Цифровые осцилографы

Виды, область применения

Для инженера, занимающегося радиоэлектроникой или профессионального настройщика электронных устройств, главным рабочим инструментом является конечно же осциллограф.

Это прибор, используемый для измерения временных и амплитудных параметров электрического сигнала, который подается на его вход или экран, применяется осциллограф при настройке и отладке электронной аппаратуры. С его помощью можно измерить частоту электрического сигнала, величину тока и напряжения, угол сдвига фаз.

Современные аппараты по точности измерения необходимых параметров вполне могут соперничать со специализированными измерительными приборами – частотомером, вольтметром.

Все современные осциллографы можно условно разделить на аналоговые и цифровые.

Исторически первым появились аналоговые. Их конструкция основана на применении электронно-лучевых трубок и систем аналоговой горизонтальной развертки. Основной блок прибора-генератор линейно изменяющегося напряжения пилообразной формы.

В настоящее время широкое применение получили цифровые осциллографы.

Существует несколько видов таких приборов.

Запоминающие осциллографы отличаются тем, что с их помощью проводят высокоскоростную оцифровку входных аналоговых сигналов, хранят их и, при необходимости, выводят на жидкокристаллический индикатор, используемый в качестве монитора вместо электронно-лучевой трубки. Это наиболее массовый и востребованный потребителем тип приборов.

Следующим видом цифрового является люминофорный осциллограф. В нем используется технология в цифровой форме, которая  имитирует   изменение интенсивности изображения, присущее аналоговым. Это позволяет видеть на экране  не только сигналы, но и  их тонкие детали, обеспечивает нужное измерение, анализ и хранение. Немного о стробоскопических приборах. В их основе лежит принцип последовательного стробирования мгновенных значений сигнала для преобразования его спектра; при каждом повторении сигнала определяется значение сигнала в одной точке. К приходу следующего сигнала точка отбора перемещается и так до окончания процесса.

Стробоскопические осциллографы самые широкополосные, исследование периодических сигналов происходит быстро.

При покупке аппаратуры выбор между цифровым или аналоговым зависит от характера проводимых  исследований. 

Основными достоинствами аналогового осциллографа можно назвать меньшее искажение  сигнала по сравнению с цифровым, понятные и простые средства управления для наиболее часто используемых настроек (коэффициент чувствительности и развертки, уровень запуска, смещение сигнала), а также относительно низкая стоимость прибора. К недостаткам можно отнести невысокую точность в зависимости от частоты сигнала и коэффициента развертки экрана, ограниченные средства измерения параметров сигналов и ограниченная полоса пропускания. 

Теперь поговорим о преимуществах  и недостатках цифровых осциллографов: Из плюсов можно отметить возможность остановки изображения на необходимое специалисту время, хорошо сфокусированный экран на любой скорости развертки, высокая точность измерений, широкая полоса пропускания, возможность обнаружения импульсных помех, отображение сигнала до запускающего момента, автоматические средства для измерения необходимых параметров сигнала, подключение к компьютеру, принтеру или плоттеру, возможности статистической и математической обработки сигнала, средства самодиагностики. Из минусов  - достаточно высокая стоимость по сравнению с аналоговыми приборами.

Еще одной современной группой измерительных приборов являются виртуальные осциллографы. Это новый класс аппаратов бывает как внешним с USB или параллельным портом ввода-вывода данных, так и внутренним  с ISA или PCI картой. Спектр измерений таких приборов достаточно широк: от производства компьютерной техники, средств телекоммуникации и связи до диагностики автомобилей на станциях техобслуживания. Достоинством можно назвать малые габариты, быстрота, легкость в применении и невысокая стоимость. Из недостатков - невозможность измерения постоянной составляющей сигналов.

Несколько слов  про портативные осциллографы.

Прогресс в развитии цифровых технологий  позволил  стационарные цифровые приборы преобразовать в портативные, небольшие по размеру и с малым энергопотреблением.

Необходимо также сказать о том, какими сведениями руководствоваться  при выборе цифровых осциллографов: Прежде всего надо обратить внимание на полосу пропускания. 

Она должна быть достаточно большой для получения точного результата измерений. Цифровые осциллографы  имеют полосу пропускания до 50ГГц. Количество каналов зависит от исследуемого изделия. Самыми популярными моделями можно считать  двухканальные и четырехканальные приборы.

Необходимо также обратить внимание на  частоту дискретизации.  Производители  используют для однократных сигналов соотношение дискретизации между частотой и полосой на уровне 4:1 или 10:1, чтобы не допустить появления ложных сигналов или искажения сигнала.  Немаловажным фактором является объем памяти. Требуемый объем памяти можно рассчитать, исходя из желаемого разрешения  и общей длительности сигнала. Если это продолжительные по времени сигналы с высоким разрешением, то необходима память большего объема. Но, большой объем памяти  замедляет реакцию прибора на действия специалиста или изменение входного сигнала. Также необходимо при выборе осциллографа определить, какой интерфейс ( GP-IB, RS-232 или Centronics) подходит и какие принтеры совместимы с приобретаемым аппаратом.  Цифровые осциллографы имеют широкий диапазон применения и ценовой ряд в зависимости от заданных потребителем параметров.