производить анализ. С помощью полученной «картинки» анализируется зависимость сигнала, например, напряжения от времени. Прибор может одновременно принимать от 1 до нескольких лучей (сигналов). Каждый из них поступает на отдельный вход и отображается отдельным графиком на экране (дисплее). Таким образом, приборы бывают однолучевыми, двулучевыми, многолучевыми (многоканальными).

Сфера применения прибора:

• изучение колебаний значений сигналов электросети или их мгновенных показателей;
• сигналов, изменяющихся во времени;
• характеристик схем электроники и ее составляющих элементов.

Наиболее распространенными типами приборов являются аналоговые, цифровые и USB осциллографы.

Аналоговые модели осциллографов

В основе прибора лежит электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), проходя через которую сигнал преобразуется в графическую форму. Многие специалисты до сих пор предпочитают пользоваться именно этими моделями, считая их более привычными и надежными. Такие приборы имеют ряд достоинств, но и отрицательных моментов в их конструкции содержатся немало. Для удобства восприятия, информация сведена в таблицу:

Преимущества	Недостатки
Привычная панель, простота пользования	Зависимость от частоты сигнала (мигание, тусклость изображения) и, как следствие невысокая точность
Изображение реальной «картинки» с отображением происходящих во времени изменений	Полоса пропускания ограничена
При постоянном использовании управление настройками становится знакомым и понятным	Анализ характеристик поступающих данных ограничен средствами
Невысокий ценовой сегмент

Аналоговый осциллограф способен решать некоторые задачи не хуже цифровых моделей

Однако нельзя ставить низкую стоимость во главу угла – для дела важна функциональность. Большинство пользователей продолжают использовать аналоговые модели в связи с их наличием. Тем не менее, при случае, предпочитают обзавестись более современными изделиями. Читайте также статью: → «Соединительная коробка. Поиск и ремонт неисправностей ».

Цифровые приборы для ремонта техники

Развитие и совершенствование электронной техники усложняет процесс ее обслуживания, но вместе с тем, параллельный рост цифровых технологий дает возможность широкого использования достигнутых результатов в создании новых контрольно-измерительных приборов. Не являются исключением и цифровые осциллографы, которые становятся более функциональными и удобными в применении.

Цифровой прибор дает больше возможностей для изучения параметров и формы сигналов

Преимущества и недостатки сведены в таблицу:

Преимущества	Недостатки
Доступность остановки картинки на нужное время	Высокие ценовые значения
Высокая измерительная точность	Сложность управления
Полоса пропускания гораздо шире, чем у аналоговых моделей	Недостаточная частота оцифровки затирает некоторые детали сигнала
Экран яркий, защищен от мерцаний
Доступность обнаружения импульсных сетевых помех
Допустимость коммутации с компьютером
Возможность дополнительной обработки полученных данных

Некоторые модели не имеют собственного дисплея. Они применяются путем подключения к компьютеру и передают данные на его монитор.

USB осциллографы для работы с компьютером

Такие компактные устройства относятся к цифровым моделям, однако работают только в совокупности с персональным компьютером (ноутбуком), на который передают принимаемый сигнал для последующего изучения.

Преимуществами этих приборов являются:

• небольшие размеры;
• доступность сохранения и распечатки полученных данных;
• возможность быстрой обработки с помощью компьютера.

Единственным недостатком, хотя и довольно значительным, является не совсем точное отображение формы сигнала.

USB осциллограф хороший помощник при совершении измерений в электронных схемах

Если планируется применение осциллографа только в целях контроля и проверки определенных параметров, а особая точность не имеет решающего значения, то прибор-приставка к ПК – правильный выбор.

Обзор популярных моделей, сравнительный анализ

Tektronix 2465B (аналоговый) – один из самых достойных представителей своего класса с полосой пропускания 400 МГц. Основные характеристики:

• прибор многоканальный (4 канала);
• чувствительность от 2 мВ до 5 В на деление;
• предусмотрен частотомер;
• дисплей 6 дюймов;
• габариты: передняя панель 330х160 мм, длина – 434 мм, вес 9,3 кг.

Кроме того модель предусматривает систему измерений ТВ сигналов. Управление режимами электронное, поэтому все регулировки производятся плавно.

RIGOLMSO 4052 (цифровой) – обладает широкой полосой пропускания 500 МГц. Эксплуатационные характеристики:

• прибор 2-канальный, оснащенный логическим анализатором на 16 каналов;
• чувствительность от 1 мВ до 5 В/деление;
• функция записи осциллограмм до 110,000 в секунду;
• анализ показателей в реальном времени;
• жидкокристаллический дисплей 9 дюймов (цветной);
• габариты 440х218х130 мм, вес 5 кг.

Устройство способно взаимодействовать с ПК, поэтому комплектуется диском с программным обеспечением и кабелем USB.

UNI—TUTD 4302C (цифровой) – полоса пропускания 300 МГц. Обладает следующими параметрами:

• прибор двухканальный + логический анализатор на 16 каналов;
• чувствительность 2мВ – 5 В на деление;
• предусмотрена опция мультиметра;
• дисплей ЖК цветной 5,7 дюйма;
• размеры 330х165х165 мм, масса 3,8 кг.

Прекрасный тестовый прибор для производства измерений и выявления неполадок.

HantekDSO 3204 (USB осциллограф) – полоса пропускания 200 МГц. Высокие эксплуатационные показатели:

• прибор имеет 4 канала;
• чувствительность от 10 мВ/деление до 5 В/деление;
• функция мультиметра;
• программное обеспечение совместимо с 6 системами;
• размеры 190х45х255 мм, масса 1 кг.

Идеально совмещается с портативными ПК и планшетами. Может использоваться на выездах. Защищен корпусом из алюминиевого сплава.

Hantek 6204 BD (модель USB) с пропускной полосой 200 МГц, оснащен независимым дисплеем 2,9 дюйма. Рабочие параметры:

• прибор четырехканальный;
• чувствительность 2 мВ – 5 В на деление;
• ПО совместимо с Windows 7, 8, 10.

Предусмотрена возможность подключения нескольких осциллографов к одному компьютеру, что при необходимости позволяет увеличить количество каналов. Читайте также статью: → «Измерение сопротивления изоляции электропроводки ».

Виды развёрток

В разных режимах работы осциллографа линейные (создаваемых пилообразным напряжением) развёртки могут различаться:

• Однократная. Генератор запускается один раз, затем блокируется. Такая развёртка нужна для фиксирования неповторяющихся сигналов.
• Ждущая. Запуск происходит сразу после сигнала. Нужна для наблюдения за редкими колебаниями.
• Автоколебательная. Генератор периодически включается при отсутствии сигнала. Удобна для отображения частых периодических импульсов.

Критерии выбора цифрового осциллографа

1.Полоса пропускания цифрового осциллографа

Системная полоса пропускания цифрового осциллографа определяет главную способность цифрового запоминающего осциллографа измерять аналоговый сигнал – максимальный диапазон частот, в котором обеспечивается точное измерение.

Что необходимо учитывать

• Осциллографы начального уровня обычно обладают максимальной полосой пропускания 100 МГц. Они могут точно (в пределах 2 %) показывать амплитуду синусоидальных сигналов частотой до 20 МГц
• Для цифровых сигналов осциллограф должен захватывать основную, третью и пятую гармоники, иначе в осциллограмме будут отсутствовать важные детали. Поэтому для достижения погрешности не более ±2 % полоса пропускания осциллографа с учетом пробника должна, как минимум, в 5 раз превышать максимальную полосу сигнала – «правило пятикратного превышения». Это необходимо и для точного измерения амплитуды
• Поэтому для высокоскоростных цифровых сигналов, сигналов последовательных шин, видеосигналов и других сложных сигналов может потребоваться осциллограф с полосой пропускания 500 МГц и выше

Рис 1. Полоса пропускания определяется как полоса частот, в пределах которой входной синусоидальный сигнал ослабляется осциллографом не более чем до 70,7 % или по уровню –3 дБ (по уровню половинной мощности), как показано на данном рисунке для осциллографа с полосой пропускания 1 ГГц.

При выборе осциллографа — это один из главных факторов.

2. Время нарастания цифрового осциллографа

При работе с аналоговыми схемами основным критерием пригодности осциллографа является полоса пропускания. При исследовании импульсных или многоуровневых сигналов с крутыми фронтами наиболее важно, насколько точно осциллограф измеряет длительность фронта.

Что необходимо учитывать

• Чем меньше время нарастания осциллографа, тем точнее он может передать тонкие детали быстрых перепадов. Кроме того, этот параметр важен для точного измерения времени
• Время нарастания определяется, как k/(Полоса пропускания), где k лежит в диапазоне от 0,35 (для осциллографов с полосой <1 ГГц) до 0,40 –0,45 (>1 ГГц)
• Аналогично полосе пропускания, время нарастания осциллографа должно быть в 5 раз меньше минимальной длительности фронта исследуемого сигнала. Например, для измерения фронта длительностью 4 нс, время нарастания осциллографа должно быть не более 800 пс. Примечание. Как и для полосы пропускания, соблюдение этого простого правила возможно не всегда
• Для измерения сигналов ТТЛ и КМОП может потребоваться время нарастания 300-400 пс

Рис 2. Ваш осциллограф должен быть достаточно быстродействующим для точного захвата быстрых переходных процессов.

3. Согласованные пробники

Точные измерения начинаются с наконечника пробника. Полоса пропускания пробника должна соответствовать полосе пропускания осциллографа (с учетом «правила пятикратного превышения»), и при этом пробник не должен создавать излишнюю нагрузку на цепи тестируемого устройства.

Что необходимо учитывать

• При подключении пробника к тестируемому устройству он становится составной частью измеряемой цепи, внося в нее свое сопротивление, емкость и индуктивность, которые способны повлиять на результаты измерения. Для минимизации такого влияния лучше использовать пробники и осциллографы одного производителя, образующие интегрированное решение
• Важную роль играет нагрузка на исследуемую цепь. Активная нагрузка стандартного пассивного пробника обычно имеет приемлемое значение 10 МОм и выше. А вот его емкостная нагрузка 10, 12 или даже 15 пФ может создавать серьезные проблемы для измерения на высоких частотах
• Выбирая осциллограф среднего ценового диапазона, обращайте внимание, чтобы пробники имели входную емкость не более 10 пФ. Лучшие пассивные пробники обладают полосой пропускания 1 ГГц и входной емкостью менее 4 пФ ( Например, Tektronix TPP1000)

Рис 3. Выбирая пробник, подготовьте ответы на следующие вопросы. Что вы планируете измерять – напряжение, ток или и то, и другое? Какова частота исследуемого сигнала? Велика ли амплитуда? Высокое или низкое выходное сопротивление имеет тестируемое устройство? Нужны ли вам дифференциальные измерения? Выбор пробников зависит от того, с какими устройствами и сигналами вы собираетесь работать.

Поэтому, задача не только в том, как выбрать цифровой осциллограф, но и как пользоваться осциллографом.

Используйте несколько пробников. Для начала выберите пассивные пробники с широкой полосой пропускания и малой входной емкостью. Активные несимметричные пробники имеют полосу пропускания от 1-4 ГГц, а дифференциальные – до 20 ГГц и выше. Добавив токовый пробник, вы сможете использовать осциллограф для расчета и отображения мгновенной мощности, активной мощности, полной мощности и фазы. Высоковольтные пробники могут измерять напряжения до 40 кВ пикового значения. Специальные пробники включают логические, оптические, тепловые и др.

4. Сколько нужно каналов для выбора осциллографа?

Цифровые осциллографы оцифровывают сигнал, поступающий на входные аналоговые каналы, а затем сохраняют и отображают полученные значения. Обычно, чем больше каналов, тем лучше, хотя дополнительные каналы увеличивают цену прибора.

Что необходимо учитывать

• Сколько каналов выбрать – 2, 4, 8 или 16 – зависит от вашего приложения. Два или четыре аналоговых канала позволят измерять и сравнивать временные характеристики сигналов аналоговых устройств, тогда как отладка цифровой системы, использующей параллельную передачу данных, может потребовать 8 или 16 дополнительных каналов, а возможно и больше. Например, осциллограф MSO58 имеет 8 аналоговых или 64 цифровых канала
• Осциллографы смешанных сигналов предлагают дополнительные цифровые каналы ( цифровой вход осциллографа), которые отображают только два логических уровня и могут представлять их в виде сигнала шины. Комбинированные осциллографы ( например, MDO4104С) имеют отдельный РЧ вход для выполнения высокочастотных измерений в частотной области
• Какую модель бы вы ни выбрали, все каналы должны обладать достаточным диапазоном частот, линейностью, точностью усиления, равномерностью АЧХ и стойкостью к статическому разряду
• Некоторые приборы в целях экономии используют общую для нескольких каналов систему дискретизации. Будьте осторожны – в этом случае частота дискретизации может снижаться в зависимости от числа используемых каналов
• Изолированные каналы упрощают измерения с гальванической развязкой. В отличие от осциллографов с несимметричным входом, «общие» проводники входных каналов могут быть изолированы друг от друга и от «земли». Например, серия осциллографов Tektronix TPS2000B или Rohde & Schwarz Scope Rider

Рис 4. Комбинированные осциллографы (MDO) не только предлагают аналоговые и цифровые каналы, как и осциллографы смешанных сигналов (MSO), но и имеют отдельный РЧ вход, сигнал которого можно анализировать в частотной области.

5. Частота дискретизации цифрового осциллографа

Частота дискретизации осциллографа подобна частоте кадров видеокамеры. Она определяет количество мелких деталей сигнала, которые может захватить и отобразить осциллограф.

Что необходимо учитывать

• Частота дискретизации (число выборок в секунду) показывает, насколько часто осциллограф делает выборки сигнала. Как и ранее, рекомендуется придерживаться «правила пятикратного превышения»: частота дискретизации должна не менее чем в 5 раз превышать наивысшую частотную составляющую измеряемого сигнала
• Минимальная частота дискретизации тоже может иметь важное значение, если нужно исследовать медленно меняющиеся сигналы в течение длительного времени
• Большинство осциллографов начального уровня имеют максимальную частоту дискретизации от 1 до 2 Гвыб./с, тогда как осциллографы среднего ценового диапазона могут предлагать от 5 до 10 Гвыб./с
• Чем выше частота дискретизации, тем меньше теряется информации, и тем лучше осциллограф представляет исследуемый сигнал. Но при этом память заполняется быстрее, что ограничивает интервал захвата

Рис 5. Точность отображения сигнала зависит от частоты дискретизации и от используемого метода интерполяции.

Линейная интерполяция соединяет выборки сигнала прямыми линиями, но такой подход ограничен реконструкцией сигналов с прямыми участками.

Интерполяция «sin x/x» представляет собой математический процесс, в котором для заполнения промежутков между реальными выборками рассчитываются дополнительные точки. Эта форма интерполяции хорошо работает для сигналов криволинейной формы и непериодических сигналов, которые в реальных схемах встречаются значительно чаще, чем чистые меандры или импульсы.

Следовательно, интерполяция «sin x/x» более предпочтительна для приложений, где частота дискретизации превышает полосу пропускания системы от 3 до 5 раз.

Для захвата глитчей нужна скорость. Теорема Котельникова гласит, что для точной реконструкции сигнала частота дискретизации должна не менее чем в два раза превышать его наивысшую частотную составляющую.

Однако это соотношение определяет абсолютный минимум, который применим только к синусоидальным и периодическим сигналам. Глитчи по определению являются непериодическими, поэтому дискретизация с удвоенной частотой наивысшей составляющей обычно недостаточна. Вывод: высокая частота дискретизации повышает разрешение, позволяя увидеть накладывающиеся друг на друга события.

• 
  
  Система Fast Acquisition
• 
  
  Скорость захвата осциллограмм до 400 000 осц./с
• 
  

6. Гибкая система запуска

Система запуска обеспечивает стабильное изображение и позволяет выделять конкретные фрагменты сложных сигналов.

Что необходимо учитывать

• Все осциллографы обеспечивают запуск по фронту, и большинство – по длительности импульса
• Для захвата специфических аномалий и более эффективного использования длины записи выбирайте осциллограф, имеющий расширенные режимы запуска для более сложных сигналов
• Чем шире выбор условий запуска, тем выше гибкость использования осциллографа (и тем быстрее вы сможете выявлять причины возникающих проблем):
  • запуск по последовательности событий А и В, задержка по времени или по событиям;
  • запуск по строке или кадру видеосигналов стандартной и высокой четкости;
  • запуск по условию – скорость нарастания, глитч, длительность импульса, время ожидания, рант, время установки и удержания;
  • запуск по сигналам последовательных (I2C, SPI, CAN/LIN, USB …) и параллельных шин

Рис 6. Запуск позволяет начать горизонтальную развертку с нужной точки сигнала, а не просто с того места, где закончилась предыдущая развертка. При однократном запуске происходит захват по всем каналам одновременно.

Расширенные функции запуска помогают найти нужную информацию. Запуск по заданным условиям позволяет выделить определенный участок осциллограммы и обнаружить аномалии. Функции запуска можно настроить на специальные условия во входном сигнале, облегчая, например, обнаружение импульсов, длительность которых меньше заданной

• 
  
• 
  
• 
  

7. Длина записи

Длина записи – это число точек, из которых состоит зарегистрированная осциллограмма. Осциллограф имеет ограниченный объем памяти для записи выборок, поэтому чем больше объем памяти, тем большую длину записи можно получить.

Что необходимо учитывать

• Время захвата = длина записи / частота дискретизации. Например, при длине записи 1 млн. точек и частоте дискретизации 250 Мвыб./с осциллограф может захватывать сигнал в течение 4 мс. Правильное понимание этого параметра поможет Вам выбрать осциллограф именно под Ваши задачи
• Современные осциллографы позволяют выбирать длину записи, оптимизируя уровень детализации в соответствии с вашим приложением
• Хороший осциллограф общего назначения может сохранить более 2000 точек, чего более чем достаточно для стабильного синусоидального сигнала (требующего как минимум 500 точек). Но для отыскания причин аномалий в сложных последовательных потоках данных лучше выбрать осциллограф с цифровым люминофором (DPO) с длиной записи 1 млн. точек или больше.
• Для регистрации переходных процессов или поиска непериодических сигналов, таких как джиттер, искаженные импульсы или глитчи, выбирайте осциллограф, начиная со среднего ценового диапазона, сочетающий большую длину записи с высокой скоростью обновления осциллограмм.

Рис 7. Поскольку осциллограф может сохранять лишь ограниченное число выборок, временное окно захвата осциллограммы обратно пропорционально частоте дискретизации осциллографа. Время захвата = Длина записи / Частота дискретизации.

Получите полную картину. Достаточно детальный захват для декодирования сигнала шины USB требует высокого разрешения по времени (200 пс). Регистрация нескольких пакетов требует продолжительного времени захвата (200 мкс). Чтобы отобразить и то и другое, нужен осциллограф с большой длиной записи (1 млн. точек).

8. Система навигации и анализа

Поиск определенных аномалий формы сигнала можно сравнить с поиском иголки в стоге сена. Вам понадобятся средства, автоматизирующие этот процесс и ускоряющие получение результата.

Что необходимо учитывать

• Функция масштабирования и панорамирования позволяет растягивать интересующий участок осциллограммы и перемещать окно обзора назад и вперед по шкале времени
• Функция воспроизведения и паузы автоматически перемещает окно обзора по осциллограмме. Это позволяет освободить руки и сконцентрироваться на самом сигнале
• Маркеры позволяют помечать интересующие события. Для быстрого перехода между маркерами и простого измерения временных интервалов можно использовать органы управления передней панели
• Функция поиска и маркировки позволяет просматривать всю захваченную осциллограмму и автоматически отмечать появления определенных пользователем событий
• Расширенный поиск позволяет определять различные критерии, аналогичные условиям запуска, в соответствии с которыми будут автоматически обнаруживаться и помечаться события в захваченном сигнале.

Рис 8. Осциллографы с длиной записи в миллионы точек могут выполнять захват в течение длительного времени, что очень важно для исследования сложных сигналов. Расстановка маркеров помогает, например, измерять задержки на шине CAN.

9. Расширенная поддержка приложений

Лучшие осциллографы имеют прикладное программное обеспечение для диагностики оптических и электрических схем и тестирования на соответствие стандартам.

Что необходимо учитывать

• Приложения для измерения целостности сигнала и джиттера позволяют глубже анализировать проблемы качества сигнала в цифровых системах, выявлять причины их возникновения и оценивать их влияние
• РЧ приложения предоставляют возможность представления сигналов в частотной области и анализа с помощью спектрограмм и кривых зависимости амплитуды, частоты и фазы от времени.
• Поддержка отладки встраиваемых систем со смешанными аналоговыми и цифровыми сигналами, параллельными и последовательными шинами, такими как CAN/LIN, I2C, SPI, FlexRay, MOST и другие.
• Прикладное ПО для учебных заведений: чтобы создавать технологии следующего поколения, студенты, изучающие электронику, должны научиться разбираться в сложных электронных схемах

Рис 9.Устойчиво ли работает ваш импульсный источник питания? Средства автоматического анализа позволяют измерять каждый параметр одним нажатием кнопки, предлагая быстрый и точный анализ области безопасной работы (ОБР), качества питающего напряжения, коммутационных потерь, гармоник, модуляции, пульсаций и скорости нарастания выходного тока и напряжения (di/dt, dv/dt).

10. Простое управление

Осциллографы должны быть просты в управлении даже для неопытных пользователей. Интерфейс пользователя дает существенный вклад во время решения инженерной задачи.

Что необходимо учитывать

• Часто используемые функции должны иметь отдельные органы управления
• Кнопки автоматической настройки и сброса к значениям по умолчанию позволяют мгновенно настроить прибор
• Осциллограф должен иметь быстрый и четкий отклик на органы управления
• Интерфейс осциллографа должен поддерживать ваш родной язык, включая соответствующие накладки для передней панели

Рис 10. Многие люди пользуются осциллографом не каждый день. Интуитивное управление позволяет даже неопытным пользователям чувствовать себя комфортно, в то же время предлагая опытным пользователям простой доступ к наиболее востребованным функциям. Для использования как в лабораторных, так и в полевых условиях выпускается множество моделей портативных осциллографов.

11.Интерфейсы и возможности расширения

Непосредственное подключение осциллографа к компьютеру или передача данных через сменные носители позволяет выполнять расширенный анализ, упрощает документирование и обмен результатами измерений.

Что необходимо учитывать

• Обратите внимание на осциллографы, обеспечивающие доступ к рабочему столу Windows, имеющие функции распечатки на сетевом принтере и предоставляющие общий доступ к ресурсам
• Проверьте, может ли осциллограф использовать программное обеспечение сторонних производителей для анализа, документирования и автоматизации измерений
• Нужен ли вам доступ в интернет для обмена с коллегами результатами измерений в режиме реального времени?
• Можно ли расширить возможности осциллографа в соответствии с изменяющимися потребностями? Например, добавить:
  • память для анализа записей большей длины;
  • специальные приложения для измерений;
  • различные пробники и модули;
  • такие принадлежности, как аккумуляторные батареи и комплекты для монтажа в стойку;
  • программное обеспечение для управления осциллографом с компьютера, выполнения
  • автоматических измерений, регистрации и экспорта осциллограмм.

Рис 11. К стандартным интерфейсам осциллографа относятся GPIB, RS-232, USB, Ethernet, LXI, а также интерфейсы для связи с сетевыми коммуникационными модулями. Интерфейс USB широко используется для сохранения осциллограмм, результатов измерений и наборов настроек на флэш- накопителях. PictBridge позволяет использовать осциллограф в качестве цифровой камеры. Порт VGA обеспечивает подключение внешнего монитора.

… и, наконец, учтите душевный комфорт!

Конечно, приобретая осциллограф, вы заплатите за него определенную сумму, но во что выльются последующие эксплуатационные расходы?

Ознакомьтесь со стоимостью услуг по поддержке прибора, предлагаемых производителем, и оцените, насколько они увеличивают ваши расходы и продлевают срок службы осциллографа.

К таким услугам относятся обучение по месту установки, системная интеграция, управление проектами и другие профессиональные услуги, которые помогут повысить эффективность прибора и позволят выполнять точные и достоверные измерения.

Удобные пакеты дополнительных услуг и такие виды поддержки, как расширенная гарантия, могут сэкономить деньги в долговременной перспективе и избавить от ненужных волнений.

Бюджетные цифровые осциллографы

• Недорогой цифровой осциллограф Keysight EDUX1002A; 50 МГц, 2 канала
  
  48 529,41 ₽ Подробнее
• Цифровой осциллограф DSO Keysight DSOX1102A; 70-100 МГц, 2 канала
  
  69 852,94 ₽Рейтинг 5.00 из 5 на основе опроса 1 пользователя Подробнее

Осциллографы начального уровня

• Осциллограф цифровой портативный Keysight DSOX1204A
  
  100 000,00 ₽ Подробнее
• Цифровой осциллограф Tektronix TDS2012C 100 МГц, 2 канала
  
  216 250,00 ₽Рейтинг 4.50 из 5 на основе опроса 2 пользователей Подробнее

Осциллографы смешанных сигналов

• Осциллограф R&S RTB2002 PRO с опцией PK1
  
  РаспродажаПродаваемый товар276 625,00 ₽149 000,00 ₽Рейтинг 4.50 из 5 на основе опроса 2 пользователей Купить
• Осциллографы Keysight InfiniiVision 2000X
  
  Подробнее

Продвинутый анализ сигналов

• Осциллограф R&S RTO2002 600 МГц, 2 канала
  
  Подробнее
• Осциллографы с сенсорным экраном Tektronix серии MSO5, 4-8 каналов, до 2 ГГц
  
  Купить

На 2 месте — аналоговый осциллограф Gwinstek GOS-653G

Да-да, аналоговые осциллографы еще есть в продаже. — это двухканальный осциллограф с максимальной рабочей частотой 50 МГц и максимальным напряжением 400 В.

Как настраивать этот осциллограф для измерений смотрите в видеоролике ниже.

Стоимость: 2500 $, хотя в России на складах можно найти дешевле.

Количество каналов: 2

Аналоги:

•  (380 $, 20 МГц, 2 канала)
• (380 $, 20 МГц, 2 канала)
•  (1200 $, 100 МГц, 2 канала).

Недостатки:

• очень тяжелый, дорогая доставка
• неоправданно высокая цена
• трудно обращаться с маркерами

Достоинства:

• олдскульное тайваньское качество
• высокое быстродействие
• отсутствие софтовых проблем
• поставляется с хорошими щупами

Сфера применения: измерение цифровых сигналов, частоты кварцевых генераторов, сигналов блоков питания с ШИМ, аудио, видео и радиосигналов до 100 МГц. Подойдет для Мастеров, умеющих обращаться с аналоговой техникой.

Порядок применения, пошаговая инструкция

Наиболее часто осциллограф применяется для исследования значений напряжения на разных участках электронных схем. Поэтому для примера будет описываться порядок действий при измерении этой величины:

1. Включить прибор. Выставить настройки интерфейса: яркость экрана, фокус изображения, освещение шкалы
2. Устройство имеет два проводника «фаза» и «земля» (корпус), к которым подсоединяются щупы. Для определения «земли» нужно коснуться одного из проводников рукой. Если на дисплее появилась горизонтальная линия, то определение верно, если появилась сильно искаженная синусоида – проводник «фаза».
3. Чтобы проверить точность работы прибора, можно воспользоваться обычной батарейкой. На панели управления следует выставить предполагаемый предел значений напряжения. Лучше избрать его с запасом. Сигнальный щуп «фазу» прилагаем к плюсу, а корпусный – к минусу батарейки. На экране сразу должен появиться график соответствующий номинальному напряжению объекта (например, 1,5 В).
4. Далее можно переходить к измерениям на схеме. Земляной проводник соединяется с минусом (нулевым потенциалом) или общим проводом, а сигнальным щупом касаются интересующих участков. Если общий или заземляющий провод не просматривается, то корпус можно подсоединить к одной из точек, между которыми проводится измерение.
5. Используя формулу:

U=I R,

зная величину резистора в измеряемой цепи, можно легко высчитать значение силы тока:

I=U/R

Установив несовпадение, можно принимать решение о замене сопротивления. Схематично можно изобразить подключение осциллографа в цепь следующим образом:

Схема подключения прибора в цепь без использования общего (заземляющего) провода

Устройство

Главный узел осциллографа — трубка как у старых телевизоров, электронно-лучевая, осуществляющая визуализацию величин, принимаемых входным делителем, от которого зависят рамки допустимых замеров. Происходит усиление, синхронизация с генератором развертки. Далее, исследуемая величина попадает на оконечный усиливающий узел, на ЭЛТ, затем происходит отображение его онлайн без каких-либо задержек.

Алгоритм, как работает цифровой осциллограф несколько иной: он сначала пропускает сигнал через преобразователь (аналого-цифровой), замеряя его несколько раз в сек. Затем происходит реконструкция и отображение на мониторе. Одновременно данные записываются буферной памятью, есть возможность будущей их обработки.

Работать с цифровым осциллографом удобнее, его преимущества — полная функциональность с дополнительными опциями в маленьком корпусе, простота настроек. Выбор осциллографа в современных условиях обычно осуществляется среди указанных видов. Отдельные аналоговые старые основательные советские экземпляры (дешевле в 4–5 раз) неплохи, но они габаритные, требуют больше навыков по настройке.

Какие бывают цифровые осциллографы

Благодаря точности наблюдений и функциональности цифровые осциллографы более востребованы, чем аналоговые.

В конструкцию входит аналого-цифровой преобразователь. Благодаря АЦП измеряемый сигнал оцифровывается, в памяти устройства сохраняют захваченные выборки, а информация отображается на экране.

Возможности цифрового устройства:

• обработка сигнала, который поступает на входные каналы;
• отображение результатов исследований на экране;
• сохранение в записи процессов для упрощенного масштабирования и растяжки;
• отметка событий, которые происходят во времени;
• расчет средних значений и прочие математические действия. измерение амплитуды, периодов, время нарастания/спада импульса, и др.

Рисунок 1. Осциллограф эконом-класса с верхней полосой пропускания до 100 МГц

Типы осциллографов:

1. Запоминающие обычные цифровые устройства (DSO). Характеризуются обширным временем для хранения данных, расширенными пределами скорости считывания информации. Замедленно воспроизводят события, происходящие в сигнале. Среди моделей запоминающих осциллографов можно видеть и карманные и стационарные устройства.
2. Люминофорные цифровые приборы (DPO) имитируют изменение процессов, показывают подробности изменений модулированных сигналов на экране, как у аналоговых моделей. Сигналы анализируются и запоминаются.
3. Стробоскопические цифровые приборы. Работают на эффекте последовательного стробирования сигнала. Повторение сигнала заставляет выбирать мгновенное значение в новой точке. Приборы характеризуются большой полосой пропускания. Исследуют короткие периодические сигналы.
4. Портативные осциллографы – это модифицированные приборы небольшого размера, веса, незначительным расходом электроэнергии. Применяются для научных исследований в промышленности, для поиска неисправностей автомобилей и оборудования. Магазин «Суперайс» предлагает широкий модельный ряд портативного оборудования.

Рисунок 2. Портативный осциллограф JINHAN JDS2012A со встроенным мультиметром

5. Прибор на базе ПК или виртуальный USB-осциллограф – обладают технологическими преимуществами и легким подключением к компьютеру. К достоинствам устройства относятся:
• сохранение данных на накопитель и работа с ними в текстовом формате;
• высокая скорость переработки информации в электронный текстовый вид;
• удобная эксплуатация из-за небольших габаритов;
• совмещение в одном устройстве нескольких приборов: осциллографа, цифрового анализатора, генератора сигналов и генератора цифровых последовательностей.

Рисунок 3. 8-канальный USB осциллограф Hantek DSO-1008A

Недостаток USB-осциллографа – погрешности и худшие характеристики в отличие от стационарного оборудования. Для большинства осциллографов характерно отсутствие гальванической развязки. Присутствует риск сжечь компьютер при неосторожном обращении с прибором. Ознакомьтесь с моделями USB-осциллографов, представленных в каталоге магазина «Суперайс».

Проверка малых значений

Зная величину допустимых помех на участке проверяемой схемы, можно проверить их соответствие. В качестве примера используется блок питания компьютера:

1. При напряжении 12 В, допустимые помехи не должны превышать 0,3В. При проверке обычным способом, такое значение будет совершенно незаметным.
2. Необходимо переключить тумблер входа из положения прямых измерений в емкостные, то есть, пропуская изучаемый сигнал через конденсатор.
3. Основное постоянное напряжение 12 В, останутся на конденсаторе, а переменное значение помех 0,3 В отобразится на дисплее, где его можно увеличить с помощью коэффициента усиления Y и изучить.

Описанный в п.2 тумблер, присутствует во всех моделях, но может иметь другое оформление (кнопка, переключатель). Установить это можно из инструкции.

Применение двухканального осциллографа

Двухканальное (двулучевое) устройство может демонстрировать графики двух измеряемых параметров одновременно. Такие приборы имеют два входа, у которых гнезда «земля» заперемычены между собой и корпусом изделия. Таким образом, при производстве измерений, нужно следить, чтобы противоположные проводники не оказались подключенными к одной точке, чтобы избежать сбоев в работе контрольно-измерительной техники.

Схемы подключения прибора, где «земля» соединена: а – неправильно, б – правильно

На 5 месте — серия китайских мини-осциллографов DSO

Серия Mini и Nano DSO — это карманные мини-осциллографы с рабочей частотой до 100 кГц — 500 кГц, с 1 — 4 каналами и максимальным напряжением 50 В. Самые популярные модели этой серии: , , 112,, 150, , 203, 211.  Отличаются модели между собой в основном корпусом, частотой дискретизации, размером экранчика, количеством каналов.

Пример работы с карманным осциллографом DSO203 смотрите в видеоролике.

Стоимость: 15 — 160 $ в зависимости от модели

Количество каналов: 1 — 4 в зависимости от модели

Аналоги:

• (30 $, 100 кГц, 1 канал, экран 2,4 дюйма),
• (70 $, 100 кГц, 1 канал, экран 2,9 дюйма, выглядит приличнее),
• (160 $, 7 МГц, 2 аналог. + 2 цифр. канала, экран 3 дюйма).

• (Новинка! 60 $, 30 МГц, 1 канал, экран 2,4 дюйма)

Недостатки:

• низкая частота дискретизации
• маленькая разрядность АЦП 8 бит, можно только оценить форму сигнала
• хлипкие разъемы щупов
• проблемы с софтом — глючит на некоторых моделях, читайте отзывы
• маленькое разрешение экрана

Достоинства:

• сверхмалые габариты
• низкая цена осциллографа
• встроенный аккумулятор

Сфера применения: измерение аудиосигналов, кварцевых генераторов, сигналов блоков питания с ШИМ. Подойдет для выездной диагностики аудиотехники и блоков питания.

Средний срок службы осциллографа

Согласно советскому ГОСТ, рассматриваемые контрольно-измерительные исследовательские приборы, должны иметь гарантийный срок службы не менее 18 месяцев со дня ввода в эксплуатацию. Однако этим же документом предусмотрена регулярность проверок приборов, которые должны проводиться каждые 5 лет. То есть минимальный рабочий ресурс осциллографа хотя бы при двух проверках, должен составлять 10 лет.

Как показывает практика, при правильной эксплуатации, осциллограф способен прослужить гораздо больший период времени. Однако нельзя отрицать тот факт, что в процессе длительной эксплуатации, приборы утрачивают первоначальные настройки и их показатели нуждаются в корректировке. Читайте также статью: → «Способы измерения сопротивления заземления, используемые приборы ».

На корпусе этого прибора можно прочитать надпись: «сделано в СССР»

Учитывая количество предлагаемых в продажу устройств б/у 80-х годов выпуска, можно предположить, что сроки службы этих изделий значительно превышают ранее обозначенные временные границы.