к
ш
(с0лон)
ш6хутотека
г{х(енера
Афонский А. А., !дя:сонов 3. 1!.
[змерштель
н#|:1ы
прш60рь|
ш масс0вь|е алектр0ннь|е и3ме,'р.,,=ж
€ершя кБшблшо,пека. шн''сенеро))
:
А. А. Афонск1^у'' в. [. !,ьяконов
', 1г1змерительнь!е при6орь:
у1 массовь|е
электроннь|е
измерену'я
|!од редакцией проф. в. п. !,ьяконова
]тд!осква
солон-пРвсс
2оо7
удк 621.3в
ББк 32.85
^94
: А;Аь:Афопсщпй,, 8, ||.,АьякошФв '
,
.:ц].:]]]]..;1:]!!]:]|,]':].].1.:....
А93,; *1ш:ерпт_пв.щтьто:фтлборы [' й889ФвЁ|€ о.,1е!0ронные шзмерения.' €ерия
,' :кБддблгтшока,и}оке}{ерай:,|{од ред. проф. в. п. .(ья(онова. _
.',' 'й;:'€Ф.[{он-пРвсс,2007.
544 с.::'1л.
'
'
',
Ф1пцаацы самые соРРменные измерительные приборьп: измерители Р, € и [, мультиметрьп, изме|:итсль{*ыс Б9- и Ё 1-генераторь|' импульснь|е' и функшиональнь!е генераторь|'
!!налф:]вьсо й'Ёйфровые ёташионарн!ые й портативнь:е'осцилл6графы, в том числе уника.,}ьньте.'0ёо6ое внимание"щелен6 массовым дешевь|м (бюдхетньгм) приборам и технике и3ме-
вирцш|ьнь!х и компьютсризированнь:х лабораторий, и
решиЁ;.вдтом,'{и€лё(рБрименонием
|4х.прииецевию в практик6 э'}ект.ро}{ных измеРний. Р,тд материа!т0Ёпэсв#шё}+'раФте ё совр$мр;|ць]м|*.шифровыми оо:иллогр4фами,'и 'функшиональнь|ми генераторами.: Расемотрена
с9ш9{'191!1а$ ?лем9цтная, база ч схем9техника.измеритсльнь|х устройств. Б книге около шсс.
тисот илл|остраций и осциллограмм. д'я работников служб ремонта и сервиса слохной
элекгронной техники' научных работников и инженеров' сцдентов' аспирантов' преподаватё,ёй;'й'ла6оранБЁ'}фов]и уни}ёрситетов''а такхё !йя подготовленнь[х Бадиолюбителей.
!1
:'.:'.,
', ,,'
.
. ::
.
'.;
'
.
' ] ,. шшш.зо!оц-рл9к.гт
:;;,:;:].';,;|:.-'|],:ц,'!|:;,.'..:в-па|!з.яо1оп:ат{ог@со}д.гц
; .;:.]':;::: ;'. :' :';: '', :
книгд +: ||@{{!$ф '-
|
|(ниги издательства с€Ф/|@Ё_||РБ€€:
наложенным платежом (оплата
оформляетёя одним и3 двух способо6:
лрк.волучении) по фп*ксирванной ценё. 3аказ''*.!''ь
"'*"'
'
[]о воЁросам приобретения о6рашаться:
ооо (А.,1ьянс-книгА ктк}
'1ёл: (495) 258-9 1 -94, 258_91 -95, шшш.абоо!с.гц
; ,''
!'|редисловие
8':..!!1 .;{.!1"'4
.
!'!
с{!"'"'. -]!..!{!
;{' !,
Распад сссР и его научного приборос!!Ф9}!!|8.:ЁанеФ цопоправшм{,:й вфдразработке и промь|шленному прои3водству современнь|х электроннь|х и?у9?11е*Рдь:х прцбор|9, ц уровню;осн8ш{ения-и!ъ{||:н}$|Ёш6!ц;ффнь'х,ла6ор*гоЁий1 по нёкоторь|м 'оценкам,,ц отрчественном произв0дствф]остш|роь].{|ишь неоколько|пр0центов из прехнего огромного парка: совст9ких_ -иэцерч'тельццу,: п9ифров,
составля}ощего основу метрологических слухб оборонно-промь|шленн-о|о.'|9-мп;;. !!; } ;;;!!1.! ' а ,' : 1;]-, !
лекса' научнь|х и унебнь:х организаший.
Фднако, без современнь!х измерительнь:х приборов невозмохна организация
да)ке сервиса и ремонта слохной бь:товой и промь!шленной аппарацрь|, номенклатура йоторой в наши дни ре!ко рас1ширилась _ достаточно о.тметить поя,ч9ние
в прод{шке таких сло)(нь|х бь:товь!* устройств, как хидкокристалли1е€ки0,и пл4]:
*"н','е Ёанели и толевизоры, цйФрььь.ге видеркайеР|п у,фотоац,п1р{!Ё|' {1ифйЁьге
йР3 и йР4 плеерь: и рекорлеры, 1ололиль*!ики и стирйьнью'машинц с,}_"{!!кР$:
проце99орнь]м.упр4ш1РЁ:4чм' мцкр-9водноЁ5]0,;0€|{!{,-;}|,3';:,А,':$[:.!9{т19}|!,.01[0'&к&:[
с9рвисцоо обс*:тухива*:це:во время эксплуатация новозможны без примен€ния'са:
йой совремонной измерительной техники.,А что говорить о науч|{ь|х'исслфован1:
ях,и опь|тно-конструкгорских'разработках в научном'и'о6Ффнной с9кто9е .эк91р-
':' ''''1 "{":'''",'
что полохение с сокращением номеню1ацрьп измер4|'..Ёя3й
'1]|цф'
как
и
отсфс{вие современной литературы по вопросам измеренйй', просто не_
рБ:,
)1аборатории слухб сервиса и ремонта ухе интенсивно переоснащаются
""р,"*'.
ёо!ременньпми зарубе;<нь|ми измерительн|:мг* бприборами. €тареюшие лаборато_
рии вузов и научнь|х организашййлаклсе'требуют оснашения новой измерительной
техникой. ЁЁчала расти заинтересованность государства в научнь|х разработках,
без которьпх невозможно не только развитие промь|шленного и оборонного комплекса, но и просто вь|пуск совр9ф[ег}нь|х-добрп|{&чественнь:х бь[товь|х приборов и
'..: :'
устройств.
: .. '.
новсйшие зарубехнь:е
по9тупать
на
стали
годрп
Б последниё
российский рь:нок
измерительнь:е приборь! - как действиты:ьцоуника]|ьны9 (например,,,цфр0вь|е
п-олосой часг0т до 100 ||ц); так и д€щевые_при_
сверхскоро9тнь|о осциллографьт
'с'
борь:' назь[ваомые бюдхетнь:ми. |1оследние иногда усцпают п0 своим а.'1&ктрическим характеристикам д0бротнь:м старь|м советским и3м9ритФтьньпм,приборам;;но
легче их' м9нь|ше по р{шмеру,и уАобнее в эксплуатации. Аа и прсжде''д€фишнтнъпе
советские измерительнь19 1_ги6_!!ь[ неохиданно ст.ши обшо!тостщ.ными1*' после
развала многих нд1ших нии и (Б и ликвидации войсковь:х складов,,мно1ие 1*а|!.:и
приборь: появились в прода)ке и'попали вруки специалистов из'частньгх предпЁиятип йрадиолюбнтелеи. в России появилоя Р4А фирм; организова1*ших восстановление и сю1адирование этих приборов и их прод&ку по снихенным ценам.
Б результате вьлбор измерительнь:х приборов сильно услохнился и многие организации' с..ц"а''с'ь| и ра"циолюбите4и и9пь|тыр4ют трудности в их полбор
д'|я проведения исследований,'на/:аАки й $естцроваЁия всевозмохнь1х технических устройств, дахё'в'у.!ебцой'и радиолюбйтейьской Ё$ак{йке. Ёовое поколение
молодь!х специ€|.,1истов порою не знакомо с современной 'измерительной техникой, например с шифровыми осциллографами и виртуш|ьнь|ми измерите.лчнууи
лаборатори". ёищац"я осложняетс9 тем,.{16 давно практинескй Ё!рекратилос6'й$'
дание се!ьезной литературь| по совром€ннБ:м измерительнь|м приборам. |( примемики?
'''"й"*',
[1ре0шсловше
ру' практически нет литерацры по мал9фаритнь|м - универсць}|ь[!т| и3ме!}|те1
лям - ф.:{ьтиметрам' по ан(шо}овь|м и'' особенно, цифровьлм осциллографам, по
вирту:}льнь|м измерительным прибоРам и {..0,., '
'':
!чить:вая все это была подготовлена и недавно издана в издательстве <€Ф)!ФЁ-|!ресс> книга по современной технике осциллографирования и электроннцм осциллорафам [1]. Фднако ос|1иллограф, хотя и вахньлй, цо далеко це единственньпй пршбор дг1я- исс.,1ещванця и наладки радиоэлектроннь|х устфйств. не
менее в€т:кны и д:!ке более популярнь| измерители параметров радиокомпонентов
(резисторов' конденсаторов и кату!шек индуктивности), мультиметры' измерительнь|е и функшиональные генераторь:, шифровь|е частотомерь|' лабораторнь]е источники питания и многие другио измёрительнь:е приборь:. |1орою толчко грамотное
совместное их применение позволяет ре|шать слохнь|е вопрось| измерений в радиоэлектронике с миним:шьнь1ми затратами на приобретение измерительнь[х
приборов. (роме того' за время после подготовки книги [1] к изданию заметно
обновился и рь]нок осциллографов, }г9 и побуАило.1второв взяться за подготовку
даннойкниги.
'''
'; '
1,отя в книге'и представлень| основь| теории измерений, она ори€нтирована в
первую очередь на практическое примононио о6т?!6!х ма€ё6ш|х1{т!108Фмонн.ых.из!
мерительнь|х приборов и связаннь!х с и3мерениями средств, 3начите4ьное внимание в йиго уделено. новейш:ей элементной базе измерительнь|х приборов, в част-
ности микросхемам опорнь!х источников напряхения и тока' различнь|х преобрАи |::ирокополоснь!х
скоростных
генераторов'
зователей и функцион€шьнь!х
операционнь|х усилителей и компараторов. |1ривеАено мнохество примероч их
,р""*н'"",
*'*'"
и5*,"р''"'ьн"'* устройс-твах. (.нига вполне мохет слухить справоч"
по вь:бору из"ерител"ных приборов д'|я разнообразнь!х электроннь|х изме-
рений и практическим пособием по их применению.
|(руг вопросов' затроншь|х в книге' очень |широк и не все они отр:)кень| с оди-
наковой степенью полноты. Ёекоторь:е не отрахень!'совсем. |( примеру,. цростей_
!шие и общеизвестнь|е <(измерения>' врщ9 прозвона цепей' проверки диодов ил|+
транзисторов и т. д.' ли|шь кратко описань|. Ёамеренно исю!ючено о]1исание
средств и5морений на сверхвь|соких частотах' ввиду их специфичности: 3то ск0рее радиоизмерения' чем элекщоннь!е измерения. 3ато послецние описань|.макот измерения параметров электроннь|х (омпонентов (Р, !-,
сим:ш|ьно подробно
€ и т. д.) до практики применения самь|х современных аналоговь:х и, особенЁо,
цифровьпх электроннь|х осциллографов и вирц:шьнь|х компьютеризированнь|х
лабораторий.
Бсть в книге материй по схемотехникс некотоРь|х:йзмерительнь|х устройств и
их компоненфой и схемотехнической 6азе. Бсть да)ке глава по паяльн6му инструментарию и современной технике пайки. Фна поможет сборке заинтересованнь|ми специйистами и радиолюбителями некоторь|х измерительнь:х устройств и
приставок ( измерител!Ёь:м при6орай.
!(нига рекомендуется работникам слухб ремонта и сервиса современной элект-
ронной аппарацрь|, научнь|м работникам' инженерам, аспирантам' сцдентам'
преп0давателям и лаборантам университетов и вузов технйческого профиля, а
такхе подготош1еннь|м радиолюбителям.
*
]'лаЁа 1. Фсновь| электрон.нь]х и3мерений
ности и коцденсаторь!'
|[спочншкш элекпршческой энерешш предсташ|ень[ источниками напря>:<ения и тока. Реальнь:й
оп исать экви в.шен !] с поч н ц к на п ря]юе н ця мохно
тной схемой (рис. 1.1,а), содерхашлей последова--
тельно вкпюченнь|е источник электродвихущеи
сильп (9.{€) Ё и внщреннюю резистивность {''
б)
а)
€разу хе отметим' что термин <ре3!!сп!'!вноспь> у
болое
предпочитают
многие
нао не привился и
Рцс. 1.1. 3квцволенспныс
привь:ннь:й термин <сопроп!1влен!1Ф>' так что
схелы
реоль'!оео цс'по'чнцко.
внгреннее сопротиш|ение. Б тохе время
я*е нце ( а)
&
пос'поян'!оео
-(6)
'!апр
<сопротивление)>' как детш1ь электроннь!х схем'
ц поко
ст'ши назь|вать резистором'
пока
€трого говоря' внутренне сопротивление' _ комплексная величина' Ёо
п'\=ёч/а.]'
п1ак
определяются
которь:е
{,,
мь| ограничимся то]|ько действ:тгельнь1ми
_ приращение отгде 0{/_ приращение напряхения на захимах источника, ч!
_
бираемого о,
' завиеящей
4'"'*ет бь:ть нолийейной велияиной,
'].Р*'
-
"е.' ''*'. (приборь| с падающей вольтамперной характеристикои
1,*. отрицательной
",Б,йр,"ьо. Ё'о в дальнойшем йь: ограничимся представлением {, как сопротиы|е-
,''''",ного (линейного).
"""€амое
широкое распространение, особенно при питании мобильной и малога]
баритной элоктронной аппарацрь| получили первичнь[е источники постоянного
_ б''^р'" из гал".ан"ческих элементов и аккумуляторнь|е батареи.
'',р"*'"""
Фтдельнь:й элемент таких батарей имеет 3А€ от |'2 Ао 2,5 3 при *, порялка Ао_
источники
лей _ единиц 0ма. [1|ироко применяются и всевозмохнь|е вторичнь|е
напряжен'ия постоянного тока _ от прость|х нестабилизированных вь:прямителей
надо !абораторнь|х иоточников питания с рецлируемь[ми и вь|сокостабильнь:ми
!'
пряхениями. Фни рассматриваются дш1ее в главе
{аддаоа"['*: 6дшоао: :'впв'сягъро'с|[ых' в!алёреншй. ш' лу льэпц.*е пры
_,,..: Рс8л:;иь1у{: цс'|1Ф.н.!к
||0споянно2о ,пок!1с9с'то\|т из идеш1ьного источ-ника'тока / и
п&ра'1дФ11*}*Ф,9|0(){9}|Ёого ьйщреняего @опротивления 4 - рис. 1.1,б. |1ервиннь:е
истоуни|Ёй пост.офнного т0ка хотя и су||{есгвую?,;'ЁФ,|:'}}ф0|(0|Ф практического при.
менешия не на|шли. 1ем не менее' с возможностью их существования (как и с необходимостью измерения их параметров) надо считаться. 8сли вншреннее сопро_
тивление источников постоянного напряхения обь:чно очень м.шо; то внугреннее
сопр.отиш1ение источников постоянш9го тока весьма велико и достигает десятков_ЁртёЁ кФм, а порою _ и единиц-десятков йФм. } идеального источника постоянцбго напряхения 4=0, а у реш1ьного источника тока :{,:о.
'[а{|а:сгеристиками источников постоянного тока в некотором диапазоне напряжений ь6лйют многие полупроводников*е приборь], например биполярнь:е и
полевь|е тран3исторьп. Бь:пускаются так)(е специальнь'е м!1кросхе!||ы 0ля спабшлсцзо:аап:ББ*]'Бы!'":й}}р'мец микросхема ста{илиз:лтора постоянйого тока кх!0!д,
ко!6,;;]пб'з'вол#е1 стабйизиЁова1Ё то{ 0г десятков до сщч укА в'лиапазоне на;я!я'я|ени# о?,1,8 8 д6 230'Б;5наченис 4'у нее состайяет 8 йФм. Фдн1ко не следуй пуг''' усгрбйсгва с большим динамичсским лиффёренци€шьнь!м сопротивлением о]реалЁнь1й"п"рв,,'нь|ми источниками пос{оянного тока. [1ервьпе всегда яш|яэлектрической энергии, тогда как вторь|е _ ее источниками.
ются'потребит"лями
']'йзйЁсн"е-
]эдс'перр"вных иоточ*йко,' *а,р"ж?у, (например,'Ак(умулято/в' конце, заряда, или г{ш|ьванической батареи'!после покупки или
ро8'в: }!ачв1ё;и
храненття)'являёгс* л0воль||9 частой' и дово.:1ьнб прочой'задачей. |(ак вид|':о из
схемьп рис. \.2, оно сводится просто к подключению вольтметра
"з"'р"'ел"ной головкой |/с входнь[м сопр0тиш|ением :{'*-к истоннику напряже'з"ер''о',цой
ния. }чтите' что измеритольная голбвка'/на деле мохет бьпть измерителем тока'
например' микр91мцермтРом т9стера. , . ',.
]
,'' Рцс. !.2. ||злеренце
3!€
первцч'{рао цспоцнц'са нвпРя*ен!.я поспоян'{оео
'по'со
.!1юбьпе измерения возмохнь! с некоторой погрешностью. Фбьпчно у измерительнь|х приборой задается основная и дополнительная погрешности. Фсновная под'|я
йй]ой, рпрс;дрляется йя'не|<оторь|х идештизиров:|ннь|х усг:овий; например
внешних
штияния
це_
температурь:,'отсрствия
мйоф'в.гйянйя
т{рсйе5рехительно
т: д.'[ополнительггАя погр€шность определяется при наличии влияния до_
'!и
пол н "ите.,1ьн ых факторов,
::,,'$€ё видь,!,по;р{}шноётей]мы рассмаФивать не'будем -'в описании кахдого прибора приводится;и*'ттерё|ёнь; ограничймся рассмотрением'погрешносгей измере_
;*ия,нфяхоний;,дбсо,:!ю+ная.:погрешЁость зйается как разность мехду показани* в'л'|''рд:|-| 'д [.[е01!ьнБ|м 3начекием напряжения' к0торое измеряется 0':
'1: !)1:!1/!;: ,,
:/\:...''
,.!
,1
*| з*ер втсшя| !\'| в : !|@!ь''|9 *с|н6.:д: гсоу&&
Флнако, 'задание'относите"лтьной погре||дности таким-образош':ющобшв;
г6ёко_
льку.она относится к кахцому конкретному 3наченню. {/7. ||оэтому чащ0 3ада0тся
пофе!дность',относите]1ьно ]верхнего] пределал3меря€мого
.напряхс}!ия {/4641136;', .;::
Ёапример, если вольтметр показь|в1е1 нз пРеделе 1 3 напряхение 0,45.
-!.дрц
на его вход напря*.-у"- 0,5 в] ] тР ,по|рещность' составит., (0.45
или в г:рошентах -5/о' 3нак погрешност4 указь|вает на то| уто.цри_
1'о*а.уном^
_0,05
9'5)/:=
бор дает заниженное показание. 9асто погрешность й!ется ч об9стор6нь|:',на:
пр;имер!|/о'
'.'''
.
' :,.,
( со:л<алению' приходится считаться с тем' что погрешность
возраст8€т г|![ !:|81
ль|х значениях парамец!а
вблизи нуля. 9то мохет бь:ть связ|н6,(,нсстабильнЁстью ну-'!я
прибо9а ил14 .9 ди.9кретнооть!о цфррвчгр прЁд9тащещя
1ча''о|ового
ре3у_,|ьтдта. '
! .цифррвьтх прибодор ча€т9 такую пофец|ность дь!раха-р1' 9 :1&сл9
'
9цаков,последн9гоРа3ряда,
,
нацриц9р *,1 или,,в общ9}{,9л},$4Ё:*$:"$49''}:{,.п.$9499
.].,,; :' :]']|'''"''' :.'': ,,-1':: '.;',]; ;,:;;'{.']] {.-]||| '.]!':-: - '!',:,,''
.1еперь
.немного вопрос.о допо]]нительной погщшиости' обуслпощен3атрояем
'
ч-|{Р{:9',т:;,',,]
ной конечнь|ми сопротивлениями _ входного вольтметра и внугре.нцег0 |1сточника напряхения, Б этом случае напряжение' измеряемое воль'тметрФй; !8Р}!ф...,;:.;'
(! =Б '&'ы' ,Р, + Р,'
а абсолютная пофешность измерения напря!ё}тия,:вызБанн|я
д*'[
[ц=Б-ц=Ё|,('.
1-г=о
!
Фгносительная
погреш"'''",
конец|!!:# ц
'':"
Р + &* )
'[
.,':
|1ример: электронным водьтщетр9м с,'(:1, йФм измер{9гря .эд9';цщдцч|4Р1с._
ческого ]зк5умулятора Р!,25,.Б' 8,ш:ц внутреннее солротиц'[9шие аккумудщцр-р
равно *':0,25 Фм, то пока3ания вФ]ьтметра согла9н9 (,!.ц) оудут '-!],=
|.2499996875 3, абсолютная погрешно!ть из-эа ко"енностц &!,4,=!.12$' [о-, , ртносительная погре!|]ность А':] 5. 16-т.
. :, , .''. ,',, ,,,,
'':. : ,1, ::
'
|1ракти-нески у всех современнь|х электронных вольтметров Р(одно€
',
€оп.|ютив-
л9нце,.&; болр|ше 1!' на десколрко порядкоч (9м. пример].'ццц!е};'та!"(,чт0:г|р3кт|"';чЁ.
чктл [.Ё!;,^ и оценка погрешности 0т конечно[о 3начения {* (и &) нынр при,измо.рении напря")кения батарй не акту,шьна. Б данцом с.,тучае эта п0грешность всецдо._
ло определяется логрешностью измерения напряхения электроннь|м
вольтметром. Фна, как правило' гораздо вь|ше' .'е" ,''р}',ность учета 4. таким
образом, измерение.9{€ батарей с гальваническими ы!ементами и акц_[,!уляторньпх батарей' как правило' может вь|полняться практичесди бф у||ета ,их, внутрен_
него сопротивления проото подключением электронного вольтметра (мультимст.
ра) к их вь|ходам. Фднако считать это пр:шилом при измерениях напряхения в
:
произвольнь|х цепях нельзя.
1
Р
|лвва 1" 9вссовьв 9'€кпэр<х.'0ых
штлеренш11
сл
п9льтпц|е'пры
1.1:2. Резшсторы и резиотйвнооть
Фдним из самь|х распространеннь|х компонентов электрических и электрон-
нь:х цепей и устройств являются линейнь:е резисторь|. Фни характеризуются рези-
стивностью или сопротивленисм ,&, которое определяется как отношение падения
напряжения на резисторе 0 к протекаю1цему через него току /. ]аким образом,
Рц/|.
€трого говоря' все резисторь: в той или иной мере являются нелинейньпми.
[{апример, проволочнь|е резисторь| при протекании через них тока разогреваются
и их сопротив.,1ение незначительно моняется. ! пленочнь|х и полупроводниковь!х
резисторов нелинейность проявляется еще сильнее. 1ем не менее, здесь рассмат-
риваются линейнь:е резисторь| у которь|х отк.,!онени€
от линейности
обь:чно ме-
ньше погрешности измерений.
||ростейший способ и3мерения { основан на подключении резистора к источнику напряхения 8и измерению протекающего через резистор тока. Фднако шкала при этом получается нелинейной (обратно пропорциональной .&, поскольку
&= (]/ 0. |1рименяюзся та|оке чзвестнь|е мортовые, схемь| д'[я, измере н ия соп роти вления. 1( со;:<йёни:6, и они имеют нелинейную 1шк,шу' неприемлемую д']я цифро-
вь:х
приборов.
:
Ё современнь|х цифровь:х приборах измерения основань| на пропускании через резистор { неизменного и стабильного тока ^[ 1огда напряхение на ре3исторе
[./=Р'| и пропорцион:шьно
сопротивлению А. Ёапряжение обь:чно измеряется достаточно точнь|м цифровь:м вольтметром с боль:шим вх0днь|м сопротивлением.
1.1.3. 14змёрения в произвольных цепях постоянного тока
3окное значение имеет измерение напря)кения на резисторах произвольнь!х
электрических и электроннь|х цепей, когда йх внугреннее сопротиы|ение сопоставимо с 4" Фис. 1.3). в 9том случае внешняя относительно резистора .& цепь характеризуется эквив'шентной эдс 4 и эквив:шентнь|м сопротивлением {,. Фни
могщ бь:ть найдень: по известнь1м законам и методам электротехники (например,
по закону |(ирхгофа, методам контурнь|х токов или узловь|х потенциалов).
Рцс. !.3. 3квцваленп*.' [,"*' ц3.перенця напРя'сен!!я [! но резшсгпоре Р
. пр/9ц3оольно0 цепш пос'поянноео пока
'; ]
Б данном случае важно' что эквивалентное внугреннее сопротивление внешней цепи *, редко бывает очень м:шь|м и учет его' как и входного сопротивления
вопьтметра {,*, как правило, необходим. Блу4яние 8.* за:опюнается в шунтирёвании
сопротиш1ения ;(, а влияние *' обуслош:ено созданием делителя напряжения. [аким образом' д]!я напр'1жения на резисторе { имеем:
и = я,#|#,= л,,;$1' гле 8, = д11д* =
{8
**
1,2'. ['|зпере'{1'я пере*е'.|{9ес
'1апр$23е''1'я
ш пока
|1ример: вне|шняя цепь имеет 4:10 Р, и'{;10 кФм. Рь:чисдить напряхение на
8:100 кФм, если оно измеряется электроннь|м вольтм9тром с {,'-10 йФм. Бначале вь|числим &.:9.9. 10'{. 1огда {Р9.083 Б. |1так в данном случае напряжение
на ре3исторе { почти на 1 Б меньше напряжения 4. Фтсюда вь|текает желательность применения вольтметров с как мохно большим входнь|м сопроти&лением.
3то обеспеч ива|0т только электронн ь|е вольтметрь!.
йзмерители мощности постоянного тока
:^| 1 у.::::":^:.:^:::
" 1!т]ч:,".у::
ло прходящему чере3 резистор
шли, поскольку так:[я мощн0сть легко измеряется
(/
{ току ! или по падению напряхения на резисторе:
Физически мощность трактуется как скорость изменение энергии во времени.
Б цепях посто8нного тока это изменение'происходит с поётоянцой скоростью, так
что мощность является константой.
1.2. 1/!змерени1 переменного напря)}(ену.я у| тока
1.2.1. |!араметрь| синусоидального напряжения и тока
€ мое широкое применение нашли синусоидальнь|е переменные напряжения
а
(рис. 1.4) и ток",
ш() = ц , з1п(2п[т + 0) и |(т) = ! м з1п(2п[т + 0).
а)
6)
в)
Рцс. !.4. Брепенноя иовцсцлос,пь сшнусош0ольноео сце'{ала: ё''':-! о0шн перо*о0
сцено1'о' 6 _ а*плцспу0но.ло0улшрово'нный сце!!олл 1! в _ цас,по'пно
'
ло0улшровоп*ны11 сцено
|1х временнь|е зависимости характеризуются тремя параметрами:
' . [)'или 1' _ амплитуда переменного напряхения или тока;
о |_ частота (нисло периодов' возмохно неполнь:х) в единицу времени;
о 0 - фазовьтй сдвиг (сдвиг зависимостей в долях периода' д]'я ру1с' 1.4 фазовь:й сдвиг равен 0).
€инусоидальнь1е сигн€шь1 яы1яются периодическими, т. е. их временная зависимость повторяется' и имеют место условия и(с):н(с+7) и !(!):|(!+п' гле 7:\/[период повторения сигн€!'ла. Фазовьтй сдвиг сигн'цов налряжения 14 тока (или
входного и вь1ходного напря;<ений) связан с ш|иянием реактивнь|х цомпонент (|,
и ф шепей, а такхе с работой различных фзосдвигающих цепей, например фазоинверторов и трансформаторов. фазовый сдвиг измеряется в градусах (360" соот-
я
#*:99у#:у|г:!#'рв}?,цпу{
.ч9*сэР/-ц4{,у
вог,$Рв'ц{'т|ёдьйгу н6'пер.од)11штя]|в;ради;,анм.'(2тс'
'1 .,"
;, .-; : { ; }
) :)
период).
".
пу'цэ"црррц :
рщиан'соотв€т0гвуют
"
,:, ::
;
.
сдвиц на
1.2. |1злсеренця пере'1енноео напря,?!сен!/я ц /пока
|
д = ['|$ или [} , =0
( 1.2)
"|11.
Фтсюда ясно' что для измерения действующего значения синусоид[шьного наБольтметрь! и амперметрь| переменного тока часто слухат для измерени'1 уров-
ней переменного напряжения и тока несинусоидальной формь:' [1ри этом независимо
от
метода
измерений
они
обь:чно
градуируются
в
эффективнь|х
зна!|ениях
синусоидального переменного напряжения или тока.
Фбьгчно в этом случае с помощью двухполупериодного вь!прямителя напряхения или токи вь!прямляются и возмохно и3мерение их средневь!прямленного напряжения (насто его назь!вают г1росто средним' но это не совсем точно _ см.
вь:ше). Фтклонение формьл переменного напряжения от синусоидальной прин'|то
учить|вать коэффишиентом формь::_
*6=!-)'|0-..
сигнала (меандра) /с6:1 , а !!'1 синусоидального
!'ля
-прямоугольног0
Ё*:п/211:|.
1107. 1акое ра3личие вь|зь|вает боль:.шую разницу показаний даже в
этих
прость|х
слу!|аях.
Ёьгне широкое применение получили персон:шьнь{е компьютерь1' сотовь!е телефоньт с импульснь|м режимом работь: передатчиков, импульснь!е и резонанснь;е преобразователи напряхения и источники питания, электроприводь1 с регулируемой скоростью и другое оборулование, потребляющее токи в виде кратковременнь1х импульсов или отрезков синусоидь:. |1ри этом среднеквадрати(|еское
значение
сигна_пов
должно
у!|ить|вать
все
гармоники
его
спектра.
(. сохалению' при и3мерениях напряжений и токов с различнь|ми' отличнь!ми
от синусоидальнь|х; временнь|ми зависимостями возникают большие проблемь;
из-за нару1]1ения соотноглений мехду средневь!прямленнь!ми или амплитуднь[ми
значениями переменного напря)кения или тока и их действуюцими значени'|ми.
Фбьгчньте измерители напряхений и токов с усредненнь|ми показаниями в этом
случае дают недопустимо большую погрешность
- рис. 1'5. 9прошенное измере|и **.Фшдрлл
.
'}'жохев:е
ё уср ефеш:е*:
пок*щс]
|1увнцип
4&|1аРеш
1|:т:ерзнш
}с{дж€ни!,
с!!х.
']: ' !{спжое
,
вьшц}пЁшго
хач. на !.1
п0к&шш'
Ршс. |.5. €равненше
ра3л!1чнь!х вш0ов шзмеренця ]$еняющцхся напряясентлй ц п!оков
0!
|да;сгв..1
: @снавы але к|*ро|{'|ь',х\
'|а*ерес+*8.
#"*!!ль'1'ц*е,пРь.
г*ис действующ9го значения,токов порою мохет дать заниженпе до 5$% истиннь|х
результатов
Ёе знающий этого поль3ователь мо)кет долго удивля\ься' почему предохранитель в устройстве на ток |0 А рецлярно сгорает, хотя по показаниям амперметра
или обьдчного мультиметра ток составдяет допустимую величину'в 10 А. }!адо ли
говорить о нехе'ательности подобнь-пх щубых и9мерений в научньж исследованиях и при испь|тании электротехйической аппаратурьл?
|-|ри отклонении кривой измеряемого напряжен14я илу1 тока от идеальной синусоид:шьной формь: угочнение с помощью коэффишиента |,||07=1.| становится
недопустимь:м. ||о этой принине измерители с усредненнь|ми показаниями 3ачастую дают невернь|е результать| при измерении токов в современнь|х силовь|х се_
тях. 3 свя3и с этим бь:ли создань| приборьл, измеряющие цсп!!нное сре0неква0рапцческое 3начен!1!е переменного напряжения и тока' которое определяется п'о нагреву линейного резистора' подключенного к измеряемому напряжению.
Б наше время современнь[е мультиметрь|' измеряющие истинное среднеквадратичеокое значение переменного напряхения или тока (не обязательно оинусои_
дальнь:х), обьпчно помечаются лейблом <,1гце РР1$>. 3 таких и3мерителях используются более совер:шеннь|е схемь| измерения' нередко со средствами микропроцессорного контроля и коррокции. 9то позволило существенно повь|сить
точность измерения и умень||]ить габариты и массу приборов. €пециализированнь[е микросхемь| д]|я измерения истиннь|х среднеквадратических знанений переменнь|х напряжений будщ описань| в конце этой главь:.
1'2.з. €оветские.
милливольтметры с тгш8'8[||$
€ледует отметить' что в €Р
ухе давно (в 70-х годах прошлого столетия)
бьши создань| массовь:е приб6рьл' и3меряющие' истинное среднеквадратическое
3начение переменного тока. |( примеру, это были милливольтметрь| 33-42/45 (частоть|.до 5 й[ц) и 33_48 (настоть: дах9 до 50 м|ц) и АР. 3 милливольтм9трах
93-48 бь:л применен цель:й ряд интереснь|х-технических ршений:
. входной преобразователь импеданса с полевь!м Фанзистором на входе с
очень вь|соким входным сопротивлением и малой емкостью, практически не
нагружающ у1й исслеАуемь|е цеп и ;
. широкополоснь:й мног0звеннь:й атюнюатор с рлейной коммуп!цией звеньев;
. компенсированньпй делитель н&пряхения с коэффици9нтом деления_в |000
ра}' превращающий прибор в вольтметр действующих значений (с прелелами от | о 300 Б);
. широкопо.гпосяь:й (от 10;|шдо 50 й[ц) линейнь:й тран3исторньпй усилитель
входного сигн€ша
с двумя пар!шлельно работа:бщими
каналами д'|я умен0--
1|]ения шумов'и ли неари3ации передаточной характеристики ;
. дополнительньлй широкополосньпй усилитель' в цепь отрицательной обрат_
ной связи которого вютючень| нагреватели т9рмоэлементов' нагрев кот0рь|х
истинному' среднеквадратичному значению переменного
' пропорци0н€шен
тока;
.. балансньлй термопреобразователь на сдвоеннь|х термопарах, дающий линей-
.
',12
ну}о характеристи ку преобразован ия среднеквадратического значен ия с и гна_
ла в постоянное напр'0кение' вь!ход которого предусмотрен на 3адней панели прибора;
напряхения типа.<<модуляция-демодуляцня>' которь:йизмерялразностьнапряхенийтермопар'вь:ходнойтоккоторогопрохо'.А[1:{е!€3,нагреватвлцдругойпарь1терморезисторов;.:^
. вь1ход переменного'тока с вь1ходным сопротиш1ением 50 Фм' преврашаю_
ший при6ор в |широкополшный
. ., усилитедь.постоянн0к)
усилитель'
]
а не ср€днее'
значения
3то позволило измерять истинное среднеква]1ратическое'
напряхен ия ,.р""*'Ё.'''*^ с,охн'!1 6очч ц с гармон ичес*:у-1.""^ту:
вполне естестспектра, имеющими частоть| вплоть до 50 й|ц. |!ринем измерять
п-остоянного
нагреву
по
венно _,по теплово"йд"ио"в", его и дейфвию р!вного
стрел0ч_ныу_и
бь:ли
времен
тех
милливо.г!ь'м"'ры
тока.'Ёстественно, й
'',"""*йе
габариты и Ёес (до_6 кг у м0дели Б3-48)' |'1х
измерителями, имелй значительнь:е
Аостаточно подро6ное описание милливольйо>кно'вс1ретить в ,Ё'д'х'
".йчас.
"
схемь:):мо>*но найти в
(на'уйвне
!й.йрБ{ вз',+57{в
функциональной
:::у
[5]'
,'' ьтмет_
й, вз.+в с впол не современ нь!м стрелоч н ь] ч!/!!|'
й"""р.."''
-т.т'ч[!оследний'
"р^,,
фирмь: 6оо0
р'й "й".!"*о.у'*"""*".'::1:::::
.су|+:тв
(основная 3/о, дополнительнАя
измерений_
погре1шн9с-ги
хе
тои
при, примерно
:гт:ужЁ:9{#тг;:"}|ж{]]ъЁ:.*?}3;}#;]],*}ж;ъЁ1Ё#ъ:;
по габщитам и легче _ вес 2,7 кг' А вот
6ут-417в 100 в. правд!'прибор меньшъ
куда'хч1:]
вйнои импеданс (: йо"7зо',о) у молодого |Ф|Ф-БФ€1Ф{ногой''4собщта
с
пф
делителем
пФ.без
и
8
делителя
мой
.старца,'(20
чем у советского
'
1/10б0). 8от вам и <(отст;шая> советская техника!
1
.2.4. }1змерение тока 6есконта:стными методами
,}{еобходимостьконтактногоподкг|юченияизмерителейтокавразрь|вцёпей
обь:ч,,,"'!"й йййр"*",'ом) яш:яется существеннь|м недостатком
тока_мох''дизмерения переменного тока. Фднако о силе переменного
й,,* *"''д'в
ооч1но судить ,',''*.,Бй,*'!{, ма!нитного поля переменного тока' которое
основана
работа иэмеется' когда через проводник.прот€кает такой ток. Ёа этом
токовых
с
помотцью
петлей, реали3ованной
ритолей перейенн-'го то]ца с токово[
проЁ
отдельном
и3мерения
Б.й!ц. оЁ" р".", удоб'", ш'я_9:.:9-::"-]'ого
]оканужнь:й проводник
охватить
воднийе, находящемся в хгуге проволов. Аостаточно
к.,}ещами и замкнугь их.
'-'-й
принципа с серединьп 90-х годов вь!пускается цель:й класс
_ €1ашр ше|ег шли в русской транскрипции _
"'].'
'"''""
ручнь!х и3мерительньт! приборов
типов,
Б*Б,ы" -ей'.,€реди э!'.' *ла""а приборов можно вь|делить несколько
измеряемого тока'
различающихся способом преобразования
] 8 ранних моделях использов?шся з:|хват (разъемнь:е к'г:ещи), выполненньпй из
Фцевидно, что эта
пермоллоевь!х листов с внугренней измерительной обмоткой.
*'."'ру*'"я обычного разъемного трансформатора.;Фщаничения прим€нения та'
кого прибора хорошо изв9стнь|.
(особенно
. Работа т0лько в цепях пер€менного тока й сильная з€|висимость результатов и3_
А это,',в,свою очередь'. влияет на диапазон рабочих'частот
"'"*.,'.
"'р''/й
поАробно описан на сайте ршш'*|р!з'гш'
прибор
!рйо'р'. '{
[аннь:й
Б настоящФе вромя,почти повсеместно используется полупроводни ковь!й датв цепях посто]]'1о^:о-- и
чик: хо]|ла. 1акое р€.шенио лозволяет .проводить измерения
с хорошими 'показатечаст0т
переменного тока *,рАботать Б :[||}1!9*9|т1 диапа:}оне
лями точности измерений.
!ц3
{лязв,,!эк 4с ю в ц : 9'|ё''с''$р о7',с *$|. ?!1+8/' р ё н ш {с ш п у л ь п ц л е п р ы
:
3 последнео время р:}:}вивается дрименениё конструкции с постоянно открь|ть|ми токовь|ми кпещами. 3та конструкция для проведения измерений тока не
тр:9у:3,Рт",53'11 клрщ9{1 }1о,о':еви4но' уведичивает механи]ческую,,цаде;6ность
Р9е4 |(9нструкшии и прош:ев1ет хизнь прибору. !{о погрешность измерения у та:од пр1{-!оров несколько Рыче, нем у,обь:ннь|х токовых кл:ещей и обь:чно доходит
до 3_5%.
' '"[|'рймейе'"ё
-.*.й,'как конструкции в мультиметрах находится в по_
''*'Ё",*
с.тоРнцо||' развитии
и ухе вь|щли токовь|е ш]ещи' обеспечивающие измерения
коцц!а.(Р ].ч. з!!3рмления) 6есконт4ч.г|ым методом (например, в модельном ряду
<Актдк'ом> -т14тк-4[00). ]акая кон9трукция имеет два разъемнь1х магнит0про-
в-94п д,о,ц|4}49т9д^оэ др}|их св9их:со6ратьев цо кпассу токовь!"к, ще,щей,тем;:что
ч!р!1дрц9д|__1цтР4}цур,,06мотку, щохет лрои3цоди]ь,,доцоднитФ1ьное в9зАействие
н,1 объех1, измер!цч{'1что позволяет вь1полнять и3м9р9ния :к9нтура сФп}Ф?и&!]€:
1!я:,,Фуе9щц9:;что1частота Рздействия отличаот9я дт частрть| токов'сетей промь|шленного н€х|наченця. .|1оявляются мультиметрь| с тремя токовь|ми к]]е|цами
д'|д ,тч9]оя|'цьпх бе9контактнь|х изм9рений в трехфазнь!х счтях.
.
):.
цву'=
!
;.:;, , ;., ! 1.] -:,
ьф)."
а!
€трого говоря' индуктивность _ это параметр индуктивнь|х элементов' +[априм€р'.отро3ков проводов' п@т9ль и кФ!ец из них и катушек,из изолированного провода(их;нвсто й6щенно именуют катушками индуктивности). 1('прийеру, обь1н.
нЁгй,'проводник; 'д'!иной, 'Б' 5 см имеет собетве$тную.индуктйвность' порядка
|Ф н|'н,,!ействие капушек шн0укпнвноспи о6условлено созданием вокруг провода
мапнитного поля и появлением на .индуктивности'переменног6 напряхения при
шцздсЁ*ствии в}|ец|них перемеянь|х магнитнь|х полей. Бзаимодейс,''е *ац'е*'*'-
рактор}|щотся вэа::смнй шнфкгп швноеп ью'
(мушки индуктйвности' (или просто индуктивности) вьп пускаются промь| ш-
]!0нн6с1вю-с;сайс|й'фз'1и.|н}'й
консФукцией и рг&инными номиналами-.. ойй
сод6рх*г'ьт нёоко)тЁкйх вйко8'п!ов6да;на/диэлекг1!инеском сердечнике до ёбтен
и,т*|ряч'-:Ёйтков;!]Ёт'фрдфнй*е из феррит6'илй;стальны* пластин. Фднако час!о
!вынуя(дены изго1аштйв1|тБ ийдуктив+!ьгё:эпейенть] самостоятельно,
РЁФ|!ботчи*и
что делает:6стро"ифбхбдийым йзйеренйё:индукти6Ёоотй с дбстатбчно мйой'по:гР9_чц991ьц.," {1пт оговореннь|х условиях. 9цсплу1т?чии катущкц
|1нду5тив*!о€т''4
м6]Ё8!'с\й{а1{д/йЁси*Ё:йй'_ зЁ иё&}:6чением случая размещен у1.я их на магнитном сердечнике.
- :,'Бс.г:и подать: }|а, иде{шьную катушку }'ндуктивноети неизменное напряжени€ 6
тФ"1!|(т1еРвз!ка,ту{*ку:будстт линейно':нарастать во врём€ни' поёколБку т|э?бм'с}лу]
чао,сф::од{ется'с,,|едуюш(ёе!оотношени€:
|4
' :'
!.'
''
1 1,:;'
".
'|::]]
|"''"
']
'''.,;
|..3'.з, [.! а *в рн**вуф
;'
& ;.'Ё ;': Б'.у'.: с5}1ш
вьф.\
Р,..':!' ч:уф щ.:191|т. } [
3то с вой ство катуш ки и ндукти вноР1",,
,.|!:
"' трубок (кинесколоф.9, цАдндтнъ:м
нераторов развертки д'|я электронно-луневых
нто
ес;1й
послёдова*ельн6 с [ включенб €оп-ф",.
отклонением. Фднако'нало щесть,
тивление ;{, то процесс нараст6ния тока будет экспоненциа1ьнъпу
цос;91шрои
:
9'
времени1,/Р'.!|иу:ьначальйаячаё}ьегобудетлинейн?!й.
6такхё яш1яется неотъемлемЁй'ёвойсфЁом любой системы прс1Ёолци1
ков. Фна измеряется в фарадах (Ф), миллифарадах (| мФ=!0.3'Ф), мйкдоФарала*
(! мкФ=п0-6 Ф1, наноф1ралах (1 нФ:!0''Ф) и пикофаралах (|'пФ:|0г'' ф).
-Блок:оепть
Фбь:чно кон0енсапоры _ устройётва д.тпя'созда|лй!т з:|дЁнной 9йк9с'1ц цёпод-ч1у1
ются как готовь|е промБ|гшленньпе.'изделйя. Аля'уве.г!ичейия ём5ос11!'Ёрйменяются
мет:шлические обкл:адки д0статочно'больщой плоййи; раздёлен;нЁР диэл.95тРт.ком. Ёа этом основано устройство конденсаторов. Физическй конденсатог 'яй#_
и емкость являе1с: чер91
заряда
отся устройством д','
"а;
заданном напряжении|!} на кбЁденсаторе. Аля лиЁейной
копленного заряда при"й*'.'ения
емкости справед'| и во вь|ражение:
(ьёФ
,
' ''' :, !(!)$сщ.
а!
Ё'сли проинтеФировать'э'о.вБ1раженйе;
пряхения на конденсаторе;
'
'::| |1 *;!: :1 :' +;;.1'}},{*!у* ' }:' г
и0)=и(0)+}[:о>ас'
.:
9ъ
'
]
#я'|#
то Ё{о*к1|ь|но.}'у\1ь'вБ1!*$*ён#
| !
'] ''],п
!,.
!',]']
{]
.'
':'':'
|!;1:!::|']]
:.'.
Бсли ()_/:соп${, то напряженио,н3 ёсопз{ возрастаёт по линейному закону:
|
!(')=и(0)+'г'
'с
;' -
.|
!1
'
"!:
' !/1'
'1' :':';'
:";|11'
)
9то пол0хено ц' основу создани& схем линвйной ра3вертки д,!я рсциллографв;
Бсли параллельно 6 вр:юяен рези9т0р &, то заряА емкости:|(кондвноатора); булот
происходить по эксп0ленцибл:'1оуу закоцу с постоянной:$!ей€[и;86" Ёачдльная
ча9ть этого процесса (д.г:ц г5<'?6) будет л'инейной. Рто 9Фтоятельство вспФБзует'
ся при посц)о9нии прость:х генератор0в рачверткш электроннь!х осшиллогрфФв:.;.
€уществует ряд спосо$ов и3мерени1 €|!-!(Ф91}|; '[а5прим!Р; подад ,кФ кондо*}сатор
прямоугольнь|е импульсь: со стабильной ацллитудой и:чартотой,,:м9*Ё9'*13йеРят!
средний т:к заряда или разряда крнде||са!9ра.9ц'г'роп9Рционщ9-ц!е}1цо-9,т!_4 €,фто
дает линейну9 шкш!у и3мерителей 9мкости,,9р9.1 9Ёч9чб.}9!0|||с4.гп8.д9$т4!1€н!,9
больших 6 _ йачцная с десятков пФ (емкость-и1меря9т9я.,р,Фапщ4х и,[РоЁ3по4;
нь|х от этой величинь:). [1|ироко практикуется измеРние рмкости.на,переменном
токе в мостовь|х и инь.!х измерительнь|х схемах. Аля малчпх 9мк9стф. (от долей.,пФ
]
до ть[сяч пФ) исполь3уются
мостовь|е и резонанснь|е методь!,4}.мерРчщй. |.' '.. .:!!
и емкости
..'!]:
.!,
-,,
3 практике работы любой наунной, сервисной'или,}а-0,и0любгт'гельсл<ой лаборат0ри и почти ехедневно возн цка9т, нео_бходимооть в н3мФон и и,ре914Фг,{вщ'61цг {[Ф|
1
противления) А цепей' емкости €
и инщктивности [. [ак;.емковгь фмаж}}ь!х'и
$5
[ +оэа 1.. 9'с нов ы элекпр, о'ьс*ых' *а*ер е ншй 1| п у ль,пшпе п р ы
электролитических к0нденс8торов сильно меняется во времени и по окончании
срока хранения этих компонентов может значительно вьлйти за предель| приемлемь|х допусков. 1(ацг;:кла индуктивности'часто использу|отся как компонентьгзобственного изготош1ения, и их индуктивность нуждается в точном измернии. 9асто необходимь1 точЁая подгонка [ и 6 (напримеР, д.г:я установки частоть| резонанса |-€-контуров или сборки фильтров), их допусковь:й контроль и измерения
темперацрнь|х зависимостей емкости и индуктивности.
. Ёеидеальность емкости и индуктивности учить|вается эквшвален,пны'|ц схемам!!,
которь|е являются одновремен но у1 ц3мерцпельнымш схемам|1 [55]. Фбьпчно ра3личают две.эквив!шентнь|е схемь| цепей [Р.пц €Р' (рис. |.6) _ последовательную и параллельну|о (будем обозначать их индексами 5 от слова эег!а1 и р от слова рага|1е!).
|/п!1
---
а)б):
|1н-
Рцс. 1.6. [!осле0овоспельноя (о) ш пороллель'{оя (6) оквшвале'{'|ные.схе'.ы
реольных .шн0у кгпшв нос пьей ц елкоспей
Фмичес(ое сопротиш1ение вь|водов и обкладок конденсаторов создают пара3итное после0оёапельное сопро!пшвленше' а сопротивление изоляции диэлектрика
со3дает парсш1лельное сопропцвленце. Аналогично сопротивление обмотки кацшки
индуктивности порождает последов:}тельное сопротивление' а потери в сердечнике порождают пар€ш|лельное
сопротив.,|ение.
эти параметрь| могщ преобразовь[ва-
ться' так что достаточно вести измерения по двум указаннь|м схем6м (.у и р).
Ёа вьлсоких и сверхРь|соких частбтах' характернь|х д|я радиоизмерений, эквивалентнь|е схемь| прихфится значительно услохнять. Ёапример, длй инду*тивности надо учесть паразитну!о смкость монтаха и витков' д.'!я емкости _ паразитную индуктивность вь|воцов. }[ередко они являются распре0еленным!| величинами.
Б этом случае определеннь[ми преимуществами обладают резонанснь|е методь| измерний, реализованнь|е в некоторь|х радиоизмерительнь:х приборах' например
@-метрах.
|{епи с ! и € характеризуются полным сопропцвлен!|ем, назь1ваемь!м такхе илмцпансом или цмпе0ансом. 3то понятие имеет смь|сл только на переменном токе и
характери3ует комплексное отношение напряхения на измеряемой цепи к току в
ней - 2:[]п. ||олное сопротивление как комплексное чиФ!о представляется в
виде 2: Р,* !' /, где *, * активная составля ющая 2, :. х _ реактивная составляю_
мнимая единица (корень квадратньлй из _1)' 9асто вводится понятие
щая 2,.|
-
модуля ком плексного сопроти вления:
**/'
'
причем (
= |7|сов(0) п ){ =|7|в!п(0)'
-
где 0
ф,,"' между переменнь|м напряхением и током измеряемой шепи.
"д""Ё
Реактивная
составляющая 2 д]гя индуктивности и емкости определяетоя хоро}шо
известнь|ми выражениями:
х = }.2п[!- мтя индуктивноети и 1 =1|!.2т[с щ|я емкости.
|1оскодьку все составляющие' 2 зауйсят от частоть|' то первостепоннь!м пара-
метром измерений яь!,яется тестовая частота| Б приншипе желательно испь|ть|-
.: 16
1.3..|1знерр[пелц Р! с',[ ш ш1смш!п&нсв
вать,конденсаторь!.и кату!шки индуктивн0сти на их рабоней 1*''*'_*.]|]|1|*1.1
приходится
частоте Р3онанса колебательнь:х [6{-контуров. Фдг+ако на г|рактике'
частотой.
и
одной
а
то
част0тами'
ограничиваться несколькими
ток9 _ панБолсное 3начение ища!от еще два параметра цепей на перемонном
_
0обропносп1ь. !дя послеловатееенс у?ла поперь6 _ , и обратная ему величина
вь|рахенияму|"
определяются
онц
измер9н}{й
схемь1
льной
1 !х.! 2т[!- 9'^= 1 = [х.!='?"|с&
т " Б'ф) т
9' =йб =т =
Аналогинно
||араметр
]
|
д'!я .цараллельной схемь| измерений имеем:
о.=' =[{;[= #^,,=
тап(6)
=у =2п[српр.
емкостей. а 0 _
! обь:чно ислользуется д'|я оценки неиде{шьн_остиприменимь|
как к
*а'у'ё* индуктив1ости. 6дн|ко' в принципе, оба параметра
емкостям' так и индуктивностям.
: ,},{змеро*дивсопротлйения и емкости на ндзкой частот9 (сопротишпения на по."'"'"'й токе _ Бск1 в насгоящее время реали-зуется в большинстве многофун-
Фднако
;;;;;;;'ь;!'ц'р'*"в""* 11учт]:.т'- ,р'1'Р-': : у!ьуцмепров'
боль:шинства муль-
диапа3он изм9рений и точность ,:-ч:.т:_'" этих 1ачач1:т.:^]
ли1шь у
тиметров 0граничень|, Ё измерение индуктивн0сти предусмотрено вообще
в них
введения
необходимостью
с
свя3ано
очень мш1ой ,ас'' этих приборов. 9то
кр'"'.
частотьп.
йр"ш'."''*ого генератор| 'е"'о,ой
]'-1о:^|.:б,,"":,]
последова,1111!'р'': как :у:":1у::_
ров отсугс_твует во3мохность изморения таких' вахнь|х
и тан'токе'
добротности
на
переменном
сопротивлений
тельного и пар€шлельного
генса угла потерь.
Бсе это привело к разраббтке специ€шизированнь|х-мультиметров ут Р'[€'цзмелаборатор1т"^1Р1бо9ь1 этого типа (например'
рийелей:. €оЁременн,..
"].'о',,ьте
!ск-819 и !€Р-829) обеспенив*''
!ск-8:6, !св-817,'!ск-827,
'т:::11т]:
частот
тояность'(йогре!1|ность до 0,2/о и менее) измерений импеданса в диапазоне
современнь1е
многие
время
то
хе
Б
приборь:.
до 100 *Ёц. од"'*о это дорогие
по
7'ьс-"''"р*-'",, вь!полнены в виде малогабаритнь|х переноснь|х приборов
они и яш]яконструкции и вне1шнему виду похохи на мультиметры !в сущности'
,''.," йу','иметрами' но только специ€шизированнь1ми)' 9ти приборь: имеют уме'
они' в основном' и рассматренную стоимость и уд9бнь: в эксплуатации. Р1менно
р','''"" нихе.
1.8.3. [1ортативнь|е измерит€ли
индуктивности и емкости
1( нислу простейших и дешевь|х (шена около 60$) {6[-измерителей относится
прибор,!-ск-9'063" Фн имеет предель| изм9рения емко^сти^от ! пФ
от 1 мк|н до 20 [н и сопротив'|ения от 0, 1 Фм до 20
*'''''юр,'й
до 200
"*Ф, ",ду*'"'"''"
на одной частоте'250 |ц' погрешность измерений
йФм.. |1змерения'пр0изводятся
2%'хки и""". 3\'/2разряла. |!итание прибор получает от батареи 9 Б, габаритьп
прибора |20х72х37 мм' масса всего 185 г.
тайими )ке пределами измерения характеризуется-прибор [€&-9073 (рис. |.7).
Фднако он дополнен возмо)кностями измерения добротности от 0,0001 до 9999,
тангенса угла потерь рт 0,0001 до.999, прозвоном диодов и цепей' 8сть таюке
и ми'нимш|ьнь|х зна. возможность удерхание показаний, фикса:{ия максим€шьнь|х
'^
с)! \7
?,',
1. Фсновьс элек!пронньсх шз*сереншй ш
Рпс. | .7. Р1злсерт:гпель |-сР-9073
'{уль/пш']е1прь!
Рцс. ! .8. |,1злсерт;гпель е][1кос'пш
ш тлн0ц кгпшвноспц ус6243
'!ений, сортировка компонентов по допуску. Бозмохно подкпючение к [1!( нерез
интерфейс к5-232. |1итание прибора от батареи 9 3, габаритьг 204х90х36
мм, вес
340 г. {_[ена лрибора в розничной продол<е около 150 $.
[!рибор ус624з (рис. 1.8) с дисплеем 3 1/2
разряда по3иционируется как
[-€-измеритель' Фн имеет 12 диапазонов измерений, максим:шьное
показание
д!4сплея 1999, размер цифр на нем 26 мм.ймеется отобрахение единиц из[,1ере-
ни'1 и индикаци'1 разряда батарей. |!редельл измерения индуктивности:
?/?0/200 м[н 2/20 [н, погре1шность: !2',0%. [1р.д.',, ,''.рЁ]'',_;;;;;;;
2/20/200 нФ 2/20/200/1000 мкФ, погре|11ность измерения емкости: +
\,0% (на
пределе 1000 мкФ не гарантируется). 0итание от б!тареи 6Р22 с
,*р";;;;;;
9 Б, размер: 190х88.5х27'5 мм и вес 320 г (вклю.лаял батарею).
Аналогичнь!ми возмохностями обладает очень похохий прибор \4!6243
фир_
8го внешний вид показан на рис. 1.9. Фтсщствие измерений еопротивлений, добротности и тангенса угла потерь сильно сни)кают
ценность этих
мьл йА51Ё€Ё.
приборов для серьезнь!х пользователей.
1( этому классу приборов относится и измеритель Р!-€ в[с-131)'
которьгй
продается ло цене около 220 $. €'го внегшний вид показан на
1.
рис.
|1рибор имеет параметрь|' вполне достато!!нь|е для практики:
о [исллей: хки 4 разряда' двухстронньгй,
. |]ереклю(!ение диапазонов: автомати(1еское;
. ||4змерение емкости: от 0, ! пФ до ]0 мФ;
. 14змерение индуктивности: от 0, 1 мк[-н до 10 к[н;
. йзмерение сопротивления: от 1 мФм до |0 йом;
. 1естовь:е частоть|: 120 [ц и 1 к|_ц;
. Базоваял погре11|ность и3мерения: 0,7%;
!8
10.
1.3. Р1змершп[елш Р' с' [ ш шмм!!панса
Рпс. 1.9' ||змерштпель емкос?пш
ш шн0 ц ктпс:в нос/пш му624 3
Ршс. 1 . | 0. |'[зл+ершптель
Р!-с Ё|-с-131 о
возможности: удерхание показаний' относительнь!е !43\'1е\'114ни]\'{ального и среднего 3на!!ен14г4 р'!да
рения, фиксашия максимального'
пр|{ простое, сортировка эле]\{ентов
отклю[!ение
измерений' автоматическое
о !,ополнительнь|е
по допуску 1%, 5%' |0%' измерения по параллельной и лоследовательной
схе ма м.
о |]итание: от батареи с напряхениепц 9 Б и сетевого адаптера;
. {-абарить:: 192х90х37 мм;
. Бес: 390 г.
|( недостаткам прибора относится отсутствие возмо)кности и3мерения добротности и тангенса угла потерь.
1
.з.4. 1,1змерите ли имм1Атанса (импеданса)
|1риборь:, позволяющие помимо Р' € и [ измерять составляющие полного со_
противления конденсаторов и катушек индуктивности, а такхе тангенс угла по_
терь | и добротность 0' обь1чно и[4енуют цзмерц]11елям[! цммцп7анса ('или 14мпеда]н_
на переменном токе). 3ти приборь| непременно !'1с_
са
- полного сопротивле|1ия
пользу}от схемь1 и3мерения на переменном токе.
€реди приборов этого класса можно вь|делить вь{сокото!1нь:й прибор мт-4080.
ориентированнь:й на профессиональное при;х,1енение. Фн имеет следую1цие технические характеристики :
о [исплей: х1(и, 41/2 разряла, двухстро'тнь;й
. [4змерение сопротивления: от 0,01 Фм до 20 йФм
. 14змерение емкости: от 0,159 пФ до |5,92 мФ
. ||4змерение индуктивности: от 0,159 мк1-н до 9999 [н
. }}4зпцерения доброфности: от 10-3 до 9999
. Р1змерение тангенса угла потерь: от !0-3 до 9999
. 14змерение фазового сдвига: _180'...+180'
19
|-лово 1. Фсновьс элек,проннь[х ш3!у{ереншй ш *оцльп,'"*р,,
. Базовая погре1пность измерения: +0,2%
о 9астоть: тест-сигн€ша:
100 [ц, 120 [ц, 1 к[ц, 10 к[ц, 100 к[ц
. Бь;бор диапазонов: автоматический
. €вязь с |11(: последовательньлй порт Р5-232€
. !-абаритьп: |74х86х48 мм
. Бес: 0,47 кг
с оптической развязкой
1( вьлс:шей категории приборов данного класса
(стоимость около 1000 $ и вьт:пе) относится вь|сокоточнь:й А€|-измеритель й? 4080А фирмь: йФ-
твсн !шо1..]3тк1в5 !шс. Бнегшний вид прибора
показан на рис. 1.11.
1ехнические характеристики этих приборов весьма впечатляют:
о Р1змерение емкости: от 0,159 лФ до 15,92 мФ
. йзмерение индуктивности: от 0'159 мк[н до
31 ,83
к[н
о йзмерение сопротивления: от 0,01 Фм до 20 \4Фм
. Базовая погре1шность 0'2%
о 1ест-сигнал: 100 и 120 [ц' !' и 10 к[ц (уровень
0,05'0,25и!3)
о {ополнительнь|е
возмохности:
и3мерение
7/9/о и фазового сдвига' компенсаци'1 параметРшс. |.1 !' Р€[-шзлсершгпель
ров холостого хода ({{,) и короткого замь|кания
мт 4080А
(кз)
. €корость измерения 4,5 или 2,5 изм'| с
подклю'|ение к |1!(: нерез оптически развя3аннь!й порт к5-2з2с
.' Бес прибора: 470 г.
1.з.5. ['|змеритель иммит анса Ё7-22 и ра6ота с ним
Бестселлером на рь|нке измерителей кс! стал прибор Б7-22 (в
]ч',
А Аип,> он продается по цене около 4200 руб.). внешнйи вид этого
''.'.'""
изяцного и
удобного в работе прибора показан на рис. 1.12.
3тот измеритель имеет следующие технические характеристики:
. !исплей: х1(и, 4 |/2разряда (максимальное показание 19999),лвухстро.гнь:п1 с
возмо)кностью подсветки
. йндикация параметров: Р, €и[
1{!ка.'!а' 9, Ри
&-дополнитель-
-основная
ная 11!к:ша' есть индикация разряда
батареи, переполнения и вь!вод
ряда слухебньлх символов
[|редельт измерения емкости: 2,20 и 200 нФ, 2,20 и 200 мкФ, 2 и 20 мФ
|1редель: измерения индуктивности'. 20 и 200 мк[н 2,20 и 200 м[н, 2, 20, 200,
'
2000 [н (и 20000 [н без гарантии точности)
|1редель: и3мерения сопротивления:20' 200 6м, 2,20,200 кФм, 2 и 20 йФм,
|]редель: измерения добротности 0,9999; 9,999; 99,99 и 999,9
. Базовая погре}пность: 0,7% (детали нормировки погре11;нос.!.и дань| в описании
прибора)
о 1ест-сигналь:: 120 [ц и 1 к[ц (уровень сигналов 0,5 в)
.
'
.
.
20
1.3. |1змерш!пелш
Р, с' |' ш шммцпансо
о [ополнительнь!е возмо)кност|4: измерение тангенса угла |1отерь' добротности' эквив:шентного
последовательного и пар'шлельного. €опротивлений по переменному току'' одновременная индшкация двух измеряемь|х параметров (€ и |/9/Р,
!, и о/9/ф' автоматический|рунной вьлбор пре_
дела измерения' регистрация максимального'
минимального
и среднего
зна!1ений
ряда
измере-
ний, ре;<им |-измерений, сортировка элементов
по допуску |/о, 5/о, |0%, измерения по параллельной и последовательной схемам
о йаксимальная скорость измерения 2,5 изм./с
. |]одклю.(ение к [1|(: нерез опти!!ески развязанньтй порт к5-232с
11итание: от батареи с напря)кением 9 Б и сетевого адаптера
.
. [абаритьт: |92х52,5х91 мм
. Бес 365 г
. !словия эксплуатации: температура от 0 до 50'€,
вла)(ность менее 85%
Ршс. 1 .12. Р[змершпель
. [1роизводитель: фирма €Ё1
(и Россия)
шмпе0анса Ё7-22
о !-{ена в розничной продоке: около 150 $
|(онструкция и возмохности прибора тщательно продумань;. [1рибор обладает
рядом уникальнь!х возмохностей, нередко отсутствующих даже у куда более лорогих стационарнь!х и3мерителей импеданса. Разре:шающая способность измерений
сопротивления 1мФм (0,001 Фм), емкости 0,1 пФ и а индуктивности 0,1 мк[_н
вполне
достаточна
для
больгшинства
применений
практи!!еских
этих
приборов.
Автоматически корректируется нуль и максимальнь1е предель| диапазонов измере-
ний. !,сть возмо)(ность и рунной установки пределов измерений, вь!полнения допускового контроля и относительнь!х измерений (с установкой опорного пока3а11ия ил|1 рунной установкой парам9тра' относительно которого вь;полняетс'1 от-
снет измерений).
|!рибор позволяет производить последовательность до 3000 измерений с фиксацией их в памяти и вь|числением максимального (мАх), минимального (й|\)'
ра3ности мехду ними (йА)(-м!ь1) и среднего (Аук) значений. €релнее знанение
вь!числяется по формуле
где !(,
А !/А:((,+ ('+ ...+ кн
-к /
н)
/\,/,
- текущее и3мерение' # - число измерений.
14змеритель Ё7-22 лоддер)(ивает связь с персональнь|м компьютером (настоль-
нь1м или ноутбуком) через интерфейс к5-2з2 с гапьвани(1еской развя3кой -
рис. 1.13. (омпьютер используется для создания вирту:шьного измерителя, управ-
ления самим прибором и получения даннь|х из ре'шьного измерителя и их накопления для возмо)кной последующей обработки.
!'ля этого ну)(на установка специальной программь; }|г{ша1 йе1ег. Фна устанав_
}становка про_
лшвается с вход'!щего в комплект поставки измер}ттеля со-ком.
окно с фун_
вь1водится
вначале
программь1
|1ри
запуске
граммь! вполне обь1чная.
кцион€шьной схемой (рис. |.14) подклто!]ения измерителей (не обязательно т{[6)
к компьютеру через сеть.
21
]-лава 1. Фсновьс элек,проннь[х
ш3мереншй
ш
"мульгп|!ме'прь!
Рцс. !.13' !!о0 ку;'уоч еу+ше шнпоерфейсноео кабеля с блокотл опгпццеской
к ц3л!.ер!1пелто Ё7-22
6еть
\
\
ра3вя3кш
[1рограммное
обеспечение
'[=ц| о'оо+
(омпьютер
:1щ]
\
$
6еть
-,',"''""',",
Рцс- 1.14. Функцшональная схе!\,!а компь!оперной сегпш с ц31.ершпеля.*!ц _
1\[
ц л ь !п 11' м е ,п р ам 1!' ц 3 м е р я !о щ ц'1
ц р а 3л
11 ц
н ь| е па р с'м е п' р ь!
Фсновное окно программь| показано на рис. !. 15 лля случая измерения емкости. Ёетрудно заметить, что окно практически повторяет вид экрана измерителя.
Б нем хоро11]о виднь1 результать1 измерения и даннь!е о его
условиях (тип й,'*р'тельной схемь]' частота и др'). Фкно имеет довольно простое меню' в во3мо)кно_
стях которого нетрудно разобраться'
[!рограмма обеспечивает запись последовательности измерений и представление их в виде графинеской диаграммь1 или списка. Ёа рис. 1.16 показано окно
формирования списка с результатами измерений.
Бозмохно лрограммное управление измерителем. }становка его параметров
задается в окне инициализации 1:-л|11а1 5е{шр, показанном на
рис. !.17. }становки в
этом окне вполне очевиднь| и вь!полняютоя
с помощью
кнопок'
открь|вающих
списки с возмо)кнь|ми значениями параметров. |1осле установки нухнь!х параметров достаточно активизировать кнопку 5е{ 1;.:з1гцп.:е:.т1.
|!ри необходимости можно вь!вести окно установки параметров порта к5-232,
показанное на рис. 1.18. 3десь установки такхе вполне обьгчньге:
установка номера коммутационного порта €Фй' скорости передачи даннь!х Бас:4 &а1е, числа бит
даннь{х оа1а в!13 и останова 5тор Б!1з, а также установка ларитета Раг!ту. €
деталями работьт &€!-измерителя Б7-22 мохно познакомиться по прилагаемой к нему
инструкции.
22
Р1змершгпелш Р, €,
-{е о|еп и!{о*
. .
А(!!о
с
, :"
не1!
.
...:
-к
!
1,
!
".:'
':
:!сп$вт€в
;.
29,86 к оьп
:.
)|'
6в,21 пЁ|
02-04.200о
1:::
20.52:о4 |
Ршс. 1.15. 9сновное окно проераммь[
|!г[ша! |{е[ег
п]е
ш''!1со''
|- ш ш;ус:,лцтпонсо
Ршс. 1.16. Фкно со сп!1ско1у{
р е 3 ! л ь !па пов т;з,ие р е н и й
ЁЁФ
:;::$з}8€цг|вп1,
ЁЁ'1|{д: а9]'::
Ршс. 1.17. 9кно устпановк|! пара1'1е!пров Ршс. 1.18. Фкно успьановк!1 пара][1е,пров
!13'1ерш/пеля
шмпе0анса
пор!па Р5-232
1.з.6. €тационарнь!е лабораторнь|е |68-измерители компании
6оо6 !\|!!|
!ля вьлсокоточного измерени'} им{у1итанса и параметров ]-, € и ;{ на переь{енном
токе слухат стационарнь|е лабораторнь]е приборь1 компании 6оо0 ш111 [ск-816.
[ск-8]7, [ск-827, [ск-819 и !-€Р-829 (рис. 1.19)' Фни предназначень1 как для
проведения фундаплентальнь1х лабораторнь1х исследований и разработок, так |.1 для
применения в производственнь!х условиях. [1;:иборьт [{огут использоватьс'{ для и3мерения температурнь!х зависимостей еш{кости |{ 1]ндук1'ивности и вь|числения разброса их параметров. Фсобо стоит отш,1етить пр|1\(ег!ение приборов для ||сследов|]ния индуктивнь1х и емкостнь|х датчиков различ}]ь1х неэ-цектрических вели!!ин.
2з
|лава 1. Фсновьс элек/проннь[х ш3мереншй ш тпцльгп!!и|е!прь[
Ршс. 1.1 9. Бнец;ншй вш0 лаборагпорных 1]3мер!!пелей |'€Р-цзмершпелей
фшрлсьс 6оо4 \](/||!
||риборь: отличаются' пре)кде всего, частотами тест-сигнала. для измерителя
[ск-816 верхняя частота составляет 2 к!-ц, для измерителей [€Р-8!7 и !-€Р-827
верхняя частота составляет 10 к1-ц |ск 819 и [€Р 829 верхняя! частота составл'1'
ет 100 к[ц. Ё{и>кние частоть! измерения для всех приборов одинаковь| и составл'1ют 12 [ц. йз этих даннь|х можно сделать вь|вод' нто приборь1 не предназначень|
дл'! радиотехнических
измерений на вь!соких (не говоря ухе о сверхвьлсоких) нас_
тотах. 14х сфера применения
и3мерения в электронике.
йзмерители
'
[(.?-827 и !€&-329 вь1полнень| для применени'1 в промь|шленности. } них увеличена скорость вь|полнения измерений, но и3*3а этого несколько
возросла погре1|1ность измерения (тем не менее' она находитс'| в'пределах0,|%).
€
ними возмо)кно применение
механического
манипулятора д.]!'| сортировки
элек-
троннь|х компонентов при производстве и входном контроле. Аля этого преду-
смотрено управление приборами от персонального (проьль|111ленного) компьютера.
€ортировка мо)(ет прои3водиться по различнь!м критери'1м' например' по абсол!отному отклонению' по относительному отклонени1о и т. д.
|1риведем общие даннь|е об /€:{-измерителях компании 6оо6 \{1|]' [!риборьг
обеспечивают измерения в следующих диапазонах:
. сопротивление 0.00001 Фм - 99999 кФм
. емкость 6: 0.00001 пФ - 99999 мкФ;
. индуктивность [: 0.0000!
м[н - 99999 [н
. добротность |:0.0001 Фм - 9999;
. тангенс угла потерь |: 0.0001 - 9999;
. эквивалентное сопротивление 0.0001 Фм - 9999 кФм;
. сопротивление 0.00001 Фм - 99999 кФм;
-д{:
.д?:
|ругие характеристики измерителей
:
. базовая погре1шность измерения 0.05% (817/8|9) или 0.\% (827/в29);
. около пятисот частот тест-сигнала (в том !!исле типовьге ! 10 [ц, 1 к[-ц,
10 к[ц и 100 к[ц)' что позволяет формировать практически непрерь!вную
сетку частот измерительного сигнала.
. регулировка уровня тест-сигнала от 5 мБ по |,275 Б с гшагом 5 м3, что так хе
позволяет формировать практически непрерь|вную сетку уровней и использовать измерители для измерения параметров нелинейнь|х компонентов;
24
1.3. |,1злоерш,пелш Р, с' [- ш ш]й'1шп|онса
. . смещение
измерительного
сигнала постояннь!м
напряхением
в пределах от
0 Б до 2 Б (до 30 Б внегшнее сп,1ещение), что необходимо при измерении еш1кости варикапов'
которая зависит от напря)кени'!,
индуктивностей
обмоток
нелинейньтх трансформаторов' зависяцих от степени намагничивания постояннь|м током;
. измерение относительного или абсолютного результата измерения.
. память на 100 профилей условий измерения.
. усреднение результатов измерения для повь1шения то!!ности измерен}'1я;
. програм\,1ная компенсация рехимов коротко замь|кания (к3) и холостого
хола ({{).
. связь с коп{п''!отера\'{!1 по интерфейсу к5-232 (817/8 19);
. внутренн'1'1 программная калибровка для обеспечения требуемой погре|1;г1ости измерения в интервале между проверками;
. вь!сококонтрастньтй дисллей с больш:ими размерами (разрегшение 240?128
пикселей), на которот\.{ отобра>катотся не только ре3ультать| измерен|4'1 основнь1х (6 разрядов) и дополнительнь1х (4 разряда) параметров, но 14 услови'!
измерения;
. одновременная индикация двух ре]ультатов измерений:
. комплект дополнительнь|х аксессуаров, которьгй вклю.лает мнохество устройств и приспособлений
дл'| подключения
разли!1нь!х электроннь!х
ко]\'{по-
нентов с разлинной конструкцией вьтводов (827/829).
о вь|соких характеристиках и больгших
измерителей
[,
с' п, и иммитанса. Фднако они да.,]евозможностях лабораторнь|х
ко вь{ход'|т за потребности практических измерений при наладке электронной аппаратурь1 и ее ремонте. }читьлвая вь!сокую стоимость таких приборов' 1\,1охно сделать вь|вод о том, (|то они не могут конкурировать с куда более дешевь1м!4 порта|1риведеннь!е даннь|е свидетельствуют
тивнь!ми приборами в виде [6'(_мультиметров с более в3ве11!еннь|м|4 дл'\
практических измерений параметрами.
1.1.7. €пецифика измерений [, @ и Р
Ёесмотря на наличие больгшого числа типов [6,&-измерителей (описанньте
далеко не единственнь|е в этом роде лриборов), измерение паи.& и трактовка результатов измерений остаются достаточно сло)1(ной и актуальной з;'тдачей. Фсобенно, если применяются портативньге приборьт с
ограниченнь|ми возмо)кност'|ми. 3 связи с эт!4м приведем несколько поле3нь1х рекомендаций по технике и3мерения этих параметров.
!!4змерение сопротивления промь|1:]леннь|х ре3исторов особь:х проблем не вь13ь!вает при использовании мультиметров любого типа. 1(ак правило, индуктивность их вь!водов и ре3истивного слоя о!|ень маль! и проявляется на частотах
вь|1ше нескольких десятков мегагерц. Результатьг измерений на тактовь!х частотах
порядка сотен [ш, характернь1х для мульти[4етров, или дахе на посто']нном токе'
достаточно корректнь|. Бсли обнару)кивается заметная ра3ница мехду показан!1ями на разнь1х частотах' то это мохет слухить признаком заметной паразитной т.'тглдуктивности. 3то нередко наблюдается у проволочнь|х резисторов.
вь|1}:е измерители
раметров [, €
|1аразитная емкость так)ке мо)кет оказь!вать некоторое влияние на работу резисторов на вь!соких частотах' !дя маломощнь1х р93исторов эта емкость обьл.гно не
превь1шает 1 пФ. !ля ее практи(1еской оценки шелесообра3но в3ять максир1апьно
вь|сокоомньлй резистор заданного типа (например' с номина.,1ом !0 йФм) и и3ме-
25
|-лаво 1 . Фсновьс элек!проннь[х ш31у{ереншй ш ;,лцльтпш'[епрь[
рить его емкость (это позволяет д€шеко не кахдь;й мультиметр). йохно охидать'
(!то емкость
резисторов данного типа с другими номин[шами
будет близка к изме-
ренной. [1ри измерении м'шь}х емкостей, как лравило' надо считаться и с паразитной емкостью проводов и цупов измерителя.
€ помощьто портативньтх А€!--мультиметров не целесообразно измерять индуктивности с номиналами менее.примерно 1 м[н. 1акие индуктивности используются' как правило' на вь!соких (!астотах и их луч11]е проверять в схемах резонанснь:х !-метров на тех частотах' для которь!х они г|редназначеньг. 3то представляет
интерес для радиоизмерений. Б слунае электроннь|х измерений вполне достато(|нь{м является измерение индуктивности и ее последовательного сопротивлени'!.
Б слунае индуктивностей в виде обмоток' ра3мещеннь|х на магнитном серде|!нике
с заметнь|ми потерями' измерения шелесообразно производить по параллельной
схеме измерения на низкой тестовой частоте.
Фсобьтх проблем с измерениеп! емкости промь|шленнь|х
конденсаторов
многих
типов (слюдяньтх и керамических) обь;нно не возни1<ает' Рекомендуется производить
такие
измерения
на наиболее
вьгсокой
из тестовь!х
!|астот
доступного
муль-
тиметра. Ф потерях конденсаторов принято судить по величине тангенса угла потерь,Р (или добротности @). Фднако на вь]соких [1астотах надо с(|итатьс'| с ларазитной индуктивностью вь|водов' котора'1 при длине вь!водов 2.5-5 см мохет
.достигать 100-200 н[н. Фсобенно опасно возникновение резонансньлх явлений у
кондёнсаторов
умеренной
емкости
(сотни пФ
-
единиць! нФ), способньтх резко
изменить характер процессов в цепях с такими конденсаторами.
€ бумокнь;ми конденсаторами дело обстоит немного сложнее. 1акие конде!{саторь| нередко имеют заметную индуктивность' поскольку вь1полнень1 в виде полоски и3 слоев металла и диэлектрика' свернутой в трубнатую спираль. Рекопцендуется и3мерять емкость таких конденсаторов на наиболее низкой тактовой часто_
те мультиметра. €тарьге бума)<нь|е негерметизированнь!е конденсаторь! и[4еют
тенденцию к заметному изменени|о емкости во времени и повь|11]1ени!о тангенса
угла потерь. €ледует отказаться от применения таких старь|х конденсаторов.
Фсобо внимательно надо относиться к измерению емкост|4 и применению
электролитических конденсаторов. Бе (как и емкость бумахньгх конденсаторов
большой емкости) ну)кно измерять только после разряда конденсатора. [!ри этом
надо у!!ить1вать, что даже при коротком замь!кании конденсатора (кстати, опасного при больгшой емкости) весь 3аряд не теряется и спустя некоторое время1 каза_
лось бь;, разряхенньлй конденсатор оказь|вается немного 3аряхенньлм. [1оскольку
через электролитический конденсатор часто текут большие переменнь1е и импульснь!е токи' то наличие дахе малой собственной индуктивности мо)кет отрицатель-
но ска3аться на работе устройств с такими конденсаторами. !( этому стоит добавить бьтстрое падение емкости с ростом частоть1 переменной составляющей тока,
которь:й течет через конденсатор.
Р1з сказанного следует сделать вь|вод' что измерение емкости электролити!|еских конденсаторов хелательно вь!полнять по параллельной схеме и на сапто:)|
низкой
из возмохнь|х
тестовь|х
!!астот
(если
ее выбор
возможен
и не диктуетс'|
инь|ми сообрахениями). Рекомендуетс'1 разр'!дить конденсато! пФ[кдрг19нием к
его захимам разрядного резистора с номин;шом в сотни Фм. Разряд коротким за[,1ь1каниеп4 нехелателен
- может даже перегореть внутренний проводник конден-
саторов'
|1ри изменении маль!х Р, € и / бол,ьшое значение имеет правильная оценка
погре1]1ности вь|числений. 9асто она 3адаетоя в лроцентах измер'1емой вел:ачиньл
26
1
.4. !7орпап|1|внь!е анало2овь!е ш цшфровые .'{цль!пшмеп'рь!
и к ней добавляется погрешность от одного до нескольких единиц ш1ладшего ра3ряда цифрового индикатора. Бе стоит забь|вать и о нач2шьном значении из[,1ер'!емого параметра' например емкости цупов при измерении емкости конденсаторов.
3 таких случаях заметнь|ми преиму1цествами обладают мультиметрь| с ре)кимо\4
относительнь|х и3мереншй или с автоматической коррекцией начальнь|х параметров. -[4менно их целесообразно применять при измерениях маль1х Р, € и ['
1.4. !-!ортативнь|е аналоговь!е и цифровь!е мультиметрь|
1.4'1. Рь:нок мультиметров и тенденции их развития
Б каталогах фирм, торгующих измерительнь;ми приборами нь1не можно найти
многие десятки типов универсальньтх цифровьтх приборов' измер'!!о1дих несколько параметров - мультиметров' [отя так правомерно на3ь|вать любьте прт.:борь:'
измеряющие несколько (мно>л<ество) параметров, к этому классу приборов обь:,тно
относятся приборь: для измерения постояннь1х и переменнь1х токов и напр'1)(ений и сопротивления резисторов на постоянном токе.
Ёекоторь:е из приборов дополнительно позволяют и3мерять емкость конденсаторов и температуру' осуществлять прозвон цепей и оценивать исправность диодов и транзисторов.
Фчень редкие модели мультиметров
позвол'!ют измер'|ть ин-
дуктивность и освещенность. 3 некоторь:е модели встроень| генераторь! испь|тательнь|х сигн'шов на несколько (до десятка) настот.
9ти, ставгшие поистине массовь!ми' многофункциональнь|е и3мерительнь!е
приборь: широко используются в слухбах сервиса и ремонта электронной техни*
ки, в научнь:х, унебньтх и радиолюбительских лабораториях. |1о шир0те пр}{]\,1ене-
ния и' тем более, доступности, цифровьле мультиметрь! д'шеко обогнали электроннь!е осциллогра(;ьл. Ёьлне простой и достаточно то.лньгй шифровой мульти\,{етр
мо)кно купить по цене' намного меньшей цень| приличного тестера с аналоговой
измерительЁой головкой. 1отя погреш!{ость последнего (в пределах 3-5%) намного вь!ше погре1]1ности дахе простого шифрового прибора.
€овременнь|е портативньле цифровь!е мультиметрь1 вь|пускаются под ра3нь1ш1и
торговь|ми марками и цель!м рядом производителей _ А1(тАком, 0ь]1-т, мА5твсн, \{ауе{е[ йе{егг:':аг:, мвтвх, Бее1Ё[Ё, Р1ш[е и др' []о конструктивно[4у
вь|полнению мультиметрь| мо)кно подразделять на переноснь|е и стационарнь|е'
'причем последних очень мало. |1риборь| вь|полняютс'] с ручнь|м и автомати!1еским вь:бором пределов измерения. йохно такхе вь!делить приборь: с поворотнь|м
переклю!!ателем,
комбинированнь!м
и !!исто
кнопочнь|м
управлениеш,:.
Фт
этих особенностей зависит внешний вид мультиметров.
[!риборь; раздел'!ются и по разрядности дисплея. Большинство приборов иптеют 3-4-разряднь:й дисплей с неполнь!м старшим разрядом. Разря:дность диспле'|
обозна.|ается как 3 1/4, з 1'/2 или 3 3/4, что дает показания от 0 до 1000 (или 999),
от 0 до 2000 (или 1999) или от 0 до 4000 (или 3999), соответственно. Бьтсокоточнь|е мультиметрь! имеют разрядность 4 3/4 (показания от 00000 до 40000 или
з9999)' иногда и вь|1]1е. [исплей больгшинства мультиметров хидкокристалли!!еский п по3воляет отобрахать не только ре3ультать| и 3нак и3мерений, но и ра3личную слухебную информаци|о' например' о виде измеряемь1х в данное вреь{'!
параметрах' ре)кимах работь:, сигналов перегрузки и степени разряда батареи пи_
тания и т. д. !,исплей многих приборов имеют <(линейну}о> 1|1калу' имитирующую
21
[-лава 1. Фсновьс элекпроннь!х ш3'[ереншй ш лсульп1!ме!прь|
показания стрелочного прибора. 14ногда дисллей имеет подсветку для наде)кного
счить|вания показаний при недостаточном внешнем освецении.
йалое потребление электроэнергии микросхемами \,1уль1'иметров позволяет
питать последние от батарей, причем время эпи3одической работь: нередко достигает нескольких лет' а при !1астой работе
- нескольких месяцев. 14менно поэтому
портативнь1х мультиметров вь!пускается намного боль:ше' !!ем стационарнь:х (на-
стольнь:х).
\4ожно вь!делить следующие категории портативньлх цифровь;х мультиметров:
миниатюрньте приборь| с весом до 200 г (в народе назь[ваемь|е <(мь1льницами>) с погре1]1ностью и3мерения до |-2%;
п4ультиметрьх средней категории с весом до 200_400 г, больгшим дисплеем и
погре1]1ностью изм9рений от 0'5 до |%;
. вь|сокото!]нь|е мультиметрь! вь1с1|]ей категории с погре|шностью измерени'!
на постоянном токе до 0.05% и нередко с автомати!|еским вь:бором пределов
и3мерения;
.
мультиметрь]
с расширеннь|[4и
возмохностями
(в !]астности'
измеря:юш:аш,:и/
и [' с интерфейсом для подкл]очения к компьютеру) с весом до 500-600 г;
. специальнь|е мультим'етрь1 (например, дця измерения Р, €' |' и им]\4итанса,
описаннь!е вь|ше' мультиметрь! для про[4ь!шленнь|х и военнь!х пр:.]менений,
мультиметрь| с бесконтактнь!м измерением переменнь|х токов с помощь|о
токовой петли и т. д.);
. мультиметрь! с встроеннь|ми осциллографами (будут описань! позже) и ве_
сом до !-2 кг.
йохно встретить и мультиметрь| с ан€шоговь|ми
(стрелоннь:ми) измерительнь|-
ми головками (тестерь:) и дахе комбинированнь1е мультиметрь:. )(ивунесть таких
приборов св'!зана с тем' что некоторь|е видь! регулировки (например, настройка
7,6-контуров на резонанс или плавная регулировка тока или напряжения) улобнее
производить по аналоговому прибору, наблюдаяг плавное двихение стрелки инди-
катора' а не <(прь1гающие> цифрь:, над зна!|ениями которь!х надо задумь|ваться.
|1ракти'гески все мультиметрь! измеряют постояннь!е и переменнь!е напряжения и токи в пределах 750-1000 Б и 10-20 А, соответственно, а так)ке сопротив_
ление электрических цепей от долей един|4ц Ф* д' десятков йФм. !_1огрешность
измерений постояннь|х напря>кений и токов составляет соть!е-дес'|ть|е доли процента'
!|то
удовлетворяет
всем
мь]слимь]м
запросам
подавля}ощего
большинства
пользователей. |1огрегшность измерения переменнь|х напряжения и тока обьгчно в
2_3 раза вь!1т;е.
!,ля регшения этой проблемьг бьлли создань| мультиметрь| с возможностью ис_
т!.'1нно среднеквадрати!]еских показаний
- 1гг:е Рй5. Фни избавляют пользователя от необходимости контроля искажений кривь!х напр'!хени'| и тока с по1\4ощью
дорогих 1.1 пока редких ан:шизаторов спектра. €овременнь]е мультиметрьп подобного типа исполь3уют усовершенствованнь1е методь1 и средства измерений, позволяющие определить реальнь!е эффективнь|е зна(|ения переменного тока вне зависимости оттого' является ли токовая кривая идеальной синусоидой или искажена.
Бдинственное ограничение
- параметрь1 кривой долхнь! находиться в рамках, допустимь!х для применяемого прибора. [1риборьт такого типа в кат€шогах отмечаютс;т лейблом <1гше км5> или имеют букву <?> в названии.
Б последнее время наметилась явная тенденция к разработке мультиметров'
подключаемь|х к персона.,тьнь|м компьютерам ([!1()' 3то позволяет не только за28
1 .4 . [1 оргпопшв
ные &налоеов ь!е ш цшф ров ь[е ]у'ц ль!пц]у{е /пр ь[
фиксировать результать! многих вь:числений, но и обработать их на компьютере'
например для вь1числения некоторь1х параметров или построени'! графиков их изменения. йо;кно распечатать отчет по измерениям на принтере компьютера. !{есмотря на резкое повь!1т]ение и без того вь!сокой функциональности
мультимет-
ров' стоимость таких продвинуть:х приборов обьлчно не превь|1-|]ает 100-150 $.
1.4.2. Функциональная схема цифрового мультиметра
Ёа рис. 1.20 представлена функциональная схема цифровоео ]|1ульп1ц'цепра.
|1рибор содер)кит коммутатор ( измеряемь|х сигналов' операционнь:й усилитель
Ф}' аналого-цифровой преобразователь А!-{|1 и цифровой индикатор [[4. ?аким
образом, реализуется измерение на нихнем пределе измерения постоянного тока.
Ршс. 1 .20. Функцшональная схема цшфровоео ]\'1цль!п11'1е'пра
1(о входам коммутатора подключень! различнь|е измерительнь1е преобразователи. !,ля простоть| на рис. 1.20 показано три преобразователя. |1ервьгй
аттенюатор А слу;кит для преобразования постоянного напряхения вь1сокого уровня в постоянное напря)кение более низкого уровня. 3торой
- прецизионньтй вьтпрямитель |1Б слу)китдля преобразования переменного напр'1хения (тока) в напряжение
постоянного тока. [ретий преобразователь |1Р преобразует сопротивление в напря)кение постоянного тока. 9аще всего это просто прецизионньгй источник постоянного тока, которь:й задается через измеряемое сопротивление и создает на
нем падение напряхения 0:[Р. 1аким образом, мультиметр мо)кет измер'!ть напряхение (и токи) постоянного и переменного тока' а такхе сопротивление.
9исло преобразователей на входе коммутатора мо)кет бь:ть увелинено. Ёапример' могут применяться преобразователи в постоянное напряхение емкости €,
индуктивности |-, температурьл 7, освещенности { настотьг [и ААР. !'ля измерения;
температурь] исполь3уется обьтчно датчик на основе полупроводникового диода
или (наще) мостовая охеп.1а с термодатч|1ком на основе металлического терморе3истора или эффекта [1ельтье (позволяет и3мерять температуру от -60 до примерно
+ !000 "с).
Разумеется, чем больгше преобразователей содержит [|ультиметр, тем сло)кнее
-
его электронная
начинка
и доро)ке
прибор.
Бпронем,
стоит
отметить'
!!то дл'| по_
строения типовь|х шифровьлх мультиметров вь|пускаются специали3ированнь1е 14нтегра_'|ьнь|е микросхемь|. содержа|]1ие практи(|ески шсе упомянуть1е узль:. йменно
поэтому нередко мультиметрь! дахе разнь|х фирм по метрологическим |.'1 электрическим характеристикам похохи <<как две капли водь|>' Фни обьгчно отли(1а!отся
разрядностью дисплея и погрешностью. 9епц лоследняя меньш;е, тем, как правило,
дорохе прибор, больгше его габарить1 и масса. |1оследнее связано с применен|.1ем
прецизионнь1х резисторов и конденсаторов, габарить| и масса которь1х за[,1етно
больше' нем у обьлннь1х компонентов.
29
|лава 1. Фсновьс элекпроннь!х ш3мереншй ш мульгпш'{епрь[
Ёекоторь;е мультиметрь! оснащень| прость!ми'средствами для про3вона цепей
со звуковой индикацией (если сопротивление цепи мень|].1е 3аданного в десятк|4
Фм)' тестирования микросхем разл;.:нной логики' проверки диодов и транзисторов.
|1оследняя реализуется обьт.лно заданием в базу стабильного небольгшого тока и из\1ерением тока коллектора. Фн пропорционален коэффициенту передачи тока базь:
Б (или А3Ф' Аногда мультиметрь: снабжаются средствами контроля логи!|еских
{\,{икросхем и да)ке прость!м генератором тестовь|х сигн:шов на несколько частот.
Бсе это превращает мультиметрь: в действительно универсальнь1е и довольно
!!еприхотливь:е приборь:. €тоимость их лежит в пределах от сотен ло ть:ся:н рублей. |1ри этом дорогие приборь[ имеют' как правило, мень!1]ую погре1шность из]!1ерения и во3мо)кность подкл]о!!ения к компьютеру чере3 интерфейсьт Р5 232
г.тли (пока, увьт, рехе) |35Б.
1.4.з. @бзор массовь|х моделей мультиметров
!(ак ухе отмечалось' массовь|е мультиметрь! различньтх фирм отличаютс'! по
своим
характеристикам
довольно
незна!|ительно'
поскольку
использу1от
типовую
элементную базу' Б стремлении привлечь покупателей разработники и производители мультиметров разнообразят их в|-!е1]]ний вид, используют то пеструю' то строгую окраску корпуса' повь11пают число измеряемь|х параметров и придают корпусу
мул ьти метров ори ги нальньлй и ди ктуем ь: й сообра;л<ения ми эргон о м и ки вид.
Рассмотреть все множество вь|пускаемь1х мультиметров в одной книге (тем более главе) просто нере:шьно' да и в этом нет необходимости. !'ля: этого существу_
ют кат:шоги' например каталог фирмьл <.|1латан>, вь!пущеннь:й в виде книги,
со-ком и представленнь;й в ||4нтернете (ннш'р!атап.гц). Аи>ке описание массовь]х моделей огранинено
несколькими
типовь!ми моделями.
Ёа рис. 1.2] показан внетпний вид 1\,{ультиш'{етра 0?-30Б фирмь:
1-.]т.,] |-т
- одного из лидеров по поставке этих приборов на российский рь:нок. 3тот прибор
весом в 150 г и габаритами !30х74х5] мм
- типичная
<<]\,1ь!льница)). ||рибор имеет дисплей с разрядностью 3
1/2 и максима_л|ьнь!м показание\4 до 1999' |1рибор име_
ет предель| измерения постоянного напряхения 0.2,2,
2о' 200 и 500 Б с погре11!ностью 0.5%, переменного напря)кения 200 и 500 Б с погретшность}о \.2%' лостоянного тока 0.2,2,20,200 мА и 10 А (на отлельном сильноточном входе) и сопротивления с пределами 0'2,2,
20' 200 кФм и 20 йФм с погрешностью 0.8%. Ёсть возможность прозвона цепей и проверки диодов и тран-
зисторов.
!ругие мультиметрьт этой серии отличаются воз[,1о)|(ностями измерения переменного тока (|-.}т-30А)'
!1астоть! от 2 к1'ц до 20 й[ц (шт-30г), вь!ходом пряь,1'оугольнь]х
импульсов и ре)кимом <Ра1а 1-то16,> сохра-
11ения даннь|х (шт-30с и |!1-30)). |1очти аналогич-
нь|е по размерам' весу и возмо)кностям мультиметрь1
серии птс830 вь!пускает фирма мА5твсн, лоставля|ощая на наш рь1нок десятки моделей мультиметров.
1( приборапа новой серии шт-50 мультиметров фир}!ь| 1_.]ы!-т относится вьлсокоточньтй мультиметр
{_]т-50Б
рис. 1.22. Фн оснащен дисллеем с вьтсокой
-
3о
Рцс. 1.2 |. |]л':.фровой
м!ль/пш-*1е!пр 0!-30Б
фшрмьс {-/м]-т
1.4. 1оргпа!пшвнь!.е оналоеовь[е ш цшфровые мцль'пшме!прь!
разрядностью 4 |/2 (максимальное показанио |9999) и
имеет погрешность измерени'1 постоянного напряхе_
ния 0.05%. {иапазон измерений по постоянного напряхения рас1-|]ирен до 1000 Б. |1огрешность измерения переменного напряжения на пределах 2,20,200 и
750 Б не превь!111ает 0.87о.[1огрешность измерения постоянного тока 05% на пределах 2, 20,200 мА и 20 А.
а погре!!!ность измерения на переменном.токе 0'8% на
пределах 20' 200 мА и 20 А.
Бозмо>кности этого прибора растширень| измерениями сопротивления на пределах 0.2,2,20,200 к0м и 2,
20 и 200 Р1Фм (погрешность 0.з%), емкости на пределах 2, 20, 200 нФ и 2,20 мкФ (погрегшность 3%), настоть! до 20 к[ц (погрешность 1.5%) и температурь| от
-40 до +1000 '€ (погрегшность 1%). Рсть возмохность
прозвона цепей со звуковой сигнализацией, проверки
диодов' индикация ра3ряда батареи, режим сохранения даннь|х <,0а1а 1.:о16'> и ре)(им снихенного электропотребления <,$[еер г-по0е'>.
1акое обилие возмохностей привело к увеличению
Ршс. 1.22. |]шфровой
размеров мультиметра (|65х80х38 мм) и веса до 275
м!ль'п!1ме!пр |17-50Ё
3 серию входит 6 приборов, имеющих несколько разфшрлсьо цм|-т
личнь|е характеристики
в основном, более
погрешность на постоянном токе. Фсобо следует упомянуть прибор этой серии шт50о, позволяющий измерять индуктивность с погрешностью 2% при пределах измерения 2,20,200 м[-н и 20 !_н. Бсе приборь: это::1
сери'1 имеют ручное переключение пределов измерений' !!то позволило при повь1_
шеннь|х метрологических даннь!х сохранить умеренную цену 3а них.
(ерия подобнь:х мультиметров {'}153 вь|полнена в прямоугольнь1х корпусах
г.
-
ярко красного
цвета со скругленнь!ми
*,"'?у,'
углами. Фбьлчно мультиметрь!
и[,1е}от на
днище корпуса откидну}о подставку' позволяющую устанавливать их в наклонном
поло)кении. !|о оно не очень устойниво. |1оэтому фирма []]ч[-т вь!пустила оерии
мультиметров {_.}1-2001/2007 и с наклоннь|м и да)(е откиднь|м дисплеем. 3то по-
Ршс. |.23. !|1ульпа^смепр }*!9502 с наклоннь[м 0шсплеем
з1
|лаво 1 . Фсновьс элек1проннь!х ц3'{ереншй ц .*{уль/пц.|{епрь|
Ршс. 1 .24. !т1ультпшмегпр-раскла0цт;лка ]у!А38207 / вэов
3воляет устойчиво устанавливать мультиметр дни1цеп,{ вниз и удобно счить|вать
показания с наклонного дисплея. [!одобнь:е мультиметрьт ||9502/9508 вь:пускает
и фирма мА5твсн
см. рис. 1.23.
Фирппа мА5твсн вь!пускает несколько серий мультиметров с почти ана'|огичнь!м;,1 характеристиками. 3то приборьл мА5343/344/з45/8205 и др. Фригинальнь|м
оформление\,1 отличаются приборь: йА58207 /8208. 3то <раскладу111ки)>' корпус
которь|х состоит из двух половинок
- рис. |.24' |риборь: йА$8203 измеряют истиннь!е среднеквадратические 3начения переменнь!х токов и напря>кений (1гше
км5). } приборов есть ручное и автоматическое переключение пределов измерений. йА51Б€Ё вь:пускает так)ке настольнь:й мультиметр м9803к с весом 1.5 кг.
-
1.4.4. йультиметрь| для промь!1шленнь!х применений
йногл..те мультиметрь{ име}от ударопронньлй
корпус 14ли закл}о(|а}отся в обрезиненную оболочку, смягчающую
например'
ударь! - €й.,
рис. 1.23. Фднако для применения в лромь!шленнь]х или военнь]х условиях одного этого недостаточно. 1(ак правило. мультиметрь| для таких приме]!ений дол)клльт работать в рас1!1ирен*
но]\'1 ди!1пазоне изменения температурь{ и
влахност1.1, вь1дер)кивать падение с 2-3-метро_
вой вьтсотьт. Ряд фирм вьтпускает мультиметрь1'
специально предназначеннь|е для таких приме_
нений.
€ледует
отметить'
!тто
цена
таких
прибо-
ров 3начительно вь]1]!е' чем у приборов для
обь!чного применения.
йультиметрьг А|(тА!(ом Ам-1095 \1
Ам-1097 (рис. 1.25) лредназначень! для измерения постоянного и переменного напря)кения' лосто'1нного и переменного тока' частоть|' сопро-
тивления' емкости' проверки диодов и прозвонки
электрических цепей. йодель Ам-1097 обладает
дополнительнь|ми функциями' позволяющими
з2
Ршс. !.25. |1 оргпагпшвньсй
му ль п1 ш ме !п р А !(7 А (Ф |т1
Ам- 1 095 с ц0аропронньстл
корпусом
1
.4. [!орпа1пцвные анолоеовь|'е ш цшфровые'{!льп1ц'!е !прь!
проводить измерения совокупности постоянного и переменного напр'|хени'{
тока' частотьл до 10 й[ц, длительности (до 2000 мс) и сква>кности импульса, проводимости до 40 н€м' осуществлять измерения температурь1 при помощи тер\4оп?трь|
1(-типа. |(роме того, Ай-1097 обеспечивает вь!дачу постоянного калиброванного
напря)(ения и тока вь;сокой точности, измерение напря>кений в децибелах с возмохность!о вь:бора 20 сопротивлений, регистрацию пиковь1х значений длительно-
}4
стью менее 1 мс, подсветкудисплея при работе в условиях слабой освещенност1.1.
Базовая погре1|]ность этих мультиметров составляет 0,06%, что и позвол'!ет
причислить их к разряду профессиональнь|х' 3ти современнь!е приборь: осн3ше_
нь1 многими дополнительнь!ми возмо)(ностями, такими как сохранение инс)ор]\{ации в памяти' регистрация максим:шьного и минимального значений измеряемь:х
.параметров' удер)кание текущего результата измерений на экране, рехим относ|4тельнь!х измерений.
|1рибор оснащен двойнь]м цифровьлм хидкокрист2шли!!ески{\,1 дисплееш|, п0зволяю1цим отоброт<ает одновременно две измереннь!е величинь1, а.также 21-сег_
ментной графинеской аналоговой тпкалой. !ля передачи даннь1х в персональнь:;)|
компьютер приборь; имеют интерфейс к5-232 с оптической развязкой.
Больгшую серию промь|шленнь!х мультиметров вь|пускает фирма \{ауесе[ йе_
(рели них есть дахе приборь] в гермети!!ном водонепро}1ицае{егп:а|1
- рис. \.26.
мом корпусе, например' но110в/1150 и приборь: Ё[|60Б дл'] т'|кель:х услови!!
работь:.
||ризнаннь|м мировь|м лидером в вь!пуске подобнь1х мультиметров являетс'|
фирма Р1ш(е. Ёа рис. 7.27 представлена модель промь11шленно!'о му.,1ьтиметра
р!ш!(в-в3-3 классического вида. [!рибор имеет ударопрочньтй корпус и дисплей
с разрядностью 3 3/4. [1огрешность измерения постоянного напряхени'х 0,\%!\ ,
а переменного
- 0,5%+2. |1огрешность измерения тока 0,4%+2 для посто'|нного
Ё$1108
з4хн
з8хк
Ру:с. !.26. [/ ромьсн;леннь!е 1у'цль1пцмепрь| фшрмьь {аое!еЁ |{е!еггпап но1 10в / 1 15о,
34){Р т.с 38.){.й
2 зак. 33
33
| лава 1. Фсновьс элек'проннь[х ш3мереншй ш мцльтпшме/прь[
Рцс. ! .27. [7ролсьон:ленньсй тоульгпшмегпр
Р !-ц кв-83-3
Ршс. ! .28. 3лекгпршнескшй псеспоер
Р |-ц ке-7-600
тока и 1'2%+2 для переменного тока. предель! из{\,1ерения обь1чнь1е (дтя тока ло
10А)' |1рибор и3меряет также сопротивления до 40 й9м, емкость до 5 мкФ и !!астоту до 20о кгц. 9астотьл измеряется шифровьхм методом с то!{ность!о до
0,о055%+|, есть во3мохность измерения периода. [1редусмотрена во3можность
про3вона цепей со звуковой сигн€шизацией, и тестирования диодов. Бсть ре>киьп
габарить:
пониженного электропотребления. |1рибор имеет вес з60
г и
137х67х32 мм.
Р[!-.)1(в вь|пускает множество и других мультиметров для промь!|]!леннь1х при-
менений. 3то приборьл Р!0|(Б-87-з/|||/|12
обеспечивают
измерение
истиннь|х
и др. [1риборь: г[ш|(в-187/189
среднеквадрати!!нь!х
значений
переменного
напря)(ения и тока.
Б промь:гшленнь|х условиях боль:лим неудобством является рунной вь:бор пределов и видов измерений. |1редставьте себе' нто вам приходится делать это, стоя
на лестнице и сунув прибор в небольшой распределительньгй шит. !,лял таких
условий работь; Р!-ш1(в вь|пускает специа]1ьнь!е мультиметрь} с предельно упрощенной процедурой работьт. Ёа рис. 1.28 представлен такой электрический тестер
г'!ш|(в_7-з001600.
[!рибор автоматически вь;бирает вид измерения (постоянное или леременное
напря)кение и сопротивление) и предел измерения. Бсли напряхение на терминалах прибора превосходит 4.5 Б он автомати!|ески переходит к из[4ерению напряхения. [!рибор измеряет напря)кения до 300 Б (модель 600 - до 600 Б) и сопротивления до 32 йФм. Бсе, нто нухно лля работь: с таким прибором - это подключить его к измеряемой
цепи и вклю!{ить с помощью большого вь1кг1ючателя.
1.4.5. йультиметрь| с токовь|ми кле!цами
|(ак бь:ло сказано вь|}11е' существует несколько видов мультиметров с токовь1ми клещами. !{аиболее простой вариант (и один из самь!х ранних на российском
34
1
мцльтпшмепорьс'
.4. |!орпо1т[швнь[е оналоаовьье ш цшфровьсе
рь;нке)токовь1еклещивст-650фирмьтБзсо.((рис.1.29).9тотипичнь:йпролстатрансформатором' Фн обладает следующими
в1.1тель токовь|х клещей с разъемнь|м
и3мерения ,.р.*.,,'.9
- 0'1 _ 300 А' 14зме-
]?*'
диапазон
характеристиками
сопроти влен и'1
погре!--[1ност
Базовая
Б'
7
50
до
? показании'
: !:: !':'::,рение
рение напряхения
:о 2000 Фм, ре>ким прозвонки цепей и щерхание
надехность'
,',Бо,,'* приборов - г1ростота' мальтй вес и
1-лавное ,'"''''"]й
-
Фбластьприменени'1тохеограни!|ена-'.'.р.",явсиловь!хсетяхобщегона-
значения.
с токовь1ми клещами вь1пускае' ф',у^-[1|;
!'есятки моделей мультиметров
твсн'{арактернойихдеталью'1вляетсябольшаяповоротнаяручканаправои
сторонекорпуса'предназначеннаядлязамь1кания/размь:каниятоковь|хключеи
(рис'1.30).Фактинескиэтовполнеприли.лнь:ймультиметр'дополненньтйтоковь:переменного тока'
для бесконтактного и3мерения
;;' ;";;*,
|1риборизмеряетпостоянноенапряхение(сприменениемобь:чноговходного
перемени 600 Б с погрощностьто 0'8%+1 и
терминала),,,
измерения
|1редельц
.2%!т
'р"*Ё'|!-0.-{,;,4014_06 с погре1шностью1
ного на пределах.ц,"цо, цоо й ьоб в
переменноготокаспомощь}отоковь!хклещей400и1000Аспогре1шностью
400 кФм;
сопротивления на пределах 0'4 4;40;
2%!5.Бозмо>л<но так)ке измерение
(з%у5)'
мкФ
200
и
+;
цоо
1о
4 и 40\4Фм (1/о+2)' емкости ". ',"*.,"'[-ц;1о; 10 ч,{'.
длитеи
дахе
(0'1%+з)
й[ш
!{астоть!
,р.*"'^'* [о;-1й г'; 1;^10; 100 к[ш' 1;
прозвона
возмохность
99.9/о. |1редусмотрена
льности '''
рабонего ;;;;';; о;''|,
цепей,относитель.,,.*,.*.р"ний,сохраненияданнь1хиумень1шенногопотребле260х90х452 мм'
г'
ния электро"*..р.,'' в"" приоора 540 размерьт
Ршс. 1.29. !7росптейнлше поковь!е клещш
Ёст-650 фшрмьь Ёзсог! с ра3ъемнь[м
Ршс. !.30. /|1цльпошмептп с п1оковь|м!1
'
;'";
;;;; 0' ]-)оь шр)ьс м А5т ес н
ф
гпронсфортпа/пором
з5
2.
[-лаво 1. Фсновьс элек!проннь[х ш3меренш[! ш мцль/пшме.!прь[
1.4.6. [!!ультиметрь! _ токовь|е клещи для измерения мо|цности
в трехфазнь|х сетях
Бедущие производители
мультиметров
вь!пу-
скают больгшое число таких приборов со специа-
льнь|ми во3мо)кностями' отсутствующими у
обьг.лнь:х мультиметров и и3]\{ерителей ,&, €, [ и
!4м\{итанса. |]рехде всего, это приборь! для и3ьперений в трехфазнь1х сетях активной и реактивт+о;] \,1ощности' комбинированнь!е (с шифро_
вь1ми и стрелочнь|ми индикаторами) приборь: и
малогабаритнь!е индикаторь| напря>*<ений в фор-
ш1е щупов и ру({ек' |11ироко применяемь1е элект-
риками во вре:т!я работь: на вь|ездах.
Ёа р!4с' 1.31 г1оказань| токовь1е юцещи
Ат|(-2200 - популярнь;й многофункшиональнь;г! прибор' предна3наченньтй для и3мерения
мо|цности в однофазной и трехфазной сетях посто'1нного
и переменного
тока'
измерения
по-
сто'11-{ного и переменного токов до 2000 А, пере_
]\,1енного напря)(ения до 600 Б, постоянного на-
пря)кения до 800 Б, а так;ке одновременного
из[,1ерения пар величин: напряжение |1 частота'
ток и частота. |]о результатам и3мерения в ка)клой фазе прибор автоматически рассчить1вает и
индиц|1рует на дисплее значения сумптарной
мощности в трехфазнь1х цепях, реактивной и
полной
},1о!!!.ности'
а так')ке сдвига
фазьт (в граду-
Ршс. 1.3 1. [оковьсе клещ|1
Атк-2200 ;по0ельноео ря0а
|^в 71 е р ш !пе ль ньсх п р шб о р о в
сах). [1рибор индицирует истинное эффективное
АктАком
([гшеР\4$),
коэффициенте
при
значение
формь:
не более 4, обеспечивает автомати'1еский вь:бор
предела |4змерения и защиту от перегрузки в любом диапазоне до 800 Б.
Беличина сдвига фазь: может и3меряться |} диапа3оне частот от 50 до 60 !-ц с
погрет11ностью *2'0' и вь|полняется по пресе(|ению нуля' при этом прибор обеспечивает чувствительность по напряжению не менее 100 Б и по току не менее
10 А. !|змерение частоть! мохет вь1полняться в диапазоне 10...400 |ц.
|1о результатам измерения силь\ тока и напря)кения прибор автоматически вь](1исляет значение мощности. Расчеть: прои3водятся по следуюцим формулам:
Рр =
к,4/
к!/А
к/А =|/ 'А
1000
к!/Ав' =
где РР
мощности;
- коэффишиент
{(ш - активная мощность;
|(уА - полная мощность;
мощность.
{{уАк - реактивна'1
з6
(к!/ц1
(к'ц)'
1
.4. ||ортпа!п1!вные он&лоеовь[е ш цшфровь!е мцльпш'1е!г!рь!
Ршс. 1.32. |оковьсе клещц
Ршс. |.33.,[|,вцхконтпцрньсй лсаеншгпопрово0
,поковь[х клещей Атк-400 ]
0ля шзло,е ренця сопропцвлен1!я
Атк-400!
[1оскольку реактивная мощность
расс!!ить!вается, погрет-1|ность ее определег1!]'1
в большой степени зависит от точности измерений напря)кени'|, тока и акт|1вно,1
мощности. Фсобенно это ва)кно в слу(!аях, когда значения коэффицие|]та использования мощности близки к 1. [ля ||Флуг19цц, более точнь:х зна.;ени[4 пр|4 со5 Ф,
большем 0'93 (сдвиг фазьт меньгше 22,), реактивную мощность ]\4о)кно вь1(|[.|сл'!ть
по следующей формуле' справедливой для идеальной синусоидь|:
к'/Ап' = (/А.з|т'л9'
[!рибор имеет двойной 4-х разрядньгй дисплей и обеспечивает то!!ность },!з[4е_
рений \,5%.
йнтересное техническое ре11|ение может бьгть реализовано, если в состав из\'1е_
рительной головки токовь!х клещей включить и второй разъемнь!й ]\|аг|-|итопровод. в модельном ряду токовь|х клецей А!(тАком
имеетс'! така'! модель
Атк-4001 (рис. 1.32).
Фна имеет два разъемнь|х магнитопровода (рис. 1.33) и отли!|!1етс'1 от друг}'1х
своих собратьев по классу тем' что через дололнительную обмотку мо)кет про!|з_
водить дополнительное во3действие на объект измерения' что позвол'!ет вь1полнять измерения контура сопротивления.
!(онтроль сопротивления контура заземлен и5! яг-ляетс'! важнь1\4 эле\'|енто[{
контроля оборудования любой лаборатории. Бо многих случаях любой де]\1онта)к
цепей на работающем оборудовании
слохнь!м' длительнь|]\.{ и' в резуль_
']вляется
тате, дорогостоящим мероприятие[,1' лоэтому
данная модель токовь!х кцеще['1 ь,:ожет ока3аться поистине находкой для специалиста: ведь кроме измерени'1 сопротивления 3аземления этот прибор позволяет измерять ток уте!|ки и производ!4ть
бесконтактную прозвонку цепи.
Фсновнь:е технические характеристики прибора приведень: в таблице.
1)/
|лава 1. Фсновьо элек!проннь[х ш31||ереншй ш лсцльтпц71епрь!
[аблшца
Фсновньсе /пехншцескше харак!першс!пшкш Ат к-400 1
,!,иапазон измерений
Разре:.шение
[1огре:шность
0'025...0'250 Фм
0'002 @м
0'02 Фм
0'04 @м
0'4 Фм
+(0'02.Р".^,+0,05 Фм)
26м
*(0,03.Р,."+1,0 Фм)
д(0,05.Р"".+5 Фм)
400,0...600,0 Фм
5Фм
+(0'1.8""^,+10 Фм)
600'0.'.1500 Фм
20 Фм
0,250'''9'999 Фм
10'00.''99'99 Фм
100'0...199'9 Фм
200'0...400'0 Фм
где к'.",
*(0,02.8,""+0,1 Фм)
+(0,02.Р".^,+0,3 Фм)
около :0,2.Р'"'
- измеренное значение сопротивления заземления.
|1ри проведении бесконтактного измерения сопротивления следует и]\,1еть в
виду следую|цие особенности прибора:
. и3мерительная частота при измерении сопротивления и про3вонке цепи равна 1,667 к[ц;
. сопротивление контура долхно бь:ть без индуктивной составляющей;
. напряхенность вне1]1него магнитного поля долхна бьлть не более 50 А/м;
. напряженность вне1|1него электри([еского г1оля долхна бь:ть не более | Б/м.
3 ре>т<име измерения тока утечки производятся на двух диапазонах; 11у[>> (при
токе от 200 мкАдо 1000 мА) и <,А'> (при токе от 200 мАдо 15 А).
1.4.7' йультиметрь| с цифровь|ми у, аналоговь|ми измерителями
(ак ухе отмечалось' сохранили свою привлекательность и обь1чнь1е тестерь| с
магнитоэлектрическими стрелочнь1ми аналоговь|ми головками. } приборов есть и
такое вахное достоинство' как отсутствие батареи питания (хотя батарея для измерителя сопротивлений ну>кна). Рьгнок заполнен массой
таких мультиметров - от вполне серье3нь!х приборов до подцелок размером со спичечную ко-
робку,
от которь]х.мо)кно
о)кидать
разве
!!то едва
видимого отклонения стрелки. Фирма {_.]т',]!-т
вь1пускает ряд стрелочнь!х мультиметров. Бнешний вид одного из них показан на рис. 1.34.
3то типичнь:й добротно сделаннь|й тестер на
основе больгшой стрелочной головки с зеркалом
на 1]1кале' облегчающим точнь|й отсчет пока3аний. |1рибор измеряет постоянное напряжение
на пределах 120 мБ, з, |2, з0, 120' з00 и 1200 Б и
лостояннь!й ток на пределах 50 мкА, 0,3; 30;
300 мА и 3 А' |1редельт на переменном напря)(ении те )ке' только нет предела 120 мБ' ||рибор
измеряет так)ке сопротивления (прелельх 0,2; 2;
20; 200 кФм; 2 и 20 йФм), децибель: и емкость
на двух пределах (50 пФ - 0,1 мкФ и 0,01 зв
Ру"сс. 1.34. €порелоиньсй
а н ал о а о в ьо й -|1 ц л ь /п !! -ь! е /п р
(гпеспоер) сх-506
компаншц ц м|-т
1
.4. |1ортпа/пшвнь!е анало2овь!е ш цшфровь[е 71уль!пц'{е,прь.
100 мкФ). Бозмо>кен прозвон цепей со светодиодной
индикацией, измерение нелинейнь;х сопротивленшй и
перек]1ючение полярности. \4асса прибора 350 г, размерь; 165х106х44 мм.
!,ля тех, кто никак не мо)кет отдать предпо({тение
цифровьтм или аналоговь!м приборам вь!пускаются
комбинированнь1е
аналого-цифровь]е
мультиметрь]'
которь!е по существу являются цифровьлми мультиметрами с встроеннь|м в них ан;шоговь!м измерителем.
Фдин из таких гибридов показан на рис. 1.35. |1рибор
измеряет постояннь!е и переменнь!е напря)кение и
ток' сопротивления и емкости. Бсть возмохность проверки диодов и транзисторов и прозвона цепей.
1
.4.в. [!!ультиметрь| -щупь|
€реди
электриков популярностью пользуются ми-
ниатюрнь!е мультиметрь| в виде 1цупов и дахе авторучек. }}4х легко носить в кармане и мгновенно подключить к измеряемой цепи. Ёа рис. 1.36 показан такой
миниатлорньлй мультиметр
м3211о фирмьл мА5-
твсн. [1рибор измеряет напря)кения постоянного и
переп{енного тока до 500 Б (5 пределов' погре1шность 1
и |,5 %), токи до 200 мА и сопротивления до 20 \4Фм
(6 пределов, погре11]ность до 2/о). Бозмо-хна проверка
диодов и транзисторов, а так)ке прозвон цепей со зву-
Ршс' 1 .35.
Аналоеово-цшфровой
1\|ц л ь !пшме !п
фшр;+аьс
р |т!9 7 0 1
0м|-т
ковой индикацией. Бсть ре)(им сохранения даннь1х.
3ес малютки 90 г, размерь1 185х22х31 мм.
Бьлпускапотся еще мень11]ие детекторь| напряхения
в виде ручки. Ёо назвать эти полезнь|е и неприхотливь:е устройства измерительнь1ми приборами я3ь|к не
поворачивается.
1
.4.9. [ифровые мультиметрь!
с интерфейсом в5_2з2
Б последние годь| на рь|нок портативнь!х измерите-
льнь|х приборов проник.'|и новь]е фирмь; юго-азиатского региона. |1орой они вь|пускают очень интерес-
нь]е как по дизайну' так и по функцион&цьнь!м во3мо)(ностям портативнь|е измерительнь{е приборьт.
Фсобое внимание
уделяется приборам,
име!ощим
воз-
мо)(ность подклю(]ения к компьютеру. [|римером таких устройств могут слухить мультиметрьл фирмь: Бее-
твсн.
йультиметрьт Бее1Б€Ё-20Р (базовая модель)' 201
с измерителем температурь| и 20км5 (с измерителями
температурь] и истинного среднеквадратического 3начения переменного тока и напряхения) представляют
собой приборь: с заметно упрощеннь[м кнопочнь1м
улравлением и автоматическим вь;бором пределов из-
Ршс. ! .36.
/т1шншатпторньсй
м!ль,п||'1е,пр-щу п
м321 1 о фшрмьс
мА3тссн
з9
|-лаво 1. Фсновьс 3лектпроннь[х ш3.мереншй ш мцльпшме!прь[
рис. 1.37. Бо всех видах измеренил1 и на
всех диапа3онах иь{еется защит1 от перегрузок.
мерения
-
|1арапаетрьл приборов вполне обь;чньле для мультиметров с дисплеем> и[,1еющи['{ разрядность 3 3/4. Аз!\,1еряютс'1 посточннь!е и переменнь1е напряхения и
ток}4, сопротивление, е]\'{кость, частота (до !0 й[ц) и
те[,1пература (кроме базовой модели). Ёсть прозвон цепег:!, проверка диодов' рехимь! сохранения даннь|х и
пони)(енного энергопотребления.
[!риборьг име}от больгшой дисплей с индикацией не
только результатов измерений, но и состояния прибо-
ра'1 !!()змох|-!ь!х не|4справностей'
8ще более совершеннь]ми являются мультиметрь1
нового локоления Бее1Б€Ё-51/52/5з (рис. 1.38). 3то
полность!о автоматизированнь1е
приборьл с новь|м
ст!'{лем управления (без привьгчного поворотного переклю!{ателя). в дополнен14е к обь!чнь{}{ измерениям
почти всех электрических параметров (кроме индуктивности [) приборь| име|от ре)ким относительнь!х и3_
мерений, измерений \.1аксимальнь|х' минимальнь|х и
средних значений для ряда измерений, встроеннь1й генератор тестовь1х сигналов и встроенньлй тайштер. Ёар'|ду с прозвоном цепей есть тестирование логики' ре-
жиш1 понихенного энергопотреблени'1
напряжения питаютцей батареи.
Рцс. 1 .37. /т1цльтпшлсегпрьс
Бее7 Ё€
[] -20
Р
и и\1дикации
€ташионарнь1е настольнь!е мультиметрь1 это' как
правило' преци3ионньле профессиональнь1е приборь:,
так как они позволяют проводить измерения постоянного и переменного тока и напряжени'1, солротивления и частоть|, при этом <,ба3овая'> погре11-!ность измерен иг'| составляет 0,0 |%|.
это настольньгй
йодель АБй-4306 (рис. 1.39)
мульт!4метр. 1акие приборьп о!!ень удобнь1 для иссле-
-
довательских лабораторий и стационарнь1х пунктов
серв|1са электронной г: бьгтовой алпаратурь1.
йультиметр Авм-4з06 оснацен двустрочнь|м светод}4однь1м 51/'-разря:днь1тт,{ дисплеем с измен'|емой
разрядностью (!20000/40000/{000). Фн обеспечивает
проведение измерений постоянной и переменной со-
ставля1ощих в !!астотном диапазоне до 100 к!_ш, истинного среднеквадратичного 3на!{ения (1гьге &й5), изшлерение
сопротивлег!ия
по
и
двух-
!|еть!рехпроводной
схеме' сравнение результатов изптерений с заданнь|ми
з|{а!|ен|4'1ми' проверку
диодов
(|ивает
или
и звукову1о прозвонку
цепи' измерение в децибелах и т. д. Авм-4306 обеспеавтомати!1еский
рунной
вь:бор
диапа3онов'
фиксашттю макси[,1ального, миниьлальЁбго' среднего
зна.1ений, удер)(ание на дисплее теку|цего показания.
[|олу.19ц,,'е даннь1е могут бьтть передань! в персональ40
Ршс. 1 .38. йцльпшлсепор
Бее[Ё,€ [1-52
1.4. |7ортпог[швные &нало2овь|е ш цшфровь!е мцль'п!!ме!прь[
Рс:с. 1 .39. [1астпольньсй цшфровой муль!п!1-*1е!пр АБй-4306
нь1й компьютер ло интерфейсу к5-232 или распечатань! на принтере. [(ак опция, в
приборе предусмотрена возмохность установки интерс!ейса 6Р1Б. Ёаличие интерфейса по3воляет не только передавать даннь!е из прибора в []|( дляг д;1льне||!]е}"{
обработки, но и управлять прибором посредством програш1много обеспечения;
сР-07 дл'! операционной системь| \{!г-:6ошз.
Бнеш_лне прибор
о!|ень
похо)к
на своих
собратьев,
производип'{ь1х
известной
аш:е-
риканской компанией Ад!1е:':1 1ес!-тл-то1о3|ез. !екоративнь1е обре3иненнь!е паг!ели'
удобное располо)кение функциональнь|х клави1-|1 и разъемов' яркие стройггь:е ш:аф_
все это значительно облег.лает работу оператора.
рь| светодиодного индикатора
-
Разуплеется, настольнь!е мультиметрь| вь!пускают и другие фиршпьт. Ёаприптер, к
<,бюджетнь:м> относятся модели настольнь!х мультиметров сом-8145 и
спм-8135. 3то вполне обьлчнь:е по возмохностям и параметрам приборь; весошп
2,5 кг и с умереннь|ми габаритами (240х90х280 мм).
3 производстве подю1ючаемь!х к компьютеру мультим1етров.]!идируе1' к0ш1пания
мвтвх. 1олько в каталоге фирмь: "|]латан> 2005 года имеютс'1 краткие даннь]е о
десятке мультиметров этой фирмь:.
йногие из н\4х, за исклк)чением модели й-3890)' подкл!очаются к компьютеру чере3 последовательньтй порт
сом (к5-2з2). [1риборь:. как правило,
могут цополнительно измерять емкость' частоту и температуру (с помоцью прилагае[4ой термопарьг)
(ерия мультиметров ]\4-36хх)
(рис. 1.40) это де11|евь|е приборь: с ру.чнь1м переключением видов и пределов
измерения. 1акие приборьт пользуются
наибол ь:шей популярностью.
||риведем параметрь| мультиметра
й-3660!:
. Ручной вь:бор пределов измерений.
!'исплей 3 1/2 разряда (максималь-
ное показание 1999) * вспомогательньгй дисплей * линейная 1т1кала.
!иапазонь: измерения постоянного
напря)кения: )€!
200 мБ
200
(0'3)- 1000в (0.5%).
Ршс. 1 .40. й9льгпшлсетпр
мвтЁх м-3660 о
41
|лава 1- Фсновьс элек/проннь[х ш31шереншй ш мульгпц7{епрь!
о [иапазоньт измерения п9ременного напря)кения: А€!
200 мБ
200
(2,5%)-750в(1.5%).
о !иапазонь1 измерения постоянного тока: ос! 2 м^ (0.5%) - 200 мА
(1,2%)-20^(2%).
о !иапазонь{ измерения переменного тока: Ас7 2 м^ (\%) - 200 мА (|,8%) 20
(з%).
^
о !иапазонь1
измерения сопротивления: 200 Фм
- 2 (0'5%) - 20 мФм (|%).
о [иапазонь1 измерения емкости: 2 - 2о0 нФ (2/о) - 2 - 200 мкФ (4%).
о !,иапазонь| измерения частоть]: 2 к[ц - 20 \4[ц (1%)т -40..+1200"( (37о).
. 1ест диодов - есть.
. 1ест транзисторов - есть.
. .[|огический пробник - есть.
. |1оказания среднеквадратичног0 значения 1гьге Р\45 - есть.
. |1розвон цепей на проводимость со 3вуковь1м сигналом - есть.
. |1одключение к |11(: нерез порт &5232€
. €охранение максимальнь1х :тах и миним'шьньлх пт1:т значений - есть.
. |1амять: на 10 значений.
о Ре>ким <,0а1а 1'то16> (сохранение данньтх) - есть.
. Размерь:: 187х84х34 мм.
. Бес: 305 г.
(. приборам с ручнь1м вьтбором пределов измерения относится такхе вь|сокоточньтй мультиметр м-4660А (рис. 1.41). Бго характеристики представлень| ни)ке:
.. Ручной вьтбор пределов измерений.
. [исплей 4 1/2 разряда (максимальное показание 19999).
. Фсновной и три вспомогательнь1х дисплея * линейная 1шкала.
о !иапазонь; измерения постоянного напряхения: псу 20о мБ
200
(0.05%)
1000в(0.1%).
о [иапазоньт измерения переменного напряхения: Асу 200 мБ
200
(0.5%)-750в(0.8%).
о !иапазонь1 измерения постоянного тока: ос1 2 -20 (0.з%) - 200 мА
(0.57о)
-20
^(0.87о)' г1еременного тока:
о !иапазонь| измерения
20
(1.2%).
^с|
2 -20 (0.8%) - 200 м^ (|%) -
^
о [иапазонь1
измерения сопротивления: 200 Фм - 2 {0.|5%) - 20 йФм
(0.5%).
Рцс. 1.4 1. Бьосокотпоцньсй мцльпшметпр !т1Ё|Ё| м-4660А
42
1
.4. 1оргпа1пшвные аналоеовь[е ш цшфровь!е''цльп'ц1'[е!прь!
о !иапазонь| измерения емкости: 2 200 нФ (2%) 2 200 мкФ (3%).
о !иапазонь1 измерения частоть!: 20 к[ц _ 20 й[ц -(0,|%).
о !иапазонь| и3мерения температурьу: -40.'*1200"с (з%).
. 1ест диодов - есть.
о 1ест транзисторов _ есть.
. -||огический пробник - есть.
о |{розвон цепей на проводимость со звуковь!м сигналом
|{одключение к |11(: нерез порт Р5232€
есть.
|1амять
на три значения.
Размерьт: \94х&7х34.5 мм.
.
.
.
. Бес:400 г.
-
есть.
[!риборьт серии й_38хх) имеют рутной и автоматический вьтбор пределов и3мерений. ||риведем параметрь| мультиметра \4-3870) этой серии:
о Ручной и автоматический вь;бор пределов измерений.
. [исллей 3 3/4 разряда с подсветкой (до значений з999) + вспомогательньлй
дисплей * линейная 1пк:ша.
о !иапазонь; измерения постоянного напряхения: осу 400 мБ
(0'з%)
-
1000 3(0,57о).
400
о !иапазоньп измерения переменного напряхении: Асу 400 мБ
400
(0,в%)-750в(\%).
о !иапазонь1 и3мерения постоянного тока: ос! 400 мА 40 400 мА (1%)
- 4-20^(1.5%).
о !иапазонь! измерения переменного тока: Ас] 400 мА
- 40 - 400 мА
(\,5%)-4-20^(2%).
о [иалазонь| измерения сопротивления'' 400 Фм 4 {0,5%) 40 Р|Фм (|/о).
о /[иапазонь] измерения емкости: 4 400 нФ (2%)
4
200 мкФ (3%)
- о [иапазон измерения частоть1: 4 к[ц 4 й[ц (0,1%).
о !иапазон измерения температурьт 1: -40..*1200 "с (з%) ь4 40 [н (3%).
-
. 1ест транзисторов - есть.
. -|!огический пробник - есть.
о |1розвон цепей на проводимость со звуковь{м сигналом
. подк]1ючение к [1!( нерез порт Р5232€ - есть.
- есть.
. сохранение п1ах и п'т|п значений _ есть.
о |1амять: на 5 значений.
о Режим <,0а1а 1'то16'> (сохранение даннь;х)
. Размерьл: \47х87х34 мм.
. Бес: 305 г.
- есть.
Редкой возмо)кностью этого мультиметра является возмо)(ность измерения индуктивности. йультиметр этой сории м-зв60м не имеет этой возмохности, но
3ато он измеряет переменнь1е напряжения и токи в ре)киме 1гше &й5.
Ёще один вь1сокоточньлй мультиметр с повьлшенной ра3рядность!о дисллея
м-5040) показан на рис. |.42' |1ри6ор имеет встроенньтй генератор тестовь|х сигналов для проверки \4Ф5- микросхем.
]ехнические характеристики прибора следующие:
. Ручной и автоматический вьтбор пределов измерений.
4з
|-лава 1. Фсновьс элек1проннь[х ц3мереншй ш мульгп1!'1е,прь|
|исплей 4 3/4 разряда с подсветкой (до зна!|ений 39999) * вспомогательньтй дисплей * лиг*ейная !]1кала.
!,иапазоньл и3мерения постоянного напряхениял:
400 мБ
400 (0'06%)
1000 в
)€!
-
(0.2%).
-
А;тапазонь: измерения переменного напряхе-
нии: А€! 400 мБ
400 (0'8%)
750 в (1%)'
Агтапазоньт изш,1ерения постоянного тока: )€1
-
400 мА
(0.8%).
-
- 40 - 400 мА - 4 (1'5%) - 20 ^
!,гтапазонь: из[,1ерения переменного тока: А€!
400 мА
шцА
- 4 - 20 ^(2%).
- 40 - 400
измерени'1
сопротивления:
Аиапазоньт
400 Фм
4
40 \4Фм (0.2 %)'
- -
!иапазоньт измерения емкости: 4 - 400 нФ
(2%)-4-200мкФ(3%)
!'иапазон и3мерения !!астоть! Р: 4 к[ц
40 мгц (2%).
[ест транзисторов - есть.
,г|ог:.:гческий пробник
- есть.
[1розвон цепей на проводимость. со звуковь|м
сигналом
- есть.
|1одкл:о.ление к [11( через порт к$232с
- есть.
€охранение 1тах и ;''т'т!:-'т зна.лений
есть.
[1амять: на |0 зна.:ений.
Ршс. 1.42. Бнецлншй вш0
м у ль ,п ш.*1е !п р а !4 - 50 4 0
|
Ре>ким <)а1а 1-:о10> (сохранение даннь;х)
- есть.
]естовьте сигналь!: от 10 [ц до 10,24 к[ц.
Размерь;: | 47 х87 х34 мм.
3ес: 305 г.
1 .4.1Ф.
йногоцелевой мультиметр [9|Ё}Ё)( м-6ооов
!( новейгшим разработкам фирмьт мвтвх относится недавно появившийся в
прода)ке многоцелевой мультиметр й.6000! (рис. 1.43). |!рибор уник'шен широкими диапазонами измерений и наличием возможности и3мерения осве!'ценности и
уровня 1:1умов. !дя измерения освещенности прямо на передней панел'и ра3мещен
датчик освещенности' прикрь|ть;й пропускающей свет белой круглой крь:шкой.
[1араметрь: и характеристики мультиметра й-6000}:
. Бь:бор пределов измерений: автомати.:еский.
. |{оличество разрядов индикатора:4 3/4.
. Бспомогательньгй индикатор - есть.
о
{иапазоньл измерения постоянного напряхения: 600 мБ (0,67о) 6 60-600-1000в (0,7%).
о !иапазонь! измерения переменного напряхения: 600 мБ (1,5%)
(\%).
о |иапазонь1 из]\,1ерения постоянного тока:60-600 мА (\%)
44
- 6 -750 в
- 20^ (2%).
1
.4. [|оргпапшвнь[е анало2овь[е ш цшфровые )ццль!п!!ме!прь!
о !иапазонь] измерения переменного тока: 60-600 мА
(з%).
- 20^ измерения
сопротивления: 600 Фм
!,иапазоньт
(|,5/о)
(3%).
6
60 -600 кФм
- - измерения емкости:
- 6 (|%)6нФ-60
- 60м 6м
(з7о)
!иапазоньт'
600 мкФ
мФ (5%).
- 6измерения
о
частоть1: 6 к[ц
60 .\4[ц
(|'5%)
[иапазонь!
-
(0,1%).
о{
иапазоньг измерения температурьл: _40...1200 'с
{з%)'
о
!
о
о
о
14змерение освеш_1енности: от 0 до 6000 люкс (5%)'
!!4змерение уровня т:1ума: от 45 до |00 дБ (3%).
1ест диодов и транзисторов
- есть.
|1розвонка цепей на проводимость
- есть.
Ре>ким удерхивания даннь!х на дисплее ()ата
- есть.
- есть.
о Размерьт:
Ёо16)
о
11орт Р5232
о Бес: 600 г-
|7 5х78х27 мм.
Бсе опртсаннь1е вь!ше приборьт оснащень1 последовательнь!м интерфейсом к5-232' а мультиметрь|
м-з890о -
(-.15Б-интерфейсом. Бпро.лем, последние'
как программнь!е
средства
мультиметров,
смотрень| в следующем подразделе.
Ршс. 1.43. []ифровой
лсноеоцелевой
м ц л ь !п шл1 е п! р &1 - 6 00 0
|
булут рас-
1.4.11. |{ифровь|е мультиметрь| м-з89оо и м_389091 фирмь:
мвтвх с интерФейсом [.!58
Фирма мвтвх вь1пускает ряд цифровь!х мультиь{етров с возможностью !'.1х
подключени'| к компьютеру (|ерез интерфейс к5-232. 3тот, хорогшо апробированнь;й и надехньлй интерфейс, тем не менее' является ухе устаревшим, хот'1 и вполне подход'1щим для передачи даннь!х с таких не бь|стрь1х приборов, как мультиметрь!' на компьютер.
Фсобое место в ряде <.бюдхетнь!х)> ш{ультиметров фирмьт мвтвх занимают модели й-3390) и й-3890от. 3ти цифровь!е мультиметрь1 и\,1е}от совремел-лньгй
скоростной 03Б инпзерфейс. |..,)5Б (от |!:-:1тегза1 5ег!а1 Бьтз
- универса.л1ьна'1 последовательна'| гшина) это современнь:й вьгсокоскоростной последовательнь:й интерфейс для подключения к компь}отеру мно)кества приборов. Ёесколькиь,1и разъемами [)5Б нь|не оснащаются все компьютерь1
- как настольнь!е, так и мобиль_
нь;е (ноутбуки).
|1риборьг м-3890рт поставляются в простеньком, но достаточно изящно\'1
кейсе. Ёа рис. \.44 он показан в открь1том виде. Б комплект поставк!.4 входят: са[4
мультиметр, интерфейсньгй [-.]5Б-кабель, два щупа (нерньлй и краснь:й) с наконе(|_
никами' термопара (Аат.пик температурь:) с разъеь,:ом' ра3ъем вь|хода тестового
с|,|гнала с крокодильчиками
- наконечниками' гибкий диск с программнь:ьд обеспечением' инструкция на русском язь1ке.
Ф внегшнем виде мультиметров и средст'вах их подкл1о(!ения мо)кно судить по
рис. 1.45. йультиметр (1) устанавливается в |{аклонное почти вертикально€ [Ф;'!Ф_
45
|лаво 1. Фсновьс элекпроннь[х ш3мереншй ш мульпш71епрь[
Ршс. !.44. !{ейс с мцль/пшме!пром !т1-3890|7 тл еао аксессуара-|!ш
хение с помощью откидной стойки.
€верху имеется закрь|ваемь1й съе]\,1ной
крьлгпенкой разъем для подключения
[-.|5Б-кабеля (2). [!оворотньтй переклюна_
тель (3) позволяет менять видь| измерений. йзменение пределов измерений автоматическое' но мо)кно задать и ручное с
помощью кнопки Раг:9е. [!ровода со 1{}пами и наконечниками (4), кабель вь!ходного' сигнала с крокодильчиками (5) и кабель (6) подк.,1ючения термопарь: (7) показань! слева от прибора.
!добство применения |35Б-интерфей-
са в мультиметрах обусловлено не его
скоростнь!ми
характеристиками'
а наличие[{ у всех современнь!х компьютеров
нескольких 058-портов с удобньгм и бьт-
стрь|м
подклю!{ением
к
нему
различнь!х
приборов. 1акие порть! нередко располагаютс'1 на передней панели настольнь!х
[1( и в удобньлх местах мобильньтх []|(.
Фперационнь|е системь1 современнь:х
|1(
<<горячее> подк.,|1ючение устройств с
ин-
\#!:т6ошз 20о0/хР/2003 хР обеспе.ливают
терфейсом |35Б.
Рт:с. |.45. Р1цльтпш;лепьр А4-389097
в рабоие'п
сосп!оянш!!
Фсновньге органь! управления мультиметрами представлень! на рис. !.46' 3десь
показань|: основной дисплей (1), один из двух вспомогательнь1х дисплеев (2),
кнопки управления (3), поворотньлй переключатель вь:бора измеряемь1х параметров (4), термин.шь| ввода (5), дополнительнь1е терминальг (6), панель тестирования транзисторов (7) и разъем'{!5Б-порта (8)' |1ветовая гамма передней панели
46
1
.4. 1орпа1пшвные оналоеовь|е ш цшфровые л1уль!пц]|{е!прь!
прибора делает его управление
переклю!]ателя
и
кнопки
Б]ше
с помоцью поворотного
(ввод
параметров
с
надпи-
сяппи голубого цвета) интуитивно
понятнь!м.
Фтметим некоторь|е особенности работь: с приборами.,
1(раснаял кнопка Рошвк слухит для включения и вь\кл]очени'| прибора. кАь1св 3адает автоматическое или
ручное переключение лределов и3мерения. А вмёсте с
кнопкой в[шв она инициирует режим и3мерения минимального и максима.л|ьного 3начения и3меряемого параметра. Ёокатие кнопки &Б[- позволяет перейти к ре)киму
измерения вьгбранного параметра относительно его заданЁого перед этим значения. |(нопка но[п слу)кит для
удержания даннь!х на дисплее, а вместе с кнопкой в[{_)в
обеспе.!ивает 3апись результатов измерений в память (до
10 измерений). |1оследняя кнопка слу)кит для изменения
изменяемого параметра.
}|змерения напря>кений' токов и ре3истивности осуцествляется при использовании основнь!х терминалов
ввода' измерение емкости' температурь1 и вь|вод тестовь|х
сигналов осуществляется с дополнительного терминала.
[1анель тестирования транзисторов используется для про-
верки параметров биполярньтх транзисторов малой и
средней мо1цности. 7змерение параметров моцнь;х би_
полярнь!х
и полевь!х транзисторов'
а так)ке составнь!х
Ршс. ! .46. Фреаньс
у правлен|!я
]у!!ль!пц11е !про.'|
о Автоматический вь:бор пределов измерений.
о [исплей 3 3/4 разряда (максимальное значение 4000).
о [ва вспомогательнь|х дисплея и линейная 1шкапа.
о !иапазонь| измерения напряжения: постоянного )€! 400 мБ
- 1000 в
(0'5%), переменного А€! 4
750 в (0,8%).
о !иапазонь! измерения тока: ос{ 400 мкА 400 мА (|,0%)
- 20 ^ (1,5%)
Ас1 400 мкА
(2,0%)
400 мА (1,5%)
20
. йзмерение сопротивления
Р: 400 Фм^ 40 йФм (0,5%).
. 14змерение частоть1 Р: 4 к[ц - 400-\4[ц (0, |%) с 4 - 200 нФ (2/о) \
_40..+\200"с (з%).
.
. 1естирование логики (напряхение 40 Б постоянного тока).
. 1ест диодов (по прямому напр'!хению до 2 Б).
. |]роверка транзисторов (по параметру 1':.. при токе коллектора 1 мА).
.
Ре;ким прозвона цепи на обрьлв со звуковь|м сигн:шом (порог сопротивлени'!
30 Фм).
о Бьлход сигнала уровня \4Ф5 с частотами: 1 гц
. Рехим экономии энергопотребления.
- 10 к[ц (13 шагов).
. Ре>ким <оАтА но!о> (сохранение даннь!х в памяти).
. €охранение максимального йА)( и минимального й!\ зна.гений измеряемого параметра.
. |1амять на 10 значений.
о 14ндикация разряда батареи.
47
|лава 1. Фсновьс элек/проннь|х ш3!14.ереншй ш мцльгпц'[е!прь!
. Размерьт: 197х89х37 мм.
. 3ес: 360 г.
||риборь: характеризуется разумнь:м вьтбором погрешностей и диапазонов из\4ультиметр й_3390)[ обеспечивает измерение
]\'{ерения различнь!х параметров.
истиннь!х среднеквадратических
значений меняющихся
напряхений
и токов раз-
личной формьт (ре>ким 1гше &й5). |иапазон и3мерения токов расширен до 20 А
(больгшинство мультиметров измеряют токи до 10 А). ||4нтересна во3мохность использования
мультиметра
в ка!|естве
генератора
тестовь|х
прямоугольнь1х
импуль-
совсчастота[{и: 1,5, 10,50,60, 100,400,500[ци\,2,4,5и1,0 к|'ц.Аокена!|астоте 10 к[ш форма тестовь|х импульсов весьма близка к прямоугольной
- см.
рис. 1 '47 ' 3то позволяет использовать мультиметр для коррекции переходнь|х характеристик компенсированнь{х осциллографинеских пробников и испь|тани'|
разли(!нь1х электронньгх устройств.
3свпе ] :па9е:.теш ! г.,:отея ]
он1
Ршс. 1.47. Фсцшллоерамма !пе.с!повоао с!12нала на час'по!пе !0 к!-ц (полуиеньс
с по1!ощь!о по0клуоченноео к компь!опер! цшфровоео 250 й|ц осцшллоерафа
о5-!250 фшрльс Ё2)
1
.4.12. Ра6ота !|58-мультиметров с персональнь|м компьк)тером
[1ри полюпючении приборов к настольному или мобильному компьютеру мулькак [-.)5Б-устройство' Ёа гибком диске' вход'1щем в ко!\,1плект
поставки мультиметров имеется программа !'_.]5Б-!1еш. Бе инсталляция самая обь!ная. |1рограпцма обеспе(!ивает улравление мультиметром путем его запуска (|ерез
заданнь!е интерваль! времени, ввод в компьютер даннь|х измерений' контроль за
ними на экране компьютера' подготовку от!!ета по серии измерений и представление их в виде графика.
Ёа рис. 1.48 представлено окно программь! 1-]5Б-!!еш в рехиме измерени'1 [,1е-
тит,,1етр раслознается
}-1'|ющегося во времени переменного напряхения. 3 левой части окна строитс'|
таблица результатов измерений, в лравой - график изменения напряхения во
48
1.4. 1ортпа!пшвнь|е анолоеовь[е ш цшфровые мцль1пшме!прь[
:!1|.
я3
1,в]]
!!'
!,Ф
1.м
Ф7.1 :о.ш
''.Р].1'
'|9Ф
Ф?-1 0ф
:?1111ы
?э1]ч
221з']
|2вя
Ф7'4 {м
Ф7.! :0.ш !221з$
1ф'''Р11.. :!ф__..?|]!:*
1вэ ш7'1 0@ 21з5'
0'9 й'1 |1'.ф ],!]з*
0!2, шз :0йз :2?1]ф
{]9_6
_.!ь' ],,|1ф
27
!01
0в
$4
@.|
:0'б
:е116
Р1..ц.1 .:9.* ::?]!91
?]1!й
шъ,ай
!:1]2
ф1_ 9ф.'']а:11:
,::
Рцс. 1.48. Фкно проераммь[ ц3в-|!еш в реэюшме ц3меренця меняющееося
пере.14е
нноео напр я!юе нця
времени (показания основного дисплея). (роме того, в таблицу заносятся показания вспомогательнь|х дисплеев 5|_.}Б1 и 5|..]в2, если они использу1отся. теку[цее
поло)кение на графике отмечается хирной вертикальной нертой. [1од графикомт
пока3ано окно установки ре)кима серии измерений (олинонной или период|4|{еской) и время между отсчетами (1 с ло умолчанию).
3апуск, остановка' запись даннь|х и3мерений в файл, с!{ить1ва!1ие их из фа['!,1а,
параспечатка принтером и другие операции осуществл'!!отс'1 с помо!11ью кнопок
очевидна.
нели бь|строго управления. Работа с этой панелью вполне
1(ак нетрудно заметить' мультиметр с програ\{мой ['-.]5в !|еуу обеспе([ивает построение временной зависимости меняю1цегося напря)кения и позволяет в целоп{
способряде слу(]аев 3аменить ни3кочастотнь1й осциллограф. €ами мульт!'1метр'ь1
|4нтерминимальнь|й
задает
нь! делать до 2-з измерений в секунду' но программа
инерц|4оннь1х
исследования
вал мехду измерениями в 1 с' 9то достатог1ц@ !,1!!
процессов' например контроля пускового тока электродвигателей, изменения температурь| в термостате и т. д. !,ля регистрации более бь;стрь!х процессов следует
применять электроннь|е осциллографь' (см. пример на рис. \.47).
|1рограмма по 3авер1шении измерений позволяет построить и при необходир1ости распечатать на принтере от({ет. Фкно с отчето|\'! представлено на рис. 1.49.
Б отчет
входят
итоговь1х
даннь|е
зависимости.
[1рименение мультиметров
ляет
многие
автоматизировать
вь|!!ислений
и график
построенной
временной
м-3890) и й-3890!1 с |_'|5Б-интерфейсом позвовидь}
измерений.
однако
следует
помнить,
!|то
дан_
нь|е мультиметрь| предназначень1 для обь|.]нь|х условий измерений. 14х нельзя :4с-
пользовать в качестве промь|шленнь!х измерительнь1х приборов. Аиапазон их рабочих температур всего от 0 до 40 "€' диапазон температур хранения от -10 до
+50 'с. 3аданная погрешность гарантируется при температуре 2з+5 'с. |4з недо_
статков приборов мохно отметить тусклу}о переднюю панель и не слишко['| контрастнь!й
дисплей
комфортно.
-
без
хоро1шего
осве|цения
с!!ить|вать
его
пока3али
не
о!|ень
49
|лаво 1. Фсновьс элек/пронньсх шзмереншй
ш ]!,1.цльп1!]'1епрь|
1
1
|
!
1
1
Рцс. 1.49. @кно с о/пче,по}! по ре3!ль,па,пом серш!1' шзмереншй
1
.5. 4ифровь|е частотомерь|
1'5.1' [|ринципь| построения цифровь|х частотомеров
йзмерение !!астоть! вахна'| задача в проведении измерений. Фна
ре11]ается двуь'1я основнь!ми
методами:
. преобразованием частоть! в постоянн(_)е напряхение,
нь1м и3мерителем или шифровьлм вольтметром;
.
подс!!етом
цифровь]м
счетчиком
!!исла
периодов
из]\4еряемое стрелоч-
сигнала за эталоннь:й про_
от то(1но-
ь{е)куток времени' например | с (или 0,1 либо 10 с, в зависимости
сти измерений).
|1ервь:й способ широко применялся в период доминирования
п,1ер14тельньтх приборов. }4ногда он используется в
аналоговь|х из-
шифровьгх мультиметрах при
невь|соких требованиях к точности измерен''" ,^с'от,, (погрегшность
порядка
0,\-!%). [[ри вь;соких требованиях к то!!ности измерения !!а1стоть1 по(!ти
всегда
используется второй метод. Фн лозволяет так)ке легко
реали3овать !.| другие вре]\.1еннь}е |4змерения' например длительности импульсов,
периода сигналов и др.
|!ифровьте час!?1о!11омерьг (приборь| для !4з{\,1ерения (]астотьг с
ци4;ровь|м отсчетоьт) насто встраиваются в многофункциональньте приборь|' такие
как мультиметрь:, функционапьнь!е генераторь!' комбил.:ированнь[е приборь: и т. д. Ёи>ке мьл
рассмотрим характернь|е типь! сравнительно де1|1евь!х цифровьлх частото]\4еров,
доступнь|х как для бюд>г<етнь:х ла$!ратоРий' так и для радиолюбл..ттелей.
1.5.2. |[ифровь:е частотомерь| АктАком серии А@Р
Ё{ь;не цифровь1е частотомерь{ вь|пускают многие
фирмь;. Различнь;ми моделя-
['{|4 их' в том числе советского
производства' торгуют многие органи3ации. Фднако
приборов, измеряюцих частоту в широких пределах и достато(!но
де1]1евь!х очень
немного. йь: рассмотрим такие <,бюдхетньге) модели цифровьпх ,^.'''''*р','-"50
1.5. цшфровь[е цоспо!пом{ерь|
Фдним из последних предло)(ений российскому рь{нку от А(1А|(Фй стали
три новь!х частотомера: А€Ё_2801, Асн-3001 и А€Ё-3002. [лавной отли!{ительн1й особенностью новинок являются их' буквально' <<карманнь!е> размерь;' 1(онструктивно приборьл вь]полнень1 в малогабаритном корпусе из штампованного
алюминия с чернь1м анодированнь1м покрь!тием, и размерь| приборов настолько
миниатюрнь|' что они могут легко разместиться на ладони или дахе в кармане рубагшки! Б то >ке время' несмотря на столь небольшие ра3мерь1' даннь!е частотомерь! имеют достойнь1е технические характеристики.
9астотомерь: А€Ё-2801' Асн-3001 и А€Б-3002 позволяют проводить измерения частоть! в диапазоне от- 10 [ц до 3 [[ц с максимальнь[м разре1|1ением 0, 1 [ ш и
погре11-1ностью порядка |0_' %. |1ри этом максимальная чувствительность на частот; 100 \4[ц составл'1ет всего 0,3 мБ (для А€Ё-3001 и А€Ё-з002), что является
очень неплохим показателем для частотомеров данного ценового сегмента' Рабо"€ при отночие температурь! эксплуатации находятся в пределах от 0'с до +50
сительной вла)кности не более 90 % и давлении от 495 до 795 мм рт' ст'
[1итание приборов осуществляется от аккумуляторнь!х батарей' которьтх хватает на 6 часов непрерь|вной работь|. или через сетевой адаптер. которь|й вь!полняет
еще и функцию зарядного устройства.
|1омимо маль|х габаритнь|х размеров и веса к преимуществам этих частотоме_
ров мо)кно отнести возмохность беспроволного измерения частоть1 радиопереданапри\{ер' сотового телефона (для А€Ё-280 1) - с помоць!о
ющего устройства
телескопической
-
антеннь!. вь]сокий уровень ({увствительности частото\'1еров и те-
лескопическая антенна позволяют получить максимальную дальность при поиске
!|астоть1
источников излучения. 3то значительно упрощает процесс измерения
при проведении разного рода инхенернь|х и исследовательских работ в <(полевь1х>
условиях.
Б этих условиях измерение параметров сигнала возмохно на следующих рас-
стояниях
до передат!!ика:
-
а) беспроводной телефон
до 0,3 метров;
от 3 до 20 мотров (только лля А€Ё-2801);
б) сотовьтй телефон
от 2 до 8 метров;
в) €3-истонник
от 3 до 30 метров.
г) 1(Б/}!3-источник
-
-
-
Рцс. 1.50. !ншверсальньае цшфровьле цас,по!померьс А€!1-280| ' Асн-3001 ц А€!1-3002
51
|лова 1. Фсновьс элекгпронньсх шзлаереншй ц м!льпц]'!е,прь[
Фтоброл<ение результатов измерений все три моде-
ли осуществляют на хидкокристаллические индикаторь:: 10-разряднь:й у А€Ё-3001 и А€Ё-3002 и 7-разряднь|й у А€Ё-2801. !ля отображения уровня входного сигнала в нижней части индикатора имеется
16-сегментная графинеская 1|1кала, которая послу)кит
хоро1|1им подспорьем при осуществлении поиска ис-
точника радиосигнала. А€Ё-3002 имеет еще и
функцию подсветки )(|(-дисплея.
€ледует упомянуть и еще одну бюдхетную модель
частотомера
Асн-2500, обеспенивающую измерение частоть1 }1 периода сигн:ша в диапазоне от 10 [ц
до 2,5 [[ц. 9увствительность при измерении частоть!
от 50 мБ до 120 мБ.
Ёебольгпое число ручнь{х частотомеров связано с
тем, что функшии и3мерения частоть! нь|не есть
у
многих мультиметров. |1равда, диапазон и3меряемь!х
частот у большинства мультиметров ограничен частотап,!и около 1 й1'ц и даже мень111е. Фднако в послед-
-
нее время
ст:ши
появляться
мультиметрь!
с достато!]но
больгшими измеряемь|ми частотами, например мультиметр [.]т-70в и3меряет (|астоть| ,
ц.
400 к{-ц и 4, 40 и дахе 400 й[ц с погрешностью 0.1%.
,'',.''"'х
Бьтсокото.тнь!е
измерения
цо' '," , ,,,',,1:';3^"'",
частоть| (с тгогрешностью
0.005%+1) обеспенивают некоторь!е мультиметрь|
фирмьт г!-ш|(в, например'
-83-3 (до 199,99 к[ц), Р[0!(в-87-3 (д' 1яя,яя *гц), ггшт<в-:вт;{вя
|[ш|€
й
999'99 й[ц) и др.
1.6. 3лементная база современнь!х мультиметров
1.6.1. [!|икросхемь: А[|-| с цифровь|ми индикаторами
Б принципе'
мультиметрь! мохно строить на стандартнь!х интегр€1льнь{х
опёра-
ционнь|х усилителях' име}ощих большой коэффициент
усиления и мальуй температурньлй дрейф. Фни образуют элеменпную базу мультиметров. [!ромь:шленность.
в том числе и на|]]а, вь|пускает п,1нохество таких изделий.
!анньге о них мохно
найти в справочниках по интегрЁшьнь|м микросхемаш{ и в кат:шогах
фирм, поставляющих такие изделия на на11| рь|нок.
@днако массовое производство шифровь|х мультиметров потребовало
разработки специализированнь!х микросхей для реали3ации однокрист:шьньгх приборов.
Бедущие производители интегральнь1х микросхем, ,',р'й-р А:-:а[о9 Бе,1сез
и
мАх!м
вь]пускают мнохество таких микросхем' на основе которь!х возможно
построение вь1сокото(]нь!х и дешевь|х мультиметров.
Ра рис. 1.52 представлено располохение вь!водов микросхем 1с[7106/7\07
предназначеннь!х для построения прость|х мультиметров с
дисплеем, |{меюц|4\,|
разрядность 3 1/2. это полностью завершенньтй А|_1[| для преобразования постояннь[х напряжений +100 мБ или *1 Б в шифровой код, которьлй отобрахаетсяг
в
виде цифр (результатов измерений) на подключаемом к микросхеме
хидкокристаллическом дисплее.
52
! .6. 3леменпьная
!
!
о5с1
о3о2
о':
!!1'5 ,'
о5с3
тЁ5т
кЁг н!
с':
!!^. .''
А'|
|
0!
!,,
\с2
1.,
1о'5
1,,
в'т
!
кЁЁ !-о
мАх!м
!с!-7106
!с!-7107
€Ёсг
6*вг
соммош
!ш н!
!ш !-о
м7
!
\еэ
^2
вшгг
!шт
1..
!оз
с2(тЁш5)
|'тоо'з..
!вз
с3 :
А3
!
.:
1000'$-Ав4
оз __-]
Ро!-
вР(71 06)
(м!ш!.'5 5|сш)
оо'з
ошо(7107)
Ршс. 1.52. [-|азноченце вьсво0ов
мшкросхем !с|-7 106 / 7107
0 л
6оза современнь!х .ь{уль/п!!ме1пров
я пос п рое ншя м ! л ь !пшм.е пров
срозря0носгпь:о31/2
Рт:с. !.53. !прощенная схема
включеншя 1[11кросхе1\4 | с !-7 1 06
Ёа рис. 1.53 показана упрощенная схема вкл1очения микросхемьт |(\7 106. ||о
существу это однопредельнь:й шифровой вольтметр' способнь:й изп.'|ерять напр'1)(ение на пределе *0.1 или +1 3 с типовой погре|1;ностью 0.2% и максимальной
1%. \4икросхема работает в диапа3оне температур 0т 0 до *70'€ при очень м:1_ло['1
уровне 1|1ума и нестабильности.
\4икросхемь; 1€!-7 116 предназна(|ень! для построения мульти[|етров с р!1с1'!]и_
реннь1ми возмохностями' в частности с ре)кимом запоминани'1 результатов вь|числений. Бь:пускаются такхе микросхемь| для построения мультиметров с разрядностью дисплея 4 \/4, 4 \/2 и 4 3| 4' налример, |(.[7 |29^ /м^х|129. Разумеется' д]|я построения современного многофункциона.]|ьного мультиметра да)ке так14х
микросхем недостаточно. Ёркна и так назь!ваемая <рассь|пуха>: прецизионнь!е
делители напряхения и 11]унть!, переключатели пределов измерения и измер'!е]\'1ь1х
параметров' входнь!е терминаль1, преобразователи разли!]нь!х величин в постоян_
ное напряхение |4 т. д. Бсе это вместе взятое и составляет на!!инку современнь!х
мультиметров.
1.6.2. [!|икросхемь| преобразователей ?гце Р!!|5 в постоянное
напряхение
'''] :
1(ак уже отмеч€шось' у)ке давно актуальной является проблема измерения истиннь!х среднеквадратических значений переменнь|х напря>кений. !,олгое время
она ре11]алась применением сло)кнь;х преобразователейт переменного напря)(ен}1я
в постоянное на основе термических преобразователей, которь|е бьлло дово-'::,г; '
сло)(но применять в мультиметрах. 9днако с разработкой специальнь|х микросхе\'1
преобразователей 1гше Рй$-то-)€
эта проблема бь:ла успе11|но ре111ена.
53
]-лава 1. Фсновьл элек'проннь[х ш3мереншй ш лсульп1|7{е!прь!
сшккЁшт м!кпок
+!з
сом
5{о
мАх]м
мх536А
0,4мА
г.5.
25к
Р225к
|оцт
Ав5о!-штЁ уА!-|_Б/
уо!-тАсЁ-с!,]пвЁшт
|вег
сошуЁптвп
6в
о(',т
в(.,,ггЁк в(-''гг
о{]т
ошЁ_ошА0кАшт
5ошАпЁк/о!у!оЁк
Ру:с. 1.54. (остпав м1!кросхель! преобразовагпеля 7гше Р]у15-[о-[€
фирмьл мАх|м
мх536А/ 536
{овольно 1]1ироко для этих целей ислользуются микросхемь! мх536 А/536 фирмь1 мАх1м. в упрощенном виде состав этой микросхемь! представлен на
рис. 1.54. Бь:пускается свь111]е 10 вариантов этой микросхемь1' рассчитаннь!х на
коммерческий диапазон температурь| окружающей средь{ (от 0 ло+70 .€) и вариант [4{,536А50 на промь]1шленньтй и военнь;й диапа3он температур (от _55 "€ до
+125"с).
\4икросхемь1 содер)кат преобразователь абсолютного зна(!ения переменного
напря)кения
в постоянн0е
напряхение'
вь]числительнь]е блоки для вь!числени'!
квадратного корня и истинного среднеквадратического значени'|' а так)ке буферньтй каскад. !ля питания преобра3ователей имеется многокан'шьньгй источник
стабильньпх токов.
\4икросхемьт \4{536 обеспечивают преобразование в диапа3оне частот переменного напряхения до 1 в в диапазоне частот до 2 \4[ц, а й5536А переменного
напряхения до 0.1 Б в диапазоне частот до 1 й[ц. !!я сравнения отметим' что
советский милливольтметр в3-48 времен начала 80-х годов про1шлого века обеспечивает такое преобразование,в диапазоне частот до 50 й[ц на нижнем пределе
измерения 1 мБ. 3аметим' что этот милливольтметр имеет преобразователь 1гше
Р\45-1о-)€ с вь1ходом на задней панели прибора. Ёо, этот милливольтметр имеет
приличнь]е (хотя и не очень боль;шие) габаритьл и вес в 6 кг, тогда как микросхе-
мь; \4{536А/536 имеют размер маленькой почтовой марки и вес менее грамма.
3то открьлло возмохности создания \,1иниатюрнь|х и легких мультиметров с лейблопт <,1гце км5>.
Распайка вь|водов в наиболее распространенном типе корпуса и основнь|е схемь] включения микросхемь| лредставлень! на рис' 1.55. !инамический диапа3он
микросхемь; й{536А составляет 60 дБ, а у микросхемьт й[536 несколько меньтле
- 50 дБ. Фбе микросхемь{ очень экономичньг. ?емпературньтй диапа3он мик54
1 .6 - 3леулентпная
база современнь[х .]|1цль!пшме!пров
ш.с.
-!з
!пмв
ошт
мАх!м
мх536А
мх636
а)
б)
Ршс. 1.55. Распайко вьсво0ов ц основные схе'1ь[ вклюценця мцкросхем
мх536А/536: с о0нопол,оснь[м (а) ш 0вцхпол!оснь[м (б) вьсхо0ньэла фшльптром
росхем от 0 до +70 'с' но есть вариант (микросхема м5536А5) с температурнь|м
диапазоном от _55 "€ до +125 '€.
1.6.3. |!римерь: применения микросхем мх5з6А/5з6
|]олная схема преобразователя 1гше &\45-1о-!€ для измерения децибел на
основе микросхем мАх{м мх536А/5з6 прецставлена на рис. 1.56. Б схему добавлен преци3ионнь|й источник опорного напряхения и усилитель на операционном
усилителе.
Ёа рис. 1.57 представлень| 3ависимости вь{ходного сигнала (дБ) от входного
для реализации преобразователя на микросхемах \4А}|м мх5з6А (а) и й{536
(б). на них проставлень{ (пунктирнь!ми
зонь! погрешности'
линиями)
Ёетрудно
заметить, что погре1]1ность менее 17о достигается при максимальнь1х частотах в
десятки кгц.
,!/Ах.А/1
,]
ы !:! ]:#
{в0шт
":]п!7.!{!]
Ршс. 1.56' €хемо
преобразоваптеля [гце Р]у15-!о-|€ 0ля.шзмереншя 0ецш6ел
но основе мшкросхе]][ мАх!м мх536А/ 536
55
|'лаво 1. 9сновьс элекпроннь[х ш3!|{ереншй ш лсцльпшмепрь[
'1
2шп]
] [г':п.:
ф
]0п1
']0п-|
]п1
1пн
]г1)к
100д
1!й
гпЁ0шг['{Ёу {щ
10[ ]00[
']ь!
ЁЁЁ0|-|Ёп;!т $с)
а
б
Р:;с. 1.57. 3авшссллоосгпш вьсхо0ноео сценала (ав) о^ вхо0ноео 0ля реалшзацнн
преобразовап!еля на
йА\]Р1 мх536А (а) с"с мх536 (б)
'|шкросхе'|ах
1.6.4. |-!ример построения вольтметра на основе микросхем
мх5з6А/5з6
Ёа рис' 1.58 показана рекомендуемая разработ.:иком типова'1 схема шифрового
вольтметра истиннь!х среднеквадратических значений переменного напря)кени'! с
пределами измерений 0.2,2,20 и 200 Б. €хема довольно проста и вь!полнена всего
на трех интегральнь!х микросхемах фирмьг мАх1м. Фна является основой мультиметров, реализуюцих метод 1гше Рй5'
Фчевидно, что дальнейгшие разработки преобразователей 1гь:е Рй5-1о-}€ и
мультиметров с ними будут направлень1 на рас111ирение диапазона частот' умень11|ение погрешности измерений и повь:шение динамического диапазона изме_
рений.
0!
!}]{1,1в
.
'::
||!]р |
.!.о
1?]
}п:
:{!-.|1цяяп
п5
г!\4вгя
.ъ{да
в!гн! '30
'&'
в14т![кт
1н
|!-]€'
пгг |8
|{},!
гЁ
]']{!{в
!['] н!
.*.а!(||ц
Рцс. 1.58. |слповая схема цшфровоео воль!пме,пра шс!пцннь!х сре0некво0ра1т!!!цескшх
знаценшй пере'1енноео напряэ!сеншя с пре0елам!^[ ц3л1ереншй 0,2;2;20 ш 200 Б
56
!.6- 3леменгпноя бозо современнь[х муль/пцме!пров
1
.6.5. [!!икросхема Ао69з усилитель сигнала температурного
датчика
\4ногие современнь|е мультиметрь! имеют средства для измерег{ия т€[{пе!ат}:
рь:. 3 больш"линстве слу!|аев они реализовань1 на основе резисторного датчика те\4-
пературь! на основе проволо!!ного резистора. 3то позволяет вести измерение те[4пературь1 в очень !11ироком диапазона, напри\'1ер, от _60 до 1000 "€ и даке вь1|ше.
Фсновой для построения измерителей теш*пературь! мохет слухить микросхе]\,1а
Ар693 фирмь: Аг:а1о9 0еу!сез. €хема имеет калиброванньлй диапа3он измерений
от 30 до 60 мБ и мохет использоваться для усиленпя сигналов со стандартного резистивного температурного датчика с номин:шьнь!м сопротивлением 100 Фм рис. !.59. |1огрегшность калибровки датчика *2%' максимальная полная не скомпенсированная погре1шность *0$% от верхнего лредела 1|1каль| измерениЁ:. !.ре||(;
нуля при номинальном токе 4 мА не превь!ш;ает +80 мкА, коэф(;ишиент ослабления синфазной составляющей более 80 АБ, напрюкение питания микросхемь| от
*12 до +36 в.
4мА 12мА !:ш
-_______!
Ашх!!-!Ап'у
!
уо!тА6Ё то
ошквЁшт
сошуектЁп
Ршс. 1.59. €хе:'ца
включенс),я мшкросхе'1ьс
А|693 фшрлсьс Апо|о9 |ео!сез
0ля усшленшя сш2нала с ,пемпера!п!рно?о 0агпцшка
1
.6.6. [!!икросхемь| интерфейсов н$-2з2
1(ак ухе отмечалось' многие мультиметрь1 вь|пускаются с интерфейсопп к5-232'
обеспе.!ивающим их подключение к компьютеру. Аля создания такого интерфейса'т
нь|не вь!пуска1отся специ;шьнь1е микр0схемьг. Флр_Аничимся приведением да1ннь1х
по таким микросхемам фирмьг Аг:а1о9 0ем!сез, лидирующей (наряду с (;ирмой
мАх{м) на рь1нке таких устройств. [{а рис. 1.60 представленьг функцион!]-цьнь1е
схемь! и располо)кение вь|водов микросхем интерфейсов последовательного порта
к5-232, а на рис. 1.61
даннь1е о характеристиках таких микросхем.
-
57
|лаво 1. 9сновьс 3лек1проннь|х ц37{ереншй ш мцльпш1шепрь!
+5в |шР(-]т
0,1 мк
с1+
0,1 мк
ко
0,1мк
!сс
пЁ
!
оЁ
А
о!
0,'1мк
!сс
+5в.'.+1ов
т
(т':
116шт[
(!2!ш
12оут)
'"
тт!-/смо52
!шРшт5- !-^
ттг:смоз,[к':
о(.]тР|]т5
0,'1 мк
к$-2з2
/оштрштз
п1:п
оо1
|п2о0{
)
Р2:ш.,)
п5-2з2
| :шрштз--
(^ом242)
(Аом222,^ом242)
-]штЁк\]А!_
Аом4в5
400о Р|,]-]__шР пЁ5 $топ
ош ЁАсн тт!_/мо5 !шР{_,т
-!штЁпшА|5о Рш|!--цР пБ5 5топ
ош ЁАсн Р5_232 !шРшт
А9й2хх
Ршс. 1.60. Функцшо!альнь|е схе'1ь[ ц располо'!сенше вьово0ов м1!кросхем
|1н/перфейсов послеаова/пельно2о пор,па Р3-232
:,дпшз08Б.
]*ц!!й:!'€
АЁм2зя!:
А}}'{{15
вБ_232
Р5_202 ц28
в9-!3! ?'а8 в$-232 и28 в5_'з2 [д8
п3_485
1в0
230
Ёа0
]]дР|\(?0*.:.
1Р,.вт*.$р{
'|дв&!а$ €]]
д$нз-ззА
200
ф!'тр.ягэ9..:!;;" :|]::,
! Р}6}'й п*8о!1;:: ;:' :|| ;'] :
2
Ё
А
4
фт'ф*во:::::;;:']:
Ё
2
4
4
6
й
в
20
Ёв
1Б
н#1_ф}1*ф|1*
п!*}ч!ф:
5000
2
!
2
5
в]:;
тФ:ццтдЁ('ф;цз}я;::
6&,з:на|.!}т,!|й]:
1!0
мА:;,
2
1Б
'1Ё
!в
в
Ршс- |.6 1. !анньсе о харак!перцспцках
т.т,нтперфейсов после0ова/пельно2о
'1шкросхем
пор1па
Р5-232
)о}!{!!
58
|_лава 2. |/!сточники напряжений' токов
и тестовь|х сигналов
Б практике измерений широко используются источники постоянного и переменного напряхения и тока (в том нисле лабораторньле), генераторь! стандартнь]х
сигналов низких и вь!соких частот' а так)ке импульснь|е генераторь! самого различного назначения. 1( сохалению' вь|пуск достаточно прость1х и массовь!х генераторов у нас практически прекращен' а сло)кнь|е генераторь| на основе цифро-
вь]х синтезаторов частоть! и микропроцессорного уг|равления настолько дороги'
что к массовьтм приборам их никак не отнесе1шь. Б итоге нередко в исследовательских и в любительских разработках приходится создавать свои достаточно прость|е генераторь! синусоид€шьнь{х и импульснь!х сигналов. [1оэтому в этой главе
описань| как и3мерительнь1е г9нераторь|' вь!пускаемьге нашей и зарубе>л<ной промь!шленностью' так и такие устройства на массовь|х полупроводниковь!х
прибоинтегр€
ш
ьнь!х
и
микросхемах,
которь1е
специ,шисть|
и
рах
радиолтобители ппогут
легко собрать.
2.1. |1сточники постояннь|х напряхений и токов
2.1 .1. |(ремниевь:е стабилитронь! как источники опорного
напря)кения
!,ля наладки и питания многих электронньтх устройств используются цс!11оч/1цкц поспоянноео напря)!сенця' т. е. налряхения не меняющегося во времени, но
иногда регулируемого. йо>кно вь]делить три группь! таких источников:
. м'шомощнь;е вь|сокостабильньле (опорнь:е) источники постоянного напря_
)(ения для калибровки, проверки и создания электроннь!х и3мерителей напряхения (цифровьлх вольтметров' мультиметров и т. д.);
. стабилизаторь| и регуляторь! постоянного налряхения, используемь!е в
электроннь!х и измерительнь!х приборах;
. универсальньте лабораторнь!е источники питания с регулируемь|м|4 напря)(ениям и' предназначенн ь!е для эл ектро литания испь!туем ь1х устройств.
Б этом подра3деле описань! источники постоянного напря)(ения первой группьл. Ранее в качестве таких источников применялись нормальнь|е гальвани[1еские
элементь! и другие электрохимические источниеи тока. 3ти устройства, хотя и
дают вь!сокую точность и стабильность напря)кения' но имеют больгшие габаритьг
и массу' не допускают переворачивания и требуют слишком бережного ухода
обращения. !,ля встраивания в портативньте приборь| они непригоднь!.
}.!
€ появлением полупроводниковь1х приборов они бь;ли вь1теснень1 кремнцевь|мц стпабцлц!пронамц' работа которь!х основана на явлении пробоя 1-л_перехода'
Б отличие от электрохимических элементов
- первцчнь!х цсп!оч!1цков напря)!се!1[!я,
кремниевь|е стабилитронь! являются вшорцчнь|м!]] цс|почнцкамц с:тзабцльноео н011ря-
)!сенця, достигаемого ограничением входного напря)(ения. Ёь:не вь:пускается об1;|ирная номенклатура кремниевь:х стабилитронов на напряжения от 3 Б до !00 в.
Фсновная схема вклю!!ения кремниевого стабилитрона показана на рис. 2.1,а.
59
|'лава 2. |.1стпоцнцкш напря?юеншй, поков ц !песповь[х сценалов
а)
б)
Ршс.2.1. €хелсьс вкл!оченшя сгпабшлштпрона:
-основная (а) ш со сгпабшлцзапоро-о1
пока ([ (б)
Б схеме рис.2.1, а резистор {" ограни(!ивает начальнь!й ток стабилитрона на
уровне |.:(Б-().)/Р.. 3ь:бор начального тока противоречив. Ёельзя брать его
сли11-|ком ма.'!ь1м
- это ведет к возрастанию дифференциального сопротивления
стабилитрона и росту 1[1умов лавинного пробоя (на этом построень| генераторь|
11'1умового напря)кения' например нагши 2[40 1 или !(|40 !). |1ри больших токах
стабилитрон заметно греется и это ведет к температурному дрейфу его напряжения да)ке при стабильной температуре окру)кающей средь!.
|1ри использовании схемь| рис.2.|,а в канестве источника опорного напряхения ток обь;.лгтого стабилитрона надо вь:бирать от 5 до !5 мА для стабилитронов
малой мощности. (оэффициент стабилизации напря)(ения .(.=&"/.&"*, где
Р",:ёи|6!
- дифференциальное сопротивление ста6илитрона (единиць:-десятки
Фм), резко возрастает при замене & на токостабилизиру:ощий двухполюсник
(рис.2.|,б). !(роме того' \{о)(но использовать последовательное (каскадное) вкл}очение стабилизаторов рис. 2'1 ,а. Р.сть стабилитронь| как с меньшими тока]\4и' так
а также вь!соковольтньте стабилитронь|.
Фграни'тенное прим'енение на1шли стпабистпорь,
- низковольтнь|е стабилитронь:
на основе включеннь1х в прямом направлении р-|-}-переходов. } л:их набл:одается
заметное линейное уменьшение напр'!жения с ростом температурьг (примерно на
2,5 м3/'(). !'о сих пор применяются отечественнь:е стабисторьл !2 19€, !220( и
д22зс с напря)(ением 1,0-|'5 Б при токе 50 мА.
[4з промьл:шленно вь!пускаемь|х кремниевьтх стабилитронов только небольгшая
часть может слухить источниками опорного напряжения. 3то стабилитронь| с напря)кением стабилизации от 6 до 8 Б. €вязано это с тем' что на нижней границе
ука3анного диапа3она напря>кений наблюдаются одновременно лавинньлй и туннельнь;й механи3мь! пробоя, которь|е дают разнь|е 3наки температурного изменения налряхения пробоя. Бзаимно компенсируясь' они дают близкое к нулю значение температурного дрейфа.
€ушествуют так)ке прецизионньге стабилитронь|' у которь|х для компенсации
положительного температурного коэффициента напря)кения (1|([-{) лавинного диода используются от 1до 3 прямо включеннь|хдиодов с отрицательнь:м 1[(Ё. 1акие стабилитронь| имеют типовое напряхение стабилизации от 7 до 12 Б' !( ним
относятся, например' отечественньте стабилитронь| серий 1(с2 1! и !8 18, }4мею_
щие 1(Ё от 0,005 до 0,02 %/ "с в диапазоне температур от _55 до +|00'€. Бще
лу(|шим],1 параметрами обладают стабилитронь| серии |(с|96 с напряхением стабилизации 9,6 в +5% и ]}(Ё ло 0,0005 %/"€.
€пешифика применения прецизионньгх стабилитронов хоро11;о известна. Б от;,т больгшими,
личие
от обь:'хнь:х
стабилитронов
у них
)келательно
точно
поддер)(ивать
на!!аль-
нь:й ток нерез стабилитрон (рис.2.1'б) и ограничить ток нагрузк:а. {отя стабилит-
ронь|
60
дают
вьлсокостабильное
напря)кение'
его
то!1ная
подгонка
практи!(ески
иск-
2.1. !,1спсоцншкш посп!оянных напря]!{еншй ц гпоков
лючена' а разброс напряхени'{ стабилизации зна!|ителен. 1ак что на роль
первичного стандарта напряхения они не годятся.
2.1.2. [9|икросхемь| источников опорного напряхения
}казаннь:е недостатки кремниевь!х стабилитронов и стабисторов привели к
то}\,1у' что они используются
в качестве источников вьтсокостабильного напр'!жения
только в сравнительно прость1х измерительнь;х устройствах. Ёьтне наблюдается повсеместная замена их намного более совершеннь1ми источниками вь!сокостабильного (опорноао) напряхения на основе специализированнь|х интегрсштьнь1х схем.
Фни вь;пуска}отся фирмами Аг:а1о9 Рем!сез, мАх|м ()а11аз 5еп-т!согт0:-:с1ог) и др.
}[нпееральнь!е цс!почнцкц опорно2о напря}!сенця фирмь: А:-та1о9 )еу!сез вь!пуска-
ются в корпусе транзистора с интегральной схемой
рис. 2.2. йикросхеп,та
Ао660-)т имеет вь|ходное напря)кение 2.5 3 с погре1т1ностью 5 или 10 пцБ, о!{ень
ма-'|ь|ми 1]1умами и маль|м температурнь;м лрей;фом. Фна вь|пускаетс'1 в корпусе
то-92 и рассчитана на коммерческий температурнь:й диапазон.
-
шс
@ап
о(.]тР(,т
$!-ЁЁР
+\,г1ц \,/6ц1 6\!
тР
сшо
Рцс.2.2. Располоасенше вьсво0ов шн,пееральноео !1с/почн|!ка опорно2о.напряэ!сеншя
Ао660!т (а) т.о РЁР-192/ !95 (б)
йикросхемьт &8Р-192/195 вь:пускаются в 8-вь:водном корпусе для микросхем
Р-о1Р или 5-5Ф1€. Фни имеют напр'{хение стабилизации 2,5 или 5 Б с погре:11ностью 2, 5 или 10 мБ. Фирма поставляет открь|тую техническую документаци!о с
подробньлм описанием этих микросхем.
}4нтегральнь|е схемь| ни3ковольтного опорного напря)кени'| вь1пускает так)ке
фирма мАх{м ([а11аз 5еп':!со::0ъгс1ог). Ёа рис. 2.3 показань| основнь|е схемь|
включения микросхем серии мАх606*.
1емпературнь;й дрейф вь]ходного напря)кения является вокнейгшим пара\,1ет*
ром источников опорного напряхения. Ёа рис. 2.4 показань| типовь1е зависимости вь|ходного напря)кения микросхем йА{6062/6065 от '€. Фни позволя}от оценить оптимальнь:й рабоний диапа3он температурь! для данного типа изделий.
с1
2'85в/1 А
1.8в/1А
!с2
*, [22мк
:э+
_[
Ршс. 2.3. 9сновньсе схемь! вкл!оченця !1с!поцн!1ков опорно2о напряэюення фнрмь;
мАх!м (оа||оз 5етп!соп4шс!ог) мАхооо+: нерееулшр!е11о2о (а) ш реецлшрцел+оео (б)
61
|лава 2- Р1сгпоцнцкш напряэюенцй, поков 1| песповь[х сцаналов
2,о51
ш
мАх6062
оштР(]т уо[тАсЁ
тЁмРЁпАт(.]кЁ оп]Ёт
мАх6065
о(..,тРшт уо!-тАсЁ
5,003
гнкЁ туР !сА!- Акт5
тЁмРБкАт{',пв ок!гт
нкЁ туР сА!- РАкт5
!!
3 э,оо:
2,050
ш
{ о,оо':
|
Ё 2,048
Ё
э 5.000 ,/
о
э аооо
''"""
о
эор
э 2,о47
2.о46|
-40
/_
,/
о
Ё
2'о49
!
\
0-
ь.
-15 -10 35
60
тЁмРЁн'Ат(-/к.Ё ("с)
85
4.998 ц
-4о
.15 -10 35
60
тЁмРЁкАтшкЁ (.с)
85
йикросхемь1 имеют мальтй уровень |шумов' что видно из осциллограмм' представленнь]х на рис. 2.5. Б'стественно, что мень1шим уровнем шлума обладают более
низковольтнь|е микросхемь1 источников опорного напряхения. [ля сни>кения
уровня 1пумов на вь1соких частотах рекомендуется 111унтировать вь|ход качественнь{м конденсатором больгшой емкости
- десятки или сотни нФ.
мАх6061
0,1Ё: 1Ф 10 Ё:
оштР|,т шо|$с
!ошт
10р8/0]у
|
мАх6065
ко|$Ё
л
у' ш
у
'15/6'у
Р ул с. 2 . 5 . 9 с ц ш л л о е р а мм ь! ц' ! л1 о в
1з/6!у
;{;{; :- ;{,#:,; ; ; " "
-''
о по р н о е
о н а. п р яэ!с е н я
11
Бьлпускаются так)ке микросхемь1 источников регулируемого опорного напряхения РЁР01/02, позволяющие получать заметно более вьтсокие напряжения
от 5
и 10 Б с погре1{|ностью не более {3% без подстройки' !( таким микросхемам -относятся микросхемь1 к.вР01/02. Фни вьтпускаются в различнь|х корпусах
- рис.2.6.
Фсновная схема включения показана на рис. 2.7. Фактически это стандартная
схе\4а вклю!{ения ма-,!омощного'9табилизатора напряжения. € помощьло перемен_
ного резистора лр достигается ф}]Бировка и установка точного уровня вь!ходного
напряхения.
1емпературнь;й дрейф вь|ходного напряхения практически линейньхй и пред_
ставлен на рис. 2.8. 3то открь|вает возмохности сравнительно простой его компенсации.
Ё{а рис. 2.9 представлено несколько вариантов применения даннь1х микросхеп,{.
'хема рис.2.9,а является основнь]м вариантом. [! схеме рис.2'9,6 показано по62
2.1. Р!сгпочнцкц пос/поянных напря7сеншй ш тпоков
шс
шс,_.@7шс
-",,};"$;;'
ско(-.,шо
(сА5в)
шс
шс
шс
шс
шспвмРсш0
Рт;'с. 2.6 - Ёазноценше вь[воаов мшкросхем
!:ш
!ошт
шс/тЁмР-
тк!м
сш0
РЁР01/02 4шрмьс мАх|м, вь[полненнь!х
в ра3л1!цнь!х корп!сах
8Ф
8Ф
?{8
600
!
63{
580
-Ф -,|' _ш 0 20 Ф {0 & }н !к !{0
тгмРгяАт!т| Рс}
Рцс' 2.7. Фсновноя схема вкл!оцен|!я
]]1ц
крос хе]\п шс /почн!| ков р е 2 ц л!! р ц емо2о
опорноео напряэюен!.[я РЁР01 / 02
Рцс. 2.8. 7 елсперапурнь:й 0рейф
вь[хоо
ноео
напр
яэ!сенця
РЁР02
мшкросхе!|{ь[
100к 10'0009
|ошт=
уо1_тА6Ё €Ф[т.,'!Р|-!А}',]6Ё:
_25! 1о +6!
в)
Ршс. 2.9. [1екотпорьсе
!Ф+1мА
'шР то 10 гЁЁт ог Бн!Б!-оЁо
4_сошо{''сток сАв!_Ё
г)
схе1'1ь! прш./'1ененшя ./'111кросхе'ь1 РЁР01 / 02
63
|-лава 2. [4сгпоцншк[ напряэюеншй, !поков ш /пес!повь[х сшеналов
строение источника с полохительнь|п,1 и отрицательнь:м (инвертированнь:м) вьгисточника стабильного тока показано на
рис.2.9,в. Ёаконец, на рис. 2.9,г показана типичная схема прецизионного преоб-
ходнь]п{!4 напряхени'1ми. |1остроение
ра3ователя температурь] в постоянное напря)кение. [1одобнь:е преобразователи часто используются в мульти[,1етрах' име}ощих возмо)кность измерения температурь1.
2.1 .з. йикросхемь| последовательнь:х стабилизаторов
!зльт измерительнь!х приборов и испь!туемой аппаратурь: требуют. как правило' питания от вь|сокостабильньлх источников питающего напря)(ения. 14х созда}от с по]\,1ощью микросхем стабилизаторов постоянного напряхения. 1акие микросхемь1 делятся на три основнь|х класса:
. г1оследовательнь!е стабилизаторь| напряхения'
. пар:шлельнь:е стабилизаторь| напряхени'|;
. импульсньле преобразователи и стабилизаторь1 напря)кения.
Больгшинство \,1икросхем относится к первому типу и их работа основана на
хоро|11о известной схеме после0овап'уельноео ст'л'тобцлцза!пора нс!пря)|сенця' в которой
в
ка!!естве
усилителя
согласования
применяется
интегральньгй
усилитель. 3то позволят получить коэффшцие:;тп стпабнлизацйн
операшионньлй
!{,,: (ь {-/,"| (),,') / (^ [/,',',/ [},".,,)
в разах
пор'1дка
ш{ногих
сотен
и дахе
ть;ся!|.
}
таких
стабилизаторов
(например,
рА7800 и !-й320) обь:чно {-/,,>^ц,,,', поскольку часть напряжения падает на регулирующе\,1 элементе
- мощном биполярном или полевом тран3исторе.
йикросхемь; стабил::заторов постоянного напря)кения небольшой мощности
(мьт расспсатривае!у1 только такие) вь!пускает много фирм. } нас большуло извест-
ность лолучили оте!1ественнь|е микросхе[,1ьт !(РБЁ*, вь]г1олненнь1е в трехвь|водном транзисторном корпусе. Бсть трехвь]воднь1е микросхемьг стабилизаторов для
отрицательнь1х напря)кений (например, рА7900 и [й340) с инвертированием вь|ходг1ого напряхения и [,1икросхемьл стабилизаторов с плавающим потенциалом
(ьмз17 /зз7 /зз8/з50 и др.).
Ёа рис. 2.10 представлено вюг!ю({ение последовательного стабилизатора -мик-
росхемь] с нерегулируемь!м вь|ходом и маль|м падением напря)кения на регулируюце]\{ э]1ементе. Фно составляет от 0,4 до 1,3 Б зависимости от вь1ходного напря_
)кения (от 1,8 до 3'3 в)'
Фг;рма |т-:1ег:-та{1опа1 &ес11!ег ({&) вьтпускает вар|4анть! серии микросхем |&[) для
пяти т|1пов корпусов' в том числе миниатюрнь!х с короткими вь|водами для запайки на печатнь1е плать|. йикросхемьл !Р!'-.] 10з0/1015/1050-33ст, к примеру' вь1полнень| в корпусе то-22з-з, характерноп,1 для транзисторов средней мощности.
Бь:пускается мнохество микросхем этой серии с регулируемь1м вь|ходнь1м на_
пряжением и с плава}ощим потенци!шо[,1. 1иповая схема вклю!1ения их пока3ана
на рис. 2. ! 1.
Фирма |к вь]пускает и многоканальнь!е стабилизаторь: напря>кения. Ёа
рис. 2.12 показана схема включения микросхем 1к|..)12з75ссР' !к(_]12610у\ и
сР с фиксированнь]ми вь!ходнь!ми напря)кениями.
йикросхемьт 1Р!!1260см/сР могут исполь3оваться для построени'1 схем с ре-
}к{-.} 1 261
гулируеш1ь!м (или устанавливаемь|м делителяем) напряхенияем. 1иповая схема их
вкл}очения показана на рис. 2.13. 3ти микросхемь| хоро11!о приспособлень! дл'1
61
2'1. !,!споцншкш поспоянных напрянсеншй ш пьоков
!с2
'8в/'1А
Рцс. 2.!0. €хело.а вклюцен|1я
серцш |Р[] 0ля полуцен|ля
'.шкросхемь!
фшксшрованноео вьсхо0ноео н('пР яэ!сенця
Ршс. 2.! 1 (хема вкл1оценшя 'м!!кросхемь!
сершш !Р0 0ля полциеншя ш3'1еняе'1оео
в ьсхо0 но ео на п р я'юе н|! я
2,6в!1'2^
2в
88/200мА
6шо
!сс
!зз
5в
3,38/1'2мА
6[.,]!:в:зз
1€Р
Ршс.2.12 €хема вкл!оценця мцкросхем |Р|]12375ссР, |Р0 |261сА4 ц |Р0126
с фшксшрованнь!мц выхо0ньсмш напря'!сеншям|!
стабилизации маль|х напряхений' которь|е и применяются в современнь1х электроннь|х измерительнь|х приборах с батарейнь!м питанием'
Ёедостатками последовательнь|х стабилизаторов является опасность короткого
замь1кания вь!хода. Без специальной защить! (встроенной во многие микросхемь1)
из
это мохет вь]звать появление чрезмерно больших токов и вь!ход микросхемь|
коот
зашить1
строя. йногие микросхемь| на такой случай оснащень] средствами
роткого замь|кания.
2'58/'1мА
!оцт':
!:ш
ш1
!ошта
1'5в/6А
6шо
!гп2
!гп,|
стк!_
Рцс. 2.13. (хема вклюцен!1я 1'цкросхе71 [Рц 12373ссР, [Р0 1261с!у1 ш !Р{/ 1261€Р
с ц с п о н а в л шв ('е м ь! 14 !' 0 е л ш гпе л я:ш ц в ьс х о 0 ньсм ц н о п р я)|с е н !! ям 1!
3 3ак. 33
65
[лова 2. |'1сгпоцншкш напряусеншй, [т[оков ш /песп[овь[х сшенс[лов
2' 1 . 4. [!| и кросхем ь! параллельнь|х ет а6илизаторов
[1араллельньсе стпабцлцза!порь! основань1 на шунтиро вании
регулирующим эле[.{ентом нагрузки, подключенной к питающему напря)кени!о через
токоограни(1и-
вающий резистор. |1ри повьгшении напряхения на нагру3ке компаратор стабилизатора открь|вает сильнее транзистор шунтирующий нагрузку и напряжение
на
ней падает до заданной величинь|.
1акие стабилизаторь| не боятся короткого замь!кания нагру3ки и ]\,1огут использоваться как ан;шоги обь:чного стабилитрона (рис' 2.\'а), лишеннь]е многих недостатков последнего. Р1звестность получили микросхемь! параллельньтх стабилизаторов АР432 фирмь; Апа1о9 0еу!сез, {:-:с. и |(1156вР1т (корпус 5от-89
для поверхностного монтажа) и (1!568Р1|1 (корпус то-92 (кт-26) для объеппн'.' *',''*';.
Фпорн'(Р)
Рцс. 2.14. Фцнкцшональная схема м!!кросхел1ьд !{1 156ЁР!7 / 1
спобшлппрона
- аналоеа
:
3ти микросхемь| имеют встроеннь:й источник опорного напряхения /кег
|,24 в *|%' операционнь;й усилитель сравнения и параллельньтй
регулиру:ойил
тран3истор. Ёсли вход .& соединен с катодом, то получается двухполюсник' подобньтй по функциональному на3начению стабилитрону с неизменньлм Ёапряхением
етабилизации и очень м,шь|м динамическим вь|ходнь]м сопротивлением
от 0'2
до 0,5 Фм. Ё'сли подключить вход .& !]ерез делитель из двух ре3исторов' то мохно
менять напря)кение стабилизации в пределах от (.'. до 20 в.
!'опустимая рассе|4ваемая мощность микросхемь1 около 0,3 Бт, так что ее применение ограничено
-
м€шомоцньгми
устройствам и.
2.1 .5. 6упервизорь| питания
Работа системь| электропитания существе|{но зависит от напряхе ния питания
первинной батареи. Ё'сли оно понижается нихе определенного
уровня, необходимо вь|вести на экран дисплея предупреждающее сообщение или значок об этом'
!'ля полунения сигнала о сни)кении напряхени'| слухат специальнь1е микросхемь|
функциональная схема од- суперв!/3орь! пцпанця. Ёа рис. 2.15 представлена
ной из таких микросхем
мсз4064*
(обознанение * разли(!но для разнь|х корпусов микросхемьл). |1рибор вь|пускается фирмой Ф\ 5е:.:':[со;-:0!с1ог.
\4икросхема фиксирует момент, когда напря)кение литания падает ни;<е 5 Б.
[1ри этом сигнал на вь!ходе падает ниже 4.6 Б 1работоспособность самой микросхемь| сохраняется дахе при напря)кении питания 1 Б). йинимальнь:й втека}ощий ток (входной ток подклю(|еннь!х к вь|ходу 11/1-микросхем) не долхен превь]11!ать 10 мА. [истерезис срабатьлвания составляет 2 мБ. Ёсть варианть|
микросхемь| для коммерческого и промь!|1]ленного применения.
66
2.1 . Р1спочнцкш поспояннь[х нопря]!сеншй ш пъоков
!шР{.,т
г
ошо 3(4)
Рцс. 2.!5. Фцнкцшональная схем(' м!!кросхемь[ с!первц3ора п11п1аншя мс34064*
2'1.6. йикросхемь! импульснь|х преобразователей ос_ос
Фсновной недостаток линейнь{х последовательнь!х и парш!лельньхх стабилизаторов напряжения заключается в ни3ком коэффициенте полезного действия
(1.пд), которь:й составляет з0-60%. Бго повьлшение до 10_90% возможно при
применении ключевь!х методов регулирования электроэнергии. [1ри этом с помощью ключа входное постоянное напряжение превращается в импульсное напряхение достаточно вь1сокой частоть|. Фно мо;сет пони)каться или повь!шаться с помощью трансформатора и после вь1прямления использоваться в качестве вь1хоцного напряхения.
!ля эффективного импульсного преобразования постоянного напряжен ия одного уровня в постоянное напряхение другого уровня служат мцкросхемь! преобразоватпелей лс-ос. Фни делятоя на однотактньге 1рис. 2.16,а) 'и двухтактнь|е
(рис.2.16,6).
а)
о)
Рцс.2.16. Функцшональньоё схемьо о0нопакпноео (а) ш 0вцхпакпноео (б)
преобразоватпелей ос' ос
Ф0ноупакупньте прео6разова/пелц прость| и строятся на одном мощном полевом
тран3исторе [. Ёапряхение со входа преобразователя (см. рис' 2.|6,а) подается
|ри отрь|том транзисторе в индуктивности первичной обмотки
чер9з фильтр [€.
трансформатора накапливается энергия' а при закрь|том транзисторе она через
вторичную обмотку 14 диод.[!, передается в накопительньгй конденсатор 6,,. Бьгходное напряхение сравнивается с опорнь!м напряхением и его ра3ность после
67
|-лава 2. |'!споцншкш напрялсеншй, поков ш !пес/повь|х сшеналов
усиления усилителем рассогласования используется для управления 1|1иротно-импульснь]м модулятором (1{114й), импуль-
сь! которого
подаются
на затвор транзи-
стора ?. |аким образом, преобразователь
является замкнутой системой регулирования, стабили3ирующей вь:ходное напр'!)кение /',''.
1ребования к тран3исторам 3начительно снихаются в 0вухтпакпнь!х преобразова!пелях (рис.2'16,б). 1(роме того' такая схе-
ма имеет больгший 1(|!! и обеспечивает
мень1шие пульсации вь!ходного напря)ке-
ния' происходящие с удвоенной настотой,
поскольку применяется двухполупериод-
Ршс. 2.17. Бнец:н;лй вш0
пр еоб р азов а тпелей ос - о
фтлрмьо {€!-
нь:й вьлпрямитель на диодах А! и А2.
|1одобньле преобразователи поставляют
на рь!нок ряд фирм. Ёа рис. 2.17 показаньт
преобразователи фирмь; |€[,
вь!полненнь1е в герметичнь!х пластмассовь|х корпусах' устанавливаемь|х на печатну!о плату.
Фирма вь|пускает более трех десятков типов таких преобразователей, отличающих-
ся номиналами
входнь|х и вь!ходнь!х на-
ць!-десятки
Бт).
с
.ас.о!аф9з6г€'
"
ы.)*8Ён
:
Ф
Ршс. 2.18. Бнесцншй вш0
прео6 р азов а гпелей о с - о с
фшр;пьс
АРсн
пря:кений и вь:ходной мощности (единиФни
имеют
нестабильность вь|ходного напря)кения
менее 1'% и один или несколько его вь!ходов. (1астоть; преобразования лехат в пределах от 25 до 200 к[ц.
\4аломощньпе (от 3 до 8 и от 10 до 20
Бт) преобразователи ос-ос вь]пускает
так)(9 фирма Аксн. Бнегшний вид ее изделий представлен на рис. 2.18. |!реобра3ователи так)ке вьлпуёкаются в пластмассовь!х корпусах. 3ходное напряхение преРцс.2.!9. Бнеалнцй вц0
образователей от 18 до 75 Б, вьтходное
п р ео6 розов агпеле й о с- о с
ф рмьа
сн[мРА Ё!ес!гоп!,сз
напряхение 5 Б при токе (в зависимости
от типа) от 0.9 до 4 А.
йаломощнь|е импульснь:е преобразователи ос-ос на российский
рь:нок поставляет так)ке фирма сн!}\]гА Р!ес{го:-т!сз. Бнешний вид ее гермети(|нь:х преоб_
разователей в пластиковом корпусе представлен на рис. 2.19. Размерь, *'|,у"^
20,3х12,7х31 ,8 мм. ||реобразователи работают на частоте 50 к[ц и име;от кйд-,'
80%. |риборь1 имеют изолированньлй вьлход с напря)(ением изоляции 1500 Б. Бьлходное напряхение преобразователей 5 Б, ток 1,5 А. Бь:пускается несколько типов преобразователей с разнь|ми мощностями (до 3 и 12 Бт) и входнь!ми напр'!хениями' например 10-36 и 18_72 Б.
ш
68
2.1- |[стпоцншкш пос1пояннь|х напря?!сеншй ш гпоков
2.'| .7 . йикросхемь| импульснь!х
преобразователей Ас-ос
Аля стационарнь|х и3мерительнь:х приборов цмпульсньуй способ регулирования
электроэнергии дает (помимо повь|1]|ения кпд) еще одно вахное достоинство он не требует применения весьма громо3дких и тяжель|х силовь1х низкочастотнь|х
трансформаторов. Фднако при этом необходимо вь!прямлять напр'|хение про_
напряйьтгшленной сети переменного тока (220 в, 50-60 [ш) и затем |1Ф"г1уь19цц'.
импульсному
подвергать
в
хение постоянного тока с напря)кением около 300
преобра3ованию.
искусства
Ао недавнего времени построение таких преобразователей требовало
и дел€шось для кахдого прибора отдельно. Ёо недавно появились микросхе]\'!ь1 и
Ф\
для таких устройств. |1римером мохет слухить микросхема мс33363в фирш'гьх
мостового
бестрансформаторного
от
5е:т1со:-:6цс1ог
рис. 2.20. €хема работает
-
сетевого вь!прямителя
постоянного тока.
с конденсаторнь|м фильтром, даю1цим напряжение 240 в
этой микросхемь| имеет рабочее напр'1)кемощнь|й йА||-транзистор
€ ловой
и
так)ке 450 Б полевой тран3истор дл'! завходит
ние до 700 Б при токе 1 А. Б схему
А6 !прш|
А?
$!а(0р !прц|
.й
1ц
--1
ке9ц!а1ог
оц|рц1
['
шу|о|
т
_1_
! }--!-
ос о01р01
о,".,':*,9"
, Рго1ес[]оп
! !прцг
уо!1а9е
_.1
гееоьаск
!прц|
4,5,12,13
Ршс. 2.20. €хема
вкл!оценця ]]1шкросхе''ь| се!певоео цспоцн!1ка с ц11пульснь|л[
прео6разованцел энерецц ]у|€33363 Б
69
|'лава 2. |!спьочнцкш напряэтсенцй, !поков ш песповь!х сценалов
пуска и 1широтно-импульсньлй модулятор. |1реобразование происходит
на частоте
260_310 к|ц' нто позволяет использовать миниатюрньгй силовой вь|соко.|астотнь:й трансформатор на ферритовом сердечнике. ййкросхема имеет
средства защить] от превь11шения тока нагрузки вь|ше заданнь1х величин и схемь| защить!
от
перенапря)кения и перегрева. |емпературнь:й диапазон
работь: от -25 ло +]]$ "6.
2.1 .8. [4сточники постоянного тока
!4сттточнуцки посп1оянно2о п1ока используются гораздо
ре)ке' чем исто!|ники постоянного напряхения. Фбь;чно их применяют в генераторах пилообразного
пр'!хения
электроннь|х
осциллографов,
телях и в функцион€шьнь|х
то(|нь!е
источники
постоянного
в разли!!нь!х
на-
измерительгт
ьлх преобразова-
генераторах. !ля этого ну)кны м:шомощнь:е и слаботока.
в лабораторнь1х источн |1ках питания.
€ильното.тнь!е
исто!;ники
тока
реализовань|
Б качестве нелинейнь!х шепей, стабилизирующих ток' часто используют
биполярнь!е транзисторь| в схеме с общей базой или полевь!е транзисторь1
с встроеннь|м каналом
рис.-2.2\.1акие цепи характери3у.отся вь|ходнь[м сопротивлени-
ем :(', которое- в редких случаях д'..'.^Ё. :-: йом (й.й,',,и
'.;;;;;;
дол)(ен иметь {;:*). Рабочее напряхение, при котором ток стабилен
';;.в
находитс'|
пределах от нескольких
вольт до дес'!тков и да)ке сотен вольт.
+
Ёэ
+
а)
Ршс. 2.2 1. €тпа6шлшзшрц!ощ!1е
б)
п!ок схел.ь! на бшполярнол1 ?пран3!1спооре (а)
ц полево|11 пранзшспторе
(б)
Б источнике тока на биполярном тран3исторе стабилизируется ток коллектора'
которь:й равен:
!-=оЁ,-0,,
'к
-.Ё, -0',ы0-т-т
'0'' *,
А,*|.,
Р','
3десь с _ коэффишиент передачи тока эмиттера в схеме с общей
базой' значение
которого близко к ! (типинное 0.99), ъ<<&
сопротивление открь1того эмиттерного перехода, -&*':-&,
сопротивление в схеме с общеи базой. Ёапр}т- вь!ходноепогрешности
хение {'/,' является источником
и температурной нестабильности
тока коллектора' поэтому вь:бирают {/''{{Б''
Ф'лень простой является схема токостабилизирующего
двухполюсника на полевом транзисторе с встроеннь1м каналом (как й![] типа' так и с
управляющ!4м
р-|1-переходом' как пока3ано на рис. 2.21 ,б). Фднако полу!!ить от нее -г?')1 \4Фм:
-
нельзя без олтимизации
структурь! полевого транзистора.
Фднако недавно стала
вь]пускаться микросхема стабилизатора тока на полевом транзисторе !(ж|0!А
(рис. \.22).
Распайка вь!водов микросхемьл !0(|01А в малогабаритном транзисторном
корпусе ([-26 показана на рис. 1.23. йикросхема предс'''',.' собой опти',,.,р'_
ваннь:й на получение боль:ших -&, полевой транзистор с термокомпенсиру|ощим
ре3истором 4'. Фдновременно он создает отрицательную обратную связь по току'
повь!1!1ающую -&, Ао типовь]х значений 8 й0м. Резистор
70
-;{, слул<ит
для за11{ить1 за-
2.1. Р!стпоцншкш пос1поянных напря?юеншй ш тпоков
ут1 - дмоп транзистор со
встоеннь!м каналом
п1 - Резистор защить! затвора
в2 - термостабилизирующий
резистор для комренсации
температурной зависимости
порогового напряжения
@*,,,^
цтй*.
Ршс' 2.22. Бнецлншй вц0
ш функциональная схема
м1! кр о с х е мь[ 1|с п!о цн!1 к(7
посп'оянноео ,пока юк1 0 1 А
Рцс. 2.23. Распайко вьсво0ов м!!кросхе-|1ь|
кх<|01А в паранзшёгпорно]4 корпусе кт-26
твора от статического электричества и вместе с вне1шними резисторами ло3волят
регулировать ток.
Рекомендуемь!е схемь| применения микросхемь: стабильного тока !(ж10!А
представлень| на рис. 2'24' 0сновная схема включения (рис.2'24,а) задает на!1аль_
ное нормированнос 3начение тока от 95 до 165 мкА в зависимости от напряхения
(от 2 до 230 в). €хема рис. 2.24,6 обеспечивает повь|шение стабилизируемого тока
и его регулировку' а рис.2.24,в _ понихение тока.
п-
'
Рцс' 2.24. 9сновнь[е схемь! вкл1оценця
'1цкросхемь|
кх<10|А
\4икросхема 0(101А не относится к прецизионнь|м стабилизаторам тока. !'ля
нее характерен большой разброс тока. !'ля ег0 умень1лени'! можно исполь3овать
интегр!шьнь|е операционнь!е усилители с этой микросхемой на вь|ходе и с глубокой отришательной обратной связью по току.
2.1.9. /1абораторнь!е источники постоянного напряхения и тока
)! абор апоо р н ь! е ц с ]почнцки постоянного напряхения и тока обь:чно не рассматриваются как измерительнь|е устройства. Фни предназначень| для электропитани'1
разлинной исль:туемой аппаратурь:. Ёо, в свя3и с постоянно п0вь[шающимис'!
71
|-лова 2. ['|стпоцншкц нопря]|сеншй, /поков ц пес/повь!х с!!?налов
требованиями к стабильности устройств электропитания, лабораторнь|е
ки вь|полняются по схемам прецизионнь;х стабилизаторов напряхенияисточни-
и тока'
Б них, как правило, встраиваются ан:шоговь!е или
цифровьте измерители вь|ходнь!х напря)кений и токов' что позволяет использовать эти приборьл
йр'
видах измерений' налример при снятии вольтампернь!х характеристик ""*'.'рй
полупроводниковь|х приборов и нелинейнь|х
ре3исторов.
Фт больгшинства лабораторнь|х источников электропитания
требуется вь!сокая
стабильность вь|ходного напряхения (или тока) и мйьтй
уровень пульсаций. []оэ-
то['1у импульснь]е регуляторь| на.пряхения и тока в таких
источниках примен'1ют-
ся
редко'
поскольку
они
дают
больгшие
пульсации
и вь!соко!|астотнь|е
помех|4.
|1редпонтение отдается обь;':нь;ц источникам с силовь|ми трансформаторами
линейньлм компенсационнь!м
стабилизаторам напряхения и тока. Бо *,'''*
точниках применяются схемь| защить! от короткого замь!кания.
и
,'-
!ля
!(|1! исполь3уется литание линейньгх стабилизаторов от нескольких вь!прямителей с переключением с помощью
реле. [1ри
регул!4ровке вь!ходного напряхения таких источников мохно сль|шать ''.'"'й
целканье реле'
перекл ю(!а ющих входное на п ряже н ие л инейнь:х стаб ил изаторов.
}{а нагшем рь|нке, помимо доволБно примитивнь]х и не сли1цком
качественнь|х
исто!|ников электропитания
производства мелких фирм, широко представлень!
повьлшения
однокан.шьнь]е и двухкан'шьнь!е источники
фирмь; мА5твсн серии Ё}. Ра
рис.2.25 показан внегшний вид одноканального исто!(ника ну|502
"'
ми измерителями вь!ходного напряхения и вь!ходного тока.
".р.''",,,Фригинальной особенностью этих исто(!ников является возмохность
их применения в качестве как стабильного исто(!ника напряжения'
так и стабильного
тока' |1ереход к стабили3ации тока происходит при
вь1ходного
увеличении
тока до
знанений' превь|шающих установленньлй для ста6илизации тока
уровень. 3то одновременно решает проблему защить! от коротких замьгканий нагрузки.
[1ервь;е две шифрьп в названии прибора
указь!вают на верхний предел вь!ходного
напряхения, а АР}гие две цифрьг
вь!ходного тока. Ёапример, источник ну1502
(рис' 2.25) имеет вь!ходное напряхение от 0
до 15 Б и ток
о д' ) А. т'",'"', у"1^новки напряхения ил!4 тока 2,5%' Размерь! источни ка325х147х112'
вес 3 кг.
Ёа рис. 2.26 представлен внешний видтрехканального источника электроп}4тания Ё13002о-3/300зо-3/3005о-3 с цифро-
-
вь!ми
измерителями
напря)кения
''
и тока
двух кан€шов. 3ти источники имеют два регулируемь|х кан.ша на напряжения 0-30 Б
и токи от 0 до 2, 3 и 5 А соответственно.
]4меется и третий нерегулируемь:й канал с
|{апряжением 5 3 и током 3 А. [ифровьле
и3мерители вь|полнень| с дисплеем на хидких крист:шлах.']о.лность установки напряхений +1% +2 знака' тока *1 5% +2 знака.
Асточники
обеслеч ивают вь!сокую стабил ь-
ность напря>кений и токов и мальуй уровень
их пульсаший.
Разумеется есть множество и других источников других фирм с параметрами,
близкими к тем' что бь:ли описань| для ис-
точников фирмьп мА5твсн.
72
?'}'.,,!'1{'*.!}1|
.,с,,''$!|!!,.|.,|
Ру,ос. 2.25. Ф0ноканальньсй
лоборатпор ньсй цс гпочншк пц,паншя
ну ! 502 со сп1релоцнь!]у1!1'
|'3'1ершпелямш нопря'!сен!1я !1
'пока
2.2 - |1сгпоцншкш сшн!соц0альньсх сшен(!лов
с
Рцс. 2.26. |рехкональньой лоборап'р,,[й !!с/поцншк пшпаншя цшфровьсмш
ц 3 ме р 1! !пе л я]\1ш но п р яэ!се н1!
я !1 по ко
2.2. Асточники синусоидальнь|х сигналов
2.2.1. 1ипь: источников синусоидального напряжения
сигн.шь; (см. рис. |.4 и раздел 1.2.1) пшироко используются
электроннь[х устройств' 3то
для тестирования и отладки самь!х разнообразнь|х
€инусоиАальнь1е
связано
с тем'
что
они
являются
простейгшими
изменяю|,!цимися
во времени
сиг_
1'|змеи
налами' но с посто'1ннь|ми параметрами - амплитудой, '|астотой фазой' сиг_
синусоидальнь1х
нение этих параметров позволяет осуществлять'модуляцию
основань! многочис_
этом
Аа
информашии'
переноса
их
для
налов и использовать
технике электросвязи и
леннь1е сферьл применения синусоидальнь!х сигн'шов в
радиотехнике.
_?е!1еБ измерительной технике применяются три основнь|х типа источников
ра|]!оров синусош0ально2о напря)кенця"
. ни3кочастотнь|е,г{6-генераторь:'
. вь|сокочастотнь|е [6-генераторь:,
. генераторь| с пьезокристаллическими, кварцевь|ми и электромеханическими
резонаторами;
. генераторьт, формирующие синусоидальнь|е сигналь| из треугольнь|х сигна-
лов путем их плавного ограничения'
на
[ри первь:х типа генераторов строятся по обобщенной схеме, показанной
у|усилий]-1
цепь
рис.-2.27.бсновой генератора являетсячастотно-избирательная
71[ могут испокачестве
в
через
цепь
связью
цос.
обратной
охваченнь|е
тель }'
пьезоэлектрические
и
кварцевь|е
Ё6-цепи, колебательнь:е !6-контурь|,
льзоваться
|".'''1'р,' и т. д. 1(олебания в системе рис.2.27 возника}от при двух
одновремен-
но вь|полняемь|х условиях:
.балансафаз-начастотеколебанийобщийфазовь:йсдвигдолженбь:тьра2'21
вен 0 или кратен 2х (это означает' нто обратная связь в системе рис'
генерации);
частоте
на
долхна бь:ть поло>т<ительной
о баланса амплитуд - петлевой коэффициент передачи на частоте колебаний
должен бь:ть равен 1 или несколько превь!гшать
мно)кества
Б зависимости от вь:браннь:х иц, у и !]Ф€ во3мохно построение
колебания воз_
синусоид€
ш
ьнь:е
которь|х
в
генераторов'
схем автогенераторов
7з
1'
|лава 2. Р1стпоцншкш напряэюеншй, поков ц ,пес,повь|.х сценалов
Ршс.2.27
никают автоматически. ,&6-генераторь] не требуют громо3дких [6-контуров и легко реализуются в диапазоне частот от единиц [ц до десятка й[ц. Фднако ,г{6-це-
пи име}от низкую избирательность и плохо фильтруют гармоники сигнала' !!то ведет к заметнь!м нелинейньтм исках<ениям и невь|сокой стабильности !|астоть|.
(оэфф и циен п н ел т: не й нь!х !1с ко)юе нцй Ё 9 -си гналов оцени вается вел
ичи ной
:
(г=
(-/
|
гдр (}'
- напряженио 1-ой гармоники сигн'ша. Фн мохет достигать нескольких
процентов у прость!х схем *6_генераторов и доходит до ть1сячньгх долей процента
низких частот. !ля полунения м€шого ;(. ну;кно применение вь!сококачесту [€€
веннь|х линейнь:х усилителей и тщательное проектирование системь! ограни(1ения
и стабилизации амплитудь1 синусоид€шьнь!х сигналов. {отя существует нимало
измерителей нелинейнь|х искажений' лри массовь|х измерениях полезно приме-
нение ан'шизаторов
лографов.
спектра'
нь!не встроеннь]х в больгшинство цифров,'"
'"ц''-
Ёа вьлсоких частотах (от десятков к[ц до сотен \4[ц и вь:ш.:е) применяютс'|
[€-генераторь] на основе вьтсокодобротнь1х [€-контуров. 9астота контура (последовательного или пар€шлельного) на которой фазовь:й сдвиг равен 0 обь:чно близка к ре3онансной часпопе иде'шьного последовательного -[6-контура:
|'=й#
Фтсюда следует возможность изменения !!астоть| 7,6-генератора изменением
емкости € или индуктивности ],. !дя этого используются конденсаторь! перемен_
ной емкости и катушки переменной индуктивности
вариомеп1рь: (рехе). Бь:пускаются так)(е переменнь!е конденсаторь! на основе -р-1.|-перехода (варикапьг), ештк0сть которь|х управляется напряхением. 14х применение по3вол'1ет строить гене-
раторь|' управляемь]е напря)кением.
Благодаря вь:сокой фильтрующей способности колебательнь|х .|,6_контуров
полу!!ение синусоид:шьной формьп от !6-генераторов оказь|вается бо.г:ее простой
заданей, чем в случае построения {6-генераторов. Фднако и тут прость|е схемь|
могут давать (. до нескольких процентов. 9асто вместо -г(,. нистоту спектра Б9 генераторов оценивают по уровню гармоник сигнала. Фн обьтчно измеряетс'] в лога0ецтлбелах. !,ля отно111ения напряхений:
рифминеских единицах
-
дБ:20'*[а)
1
1
-
-
где {-/'
исходное напряжение, [],
измеряемое напряхение. |{етрудно убелиться в том' что 6 дБ соответствует отношению 2' 20 дБ
10, 40 дБ
100
и т. д.
-
-
раз
!ешибельл положительнь!' если 0')(}, и отрицательнь|' если 0110'' Ё1ередко в де74
1
!
!
;
!
]
|
!
!
2.2. Р1споцншкш сшнцсош0альньсх сшеналов
цибелах отра)кают абсолютньтй уровень пер9менного напряхения - относительно
{.|, с амплитудой 1 Б (или эффективнь|м значением 0.707 Б). Бпронем, иногда 3а
0 дБ берут и другие уровни напряжения - например' в милливольтметрах 33-48
это 0.775 Б.
Аля мощности
дБм:10'*[+),
что учить!вает квадратичную зависимость 1\,1ощности от напряхения или тока.
€амь;ми луч1шими и3бирательнь!ми свойствами облада1от кварцевь1е резонаторьт. Ёа
них
строятся
наиболее
кварцевь!е
стабильнь;е
генератора
на диапазон
!|ас-
тот от десятков к[ц до сотен \4[ц. {ругие (достатонно экзотические) типь: автогенераторов рассматриваться не будут.
Больш.:ой проблемой в построении генераторов синусоидальнь|х колебаний является стпабилизация амплипоу0ьс колебаний. Бслй условия бал^нса фаз и амплитул
соблюда:отся в линейной системе, то колебания в генераторе будут непрерь1вно
возрастать. Ёа практике усилитель всегда является нелинейньтм устройством' так
что рано или г1оздно наступит ограни![ение амплитудь: колебаний. Аифференциа-
льнь:й коэффициент усиления усилителя начнет падать, и указаннь|е условия будут соблюдаться при вполне определенной амплитуде. !( сожалению' нередко эта
амплитуда оказь!вается близкой к предельной д,ля усилителя' на котором строится
автогенератор' и потому наблюдаются заметнь:е нелинейнь|е иска)кения с\ггнала.
[||ироко практикуется введение в схему генераторов дополнительу1ь\х цнерц!1оннь:х обра:лтньух связей, глубина которь!х зависит от амплитудь: колебаний. 3то позволяет
ограничить
амплитуду
сигналов
на. вь1ходе
усилителя
до того'
как
он на!|-
нет вносить заметнь1е нелинейнь;е исках9ния. |1оскольку обратная связь инерционная' то форма синусоидь! достато(|но вьтсокой частоть1 не искажается.
Ёе вдаваясь в теорию автогенераторов' отметим' что стабильность их частоть|
зависит от параметра 9: |'/2ь[
добротности избирательной шепи |4[, где 2Б!
полоса |1ропусканця' оц9ниваемая по спаду резонансной кривой на 3 дБ по обе сторонь1 от частоть| резонанса |. (илш ква3ирезонанса для .с{6-цепей). 9ем вь:ше добротность и мень11]е полоса пропускания; тем меньше изменяетс'[ частота генера(|астоть1
ции' на которой соблюдаютсяусловия баланса фаз и амплитуд. йзменение
мохет бь:ть обусловлено изменением фазьт усилителя или 14!_{ вслелствие изменения температурь|, напряжения питания и инь|х факторов.
} избирательнь]х -д{6-цепей |(|, а у колебательньлх .[6-контуров @ лежит в
пределах от нескольких десятков до сотен. 1ак .лто по стабильности частоть|
-[6-автогенераторь{, как правило' намного превосходят .&6-генераторьт. €амуго
-
-
вь{сокую стабильность частоть| дают кварцевь|е генераторь| с кварцевь!м резонатором, добротность которого достигает сотен ть!сяч и дахе нескольких миллионов.
йнтересная подборка схем автогенераторов (без описаний) приведена в [4нтер_
нете по адресу 1'т11р //троз1Бох.:':аго6.гш/31.1-:1п':. (в 4 настях). Аз их числа рассмотрим только несколько достаточно оригинальнь1х схем генераторов' подтверждающих описаннь|е вь!1-|]е принципь! их построения. Более заинтересованньпй читатель
мохет
обраться
к
указанной
подборке
и
много!|исленной
литературе
по
генераторам' например к книге [15].
2.2.2. |1ример схемь] Р€-генератора
Ёа рис. 2.28 показана одна из луч11!их схем ;?6-генераторов с [-образной иц'
образованной последовательной и пар'ц1лельной .&6-цепями. [!ри приведеннь!х
75
|лава 2. !'1споцншкш напряэюеншй, поков ш песповь[х с1!?налов
вп
Ршс.2.28- ?шпццная схема Р€-еенеропоора
на операццонном !сшлц!пеле
даннь|х схема рассчитана на генерацию фиксированной частоть; в 1000 [ц, задаваемой с вь:сокой точностью. 1акие схемь| часто необходимь! в &€!-измерителях
для измерения параметров [, € и &.на переменном токе.
€табилизация амллитудь| сигн,ша на вь]ходе достигается применением дополнительной инерцнонной оп1рцца!пельной обрапной связц с установкой в ее цепи ма_
ломощной миниатюрной лампь: нак!шивания. [7ри повь|1!1ении амплитудь| сигнала на вь!ходе нить нак;шивания разогревается и омическое сопротивление ее воз-
растает. Б результате глубина отрицательной обратной связи возрастает' что
приводит к умень1]1ению амплитудь! сигн'ша и' в конечном счете' стабилизирует
ее. |(ак отмеч€шось' такой способ стабилизации не ведет к заметнь[м искахениям
формьл синусоидь!, поскольку лля бьлстрои3меняюшегося сигн'ша отрицательная
обратная связь остается линейной. [анньгй способ стабилизации амплитудь1 широко используется в генераторах спан0артпньтх |]1-сценалов.
|1ерестройка по частоте в данном генераторе осуществляется спареннь|м прецизионнь|м резистором. Более дорогой является перестройка с помощью воздушного конденсатора переменной емкости. Фна сопрово)кдается меньшим ц]умом и
применяется в [€€
низких частот. 9асто вполне подходящим для такой перестройки яБляется сдвоеннь:й или строеннь:й конденсатор переменн'ой емкости от
радиоприемников. !( сохалению' это довольно громоздкий узел.
2.2.з.[€_генератор
на трацзисторе' вклк)ченном по схеме
с обц|ей базой
|(лассическая схема автогенератора на тран3исторе' вк.,1юченном по схеме с об-
щей базой, представлена на рис. 2.29. *астота генерации задается параллельнь|м
[€-контуром. |(аскад с общей базой не инвертирует фазу, поэтому для создания
полохительной обратной связи достаточно подать сигнал с части контура на
эмиттер транзистора. 3та схема (при использовании соответствующего транзисто-
Р1
Ршс. 2.29. |-€-еенера/пора
на /пран3!,!с/поре' вкл!оченно]п по схе!ве с общей базой,
ц кон!пуре с неполнь|л вкл1оцен!'е'1
76
2.2. !'1сгпоцншк1! сшнцсош0альньсх сшеналов
ра и контура) мо>*сет работать на частотах от десятков к]'ц до сотен
й[ц. [осколь-
ку входное сопротивление каскада с общей базой мало, то необходимо согласование между вь!сокоомной вь;ходной цепью усилителя и его низкоомной входной
цепью. Фно и достигается неполнь1м вкпю(|ением контура.
2.2.4. !_€-генератор на транзисторе' вк'|юченном по схеме
с об]цим коллектором
Бще одна классическая схема !€-генератора показана на рис. 2.30. 3десь используется каскад с общим коллектором (эмиттернь1й повторитель), которь:й то>ке
не инвертирует фазу входного сигнала' но имеет коэффициент передачи несколько меньтший 1. |1оэтому для соблюдения условия баланса амплитуд надо использовать повь|ша}ощее напря)кение автотрансформаторном вю'1ючении колебательного контур!|.
Ршс. 2.30. !-(-еенератпора на прон3шс!поре, включенно'1 по схеме с общшлс
коллек1пором с ав!по!прансформаптор нь!м вкл!оценце]\4 кон!п! ра
3аметим, что каскад с обцим коллектором' как и каскад с обцей базой, имеет
наилуч|шие частотнь|е свойства. 3то гарантирует устойнивую работу автогенератора на вь!соких частотах
2.2.5. [€-генераторь!
с упрощеннь|м вк'тк)чением контура
\4нохество генераторов создано на основе каскада с общим эмиттером, да}о_
щего' как известно' наибольшее усиление по мощности. однако, эта схема не
очень удачна для построения генераторов из-за намного худ|1]их частотнь|х
свойств биполярного транзистора' по сравнению с предь!дущими схемами его
включения. |1одобнь:е автогенераторь| строятся и на полевь|х транзисторах по
схеме с общ!|м истоком' достоинством которь1х является вь1сокое входное сопроти влен ие.
1ем не менее' классические схемь| транзисторнь|х автогенераторов имеют определеннь|е недостатки. Фсновньтм из них является необходимость в согласовании
импедансов входной и вь!ходной цепей каскадов и [€-контура. 3то и приводит к
необходимости
автотрансформаторного
вк.'1ю!!ения
контура
или
к применени}о
от_
дельной катушки связи. Б связи с этим бь;ло создано мнохество оригинальнь|х
схем автогенераторов, в которь1х контур используется без отводов от кату|шки }4ндуктивности и без дополнительнь!х кату1||ек связи, услохняющих ре€1лизацию контурови3атрудняющихихкоммутациювмногодиапазоннь|хгенераторах.
€ледует отмотить ряд оригинапьнь|х схем' основаннь!х на внесении к контур
отрицательного сопротивления или проводимости' которь|е компенсируют сопротивление потерь контура и ведут к возникновению в нем незатухающих колеба_
ний. Ёесмотря на безусловную поле3ность и оригинальность таких генераторов'
77
[лава 2" |!спочнцкц напря?!сенцй,
поков
ц п!ес,повь[х сценалов
+12в
с1
1
тР1
000
Ршс. 2.3 1. |-енерагпор с полнь!м
-ко нп'т.у ра на полевом
тэ 6шполяр ном пран3цс п1о
р(!х
10мк!-
ошт
50к
в кл 1оченце'1 !-€
]_1
Рцс. 2'32' [енерагпор с полнь|'|
вкл!оценше
|-€-конптцро
на бшполярньсх
,пран3цспорох
1}1ирокого практического применения они все хе не получили. [1режде
всего, потому' что нухнь|е для этого специальнь:е приборь:
не?ап1роньг (лавиннь|е тран-
зисторь|' туннельнь!е диодь!' однопереходнь1е транзисторь{
и др.) раслространен ь|
на[4ного рехе' чем обь:чнь:е биполятрнь:е и полевь!е тран3исторь!' и,
как правило,
стоят доро)ке и плохо ре!шизуются в микроэлектронном
исполнении.
Ёа рис. 2.31 показана схема [-€-генератора на основе каскада с общи['{ истокоп,|
на полевом тран3исторе и каскада с общим эмиттером на би!1олярном транзисторе' 3то со(|етание поле3но тем' что первь:й каскад имеет оче.нь вь|сокое входное
сопротивление'
а второй
-
вь|сокое вь!ходное сопротивление.
|]одклю!1ение вь|_
хода второго каскада на вход первого каскада создают положительную
обратну:о
связь, а роль й( л.:грает полностью включеннь!й 7,6 контур.
Ёа рис. 2.32 представлена еще одна оригин:шьная схема автогенератора' в которой к контуру подключен вь|ход каскада на транзисторе 12. 3то обеспе!1ивает
минимал ьное шунтиро вание [ €-.контура.
2.2.6. !_енераторь| на пьезокерамичесйих фильтрах
1(олебательная система автогенератора вовсе не обязательно
долхна бь:ть
[6-контуром. Бозмохно применение пьезокерамических с!ильтров' кварцевь|х
резонаторов и дахе камертонов с электромагнитами. Ёа
рис. 2.33 показань] две схемь] автогенератор0в с пьезокерамическими
фильтрами, обьлчно предназначеннь|+12в
561лА7
к2
430к
п1
2'7к
47 1о,7мгц
[---+
а)
б)
Рцс. 2.33. Авпооеенера/порь! на основе пье3океромцчес кцх
фшльгпров на цас,по/п!
465 к|ц (а) ц !0.7 мгц (о)
78
2.2. |!стпочншкш сшнцсош0альньсх сшеналов
ми для применения в усилителях проме)куточной частоть| супергетеродиннь1х ра-
диоприем н и ков.
1акие фильтрь: вь|пускаются в больших количествах' они де1|1евь| и доступнь1.
Фильтрь: обладают свойством инвертировани'1 входного сигнала и потому дл'| по-
обратной связи надо использовать инвертируюший усгалу(!ени'! полохительной
литель. Б генераторе рис. 2.33,аусилитель построен на основё ттл схем' а в генеге_
раторе рис.2.33,б на биполярном транзисторе. |1о стабильности частоть! такие
нераторь| превосходят обьт.:ньле !6-генераторь:, но уступа}от кварцевь1['1
генераторам.
2.2.7 . !(варцевь!е резонаторь|
[енераторьл с кварцевой стабилизацией (шли кварцевь|е еенералтао1эь;) используют
в качестве избирательной цепи [4||' пьезоэлектри!|еский резонатор в виде пластинь| из кварца с металлизированнь|ми поверхностями. Ёь:не ряд фирм вь|пускает
такие резонаторь[ на частоть1 от нескольких 'килогерц до сотен мегагерц (см.
!|астотами от дерис.2.34). Ёо наиболее раслространень! кварцевь[е резонаторь! с
сятков
льзуются
килогерц
до десятков
в схемах
умнохени'}
мегагерц.
!!астоть|.
Бьтсоко.ластотнь|е
ре3онаторь|
!|асто
испо-
Ршс. 2.34. Фгпецесгпвеннь[е кварцев'ь!е ре3онопоры в ра3нь[х корп!сах
Благоларя обратному пьзоэффекту кварцевая пластина колеблется при прилохении к ней переменного напряхения' 8сли частота его приблихается к !1астоте
механического ре3онанса' то амплитуда механических колебаний резко
увеличивается
и благодаря
прямому
пьезоэффекту
в кварце
возникает
электри!!е-
ское поле' усилива}о1цее ток' протекающий 'терез кварцевую пластину. [1ри этом
ре3онатор ведет себя как последовательнь:й [6'{-контур очень вь|сокой добротности @ - до нескольких \,!иллионов (у обьтнньтх [6.г{-контуров она составляет десятки-сотни). € унетом собственной емкости обкладок пластин 6,, эквивалентная:
схема кварцевоео ре^онатпора лриобретает вид' показаннь|й на рис- 2.351(ак видно из рис. 2.35, резонанс кварца мохет бьгть обусловлен как последовательнь|м, так и пара{ллельнь!м эквивалентнь1г\,{ колебательнь|м контуром. Рас'летьг
Ршс. 2.35. 3квшваленгпн('я схема кварцевоео ретона!пора
79
|лава 2. |'1стпочншк!! напряэюеншй, /поков ш /песповь!,х сш2налов
у1
_Ёпг'_
сг':{
Рцс- 2-36. €хема
показь!вают'
{сга
кварцево:оэ:::'2:1::я:ь''':ж::::"(ы''
пецоп1нц!о плотп9 (о)
что резонанснь|е частоть| очень близки, но все )ке немного различа-
:отся. Бьгпускаются кварць|' у которь|х частота резонанса ориентирована или на
последовательньлй или на пар€шлельнь;й резонанс, что так)(е надо учить[вать при
вь:боре резонатора.
|1ри установке кварцевого резонатора на печатную плату надо учить!вать емко-
и с!'2 _ рис. 2.36,а' Б результате эквив.шентная схема кварцевого резонатора приобретает вид' показаннь:й на рис. 2.з6,6.
9астотьл последовательного{ и параллельного{ резонансов кварцевого
резона_
тора соответственно равнь[:
сти монта)ка (нагрузки) €|,|
{=_-уи{={г-т
"
2т'| ьт .ё\ ''
''\]' ' с0 * с!.'
|1ри этом /'>[. в паспортнь|х даннь1х на кварцевь!е резонаторь: обьл.лно указь!вается частота параллельного резонанса и емкость нагрузки. € помощью формуль:
ддя |, нетрудно оценить отклонение частоть| пар2шлельного ре3онанса от паспортного значения при несоответствии емкости €' ее номин€шьному значению. йеняяп
емкость нагрузки
мохно в некоторь|х (онень небольгших) пределах менять частоту резонанса кварцевого резонатора.
(
Благодаря прекрасной стабильности механических свойств кварцевого резонатора и вьтсокой добротности его эквивалентнь|х контуров типичная нестабильность частоть! кварцевь|х автогенераторов составляет 10-5-10-4, а для кварцевь|х
резонаторов размещаемь!х в термостатах доке ]0-8-10_6. |]о этому параметру
кварцевь|е генераторь1 намного превосходят все другие' 3а исключением уникальнь|х молекулярнь!х
метрологии.
и лазернь|х генераторов'
знакомь!х
только специалистам
по
€войства кварцевь|х ре3онаторов, в частности температурньпй дрейф их резонансной частоть!' зависят от углов среза пластинь! в кристалле кварца относительно кристаллографинеских осей
- рис. 2.37. |1ри определеннь!х углах среза можно
получить близкий к нулю температурнь;й дрейф (срез типа Б1), но в пределах небольтшой области температур' например 20+5 "с или 60*5 '€. !(варшевь|е ре3она-
торь| с таким температурнь|м диапазоном
часто помещаются
в термостать! и испо-
льзуются для построения вторичнь|х эт€ш|онов частоть|. €уществует
несколько ви-
дов срезов кварцевь|х пластин' от них зависят размерь| пластин и тип их
колебаний.
9етверть века назад кварцевьгй генератор в аппаратуре считался редкостью и
применялся в сравнительно дорогих измерительнь:х приборах для их калибровки
по (|астоте. Ёо в наше время кварцевь1е резонаторь| доступнь| и вь|пускаютс'! в
во
2.2. Р1сгпочншкш сшнцьош0ольньсх сшеналов
Ршс.2.37.[емперапурная 3авцс!!мос!пь час/попьс 0ля кварцевь!х ре3она!поров
с ра3л|)цнь!'1'1' /пцпо'|1 сре3а
огромной номенклатуре. 1ак что' если ну)кен п!остой генератор на фиксирован-
ную частоту' то его нередко проще построить на-миниатюрно]\'{ кварцево]\,1 резона-
торе, чем на более громоздком и куда более нестабильном /,6-контуре.
2'2'8. |(варцевь|е генераторь! на логических микросхемах
1(варшевьте генераторь] это !с:ройства с кварцевь]ми резонаторами. Фн;а могут
работать на частотах пар:шлельного или последовательного резонансов, либо н:т
частотах'
кратнь!х
им.
Фбобщенная
схема
такого
генератора
соответствует
рис. 2.27, где в качестве избирательной цепи 14[{ используется к1]арцевь1й резол.,;а-
тор или фильтр.
Б качестве усилителя наиболее часто применяются логические микросхе[,1ь1,
триггерь| |!|уц13, операционнь]е усилители' р1зличнь1е каскадь! на биполярнь1х и
полевь|х тран3исторах. }{а рис. 2.38 показано несколько схем квар!:1евь!х ге!{ераторов' вь!полненнь1х на логических микросхемах.
1(варшевь:е генераторь1 на логи({еских микросхемах обьтчно генериру}от неси_
нусоидальное напряхение. Фно скорее близко к пря\'1оугольнь!]\4 :...гмпульсапт. 8л_
300к
64к!-ц
+5в
100к
Рт:с. 2.38. €хелсьс
10к
кварцевь[х еенера,поров на лоеццеск!|х 14|]кросхел!ах
8]
|лово 2. |,!сгпоцншкц напрянсеншй, 1поков 1! !т[ес!т[овь[х сценалов
нако
такие
генераторь|
авто\,1ати!!ески
согласуютс'{
по уровням
сигнала
со стан-
дартнь1ми интегральнь|ми схемами и ;!1огут примен'1ться лля работь1 с ними' на-
!|астоть1 могут
пример, в ка!!естве тактовь1х генераторов.
Аля пони)кени'!
использоваться цифровь!е делители частоть!, которь|е есть практически во всех се]]и'1х логических микросхем.
2.2,9. |(варцевь:й генератор на операционном усилителе
!'остато.лно часто в схемах кварцевь|х генераторов исп0льзу|отся операшионнь!е
усилители. €хема, показанная на рис. 2.39, использует питание олерац1.1онного
ус|4лителя от общего исто1]ника' !1то упрощает построение таких схе|{.
!!
0
Рт.сс. 2.39. €хемо
кварцевоео еенерапор(! на шн!пееральном операц!!онном усшлш!пеле
Ёьлне олерационнь|е усилители вь1пускаются практически налюбь:е частоть!, ко-
торь1е \,1огут гег1ерировать кварцевь]е резонаторь!. Фдгтако вь!соко!!астотнь[е ус!|лители достато(!но
дороги'
!1то ограни!!ивает
их пр|{менение
в кварцевь!х
генераторах.
2.2'10. (варцевьпй генератор на биполярном транзисторе
Биполярнь:е тран3исторь| по-пре)кне\,1у явля!отсят наиболее приемлемь1м|4 дл'1
построения схем кварцевь1х генераторов' вследствие их невь|сокой стоимости
достаточно вьтсокой рабоней частоть| (в сотни п4[ц). 3то делает построение кварт.':
цевь|х
генераторов
экономи!;ески
более
оправдан!-{ь!м'
!|ем на интегральнь1х
мик-
росхемах.
Ёа рис' 2.40 показана типичная схема кварцевого генератора на биполярноьс
транзисторе. Благодаря настройке ко|{тура 1-!а пятую гармонику кварца с .тастотой
5.6 й[ц генерируетс'1 !1астота 28 \4[ц. Разумеется, полобнуто схе[,1у мохно использовать и для генерации на других гармониках' в то\'1 числе и т_та первой.
3 литературе, особенно в радиолюбительской, мохно найти огромное !1исло
схем кварцевь1х автогенераторов.
п41 6Б
с2
6563 8...30
28!!|ц
Ёп
6800
Рт:с. 2.40. €хема кварцево2о еенера/пора на бшпол я р нол1 !п ра н3 1!с по р е,
ра6отпа:ощая но пяпоой еарл{оншке кв ар цев о2о р е3о на/по р о
82
Р1 с тпо ч н шкш с ш нц с о ш0 аль
нь!х сш е нало в
2.2.1 1 . [!ромь:|'цленнь|е модули кварцевь|х генераторов
1еперь вь|пускаются и модули кварцевь1х генераторов. 3то закон!|еннь|е
устройства, вь!полненнь!е в герметичнь1х корпусах' предназна(|сг{нь!х дл'! ]\,1онтаха
на печатную плату. Фирма <,|]латан> (шшш.р1а{а;-т.гш) предлага91' на на11|е]\,1
рь1нке
серию модулей кварцевь!х генераторов двух типов1 показаннь}х на
рис.2.4|.
Ршс. 2.4 1 . ||4о0цлш кварцевь!'х аенера/поров
3ти модули стро'!тся на микросхемах 11! и А4Ф||, есть и варианть1 с эл9кт-
ронной
подстройкой
':астотьг. йодули
!19рекрь!ва1от диапазонь{
!|астот от 1 до
!00 й[ц. Ёапря>кение питания модулей 5 Б. йодули типа 1
расс.титаньт гта (;:аксированнь1е [1астоть|, они имеют три задействованнь!х вь!ход;.| (обший, питан1!'1
1а
вь;ход). 3 модулях тила 2 имеется дополнительньтй вход для
упр?1вл'1ющего напряжения.
2-2-12. |!ромь:1шленнь|е генераторь! низкочастотнь|х сигналов
!,ля полунени'! синусоидальнь|х сигналов в достато!!но широком диапазоне частот с гарантированнь|ми параметрами уровг1я и форьтьт использу1отс'1 ?е]!ерапорь!
сшан0арп-1т;ь!х сц2налов (гсс).
€оветская про1\4ь!шленность вь1пускал;1 огро[,|ную
номенклатуру этих приборов' перекрь!вающ|4х весь[,1а гширокий диапазон (!астот
от инфразвуковь1х до гигагерцовь:х. € распадо\.,1 сссР разработка и про[,!ь11|1лег{ное производство этих приборов сильно сократилось. йногие ЁАА и !(Б сп:.:салг:
эти приборь!, а их запась|' пол;ши в прода)(у нат свободном
рь1нке с давно просроченнь}ми срока\4и хранения и экоплуатации и' естественно, отсутств|4е[,1 [481!]Ф;1Фгического обеспечен ия.
Б основном применя|отся три типа [€€:
низкочастотньле (звуковьте) генераторь| на диапазон (|астот от 10-20 [ц
до
20-100 (иногда и вьт:ше) к[ц;
генераторь1 стандартнь|х Б9-сигналов (лиапазон !!астот от ]00 к!_ц до
50-150 \4!-ц, иногда и вьлше);
о генеРатоРь! стандартньхх €Б9
ков |-|-ц)'
сигналов (дгтапазон (!астот от 0.1 !-[ц до десят-
[оследний тип приборов не рассматриваетс'{' поскольку эти
рад|[отехн!|(!еск!!е
устройства узко специального назначени'!.
|1риведем даннь!е о наиболее распростране!{нь|х оте!1ественнь|х генераторах
Ё!-сигналов.
' 3авод <экситон'> (г. |1авловский посад \4осковскоЁ..: области) с конца 70-х
годов вь!пускал в больгших количествах самь:й простой &€-генератор
- [енератор измерительньтй комбинирован нь: й .9лектрон ика'>. 3тот
довольно
83
|лшва 2. !,1споцншкш напряэюенцй, тпоков ц ,т[есп[овь[х сшаналов
неказисть;й
прибор приобретали многие унебньте заведени'! и радиолюбите-
ли. |1рибор имел диапазон генерируемь1х !]астот от 20 [ц до 200 к[ш (4 пол_
диапазона) и вь{ходное напря)кение 0-3 в. {(оэффициент гармоник при
1_-]вьтх:1 Б не более 0,4 %. |1рибор наряду с синусоид:ш1ьнь|м сигналом мохет генерировать прямоугольнь1е импульсь1 со сква)кностью 2 (меандр), измерять частоту от 20 [ц до 200 к[ш с погре1пностью не более 2/о и емкость
от 200 пФ до 20 мкФ с погре11-1ностью до 10%. 3ьтходное напря)кение и частота контролируются аналоговь1ми из]\4ерительнь!ми головка\'1и.
1'енератор сигналов низкочастотнь|й гз-1 18 прелставляет собой исто!!ник
синусоидального сигнала преци3ионной фор[,1ь| волнь| и предназначен дл'1
исследования, настройки и испь!таний систем и приборов. [4меет 5 диапазонов дискретнь{х час'гот от 10 гц до 200 к[ц. |1рибор обеспечивает низкий
уровень коэффициента гарм0ник вь!ходного сигнала до 1,5х10-3 % в лиапазоне частот свь]11!е 200 [ц до 10 к[ц (}1 и 1|{ поддиапазоньл). Ёаиболь1-|!ее
значение уровня составляющих с частотой питающей сети и ее гармоник на
вь1ходе прибора не превь|11]ает 0,00075 % от установленного зна!1ени'1 вь1ход_
ного напряхения. йощность, потребляемая от сети при номинально\'1 напр'{хении, не более 30 вА. [абаритньле размерь| не более 3!2х|33х322 мм,
вес 7,5 кг. прибор оснащается ре)кекторнь|м фильтром для получени'| особо
чисть1х сигналов. Бсе эт6 необходимо для проектирования! макетировани'1 и
отладки усилителей \,1ощности звуковой частоть| класса Ё1_Р| и Ё|-Ё:-:0.
[енератор сигналов ни3кочастотнь1й г3 - 126 представляет собой источник
синусоидального и прямоугольного сигналов и предназначен для исследова-
ния, настройки и исгть;таний систе[,1 приборов, используемь!х в радиоэлектронике' связи, автоматике' вь1числительной и измерительной технике, при|1рибор предельно прост в работе' !!то очевидно из его
боростроении.
вне11]него вида
рис.2'42.
-
Ршс. 2.42. !7\-аенераптор | 3- 126
!,иапазон !!астот вь1ходного синусоидального сигнала с плавнь!['1 из['1енением
от 10 1_ц до 10 й[ц перекрь|вается 6 поддиапазонами. Фсновная погре11!ность
установки частоть! не вь1ходит за предель1: + 2 % в диапазоне частот от 100 гц до
й[ц (2 .. 5 поллиапазонь1)' ! з % в диапазоне частот от 10 гц до 100 [ц (1 поддиапазон) и от 1 до 10 й[ц (6 поддиапазон). нестабильность.частоть1 вь|ходного
1
сигнапа 3а любой 15 минутнь|й интервал времени после двухчасового установления рабочего ре)кима работь! прибора в нормапьнь1х условиях не вь1ходит за пре{. Ёаиболь1!ее значение
уровн'! вь!ходного напряхени'1 синусоидаль_
дель: *4х|0
Б
при сопротивлении нагрузки (50 + 0,25) Фм
менее
5
не
ного сигнала генера'гора
нагрузки.
]0
3
без
и
84
2.2. |,!стпочншкц сцнцсош0ольньсх сшенолов
3 генераторе сигналов предусмотрен рехи\,1 внегшней синхрони3ации синусо11_
дальнь!м
сигналом.
|-енератор сигналов
обеспечивает
дополнительньгй
сиг}-|ал
пр'!моугольной формьл в диапазоне частот от 10 [ц до ] й|ц. !-абаритньте разме_
рьл 308х130х300 мм, вес 6 кг (с транспортнь|м ящиком 45 кг!).
. Бполне современная модель генератора Р9-сигналов [3-131 (рис. 2.43) обладает 111ирокип4 диапазоном !|астот (от 2 [ц
искаже- 2 й[ц), и]\4еет ш1аль1е
ния синусоид€шьнь1х сигналов' содер)кит цифрову1о
индикаци}о !|астоть1 и
вь!ход прямоугольнь|х импульсов 11,[-уровня. [1огре!п!-]ость установки !|:тстоть| + 1'%, нестабильность !!астоть!: за 15 мин
- 0,1%; за 180 м:ин 0.5%. Ам_
плитуда: > |0 в (без нагрузки); > 5 Б (нагрузка 600 Фм)' плавное ослабление
> 20 дБ' |(оэффициент гармоник синусоидального сигнала: < 0,5% до 20 !-ц;
0'2% ло 200 к[ц; 1% др 2 й[ц. |1отребляемая мощность 10 Б . А, габарить:
2|0х248х7 1 мм' вес 2 кг. |1рибор заменяет ряд более старьтх разработок:
гз-102, гз-106, г3-107, гз-109, гз-1 1 1, г3-1 12'
Рт;с. 2.43. !!|{-еенерагпор |3-3 1
. Бь:пускается такхе мнохество лабораторнь:х приборов с очень вь1соки]\4и
техни!!ескими характеристиками. 3ти приборьл, построеннь1е г|а основе
шифровьтх технологий' предназна!|ень! для серье3нь1х научнь|х исследований|
и их никак нель3я отнести к категории <блод>кетньтх>>' т. е. массовь!х приборов. Б связи с этим ограни({имся описанием представленнь1х вь11ше приборов
умеренной стоимости.
2.2.13. |-енераторь| стандартнь!х сигналов (|-€€)
вь!соких частот
|-€€ 39-диапазона по своецу уникальнь|е приборь:. [|релназна,пеннь!е лл'' измерения параметров радиоприемной аппаратурь! и исследования вь1сокочувствительнь!х устройств, они долхньт обладать вьгсокой стеленью экранировки,
без
чего проведение точнь1х измерений при маль!х уровнях Б9-сигналов просто невозмо)кно. |1ервь:е советские приборьг этого класса' например, гсс_6 и !-3-18А,
вь!полненнь!е на электроннь|х лампах вь!соко ценились за свою неприхотливость
и вь|сокую степень экранировки' 0ни позволяли работать с ур(_)внями сигналов до
0,1 мкБ, тогда как чувствительность да)ке профессиональнь|х и военнь|х коротковолновь|х радиоприемников тех вр9мен бь:ла на уровне 2-5 мкБ.
' [€€
гз-18А ценится специ:шистами и ралгтолюбителями и сей.лас, хот'1 о!-]
бь;л разработан почти 40 лет назад. 3ти прглборь| продаютс'1 до сих пор! {г:а_
па3он частот приборов от 0,1 до 35 й[ц (6 поддиапазонов), уровень вь!ход-
85
|лаво 2. Р1сгпоцншкш нопряэюеншй, !поков ш /пес!повь[х сшенолов
ного напря)кения с гарантированной точностью от 0,1 мк3 до 0,1 Б. Рсть
возмохность осу1цествления амплитудной молуляшии. погрешность установки частоть! не более |/о. Благоцаря применению усилителя вч после автогенератора
степень
гарантируется
вь!сокая
вь{полнен
на стрело!|но\'1
!]истоть|
вь|ходного
синусои-
дапьного напр'!хения. [абарить: прибора 390х2Б0х290 мм! вес 18 кг. [3-18А
бьт.пи заменень' гсс следующего поколен|4'| - на транзисторах.
. |€€ г4_118 типи(тнь|й представитель а|_{алогового поколени'1 этих приборов'
Фн имеет диапазон частот от 100 к|ц до 30 \4[ц. !-абарить; прибора
!1астот
360х190х355 мм' вес 13,5 кг. |1рибор имеет больгшу;о открь|ту}о 1шкалу
измекнопочное,
|1ерекпюнение
диапазонов
и прость1е органь! управления.
ритель
. [€€
уровня
индикаторе'
г4-102, то)ке ухе устаревш;тй' но пользующийся популярностью гсс.
?1птеет диапазон частот от 0,1 до 50 й[ц (8 поддиапа3онов). |1огрегшность
({астоть1 от 1 до |$%, калиброванное вь1ходное напря)кение от
установки
0'1 мкБ до 0,5 3. Бозмо>кна амплитудная модуляция. |1отребля:ертая ппощность: 15 в'А, габаритнь|о размерь1 385х]90"240 ш'тм, вес 8 кг'
. !_енератор вь!соко[{астотньтй г4- 154 и\,1еет широкил':| диапазон частот от
100 1'цдо 50 й[ц с цифровой установкой и индикацией'ластот и возмо)кность!о амплитудной модуляции. Размерьт пр:тборьл 356х 133х370 м|у1) вес
10,5 кг.
Более полробнь:е даннь|е 9 предлагае]\,|ь1х на нашем рь|нке [€€
\4охно найти на интернет-сайте [56]
вь:соких !1астот
.
. Аз
[€€
числа достаточно
современнь1х
и не сли1]]ком дорог14х оте!1ественнь|х
нового поколения стоит отг,{етить прибор г4-158А, которь;й перекрь1ва_
ет диапа3он частот от 0,1 до 130 й[ц. }становка частоть! дискретная с шиф-
!!астотная ь{одуля(ия (с деровь!м контролем. |1редусмотре|-{а амплитудная и
виацией до 400 к[ц),
} прибора г4-158 диапа3он частот неп{ного рл<е (ло 100 й|ц) и предусмотрена
во3мохность только амплитудной модуляции.
! новьтх приборов г4-164/164Адиапазон частот расширен до 640 й|ц, но это
куда более дорогие и тя)кель!е при6орьт (вес 22 кг против 10 кг у г4'158/158А).
!,ля электроннь!х измерений насто требуются куда более прость!е генераторь1
Б9-сигналов - даже без точной калибровки по уровн1о. 1акие приборьт вь!пускались и вь!пускаются как у нас' так и за рубехом. !( лримеру, в на|-1!их школах довольно хорошо известен унебнь;й комбиниро|занньдй генератор гу|(-1. 9тот ти-
Ршс. 2.44. €овременньсй
86
Б'{ |€€
г4-158А
2.3. Ф у нкццон&льнь|.е еенерапор ь[
пичньлй представитель советского 1-11ирпотреба в пластмассовом корпусе
с экраном из фольги вь|полнен по довольно оригинальной схеме и позволяет [!Ф,1ус1д16
Б9-сигналь1 вдиапазоне частот от 0.1 до 28 й[ц при вполне прилинной
для такого прибора стабильности частоть] и неравномерности А9{. Фн имеет несколько
частот в звуковом диапазоне и обеспечивает некалиброванну+о амплитудну]о
модуляция.
!,орогшо известная массой своих измерительнь!х приборов
фирма 6оо0 \{|11 по_
ставляет на российский рь;нок уг{рощенньтй генератор Б!-сигналов
6&6_450Б.
Ёазвать его [€€
язь!к не поворачивается.
{,отя ,р'оор
(не в пример на111ему гу!(-1) и довольно широки;-,т
имеет изяцнь]й
внешний
д14апазон !!астот (от 0,[ ло
150 \4[ц с <,калиброваннь]ми)> гармоника\1и в д|1апазоне от 150
до +:0 й[ц). 8шту
присущ ряд серьезнь|х недостатков: сильно иска;кеньть:й вь;ходной сигнал,
боль_
!1{
шая неравномерность А9|, некалиброваннь:й вь|ход' 3аш1етная паразитная
ампл!,1тудная модуляция.
|1огрегпность установки частоть| прибора 5%, возмо>кна амплитудная
ь,1оду_ця_
ция внутренняя (настота 1 к[ц) и внешняя (от 50 [ц до 20 к[ш). детал!ное
рассмотрение прибора показало, что он вь!полнен по примитивной схеме !-€-генератора
без резонансного
буферного
каскада
и вообще
без средств
подгонки
!!ас_
тотной шк'шь| (не снитая возмохность изменения 1раздви;<ением витков катушек или их секший).
|]о всем показателям сигналов эти приборь1 заметно
уступают даже на1шему
стар0му советскому гсс'г4-102. Ёо они иш1еют привлекательньлй внешний
вид,
удобную и больпшую 11|калу частот' маль!е габаритьт (247х158х140 мм) и маль:й вес
(2,5 кг). .[юбопь;тно' ято разработчик пожалел применить
в этих приборах качественнь:й воздушньлй конденсатор переменной еп':костц и использовал
де||]евь|й
пленоч нь: й конденсатор.
Ёовое поколение отечественнь:х и зарубежнь:х [€€
основано на применении
шифровьлх
синтезаторов
частоть1,
задающих
сигналь!
с вьтсокой
точностью
ло !|ас_
тоте. 1ак, многосигнальнь:е 3! генераторь! |Рк 2026^/2026в с несколькими
источниками сигн!ша (до 3 полнофункциональнь|х генераторов сигнала) прелставляют собой уникальное ре|1]ение для проведения сло)кнь1х тестов приемников
и других компонентов систем связи. Фни имеют диапазон
рабоних частот: 10 к[ц
2,05 [[ц для модели 2026^ и 10 к[ц
2,51 [[ц для 20,6в.
3ти приборь! идеально подходит для снятия интерп,1одуляционнь|х характери-
-
-
стик и характеристик
чувствительности
радиоприемников
приборов. }4меют ряд специ:шьнь!х тестов. у,р'',,'''*
и радиоизмерительнь!х
и3мерения.
'р',.'уру
с5й,
Ё|г:его_
''ду',''р
65й и вь|сокоскоростной импульснь:й ''ду',''р Ёо' ввиду
очень вь:сокой
''ду'"''р.лаборатори ям1 и то далестоимости,
такие приборь|
только
доступнь!
крупнь!м
|'1меют ряд опций (дополнительнь]х средств):
о1|': и
да
ко не всем. |1оэтому детально эти уник:шьньте приборь1 не опись!ваются.
2.3. Функциональнь|е генераторь!
2.3.1. [1ринципь| построения функциональнь|х генераторов
Функцнональнь!мц еенера/порал!ц лр]1н'!то назь}в;1ть генераторь1
несколькл..:х
фун_
кциональнь|х 3ависимостей (сигнапов), нат-трип1ер, пр'!моугольнь|х'
треугольнь|х 14
синусоидальньлх [57]. Разнообразие форм сиг]-!алов
рас|11}{р'|ет сферьл применения
87
|лава 2. |!стпоцншкш напрянсеншй, !поков ш 1т[есп[овь[х сшеналов
таких генераторов и по3воляет исг1ользовать их для тестирования' отладки и исследования самой разнообразной электронной аппаратурь;.
11|ирокое распространение функциональнь1е генераторь| полу!|или после разна котоработки вь1сококачественнь|х интегральнь!х операционнь!х усилителей,
ь\х' ц н/пе2рапоров. ()ни и составл'1ют
прецизионн
построение
во3мо)кнь1м
стало
рь1х
функшиональнь]х генераторов. Аовольно простая схема т!4пинного функ_
'''',у
ционального генератора' представленная на рис. 2.45, иллюстрирует принцип построения )того устройства.
Ршс. 2-45. 1роспоая схе}1а фцнкцшонольно2о еенера,пора на 1!н/пееральнь[х
о пе р оцшо н нь[х у с шл !1 п|ел ях
[енератор содерхит триггер'на двух операционнь]х усилителях А1 и А2 с огра(1то
ничителем напр'1хения на светодиодах (эти приборьт применень! не потому'
1риг_
напря)кения)они излучают свет' а вследствие своего повь{1|1енного прямого
гер управляет направлением интегрирования в операционном усилителе А3. ско_
емкость1о конденрость линейного изменения наг1ряхения на вь1ходе А3 задаетсял
Фбь;чно
-д?.
резистором { задается
6 и величиной резистивности резистора
"'''р'
в
10-20
напр'1)кения
изменени'{
раз' а изменениеь'1
скорости
плавное изменение
скорости.
изменение
6 - фиксированное
Рсли сигнал на вь!ходе интегратора растет' то при достихении верхнего порога
трцггера он перекл}очается и направление интегрирования мен'!ется - напря)кение на его вь1ходе на!]инает линейно падать' пока н9 достигнет ни)кнего порога
интегрирования. при этом триггер вновь лереклю!!аетс'т и наг1равление интегрирования мен'!ется' и т. д.
Ра вь:ходе триггера формируются прямоугольнь]е импульсь1, а на вь|ходе интреугольнь!е. для г1олучения сигнала близкого к синусоидальному истегратора
пользуется ограничитель треугольного напряхения. в данном случае он вь|полнен
на операционном усилителе А4 с диоднь!м ограничителем (то)ке на светодиодах)'
' |1араметрь1 такого функционального генератора (прехде всего максимальная
!]астота
и
амплитуда
сигнала)
всецело
зависят
от
применяемь|х
операционнь|х
частот в
усилителей. Фбь:чньте операционнь|е усилители могут использоваться до
десятки килогерц и при амплитудах до 10-15 Б. Фднако новейш.|ие сверх|11ирокопо'1оснь]е операционнь1е усилители могут исполь3оваться для построения функциональнь1х
генераторов
пульсов до 3-5 в.
с частотами
до десятков
мегагерц!
но с амплитудой
им-
2.з.2. Формирователи синусоидального сигнала из треугольного
Формирование из треугольного сигнала синусоидального является одной и3
самь|х труднь!х 3адач при построении функциональнь!х генераторов. |1ростог!
88
2.3. Фу нкццон&льнь[е еенеропорь!
уо1-уо10 +15в
к^222 А
('(д,"]''*Ё
_15в
ф''*
^
кд522
Ршс. 2.46. Форлсшровагпель
с шн у сош0 ал ь но 2о с ш а нала
ц3 пре!еольноео на полево''
47о
м/ 3,3к
!пран311с ,поре
к7140(кс147^)
вх
вь!х
с1
ограничитель, такой, как пока3ан на
330
рис. 2.45, создает заметно (дахе на
п1
100
глаз) искахенное синусоид;шьное на-
пряхение. Ёесколько лу!{||-|ие
ре3ультать| дает применение
ограничител'!
оА1 мА157
[
&1 61 - предотвращает самовозбущцение
Ршс. 2.47. Форлсшроватпель
с ш н у сош0 ал ь но ео с е нала
йз прецеольноео с 5-уровневьсло
на полевом транзисторе (рис. 2.46)'
1ут используется то обстоятельство.
11
оер аншч!1пеле,+,!,
что нач2шьнь1й участок вьтходнор] БА{
полевого тран3истора похох на вид синусоидальной
кривой в первом и третьем
квадрантах. Фднако и в этой схе[4е вь1ходной
сигнал не идеа./1ьно синусоидальнь|й
11 коэффициент гармоник
доходит до нескольких лроцентов,
Фактически форш':ирователь \,1охет бь:ть
одноквадрантнь1м, поскольку долхе|{
вослрои3водить !!етверть периоца синусоидальной
","''-р',
функшии (остальн,,\{ожно получить из первой четверти периода
с помощь}о не о(!ень сложнь|х схепп).
Бьгло показано [57, 59], нто для этого вполне
диоднь!е 4-5 уровневь:е
ограничители напря)кения, которь!е широко
использовацись еще в старь|х аналоговь:х 3Бй' Ёа рис' 2'47 локаза,'
5-уровневог'
треуголь!{ого
сигнала' которая пР1 тщательноп'{ подборе
'!р!,".'''ел'|
компонент мохет
обеспе.;ить значения
'(. намного *'|ень1.|е 1%' влолне
с присущими &€-л.енераторап,1
подход'|т
.*.',
с инер'р',,'',,*
ционной обратной связь1о.
|1одробное описание функшиональнь]х
преобразователей и их проектирования
11охно найти в [59' 68].
2.з.3. [!!икросхема функционального генератора
1-[1ирокому распространению
разработка ориентированнь!х
мАх
функциональнь;х генераторов слособствовала
на их построение больгших й,'..р.',,,!х
микросхем
1Бис)' йх применение не только
эти полезнь:е приборь:, но и позвоу,.'.,',-,
"1яет достигнуть при их построении вь!соких
технических характеристик. Б .гаст.ности' благодаря хорошо согласованньтм
свойств',,
в их состав полупроводниковь;х приборов и операционнь|х
усилителей.'*',,'йх
|1римером вь!сокока-ч-ественной микросхемь;
функциональн0го генератора
1яется микросхема мАх038
мАх|м
фирмь;
|5в]. вид ,] ..1'р]у.
;;;;;;ъ;;'|в89
(лава 2. !'[сгпоцншкш напряэюеншй, /поков ш пес1т!овых сш2налов
ставлен на рис. 2.48. йикросхеш1а вь|полнена в
корпусе с 20 вьлводами и содерхит все блоки тиг1ичного функционального генератора' включая
преобразователь треугольного с|'1гнала в синусо_
идал ьн ь: й.
Функциональная схема микросхемьл \4А{038
показана на рис. 2.49. ]_1ентральное место занимает собственно генератор Ф5€|![А1ФР, работа которого основана на 3аряде и разряде внешней емкости € регулируемь!м постояннь|м током. !'ля этого слу)кит исто.1ник регулируемого
тока Ф$€1[[Аток сшкв]\т свывкАтоР' 1аобеспечивает заземление одной из
кое
ре1[1ение
РЁР
ошо
мАх!м
А0
мАх038
А1
со$с
сшо
оАо..]
гАо.',
сшо
!!ш
Ршс. 2.48. /т1шкросхелсо
мАх038 фшрмьс мАх!м
обкладок обьгчно переключаемого конденсатора
(вш0 сверхц)
изменегенератора
!'{ позв0ляет менять частоту
того,
напр'1хения.
фоме
ние[,1 управляющего
(скважности) импульпри этом обеспечена возмо)кность регулировки симметрии
сов и манипуляшии.
некоинтегратора !{а основе управляемь1х исто(|ников тока имеет
|1риппенение
отришательной обратной
торь!е преимущества перед интегратором с емкостной
верхушек треугольбольгшая вь|соко!!астотность и меньшие иска)кени'1
напряжетреугольного
',,,,|о
нь;х колебаний. |1равда, полу!!ение вь:сокой линейности
ния оказь|ваотся более сло;кной задачей'
/{ляполунениясинусоид€шь!-'огонапря)кенияпримененпреобразователь51ь|8ком-
5нАРвк, а для получения прямоугольного напря)кения - дополнительньгй
;-----|
4
!
!к.
*!'.',
мАх!м
мАх038
,\
!
_!
Рт:с. 2.49. Фцнкцшонольная
90
схе'тпа'1шкросхел1ьс ]у1А1038
1"'
2 :3. Фу нкццональнь'е
еенеропорь!
паратор сомРАкА1Ф&. {(опцмутатор й0!,
слркит для вь:бора формьл сигна[а
(синусоидальной, треуг9лцой
йр,*,'угольной), а буфернь:й усилитель
дл'|
[|Ф[кдрг19цц'1 нагрузки ,{,-ф. Бторой
компарат'р
ф.',*и-л.'."''р
РнА5в
ов_
твсток слу)кат для создания сигналов синхрони
" 3ации, которь!е используютс']
осциллограф_ом при работе с
функшиональнь]м генератором.
Ра рис. 2.50 представлень! рекомендованнь|е
разработник0м типовь!е схемь]
вкпю!]ения
,',
этой
микросхемь]
ми характеристиками.
-
слева
обьл.]ная'
а
справа
с
несколько
улучшеннь|-
|--_:_:-РпЁс!5!ошошту_сус]-ь
! Ао..]ш5тмЁг\]тс!псш!т
*.
34 +2.58
!
-^
_5в +5в
^
|-2'58'100к
мАх|м
э:ше-у:дув
____.]
пБг
мАх|м
|
о{_,тРшт
мАх038
Ао.]|,5т п6 гоп м!ш!м(]м
$!шЁ-шАуЁ о|5топт!ош
Рцс' 2'50' Фбьоцная !! ул!чц,|енна.я схемь!.
фнр,шьо
вкл|оценшя м!1кросхемьс 1у!А\038
мАх!м
Ёа рис. 2.51 представлень] полученнь!е широкополоснь|м
осциллограммь!
сигналов функционального
осциллогра4;ом
генератора на данной микросхеме
слева на частоте 50 [ц, а справа на предельной
частоте 20 \4[ц. Ёетрудно запцет!,ть' что на низкой частоте
форма сигналов безупренна, а на частоте 20 й[ц искахения сигнала заметнь] даже на глаз.1ут,
у'-"!,!'.*етить, нто с!,ункцион:шьнь|е генераторь] со столь вьлсокой .:астотой
'д,'*',л','''!!р'лкие
приборь;. ?ак
что микросхема йА{038 пригодна практически
для всех массовь1х моделей
функ-
циональнь!х генераторов.
Фсциллограммь! рис' 2'52 дают представление
и о других во3можност'!х ['|икросхемь!, в частности о влиянии емкости нагрузки
у'гольной формь:, о возмохности
с}.|гн€ша.
€пециалистам
(слева)
на форму импульсов пря]\,1о-
и частотной модул'|ции вь!ходного
о качестве сигналов генераторов
граммь! сигналов. Ёа.
прямоугольного
манипуляции
-г|}.л:!те всего
говор'!т спектро-
Ё;р;;;;у,
из них
рис. 2.53 прелставлень] спектрограммь! двух сигналов
и синусоидального
(справа).
-
[1то
видно!
]''ровень второй гармоники синусоидального сигнала
с (!астотой 5.9 к!-ц на 50 дБ
{почти в 300 раз) нихе
уровнят первой гармоники.
нал дает четко вь|рахеннь|е гармоники
[{апротив, прямоугольнь;й сиг(особенно ,.,й,,!Ё1.
91
|лова 2. !'[сгпоцнцкш напря]юеншй, гпоков ш пес!т!овых сшеналов
5!шЁ-шАуЁ оштРшт (50н2)
5] шЁ-шАуЁ
]ФР: Ф{-]1Р[]-| 50Ёа=Ёо
|ш=400рА
о(',тРшт (20|т;!на)
€г=20рЁ
воттом:5ушс
|ш=50рА
6г=1рЁ
тк!Аш6!_в-шАуЁ оштР(',т (50н7)
тР|Аш6|Ё-шАуЁ оштРшт (20мна)
|ш=400рА
18Р: Ф!]-|_Р|]1 50Ёа=Ёо
6г=20рЁ
8Ф1-[Фй: $1\€
|ш=50рА
(г=1рР
Ршс. 2.5 !. Фсцшллоераммь[
но часп!о!пе
в ф ц н кцшо н ал ь но е'о 2 е н е р а !по р а м А х0 3 8
50 |-ц (слева) ц 20 А4 |-ц (справа)
с ше ноло
5о!АкЁ-шАуЁ о(]тР1-]т (20мн7)
гкЁо1_]Ёшсу моош|Ат!о|\]
{..]5!шс гАо.,
0.5у
-0'5у
|:ш=400рА
6г=20рР
гкЁошБ|\]су моош|-Ат!ош
|.]5!|'']6
-|_ФР:
!:ш
Ф{][Р|'-]]
8Ф]]Фй: !тш
Ршс' 2.52. Фсцшллоара;шмьс,
92
]ФР: Ф[.|]Р|..]]
8Ф]1Фй: ЁА!'.]
ЁкЁо|] Ёшсу моош|-Ат!о|'']
1ФР: Ф(.']Р[-']]
9Ф]1@й: !тш
шлл !о с /п р ш р ц ю щ!1е в о 3 ]лоэ!с но с ,п !1
мцкросхемьс ]у1А\038
2.3. Фц нкцшон&льнь!е еенерашорь!
оштРшт 5РЁстп|]м, 5!п]в шАуЁ
о{-,тРшт $РЁстпшм' 5!пЁ шАуЁ
(Р6=1 1'5|т:!Ёа)
0
0
-10
_.10
-2о
_
-2о
6'.^^
!
Ё -зо
-50
(Ёо$'9&Ё:)
п1д=51 1 1у'^=2,5ф, с,=о,о': 1,г'
',!чло..:=50п!,,!г1о;=0!'
1- -.,
ё'^'
5 -''
!.)
Ё-''
ь!- _60
Ё
Ё -60
1.1.1
< -70
< -7о
-80
-80
-90
-90
-100'
0 10 2о з0 4о 50 60 70 80 90 100
-1 00
'
гкво{_,Ёг\]су (мн?)
Рт'с.с. 2.53' €пектпроера'1мь[
с .!е налов
0 5 10152025 30354045150
РРЁФ|!Ёш6| ([Ё:)
(слева) ш сшнусош0ольноео
нольно ео 2енерапора мАх038
пря''оцеольно2о
ф у нкцшо
(справа)
2.з.4. Функциональнь|е генераторь! и частотомерь|
фирмь:
\А/ауе1е& [9!е{еггпап
Ёагша и особенно зарубежная промь!|шленность
вь|пускает множество функши-
ональнь|х генераторов. Рассмотр;4м наиболее
доступнь1е из них. (
со>г<аленило,
нь1не полохение таково, нто более доступнь1ми
на на111ем рь|нке стали зарубе>кнь]е генераторь1 этого типа. }{ичего обидного в
этоп.1 не{
!'.',,, законь1 конкуренции. 3лементная база за рубехопт более обтпирна9 а- потоп,1у и производство
фун кцио нальнь|х генераторов обходится де!.]] евле'
|1рибор Рс2св фирмьт \{ауе1е[ йе1егп.:а:т (р,ис. 2.54)
представляет собой типичную <,бюд;кетную> модель функционапьного генератора
д]1'! ш.|ирокого применения. !,иапазон частот генератора от 0,3 [цдо з
мг;
,"!.,$,,''"тся7
лоддиалазонами. |]лавное изменение частоть| в чуть более 20
вляется рункой с
р',
--тимбом. [1рибор вьтрабатьлвает следующие видь1
'.уй'.,
сигналов:
синусоидальньлй (коэффициент гармоник менее 1% на частотах
до 200 к[ц), треугольньлй, пр'1]\''|оуго'-:ьньтй, ]?! и смо5. Бозмо>л<на перестройка частоть{
сдБ ; |оо: с помоць}о вне1'!него напряхения от 0 до 10 Б. [абаритьл прибора
292х\43х93 мм, вес 2 кг.
|1оскольку частота является вахнь!м параметром любого
и3мерительного генератора' то ра3умно объединение функционального генератора с прость1п4
шифровь!м
частотомером. 3то и сделано в
приборе Рсзсв (рис. 2.55). 3тот при-
бор построен на основе ранее олисанной модели и имеет иденти(1нь!е с ней
.1араметрь! функшионального генератоза. 1-{ифровой электронньлй настотомер
;трибора построен по счетному прин_]!1пу и имеет индикатор с 6
разрядаппи.
_]г:апазонь; частот 0,3 [ц
3 й[ц для
контроля частоть| и от 5 [ц до 150 й[ц
:.{а вне1шнем входе. |_абаритьх и вес
при-
-
1ора аналогичнь] приведеннь!м вь!ше
:-тя прибора Р62€Б.
Р
,', !'5^4- Ф 9 н к цшо н ал ь н ьт й ее н е р а гпо р
Рс2сЁ фшр:пьо |)(аое!еЁ у|!е|егйап '
9з
[лово 2. Р1сгпоцншкц нопря?юеншй, гпоков ш 1пес!т!овых сшеналов
Ршс.2.55.ФункцшональньойеенерапорР63€Ёсвспроенньо;ллцшфровьслс
цас!попомером
2.з.5. Функциональнь|е генераторь! и частотомерь| фирмь: мБтЁх
}Фхнокорейская кошцпания \4Ё,]Б{ получила и3вестность
на нашем рь!нке сво-
гтми<бюджетнь!ми)>измерительньтштиприборамиико[,1плексами'напримернастоосциллографами. Бьтпульнь|ми 1,1 портативнь1|\,1и мультиметраг,1и и портативнь!ми
1широкие возимеющие
скает она и комбинированнь[е измер},1тельньте приборь|,
в оочетании с вполне
\'1ожност!'1 в вь!полнении разнообразньгх измерений
слухб
ремонта и сервиса сло>кной
ценой. Фни прекрасно подход'1т для:
у*"|",,'и
и
дахе для радиолюбителей'
лабораторий
электронной техники, исследовательских
й $6 -9 802 98]10
ч
астотомерьл
и
цис!ровьге
Фун кционал,",,. ..,.р,торь|
^/
гене^/
частот
функшионального
только
диапазонами
9в16; (рис. 2.56) отли(1аются
[ц
1
от
до
он составляет от 0,2 [ц до 2 \4[ц, у м5с-9810А
р^''р'.'у м5с_,в02А
на 7 поддиапа1о йЁ', а у й56-9816А от 1 гц до 16 \4{'ц. 3тот диапазон разбит
геФункциональньтй
зонов, вьгбираемьгх к1{опками под цифровь!м индикатором.
(меандр)
и
прямоугольнь|е
нератор генерирует сигналь{ синусоидальной формь1,
.,-|Ё!.'',"'е.- вьгоор формьт с14гналов такхе осу!цествляется кнопками' Размерь:
213х80х260 мм (у й56-9802А 280х213х110 мм)' вес 0,4 кг.
.рйо'р'
'
постоянную
Функциональньгй генератор позвол'|ет добавлять к этим сигн2шам
все
сигналов'
и
спада
нарастания
времен
соотношение
составляющую и менять
тестирования
это позволяот полу(1ать множество форм сигналов, нухнь!х для
их
исследования'
проведени'1
и
электронньтх устройств
кнопок и пе}правление генератора]\,1и удобное и осуществляется с помо!цью
(вь:двигаемьге
рунки)' 9астота
перею'1ю!!ателями
реш1еннь1х ре3исторов со своими
оснащенного
рункой с
сигнапов п,1еняется с г1омощь1о штногооборотного ре3истора,
часнухну1о
то!!но
устанавливать
верньером и гшкалой. 3то позволятет достаточно
тоту. €ама шк'ша имеет чисто символический
и
характер
осуцествляется
контроль
шифровь1м
!|астоть1
!|астотоме-
ропп. [1оскольку функшиональнь:й
гене-
ра'ор ана','говь:й, то искахенияг фор
мь1 сигналов, связаннь|е с дискретизашией, отсутствуют.
Бьтла
!';;'с. 2.56. Фц нкцшональньой аене рапо'р
,.+
,-+
цнфрово[ ,'6-о*омер м3с-9810А
практи!!ески
оценена
работа
генератора
функшионального
м5с-98 10А. }чить;вая довольно вь!со_
кие частоть: (до 10 и дахе 16 й[ц) сиг1_1:шов для этого применялся
шифровой
2.3. Фц нкцшо н(1'льнь[е еенерс!!по рь!
Ёсояа
]
;птв9еттвш
] г.;о;еэ {
Ршс' 2'57' @кно с осц1!лло2ра-'!'"'"
"";',;;;0альноео ц [7!- сшеналов на час!по!пе
111ирокололоснь1й (250 й[ц) осциллограф п5_1250
фирмь: Б7 )131та1, подкцючен-
нь;й по 05Б-интерфейсу к компьютеру. |]рименен'.
],*'.' комплекса по3вол']ет
не только наблгодать форму сигна)1ов испь|туемо|-о
генератора без искажел1ий|, но
}'1 получить в цифровой
форме даннь1е о десятке параметров сигналов по двум ка1налам.
Ёа рис' 2'57 показано окно с осциллограммами синусоидального
и 1?1 с:.гнаравной ] й[ц. Ёа синусоиде слабо виднь! признаки ее
-]искретизации шифровь!м осциллографом. Ёо в целом
синусоидь| весь]\1а
близка к идеальной (коэффишие,' !'рй','к нор[1ируетсяформа
на уровне ]'1енее 17о
частоте 1 к[ц)' Ёеплохо вь1глядит и ?[!
д,,,,,. измерений разли(|нь!х
-1ов на частоте генератора'
нс,о,
амплитуднь!х и временнь!х параметров представлень1
"'."Б'. внизу окна'
Ёа рис. 2.58 и 2.59 показань] осциллограммь! треугольного и прямоугольного
сигн:шов на той )(е частоте. \4о>кно сделать вь|вод
о вполне хорошей форме с:..тгналов на частотах порядка 1 й[ц. 3то оправдь|вает
нали[|ие <(низкочастотной>>
}1одели м5с-9802А, у которой ни)княя грани!]на'1
частота равна 0,1 [ц и гараг!т|.1_
руется хорошая форма сигнацов до предельной частоть: , : мгц.
йаксимальнь]е
!!астоть!
да)!(е куда
более
дорогих
-]'ругих фирм редко превосходят 3-5 \4[ц. [1оэтому'
функционашьнь|х
генераторог]
*'..
й'вахное достоинс.гво приборов фирмь: мвтвх м5с-9810А и й56-9в16А ".^
мохно от|у1етить максип{а_
-1ьнь]е частоть! сигналов в 10 и дахе 16 й[ц.3то
резко рас|]!иряет их воз{\,1ох|]ости в тестировании и наладке современнь!х
импульснь|х, радиоприемнь!х
1'стройств'
Разумеется, )кдать идеальной
формьл сигн:шов на таких частотах
и 11|{ь1х
не приходится.
3то подтверждают осциллогра'й,,_р,.. 2.60
для..".|'''р/
м5с_9810А длят его
предельной частоть| в 10 й[ц. 1ем не менее' нетрудно
за['{етить' !]то дахе на это'1
частоте треугольнь!й сигнал имеет
удовлетворительную
форму со слегка скругле1]-
о{
|лово 2. 14сгпоцнцкш напряэюеншй, !поков ш |т!ес[|овь[х
Ршс' 2.58. Ф сцшллоарал0мьс
поя'1оц2ольноео ш 7[[- сценалов
на часпо!пе ! [т1[ ц
сш2нолов
Ршс' 2.59. @сцшллоераммьс
ш 7[[' сшеналов
!поецаольноео
"
'
"'
цас,попе ! |А!-ц
далека от илеальной;
нь!ми верху}|1ками. Форма прямоугольнь1х импульсов' увь!'
ее
рекомендуется подвь!ходах.
улуч|шения
!,ля
как на 1[|-' так и на основном
ключать к вь|ходу с0гласованную нагрузку в 50 Фм'
1(акухеотмечалось,угенераторовестьво3мохностьрегулировкиасимметрии
примерно от 1/3 ло 3/| и босигнапов - отно1шение длительности полупериодов
и
;;; ?;'ъ. 2.61). Бвеление асимметрии по3воляет получать линейно-нарастаюцие
линейно_спадающие
сигналь!' а так)ке сигналь| прямоугольной
формь: со скваж-
характерно для меандра)' 3то
ностью' за},,|етно от.'1ичаю1цейся от 2 (это значение
позволяет использонапример,
прибора'
Ё,"'т{ряет области применения
импульсов'
''"['.*
вать его в качестве !'енераторов развертки и заг1ускающих
20 Б без нагрузки и 10 Б
Баряду с основнь|м йьтходом_Ф(-][ (амплитуда сигнала
]1[
для несимметричнь!х
вь|ход
на согласованной нагрузке 50 Фм) предусмотрен
почтипрямоугольнь!х!4мпульсовспараметрами,характернь1мидля[1!микро-
Ртдс. 2.60. Фсцшллоером;*ьс
поец2ольноао ш 7[[ сшеналов
но цас!по!пе !0 А4[ щ
96
Ршс. 2'6 1 . Фсцшллоераммьс
пре!аольноео ш [7 [ с1!?налов
на чоспо/пе 1 Р!|ц с 71акс!)мально!1
осшлсметпршей
схем. |1ри вь!двихении
ручки регулировки
2.3. Фцнкцшональные
ае нера/по рь|
амплитудь1 вклю!!ается
аттенюатор'
ослабляющий сигнал в 10 раз (20 лБ)
!,ля тонного контроля частоть| сигналов функционального генератора необхо_
дим цифровой частотомер. [1оэтому вполне естественно объединение в одно[!
приборе серии й56 функшион€шьног0 генератора и цифрового !{астото]\4ера. 9ас_
тотомер опись|ваемь:х приборов имеет два канала. !(анал А обеспечивает и3]{ере_
ние частот до 20 й1-ц с вь|сокоомнь!м входом (1 йФм. [|аксимальнь:й размпх на_
пряхения от пика до пика з5 в), а канал Б частот от 20 \41'ц до 2,7 !-[ц на 50-ом(1астот
ном входе (максимальное напря)кение от пика до пика 3 Б). 14змерени'1
производится подс!;етом числа периодов сигналов в интерв:шах времени 0,1, 1
т'т
10 секунд.3то соответствуетразре1|]ению по частоте 10, 1 и 0, 1 [ц. Результать: г''тз_
мерения частоть| сигналов или функционального генератора отобрахаются на
8-разрялном цифровом индикаторе (с бельгм или краснь!м цветом цифр)'Аля ка-
нала А предусмотрена
возмохность
пода!1и сигн?ша с вь!хода функшионального
нератора (для контроля его настотьл) или со входа €Ё-А.
ге-
2.з.6. [!рограмма сть!ковки приборов мвтЁх с компьютером
!,ля своих мультиметров и частотомеров' в том числе вход'11цих в коштбинированнь|е приборь;, компания мвтвх поставляет программу Бе:-тс1-т!!еш, котор?}я
позволяет вводить даннь{е измерений частоть! в компь1отер и отоброкать их в таби графинеской
личной
форме.
Разумеется,
это возмохно
подклю!!ения
после
при-
боров к компь!отеру с помощью прилагаемого интерфейсного Р5-232 кабел'] и
после установки программного обеспе'|ения с дискеть[.
Ёа рис. 2.62 лредставлено основное окно программь| при работе с шифровь:шт
частотомером приборов серии й56' Работа с окном вполне о!1евидна, как 14 назна!1ение
деталей
пользователя.
интерфейса
уеЁ|са![ап9е;Ёгоп
р:
то[*;
0п!{
п;;
гяв
!0
гг!
[я0
{з]
гв!
Ёво
гЁ0
гЁ0
й
{:6
1!1
..;
100
2006 03 10
Рц
ц!о
5!Б ]:а
5!11::7
5|Ё::]
5.1! 1;.
5[Ё ]:7
506
::!
!!я з:4
![6 з:]
!4
гв0
шЁ,
гв1:
5.]Ё,]:]
гЁ!
50Б'з]!
2\
: ]0:о5:зз г||епвпе
с' 2' 6 2' @ с н о в н о е о к н о*:!::{#
[4ах:1 !!:17
н!;эв| оп
оар1ц.е
:; :; :: ""'":; "" #
":
4 зак' 33
5!Б ]]7
.
',Ё
'' " с
ц ш ф р о в ь о лс
97
|лава 2. Р1стпоцншкш нопряэюеншй, /поков ц !пест|овь!х сшеналов
!]]€
с0фпц1|са|1эл
{ар!цг: }'!.!е*9.;!.
!е:1!оа! гап9е
.)
1п{'!2л ' Ё1е"€пе|
г;о|й-г:'1!с_сарш,е:' ''''пп;ае;|.п''_'
_'
м;п "']!з'!+:кна ьъ'
Р:"сс. 2.63. 9кно ерафпка 3авцс!1.т'1осп1ц цасп1о1пь[ о/п но1'1ера оп1сче,па (врелсенш)
3 позиции \{!:-т0ош5са1е [,1еню програ[,1мь1 мо)кно задать или убрать вь!вод того
или иного (!астичного окна' /[ля примера на рис. 2.63 лредставлено окно графики.
Фно позволяет наблюдать график 3ависимости
частоть! от времени' подобнь!й по-
казанному на рис. 2.62 в укрупненном виде. Б этом окне мохно поменять предель: отобрахаемь|х частот и подтвердить это активизацией кнопки &ал19е €1-таг-13е.
Б'правой части сверху окна рис' 10 мо)кно задать интервал вре\,|ени измерений и
интервал их повторений (по умолнанию ! с).
2.з.7. Функциональнь|й генератоЁ зз22о^ фирмь: А9!|еп1
[1редставителем функцион:шьнь[х генераторов вь!сокого юцасса является [.{одель 33220А известная своими вь|сококласснь!ми измерительньхми приборами
фирмьл А9|1е:-т|. Бнешний вид прибора спереди и сзади представлен на рис.'2'64.
|1рибор имеет диапа3он частот сигна-
лов до 20 \4[ц с возмо)кностью цифро-
вой установки частоть! и ее контролем
по встроенному шифровому (!астотоме_
ру. |1рибор вь;рабатьлвает 1 1 стандарт-
нь:х форм сигн:шов. Амоется возмох-
ность Ай' рм, Рм, Р5!( и Р\&\4 модул'\ции'
11риншил формирования сигнала
шис}ровой. !4спользуется 14-битовое
кодирование со
скоростью до
50 йвь:б/с лри 64 ( точек. |1редусмотрено линейное и логарифминеское ка!!ание частоть!' |1редусмотрена
связь с
компьютером по интерфейсам 05в,
6Р|Б и !Аш. к массовь|м подобньле
приборьт, разумеется, не относятс'|.
98
Ршс. 2.64. Фу нкцшональньсй еенерагпор
33220А фшр'мьс А91|еп[
2.4. |енерапорь[ каноющейся цас/попь! (гкч) ш ц3мершп!елц А||\
2.4. (енераторь| кача}ощейся частоть! (гкч)
и измеру'тели Ачх
2.4.1. !-!ромь::шленнь|е !_(9 и измерители А9[
назь]вают генераторь|' (1астота кото-
|енерапзорамц качающееся час!поп!ь! (гкч)
9аще
р,,* *-.,,-'Ёя обьтчно изменением некоторого управляюцего напряжения:'
всего частота меняется с п0мощью варикапов или (в функциональнь|х генератоизменением токов заряда и разряда времязадающего конденсатора.
_
рах)
!!асЁа основе [1(9 строятся измерители амплитудно-частотнь:х (или просто
и
полезэффективнь!х
тотнь;х) характеристик (А9{) [60,61]. 3то одни из весьма
нь|х'
но
слохнь|х
приборов,
при
применяемь|х
регулировко
и
настройке
разли!|-
нь1х электроннь|х устройств. Ёапример, таких' как активнь:е фильтрьг на операц!4оннь1х усилителях, резонанснь|е цепи' частотнь!е дискриминаторь|' усил|4тел|1'
оте!!ественрадиоприемники' телеви3орь| и т. д. -[тобопьттно отметить' что первь1й
ньлй ламповь:й измеритель частотнь|х характеристик ичх-1 бьхл весьма громоз!|астот
дким прибором весом в 200 кг (!). Фн позволял снимать А9} в диапазоне
от 0,1 до 20 й[ц при девиации частоть| до 4 мгц.
в сссР в середине 80-х годов про-
шлого века бь!л освоен массовь|й
вь!-
пуск вполне современного по тем временам измерителя Ачх х1-50. Ёеболь-
шой, напоминающий осциллограф'
прибор (рис. 2.65) предна3начен для
исследования А9{, и настройки Б9- и
€Б9-узлов с воспрои3ведением А9!, на
экране 3)1}. |1рибор {1-50 применяется при производстве' настройке и ре-
монте радиоэлектронной аппаратурь| в
лабораториях и цехах' ремонтнь!х мастерских' а так)ке в качестве сервисного
прибора при ремонте телеви3оров на
Ршс.2.65. ?!з;першптель Ачх х1-50
дому.
{арактеристики [1-50:
. [[[ирокий диапазон !!астот: 0,36_1002
й[ц (0,з6-4з6, 4з4-6з6 и
6з6-|002 й[ц).
. Фтчет частоть1: по шифровому индикатору в точке останова развертк|4 и по
меткам'
||олоса качания частоть1: в узкополосном ре)(име 0,5_20 \4{-ц, в широкополосном рехиме от 0,01я,'*" до всего поддиапазона'
о 9астотньте метки (кварцованньле): нерез 1 и 10 й[ц.
о Бьгходное напряжение [(9: синусоид'шьное со стабильной амплитуАой около 100 мБ на нагру3ке 75 Фм.
. неравномерность собственной А9{: в максим'шьно узкой полосе качания:
+0,5 дБ в широкой полоче качания *1,5 дБ.
. |1редельл ослабления вь|ходного напря)кения: 0-50 дБ
о ({увствительность канала вертикального отклонения, мм/мБ: бе3 детекто_
|
10; по входу согласованной детекторной головки
ров
-
-
99
|-лаво 2. ]4спочншкш нопрялсеншй, !поков ш !пес!повь|'х сценалов
. 3ходное сопротивление и емкость вь!сокоомной детекторной головки:
10кФш'т и2лФ.
. Бстроег_тньлй генератор сет!|атог0 поля д.,1я испь!тания видеотракта телеви3оров.
. Ре>ким использовани'1 в качестве осциллографа с автоколебательной
верткой.
раз-
. |!отребляемая п,{оцность: 70 БА.
. [4асса: 3,5 кг.
. [абарить;: 303х304х133 мп:.
|1риведем краткие даннь!е еще по нескольким и3мерителям А9!, отечественного производства.
твст-2
!г.тапазон !!астот 1- 1000м 1-ц, полоса канания: 0,5-20 й [ ц
и
0,01я,,*.-]000 А4[ц. [4барг:ть: 303х|33х304' масса м-8,5 кг. Бсть возмохность из(коэффициента стоячей волнь;).
[,1ерени'! (€Б
х |-40
!иапазогл !]астот 20 |-ц-1 й[ц, плав!{о измен']ется полоса качания' габарить:
495х415х255, масса 35 кг.11редназнанен для исследовани'| низкочастотнь1х
устройств.
х|-42
!'иапазон (]астот !-1250 мгц' два блока с размерами 488х173х507 и
488х173х507,общая масса 45 кг.
х1-48
!иапазон частот 0,1-150 м[ц (три поддиапазона: 0,1-1,5 \4[ц' 1-15 й[ц и
10-150 й[ц), размерь| 480х170х490' масса 14 кг. |!редназначен для исследовани'1
радиоприемнь!х и телевизионньлх устройств с частоташди до |50 й[ц.
х1_54
[иапазон частот 0,1-150 \4[ц, полоса качания 1500 [ц - 5,7 йгц или
1500 [ц
- 150 \4гц, микропроцессор!{ое управление' самодиагностика, диалого_
вьтй ре;<ипт,2 блока с раз[,'ерами 490х135х475 мтм и 490х2\5х475 мм, обтцая масса
36 кг
х1-55
{г.:апазон (!астот 1-!400 й[ш, полоса качания 0,1-11 \4[ц, 0,з-|з2 й[ц и
3-1400 й[ш, микропроцессорное управление) самодиагностика' диалоговь:й ре-
;л<им, 2 блока с размерам!.'1
438х173х507 мшц и 488х173х501 мпа, обшая масса 46 кг.
х1-56
{иапазон !!астот 1-250 й|ц (3 поллиапазона: 1-10 й[ц' 5!-ц-50 й[ц и
25-250 й[-ц ), м|''1кропроцессорное управление' максимальньтй уровень сигна.|1а
1 мБт; размерь! 488х507х73, мцасса22 кг.
Ёетрулно заметить' .лто больгшинство приборов этого типа
- тяжель|е и гро-
]\4оздкие изделия. Фни яхвно не предназна[|ень1 для |у|ассовь|х и3мерений. [1оэтопту
по\'1и\,|о промь{1_|!леннь1х измерителей А9{ полезно рассмотреть альтернативнь!е
средства, пригоднь|е дл'1 снятия А9{, например' на основе применения массовь|х
функшгтональнь1х ге!|ераторов с управляептой в широких пределах частотой.
100
2.4. |енеро1порь[ каиотощейся цаспо!пьс (гкч)
ш !!3][1ерц!пелш А|]|'
2.4.2. [!рименение функциональнь|х генераторов в качестве !-(1
Ёь;не
для построения
измерителей
Ачх
на низких
и умеренно
вь|соких
!1астотах
(до 10-20 й[ц) могут исполь3оваться функцион€шьнь1е генераторь| с перестройко!!
частоть! напря)(ением. 1( таким приборам относятс'| описа1{нь|е вьлш-.:е (;ункциональнь|е генераторь| фирмь: мвтвх. Б генераторах имеется встроенна'| схе[у1а развертки' которая позволяет превратить его в генератор качающейсял !{астоть1. !(ачание
мохет осуществл'!ться как по линейному' так и логари(;шпическому закон!1м. Брепт:т
ка!|ани'! регулируетс я от 20 мс до 2 с. [1ри этом отно111ение максимальной частоть1 к
минимальной мохет достигать до 100 раз и более. Бсть так>т<е возмо)кность управле_
ния частотой напря>кением' поданнь:й на вход !€Р 1\ (от 0 ло 10 Б).
|1ри исполь3овании прибора в качестве генератора качалощейся! (!астоть1 он п'1о_
>кет бьлть подкл!очен к аналогово\,!у серв14сно\,1у осциллографу осу_20 - рис. 2.66
(сверху). [аким образом, образуетсял простая схема измерения А9[.
осу-20
8ход 6Ё1
осу-20
м5с_9810А
оц{
8ход €Ё2
8ь:ход развертки
8ход €Ё1
Ршс. 2.66. Блок-схе;льо пос!проен|1я А|]\ объекпоо
Ёедостаток такой простой блок-схемьт А1{{ заклю(1ается в необход|4[,1ост|1 регулировки запуска развертки и ее !!астоть:. 14зменение полось| ка!|ания и'ц1т !|асто_
ть| встроенной в функшиональньлй генератор развертки ведет к необходгтп'1ост!1
подстройки осциллографа. 3то вполне обьхчная подстройка' так !1то полу!!!.{ть !-{а
экране осциллогра(;а устойнивое изоброкение кривой Ачх не так уж |4 сло)кно.
@днако точньлй контроль диапа3она [!астот в этом слу!|ае 3атруднен.
!'ля проверки работьл простейшей схе\,1ь1 измерителя А!{, возьштем в ка(|естве
испь!туемого объекта дифференширующую .&6-цепь (д:750 Фм, 6:150 пФ) с ш'та_
лой постоянной вреп,гени. !(ак и3вестно' такая цепь и]\,1еет практи!|ескг.'т лг'тнейг;у;о
амплитудно-частотну!о характеристику (А!{), если пер14од сигнала остаетс'| заметно больгшим ее посто'1нной времени. Фсциллограс}ирование (спт. рис. 2.67 ,а)
показало' что А9{ .&6 -цепи действительно практически линейная:. [1ри переюпю!|ении развертки прибора м5с-10А на логари(;ми.леский ьпасгштаб, А9{.дол>т<гта
бь:ла смениться на экспоненциальную. 3то и произо1т1ло - см. рис. 2.67 ,б.
3ти приптерь1 говорят о вь:сокой эффективности (;ункциональ1-|ь1х гег!ераторо|]
серии й56 в роли генераторов качающейся! !|астоть1 при из\'1енен11}.1 (|ас"готь! в
широких пределах (от нескольких раз до десятков' а порою и сотен раз). (ак недостаток приборов в тако[,1 применении стоит от{\4етить отсутствие вь!хода в!{}'г_
ренней развертки или сигн:ша синхронизации с ней в большинстве генер!1то}]ов
(хотя на задней стенке приборов предусмотрень| отверстл'! для разъе]\,1а такого вь1хола). 3то затрулняет синхронизаци}о исследуемь1х г1роцессов с |тналоговь}['!
осциллографом. Фднако, как видно из рис. 2.67 она вполне воз[,|о)кЁ{а. Фрганаптг:
'
управления генератора и ра3вертки осциллографа мо>кно вь1вести на экр!1н осш14л_
лографа ну>*<ньлй участок исследуемой Ачх.
101
]|лава 2. Р1сгпоцнцкш нопря'!сеншй,
гпоков 1! 1т!ес/повь[х сшеналов
Ршс. 2.67. 9сцшллоераммо сценала на вьохо0е Р€-цепш
тл лоеоршфм!!ческом
(б)
качаншш
прш лшнейном (а)
цас!поп!ь!
2.4.з.!-!остроение |_(9 на вь|соких частотах
Бполне полноценньлй !-1(9 и измеритель А![ легко создать' просто подклю|{|4в
к объекту испьттаний функциональньлй генератор и осциллограф
- рис. 5.66
сверху. Ёсли снимается А9{ вь!соко(!астотнь|х шепей, то ме)(ду испь!туемь|м
устройством и осциллографом нухно включить Б!-диод. Фн, вптесте со входног1
емкостью осциллографа, образует диоднь:й детектор, обеспе.:ивающий построение А9{ в виде линии' Больгпое вь|ходное напряхение
функшионального генератора (несколько вольт) позволяет получить вполне линейное детектирование
при применении
даже
кремниевь!х диодов.
Ёсли функциональньгй генератор имеет вь|ход развертки (тгри его отсутствии в
м5с-98 10А такой вь!ход нетрудно добавить),
,'.й'^,'.'и дает приме-
'у"''.[1ри этом на вход { канала
нение осциллографа в ре>киме {| (рис. 2.66 ''снизу).
€Ё1 подается сигнал развертки' а на вход | канала €Ё{| подается сигнал с вь|хода
испь|туемого
устройства
(в
слунае
необходимости
!|ерез
лиод).
Ёо приведенньте блок-схемь| не явл'!ются единственнь;ми.
имеет вь!ход генератора развертки, то
Бсли осшиллогра(;
мо)кно подюпючить его ко входу !€Р
1\ функшионального генератора.
Ёа рис. 2.68 показана А9{ двухкон-
турного лолосового фильтра проме)куточной частоть| от профессион;шьного
радиоприемника лри использовании
блок_схемь|, пока3анной на рис. 5.110
снизу. Фт вида измерительной
блок-схемь: форма А9[ практи(!ески не
зависит. {орогпо виднь! два горба А9{,,
которь|е характернь| при свя3и ме)кду
[6-контурами больше критинеской'
йеняя частоту функционального ге-
нератора мохно перемещать криву!о
А.]1 0вухконтпцрноао
А9{ по оси (]астот ({). Р1асштаб оси Ршс. 2.68. Фотпо
ф;;;;р. пролеэюцгпонной
частот
102
мо)кно
менять
регулятором
''1.'"',','Б
цас,по'пь!
2.4- {енера!порь[ каиающейся цаспопьс (г|(ч) ш ш3'1ершпелш А|||
5шввР ш1отн. Регулятор 5шввР кАтв
позволяет изменять частоту ра3вертки.
|1ри низких частотах развертки изобрахение заметно мигает' при вь|соких частотах
А9{ мо>кет искахаться. Бсли ручка этого
регулятора вь]двинута' то изменение частоть1 происходит по логарифминескому
3акону' что !]асто исполь3уется лри снятии
А9{ усилителей и других достаточно широког1олоснь|х устройств. Аля контроля
масгштаба частотной оси можно исполь3овать встроенньлй в функциональнь;й генератор {!156-9810А цифровой частотомер.
!,ля этого достаточно замерить разнооть
частот при сдвиге А9{ на одно или два
шокм Ёхт/ос $[@Р Роз: 10,00п5 Асо(',!кЁ
Реак 6е1ес|
(>2шв)
о1г
Ауега9е
4
Рег5|51
о'|
га$1 тг!00ег
Фп
нР;;Б;
€Ё1 0,2! =
6Ё2 5!=
6Ё1:-0,504! ]Р6:+0,783%
32х
2пэ
Рцс. 2'69. А.{1 0вухконпцрноео
полосово2о ф шль п р а п р олеяс ц по н но й
часп1о!пь!
(копшя
экрана
цшфровоео
осцшллоарафа 95-!250)
деления по горизонт[!,'!и.
[!ри использовании вместо ан:шогового осциллографа цифрового мо)(но за_
метно повь!сить стабильность представления А9{. |{оскольку цифровой осцил-
то он позволяет работать с мень1шими !]астотами
лограф является запоминающим'
генератора' что обеспечивает повь|шенную то[!ность
развертки функционального
построения А9{ и получение стабильного не мерцающего изобрахения А9{
рис.2.69. 3тому способствует и включение ре)(има усреднения' которь:й имеют
цифровь:е осциллографьг серии п5- 1000.
|1ри соответствуюшей установке полось! качания мохно проводить количест-
-
Аля этого мо)кно такхе использовать перемещение исследуемой А9{ с помощью ручки и3менения частоть! с контролем последней по локазавеннь!е измерения.
ниям
цифрового
частотомера.
Фднако
следует
отметить'
!!то перви!1ную
настройку
избирательнь:х устройств на вь|соких частотах всегда луч1ше |]ь|полнять с помощью генераторов стандартнь!х сигналов с точной установкой частоть|.
2.4,4. Работа с измерителем Ачх х1 -5о
|1ри всей привлекательности функциональнь!х генераторов в р0ли Ё9 и Б9
[!(9 они имеют ряд недостатков:
.
. больгшинство функциональнь1х генераторов имеют низкие максимальнь|е
частоть| (дш<е с учетом возможности применения вь|сших гармоник) не вь|ходящие за предель: 30 \4[ц;
. стабильность частоть! низка для исг1ь|таний вь:сокоизбирательной Б9-аппаратурь|' например кварцевь[х и [€-фильтров;
. трудно получить маль1е калиброваннь|е изменения !!астоть! в ходе качания;
. отсутствуют метки для точного измерения частоть!.
3ти недостатки делают по-пре)кнему актуальной разработку и применение 39и €Б!-измерителей Ачх. к со)к.шению' доступнь|е приборь: этого класса на на111ем рь|нке нь]не отсутотвуют (не снитая олисанного вь|ше х!-50 и узко специали3ированньлх приборов для настройки телевизоров). 3 связи с этим ограничимс'|
описанием работьл с прибором х1_50' которьгй до сих пор популярен в слу>кбах
сервиса и ремонта (особенно телевизоров) и срели опь[тнь|х ралиолгобител9й. 3то
небольгшой прибор с весом нуть больгше 8 кг.
103
[лаво 2- Р1сгпочншкш напряэусеншй, !т|оков ш !песповь[х сценолов
Бариаггтьл функшиональнь!х схеш1 и3ш,1е]]еьгиял А!{[ представленьл на
рис. 2.70,
рис.2.70,а ислользуется дл'! л|)оверки ка!!ества работьг прибора. 3 не:] сг..тгнал с вь|хода подаетс'1 на 1-||ирокополосну|о низкооп,|ну|о коакс14альную детекторную головку с германиевь!м диодо}{' а с ее вь|хода на вход осциллографа прибора.
Ёа вь;ходе с]эорм:.:рутотся две параллельнь\е линии
нулевого от!!ета и вь1хода детекторной головки. !1ини*у нулевого уровня формируется
при обратноп,! ходе развертки путепт блокировани'| вь|хода сигн€ша.
Б общем случае (сняттие А9{ неть;рехпол}осников
рис. 2.70,б) сигнал с вь|хо_
_дБ подается на исследуемое
г1(ч
да
устройство, а с его вь!хода на детекторную
головку. [|ри необходи['1ости сигнал &,{о)кно ослабить в диапазоне уровней ослаблени'! от 0 до 50 дБ. Фбь:чно используется вь|сокоомна'1 детекторная головка.
Б слунае исследования 75-оппнь;х четь!рехполюсиков мо)(но использовать более
111ирокополосную н14зкоо\'{г|у!о детекторну1о головку' вь1полненную в виде коакси-
€хема
-
ального г1ереходн14ка.
€хепца р+:с.2.70,в 1'1спользуетс'|, если входное ил!1 вь1ходное сопротивлен!4я 14сследуемь1х четь!рехпол|ос}1иков отличается от 75 Фшц (напр:{мер, равно 50 Фм).
Б этопт случае следует исполь3овать пр11лагае\,1ь:е к прибору коаксиальнь1е пере-
ход|{ики. €ледует
тщательг!о следить 3а согласованием входнь!х и вь|ходнь1х цепей. поскольку при его отсутствии во3\!ожнь! о(|ень сильнь!е иска;<ения А9{,.
е6в
х1_50
эу
а)
е6в
х'1_50
эу
б)
х1-50
в)
Ршс. 2-70. Фсновньсе функцпональнь[е схемь[ пр!1л!ененшя !вмерш!пеля А1| \!-50:
А|!| соеласованнь|х цепь|рехпол!оснцков
- сняпше
ш в
чеп.ь!рехпол!осн|!ков
с
сопропшвлен!1е]а, о!плшцнь!м огп 75 9м
-
а - са]{.окон'проль пршбора, б
104
2.4. |енера!порь[ конатощейся час1поп!.ьс (гкч)
А|]|
ш ш3!у{ерш!пелш
Ёарис.2.71 показан вид части передней панели прибора х1-50 сА9{ ш]!4роко_
полосного 50-шпегагершового усилителя (птил:.лтивольтметра в3_40). Ёадписи г![1 р1'|_
сунке по'!сняют назначение основнь!х органов управле|-|!1я прибора 14 назна!|ен1']е
деталей осциллограммь: А({{.
Фсциллограммь| А9{, полунаемь1е прибором х1-50 нередко далек11 от тех, ко_
торь!е обь!чно приводят в учебниках по радиотехнике и нухда!отс'1 в некоторой
и}1терг1ретации. 3о-первь!х' надо отметить, нто прибор с|;ормирует !1улеву1о л!|!-!}]1о
отс(|ета- на рис.2.7| она показана в н[.1хне}",! (|асти экрана. во-вторь!х, пр!,| ра'гботс
в первом
частотном
поддиапазоне
генерируе['1ь|е
!!астоть!
полу!|аются
в результа}те
[1оэтому в левой .!аст14 Ачх от!!етл1'1во
виден провал почти до !{уля напр'|хения' соответствулоший нулевой разностно;)1
частоте в 30не нечувствительности пргабора (она составляет 300-400 к[-ш)' 3_третьих' на самой А9{ мо>кно наблюдать такхе !'астотнь1е метк1{ т|,|11а |]улевь1х б|"!ен!.{;{,
сме1!1ения частот от двух €Б9-генераторов.
(|асооздаваемь1е кварцевь1м генераторо]\{ частот!{ь1х \,1еток. 3ти ш'тетки ['1огут !'{{\4еть
тотьт 10 или 1 й[ц. |]о нишд (аьпплгттуда регул!1руется рункой йетки й[ц -:'та
рис.2.7| не видна) мо)кно грубо отснгтть1вать частоть1.
Ёаконец, в_!|етверть|х, на А9{ хоро!-11о в|,тдна яркая то([ка останова (вьтг,тятлит
как светль:й крухок на рис.2.71) которая с}орш.ттаруется поло(1кой останова генера_
тора ра3верткгд [1(9 прибора.3та то.тка слухит для отс!{ет['1 1!1стоть| , которую
мохно измерить встроеннь!м цифровь!м (!астото[,1ером с разрешениешц 1 м[ц. Аля
этого надо нахать кнопку счвт. ||4зобра>кенг4е в этом случае ь{игает ('тастота п'ти_
ганий
задается
реле)
ва и вь|ш]е экрана)'
и можно
отс(!итать
!!астоту
по индикатору
(|астотош:ера
(спра_
[1рибор позволяет так)ке форьтировать метк!1 от внешнего генератора с}1нусо!4_
дальнь!х сигналов' сигн;ш которого подаетс'! на вхс'д внвш. |1ри этошт форш'тир1,'_
ется одна метка (впронем, как показала практика' [|ожно набл:одать }'1 [1етк|1 на
гармониках вне1]1него генератора)' (1то облег!|ает отс!|ет !!астоть1 в интересу|ощ!4х
пользователя местах А9{. Аля и3мерения !1астоть! \,|еток \.{ожг1о использо1]ать
встроеннь:й в прибор ши(;ровой (]астотомер. Бозш:о;кно перекл|о!!ен}'те пол'1рност].1
осциллографинеского входа и плавное и грубое }1з\,1енение !!у1]ствитель:_:остг'т (лелителями 1:1' 1:10 и 1:100).
|1рименение прибора в ка!|естве обь|.1ного простого осциллографа и генера]тора1
сеточного поля (вьтход [Ё|-{ЁР.) в особь!х комп'{ентариях не ну)кдаетсял. Б 3й[]
прибора имеется ряд насадок для изменения пара]\,1етров входной цепи осш|!ллографа и набор щупов' игл и петель. .|1'иапазон !!!1стот осц|,1ллогра(;а'т ограггг'тнен сот-
Рцс. 2.7|. 1осгпь пере0ней панелш пршборо |1-50 с осц!1лло2раммой А.]\
105
|лава 2. |1спочншкш напрянсеншй, поков ш песповь|х сшаналов
нями кгц' ра3вертка только автоколебательная. Ёа роль серьезного осшиллографа
прибор явно не претендует.
€ применением {1-50 есть нимало проблем. йальлй размер экрана и отсутствие подсветки масгптабной сети затрудняют фотографирование А9{,. 1очность отснета (особенно уровня) невелика' так что прибор вряд ли сгодится для точнь|х
количественнь|х измерений
- скорее он слухит для качественного представления
графика А9{ достаточно широкополоснь!х устройств диапазона 3! и €Б9. €табильность частоть| генератора при частотах нихе 10 й[ц явно не удовлетворительная. йаль:й уровень вь1ходного сигнала (около 100 мБ) исключает применение
кремниевь|х диодов в детекторнь|х головках' и даже при применении германиевь|х
диодов дает заметную нелинейность передаточной характеристики детектора
зависимости вь]ходного постоянного напря)кения от уровня входного синусоида_
льного сигнала (вьтхола гкч).
|!ри использовании низкоомной (75 Фм) согласованной детекторной головк:..т
заметно умень1шается вь|ходное напряхение [|(9 и А9[ приходится рассматривать при максим€шьной нувствительности осциллографа. Ёимало проблем создает
и довольно низкое входное сопротивление дахе вь]сокоомной детекторной головки (10 кФм, 2 пФ) и квадратичнь;й (а не линейньлй) характер передаточной характеристики. 3то затрудняет исследование вь:сокодобротнь|х резонанснь;х цепей.
Аля этого пользователю мохет потребоваться и3готовление простой, действительно вь|сокоомной детекторной головки. !'ля ее литаншя мо)кно использовать вь!ход
маломоцного источника литания с регулировкой напряхения от 0 до _!2 Б, которьлй есть на задней стенке прибора. Фписание разли(1нь1х схем детекторов (в том
числе с удвоением напряхения' компенсацией нелинейности и с применением в
качестве детектора полевого транзистора) мо>л<но найти в [97].
Бсли пользователь имеет электроннь:й милливольтметр Б3-48 то его 1\,1охно
эффективно использовать в системе контроля А({{ всевозмохнь|х цепей с диапа_
зоном частотдо 50 й[ц
т. е. именно таких устройств и в то]\4 диапазоне ({астот,
где возникают больгшие трудности в применении прибора х1-50 из-3а низкого
входного сопротивления стандартнь|х детекторнь|х головок. [1ри вклюнении милливольтметра мехду вь{ходом [1(9 и испь|туемь|м устройством вь1ход последнего
нагру)кается на довольно вь!сокое входное сопротивление милливольтмера (20
йФм и 8 пФ без делителя и даже 4 пФ с делителем 1/1000)' а детекторная головка
подключается к вь!ходу широкополосного усилителя милливольтметра с вь1ходнь|м сопротивлением 50 Фм.
А9{ усилителя милливольтметра показана на рис. 2.7\ и демонстрирует приличную равномерность в диапазоне частот до 50 й|ц. !добнь:м является контроль уровня напряхения на вь|ходе исследуемого устройства и возмохность исследования устройств с усилением при достаточно вь1соком уровне вь|ходнь1х на-
пряжений. Аля этого потребуется применение делителя-насадки 1:1000 из
комплекта м илливольтметра.
Б целом надо отметить, что измеритель Ачх х1-50 ориентирован на исследование достаточно 1]1ирокополоснь|х устройств, например' трактов телевизионнь|х
приемников, видеоусилителей, €Б9-цепей и т. д. Фн (без дополнительнь!х согласующих устройств) ллохо подходит для исследования у3кополоснь|х и сравнительно
ни3кочастотнь:х устройств, налример' радиоприемнь|х илиусилите.пьнь!х. !'лял такого исследования куда луч1|1е применять функшиональнь|е генераторь1 в роли [ !(9,
':то бь;ло описано вь!1г1е. |1рименение {1-50 для настойки телевиз}4онньгх устройств
довольно подробно описано в инструкции по эксплуатации этого прибора.
106
2.5. !,1злоерцп[ельные ко]шплексь[ м3-9 1 50 / 60 / 70 фцр:шьо ]у1 Ё[ Ё1'
2.5. ]4змерительнь!е комплексь! м$-9 15о /6о /7о
фирмь: мЁтЁх
2,5.1. !-!риборнь:й состав комплекса
1(омпайия мвтвх вь|пускает такхе
|4змерительнь|е комплексь! м5_9150,
м5-9160 и й$-9170. 3ти устройства объе_
диняют в одном корпусе сразу 4 прибора:
аналоговьгй функциональнь:й генератор,
шифровой частотомер' универсальнь;й
и
трехканальньлй
шифровой мультиметр
;.1сточник литан\1я' Бариантьт оформления
приборов (с темной и светлой передними
панелями) представленьт на рис. 2'72.
Ёельзя
не
отметить'
!!то
стоимость
комплекса заметно нихе стоимости отдельно приобретаемь!х приборов, аналогичнь]х по пара\4етрам. 1аким образош:, приобретение комплексов экономит не только
[,1есто на рабо.тем столе пользователя, но и
его средства.
2.5.2. }ниверсальнь:й мультиметр
комплексов
Ршс - 2.7 2. |1 з'ше ригпельньсе
комплексь! сершш !т15 фшр,пьь мЁтсх
йультиметр комплексов имеет свой дисплей служит для из\|ерения следуюших
параметров электрических сигналов:
о !исплей 3 3/4 разряда (максимальное показание 3999) + дополнительнь:й
дисплей * линейнаял шк.ша (у й5-9170 дисплей 5 3/4 разряда).
. Ре>л<им <<)а|а !-то16>> (сохранение даннь1х на дисплее).
о [иапазонь| и3мерения постоянного напря)кения: 0€! 400 м3 4 40
400
- 1000 в.из\,{ерения пере\,1енного напряхения: А€!
о {иапазонь!
400
- 750 в'
- - 400 пц3
- 4 - 40 -
о [иапазонь| измерения постоянного тока: рс1 4
-40-400мА-4^'20^.
о [иапазонь| измерения переменного тока: Ас! 4
-40-400мА-4А-20А.
о [иапазонь1 измерения сопротивления'. 200 Фм
40 йФм.
-4-40-400кФм-4-
. }4змерение индуктивности: 40 400 м[н (только у й$-9160)
. 1ест диодов и тран3исторов - -есть(только у й5-9150).
. Рехим лро3вона цепей на проводимость со звуковь|м сигналом < 40 Фм есть (только у й5-9150).
. |1итание: от внутреннего источника.
2.5.з. Функциональнь:й генератор и частотомер комплексов
Функциональньтй генератор и частотомер у этих приборов совер111енно аналогичнь| примененнь:м в приборах серии й56 и описаннь|м вь|ше. Аналоги.тно и
пр!,1меняемое программное обеспечение.
\07
|-лаво 2. |{сспоцн!'к|1 напряэосеншй, поков ш 1пес1повь|х сшена.пов
€тоимость измерительнь|х комплексов заметно меньше' чем ст0имость отдельно приобретаемь[х приборов, входящих в комплекс. 3ес комплекса довольно больгшой _ 15 кг, что связано с вк.,|ючением в него источников питания. Размерь:
приборов 37 5х370х165 мм.
||риборьп не лишень| недостатков. ]ак, в функшиональнь|х генераторах нет вь|хода развертки' управляющей качанием частоть[, что усложняет построение на
них измерителей А9{,. .[|'остатокно сложна точная установка частоть| по показаниям нифровог0 частотомера. ||риведеннь[е в инструкциях параметрь: при6оров не
дают полного представления
об их возможностях
и конкретнь!х
значениях
пара-
метров. ||рилагаемое программное обеспечение примитивно и явно недоработайо.
3 связи с этим некоторь!е возмохности приборов (например, компьютерная обработка резул ьтатов вь; ч исле н и й) остаются не пол ностью ре;ш и3ованн ь|м и.
2.5 ;4. Бстроенный ла6орат9р!{ь|й источник питания
0-з0в
8ыход 2
8ыход 3
5 8 6иксио.
15 8 фикоир.
м$_9150
м$_9160
м$_9170
0_2 А
0_3 А
2^
2^
'!А
[1ульсации
Ао1м8
8ьгход 1
[1араметр
8ыходное напряхение
]ок
0-3 А
0'1о7о + 5 м8
1очность
9отановки
1А
2А
Ао2м8
.00о 2 м8
0'1о7о + 30 мБ
0,1о7о + 30 м8
1А
2.6. [||ирокополосные и импульснь|е интегральнь!е
у си лу.т е ли
у, комп араторь!
2.6.1. @ тре6ованиях к интегральнь|м усилителям
9асто параметрь| измерительньпх приборов и трактов вертик,шьного откпонения осциллографов не удовлетворяют нужнь|м параметрам д'|я решения тех или
инь|х 3адач в области измерений. Фбь:чно неудош1етворенность
вь!3ь|вает недоста-
точная чувствительность или чрезмерно большая входная емкость входнь|х цепей
измерительньпх приборов.
Фсобенно остро эта проблема встает при измерении параметров оптических
импульсов от лазернь!х светодиодов и лазернь|х светоиз'|учающих диодов. 3 этом
случае для приема оптических импульсов применяются сверхскоростнь|е р-!-п или
лавиннь!е фотодиодьп, создающие
сигнш|ь! малой амплитудь| с временами
нарас-
тания в доли или единицьп нс. фя просмотра этих сигн'шов осциллографами их
надо усилить
€
- см. рис.2.73'
некоторь|ми электроннь[ми осциллографми и милливольтметрами постав-
ля!отся активнь!е пробники,
содерхащие
повторитель напряжения
на биполяфном
или полевом тран3исторе [621. |1одобнь:е пробники мохн0 изготовить самостоятельно. Фднако они име}от серье3нь|е недостатки: большое напряхение сдвига, бо_
!08
2 .6. || нтпе ар а]'ьные у с цлш/пел!|
!1 колпа р опо р ы
Рцс. 2.73- 7шповоя ф9нкцшонольн('я схе'|а успоновкш'0]!я цзлере!!1!я порамепров
л!лзерных свеспо0цо0ов ц све,по131учающшх ре!цепок (г|] _ еенеропор 11]*пульсов,
алшрокополосньсй
свеопо0шо0' Фд
ёА _ свеопоизлуватощшй цлц
'озеР'1ый ус1|лш,пель, Фсц. -_ осцшллоераф)
!'цРо'сополосный
фопо0шо0, !1]у
-
льйой температурнь|й дрейф и мень1ший единиць! коэффишиент передачи. Бсе это
нарушает калибровку осциллографов и ухудшает точность измерений.
Б наше, время вьтсококачественнь!е усил'4тели для повь|1шения чувствительности и3мерительнь|х при6оров целесообразно строить только на основе специали3ированнь!х и}пегральнь[х микросхем _.операционнь[х и 11|ирокополосньпх диф_
ференшиальнь|х усилителях и ан€шогов тран3исторов [49, 58]. 1акие микросхемь|
имеют полосу частот от десятков до сотен мегагерц при коэффициенте усиления
от 1 до 10 (с обратной связью), м,шь|е шумь[ и ничтохнь:й температурнь:й лрейф,
вь!сокую стабильность работь| и ничто)кно м:шь|й сдвиг по напряжению. |4менно
такие усилители и устройства на них опись|ваются ниже.
2.6.2. 1!|ирокополоснь!е интегральнь|е усилители Фирмь!
вшвв_впо\1'ш
Фбь:чнь:е интегральнь!е 0перационнь|е ус14лителА имеют небольшую полосу
частот _ от десятков килогерц до единиц мсгагерц. 1акие усилители вь|пускаютс'|
большим числом фирм и вполне пригоднь| для повь[шения ([увствительности низкочастотнь|х осциллографов, применяемь|х' например' для усиления биомедицинских или звуковь|х сигн:шов. Бвиду общеиэвестности подобнь:е усилители здесь
не рассматриваются.
йь: остановимся на рассмотрении только !широкополоснь!х и сверхширокополоснь|х интегр:ш1ьнь|х усилит€лей, обеспенивающих полосу усиливаемь|х частот в
десятки и сотни мегагерц. 1акие усилители на микросхемах вь!пускают фирмь:
Апа1о9 )ет|сев, вшкк-вко\{\, [а]1ав 5егп!соп6шстог йА{,|й, йо1ого|а, 1ехаз 1;тз(.шпё'{' (11) и др. на отечественньпй рьхнок эти микросхемь| поставляет компания <|!.[]А1Ан> [58].
Ёа рис. 2'74 прмведено располохение вь|водов широкополосного интегрального усилителя 0РА622/А|) фирмь: вшп'к-вко${'\' недавно вошед11|ей в крупную
корпорацию 11 (1ехав |п0(гцгпеп1з), известную разработкой гширокой ном€нк.,!атурь! и3мсритсльньтх приборов самого различного назначения. Б состав микросхемь!
входят четь!ре функциональнь|х узла:
. Ф1А (Фрега{!опа| 1гапзоп6шс1апсе Агпр|!0ег) - операционнь:й усилитель с
преобразованием импеданса;
о ФБ (Фш{рш{ 3ш{!ег) - вь[ходной буфер;
. Р9 (Рее66ас[ 3ш{|ег) _ буфер обратной связи;
о Б!аз|:'п8 _ каскад балансировки.
Фсновньпе схемь] вк.,!ючения усилителя представлень[ на рис. 2.75. в них используется отрицательная обратная связь по току или по напря)кению. |(роме того,
возмохно получение инверсии входного сигн:ша или ее отсутствие. Ра схемах
указано значение коэффициента усиления усилителя 6с[.
!09
|лава 2. |сспоцншкш напРяэсент;'й, поков ц ,песповых сценалов
шс
шс
!оА6.,ц5{
вшг+
+усс
.
+!п
-усс
-!сс оц(
+усс оц!
,ф-.'
отА
эо@6_Б,::
9оц{ '
т
шс
вшг-
Фбра1ная свЁ3ь по напряхению
Без инверсии
[4нверсия
Ф6ратная овя3ь по тоц
Без инвврсии
инверсия
2.
6' !,| н гп е е р ал ь ,{ ь!' е у с !|!' ч ,п е л ц, ц |1о,п{'1 а р в ,пор ь|
Ф
Ф
з1
Ф
хц
о
с
,
б
Ф
о
х
сг
о
х
з
Ф
300к
10м
1м
с{астота сигнала (!-ф
100м
. 1г
Ршс. 2.76. А'!1 цсшлшптеля ,1рц р'а3н'ь|х выхоаных напря',сенцях 0ля схеяьс
вк.0'оценця с о,прцца1пельпой обропной св&зью по нопря?,сен1!ю-ц 667=+10
рис. 2.76 показайь| А9{ усилителя при разнь!х вь|ходнь|х напря)кениях для наиболее распространенной схемь1 вк.,1ючения с отрицательной обратной связью по напряхению и коэффициентом усиления 6.'=10. |]олоса усиливаемь1х (!астот при
этом превь|!.|ает 100 й[ц и еще вь[ше при вь;боре меньшего коэффициента усиления. Более подробнь|е характеристики усилителя мо)(но найти в технической документации на него и в статье [49].
Ёа рис. 2.77 лредставлена схема усилителя-разветвлителя широкополосного
сигн2ша на три канала без потерь. Ёа нагрузке 75 Фм усилитель обеспечивает сиг_
н:ш в полосе частот до !50_200 й|ц. ?акие разветв.,}ители часто используются в
измерительной технике, например' если сигн'ш от и3мерительного генератора
надо подать одновременно на вход исследуемо|о устройства, вход электронного
вольтметра и вход осциллографа. 3 слунае широкополоёнь[х сигн€шов приходится
испол ьзовать отрезки коакси'ш ьньпх кабел ей, обеспе.| ивая согласован ие.
Ёа рис.. 2.78 предсташ]ена схема (с указанием. назначения вьпврдов) широкополосного операционного усил'и'геля
полевь|ми транзисторами на входе
оРА655Р/|-]. €хема
вторителя
с
уоилителя состоит из сдвоей\оЁо балансного истокового по-
на полевь!х транзисторах
и дифференци;шьного
каскодного
(общий
эмиттер _ общая база) усилителя. Благодаря простоте схемь| усилитель устойниво
работаетбез внегшней коррекции в полосе частот от 0,до 400 й|ц (при 6..:*|0
!оцт
!оцг
Рцс. 2.77, €хепа
1!!црокополосно2о усш.оцп!еля-р43ве'пв!|ц,паля
!сцлц[пеле оРА622 / Ац
наопераццон!{о14
! !!
|лаво 2. |{стпоцнцкц напряжесошй, //'око7
',
,пес1повых сц2налов
Рцс. 2.78. (хе:эса ц'црокополосноео оперс!ц1!онно2о 9сцлшпеля оРА655Р/ ц
с полевы.нц -п-рс'н3цс,поролэш но ёхо0е
полоса пропускания не менее 37 й[ц). €корость нарастания вь!ходного напряхения усилителя до 300 Б/мкс.
Аналогичнь:й по схеме операционньхй усилитель ФРА658Р'имеет рабо.пую полосу при коэффициенте усиления близком к единице и отсутствии цепей коррекции до 900 й[ц (при усилении *10 полоса усиливаемь|х частот от 0 до |95 й[ц).
Бремя нарастания вь!ходного сигнала не менее 2000 Б/мкс' вь!ходное напряхени€
на нагрузке 100 Фм не менее +2,8 в, входной импеданс 500 кФм/! пФ. |(о всему
этому стоимость такого усилителя невь[сокая.
2.6.з. 14нтегральнь!й аналог идеального биполярного транзистора
€хемьп на биполярных транзисторах в свое время нашли широ.лайшее применение в построении широкополоснь[х устройств. |1рименяются они и сейнас. Фд-
нако'
развитие
микроэлектроники
сделало необходимь!м
создание
микроэлект-
роннь|х ан'шогов транзисторов' ли||]еннь|х недостатков последних _ прехде всего
смещения входной характеристики и небольшого вь|ходного сопротивления.
йикросхема усилителя оРА660А (рис. 2.79) имитирует <идеальньгй> биполярнь:й транзистор и по существу является усилителем с преобразованием импеданса
(отА). Фна имеет кршизну преобразования |25 мА,/3 при м€шосигн;шьной полосе
1|астот до 850 й[ц и скорости нарастания вь[ходного напряжения
до 3000 9/мкс.
Ёа рис. 2.80 показана схема лифференши:шьного усилителя на базе микросхемы ФРА660А и буферного каскада на микросхеме Б!"]Р601. 3 полосе частот'от 0 до
400 й|ц усилитель обеспечивает усиление, равное 4.
Ёа рис. 2.81 показань: А9! усилителя без коррекции и е коррекцией' а так)(е
зависимость коэффишиента подавления синфазной составляющей от частоть[.
!силители, подобньпе приведенному на рис. 2.78 являются хорошим решением
д.|!я повь!шения
чувствительности
полосой тракта вертик€шьного
п2
широкополоснь1х
цифровь!х осциллографов
отклонения до сотен мегагерц.
с
2.6. || нпе ер альные' у с11лш ,пе лш ш ко'4,пар о'по р ь'
Рцс. 2.79. |1шкросхе.по усцлш'пеля
-
<ц0еальноео
в9
240
'пран31!с,пора'
оРА660А
,22
г:'01м
'!0
!-з-
п7
51
--{!ч'!3
"=##.,
с5 ге=1/9п
0,0'|мк;
_г!
2.2мк
о
'18
--г1
ол2,2мк
_1г]_5в
-10
ш
5к
-20
;0
Ф
-30
ч
5
о
! -10
Ф
=
т
д5 -''
*
40
-50
уо
-30
300к 1м
-60
п
5
6о
Бб
бт
с1:
с9б
0(:о
>1Б
о9Б
=Ф
т{}
{#т
ЁБ
о
!/
10м
100м
частота (1_ц)
Рцс'. 2.81. А'!1 усшлшспеля рцс. 2.80 ц зовшсцлоёспь коэффшцшенспа по0ав!.ен!!я
сшнфазной сосп('вля!ощей осп цаспогпьс
113
|'лава 2- !.!стпоцн,!кш напряж'еншй, п1оков || пес'повых сш2на.пов
2.6.4. 6верх:широкополоснь:е дифференциальнь|е усилители
фирмь: мАх!м
параметрами обладают |'!!ирокополоснь|е дифференци€шьнь!е
' }никальными
усилители фйрмьп мАх|м
рис. 2.82'!силители имеют маль:й уровень шума
-
2'\ нь|и полосу частот до 740 й[ц при коэффициенте усиления' равном 2. |-!о-
дробнь|е даннь|е об усилителях можно найти на сайте шуш.п':ах!п-!с.согп.
3ти усилители нашли применение в трактах вертик:шьного отклонения шифрос полосой пропускания до 300 й[ц _ см. рис. 2.83.
вь|х осциллографов
8 (о 16_811
мАх!м
мАх4104
мАх4105
мАх43ш
мАх4з05
$от2&'5
Рцс' 2.83. Реко.п+ен0 уелсвя
Рцс. 2'82. Распололсенце выво0ов
у сцлцп'елей
'ц!!рокополосных
мАх|м
раз рабо гпншкол схе.по в кл!оце нця
о пе Р ац1!о н нь!х ! с!!лш,пеле й ф ш р :*ы
фшрльо
мАх!м
(оэффициент
1ип усилителя
усиления
[1олоса частот
в [ъ|!'ц
мАх4104
'!
625
мАх4304
2
74о
мАх4105
5
410
мАх4зо5
10
340
9силители фирмь: мАх|м обладают превосходнь|ми динамическими свойствами и по3воляют усиливать импульсь| с временем'нарастания менее. 1 нс без заметнь!х искажений их формьп
- д]|ительность фронтов импульсов; ра3умеетс'|, несколько возрастает' но признаков колебаний не видно _ см. рис' 2.84.
[одобнь:е
импульснь!е
свойства
являются
следствием
строго
монотонной
А9[, полунаемой без цепей коррекции. Ёа рис. 2.85 прелставлена нормированная
А9{ усилителя 1т4А{|м {1!5^-пги_ коэффициенте усиления +|0. (оэффициент
усилония вплоть до'частоть| 100 й|ц практически не меняется и лишь на !!астоте
около 340 й|_ц падает на 3.дБ.
йз других достоинств усилителей фирмьп мАх|м можно отметить маль:й уровень нелинейнь:х искахений, работу на низкоомную (порядка !00 Фм) нагрузку,
маль!е размерь| корпуса и простоту типовь|х схем включения. 3ти усилителу1 применяются в трактах вертик:шьного
отклонения
цифровь!х осциллографов
и могг
использоваться в качестве усилителей д'|я повь|шения чувствительности.серийнь:х
ан€шоговь1х и цифровь:х ооциллографов.
114
2.6. ].|нгпеаральнь!е ус1!лш!пелш !1 компарапорь|
Ф,
ш
+1опу
сшо
-10пу
б'
Ё0
ь''
:
ш
-.1
+фпу
]о-
,4.
= -)
2
о!,т
:'
4
_50пу
-5
10м
100&
100м
гвЁФ1!Ёш6х (н:)
!у
Рцс. 2.84. Реакцшя усцл1!п.еля мАх!м
4|04 но шлп9льсный сшенал (пра
коаффшцшенгпе цсцленця + | 0)
Рцс. 2.85. !!орлшрованная А9\
9с11л1!,пеля мАх!м 4105 прш
коэффшцшентпе цсшленшя * 1 0
шс
!ссв
о!']т
шс
5от23_5
9!Р/56/шйАх
Рцс- 2.86. Фёновхо0овые !!'црокополосные ус11лцпелц мАх4 |78/4278
Ёа рис. 2.87 показана Ачх интегр:шьного усилителя йА{4178. Бплоть до
200 й|_ц характеристика практически являет'" .'р'.'"'альной линией.3то косвенно указь|вает на отсутствие вь:бросов на лерехолной характеристики
усилителя
при усилении им импульснь[х сигн€шов.
Рис. 2.88 полностью подтверждает это. Ёа нем показана
реакция усилител'! на
импульсны{ сигн'ш малой и большой амплитудь[. |]ри отсщствии емкостной со_
ста ыпя ю щей нагру3ки вре мя нарастания, ; ;';;;
;;; ;";; й";; ;;;';;
ляет менее 1.5 нс, а в рехиме большого с14гнала не";;;
более 2 нс.
./1юбопьптно поведение усилителя при емкости нагрузки.50 пФ *
рис. 2.89. Аовольно большая емкость вь|зь:вает пояш!ение ,,".'",!й вь:бросов, но время нарастания |1 спада вь!ходнь|х импульсов почти не-возрастает. 3то говорит об
удачной
ре(шизации вь[ходного каскада.
115
|лава 2- |!спооцнцкш напряус'енцй, !поков ш ,пес,повых сц2на!!ов
э
[о
2
о
!0м
гвво!}вшсу (н2)
Ршс' 2.87. А|{1 шнспееральноео цс1!лцпеля мАх4 !78
мАх4 1 78 5мА|-!-_5!6шА!Р!,!-5в кЁ5РошзЁ (с1=орР)
ъ
мАх41 78 !-АпсЁ_$|6шА!(€г=0рг)
Рц!-5Ё кЁ5Рош5€
.2
ъ
п
€
о
о
9
ш
о
!д
н
)
Ф
о
5
о
т!мЁ (10п5/с!у)
т]!!|Ё (10п$/6!у)'
Рцс. 2.88- Реакцшя п1!кросхелы усцлц]пеля мАх4 !78 на 11'0пцльсный сцен@л лало{!
(слева) ш 6ольадой (справа) апплшгпу0ы прц е]*кос'пц !!аару3кц' раёной 0
мАх41 78 БмА!_!-5|ошА!_
Рш!-5Ё кв5Рош5в (с!=50рг)
мАх4'1 78 !-Ак6е_516шА!Рш!-3в к€5Рош9Ё (сц=59'р1
я
!
}:ш
Ё
о
о
э
[!.|
ошт
Р
ь
!
о
1!!т:|Ё (20п'6|у)
[!}|Б (20п{6!т)
Ршс. 2-89. Реакцшя лцкРосхелы усц!!ц,пеля мАх4178 на цлп!льсный сшенол лалой
(слева) ц больтлой (спРава) алплшгпу0ьс прц елкос!пц наеру3кц, ровной 50 пФ
€емейство А9{, усилителя мАх4178 при разнь|х емкостях нагрузки показано
на рис. 2.90. 8етрудно 3аметить, что небольшая емкость нагрузки ока3ь|вает корректирующее действие' повь!!шая усиление вблизи щаничной частоть[.
1ипичнь:й пример применения микросхемь! мАх4!']8/4278 показан на
рис. 2.9|.3десь показана схема разветш]ителя без потерь' передающая широкополоонь1й сигн'ш на три 75-омнь:х вь|хода. 14з-за необходимости точного согласования коакси:шьного кабеля на входе и на вь|ходе ослабление на кахдом'вь!ходе со116
2.6. [1нпоееральнь!е усшлш!пелц 1/ ко111пора,порь!
Ф
ъ
2о
0
-1о
-25
-30
гпЁо(',Ёшсу (н2)
Рцс. 2.9 1. Развегпвлцгпель ,прех
!11црокопо/.ос ных сцанолов на бозе
Рцс. 2.90. €е;соейспэво А.|1 усшлшпселя
мАх4 !78 0ля разных ецкостпей
лцкросхены мАх4278
сташ1яет 2 раза и усилитель компенсирует его' причем даже не для одного, а для
всех трех вь|ходов. !(ак ухе отмеч'шось' подобное устройство очень полезно ддя
подк.,1ючения сигнала к нескольким измерительнь!м устройствам, например к импул ьсному вольтметру' осциллографу и входу испь[туемого
устрой ства.
йикросхема йА{4201 имеет вь:ходной каскад с внщренним согласующим резистором в 50 Фм. 3то позволяет подю1ючать к ее вь|ходу коаксиальньпй
разъем для ко*
акси€шьного 50-омного кабеля' обь|чно используемого в измёрительнь!х приборах.
Ёа рис. 2'92 показаньл А91, микросхем м^х4204/4205. |1ри м€шь|х ."'йа',*
полоса частот на уровне спада _3 дБ достигает почти 800 й|ц.
Ёа рис. 2.93 предсташ|ень| дополнительнь'е д|нньле о частотной зависимости
параметров микросхем
(уровней второй и третей'}армоник
импеданса) для микросхем \4А{42 04/ 4205.
и модуля вь!ходного
!аннь:е о реакции микросхем серии мАх4100* на импульсный сигнал пред-
стаы!ень| на рис. 2.94 и 2.95
мАх42о4/мАх42о5
мАх4203/мАх42и/мАх4205
'!Апс€_в!сшА|
$мА!-!_-5|сшА!- 6А!},,! уэ. БРЁФ0Б|'!6!
6А|ш у5. гкЁо(]Ёшсу
4
\
2
6.
;'
о
в-1
ш
ш
1-2
5.3
2
4
€[.]
1оок
1м
10м 1Фм
гпЁоцвшсу (н?)
1с
106
100&
1м
1ом
1о0м
'гпЁошЁшсу (н"}
1с
(слева) ц больтдшх (справа)
1\7
|лава 2. 1стпоцнцкш напряэосеншй, ,поков ц 1песповь!х сценалов
мАх4200/мАй420з
о(.,тРшт !мР€од'|сЁ в. гпЁо{'Ёшсу
мАх4204/мф(4205
нАкмош!с о!5топт!ош у3. Рвво('Ёшсу
0
-10
о20
6
9-зо
7
о
Ё{0
е
Р_ю
Ф
!со
=
6-то
{зо
т
-Ф
'|о0к
1м
10м
1о0к
':оой'
1м
10м
1о0м
'16
Ёпво!'Ёшоу (н2)
гпвошвшсу (на)
Ршс. 2-93'.! ровнш втпорой ш препей еар'1он!!к (слева) ц выхо0ной
шппе0онс(ст|рава) в 3овцсцлос'пц оп час!по'пы 0ля !у1А14204 / 4205
мАх420 1 /мАх420?мАх4204/мАх4205
|Ак6Ё-5!6шА!_
$мА!-!--3!сшА!_
?:ш
!
ш
Ф
!-
6 ошт
т!мЁ (5пы6!у)
1!йЁ (5пв/61т)
Рцс. 2.94. Реакцшя -14цкросхелы усшлц,пеля мАх4 10* на цлпульсньсй сшенол прш
.палой (слева) ц больацой (справо) олплшгпу0е. |!з эпсцх 0онньсх вы?пекоеп.
во3'|о?!оносп,ь фор;вшрованшя выхо0ных 11лпульсов с врепенопц н('расп'анця
ц спа0о менее 1 нс
мАх4201/мАх42о2
мАх4204/мАх4205
!-Ак6Ё_5!6шА!Рш!-5Ё пЁ.3Рош5Ё
б!ш
э!ш
р
€
ё
9
9
ш
!д
Ф
о
1-
6 ошт
5 о|']т
о
1!й€
Ршс. 2.95. Реокчшя
118
(5пз/6!м)
[||тт|Ё (5пз/61и}
,,*Р.9х"#|,#:;жж#у',- на !!л|пульсньсй сценал
2 -6. [!ппееральнь|е
усшлш/пел11 ц' *.,,'р..9р,,
2.6.6. @верхскоростнь|е интегральнь|е компараторь|
!ля построения разнообразньпх импульсных и и3мерительнь:х устройств широ-
ко-применя\отся !]нпе2ральные ко]14парапоры. [отя по схемнь|м
,'ре',"й'""
добнь: интегральнь!м операционнь|м усилителям, компараторь[ обьлнно ''"
работают
в режиме боль:.шого сш|на!1а, перек.,]ючаясь из одного состояния в
другое' если
сигнал на одном входе проходит через пороговь:й
уровень' заданнь'йп на другом
входе' Ёа рис. 2.96 представлень| располохения вь!водов и состав
микросхем скоростнь|х интегр{ш1ьнь|х компараторов йА{96 9 /9692 /969з.
1
мАх|м
мАх|м
,""й1п
мАх9692
мАх9691
сшо1
Б сшо2
:ш_ц}-/;ь оошт
:ш+ф--}=-,
шс6 ч
..цв
о ошт
!вв
[сс
!ш+
!ш_
увР
мд0м
. !сс
шс
шс
бошт
!ш+
|ш_
шс
о о{']т
!_Ё
шс
|ч|6в
шс
!вв
6-|ч1 ь
ы-?щ
ч_'-Ё
о!Р/5о/
6шо1
сшо2
оошт
о ошт
мАх!м
сшо2
}!о
6шо1
л__ь
оо0т
оо{,т
о о0т
о ошт
сшо
6шо
шА
[ЁА
!ве
с€в
[сс
!шА-
!шв_
!шА+
,шо+
ги
Ро!Р/5о
Рцс' 2.96 - Ашкросхелы цн'пе2ральных колпар.поров
АА|А1969 ! / 9692 / 9693
Руцс' 2.97 пока3ь|вает реакцию (и задерхку) компараторов
на действие импуль_
сног0 и синусоид6шьного 100-й[ц сигнала.
$идно, что компараторь| способнь:
формировать
менее.
импульснь!е
сигн€иь|
с временами нарастани я и спада около | нс и
РпоРА6Ат!ош 0Ё!-Ау
100мн2 о0тРцт кЁ$Рош5Ё
-'!,0
!:н
200пу/о!у
- 1,8
-1,0
бошт_о ошт
200пу/0!у
т!!та|Ё (1пэ/6!м)
1!йЁ (1пз/6!м)
-1,8
Рцс' 2'97- Реокцшя коппара,пор(| на !!!цп!льсный (слева) ш !00-!т1!-ц
сшнусош0ольньсй (справа) сцанальо
119
к*
|лова 2. Р1стпоцнцкш напряжен!лй,
'поков
1! песп!овых сш2нолов
0
-0'9у
-1,7\|
2пз/6!у
Рцс- 2.98. €хеуво форлшрованця поц,п''
прямо!еольных цлп!льсов ц3 1 00-|с!|ц
сшн у со ш0 аль ноео с ц2 нала
Рцс. 2.99. осццллоеро.1'лы вхо0ных
ц выхо0ньэх шпп!льсов форл.шровапеля
ршс' 2-98 прц час'по!пе-вхо0ных
1!!!!п!льсов 100'}А|ц
Ёа рис. 2.98 показана схема формирователя импульсов на освнове
ного компаратора. Фна ориентирована на получение почти прямоугольнь|х импульсов с частотой до 100 й|ц из синусоид'шьного сигнала'
}!а рис. 2.99 показаны осциллограммь| входного и вь[ходного сигнапов форминеплоровате;я рис.2.98. Ёесмотря на вь|сокую частоц вь|ходной сигнш] имеет
напряжения
вь]ходного
вь!брось|
отсутствуют
хую форму' в чаотности полностью
и (звон).
интеграль-
2.7 ' 1/!сточники импульсЁь|х сигналов
2.7.1. [!ромь::шленнь|е геператоры импульсов
Ёарялу с синусоид{шьнь[ми сигн€шами д'!я отладки и тестирования электронной аппаратурь! 1широко применяются источники импульснь|х сигнапов. мнохев виде !1мпульснь!х .?енера/поров [6|]' 3ти
ство йх *'у'*^''"й
'р'м,'ш''енностью
огромньтй
длительностей импульснь|х сигнадиапазон
перекрь|вают
устройства
от долей наносекундь| до многих сшок и дахе лет'
лов
Фднако с пояш|ением функшионштьнь|х генераторов, генерирующих как симметричнь[е' так и несимметричнь!е
прямоугольнь|е
и треугольнь[е импульсь[ в ши-
в'универсальимпугенераторь!
серийнь|е
йногие
генераторах заметно упала.
*,'*
и
"",у,"снь!х
громоздки
потому
а
дороги'
характеристики'
льсов имеют чрезмерно вь!сокие
микросхеодной_двух
на
позволяет
база
микроэлектронная
тяхель|. €овременная
роком диапазоне изменения частот и ш[ительностей' потребн0сть
мах и нескольких дополнительнь!х элементах создавать мнохество де1!]евь|х импу_
льснь|х устройств, встраиваемь|х с современнь|е измеяительнь|е приборь!. таких
как: калибраторь[ мультиметров и осциллографов' генераторь[ тестовь!х сигналов
импуль_
д]|я проверки логических устройств' генераторь| д'|я запуска исследуемь|х
снь:х устройств и т.
Б связи с этим вь|пуск универса]1ьнь|х импульснь|х генераторов (особенно у
нас) резко сократился. 3ато пополнились ск.,]адские 3апась| таких нераспроданнь|х
д.
:
моу""рой"'". |{ихе дано краткое аннотационн0е олисание нескольких типовь|х
делей отечественнь|х импульснь|х генераторов. ||одробноо описание их и условия
поставки мохно найти на интернет-сайте организации нпо йакс[|рофит [56] и
в томе 3 164].
120
2.7. Р1сгпоцн!!кц ц-14пцльснь[х сшеналов
г5-54
|1ростой и сравнительно недорогой ш:алогабаритньтй
и
легки:!
довольно
универсальньлй генератор пр'|моугольнь|х и]\'1пульсов.
9астота повторения импульсов
0'01-100 к{-ц' длительность 0,1-1000 },1кс' аш|плитуда
15 м8
50 3, габаритьт,
п'пасса 370х227х\35 мпт, вес 6 кг.
-
г5-63
[енератор двойнь1х
[1ериол повторения импульсов основнь]х
-^
-импульсов.
]0 ш:кс-200 мс, двойнь;х 50
мкс
200 мс, длрттельность 0,1
- !000 ]\.1кс, а,,,1плитуда
6 мБ
- 60 Б, габаритьг 380х258х]87 мм, вес 7,6 кг.
г5-67
Бьлсоко.ластотньлй генератор импульсов.
1 к[ц-50 м[ц, длительность !0 нс-300
486х132х475 мм, вес 15 кг.
9астота ловторени'1 импульсов
\{кс' а|\,|ллитуда 5 в' габари'т.ь:
[ 5-72
9нг:версальньтй импульсньгй генератор с !1!!1рокип,1
диапазоноп'{ длите.л:ьносте1!
управленгтепт (рис. 2.100). 2{:..:алазон дл}.1тель_
ностей ип{пульсов от 20 нс до | с,
0.025 Ё
!0 в, ,'"'.',,'"ть фронта
до 2 нс, габарл.ттьт 335х200х354 мь1'^*й'йцд'
вес 7,5 кг.
ип'1пульсов |'] с удобнь^1]\'1 кнопочнь|]\'1
-
Рцс. 2. 1 00. !-енерагпор ш'[пцльсов
!н!|версальньлй |-5'72
г5_88
\4апогабаритнь:й и довольно легкий генератор
и]\1пульсов. |1ериод повторен}4я
импульсов 1 мкс _ 1 с, длительность 0,1 мкс
1 с, аптплитуда 0,006
барт.:тьт 327х132х260 ['{п.,|. вес 4.5 кг.
- 100 3, га-
г5-78
}н:":версальнь;й генератор и['1пульсов с о!!е!{ь
ш!,|рок|']\,1 !!астотнь|]\{
д!,!апазо!{о\'{
и минимальной длительностью импульсов в 1 гдс.
9астота повторени'[ ] к!-ц
500 й[ц (при внешнем запуске
диапазо|-| 1!.1стот сг[и3у не огранинен), а[,1плитуда
основнь!х импульсов 0'5-5в, длительность
импульсов 1 нс
500 мкс (в
-
',,!?.
пределах регулируется вреп'1я задержки и]\'1пульсов'
а такхе их времена нарастан!!']
и спада), габаритьг 304х]20х300 мм, вес
9 кг. 3нешн ий видген9ратора предста|]лен
на рис.2.101.
[1ри использовании подобньгх генераторов
о!!ень ва)кно соблюдать все прав}ала
изптерений в области маль|х вре]\4ен и
вь!соких частот: [|Ф!&г119г1911це генератора
и
осциллографа только !|ере3 коаксиальнь|е
кабели с волновь!м сопротивление!\,1
50 Фпц, тщательное согласование кабелег1
на входе и на вь|ходе, пР8А0льнФе
укоро_
чение длинь! соединительнь|х проводг{иков
и вь!водов кош!понентов и сни)кен|,1е
!2\
|лава 2. 14спооцншкш напряэюеншй, поков 1! 1пес17[овь!х сшаналов
Ршс. 2.101. |енерапор ш:ппульсов |5-78
входной е\,1кости осциллографа (заштетим' что даже при 50-омном согласовании
и время нарастаеп1кость в 20 пФ дает посто'1нную вре\'!ени входной цепи в 1 нс
[1Флус19мо)кно
случае
этом
в
реализовать
1олько
нс).
2,2
|{ия иш{пульсов не менео
(около
нарастания
времен
их
наблюдения
и
и['1пульсов
,'.
формь:
"'р'.ей
1-2 нс) без заметнь|х вь1бросов и колебаний (см' рис' 2'102)'
плавнои
3аме.лательной особенностью этого генератора является возможность
импульсов, а такхе временной задерхки
регул}4ровки времени нарастания и спада
относительно импульсов синхронизации. Ёа рис. 2.103 показана осциллограмма
вь1ходного трапецеидального импульса генератора 1-5-78 при длительностях фрони спада имта и спада имг1ульса, равнь!х 10 нс. }величение длительности фронта
импульсь1
пульсов по3воляет 3аметно уш1ень111ить вь1брось|, а так)ке генерировать
пилообразной формьт.
г5-62
32бит,
|'енератор кодовь1х комбинаций импульсов: длина кодовой комбинации
1-99,
длительность
!1исло кодовь:х комбинаций в пакете и пауза между пакетами
Аштг_! (н] -.
г|(
!]тпР Р05: т.?5!п5
--мщ
|!1гА!шг1г
1.1
Ацт1:|
{н1 /_п{
Бт|-|Р Р{'$] 2Ё'[](|г!!
(н1
0;$р!ау
20!
сп
а0|_1'|:|п'ц
щ
('1!в!!гц
щ
47:''1.2п:'ц]
!1]'[:гпч'?
ш,@!
Рг0!е
!в
'10|:1.0[,'1н!
'10п.ф,1н]?
ш,@
Рф5!1!0п
!е1 1' {'!]
1'?.](|п$
{"'1гг,@
сн] !'!1]',
1']н0п!
!,1!0п;
Ршс. 2.102. !'!мпульсьс на основном
вьсхо0е ш вьт.хо0е сшнхронш3аццц
цос!поп!е !00 /т1|щ
еенерапора
'(снягпьс |5-78 на
с пол1ощь!о цшфровоео
Р5-|250 с полосой
осцаллоарафа
' ,,''', 0о
250 й[ ц)
122
(н'1
[н1
(:н!: -!.1.|]ф!
10п$
сн! 0.5т'|].!\':
тпБ +0'г1|]|]п!
-п.4|-]|:]'ц'
|
Ршс' 2.103. !'!мпцльс еенераптора [-5-78
прш ол1.!пельнос!пях е?о фронпа ш
спа0а в 10 нс
2.7. Р!спооцнцкц ш]у1пульснь!х
',',,'''
3_з000 нс, временной сдвиг 0-20 нс' тактовая частота
0,з-120 ц|:{,: амплитуда
1,5-5в, габарить: 486х 185х570 мм, вес 26 кг.
г5-84
3тот прибор предназначен для формирован ия имлульсов
обеих полярностей с
}1]ироким диапазоном измерения всех основнь!х
параметров. [1ериод
_
1 мкс
999 мс, длител,'ос1ь импульсов 1_'9
фронта 70
- ууу '/[,'длительность '',''р.!',
пс' спада 200 пс, амплитуда импульсов 5_9,9 в,
погрешности *
!0%' га6арить: 480х 160х475 мм, вес |8 кг.
'р"д., 'йовно;;
Ёетрудно
заметить' что электрические
параметрь| промь!1|!леннь!х генераторов
все ,р'бор,, имеют большие вес и
импульсов достаточно вь|соки, но практически
габаритьл. 3се они относятся * -''ц''",рнь]м
и отнюдь не дешевь!м приборам.
|1оэтому как специалисть!' так и
радиолюбители,
собирают имп}цьснь|е
генераторь| специ€шьного назначения самостоятельно.
"*р*д*'
2'7.2. [4мпульснь|е генераторь| на транзисторах и
интегральнь|х
микросхемах
Б 60_х
- 70-х годах про1|'|лого века импульснь!е устройства строились преи\4уществен[!о на дискретньтх биполярнь|х и
рехе полевь|х транзисторах. Билолярнь:е
транзисторь1 в силу их прекраснь!х ключевьтх
свойств (в настности низкого остаточного напря)кени'| в ре)киме нась|щения)
нашли
,р*''ущ""'венное
ние.Фниш|ирокоописань1 влитературепоимпульснойтехникетехлет
64] и в дальнейгшем' ввиду общейз,Ёс'ности'
не
примене_
|\!,17,6з,
рассматриваются. 3то относитсят
как к импульснь!м устройствам с -д?6-цепями'
так и к блокинл.-генераторам' содерхащим трансформатор' плохо
ре€шизуемьгй технологически и порохдающий спе*
шифинеские искажени'! импульсов.
|\4аломощнь|е полевь!е транзисторь| на
первь!х порах резко уступш]и биполятрнь|м как по ключевьгм свойствам' так и по
стабил,,''',
имлульсов и
бь:стродействию' Фднако полохение и3менилось
'й*р'ру-*,ь|х
кардинальньлм
образо[,1 после со.
3дану\я мощнь!х полевь!х транзисторов'
которь]е нь!не стали основнь!м типом кл|очевь!х устройств и по скорости переключения
намного лревосходят биполярньте
транзисторьг. 1ем не менее' в связи с подробньгм
описание1]*
в к|{иге [15] схемь! надискретнь]х полевь1х
'"-'''ехники
транзисторах нихе также н9
рассматрива}отся.
3 конце
указанного периода .|-1ирокое распространение полу!!или также
схемь|
на интегральнь!х логи(|еских микросхемах
и интегральнь|х операционнь|х
усилите-
|1остроение устройств на логических микросхемах
]"* |11-{8].
(прежде всего
типа
?1)-{) оправдь!в'шось
дешевизной их и' главное' естественной сть:ковкой с
другими устройствами на таких микросхемах'
регистрами и т. д. Фднако' стабильность
устройств бьлла низкой, а диалазон
например' триггерами' с[{ет!]ика[,1и'
генерируемь!х импульсов
у таких
регулировки параметров импульсов (пре>*це
всего [1астотьл) бьлл довольно
узким.
!{е особенно прихились и импульсньте
устройства на интегральнь1х операц|4_
оннь!х усилителях [64], поскольку они требовали
обь:чно .,у* ,''''щих
напряжений и имели невь|сокое бь:стродействйе.
€верх,,'р'['й',снь!е
интегральнь!е
усилители и компараторь|' описаннь1е вь|ше' .пи||!ень| этих
недостатков. но они
пока дефицитнь\ и дороги.
Ёиже мьт опишем те типь! импульснь|х-устройств,
ются в на|||и дни, но и перспективнь|
в будущем,
достоинствами.
Б
которь|е ," ,'',.''.р!4ме1-!яих слецифи!1еск|1п''и
"",11{.-"
!2з
|лава 2. !'1сгпоцншкш н&пряэюеншй, ,поков ш песповь'х !'з',,у
2.7.з. [4мпульснь!е генераторь. на интегральном таймере
!'ляпостроенияимпульснь!хустройствумеренногобьгстродействия(науровне,
микросхема аналогового
характерном для 11}!-схем), оАной из луч|ших является
(ыв 555) [68' 69]' Функ555
,,'''"'рй,,',ео т.;.ааймера (А||' за рубехом'назь|ваемая
серии 555 показана на
циональная схема обь:.:ного интегрального таймера
бьтл
т\в 556' Б €Р
например'
таймерьт,
рис.2.104. Бь:пускаются и сдвоенньте
пор
сих
до
вь1пускается
которьгй
1006ви1,
вь1пуцен аналог этой микросхемь1
14
|широко применя9тся
в построении
са\{ь!х разнообразнь!х
импульснь:х устройств'
Ршс. 2.!04. Фцнкцшональная схема цн/пееральноео птаймера
напр'!_
8 состав интегрального таймера 555 (и половинь! 556) вхолит делитель
хени,.1натрехпрактическиодинаковь1хрезисторахЁсноминаломоколо5кФпд,
дт и А2 задаю1цих пороговь1е уровни вклю(1ения и вь1клю!!ени'!'
*|. *'*,.р,''р/
,,'*од,'й каскад с 11,г1-вьтходом и ключ на бипо_
управляемьлй от них триггер1
л'1рном транзисторе !1
таймере пока3ана |-|!1
€хепта автоколебател ьного релаксатора на интегральном
на
!1ерез резисторь!
л| и Р, и напря)кение
заряхается
рис.2.1 05, а. 1(онденсатор 6'
компаратор
срабатьтвает
нем растет от 0вь:кл Ао %кл. 1(огда достигается уровень,
открь1вается кл}о!1евой
котороп'|
при
полох9ние,
в
переключаетс'1
А1 :а триггер
-
-гп5
а)
(а) ш эю0цщеео (б) цлпцльснь|х
Ршс. 2-105. [ шповьле схе]'1ь! авгпоколеба1пельноео
2енера!поров ( релаксапторов) на шн/пееральном птоймере
124
2.7. Р1стпоцншк11 ц].4пульснь!.х сценолов
транзистор !1 и напряхение на вь|воде 7 падает практически
до 0 (тоннее напр'!хения нась]щения транзистора). Б результате €' начинает
ра3ряхаться .'-р-, р-.,стор Р2 от уровня 4юп до уровня
4,,-. Ёо как только
на не\! упаде1
до уровня 4,,-, сработает компаратор А2 и триггер ."р,Ё'""
"'Ё!!*.*'.
в полохение' при
котором транзистор !1 вь:ключается и начинается новь;й
цикл 3аряда конденсатора. |1роцессь| заряда и ра3ряда повторяются с периодом 7.
Б релаксаторах на интегр[шьном таймере пороговь|е налря)кения
вь1кл!очения
-.
(-/вьукл
А включения {./,- задаются лорогами интегр:шьнь]х
компараторов А2 и А1 и
встроеннь!м делителем напря)кения из трех одинаковь1х
резисторов 4. €ами резисторь! могщ иметь больтлой разброс и заметную температурную
зависимость. }{о,
благодаря их интегральному и3готовлению и очень
м.шь|м размерам их нестабильности строго иденти(]ньт, и коэффициенть1 деления 1/3
и 2/3 ока3ь!ва1отся очень
стабильньлми. А это означает' что в схеме
достига|отс я условия:
т/
(1,,,*,:
[,/ 3 и [},*,:2 Ё,| 3
'
Б этом случае:
|={,!/': 6'(.:1, + л'1\, Ё ^ -!/
'ь
;Ё-с|л2т::{
|1одставив значения 0вкл и
4ь;кл в последню}о формулу получим:
7: €'( Р'+{,)|п(2) + 6' -г?,1п(2): 0.69 з с 1 п.| + л) + 0'69з с в.,.
|
}{етрудно заметить' лериод 7 принципиально не зависит
от 6'' по крайней
мере в пределах принять!х допущений к то(]ности сравнения
напря>кений компараторами. Работоспособность таймера гарантируетсА ,р^ изменении Б.
от 4,5 до
16 Б, но на практике таймер
работает дахе при снихении Б, до 2,2-5 Б. |4зменение 1 на 1 Б составляет не более 0,05%' а изменени.
."',.рйур;;";1";с';;;;;'
период на 0,005%. \4аксимальнь;й вь:ходной ток таййера
556 150 мА, что по3воляет г1рименять таймер
555 200 [А, а
для управления светодиодами и дахе
маломощнь!ми реле'
Бозмо>кно построение на интегр;шьном таймере
и хдущего релаксатора (гене_
ратора импульсов)' запускаемого внецним импульсом (тоннее отрицательнь1м
пе-
репадом на входе <.3апуск'>). Фсновная схе['{а такого генерат0ра представлена
на
рис.2.103,б. 3десь в исходном состоянии транзистор !1 о1крь:т и конденсатор
6,
практически разряхен. 3апускалощий перепад ведет
к срабатьлванию триггера' в
результате чего тран3истор вь|ключается и конденсатор с, на,',ает заря)каться
от
налряжения [-/вьлкл = 0до_напРя>кения 0,*,. Бремя
,'р,д'
и определ'!ет длите_
льность импульса /ц: Р€,\л3: 1.1 лс
"''
|
йаль;е входнь!е токи компараторов
допуска|от использование
времязад€!}Фщих
резисторов с номин:шами от нескольких кФм до ]0_20 йФм, что позволяет
в ть1ся(]и раз менять период колебаний или
длительность импульса хдущего генератора (если это необходимо). } автоколебательного
й;;;;;;й^ ,"'..р-ьном таймере входнь!е токи компараторов
частично компенсируются'
что позвол'|ет
увеличивать Р до значений да>ке 6олее 20 \4Фм. йак"йй-,,'"';;.;';;;;;;;;'
около 10 й[ц, времена нарастания и спада импульсов
- до 30-50 нс.
|!редставлялет интерес рассмотрение
ре.шьнь|х временнь|х диаграмм работьт т;.':-
повь!х импульснь|х схем на интегральном таймерё.
осциллограммьг
работь! интегрального
Ёа рис. :.;06 прЁдс',й.,,,
таймера в схеме аЁтоколебат-',,'.'
тивибратора рис. 1.105'а при Р,:4,1 кФм,
',,у',&:51 кФм, (]:1000 пФ и 6":5
в.
125
{лова 2. !,1сгпоцншкц н&пря?!сенцй, тпоков ш /пес!повых сшеналов
мгА5[.,кЁ
мЁА$(..]кЁ
4
!Р..к]еЁ
1
'920у
4'12оу
{н1ёР'|*
3'24оу
480,0пу
-;вм$:
]вм$
2'761у
2'588у
2.3з9у
214'зпу
,Р]^ё*.цЁцф
мапш
бяБ-япё;т-цп.е
БББв.-$*фя
400'0пз
50'00п5
31 з'4кн2
31 з,4кн2
12,5окн7
12'4зкн7
'1'290ц5
33,6005
Ёа!1[по:{г,фё
г,аш[|9:1!Фе
сн1 1у:
сн2: -3.760у
сн22у -
ткс10'376у
2о!5
32,воц5
400,0п5
Ршс. 2. 1 06. Фсцшллоераммьс
напрялсеншй на кон0енсатпоре €
ш на вьсхо0е цн!пеер('льноео гпаймеро
прш€=1000пФ
сн2о,2у -
сн1 1у:
сн2: -0'376у
]Р6:0'376!
0,5ц5
'1'170ц5
30'о0п5
Ршс. 2.1 07. 9сцшллоераммьс напр яэюеншй
на кон0енсопторе €
ш на вьсхо0е шн!пееральноео
прш€=20пФ
птайльера
с полоФсшиллограммь| получень1 с помощьто шифрового осциллографа )5-1250
250
й[ц.
!{астот
сигналов
до
исследуемь!х
сой
Ёетрулно 3аметить' что при указаннь1х параметрах и частоте повторения импу12 к[ц форьса временнь1х зависимостей весьма близка к иде'шьной'
,,'',
зависи'*'''
Фднако при у[,[ень|шении с| при\'1ерно до 20 пФ неидеальности вреп'1еннь!х
!!астности
вь|брос
заметнь|й
виден
в
2.1'07.
см'
рис.
]\4остей становятся виднь[ми (!то на вь!воде 7 микросхемь1 ит та_
(интересно,
импульса
на вершине вь1ходн0го
тикого ;ь!броса нет). йинимальна'1 длительность фронтов вь1ходнь1х импульсов
пична дл; ттл-микросхем и составляет до 20-30 нс'
к нас|алу 80-х годов вь1пускалось более 20 типов интегральнь|х таймеров.
}хе
в
|1рактинески все они вь1пускаются и в наше врем'1. €реди них одино(|нь1е
з:э, ьм 322, хк 320) и двойнь1е (ыв 556, хк 2256) интегральнь|е таймерь!, улу!|_
таймерь1 на основе тех1шеннь1е таймерь! с уменьшеннь|м потребляемь!м токогт1 и
и про_
нологии 1(моп транзисторов (1€й 7555, 1см 7556). Бьтпускаются такхе
в
встроеннь1м
со
грамш1ируемь|е таймерь| (с изменяемь!м параметром :) и таймерь|
и
1см
8260
др.).
1см 8250,
г1,.1х с!|ет!1иком импу;ьсов (хк 2240,|см 8240,
Ёа
интегральнь{х
(}"]
таймерах
вь1полнено
о!|ень
большое
!|исло
(многие
им-
сотни)
описаннь1х схем
1]у.пьснь1х схем.,{астично их обзор ['1о)кно найти в [63,69]. €реди
(!астоть|
и
др' параметров'
1..|зп'1ер1,1тели сопро1'ивления' емкост}1, индуктивност!1'
сенсорнь|е
устройства и т. д. Боль()писаньт всевозмохнь|е схемь1 сигнализации'
!1е\'1 к про_
любительским'
к
скорее
относитс'1
|1114нство описаннь{х схем' однако'
измерительнь|х прив
фессиональнь:м' ]аймерь1 широко приш|еня1отся различнь|х
стоимость дахе
Фднако
бь|товь|х
и
[68,69].
устройствах
борах, в промь!шленнь{х
парь| маломоц_
стоимости
боль|це
в
несколько
раз
прость1х интегральнь1хтаймеров
<(классическ}1х)>
мнохество
строится
которь1х
на
транзисторов'
нь1х биполярнь|х
мультивибраторов'
импульснь1;устройств' например автоколебательнь!х и ждущих
2.7.4. [4мпульснь!е устройства на негатронах
Бскоре после появлен|4я биполярньгх и полевь1х тран3исторов бь1ло создано
ха\,1нохество полупроводниковь1х приборов с 5- и \-обра3нь|ми вольтампернь1ми
с отрицательнь1м дифференциальнь|м
рактеристик^*й (вдх), и\,1еюцими у!1астки
н ееа п!ро н м ц'
сопроти вл ением и.]1и отрицательно!] проводимость1о. йх назь;ва*от
с!
\26
2.7. |,1стпочнцк!.! цмпцльснь!х сценол0в
Б 60-х и дахе в 70-х годах про1{.1лого столетия на эти приборь:
льшие
наде)ць|'
Бь:ло
показано'
способнь: вь|полнять любьте
!1'то при
простоте
схемнь!х
возлагались бо-
решений
негатронь]
функции электронньтх устройств |70-94]:линейное и
нелинейное усиление и смешение сигналов' генерацию
синусоидальнь|х и и1\4пульснь!х сигналов, реализац}.1|о
функций триггернь]х устройств и т. д.
[1ервьлм массовь!м и самь!!\'1 известнь!м типом
негатронов стали низковольтнь!е
туннельнь1е диодь|. Р1з-за о.тень низких
рабоних напрйений и отсутствия упра]]ляемости их \-образной БА)( нь|не эти приборьл
,',у',",ой технике ньтне
'
практи!|ески не при['|еняются. Разве
'лто, иногда они исполь3у}отс'1 в вь1соко[|а]0_
тотнь1х пороговь1х устройствах и в некоторь!х
уникальньгх (скорее даже эк3оти!1е-
ских) разработках. !{апример, они исполь3у}отся
в генератора1х перепадов напр'1жения (от 0'2 до 0,4 Б) с длительность!о 50-70 пс
в блоках я4с-89 стробосколи!!еских осциллографов (1-91/4,
с1-122/4, (\-122/13 и др.
3атем бь:ли создань| приборьл с 5-образной вАх
тиристорь! |4
-'динисторь!'
однопереходнь1е транзисторь! (опт) и программируемь1е
одн0переходнь|е траг1зисторь!. !инисторь; и тиристорь|' в основном,
вь!пускаются как мощнь!е приборь:
и широко используются в современнь|х энергетических
зования электри(!еской энергии' хот'1 и испь]ть|ва1от устройствах для ,ЁеооЁ.сильну!о конкуренц!4|о со
сторонь] мощнь!х биполярньлх и лолевь1х транзисторов
и приборов |6вт (биполярнь|е транзисторь| с полевь|м
управлением). |4мпульсньле устройства обцего тчазна(|ения на динисторах и тиристорах' хот'| и
бь;ли созда.й,
ния не получили' |]рехде всего' из-за очень ограниченного ','р'*'го применебь:стролелствия (нас_
тоть! редко доходят до десятков к[ц) и малой
области токов' в пределах которой
формируется падающий участок 5-образной ЁА{,.
Б импульсньдх ус-ройст,'*
''р'*'го назначения больше повезло однопереходнь]м транзисторам [7\-761 и ихтранзисторнь|м
аналогап4 |77-791. на ос,о,е ,оследних бь:ли разработань: и програмп.1ируемь|е
однопереходнь}е транзисторь].
Амея на порядок более вьлсокое бьгстро^.йЁ'!'1'
;
;;;;;'"рь:, и более |11!4рокий диапазон токов в области падающего
у!тастка 5-образной БА{, эти приборь:
заняли прочнь|е по3иции на
рь!нке прость!х релаксационнь|х устройств. ,г]ятп,тб_
да-диодь| и лямбда-транзисторь| и их ан'шоги
д801 такл<е показали себя достаточг:о
интереснь]ми и полезнь;ми приборами' но из
стадии экзотических приштенен:..:Ё..т
так и не вь!шли.
Фсновная схема а8токолебательного
релаксационного генератора на Ф[![ прелставлена на рис. 2.|09. Беличину
Р берут такой,_,'' о,, рабо.лая то.;ка
резистора
_з-ооразнои
Ф|11 располаг.шась на падающеп'{
участке
!^'д,'и БА{,. ||ри ее работе
конденсатор 6 периоди!|ески заряжается
:{ о1' напряжения впад!.,р.з'стор
нь; БА{ ф (внанале от 0) до ,айр,ж.н'',^пика
"ерез 3А{
0':
ц[/.'*0'(]),а затем разряхаетс'| от этого уровня до [-/в. Ёа рис. 2.108 показ'",,
вклю!{ег!14'1
дополнительнь!х резисторов для съема с них коротких
'р''варианта
импульсов
(обь:нл.ло исполБ3уется один или два варианта).
Бремена заряда и разряда 6при отсутствии
дополнительнь!х резисторов
ра|}нь1:
|, = Р( 1,., |,:!+ и [,, = €Р.',п.,|!.
'
Ё-0,,
ц!]
€ противление Ф[1 во вютюченном состоянии
о
.&,,*((:?, поэтому период колебаний !!Р|| 4,,'"'(( Б и \'{<\':
7 = |з+ !/, = /, = д61'!-!-ь=
| -0
'
!
'?(!::1* ц
127
|лава 2. !'1стпоцншкш нопряэюеншй, поков ц пестповь'! :,!'!!!"
б)
а)
в)
Ршс.2.108.Авпоколебагпельньсйеенероп1ор(релаксотпор)наФ{1[
не зависит от напря14так, при ряде сделаннь1х допущений период колебаний
лишь прл":блисоблюдаются
хени'| .''^''', 6. Фднако, поскольку эти дог1у|г1ения
]ем не меместо'
имеет
хе
6все
3ительно) то некотораясла6ая зависимость 7от
(по
настоте)
вь]сокостабильнь1х
1ц,'_
,.", р"',..'''р р'". 2.109 относится к числу
3адавать л210 в'
льснь!х схепп. !,ля получения вь|сокой стабильности хелательно
-.{'':2 кФм
9сциллогра'*,, ,*,у'ьсов на базе 2 лри €:1000 пФ' 'г{:51 кФм'
повторения
на рис' 2'109' 9астота
&,:{':0 , ', *'"д.".й''р.к 620представлень|
меняться в десятки раз при
ллавно
и
мохет
к[ц
близка
этом
при
импульсов
применении переменного резистора Ё'
вид - эк-
Р1апря:хение на конденсаторе 6 имеет классический для релаксатора
конденсатора € и затем бь1ст_
споненц}1альное ш1едленное нарастание при заряде
импульсь1 с вь1сокои
генерируются
рьлй спал при его разряде' 1аким ^образом
импульсь| на резисторе {''
тр/!'' од;ако короткие
сквахность. -
'',Бйением
имеютдовольнобольшиевременанарастанияиспадаиз-заневь1сокогобьгстройх конкретнь|е 3начения равнь!
действия Ф|11 при его включении и вь!ключении.
ли!шь к ка!!естве
?р'*"р,' 1,6 и 1 мкс. Б связи с этим схема рис' 2'109 пр1:одна
полярности' !'ляг по-
генератора коротких запускающих импульсов отрицательной
вкл}очить резистор небольлучения импульсов положительной полярности мо)кно
1'
базьт
шой величиньт (сотни Фм) в цепь
схем генераторов
Ёа однопереходнь|х транзисторах бьтло построено множество
прямоугольнь|х
генераторов треугольнь!х и пило1.110 показана простая
примера
им|1ульсов (мультивибраторов),
образньтх.*,у',"', и т. д. |7|-74]..|1,ля
н|Р[.
.'',р,*-"й" на Ф|11. Бе отличительная особен-
схема генератора пилообразного
мвА9{..]вЁ
11'_ЁяР]!с
6'560у
4'24оу
1пм$.
4'846у
9'з21у
Ё[@
2'1'09кн2
*-'09!Ёа
21
36,00д5
'1'600д3
гд|$п9*]пЁ
6о0'0п$
сн'1
2у:
сн2: -4'0ооу
сн22у:
тк6;-1.760у
10дз
1,000115
Ршс. 2. 1 09. Фсцшллоераммьс
на базе 2 (сверхц)
шмпцльсов
-ш
.
на кон0енсапоре €
12в
Ршс. 2.1 10. €хема
авпоколебап!ельноао
еене р а/пор а пшлооб р аз но 2о на п р яэюе нш я
на @1['1! }!цкросхе1у1е сгпабшлшзагпоро
гпока ]{)|{101А
2.7. !,!стпоцншкш ш7[пцльснь!х сц2налов
-
ность
применение д]тя ста6илизации зарядного тока интегр:шьного стабилизатора тока на основе сравнительно новой микросхемь: 0(10|А.
\4икросхема включена так' что позволяет
регулировать ток 3аряда конденсатора €, делая его как мень11|им' так и боль:шим нач€шьного тока микросхемьл. Ёихе
представлень| замерь! тока.на вь|ходе интегр:шьного стабилизатора
тока при ра3нь!х' напряхениях на нем (верхняя строка таблицьл). Ёетрудно
заметить' (!то ток
практически ста6илизируотся €хема автоколебательног' ..,.р'''р^ пилообразного
напряжения на Ф|{1 и микросхеме стабилизатора тока (}{101А(хема
автоколебательного гене_
ратора пилообразного напряжения на Ф|{? и микросхеме стабилизатора тока (1ц101Апрла
напряхениях более 1,5-2 в.
0
0
0
0
0.3
60
1з
0,5
96
1
1,5
192
2
з69
1о
21
374
в
105
16
86
2о
з65
4
64
з79
5
42
285
104
2о
2о
1о2
2о
2о
_ ^Фсциллограммь1 импульсов напря)кения на эмиттере (конденсаторе о и на базе
2
опт представлень! на рис. 2.1 1 1. Форма напря)кения на конденсаторе €
близкой к идеальной' но стоит за"е'й',, что получение нелинейности
такой простой схемь: все )ке затруднительно. |4ногда
вь:глядит
менее |% у
д'|я повь!1шения линейности и
нагрузонной спосо{ности подобнь;х генераторов применяют
буфернь:е эмиттернь!е
повторители на одном обьлчном или составном биполярном транзисторе.
\4но;кество других схем на Ф|1[ мохно найти , ,й..р''уре
}местно
отметить' что со схемами на Ф||? успе||]но конкурируют схемь| 1тт-1т1.
на ан'шогах лямбда-транзисторов (интересная схема емкостного релаксатора на этом приборе
с
управляемой \-образной БА!, описана в !в0]) ,_,',.'*'.''бильньле
р.;;*;;й",
на ан€шогах олт [77_79]. ||оследн ие в
ряде случаев доке более предпочтительнь!.
3 70-х годах широкую известность получили лавиннь1е тран3исторь:
- приборь| уникш1ьнь!е по физинеским свойствам и рекордно вь|сокому бь:стродействию
импульснь!х схем на них' которое (нто встречается очень
редко) у
с
вь!сокими уровнями рабоних напрлкений и токов
"',*',ется
биполяр|в1-95]. !(роме""того'
нь!е лавиннь|е транзисторь| имеют легко
управляемь[е как 5_образньге, так и
\-образнь:е вАх _ рис.2.\|2.
Ашт0 (н2,вс
$т0Р Р0$: 7?'59.,]5
м
щ
п1гА5шяг
5.Ё80т
з.?Б0т
4180у
50а.'1п'{?
'|2,Б3!с}|:
'1?,нз[н:?
!ты,?лг$в
Ё2.00,!$
1,6!10'!$
й
(н1 2у:
сн1: -7.280'/
80п.0п$
сн2 2?&
тнЁ: +43!0,'/
800.!]п$
Ршс.2.111. Фсцшллоэра]!4]'ь! напря1сенс"сй на кон0енсапоре
в схе'1е еенера!пора пшлоо6разноео н('пряэ!сеншя
5 3ак. 3з
€
ш на базе
ршс. 2.!19
! опт
\29
|лава 2. |!споцн1'кш напряэюеншй, !поков ш песповь!х с11еналов
{|,*с:аг
0
{/р
в
б
а
|Рцс' 2.112. €хемьс вклюцен!1я лавшнно2о ,пран3|1спора ц соо!пвепсп1вующше
_ со с,поронь| эмцп!пера
цм семейспово БА/: а - со с!поронь! коллек!пора, б
|1 в _
со сптороньь базьс
(особенно крем|1рининь: аномально вь!сокого бьтстродействи'1 тран3исторов
во вперкроются
лавинном
в
ре)киме
:т-р-п-:.:* планарно-эпитаксиальнь:х)
эс}фекте
статей
серии
шв
[81-9!]
""',],*
книге
в
и объясненном
[16]
]",.
'о"'рухенном
области
расширения
объемного
зар'!да (ооз)
коллекторного
перехода
вглубь
базьт_вплотьдодина\,1ическогосмь|каниясэмиттером'14спользующиеэтотэф.
облабь:ли названь| лавиннь1ми тран3исторами с ограниченной
ф'|'
объемного заряда - лтооо3'
стью 'р'",*сторь|
лтоооз(иобь:ннь;екремниевь|е11-р.11транзисторь|,работаюшиелавинно\4
получить уник'шьнь1е параметрБ: импур€)(име о ограниченной ФФ3) позволяют
приборов'
льсов' недости)кимь1е при использовании других полупроводниковь1х около 25 А
амплитудой
с
импульсов
ген-ератора
схема
|1римером может слухить
около 1,5 нс [95]. [енератор предназначен для запуска
при длительности
"й.у',''
,моцнь!х скоростнь|х лазернь1х диодов'
напр'1жени'|
3то типичная релаксационная схема. !дя увелинения на(!апьного
пеколлекторного
пробоя
на конденсаторе релаксатора до напряжения лавинного
пронаступления
впло_ть
до
транзистор
рехода {/* хелательно надехно запереть
кФм' подключ'енньпй к
боя. Аля этого в схему релаксатора введем резистор '&,:10
51 *с
*0:с
г1*
щ21 2А
51 *!*
а; ,щч,7=50 Фь{
а#
вн
дб
}{&$04
пт
1?{ {5д
18!'
я{
к осцшл_
о5-1 250
2о пФ
1ф
Ршс.1.|13.€хемаеенера!поромощнь.хнаносекун0нь!хш1'!пульсовнолавшнном
,пран3!1с!поре
!030
2.7. 14сгпочнцкц цмпульснь!х с||аналов
источнику напря)кения /' отрицательной полярности.
|]ри этом потенциал базь:
фиксируется диодом !', нто предотврацает пробой эмиттерног"
йоделирование на 3Бй и эксперимент показь|вают'
на'! индуктивность
";;;;.
что дахе малая паразит-
разрядного контура (в единиць; н[н) вьлзь:вает сильнь|'й коле-
бательнь:й процесс. Бьлло установлено' нто эффект',"'!'
способом борьбь: с ней
является применение нелинейного накопительного
конденсатора' емкость которого увели(|ивается по мере его разряда. [1одходящим в этой
роли является силовой диод кд2\2А, которь:й имеет
рабонее напряхение 200 Б (больше (/') и ем-
кость около 45 пФ при напряхении 100 в. Фйа во3растает
в несколько
пр|4
уменьшении напряхения до 0. !(роме того, эЁт диод имеет очень м:шое раз
паразит-
ное последовательное сопротивление.
9тобьт исключить отражение в кабеле осциллографа
сторь!-,{" по 51 Фм в начале и в конце кабеля,
ввелем согласуюшие рези-
.'дйй''.*!''
грузке '&',' 3то означает возникновение
" "'делителя напряхения в '.'''й'.р'о
2 раза. 3 качестве
эквивалента нагрузки возьмем практически безиндуктивньгй
резистор й]![-0,25 с
номиналом 1 Фм.
Ёа рис' 2'114 показань| осциллограммь! импульсов на нагру3ке.&,=|
Фм и
на
коллекторе тран3истора' снять!е 250-й[ц
шифровьлм осциллографом )5-1250
фирмьл Ё7 ||}1[а\' Амплитуда импульса достигает (с
унетом деления напряжения в
2 раза) 25 Б' т' е' ликовь;й ток в нагрузке имеет значение
25 А, вполне соответствующее нашим прикидкам. [1ри смене транзистора
амллитуда
примерн0 от 20 до 30 А при практически ан€шогичн,,*
''*.] б,,',
,р.".й,,*''*'
,;р;;;;;;-:"
ймпульс разрядного тока имеет почти
равнь|е по длительности участки нарастания 1 и спада 2 тока и характерньлй вьгброс после
них _ 3. ййни""."р'!'|,
этот вь:брос можно предельно сократив
д]1ину разрядной цепи. [1олн,.
у'.р'|*ние вьлброса' как правило' не целесообразно' поскольку
он способствует рассась|ванию избьлто.лньлх зарядов в реальной нагрузке
- лазерном диоде и уменьшении
длительности спада светового импульса.
!{астота автоколебаний
генератора около 200 к{_ц' что превь|шает предельнь!е
частоть] работь: больтлинства лазернь!х излунателей
(вклюная лазерн Бле
Ё,'''"''учающие ре:шетки). !меньшив Б* или
увеличив .6' мохно перевести генератор в
ждущий ре)ким и запускать импульсами лоложительной
!олярн'"'", ,',''''*й,ми на базу транзистора чере3 ра3делительнь;й
в сотни
0м. !сли .8* не-
резистор
0|$р!ау
(0|.,р!!п!
ш
Ёг0!в
[щ
#1ж
(на
+11 5+/:
(н]: -0,']Б4}:1/
5{|'/*
твБ : -30'п0т
2п'
Рцс. 2.! !4- 9сцшллоера./!,!!14ь! ц'1пульсов напря?|сен1].я
лав ц н но ео п р а н3 цс по
р
н(' на2р!3ке -;"-/
|| коллекпоре
" " "'
а п р ц м а с !д гпабе по е р ,з
'
'
, йЁ,''
о;;'
"
"
1:0з |
|лаво 2. !,1спсоцншкш н('прялсенш(о, поков 11 1п€€&Ф6б!(
Ёш?н&]!@6
+в
&к
}{]1 75 Фм
66к
в$
1.Ё к
8ьяс*д
&н
!ёк
] э"т
50 Фи
'о
Рцс. 2.! 15. |енерагпор пря'соуеольных'|!мпульсов на ла'в!)нном 'пран3!'споре
ка6еля
кт630А
" ',*''.,'{'льной
йцнцей в вц0е'отпре3ко коокс!'альноао
описанной'
много превь|1шает {/", то форма импульсов получается ан:шогичной
||ри меньгших -0* амплитуда импульсов бьтстро падает'
виде отрезка
3аменив накопительнь:й конденсатор накопительной лпнией в
прямоугольнь|х
генератор
коаксиа.||ьного кабеля мо)кно построить очень простой
вь|соковольтньлй
_
применен
Б
генераторе
импульсов
рис''2.115.
наносекунднь|х
коаксиа75-омного
300 Б и отре3ок коакси'шьного
кт630А и'
'.'''
"
'й.".""{'р
льного кабеля с &чиной около 1,5 м'
Ёа рис. 2.1 16 прелставлена осциллограмма формируемого и.ууулчса. Ёетрудно
(15 нс) онень хоро,'"*''т", нто форма импульса при столь малой длительности
в' |1олунить такие
100
шая, а амплитуда импульса на нагрузке 50 Фм достига9т
трудно' а
довольно
схемнь|х
ре:лений
от обь|чнь|х и куда более сло;кнь1х
слухит
ддя
емкости
сцебольгшой
"",у',',,
подчас и просто н9возмо)кно, 1(онденсатор
импульса.
_
вь|ходного
вь:брось|
он
умень:шает
*'рр"*ц'" фр'н'' импульса
транзисторов (1831А
|1ри использовании в этой схеме менее вь!соковольтнь|х
соответственно
и |(1102./1 мо)(но получить амплитуду импульса при той ;<е форме,
прямоугольгенераторов
схем
и
схем
других
ряд
около 70 и 30 Б. Расчет подобньтх
в
найти
мохно
[16]'
транзисторах
нь!х импульсов на лавиннь1х
Б натци дни параметрьт подобнь|х генераторов мо)кно существенно улучшить'
кремниевь1е
применяя специ:ш|ьно разработанньле зарубехнь|е вь|соковольтнь[е
Ашт0
(н2.гв( $т0Р
Ро::
5.Ё00г:я
{н1
ш!$р|ат
::::::
'^а_#!
:
:( : : |: : ":
,/ = , 1, :
с0цр!|п!
:
:
,,,
'
, , ,;, , , , ; , , , ,т , , , , ; , , , , ; , , , ,
!::1:.
'|,
[::!::
''/:':':
!.
-
1 :' :''
.!
щ
Рго['в
!щ
Рл!!1!0п
$в1 10 0т
{Ё'1 50$
-
(н2: -ф,00т
{Ё? 20т/
-
тпп | -1н,0пт
5п5
2'115 (р=300 Б)
Рцс. 2. 1 1 6. Фсцшллоеромма вьохо0ноео !|мп!льса еенерс',пора ршс'
\з2
2 -8 - !у1ноеофу
лтооо3. €ерию
нкцшональнь|е еенера!порь| проц3вольнь[х сценалов
таких приборов разработ;ша в середине 90-х годов крупная полу-
проводниковая фирма 2е{ех 5еп':!со:.:0шс1огз. |1риборь: гммт413; Рммт41з,
7тх415 и Рйй}417 имеют напряжение ['/': [}.,':150, 260, 260 и 320 Б, .'*'',,Ё
токи ра3ряда конден_сатора 50 и 60 А [95]. 1ранзисторь[ вь|полнень1 в сверхминиа_
тюрном корпусе 5от23 для плотного поверхностного монтаха на печатнь!е плать|.
!,лина вь|водов у них миними3ирована' что уменьшает их паразитную индуктивность и умень!шает возникновение колебаний лри
разряде 6. Ёесмотр'! на уника_
льно больгшие импульснь!е токи' средняя рассеиваемая моцность приборов
состаш|яет всего 0,33 или 0,68 Бт, т. е. приборьп относ'!тся к классу маломощнь|х
транзисторов.
|1рименение этих транзисторах позволяет в прость!х
релаксационнь|х схемах
получать наносекуднь|е импульсь[ с амплитудой ло 50-60 А от одного
лавинного
транзистора или многие сотни Б и сотни А при их последовательном и параллель_
ном включении, либо при использовании в схеме йаркса. Ёеобходимо"',
чении таких импульсов появилась в связи с созданием новь|х типов измерительнь[х
' ,''уприборов _ ла3ернь|х локаторов и д:1"льномеров' видеолокаторов и георадаров.
Бпронем, на этом обзор таких устройств мь| вь|нухдень| лрервать' поскольку
построение устройств на современнь!х лавиннь!х транзисторах
серье3ная тема' заслу)(ивающая отрахения в отдельной книге.
это ухе отдельная
2.8. ]у|ногофункциональнь|е генераторь| произвольнь!х
оигналов
2.8.1. |'енераторь! произвольнь!х сигналов серии1е&{гоп|х
Агс3ооо
Б последнее время появился новьдй класс многофункциональнь|х генераторов'
по возмохностям многократно превосходящим дахе описаннь|е вьггше
функц:..:он'шьнь[е генераторь|. 1ак, корпорация 1е&1гоп!х
один
из лидеров в области разработки и производства вь!сококачественнь|х измерительнь!х
приборов ,ед',.,'
вь!пустила на рь|нок серию генераторов произвольнь!х сигн,шов АР63000.
Ёьлне
новая серия представлена шестью моделями: Агсз021
АРс3!0|,
,
Агс3!02, АРс325! ,
Буквьл <Агс) являются
^Рс3022' слов Агб1{_
гац/Ршпс11оп 6е:.:ега(ог
"'*р,щ.,'ями
^Бсз252.
([енератор |!роизвольнь;х Функции)
гяо:
[1оследняя шифра в названии приборов
указь|вает на число каналов: ! _ однокан€шьнь|е приборь: и 2
- двухканальньте- !'вухкан'шьнь|е генераторь! способнь:
формировать
независимь!е сигналь| по обоим *.,-^",
в том числе и синхроннь!е
(например, лифференшиальнь:е). Аве средние
цифрьг приблил<енно ука3ь[вают на
максим'шьную частоту генерации синусоид:шьнь|х сигналов: 02-25
й|-ц,
|0_|00 й[ц и 25_240 й[ц' йинимальное значение частоть! 0,00| |ц (|
мгш).
||риборь: используют новейшие методь| генерации мнохества сигналов
с помощью одной сБис и методь! прямого шифрового синтеза частот' обеспенивая
при
этом максимальную нестабильность !|астот вь|ходнь!х сигналов не
более | .|0-6
(или 0,0001 %) за годработь: и
работу в диапа3оне температур от 0 до +50 .€. €рок
гарантии на приборь: 3 года.
|енераторь: АРс3000 я вля ются комби нацией
фун кционального генератора (генератора стандартнь|х функций)' программируемого генератора
сигналов произвольной формь; и генератора импульсов с
регулируемой длительностью фронтов.
|3з
|лава 2. Р|сгпоцншкш нопряэюеншй, !поков ц пес!т[овь[х сшеналов
Ёо, фактинески они сочетают в себе функции мнохества устройств, нередко вь|-
пускаемь|х как отдельнь|е г1риборь|:
. вь|сокостабильного 1широкодиапазонного генератора синусоидального сигнала с несколькими видами модуляции;
. генератора прямоугольнь!х и г1илообразнь|х импульсов с изменяемь1м в шивидами модуляроких пределах коэффициентом 3аполнения и различнь!ми
ции;
о функшионального генерат0ра ш]ести типовь1х временнь1х зависимостеи с возмохностью
сигналов
с любой
математи!!ески
заданной
зависимостью;
. программируемого генератора сигналов произвольной (заАанной пользовате_
лем) формь|;
. генератора }||ума' которь[й мо)кно добавлять к другим сигналам;
. генератора трапецеидальнь|х импульсов с раздельно регулируемь!ми
ностями полочки фронтов;
длитель-
. генератора качаюшейся частоть|.
серии показан на рис. 2.|17 ' 1риборь| вь|полнень1
Бнешний вид генератора
^настольной
конфигурации он имеет вь|соту 156,3 мм'
небольшим корпусе (для
ширину 329,6 мм и глубина 168.0 мм). Бес прибора 4,5 кг, в упаковке 5,9 кг. Аиаот 0 до *50 "€, температура хранения от -30 "€ до +70
пазон рабоч'*
'.''.рй'ур
'€. Фхлаждение прибора активное с помоцью вентилятора на боковой стенке'
Б связи с этим закрь{вать боковьле ст9нки нельзя' по обе сторонь1 он них нухно
й**', не менее 5 спц свободного пространства. Ёеобходимо 3аземление прибора
в
(клемма на задней стенке).
Ршс.2.!17. Бнецлнцй вш0 0вухканально2о 2енера/пора сершш АР63000
Ёа задней панели располо)(ень1 защитнь1й порт 5есшг11у Роп, разъем сигнаша
внешней модуляции
добавляемого к основному сигналу А9) 1т\,1Ршт, разъемь|
|'.'-',
вхт моош[Ат1оы сн1/сн2' входной вхт квг !ыР1-.]т и вь|ходной
вхт квг оштР[]т ра3ъемь! опорной (эталонной) частоть|' Бсе эти ра3ъемь| стан_
фоме того' имеются ра3ъе['1ь| для
дартнь1е 50-омнь:е коаксиальнь!е типа Б\€.
подк.,1ючения к линии 053, сети !-А\ и порта 6Р!Б' используемого для управле-
и гнездо
ния измерительнь!\4и приборами. Б'сть так>ке винтовой 3ахим заземления
вь1водом.
с
3емлянь1м
кабеля
для подключения стандартного сетевого
сории
Фсновньле технические характеристики разнь!х моделей генераторов
(!
гали
каналов
числом
отличаются
р'". 2.1 18. |!риборь1
Арс3000 представлен,,
"'
[34
2'8' ||1ноеофункццонольнь[е еенерапорь! проц3вольнь.х
||!одель
Аг6}101/АР63'02
А Р6326{,Арс3д52
сицсоида
[4гипульс
12'5 !ч,1|-ц
0аьтять
от 2 до 65'536
сценалов
0 |и!-ц
120 {и|-ц
Фт >16,384
до 1з1'072
чаотота в
>''8,зв4
до 131,072
Амплицда
,[глсплеп!
цветной
йнтерфейс
6Р!в
ш$в,
Рцс. 2-|18- Фсновньсе харак/перцс,п1.кц еенерап'оров
сериш АР63000
2), максимальной частотой синусоид€шьного напряхения
(25, 100 и 240 й|ш) и
вдвое более низкой максим:шьной
частотой ,','ф""'"
(прямоугольного, импульсного и произвольного).
формами, определяемь|ми матем атическими
напр'!жения
"*,щ,-"''о
и*'у',.,!
! ;;;";;;;;;;;;;;;
функциями' мохно формировать в
диапазоне частот от 1 м[ц до 1 \4[ц.
9правление генератором' в осн0вном, кнопочное'
но есть и
}Аобная поворотная ручка универсш1ьного манипулятора с
кнопками направления (в правом верх_
нем углу передней панели). 3ти кнопки исполь3уются
ду
!|исла
того
или
иного
параметра'
например'
частоть|'
ручка позволяет бьлстро менять число в вь:бранном
1.000 000 000 00 \4Ё: _ частота 1 й[ц,
для перемещения по разря_
лосле
чего
поворотная
разряде. |1ример: частота
меняется изменением
десять|хдолеи м[ц]
3то очень удобно при имитации плавного изменения
того или иного параметра.
[енераторь: имеют самь:й современньпй, простой,
;;;;;Б;;;'";"добн ь: й и нтерфе йсу совреме н н ь; х ши
"'.'".,,,; ;;;й;;;;;;;_
фровь: *
ста-,|ли(!еский цветной цисплей (только
'.ц''''.р'ф;.ъ;;
у модели АРсз021 он нерно-бель:й) с размером по диагонали 5,6 дюйма отобрахает
крупнь|ми знаками основнь|е парамет-
рь! сигналов и рехимь: работь: генераторов
сигн€шов _ рис. 2.1 19. [енератор имеет
и пр€дставляет
форму
"'.,,Ё'.',,*
интерфейс (надписи на передней
панели)
на 8 язь:ках, включая русский.
!ля изменения язь|ка надписей на передней панели поставляется накладка' которая крепится на
передней панели.
Рцс. 2.119. ,[т;сплей серц|1 еенерап'оров Агс3000
}{35
(лаво 2. [1сгпоцнцкц н('пряэюеншй, !поков ш п!ес!повь!х сш2налов
Фсновньте вь!ходь! (или вь:ход в одноканальной модели) изолировань| от земли
приборов, так что генератор мо)кет использоваться как <(подвешеннь!й) источник
плюс импульсное) относитель_
сй'"-''. \4аксимальное напря)кение (постоянное
но его внутренней 3емли не дол)кно превь|шать +42 в. Бозмо>кно изменение фазь!
_180,00' до *1&0,00' и осушествление амплитудной,
синусоидального сигн,ша от
частотной и фазовой модуляции' а так)(е частотной манипуляции' Аля импульснь|х сигнш1ов во3мо)кна еще и 1широтно-импульсная модуляция, которая широко
используется в преобразовательнь|х устройствах для управления мощность}о в нагрузке' например для изменения яркости свечения светодиодов или изменения
температурь| нагрева нагревателей в электрических печах'
2.в.2. 8озмохсности генераторов серии Агс3ооо
Б качестве генератора синусоидальнь[х сигн,шов АР63000 генериру'ют такие
насигна.||ь| с частотой от 0.001 [ш (1 м[ш) до25,100 или 240 й|'ц. 9тот диапазон
много перекрь1вает диапазон частот звуковь|х генераторов и обь}'!нь|х аналоговь1х
моБ9-генераторов стандартнь[х сигн'шов старь1х ан:шоговь|х моделей' Бозмохна
шума и посто'!нного
дуляция синусоид:шьнь!х и других сигн€!лов (кроме еигнала
на
представлень|
сигн:шов
Фсновнь:е
напряхения).
формь: генерируемь!х
рис.2.120.
у АРс3000 на частотах до 20 кгц коэффициент гармоник не превь|1шает 0'2%'
Ёа более вь1соких частотах при двойной амплитуде вь!ходного сигн:ша 1 Б уро-
вень подавления паразитнь!х составляющих у первь!х четь[рех моделей генерато_
на частотах от 1 до 25 й[ц и 50 дБ на
ров более 60 дБ на ,}"''''* до 1 !1|ш, 50 дБ
й[ц.
100
частотах от 25 до
(кстати, как и напр'|)кени'1
!'войная амплитуда синусоидального напряжения
20 и 50 мБ для групп ге10,
от
изменяться
мо)(ет
Фм
50
нагрузке
других форм) на
Агс325!/з252'
(и
приборов
Б
5
в
10
на
у
до
,р"л"',,'Ё"нь!х
рис.4
нераторов,
3то обстоятельство яы1яется одним из немногих недостатков генератора - его не-
без прп":мене_
льз'! использовать в качестве генератора сигн€шов малой амплитудь|
ниявнешнихделителейнапряхения(аттенюаторов).}становкаамплитудь!.произампливодится с ра3решением в 0'1 мБ. Бозмохна установка уровня как двойной
тудь|' так и среднеквадратичного 3начения и уровня мощности в дБ'
в
|!релусмотрена работа на нагрузку 50 Фм и на вь|сокоомную нагру3ку' при!!ем
последнем случае предельньтй уровень напряхения удваивается. |1редусмотрено
ис
смещение вь|ходного сигн:ша по постоянному уровню в пределах его размаха
1%
около
сме1цения
и
разрешением в 1 мБ. |!огрешность установления уровня
(б''ее
точнь!е зна!!ения указань! в фирменной
спешификашии)'
АмплитуАная неравномерность при уровне двойной амплитудь1 в 1 3 мала. !,ля
(в пределах ука3анвсех генераторов она характеризуется следующими даннь!ми
ного диапазона частот д'!я кахдой модели):
в качестве
3есьма эффектньпм является применение генераторов АРс3000
([астот'
1
м|ц
до
равнь!х понераторов импульсов. 3десь реализуются частоть! от
!02
(до
АЁ63101/3
50
й[ц
сигн'шов
у
ловине частоть! повторения синусоид:шьнь!х
ме_
мохно
определений
возмохнь|х
пределах
и даже 120 й|_ц у А6Р325|/3252). в
нять не только частоту (или периоА повторения) импульсов' но и времена нарасге-
1з6
2.&. Р1 ноеоф ц нкцшонольнь!е еенера1порь! проц3вольнь!х сше налов
Ашт0 (на..0{
Реа[6е1Ёс1
(> 2ц5)
510Р Р0$: 4,000,!!5
Ас0ш1Р!
Реа[
(> 2ц!)
'Ё1*с!
п!
ц!|
Ауе|а0е
А!ег.19Ё
|в
ш
Ре|!.!1
ре[!;!1
цп
ц!
га'1 тг;!!ег
г&!{ тг!9!]Ёг
дп
вп
н-Р!' га!1
сн2
2т:
н_Ё0! гё!1
!в
(н1 0.:?:
сн?: -?'520!
тв6: -6'080у
сн: !т:
-тв6
о
|
_6.160!
5!5
Реа} Ёе1ес1
Реа[ ]]ф1ес1
(> 2ц!)
(> !!{)
щ1
цш
Аувга9ё
А!е|'1']е
|в
ш
Рег5к1
Рег9.51
пп
ш
га'1 тг.!0Ёг
[а*1 [г;ч'1ег
ш
ш
н-Ро! га51
сн'1 0'2т =
сн:: -?.5:0'{/
сн2
?!:
|в
н-Р0! га51
|в
сн2
тв|;:_5'8ф1'
Ё
?т:
тв6]-5.8Ф!
0.25!!
|в'
Рцс. 2.120- Фсцуллоера'1'4'ь| сц2нала на основном вь!хоое (верхняя
кршвая)
ц в ьах о0 е 3 а п ! с ка ( ншлс н яя к р ц в а я) :, , ,
,о ,, , й" а- Б-'-'',"' (
у,
)'
й1' '"',, а
сш2нс'л с о:пплштпу0ной лсо0уляццей (6),
'
"), " ц "Б}Б
п|ямо-цеоль,,''',7''у',;;'-(;'"ш пшлообразньай сшенал (е)
тания и слада и активную длительность. 1аким образом,
в общем случае генерируются импульсь| трапецеидш1ьной формь1 _ рис. 2.|2\ . !у1инимальная
длительность фронтов импульсов у генераторов серии АРсз000 составляет
|8, 5 и 2'5 нс.
йинимальная длительность импульсов 30, 3 и 4 нс,
длительность у
всех моделей 999 с.
''*'']-,,ая
Большую группу сигн.шов' генерируемь]х генераторами АР63000
можно отмести к разряду математических функций. 3то
ухе упомянуть:й'пилообразнь:й сигнал' сигн€ш вила з!п(х)/х, функция [аусса (рис 2.121
,6), функция "|-!оренша' экспонента нарастающая, экспонента падающая (тут определения
неточнь1
- фактт4не_
ски речь идет просто о перепадах с экспоненци:шьнь|м спадом
поло)кительной и
отрицательной полярности) и гаверсинус. Бсе эти сигна.'1ь|,
за исключен'Ё* ,'''образного, вь;бираются из позиции меню Бце... в меню
Фни'. как и спго'й,''.
н€шь! математических функций, генерируются с
частотами от 1 м{-ц до 1 й!-ц.
9астотная модуляция так)ке возмо)кна
рис. 2.121 ,в. |(ак и лри ам!ллит;д,ои
-
модуляции' частотная модуляция мохет осуществляться
разнь!м и видами сигна.
лов: синусоидальнь!м'
прямоугольнь]м'
импульснь!м'
1||умом и произвольнь!м.,
йодулируемь|е сигн'шь! могуг иметь ллобой
*р'".
*у^', 1
стоянного тока. 9астота вншренней модуляции мо)кет
""бь;ть от 2 м[ц до 50 к[ц.
[1ри настотной модуляции пиковое отк.,1онение частоть]
составляет половину максим€шьно возможной частоть! синусоидш]ьного сигн'ша.
,'.
й!щ,""'."'
|3т
А[|т0 (н2 1 в{
5т0Р Р0' ; 10.{|0п!
Ас0ш1п!
Реа[6е1фс1
РЁа[!]ё1е':1
(>
() 2!5)
А!е!&!е
А!ега!]Ё
Рег5в!
Рег$!51
га'1тг!!,]Ёг
га!1т[.']9ег
2!5)
,цп
щ!
Ф
ш
ш
2'/*
а тв6:-5.840!
{н1 [2!:
сн2
Ашт0 сн2 / 0с
5т0Р Р05: 4680п'
сн2; -].5201/
0.25!'
:
-
ш!
ш
н-Р09 га51
н-Ро5 га51
!в
|:| |
:-
'
:
(н1 0,2''/:
Ас0ш1в|
А|-1т0 {н!
сна | -Ё.8п0!
..0(
сн: 2! =
_ тн6: -5'1:0,/
о
5тпР Р0$| 2439д5
Ас|]штвг
Реа[ {е1ас1
(> 2!9)
Реа} ЁЁ1ес1
(} ?ц!)
Атега!е
Ачег&це
ш
щ
цп
ц!
Рег!|51
Рёг5!$1
ш
цп
га51 тг'ч']Ё!
га51 тг!9!е[
:;:'
:
$],ч1}!.ь'*',|Ё.,*.'',
|в
----|-
м
ц|1
1п!
ш
ш
в
н-Рф5 га51
н-Р0' га$1
.н1
ё|!
пч!ф
':):шу
{н2
.1т
г
|ц
\
5д!
тР6 | -2'зЁ0!
Рцс.2.121'@сцшллоераммь|сцанал('наосновномвьсхо0е(верхняякршвоя)
(а) сшенал в вш0е
ц вььхо0е 3апцска (нцасняя кршв-ая): шмп!льсньсй сшенал.
ф!;-;;";;!"';';'(;|,;;;;;;"'-''о0ул'рова1н?'^й".::::::-(в)'ш
моо цляцшец \е)
с !1)!!ро!пно-шлпцльсной
Фазовая
[иапазон
модуляция
означает
изменениё
фазового
'
шмпцльсньсй сшенал
сдвига^несущего
ко!'!ебания'
сдвигов от 0 до 180 градусов с установкой чере-з 0.1 градуса' !'иапазон
9астотная манипуляция
частот модуляции тот хе' что при частотной модуляции.
1
й[ш'
возможна с частотой от 2 м[ц до
во3мохна 1широтно-импульсная модуляция (ш и м)
.[1'ля импульсного сигнала
закону' например линейному или синусоидальному. ' |]ри этом
по
различному
видемодуляцииамплитудаичастотаимпульсовнеменяется.номеняетсяихкоисполь3уется в преобразоватеэффишиент заполнения. т'*^" модуляция широко
2.|2|,г пока3ан пример шим
льнь|х устройствах силовой электроники. Ёа рис.
к[ц при частоте модуляции 50 к[ц (диапазон частот
д.г|я импульсов с частотой 500
]''у'!,*" при !1||1\4 от 2 м[ц до 50 к[ш) с девиацией 30%' Аа осциллограмме
основного сигнала отчетливо видно изменение коэффициента
заполнения импу-
льсов.
Бсегогенераторь|серииАРс3000имеют12стандартнь:хформсигналов.Бсе
серсамь!х
разнообразнь1х
они поле3нь| и по3воляют исполь3овать генераторь1 для
возмохномере
полной
в
уникальнь!е
Фднако
целей.
и
виснь|х' научнь1х унебнь:х
произвольной
фор_
сигнш1ов
сти генераторов проявляются в рехиме генерации
отме|]риятно
Агб.)
функший.
мь| * меню и кнопка |1роизвол1н. (в оригинале
до25,100 и даже
тить' что полоса частотдля произвольнь!х сигн:шов нормируется
240й[цугенераторовтрехгрупп'отмеченнь|хвьтше(ом.рис.2'118).|!риэтом
его дискретизации составсозданньтй сигнал имеет разрядность |4 бит, а частота
генераторов Агс3101/3102 и дахе 2,5 |вьтб/с у
|вь;б/с
;;;_;;
1зв
1
у
2'8' |[ноеофункццональнь!е еенер&порь! прош3вольнь[х
никто нам не мешает в качестве такого сигн€ша
^Рсз25\/з252'А
образцом сигнала л+обой формь:!
!ля хранения созданнь{х поль3ователем сигн'шов есть
сценалов
воспользоваться
*
вида
памяти
два
встроенная и вне11]няя. Бстроенная пайять позволяет
создать 5 файлов, имена которь|х представлень| в окне генератора' показанном
на рис. 2.122. 3то окно вь|зь!вается нахатием кнопки |!роизвольн. меню
произвольн.
формьл экранного
функций г вьлбором позиции €игнал
мен}о. Б окне представлень! имена
файлов, храня-
щихся во внутренней памяти. Б позиции экранного меню |]амя', -"',
Ёо."'*ность вьтбора окон либо внутренней ламяти (рис.
2.;22), л/моо внешней памяти
флэгп_карть|' которая вставляется в гнездо под экраном.
Рцс' 2'!22' 3кран 0цсплея 2енера,пор{' с окном вьсборо
({тобьл
провери.''ь возможность
генерации
файла ш3 вну'пренней памяпц
произвольнь!х
сигналов
бьтл
задан
пилообразной формь: в виде двух периодов в одном
кадре произвольного
сигнала' Ёапоминаем' что обь:чнь:й пилообразньлй
сигнал мохет иметь частоту
повторения максимум в 1 й[ц. Фсциллограммь|
нашего сигн,ша .
тотой 5 й[ц показань| на рис. 2.123,а. Фактическая
"!!"й'й-].Ё;;;;;-;;;;';.';
10 й^[ц поскольку она удваивается из-за
двух пил в кадре. !(ак видно из
рис. 2.123,а форма 10-й[ц пиль! очень дахе приличная. Ёебо',*й.'-;;;;";;,
после резкого спада (обратнь:й ход пиль:) ,ь,зван1,
неточнь1м .'.'^.''^"'!' !.оЁ_
ля с 50-омной нагрузкой. |1ри 3амене кабеля (75
см) более длиннь:м колебания
перемещались
сигн€ш
в другое место' д'шьше от спада.
Бьлло интересно проверить' а какова будет
форм а пиль\' если увеличить
основную !|астоту до 50 й[ц' а частоту пиль|
]о0 мгц: €казано ] .д.']"'
до
(см. рис. 2.123,б}| йо>кно бьгло о>кида',, .'''
пила вь|родится в синусоиду, ||Ф€(0:
льку полоса частот вь!ходного усилителя АР63101
огранинена значением в
у
100 й[ц. Ёо' как видно из
рис.2.12з,б дахе в таком экстрем:шьном случае вь|ходной сигнал скорее наг!оминает пилу с сильно
скругленнь1ми верхушками' чем
синусоиду.
Разумеется,
что
возмо)кность
создания
произвольнь|х
сигналов
!|то
озна!|ает'
генераторь| серии Арсз000 позволяют поль3ователю
создавать бесчисленное
мнохество сигналов самой разнообразной
формьг' генераторьл предусматривает
различнь1е возмохности создания сигн:иов произвольной
от копироваформь:
ния еигналов стандартньтх форм,
ручного ввода опорнь|х'точек и- интерполяции
кривь|х в проме)кутках мехду ними'
до ввода отдельно кахдой точки сигналов с
разре1|]ение в |4 бит' 3то очень вь|сокое
разрешение _ достато[{но отметить' !|то
[,3.9
[лова 2. Р1стпоцншкш напряэюеншй, поков
$т|]Р Р05|'1118'0п5
Ацт|] (на { 0(
Ас0ш1яв
сшаналов
ш пес!повь'х
А|!т|] (нэ / 0(
5т0Р Р!5: 5.з?0п5
Реа} 0ё1ес1
(} 2ц$)
Асц[|1пс
-
ш!
Реа}
'1е1Ёс1
{} ?ц5)
ш
Ауега0'
Ауе|а9е
в
в
Ре/5|91
Р9г'!!1
цп
цп
га51 т|;!0ег
га51тг!']9Ё[
@
ш
н-р05 га5|
|в
сн2 1$ *
сн1 0.:т ф
(н1 : +0,зва!
50п5
твБ: -2,08|:!!
н-р0! га!1
м пэшЁй] щ'зшт
,
а
Р:^сс. 2.123-
(верхняя
сн2]\'ф
|_?.з60!
!в
2гп:
тя6
6
основно]'1 выхо0е
9сцшллоера:пмьо пшлоо6ра3ноео сценалс' !!а
, в'ьсхо0е запу.ско (ншэюняя кР1]вая) прц часпопе п11ль[
|0 ]|||ц7а) ц !00 мгц (6)
'р,9."')
многиешифровьпеосциллографьпловольствуютсяразрешениемв8бит(этовсего
256 значений каждой тонки)'
и-текуший редактируе|!х мо>л<но сохранять во внутренней памяти (4 сигнала
3то уже вполне совревне11]ней
и
во
флэш-памяти'
хранить
мь:й сигнал), а мо>кно
перенести на компьютер для соменное ре1шение _ карц с флэш-памятью мохно
или для применения в серьхранения файлов не )кестком диске большой емкости
в том (|исле с помощью
езнь|х программах математической обработки сигн:ш|ов'
\4а{|-тса6, йа[!-те:та11са' ['[ар1е или
современнь!х систем компьютерной математики
моделирования сигнавозмо)кности
неограниченнь|е
мАт[Ав. Бсе это открь|вает
лов и использующих их устройств'
!,ляснятшяА9|.разлинньтхустройствиихиспь1танияприизменениичастоть1
[(а'пание). 3ахно отметить'
сигналов слу)кит р"*"' |(ачанйе (**,.*, 5шеер или
синусоидального' так и для
что ка(!ание частоть| мохет осуществляться как ддя
импульсногосигн?ц!акаксприменениемвнутреннегогенератораразвертки'таки
на рис. 2.|24. Бсе укавнешнего. 3ависимость частоть1 от времени представлена
заннь|енаэтомрисункевременнь|еичастотнь|епараметрь|мохнозадаватьвэкили ло;;;;"*
того мо)кно задачит качание частоть! по линейному
мен|о. фоме
гарифминескому закону. |1оследнее нухно при снятии
логари'|мических А9}' _
{астрта
[онечная
ча6тота
Ёачальная
частота
8рвмя
Развертпи
Ршс. 2.124. 3авт;сцмосгпь- цаспопь| оп! вре'ленц
(свшп-еенерапоРа)
140
в ре'!оцме'к('чан!1я
2 -8. А4ноаофцнкцшональнь!е
еенерапорь| проц3вольнь!х сценалов
лАчх. ||о у::<е указаннь1м причинам нель3я исполь3овать этот рехим (свип-гене-
ратора) для сигн'шов постоянного тока и |.!1ума.
Б заключении обзора возмо)кностей генераторов стоит остановиться на еще
одной интересной возмохности приборов _ форй'ровани|1 пачек сигналов
ра3личной формьл. Аля задания такого ре)кима работь:
кнопка []а.лка. йохно изменять число сигн€шов в пачке от 1 до 1000000. "!у*и'
Бозмо>кна так)ке непрерь|вная ге-
нерация заданной пачки. }{а рис.2.125 показан пример генерации пачки
из 5
пилообразнь|х импульсов. |1ачка мохет стробирова',"" *,* от внутреннего
генератора импульсов' что и показано на рис.20, так и от вне1шнего генератора, вь1ход
которого подк.,1ючается ко входу !прш{ на передней панели генератора
АРс3000.
Ашт0 сн?/0(
::
,, ,/ :,
$т|]Р Рвз; .1'|2.0дс
Реа[ 0е1ес1
:
/| 11
1.1../:.
( 2 ]шс]
щ
/[
Арега9е
1\;
!!/! |1!|,
.||.! ',[,,
щ
!:
:!
1, 1,
!:
Ре[$|!1
|'!!||".!'!п
щ
1
!*;=
!
::
::
сн1 0.!у:
(н2 : -$.800т
:1/
:- 1т]
:',
га$1 тг!!']е[
.]:.
]
ш
!:
!.
!
:,
н-Р0$ г&51
(нэ е!:'
тв|;: -!.12|]т
0'1п5
|в
Рцс' 2'!25. @сцшллоерал)ць' почкц пшлоо6разнь!х ц/|пцльсов на основном
вьсхо0е
|верхняя кршвая) ц |1мпульсов на [7!!_вьлхо0е за7уска (ншлсняя кривая)
8тметим еще несколько аппаратнь!х возмохностей г9нераторов АР63000.
14х
мо)кно использовать в качестве генераторов опорного вь|сокостабильного
сигнала
с частотой !0 й[ц. 1!1охно, напротив' обеспечить
работу генератора от внешнего
сигнала с частотой 10 й[ц (область захвата при этом
равна +35 к1ц). Ёесколько
генераторов могут бь:ть работать синхронно. 1(ак
ухе отмеч.}лось, есть возмо)к_
ность суммирования вь|ходнь|х сигналов с внешним сигн'шом.
!ля защить} основного вь!хода от коротких замь!каний и перегрузок по напряхению имеется
встроенная 3а1!{ита и внутренний ллавкий предохранитель. Фднако его замена
требует
обрашения в сервиснь[й центр 1е[гоп!х (в РБссии при
фирме 3ликс |96]). Рейомендуется использовать внешний переходник с плавким предохранителем,
которь: й пол ьзовател ь мохет менять самостоятел ьно.
2.8.з. Работа генераторов серии Агсзооо с компьк)тером
Бозможности генераторов АР63000 заметно
расширяют ся лри организац!4и его
связи с персон'шьнь!м компьютером. |1ри этом возмохно
дистанционное управление генератором' задание и редактирование сигн:шов произвольной
формь! и генерация сигн€шов' полученнь|х от цифровь|х осциллографов.
это!о использу!ля
ется программа Агб8'хргезз(1гп), входящая в поставку генератора.
!,ля использования этих возмохностей требуется инсталляция программь: (вполне
заурялная) и
подюцючение генератора к свободному 05Б-разъему компьютера.
1ребования к
нему вполне обь:чньпе и любой современнь:й компьютер им
удовлетворяет.
Ёа рис' 2.126 лредставлено окно программь: АгбБхрге35 с тремя окнами
нь!х сигналов. Фни создаются после активизации гиперссь|лки 5{аг10а(различ!/ауе_
|4т
|лава 2. !'1спьочншкш напряэюеншй, 1поков ц 1т!ес!повь[х сшенолов
'!!19};:&:;]*;
':1*1[! 1:*: .&
Рцс. 2.!26. Фкна проероммьо Аг0Ёхрге53 (прцл1ер переоачц ус!пановок сцен('ла
нс' еенера,пор)
[огп-:.:... в окне !{'ауе[ог:т
в левой части рис. 2'126, |{оманда 5еп0 \{ауе{огг:1
(о Агб в
позиции меню соп.}п1ш:':|са{!огт обеспечивает передачу установок вьгбранного с;"тгнала (из текуцего окна) в генератор Арс3000'
Ёаряду с созданием сигналов стандартнь|х форм (все они бьтли описань1 вь!ше)
программа Аг6Ё'хргезв обеспе.1ивает со3дание сигналов' временная завис|4п'1ость
матекоторь|х задается математическим вь|ра>кением. Аля этого служит редактор
гиперсактивизацией
(рис'
вь[зь1вается
2.127)
*.'",""*** формул, окно которого
го@*--'
1]фнь'!['
1}
! : :..........:.,..::....:.::..,..:..
.см{&*_*"*
$о{
со.(
|,{
5{4(
]
_"_ * _'__'
г и|Ф-**..**_________'
!Ф( !
ь!(
!л!(
{
ша!
!1
]г-* "
о;ц !
ь*з<
|
цк,м'Ёывь
]
р г*хт*:в'* 1"*-*БЁЁ зъ
!
|
ЁФ'аы ы{{'ч вв*
1ы]пц.{€ыь;м:1в
.:!.:'*'шй';#?{,
в".|в*'.|с'*|
- :_:-:
''9|}фа;а.г|
;
1
**р+:*ч1!;!
::{"}Ёк],.'{|
й;
=;;
Рцс. 1.!27. Фкна ре0окпора формцл про2раммьс Аг0Бхргезз
ква0рагпа сшн!са)
сценала
-
142
(пршмер соз0ання
2 -8. ]|1ноеофц
#:,!!;;;!.11!,
]]
:!':Ё*.{]
]: '\т
нкцшональнь!е ее нера1порь| прош3вольнь!х сценалов
у,* }вр!.т \!ф.{оп ф'ь
{' ""#_ _,; , :
:"":**:!11"' **"
-::- 9_.]; * :',:.':...1:1::
':::
]:г:
-.Б
_*эрс
--.--
скь:.в,о. *':шс 4: ]т0о{ 4оз 5ео!е :
!.;1!, *д€:-**:**1в.:}!*..;*'у*Бй.:з*",.н{+',!!!*|7;й"1!:!;.{:1.]'
- а
й :кс ю ,в
{} ,..];.;;,',;,:'
о{..
Рцс' 2.128- [! ршмер роз0аншя сц2нала про!!3вольной
формьс с по'1ощью
е р аф ши е с ко ео
р е0 а к тпо р а п р о р а м'!ьс А г 6 Ё х р ге в з
2
сь!лки Ё'чь:а{1огт Б61{ог.... Б окне редактора Ёчша{!ол-т мохно
составить просту|о про-
грамму' используя символь| и функции' вводимь|е кнопками
в окне €о:-т-):-т.:а:-':0
!-!зс. !ля примера показано создание сигнала временная
зависимость которого
опись|вается квадратом синуса. |]одготовленная программа (если
она верна) ком_
пилируется без ошибок и в окне предварительного просмотра
Ргет!еш можно наблюдать график созданной зависи]\,1ости. !(нопка 5еп6
то АБ .озволяет направить
созданньтй сигнал в указаннь:й кан;ш генератора.
й закан.ливая краткое описание данной программь| отметим' (|то есть возмохность вь!зь|вать пустой бланк временной зависи[{ости и с
помощью электронного
карандаша с различнь1ми функциями нарисовать от
руки произвольную
ную зависимость сигнала
'р-''',рис.2.\28.
-
3 заключении стоит отметить' что генераторь| серии Арсз000
это цельд:] комплекс средств генерации сигн:шов
от
простейших
самь|х
сложнь|х.
до
3то довольно дорогие приборь|' но следует- помнить' [{то они заменяют
несколько приборов и имеют огромнь|е возмохности в создании сигналов любой
формьл. Фни необходимьл для моделирования и и3учения слохнь!х
сигна.'|ов' при серьезнь|х
исследованиях огромного числа
устройств и систем и' наконец' при тестировании
слохной электронной аппаратурьг.
2.в.4. |'енераторь! произвольнь!х сигналов других
Фирм
Ёаиболее достойньлм соперником корпорации ?е[{го:':!х
в части разработки
многофункцион'шьнь|х генераторов является йзраильская
фирма 1аБог [!естго:-т|сз
[10' Фна вь!пускает серию генераторь| сигн:шов произвольной
формь: шш506 !,
шш5062, шш107], шш]072, шу/25'1 , \му,/2572, шш1281,
,].'-,,'и
вид которь!х
показан на рис' 2'129' вьхпускаются одноканальнь!е
и
серии \{\{. Ёа генераторь1 дается гарантия 5 лет!
двухкан;шьнь|е генераторь|
143
|лава 2. Р1сгпочншкш нопря3тсеншй, /поков ш п!ес1повь!.х сшеналов
' Рцс. 2-!29. Бнет:дншй вц0 аенеРап'оРов серц1! Р9 фшрльс [а0ог
!(раткие техн и ческие дан н ь1е генераторов следующие:
. диапазон частот (синус, меандр): от 0,1м|ш...25 й[ц / 50 Р1[ш / 100 й1'ш;
50 !_ц... 400 \4|_ц (шш1281);
. рас}ширенньлй диапазон частот для сигн€шов произвольной формь:;
о | ('#\[128!) или 2 вь:ходнь:х кан:ша;
. ра3рядность !-1А|| |2, 14 или !6 бит;
. амплитуда2 10;16 Б (пиковьпх) на нагрузке 50 Фм:
. частота дискрети3ации 50; 100; 250 й|ц; 1,2 [[ц:
. память для формирования сигн'ша от 0,5 й до 8 м тонек (опшия - 16 \4);
. ре)(им последовательного формирования произвольного сигнала и3 различнь|х сегментов с возмохностью цик.,1ического повторения сегмента в последовательности;
о больпдой цветной )(!(-дисплей (Аиагональ 3,5 дюймов),
о
о
о
.
стандартнь|е формьт
_ 10 видов,
Р1й, [(9; 3); |0;
различнь|е видь! модуляции: Ам, 9!т1, Фйн, 9йн;
парш1лельнь:й 16 битнь:й вь|ход (\{\{257х) и 2 вьлхода последовательнь1х
цифровь|х потоков (\{\ц1 28 1);
|-]Ф Агб€оп:':ес1!опт для формирования с|1гу1ы1а произвольной формьг;
. поддержка синхронной работьл нескольких генераторов;
. интерфейсьт !'!: |-.}5в, !Аш, сР|в.
подобнь|е генераторь|
!,остатонно вь|сокими характеристиками обладают и
зз22л^ и 33250А (рис. 2.130) фирмь: А9!1еп1 1ес11:1о|о9!ез. Фни имеют диапа3онь|
частот от ] мк[ц (йикрогерша!) и до 20/80 й|'ш с ра3решением в 1 мк!'ц для сину_
са и меандра (рис. э.тзт). ||риборь: заметно уступают генераторам АР63000 по
верхнему пределу частоть|' но зато имеют в 1000 раз мень1ший ни>кний предел'
Бпро.пем' где нухнь! столь низкие частоть|' указать доволь_н-о трудно. йаксималь!!астоте диная частота для сигн:шов прои3вольной формь: равна 6 и 25 й|ц при
скретизации 50 и 200 й[ц.
!казаннь:е вьт:ше приборь| удорохает применение графического )(1(й-дисплея' по3воляющего отобрахать форму генерируемого сигн€ша. Ряд фирм вь1пускает упрощеннь|е и более дешевь|е генераторь!' тем не менее' имею1цие возможно-
.'й формирования сигнш1ов произвольной формьп' Ёапример, это модели
5Рс-а30/в30с 6ирмьп 6оо0\{!11 с частотами до 30 й|ц для синуса и прямоуголь_
ника и до 100 к!-ц для треугольника и пиль!. !-[о остальнь|м параметрам они также
уступают описаннь|м вь|11|е генераторам еерии Арс3000'
144
2.8. /у1ноеофу нкцшональные еенера!порь!
пр ош3 в оль нь[х с ше нало в
Фирма й|сго 1:'тз1гштте:т1 1ес1-тпо1о9у
[пс. вьппускает многофункцион2шьнь!е
генераторь| м|т-9301/9302 с частотадди
синтезируемь1х сигналов до 31 \4|ц'
Разрядность при синте3е произвольнь!х
сигн2шов 12 бит, частота дискретизации
40 йвьпб/с. |-енераторьг имеют рекордную разре1шаюг{}ю способностБ по частоте - до 0,01 мк|-ц!
Фбширную номенклатуру многофукшиональнь:х генераторов серии
вь!пускает компагсс-хх и [€€-{{,1
ния А-1(Р1|!. |1риборьт генерируют сигна.]1ь! с частотами
от 1 м|ц до 120 й|ц
(для вь:сше!,] в ряду модели)'
Фни по-
Ршс. 2.130. Бненлншй вш0 еенеропооров
33220А/ 33250А фшрмьс Ат1|еп|
[ес[тпо|о9!ез
3воляют генерировать 27 видов сигналов заданной формьт и имеют опциона(разрялность
льно поставляемьпй б''1 с"*'".а до 8 сигналов произвольной формь:
10 бит' частота дискретизации до 200/300 й[ц)'
жфй}!ш
в4вщм
ш,рфдм!'Ф-жФФв
угФи в ' гц
в}.ЁФёрнбьж
ы;с'м!1{ц
к*фФ1|'*# к9ж|к
![1у+| чф
:вй
!ф {ц
0.1дБ Ф: фо!9*х*
0'тБлБдв фФ от 1ф гцр
0-:лБграцяф6вф10*гц
!шФ Ф |омщяа
тпв о2дБд'в{ыбф
& мг{'гц
мгц
0.ад6д'вчФяф фмгцло
оз'яяйййомгчдрао
_--_- _-й?" ..'
в'шц.
_ '.ЁдЁ"'р
1|Ё*г+ 'э0дЁхФ'а{)р1мгц
'-:оя"рэ.Ё:рв*гь
'!1!!'щ_9}:*
{€т,!6 р
1о
5
{э3!Бв
ео
1 мгч,
''{гц
с}д!€Ё!€
н$а!с *}#!*я&'8&3
в}1(}ф
ф'б}|.м6щвш!
<
1э*
<
9!{
ю( - Ф! (р 10 }{ф,
44{. фц{ {р ф 1#Ф
г1Ф!г€!жьум6}
#Ф
[}шмъш1шя
врмФя
'ъ!ивицмчвв
е.,6|8
д!|ж п*!и
Рв!у*'#* [||п
ияа р{й[я|,а{|{я
м'}
1.€тк1х
*18лп{{
вгц
от шн€
н$ч_ б0
й 8*с
о'!здР1Фж
<*:
6*-19:
{*!
сФ
,}6'Ё{кФ|
лЁ 1о мг11
|5р{*шж
г$*ф{# в.*ф*
[|ж
&ж1ш*я
11с'1 Ф*вчб *}
о}] иц [ф4нр
лФ! а ь{г1})
&*1я''-ф;у'рш'
ш'ц цюоаФж
(чшовдр
'Ё|Фж 20 хгщ
,1о 9) мгц щш!ш)
$}Ф*}
х8{я. пк'ц
}&гл}$!Ёч*ж*8
{з]{'р'*}
|.& вФ{* тк*
-ё! шчф тф6
' 6я фмвчй*$
|{
9) )!гц
ёв! ! !Ф4 х 6'0ё
з'{ ш
{
н
в{*
$4 * 1ь{ * ,7,{ *!
],в.г
осг*: *я6{]|_ру'**'д;ети и Фйя!*.9{88 п*, !е6 п н*€*:
нФ
33220А / 33250А
Рслс. 2'1 3 1. |ехншцескце харак/перцс!п1!кш еенерапоров
\45
|_лава 3. @сновы электронной
ооциллографии
.
. ,.,
, |,
3 этой главе оч€нь кратко опис!на история
.''",**''.''],
цч электрических
,''
.
-,
'
йй;!|;й ;й#;й#"##;*3]жж"",й'" вни"а|й"'й,*'."'
описанию принципов
_
:::::::'.::1119Р..
совр€меннь}х"анФоговь:х
-9^'*96ое
построения
и цифровьпх т:ектр,"""'* йцй"йй;
;;;;' ;схемотехншческой реа''1и3ации. йодро6йо
описана]система параметров осциллог.
рафов. ||о сравнению. с { 1 ],
г,.;й;;;;й}
цифровой осцпл _
лографии.
',','",..
'-Ё"],"'ц
3.1. 6игналь| п их спектрь|
,]
з.1.1. €инусоидальные
коле6ания и сигналы
!
Фбласть науки и техники' позволяю_щая визу!шьно
(наше'йБ
щ'ф,нески)
пРо(€с€ь!
по'|учила }|83Б8{!{€;':*.
осциллоерофця' |!риборь!'
реа]|и3ующие' возмохности осци]|лографии на3ыш}ются
предсташ|ять раз]!ичнь'|е.' обындо.н9вид1,{мь|е,
осцшллоерафаци.
(олебоншя (осшч1-шии)
широко гиспространень! в природе. 3вучание
камертона и струнь|'.свист человека _ все это.
в""'""1}"]"йЁйдй-!й",?.м";"й;#ж{:;:{жн::жжннн."..::*
предсташ|ения о том',какую
Форму
;;;;;?;;й".,1й':1
::. :т:.1'ето
пом0щью
м9ханических осциллогра6ов
',м;;;
л.{ ййу
6ьлла установ:
колебанпй
"
он*
"".*
синусоидальной
(
см.
:::'"
Р.:Р131их
3.|). 3про_
рис.
чем' математики давно установили''й'й,сь
-".*'"й'Б.йиечто такую о"рйу![.й]
так
свободнь:е,
"",*','-''тные'.маят1олеоАния' например .механического,
::.::"т-"".
ника' качелей или моста' после их возбухдени".'э''
;';;;;;;;;;;;й;
;;;:
баний, которые мь| иногда мохем
6олеЁ й"1
;
"'.'".]Б!й;;;;н
Рцс. 3.1. |1ершо0 сшнусош0альноео колебанця (сценало)
€инусош0альные
мостью:
:
колебаншя у(т) в общем случае
','",,*'.";;;;;;"*.й зависи-
у(|)=А.з!п(2ф+9)
где А
(з.:>
_ амплшпу0а (дл:я тока в амлер1ж;
д]|я ,.,апряхения в вольтах и т. А)),! *'
часпопо (в герцах' 1 [ц это одно п0лное к'леоай''.
!;;,й;;; 9 *.фаза{в радианах). |]ериод синусоид:ш ьн ь:х колеф",
й ('д""; }к:т) т= т 11. €и нусои.
д:шьнь!е колебания цию1ичсски повторяютсд.
"*
ч'!'''а_|;;й;**цх
й;;
146
ксл:ебаний
3-1 . ёценалы
ш !!х ёпек1пры
(з.2)
у(|) =,4 .з1п(ог + ф).
в науке и технике'
.,,.€инуооиАальноо;колефние (3.2) имеет огромное значение
напряжения
поотоянного
ц'_| 1'1]'.
например'
Б о]личие Ф1,|1Ф€'|Ф!Ё}|ь|х величшн'
простейш.:ие рехимы рафть|' динамических
синусридально9 'колобани9.опись|вает
систем.
.:'
|.
слохчто
з.'! .2. ]1онятие о спектральном синте]9 91о',|111т1"?]9,? :
'
Роль синусоидальнь|х сигн€шов многократн6 возрастает' если учеоть'
нь|е сигнал", ,р,*'",..[и лщбр& ге34ьной форуьп,могщ б}!щ "!,.:{-']у::}:::Р;
_ 2армонцк'с кратными основной !.:]"]: 1::!^"у
ром синусоид1шьнь|х колеба]!йй
такой'набор {спекпр) 66разуегслохкь|е колепЁй-этой
!фйй**!йастотами 141.
,]'у.{'*"| и,' чел'свечё6ко1'рени. |!р6стые:кол'9.*1].ут
Фния' например
ко|ё6аЁльнь!й1 характер'
*1ую11'еармон,"е'*!'^,,'поскольку они' несмотря на]овой
(ам_
_
их
форма и парайогры
находятся как бь: в'гармонии с окрухаюй;й
плитуда; часгот} и фаза) неи3меннь| во времени:
,''
*' п р им ере задач те пло п роводн о-ст' *"^'^т' ж:: :
|{
9ц' воз мож
""*", 'ч,фр."цу'сйий ма{ематик хан'' Батист )(озеф ФурЁе
',!#
]*,'' ;
обф1аов?й ''"*'*"нй]
'
-"
!й.'ой *'" ,":о'.рной мтмати у
;.Ё;;;"й; ;;;;";. , ']]'1 гениш|ьному
[й;Ёь.
мышле1 иР,Фц:-::^Р::"тр'*.',*у
3] й6>кн6
[2 ;
г.
Б"
д',,
-аБй
"'"м
[й"Бу,"ль"''.
;;;;ъ;"";*
]*
".с'йй{.й*у,'
рас;ространен ные в технике 0сциллографч : : }.т:1 *
йоЁа
'ь'ко
импул|сь:. ||ервь!е применяютсд ,шя -контроля
и .й'о'б|азнйе
вт9ос1иллографоЁ
и различнь|х технич:ских устройств'
''ра""'йБ!
соз!айия развертки_ осциллофафов.' Фба ч1:* ::'
рь:е, (вто показано й"й: ш,"
с помо!"р*,!"*^"ки. йохно ли'полу{ить хотя бы при6лихение таких
сигналов
оказь|вается полохительнь:й
щью сумм их синусоид{шьнь|х составляющ"*? о'*'
этих сйгналов.
синте3а
примерь|
гАе
3.3'
и
даны
з,э
и иллюстрируется р'с.
|с1:= 1.3..5,
п():=
}ь1
'
ь1
!{х)
п(х)
Бс*:
4- .,'(ит
|с|.т
1в2.= 1 .3 ..21
*) га(х):=
,&2
4 .,и(ю.")
!ь. |а.т
|'4цва 3, Фрновьс эл9кпро'{уй осцшллоерафшш
ц |*.т
п(*),= }
!= 1
1.,ь(и') !-э(-),=
!)
! -1-''(и*)
&= 1
Ршс' 3-3. |!ршлер еорлонцческоао сцн'пе3а пшлоо6разных
ц..1пульсов, , ..
(ривь:е на рис. 3.2 полунень| суммированием
!, 3 и 2\.!,''.'.
кратнь|ми частоте сигн.ша и амплитудой
убьпвающ"*
пропорциональной
ноцеру частотной'соотавляющей
'ор!','
еармоншкц. |4сполЁзулотся
то'!ько нечетнь!е
гарм9ники1 Ё"'рудн, 3аметить' что- чепг
больше, гарм;;;;"';;';;;,
;;;" ;; ж0 форма синтезированного сигнщ|а к идеальной
прямоугольной
форме:'м€анд_
ра _ сигн,ша прямоугольной фрмь: с равной
д.',""',н'""|ю п''у,ериодов Ё:!3вной амплитудой положительной
,1'у,''}. в"', суммируются
все п}рмоники (как четнь]е' так и ненетнь|е),
''риц''"',"'и
то 6орм!"й"'",'ру"*ого сигн:ша
ока3ь1вается близкой к пилообразной
(й"Ё, ;";;;;;;;],;';;;;ы;:
ник). Бпронем' сами скачки ,Б ,р'й',- р'".'\'з
стремятся к нулю только при бесконеч,
ном числе гармоник' чт0 на практике не
ре:шизуется.
фя полунения импульснь'х си."'лов применя ются !/мпулс'сные еенеро/поры.
{см.
главу 2). €уществуют и синтезаторь| импульснь|х
и дФке произвольяь|х периодических сигн€шов на основе Фурье-синте3а'
но это очень л'р'."" и редкие приборь:. Бсе они без осци]ш1ографа бьтли бьт бессмь:сленнь}- --г._
,,''****
'
з.1.з. Фурье_анализ и синтез периодических
функций
3адана замень| прои3вольной сложной или
неулобной ддя вь:числений функшии набороп; более простьпх фу,*ц"й д'вно заним:ша
умь| математиков. !-ениальность Фурье проявилась не только в том, что
он предсказа.'| гармонический синтез
сло)кнь!х сигн€шов' но и в том' чт0 Фурье
теорет"н.с*и еще ,1вот
возмохность гармонического синтеза произвольнь|х
'о'",'|',
периодических ''ду
;';;;;;;
удовлетворя ющих услов|!ям,{ирнхтте на промежугке (-,,
'):
о функция ;'(-т) непрерь|вна или имеет
конечное чцсло ра3рь!вов первого
рода;
(_п, п) мохно разбить на конечнос число таких
' промехшок
промехутков'
на которь|х функция меняется монотонно.
3десь ва:кно отметить' что условия
!ирихло вь!полняютсА для всех практически существ}ющих
периодических сигн#ов' поэтому
опускать ссь|лки н'! них; Рядом Фурье
ш:я функци,
, д-й.й;;; ;;;;;;;;
у(х|ь у,"-1Б"рятощейусловиям!ирихлеиимеющей,ерйод2'','*"}с/р'д:.',,
'-бщ..'
у(х)
148
*
=? -Ё.*
.'п(*л) + }* соз(*л)).
вида
(3.з)
3-1- (шено1'ы ц 1'х спек!пры
(3.4)
(3.5)
мохет
€тРогое локазательство -того' что ряд
.функцию,
базируется на элементарнь[х тригонометрических
приблихать
(3'3)
-
й'ня*,
ортогона.,1ьнооти набора функций, образуюших этот ряд:
#нж}'#;
любьтх р^азли:Фртогональность о3начает' что интегрш! о_т произведения Ав}х
ог [до 2п
промехутке
в
иного1'наФра
й
функший
в
€амо доказательство' довольно громоздкое' мо)кно найти унебниках
т|авей
'ул,'.
гю вь:сйей математике.
'- ,в'*|{,."и сферами примене.ния рядов Фурье яш1яются расчеть| радиотехничекак функшии
Ё
ц€риодические сигналь] представ,|яют
первой
"**
'6уч_'
частота
"*]1!йБй!й
;й;;;;'у(') ь|р".*. 10, т]: йёгио1оу 7:,/$,-гле после не'слохнь|х гармони_
пробрабур""''
йу"'.
'"'-"ь;;;;;й-;'-;'й;й;;
й
ки периоди"."*'*,]]!й'.Б'''*
"!
зовакий, запись|вается в. виде:'
'_
у0 = 2 * \{. ' соз(2п!с!,с ) + 0 ' з1п(2т*! )),
,с
где
''
=
ь' =
}| хст соз@п*$т)4с
>
}| м,>з1п(2тс*[,!)л|!.
(3.6)
(3.7)
(3.в)
косинус-Б этом случае коэффишиенть\ а* (3.7) и Ё* (з.8) ряда (3.6} опись|вают
пери:|:11.:.::]''''
с
сигна.,|а
к-ои'гармонйки
ную и синусную
"'.']й!й*ие
ин{ш1 форуа ряда Фурье' упрощаюш{ая 9го оинте3;
испол['3уется
{,2т/т.9а!то
(3.я)
м**'[ф{$
(3. 10)
Ф1 = _агс1ап (0'|'а).
(3, | 1)
Рау:охение функции на гармонические состаы!яющив"то есть вычисление
,оойй"""'', оур',
ко-
принято назь|вать'с'?екпршьныз+| аналс|зом' А воссоздание
на3ь1в.}ют спекпраль/ныл^с!1н,7'е1ом' |армоф}нкшии представпенной'рялом Фурье;
ес!рмоншкой сигн.ша. Фна з4дает его ]а::
первой
й
илп
!с:{ назьу,,а:о"
йй*у
'"*'ь"'
"
называют высш!1м'!' их частоть| равнь|
гармоники
т'"у ,'"''рения |'' 0стальнь:е
периодических сигналов' представиспектр
образом,
где 1-э,з;4/....1аким
!'ф,,
149
|:|ч? ц !. ё с цчв ы' ?ле!п ропной осцшллое р вфшш
уу;,у';,"..1'',.
0шскреппый:* 9н €9АеРхит
набор фиксированнь:х настот{, где
из (3.9)
колебания
уощ содерхать множество гармониче--суо)чь'е
^'',,'5.::]1ч
ских
состаш|я0щих с разной
амплицдой (3.!0) и фазой (3.! |). ч"";;;;;;''ь;_,
ма просматриваець|х на экране осциллофафа сигналов,
тём больше гармоник тредолжна бь:ть полоса частот осциллоФафинеской трубки и ус\]!л\4телей отк.лпоне'"". с 1ой';;';;.. Фурье
мь! мохет
установить' сколько гармоник сигнала нужно дг|я предстайе""" с!охного
ла с заданной погрешностью. €товом мы мохем
""'"'у''й] й!*1", ;;;;;;';";:;;;тотной (Ач х) и фазо-настотной (Фчх) *'р'*'.р,.."*,й"
,''*ен
;"й_
лограф, чтобь: представлять тот или и"ои сигнй;;;;;;;;;;;;;;.'олй"Б
ё";-йбуется д]|я его предсташ|ения у1 тем шире
льнь:й подход лехит в основе
"''."|_--;;;;;й""й
радиоэлекщони ки _ достаточ но отметить'.о,р.й.'
йь }*у
"уй:
,соврменной
р'д"'.Ёй.''
.'
-"
з'1-4- ![искретный Фурье-анализ и спектр периодических
_,-=__-,^,.,,',,
, функций ]
, '.',
3ь:числение коэфф1шиентов Фурь_е пр1у9 по. интегралЁ|*ьпй
Ё!:ёдсташпениям
встреч ает бол ьш и е в"п
исл ител
.'
}|# ; ;;;.;;"'';;; ;;;ш;
"
'"'й-'руд'*!Ё{"
цат9матики; |А013(Ф€ вычиёлеййе
ь,'!йс возмохн0'.оно занимает много врмёнш
и оЁраниу!уо п!иб/ихс{ннь|м ,,''"".'"йй.м амплицд
и фаз не бо.г:ее чем десятк6в
гармони*.
тому хе далеко не всегда
$
бённо в цифровь:х устройствах) он имеет а,'*р"Б)*-'рй,[й''','.
"*"Ёй]
||рэдполо>л<им' что некоторая
(илй
сигнал| .*а"' ;;;;" р',"р'1й"_
Фуцкция
щих дискретнь!х отсчет'в с чйслой |'[, т. ё''.Р:,
!а',...,!м. в йой-"'у"ае у нас нет йикаких оснований считать, что в промежутках между
,"'й.""й о!й*ц""',.
постояннь|' 8'сли хе о"й ,'"''"й"",, ]|, интегр{шь! уш:ам"
при расчете цоэффициентов
Фурье (3.7) п (3. 8) могщ вь!ч исляться' простей:ши; ;.;;;;йр"
,ни ков:
;;й;;";;;":ъш;?ж:
"'*-
.' =
**',.*(#) "
,: =
"'у-,
*,*',,,"(#)
(з.'2)
Аетальнь:й ана''|из' вь:ходящий за рамки данной книги' показь|вает,
льп (3.12) л:тя коэффициентов-Фурье яш|яются
нто формуединственнь|ми теоретически обо-
снованными формулами приближенного вь|ч ис.,1ения
фя произволь}|ь|х функций они обеспечивают
*''ффйц'"Ё"* 6!;;й].
погрешности. !ругими словами представление
""""йу"-Ёреднеквадратической
функшии-!рй"'""'рй"."['"-_й'дом Фрьс с ограниченнь|м числом членов ,в',йЁ""я-!егрЁс!'"в. |1ростое
описание средств дискротного ана.г:и&)п{ц&}:нтеза мепо0ом о,'*р'й)}',';;;й";;;;;;;
Фурье мохно найтп в [2, 3|. !{менно дискретное
основе постро€ния
то
встраиваются
в
современных пр9ераммн*"
шифровь:е
преобрйва""; Ф,;;;;;;;.;
,'а,,',п,),"
"''*'ра'
'
осциллографь:.
к0торые час-----г-'-
''5'
3.1.5. Ёепрерывное прео6разование Фурье д'|я произволБного
сигнала
!о сих пор мы рассматрив:ши периодические функ цп|1 и сигналь|. А как быть,
* не периоди'у1]_":
правомсрн ь] два подхода. всл и'
йши{ й"- ;; ;]
::1т
6ун
]у'конечном промехшке просщанйа
"
нш! определснь!
на некотором
цлп ,р""-й,
(носителе конечной л',"",,!,
;;;
бьл периодическй_
'"
ми и применять к
в',,,"
.
150
'"" ',".'"н":и
;;;;;
"'"'а.".".й;;;;!]й;;;;;;;;й;;;:ь;;;-
3.1.. €уоеналы
|' цх.спекпры
меф,еслисигна]1определеннанекоторомпромехугкевремени,0,тоегомохно
,посчитатьпериодическимспериодом/0иличастотой{':\/с,.
_]-Б;;;
;й; йй!'!е+.*в"йёр.*'..:,*у1",рер'вному г!робрво:ан!1ю Фууе' {о9.
таком виде
щылБиде - д:я ЁЁоизйольно'г0'сигныла. |1рямое преобраюванше ФР.ье в
временной
от
.6м'лие',йолу.!ип; в'айалитическбм виде|функци!о частоть|,{ш)
фуакции'л').
бно
рейизуется
!..-.4.;;!.....|::..';,;::.1...,:.'.::
: 1,!'. 1
]
1
]
(3. | 3)
Ё(о) = [лс\'-^'ас,'
'-:;,!?'.:;
;.!;:!';;!,,,,
;':
формулой
':')'
:
:'
:
3де9ь/(0 -:,скалярная функция независимой.'переменной 1 €пектр
при 3?Фм Ф1?-
нрвится.спдошнь1м.
з'""тн", что су|цествует,оообь:й видоконноао преобразованшя Фурье' @н реали_
3уется вводом в подь!нтеф'шьное вь|рд;кение мнохителя }(/) опись:вающего не*'''ру19 ,|9**пу--3,|висимостБ; ;опр)еде;тенн}'ю'на'коне4я-ом интврвале Брейени!
э.о йоз,ойяет пе!ейти от Фрье-ан€шиза полного сигнала{/) к ана::изу еБо по ча-
стям'лок:ши3ованнь|мвовремени]
;
,:л|..
|'||осколъц'йьп #ёхо!йм и'!'Ёредполохен,ия, что|(у), в общем, непериодическая
спек]
фуЁкшия, то'уже нельзя вести реяь об отдельнь|х |агмоуик41 ц,9 дискретном
о
лидь
говорить
и
мохно
непрерьгвньпм:
становится
п)ё сигнала. €пе:<тр' Р(о)
часполосе
нулю)
(стремяшейся
к'
малой
некоторой
в
Ёйо'}ности энергии
.1ак .!то
""."й'
случае Р(о) есть 3ависимость плотнос.ти энергии сигнала от
в данном
тот:
частоть!.
"соо|вётство нно, обрап ное преобразованше Фурье 3адается следуюшим
/{т) =
}!,к'>,'^.
Фразоу1
(3.14)
9та формула по3воляет по функции Р(о) найти в ан:шитическом виде функциюл0.
й'ф'р"у'ь: (3.13) вь|текает главный недостаток прямого преобразования Фувне зависимо_
!Б9 т интешальная оценка всех частотнь|х состав.,|яю|цих спектра
бесконе9нь:ми'
с
непосредственно
связано
сущещвования_.9то
сти от времени цх
пределами интещирования в (3'13). 3 результате вполне возмох}}ы олуч8и' ковда
разнь|е сйгйщь' имер_т одинаковь-:й частотнь:й 9поктр. другиу|_-с']9:ч1
"',ё."
Фурье аналй9 прекрасно подход!,{т для стационарнь|х сигна.]"!овя }!9' *|€ ,годится д.||я
тонестационарнь1х? у кот9Рь|х определеннь|е часто3н}|9 комп0ненть| существу|от
меняютсиг}|:ша
времени
}|4ц.к6в'да'дараметры
льцо ц определеннь:е лррмехшФ
ся
во
времени.
.1'\1'
'
брзису преА'
,Р''ь'*ц'ллолраф*'пи мох€т р9зко возрасти прцдереходе'к новому
сташ1ения прои3вольнь!х зависимостей _ вейолепом'|48]''Бейш:ет-анализ означает
ра3лохсние таких 3€|висимостей на сумму произведений вейв.гпет-коэффициентов
на вейвлст.фуццц}1н,,,и}4е.1ощи%в'нд -огран}1чен_шь|{;в9 8Р9йени 3авиоимостей, удов;
летворяющих ряду особь:х условий. Боль:динство вейвлетов имеет вид импульснь|х или очень слохных (например, фрактальнь:х) колебаний' ощаниненнь!х во
вРмен и, переме1цаемь|х и масштабируем ьлх.
3ейвлет.ашализ и синтез ухе широко применяется в технике обработки сигналов с лок€шьнь|ми особенностями' например импульснь]х и шифровьгх сигн'шов'
Фн лолохен :в основу наиболее эффктивнь:х алгоритмо! охатия 'звуковь'х ]4:1_1:
очистки от шума.'}хе йоявились интегральнь|е
А€Ф-€1{гн3./1ов,]их
фильщац'4\4
'1
151
|лава 3. Фсновы элекпронной осцшллоерафшш
микросхемь{' реализу!ощие вейвлет-преобразования.
!дя наблюдения.Б€6ьй6
!03нообразньлх по форме вейвлетов и нужнь1 осциллографь|' принем
достаточно ши-
рокополоснь|е'
1ехника вейвлет- преобразований н инщь не сн ижает значения Фурье-преобразован и й. Фна ли гш ь устраняет некоторь|е прин ципи;ш
ьй:й;-
образований, в настности неудош1етворительньлй
"'"'.'й'.|';;;
унет лок{шьнь!х особеннос}еи
сигн'шов и непригодность д]|я ан€ши3а нестационарнь!х сигнш|ов (настияно
устраняемая применением оконного преобразования Фурье). 3 последн*,р*""
проникает в новейшие устройства, например' георадарь!'
да!ощие ,-8р,{.'й"
слоев земли или предметов в толще строений.
'""
з.1.6. Бь:строе преобразование Фурье (БпФ}
.',''ий практики главнь|м недостатком всех описаннь]х вь|ше методов Фу^, _€
рье-ан:шиза и синтеза функций и сигн!шов является большое время вьдчислений.
3то свя3ано с тем,
Ё 6ор"у, ах д)'я --"'6фйй"Ё;;";_ыуйЁЁйЁйЁ;?'Ё';#;ро осциллирующие множители, ято требует разбивки ,,ф'ал', й'"щ'р',',й"
на очень м;шь|е части. Б итоге объем вь|числительньлх операций
резко ,о,р''.,''.
Аля преодоления вь[числительнь|х трудностей,
с интегрированием в
ходе ||||Ф и Ф|!Ф бь:строизме,"'щ'*ёя зависимосте
',"''"'"*
й,6ьллп пред.лл&Ёнь,
бысуоое2 пре.образования Фурье (БпФ или' в
;р;;"-й;;;;,
от Раз[ Рошг1ег ?гапзбггп). Фни йспользуют специальную технику
'комбинации от_
счетов функции] помнохеннь|х на
мнохи'",','
'.цй''"ру'щие
риодичность значений тригоцометричёских
функций. &горитмьл"БпФ не уменьшают погрешности вьлчйслен и й
.'д,,''й'
!'р-й''1й;; ;;
,''
'".''".,,,""'
,'"'.
'Ён*
".'|'"
;;;;;;;;;;;;";; #;;;
'р" ан€шиза и синтеза _ особенно, если ,й"ло
ко умень1|[ить время спектр'шьного
временнь!х отсчетов у,(с) кратно 2', ,д" \ _ целое число.
Б основе Б|!Ф лехит проре)кивание по частоте и пирамид€шьньпй алгоритм,
иск.,!ючающий повторнь|е вь!числения.периодически повторяющихся
членов тригонометрического ряда Фурье. Б|!Ф €шгоритм вь!полняется за
операций,
где
1{'
число отсчетов сигнала. Б||Ф применяется не только в системах
*Б","Б'"|ной математ!1к14 для ускорения преобразований Фурье, но и во
многих инь]х аппа-
ратнь!х и пръграммнь!х средствах' опись]ваемь!х в данной книге. Ёапример,
метод используется в анали3аторах опектра' входящих практически'
во все
этот
цифро-
з.1'7.3ффекг
"::.::":**': [п66са
€инусоида (рис. 3.1) н€ содерхит скачков и' следовательно' любой конечньлй
набор синусоид (гармоник) не в состоянии создать скачки сигн€ша
с бесконечно
малой д-'!ительно0гьло. .}1игшь в том случае' когда суммируется бесконечное
число
гармоник можно надеятфя на то' нто бь:стрь:е и3менения спгна]'а
будщ иметь
стремящуюся.к нул*о д'!ительность и будр близки к:скачкам,'Фднако
йй'';;;;;
бесконечное число гармоник применять'невозмохно, х!тя бьп потому,
йр,
этом время синтеза сигнала будет бесконечно больгшим. |1оэтому на практике
"т' число гармоник при синтезе импульснь|х сигн:шов всегда ограничено, а
форма синте3ированного сигн€ша несколько отличается от идеализированной
Б этом
формь:.
отно|шении вейвлеть: ведщ себя куда лучше и легко си'тёз"руют ска+ки
[48].
|1ри ограничени'1 сп€ктра конечнь|м числом'гарм0ник наблюда:от""
*'р'*'"р-
ные волнообразньпе колебания синте3ированнь|х сигн:шов' особенно
,'"''й",Ё'"
области разрь|вов. 3тот эффект получил назьание,эффекпа |цб6са.
3то очень не152
3.1- €шеноль!
ц шх спек!шрь!
келательньлй эффект, поскольку он сильно иска)кает форму колебаний и слу)кит
источником больгпих погре1;-1ностей. Фтносительная амплитуда пульсаший синтезированнь!х сигн;ш|ов (сайих по себе, не имеющих пульсаций) достигает |8% (или
9% от двойной амплитудь;) и практически не меняется при увеличении числа гармоник - просто вь;бросьт при пульсациях становятся короче. йе>кд} тем известг1о
мно)(ество 3адач' где точность прибли>л<ения долхна составлять значени'| на]\'11-{ого
мень1шие |%' а порото не превьт1шать и ть|сячнь:х долей процента.
|1оскольку пульсации эффекта [иббса наиболее явно проявляются в моменть1
скачков ан€шизируемой функции' ограничимся рассмотрением €луь12, представления скачка
_ [0' х<0
!$)=1. х20
[1.
ограниченнь|м спектром' Фграни.:ение спектра мо)кно учесть' введя в (3.14) упаг:ожение на прямоугольное (]астотное окно
(т. 1о!
!! < у
!4;(о\=1'
[0. 1'|, у'
3то окно задает резкое ограничение спектра. 9пуская дет'ши вь1вода' которь1е
мохно
найти в [3], найдем' !|то в этом слу!|ае
_
1 !5;(т').
1\х) = 1+
(з.15)
*
где функция 5!(<) известна как интегр:шьньтй синус
5,(:) =
1у"
(3.1 6)
3адание функции 3!(7) и построение 3ависимости[(х) для данного случая представлено на рис.3.4. 1ам )ке представлень! результать! вь|числения значенд"тй вьгбросов' обусловленньлх эффектом |иббса.
3ффекг |-иббса
г|
|х
$\1)=|:{ч
\.=5
!1,
|?,(1.]:=:+:Ёцт|]
1:=2
пцп.=!*!з,("11
1.=10
в,,; =1*!3,1''1
п(1)
г'(0
й;
1
1.:=0
!:= 0
|:=0
:п:=!"'1ш!:пйе(8,{)
и:= ]ь1!ц!:пйе(€'1)
!п:=!,'[а'{:п!эе{Ё_;,0
!п=1'.]71
п = 0.6]8
и=0.31:1
!'1(!л0= 1.г189
в([ф = 1.03.!
Ё(!ф=1.0!9
Рцс. 3.4. !.[ллоосгпрац!'я к во3ншкновенш!о эффекпоа |шббса
153
( 4р9 Ф. 3. Ф с
цов оа, эле кпл р о н н,о й о с цшлло е р аф шш
|,1так, как слещ/ет из рассмотренного!.в
частности вч&4хеуцд:1(1.|5)'ц (}.!Ф,
]ФФект |'иббса существует' увь|' как теоретически обБснованная ре:шьность.
14 связан он' прехде всегр'. с неудачнр,г.:9л9бганной (пли
црй!...й'й;;;;;
ствуюшей) формой частотЁого окна,
!езко ощанйнив!пощеЁЁ число используемь|х
при спектра''}ьном 9!4[те30;га!моник (настют)
-''прямоугольного. Бь:бор'* й'!]
ального окна можно 3:|метно ослабить Блияние этог0 (зловредного>
эффкг!' йя
этого в подь|нтегральное вь|рФкение' (3. 14) вводится
йсй{й)й#']#
окно с заданной.формой.амплицдно-ч6стотной
""'йБ'.,' тЁ".са"!!й Ё,.
лизуотся обрагпное оконное преобразова н ше {0трье. -характеристики.
матоиаЁий6*',
борьбь:
с эффектом |иббса и примерь| ,' р.а'"з,шйи , е,стеме йа[}:са6"р,д"'ва
можно найти в
[3}. 1ам хе' кстати' как и в [48], можно найти примерь| ,р"."'"й"];;;;;;;;;;;
с помощью вейвлет-анализа и синтеза.
.
3. 1 .8. 6пегстра!льпцй'анализ
|искретньзх сигналов
€овременнь:е
цифровьле осциллографы предсташ|яют сигншЁ'в в,4де1'яда]|афё'сре!пных о!псчепов !о, !у,''.,.),,ш-2,.Рш_:, обь:чно размещаемь[х через
жугки времени (см. [а.гпее'раздел 3.4).,|!осле!ов!цф.:1Ёноугь|отсче"ов,Фй*с1Ё!й"|а
"*+;й1;;'рБй!
по длине и характеризуется чйслом.отсчетов /[.'1аким
.".й.;-;;^ъ;;;:
ляется 'в':виде'першйаиеекой послеёова/пельносп!].у!+п=&.'ор'.о",
}тр'
."'"й}ь"дстав-ттяётся как последовательность смещенных' во .времени'|дельта-функций
''ом
[51*53]:
д
&=':Р,.
,
:
, -|,. ''.;.:.,-,:,],,..',.:
котораяможетбьптьпродолженакаквперед'такиназад..,,:,.
3то, кстати, яш]яется одним из принципиальнь|х отличий
цифровьгх осциллографов от ан:шоповь!х - у последних сигнал'определен только й; ;0. ь;;;;;;"
этому нулевой отчет времени осциллограмм в,цифровь|х осциллограо'!
мй['
вь[вести в любую точку горизонт:шь,ой
и наблБдат' фй;;;;';;;;;й;';;
'."
применяя линпр1 задерхки' которь|е встраиваютс"
,
й
.
вносятдополнительные искахения в наблюдаемь:е сигн:шь|.
']-'йЁы* '"ц,'''гра6ь:
',, . ,
1еоретически' ряд Фурье д.,|я данного сйгнш1а определяется вь|рахением:.
[ь
=йд,-*т|-;'$}
3Аесь7'-учцмая единицА, 1,_
1*}194,йрмоники' /с _ индекс отчетов сигнала (от 0
ло 79_|). Фбьлчно приведённ6€ш#".1Ё[жение
--!'
3адания периода
,!
1|'!
7=\:
1
1н
."'Ёй'ру.{й-'[й.'
(.2тп*\
" =т дз*е{г[" ; м }
, ]'.';.
: .: .. ...... (3,1|])
14спользуя последнее вь|рФкение мохно вьлчиёлйть отсчеть| ам плитудно-час_
характФисгики (А{}) дискретного-сигнала' т. 0. его !пектр:,9то широко
в современных цифровь|х осциллографах (см. полразл!л з.4.3).
19чои
использу€тся
\54
'
.
3,2'. 1] вч4ло ос цш]'].о вр?,Фуц
ч.2. |{ачало осциллографии
з:2. 1 . Ро::сденне электРонйой осциллографии
.!
, !{ёловечество давно иск[}ло способьп отобрахать:фафически временную зави-
коле-
сим(ють с.,1о)шь|х колефний (сигналов). Аля этого использовалась развертка
времени' Фбласть науки и техники' посвященная ре'!|ению этой задачи
баший.Ёо
п6лщила название осццллоерофи. А приборь: д,л:я наблюдения временнь|х зависиосц;!лл|::оп"!:.!
раэпиннь:х изменяЁ:цихся величин получили название
_ осц[!л-Р
измерениям
"ос'е*
точным
к
дал'ьнеййем у19рд9 п!!{способления их достаточно
лоерафов.
<ооциллограф, образовано от слов (осциллум> _ кол€бания и <граБ'''
_ отображать
_
пи1цу. Фгсюда й назначение этого измерительного прибора
фо,
.-й;;;;;р;-;;ййзуйй'" форму т.й
и н ы} ко.!те6айии. Аругое' на;а:
"
"лот
*
'*р;
того же (осцилл}й> }! <<Ф|(0:
происходит
осцшллоскоп
9ва}!иР' этого, ,прибора
п!о' '-' 91'*й. , т. е,' рень.. цлет опять таки о наблюдении ,Фогму
-|?1!-}]]1^
всс
ц цотя второе'названйе болео точное' в литератш'е на русском язь[ке принято
*е.п|рв'е-осшиллогрф.Фнозвуяитболессоли&г|!:чемосцидлоскоп!
Буль авторы этой книги историками, они'отда]:и бь:'предйочтение в первенотве
9дисону. 1от еше в { 877 г' ст{и
соз'1ания осциллографии.изо6щтателю фонографа
колёбания игль]' прикрепленной к мембране, на вра1цаюйЁй!""п.
""*а"'""Ё*ие
щийся восковьлй в:шик. |1олунаемая при этом спирш1ьная канавка на восковом дисосциллограмму сложнь]х звуковь!х колебаний с
]й,_.1.й"'а собой
(позхе
',,й*'ую
осуществляомой
райномернь:м вра|'1ением вали-ка
разверткой,
изобретатель,
"'й***"*ой
гениальный
та*ой
дах€
пластинки).
9днако,
диока граммофонной
,ер,ци м/'еханцческцй осцс;ллоераф, з:п|1;;;6д;Б;, *Ё['цй-ся о том' .л''
-
Б
.''д-
сйвающшй слохнь|е колебания и позволяюший, и-х чаблюдатъ.]о3м0хно' такб111
п6тому, что Ампдицда отш:о!тений канавки втЁкового диока была стол.ь м'ша' что
1осциллограмму} можно бь:ло разглядеть лишь в лупу с хоро!шим увеличением.
|(о'гпли
с,у'""'*угь меньше десятилетия в 1885 г. ка3анским физиком Р' А' (ш-:лей.
светолуневь:х
ствс!_]-:!{0:|ой'..*'* осц!|лломепр- прототипсовременных
и магнитоэ]1ектрическийосциллоско'Ё французского физика
фовых)
'"цй'''.р'фов
А. Бло'дел" (|863-19зв), изобретенньпй 9 1,8|3 г. Фднако использование светолучевь|х и магннт0электрических оёциллощафов было огранинено ни3кочастотнь1м диап|воном. 3ти приборь| применяются и в на'!'и дни; порою под несколько инь|ми на3ваниями. Ёапример, в э'|ектроэнергетике шцРяця используются. магнитоэлектрические ленточнь|е самописць|' исправно вцн5[уующие временнь|.е зависимости
токов и напряжений на рулонной бумаге. |'1х йб1*но увидеть на любой электростанции. Ёо эти приборь[ регистр||руют лишь меш|енно изменяющиеся процессь|.
''
3.2.2. @сцшллогрзф }{ тру6ка Браува
8 поопедней нотверти {1)( бурно ра3вивается электроэнергетика и электротех;
э,.*,ричёёкие сети'мной'городов работш:и на переменном токе' |1ояви-
',,й. ра3.,!ичйьге прФр'шователи переменного тока. 3 ходе таког:) ]ц"Р:^'.::::::
лись
сииусоидальная форма переменного напряжения нередко сильно искахш]ась'
возникл:а необхоймость в измерении мгновеннь|х знач9ний напряхений и токов,
;;;фф;;"""""'*''".,"нпй п ра!"ост" фаз в электрических цепях. 1ак появилась
потрбность в точном графинеском'представлении сложных временнь[х зависимо_
с':вй напряхений и токов в электротехнических системах и устройствах.
155
|-лава 3. @сновы элек!пронной осцшллоерафшш.
Фткрьлтие |'енрихом |'ершем в 1886_|888 г.г. электромагнитнь|х волн'
и евязаннь|х с ними вь|сокочастотнь|х электрома!нитнь!х пройессов, привело (
возн,икновению радиотехники' в которой стыти тлир'ко ис,'л,.''^.й" ,,,ё'*'"""+'{яь*
сигн€шь|. Бозникла техника связ!4' а затем
радиолбк!ци" и
.;-;;;;:';
еще по3хе телевидение и вь|числительн€ц техника; 8 этих отраслях
'",у'й";;
науки и,техники самое !цирокое применоние получили импульснь!е сигн€шь| самой'
разяообразной формьл'-порою очень сложной. }{о органь: чувств человека вообще
"*
руют на слабь:е электрические и светФвые сигналы' совер|денно не чувствительнь!
р''''-
к их форме (вщменной зависимости).
Бсе это вело к необходимости создания бь:стродействующих и широкополос-
Ами сталп элекпронные осц|1ллоероры. Ёьгне это <(глаза)) человека в мире самь|х разнообразнь|х сигн:шов' которь[е человеческий организм
сам
по себе не,воспринимает. !никальнь:о возмо)!(нос1и этих приборов, й,* й'..'вость их применений' невозмо.)|(но переоценить. Ёо путь к.их появлению" бь:л
не
прость!м'
сами эти приборь:-!:он-аналу бьлли далеко не так совершень| как в.
на|ши дни.^||ервь:е осциллографь: бьлли вовсе не массовь|ми ,4зделу'ям14,
скореФ
они' бьпли уник€шьнь|ми физинескими приборами.
6 июня 2000 года исполнилось |50 !ет
д*" рождения крупного немецкого
нь|х осци.'|лографов.
"Б
уненого-физи*а, лауреата }!обелевской премии'
ской Академии наук.Фердинанда Брауна, *'''р,{й "'"'?-*'рр;;;;;;;;";'-Б;;;;ронного осциллографа и ряда другйх физин""к"* и"'"''.!.!-ййо1й'{Ё'.;;;;;;электрои3'.рй'.',,,,*
й"о'ров [6_8]. Фн бь:л удостоен этой престихной нфалы ,"ё.'.
."'"."й!,;;;;;-
льянским радиотехником г. йаркони за вь-:даю:.шийс.я "'вклад в
развитие
радиотехники вообще и изобретение осциллографа в настности'
Бо время творчества-Брауна многие физикй увлекались опь|тами с
различнь|ми
и3лучениями. Браун обратил внимание на катоднь|е лучи
,'*'р'
!
за основу известную физикам трубку }. (рукса
<гв!:_:я:я>
]]9:].", мохно создать катодно-лучевой
с1ч:з.-1.1::
холоднь[м катодом'
прибор д]|я индикашии фор_
мь| электромагнитной волнь|' поскольку световое пятно на
флуоресш'ру.*'й
,
.р"'',
ране трубки' мгновенно реагируя на элекщомагнитное ,''', й'*.т ."йр'* '[следовать за его изменением. 1ак появилась трубка Брауна _
"'
рис. 3.5. 3то собьп-
тие датируется 1897 годом.
Рцс. 3'5. .|ертпе*' опру6кш Броупо
[рубка Брауна (это название вплоть до 40-х г.г. распространялось и на другие
электронно-лучевь!е
приборьл) монтиров!цась
горизонтально
на опоре вместе с
отю'|оняющей лун электронов кацгшкой. 1аким образом, 8первые использова.':!ось
ма?нцпное опклоненце. 8 дальней1|]ем такие трубки с двумя катушками получили
название кцнескопов' а кацшки _ моенцпной ь;;"*;;';
,;;;;;;;. ;;й;; ;;:
поль3ов:шись как отпаяннь:е щубки' так и трубки с нопрерь[в,'
воздух ручнь|м ртшнь|м насосом. Анодное напряхениё окой 50 кБ''*.чй,'Бй"'
(впен'''"']
сейнас) обеспечивалось индукционной маши"ой.
|'1сследуемь:й ток подводили к кац[шке эл9щромагнита'
располохенной снаружи узкой части стек.,|янной колбьп мехду лиафрагмой , ,*р'"'*. пу"'|
,
нов' создаваемь:й катодом' отк'!икаясь|а
156
измене'ия
магнитного
"'"*й',оля,.,й"'р,",а,
3,2' !] ацало овц|!!|ло2рофшш
ми-
ц4,флуоресциру|ощем экране лини|о между двумя точками' соответствующими
нйййьйои и йакои"альной величинам исследуемого :и|нала. €ветящаяся
пов:р'1''
оф. рась:вала9ь на внетцний, экрац с помощью 3ерка1а Б, 1{е1и13' которое,
в
|'1так,
осциллосковремени.
во
сигн{ша
изменение
н8блюдать'
позволя]1о
ниваясь,
пе Брауна использов'шась оптико-механическ:}я ра3вертка по гори3онтш1и.
€.корооть оканирования с помощью 3ерк!ша' превращающего.пульсирующу1о
вертикальную линир в двумерную ви3у:шьно наблюдаемую криву]о, отобрахаю1аким
щую временну|о зависимость тока в откпоняющей катугшке' бь!ла невелика'
осцил-современнь|х
от
отлич:шась
соз|анная Брауном трубка заметно
с маской
'6р'''",
лофафинеских
Фубоки'тем более от современнь|х'цветнь|х кинескопов
:припись|вают
безосновательно
иногда
которых
д'!я тФсви3оров' изо6ретение
& Ф.:Брауну. отл'чйас, трубка , о! "',р."еннь|х осциллографинеских труб9к с
эл€ктрос{атическим отк.'1онением.
0Ёшилло.раф Брауна в некотором роде бьпл парадоксальным. инструментом. 0н
ис_'
содорхал скоростной электроннь|й прибор: электронно:}|}9ев}ю трубку' но
механии
кацшкой
поль3овал ин@рционнь|й метод магнитного откпонения луча
ческую развер!ку. Фтсюда и невь|сокое бьпстроАействие прибора в целом.
,. .1рубка Брауна широко примен'1лась в нау{нь|х исследованиях русскичи уче|:чРу'
1в]. бб опь:тах с нею сообщали в своих' публика:{ия',
""'"й(:вов-|я;э), в. к. .}1ебединский (1868_1937), А. .{,..|1етровский (1873_|942) и
другие' вносив1шие в методь| осциллографии и в прибор Брауна значительнь|е усоБ!й*'й"','вания. в 1в99 г. асси9тент Брауна 14. |],еннек (-1871_1959) ввел элект'
его ассиг.
ромагнитную развещку д'!я замень| зеркала |(енига. в 1907 другой
пи.получения
схему
стент _ россиянин.}1. }1.'\4андель11]там разработал метод и
вщмени
по
оси
[9]'
лообразнБго тока д'|я линейной развертки осциллограммь!
срь метола 3акл|очш1{сь в том, что для р[швертки исполь3овалось только на.чал:
,!:":
А^д
линеинои
разрядного процесса конденсатора, когда ток является практически
кпа1-11п1.'аё',
за
пятно
(&/,0
отбрась:вала
то*а
%)
бстальная
функшией врем9ни.
на. 3ти и:другие нововведения существенно рас1ширили возмохност1{ осциллографа,
' сделали его использование бодее удобнь:м.
д'"'"**ния |(. Ф. Брауна вь|соко оценила мировая научная общ9ственность и
|(омитет по ,рису*де. й:о Ёобелевских премий' уравнявший его за9луги ё заслугами именитого ит€штьянца |. йаркони, которого считаю_т создателе|\'| ради0технической индустрии 3апада. Ёа:ш соотечественник А. €. ||опова умер 1906 г' 8сли
,'"й,'ое со6ытие,'возмо)кно, что и он разделил бьт в 1909 г- славу Бобьт не
белевского лауреата в области радиотехни*и _ ,"есте о г. маркРни и !(.'Ф. Браууненьтм)'
ном (}{обелевские премии присухдаются тол*58
'''
ъ1вь'м
3.,2.3. 9сцийлографи1еская тру6ка о электростати:{ескцм
отклонением
Брауна бь:ло то, что он мог
Фдной -и3 ппавнь1х ософнностёй
'осциллографа
применяться д'1я построония временнь|х зависимостей тока !(|), протекаюцего чепроре3 отклоняющую кату|шку с индуктивностью [. йагнитное поле катушки
порциона.'1ьно протека}оц1ему чер€з нее'току и меняется с изменением тока.
Фднако чаще возникает необходимость наблюдать временну|о зависимость измен|тющегося напряхения,ш(т), а вовсе Ё€ тФ|<:!].:}{Ф для этого магнитная развертка
плохо пр|4годна. Б.9том.легко убедиться,. если учесть, что напряхение на иде€шьной кацщке индуктивности. с индуктивность|о !=сопз{ пропорцион:ш ьно п рои3водной протекающего через нее тока:
\5'1
| дч в ц 3, 9.сщо 0 ц.- ?лв
.
1с
,'' ро н но й о с ц, ш л л о е р аф шш
Б а|(!\
т=-а' =€Ф/1'[
, Ф1сюАа следует1 что е9ли к и4ей;н'л цаццке
'
, '.
йрй]!рдёно'Б6""ду*"у.!'"ти
стоянное напря)кение' то ток в ее г|9пи^ 6улет линейно
растц, так как тольЁо в
тока'.вляется константой. Фна з:]'да9т крщизйу пилооб-
:::у^:]у'::::|.:^1:.::.,.я
разного напряхения, равную Ё/[..
читатель
щохет}аивно
::;{,-чхнике
-_^чт:ет':з.:.*у*ч.:
что при прилохении к откпоняющей
катушке напряжения пятно. от эдёктронного
йр!ап.члох!'.'!;'
луч4 пр99то 4ереместцтся от.исходн0го цолохения в новое место.-9казьгвается
(сй. вь:ше) это ёо!зсем йе так _ пятно н1'
;;;;;;';*"*чЁЁй;'Б#;;;,,;:;}ъЁ!жч*т;Ё};|[*?}'*:13жш:
1(стати, из'этих рассухдений йьг йрихолим к идёё реализацйи лийейной йагнйтной ра3вертки по гориаонтали' но это совсем не годится д'[я отклонения луча по
вертик€ши.
:
Ёа самом деле ситуация'осложняется ,ём, что реальная Ёатушка индуктивности обладает собственнь:й'омическим сопрот'*.н"*^, (рфистивностью). Р1меет
свое внугренне сопротивление и источник напряхен!|я (сигнала;. Ёе йваясь в
дет:ши' описанные' например' в14!ь о1м9[им; ито ц эт6м случае и3менение тока
при воздействии на кацшку постоянногр напрйжения будет опись|ваться
ухе не
линейнь:м, а экспоненциш!ччь|щ 1акчной'с,.п0стоянной времени т:!./&,, йе ,{ .=
суммарное сопротивление в цепи кацшки.
€уля по.опис,1нию осциллографа Брауна отю]оняющая кацшка имела индуктивность порядка десятков _ сотен миллигенри (м|'н). 3зяв, к примеру' [:|00
м|н и {:100 Фм полуним т=0,|,/100=|. 10-3 с или |-мс. Белич"й, .'Ё''!"''й
времени оказь|вается достаточно характерной д]!я осциллографа с магнитнь!тт,! отк||онением. {ело Ё то-м, ]{1о рЁомя переходнь|х проц9ссов, регистрируемь|х осциллорафом не мохет бь:ть заметно меньше постоянной врёмени
:!'' говорит о
'.
том' что осциллограф с магнитнь|м откпонением не может быть скоростнь:м.
Ёго
удел _ наблюдение низкочастотных колебаний с постояннь|ми времени порядка
миллисекунд пли долей миллисекундь|.
Разраб(этники современнь:х: осциллощафинеских электронно-лучевь:х трубок
(э]1т) давно при11|ли к каЁдиа9*|6РР !дзйенению принципготкло!ёния ,'.*'|'"ного луча _ был,использова*119)!ёкпроспёпс*чесЁнй1-метод]отклон.,"". й'"]]{'"
электронный лун откл:оняется под действием электрического поля. [1ервЁ, .*'умная трубка с элекгрост1тическим'0тклонением,и торячим'{подогревйьпм),катодом появилась в 19}1'г. 'и'6ь:ла'разработана,д. А., Рож5ьским'в к'мйании йж"''е.
рал &гекщик>.
!дивительно' но эт0г метод гораздо проще метода магнитного о!клонения _.в
качестве отклоня!ощей сиетемь:.используется пр0сто пира плаотин'
располох€н,ных по обе оторонь| луна., [1рацд8, !а€{€?Б|,,.приведеннь|е
нижо' показь}ва,ют, что
пластинь! долхны бь:ть располохень| достаточно близко и ,потому долхнь! ;}!8'(Ф_
диться внгри трубки' а не снарр!(и' как в сдучае отк'|оняцц{ей к1туй'ки..трубки
Брауна' Ёо и в этом рлучае напряхение
на пластинах'
нухное д.'|я.полного отк.,!о-
нения луча долхно достигать десятков, а иногда и сотен 8.
158
3.2. |{ о*вло'9с'ч^у4ло-р р 9'ф.цш
,8сли подать ка пластиньп посто!йное н'пряйние' то луч и3 электронов с отнапрярицательнь|м зарядом буАет отталкиваться от пластинь| с отрицательнь|м
*"""." и притя;иваться к пластине с поло)кительнымзарядом' о: 9:+т^::::]члодази:9.]^
вать отк.гпон6ние и попадет ухе в новую точку экрада. €имууичность
хорошей
фокусировки луча
кпоня|ощих напряхений нужна д'|я сохранения
пространства
областей
потенциал
слу{ае
трубки. 3 этом
'"ц"л''йфическои
мехду |шастинами не меняется и не влияет на фокусировку луча' как в случае по_
д'", *ш,'няющих напряжений на одну пластину (при заземленной другой). Аля
получения парафазнь:х отклоняющих напряжений используются специ€шьнь1е
с*-"й'' каскадо! усиле"ия с симметричнь|м вь|ходам или схемь! ф'''",.-'|1:р_::''^_, 'Рассмотрим устройство современной электронно-луневой_осциллографическои
* Ё".. з.с. 9кран трубки покрь!т изнрр|а люминФоРом_' ^'-'3::::."^т'
'руой"
сй&обны" светиться' под'(ударами) элекгронов. 9ем больше поток эл9ктронов'
яр"е спечение'той насти-экрана, к.уда они попадают. 9лектроннь:й лун создает_
труб''й
ёя элёкгронной пушкой, р,з"*й*''й н' пр'"'вопФ|охном от экрана конше
экрапушкой'и
йецду
и
катода.
(нити
накала)
.одо!ревателя
ки.'0на'состоит йз
ном размещен модулятор' рецлирующий поток летящих к экрану электронов.
!т!одулятор (3)
1_й анцд (4)
Рцс. 3'6. 9сцшллоарвфшнвская 3!17 с олекгпР('спо']|ццес,с1'л о'пкло'1енце1'
ц ее обоанаценце
€
помощью двух электродов - анодов со3д4ются электр]'|ческие 'п-оля' распреБлагоАаря этому пучок
пройд1 электроннь|е
(йескшпько
мм),
э'ектрон.9в довольно больцого диаметра
ре,""зй, фкусируется и принимао1форуу конуса'€ 99трием у.экра'на щубки. Б(ромм.
долей
до
на
экране
удается д0вестц,
3}лБтд1€;!83меры цзобрахения точки
обесйечивастся нужное ускорение электронов в пучке' что обесй -19, ."'д'"''
печиваст.достаточно вь|сокую скорость записи осциллограмм' )1ун отклоняется с
помощью парш Авойных метрл],|че9ких отклоняющих пластин. Фдна из них от_
кпоняет луч по вертикш|и (ос! у), а другая по гори3онта.,|ьной (ось {).
трубки булет светиться лишь при подаче на ее спе9кран
_ анодь| опрёделеннь|х напряженпй. Ах обьпч'''*'р'""'-луневой
ц}|ш!ьные ускоряющие электроды
анофмц, 31и напряхенйя достип|ют
5лекпрйалсц
но на3ь|вают ускоряющ|1цш
ули
и
волвт у боль:.цинства трубок умерен!ьпся'|
сотен вольт у малов6аритнь:х'тру6ок
вь|соковольтные источники питаиспользуются
,*'''зд',""
р''"'ров. Адя
дедони9 потснциш1ов которь|{,создает,электщш[нР,л|{нзь!.
',й
.
159
|лр.ва,$' !$новы элекп'Ро,+'{ой осцвллоерафпш
ния. 9асто поверхность тРФки у экрана покрываетоя,пр€водящим
ток,слоом,и он
уск9фние электронов луча.у#е
пос.'1е его откдонения. 1акое ре!!]ение существенн9 повыц]ает ярй9ть
]. --__--__используется как е||{е один анод, обеспечивающий
ния и графическую скорость |а,псп (см. ниже)"'оощ|*Ё}{а нить нак:ша обь:чно подак}т псременное напряхение' ,на
упраш}ягшций
электрод (м9д!лятор) постоянн'."
подярности' по отношо'ник) к
катод),'.на анодь! * полохительное; ''рйц,'"'ьной
причем на первом аноде {фокусируюшем|.ц3пряхение значительно меньше' чем на втором (ускоряюшем)" }т1еняя
}|апрял(ение
на упраш]яющем электроде мохно м9нять интен9ивцость электронногр дуча от
-
максимальной илгц рабоней ло нулевой.
,,
Ба отк::оняющие пластины подается как постоянно9 напрях9*''.,,,о3яц"лощ1е суещать пучок электронов в лю6ую сторону' относительно ц0нтра экрана' так
и переменное' создающее линию развертки той улли иной д.г:инь|' а такхе <!и€}|Ф:
:п(ей> на экране форму исследуемых колебаний, *елательна парафа,","
,й,,
отк]|оняющих напряхений. ||ри ней средний потенци&л пластин не меняется и не
нару|!]ается фокусировка электронного луча трубки.
3.3. €овременнь]е осциллографические трубки
з.з.1. @со6енности конструкции осциллографитеских 3]1|
Фписание деталей конструкции осциллографинеских 9.[1 мохно найти в
[|0,
11]. !алеко цдаваться в него не ётоит, поскольку,цель.данной книги;зак.пючаетс"
не в конструировании 9)11, а'лншь взнакомстве с ними как с одной' хотя и в'|хной, деталью осциллографа. 8 осшиллографах применяются серийно ,",,у"*'*!,"
осциллографинеские (индикаторные) 3/11. |4х параметрь| нельзя менять' но некоторые из них надо учить!вать при 9цснке применимости тех или инь|х трубок и
осциллографов на их основе в практике измёрений.
Фтметим некоторь|е характернь|е особенности соврем9ннь|х осциллографине-
.
ских 3.|11:
' колба трубки имеет пльскую или вь!пуклую область экрана' плоская область
'дает мень1шие геометрические искахения' но худ|шую фокусировку' чем вь|- '
пуклая;
. катод имеет нить подогрева' питающуюся чаще всего стандартнь|м напряжением 6,3 Б при токе в доли А;
. максим,шьньлй ток к0тод4:99ц3вляет неск0'!ько мА, но ток луча у экрана не
превь!ш€ют
0,1 мА (насть п0т0ка погло!|(ается анодами
д' э*р'", йе
до1одит);
'
. л],я полного запирания щубки на управляюший электрод
достаточно подать
отрицательн0о напряжение (относительно катода) пфл*' десятков 8;
. на анодь: трфки подаются ускоряющие напряхения в сотни 3, меньшее подается на первьгй анол (в6лизи катода);
. используется пара отк.,1оняющих пластин с однократньлм изгибом, 6лихайшая
к катоду используется ддя откпонения по оси [' более д{шьняя по оси *;
. угол отк/1онения луна обьгвно н9 превь|шае! 15., т. к. в противном случае
ухудшается фокусировка и чувствительность трубки;
. д'|я уменьцения бликов от Бнщрнней поверхности л(штбь: она вь|полняется
со специальньпм изгибом и покрь|вается слоем графита.
160
3.3. ё ов реле ные осцш!!!'о ерофшвес кше пор у 6 кш
'|
Ёаибол9е вахнь[ми параметрами осциллографинеских 9.|11 являются их ге0метрические размерь|' в частности размерь| экрана.и параметрь| отк.,]оняющих си_
стем. ! нас принято размер трубки ук'шывать цифрами ее названия, например;
1зло37и * это индикаторная трубка с диаметром экрана |3 см с номером р4зработки 37.\рубки делаются как с кругль|м, так и прямоугольнь|м экраном. [ослед*}|€9 [Ф33Ф'|]яет сделать трубки мень}||его размера и лучше исполь3овать площадь
экрана. Фднако д'|я повь||цения прочности у таких тру6ок приходится увеличивать
толщину стек.,1а у экрана и они получаются более тяхельпми. €овременная 3]!1 с
размером экрана 13 см имеет д]|ину до полуметра' что и объясняет большие размерь| осциллографов с такими трубками.
3.з.2. !'рафинеская окорость луча
Фдной из фундамент€шьнь|х характеристик ооциллографинеской трубки яв'|яется графинеская скорость луча' т. е. скорость с которой лун нертйт изобрахение на
экране. 9ем бь:стрее луч двигается по экрану' тем слабее булет его видимая яркость в случае наблюдения однократнь|х и редко повторяющихся процессов.
3 слунае регистрации синусоид:шьного сигн[ша (3.!) вертик!шьную составляющую
этой скорости мохно вь|числить слещ/ющим образом:
9,*" =
*[=,=',",
(3. | я)
(3.20)
1,=
'2 пдх
Расчеть: показь|вают' что при размере осциллограммь! по вертик'ши около 1 см
и типовой во3мо>кной яркости следа от луча максим:шьнь!е частоты регистрации
синусоид{шьного сигн:ша составляют около 3 !-|ц. |1ри этом графинеская скорость перемещения' пятна от элсктронного луча оказь|вается близкой к скорости
света. 6днако щафинеская скорость не является реальной скоростью двихения
электронов'.так что ограничения теории относительности 3йнштейна к ней не от-
носятся.
Б слунае регистрации
ющей формулой [||]:
видеоимпульса
графическ,ш скорость вь!ражается следу-
!, =
(з.2 | )
где б :- чувствит9льность трубки по вертик:шьному отк.,|онению (в см/Б). йаксим:шьная графинеская скорость при регистрации видеоимпульса имеет место на его
фронтах, где максим!шьна скорость изменен ия су,гны,а.
|'рафинеская скорость определяет яркость осциллограмм. Фна падает при наблюдении однократных ш]и редко повторяющихся собь:тий.Аля повь|шения графинеской скорости нухно увеличивать напряхения на ускоряющих электродах
трубки (до |0-20 к3). Фднако (см. лалее) это ведет к падению чувствительности
по отклонению.
з.з.3. 8ремя установления отклоняющей системь!
Фтклоняющая система о€циллогрфинеских трубок из двух !тластин в простей_
шем приблихснии явпяется фактинески неидеалькь|м конденсатором, имеющим
6 зак. зз
161
| лав а'3. Ф с сзов ы э]!ек'п Ро|сноЁ овц*сллоервфав
емкость €. Б сго цепи надо'учить|вать-пара3итну1о индуктивность вь|водов [ п'сопротищ9ние источника сигн'ша .& (например' это вь|ходное солротивление усили_
теля). [аким образом; эквив€шентная схема цепи отклонения представляет собой
звено фильтра низких частот или последовательнь:й *[6-контур _ рис.3.7.
Рцс. 3.7. 3квцволенсп'{оя схе.*а
'про'спа
оп&по'{енця
Б,сли на вход такого контура подать идеальньдй перепад напряхения
менн,ш 3ависимость напряхения на € будет иметь вид:
ц\|\ = Ё|\ -",* (}):'",,г)
$ то вре-
+ соо(6г)],
|А€ с = &|2| и 5 = (\| [€ _ п'/4Ё1'т'. Расчеть: пок:вь|вают' что эта зависимость йожет иметь значительнь:й вь:брос при маль1х {. [1ри с/6 = 1 этот вь:брос состаш1яет
не более 4 % от амплитудь! перепада' что является вполне удош]етворительнь|м
показателем. !дя этого величину * надо вьпбирать равной:
д =./2ц€.
(3.22)
8'сли воспользоваться известнь1м значением резонансной частотьп контура
[_
_
'!о
|
т;1,тт'
(3.23)
то мо{но вь|разить значение & нерез резонансную частоту контура, опрецеляющую предельную частоту тракта отклоняющей системьг'.
|
о
''-- 7р$п_-0,22
|р
(3.14)
! = 3пР€|4
(3.25)
=2,2*'€.
3то значение обычно и принимают за время успановленця откпоняющей системь| с оптимальной переходной характеристикой.
3ти даннь:в относятся к иде€шьному случаю подачи сигн;ша прямо на электродь|
от'ю1оняющей системь: осциллографинеской тру6ки. Расчеть: показь|вают,, что максимш1ьная частота регистрируемь|х сигн!цов не превьпшает 300 й[ц, а время'устанош1ения тракта откг!оняющих пластин не мо)кет быть мень:ше | нс без карАинальной переработки конструкции трубки. Ра3умеется, эти значений на много порялков
вь|ше' нем у трубки Брауна, но все хе д:шеки от тех, которь|е нухнь[ в современной
скороспной осцс:ллоераф]ии. Фтметим' что исходя из квантово-механического принципа неопределенности' предельное разрешение осциллографии оценивается временем порядка 10-|{ с. 1ак что д:'ке в на!ше время конструкторь| осциллографинеских трубок имеют 1шансь| на улучшение их временнь|х характеристик.
\62
3.3. €ов
р влсен'сь!е
осццлдоа рвфсэвес кше п р.у6кш
3.з.4.@тклоняющиесист€мь!осциллографическ]|хэлт.
3ажнейшими конструктивнь!ми дет1шями 3.]11 яшпяются ее отю'!оняющие сис_
темь:. Б йростейшем сл}нае это две пары плоскопар!шлельнь|х пластин. Флна пара
используется д'|я отклонения по вертик.ши (у), другая по гори3онтали ({,). (ахдая 143 пластин кахдой парь1 установ'|она по обе сторонь! траектории луна. Боз_
мохнь| и более сло)кнь1е конструкции откпоня!ощих пластин (систем).
Фдним из !захнейпших парамотров осциллографинеской элт яв.,|яется чувствительность по отклонению. Фна определяется как отно|шение отк.,1онения точки на
экране трубки й, поделенное на напряхение' прилохенное к пластинам 0',*. !ля
плоскопар:шлельнь!х от!ооняющих пластин (рис. 3.8) она определяется вь!рахением [10]:
"
=
!1
*=
к
|!-
2ь0"
[мм/3]'
(з'26)
3десь / _ длина пластин' .|, _ расстояние от входного края пластин до экрана'
6 _ расстояние между пластинами, 0, _ разность потенци€шов мехду катодом и
вь|ходнь|м электродом прохектора, ь>| _ коффиццент' учить!вающий повь|шени9 чувствительности и3-3а краевь:х эффектов (практинески *:0,1 _ 0,|5).
эраиа)
9увствительность по отю1онению увеличивается при уменьшении расстояния
между'пластинами. Фднако, прй сли:.шком м€шом расстоянии между пластина*и,
луч при отк'|онении попад6ет на плаотину' к которой он приблихается и полно9тью поглощается ею. Фактически это означает умень|цение предельного угла отк'!онения с[' почему он обь:чно и не превьпшает !5'. €леАстцием этого является
больпшая длина осциллографинеских трубок _'она в несколько ра3 больше, нем
диаметр экрана круглой трубки или диагональ экрана трубки с прямоугольнь|м
экраном. |,1менно поэтому осциллографинеская трубка с 6ольшим размером экрана (10 см и вь||||е) ок€}зь|вается довольно громоздкой и определяет большие размерь| осциллографа, построенного на ее основе.
,йо::<но несколько увеличить чувствительность трубки к отк.,!онению' если сделать пластинь| и3огншь|ми с увеличеннь|м в месте вБ|хФ.0,а /!}9а !а€€тояни$м
*
3.9,
Р4светь1
показ"''а'о,'
что
оптим.шьным яы1яется экспоненци[шьноо рас_
рис.
ширение расстояния между пластинами. Фднако ока3''шось' что'очень близкий ре_
зу"'!ьтат обеспечивает более: простой в реа]]изации однократнь:й,изгиб пластин
.примерцо в середин9 их общей'длиньт. |!ри этом чувствительно9ть по отк'[онени!о
составляет величину' равную:
А
|- (ь*-!',т,}):"и':.
"=0 ,* =20"\ь| ь
(3.27)
163
[лача 3. @сновы 9лскпрон'{ой, ос'цшллоерофшш
3десь /: .. дли}!а пар{|.ллельной части пластин',/'..-1 м'|цна по сори3онтали отогцу;.
той части пласт|4н,0, _ расстояние между пар!шлелБнь|ми частями пластин и 0э_
расстояние мехду краями раёш.пиренной части изогцуть|х пластин'
цс' 3.9. @опклоняющ1!е плос,пцнй с о0нцп цзец6ол
Расчеть: по (3.26) и (3:27) показь!вают" что чувствительность последнего варианта отк.']оняюшдей системь| примерно в |,8 раза вь|ше' чем у отк.'!оияющий,систе-.
мь] с плоскопар'шлельнь|ми пластинами. Ёменно поэтому она применяется в боль||!инстве серийнь:х осциллографинеских трубок. 1ипичнь:е 3начения чувствите:
состаш|яют 0,5_5 мм/Б. Фни немного
льности осциллографинеских
отличаются д'|я пластин вертикального и горизонтального отю!онения' поскольку
они расположень| на разном расстоянии от экрана.
|!риведеннь|е значения чувствительности о3начают возмохность регистрации
сигн:шов с амплитудой, нанин4я от нескольких Б и вь!ше. фя работь| с меньшими сигн{шами необходимо применять усилители. Фни' увеличивают чувствительность к отк.,1онению в;(раз, где .л(- коэффициент у9иления усилптеля. |1ри этом
для сохранения широкополосности трубки надо использовать усилители с шириной полось| пропускания в 2_3 раза.вь|ше' чем у трубки. 3того удается достигнуть д:шеко не всегда и чаще. всего именно усилители ограничивают 1|]ирину полось| частот осциллографа и его временнь|е харак'теристики (в главе 2 бь:ли описань| сверх!|]ирокополоснь|е интегральные уси4ители' применение которь!х
позволяет ре:шизовать потенциш[ современнь|х 9.]11 в ан:шоговых осциллографах).
.[|ля электроннь[х осциллографов пещход к трубке с электростатическим отклонением о3нач.ш резкое повь||шение верности воспроизводимой на экране картинь] переходнь|х процессов и повь[шение скоростнь|х характеристик сразу на несколько поряцков. |1ервое связано с'тем' что в,лервом приблихснии отк'|онение
луча почти пропорцион€шьно разности потенци1шов откпоня!ош1их пластин. А в3орое связано с резким снихением постоянной времени у9Фойств& отклонения.
Аело в том' что инерционность электростатической системь| откпонения свя3ана
не столько с конечной скоростью двихения элек_тронов в пучке' сколько с емкостью пластин. А она составляет обычно единиць:-десятки пикофрад.
.[|опустим, что емкость пластин вертик€шьного отк.,|онения составляет 20 пФ, а
элт
вь!ходное
сопротивление
источника
сигнала
(например'
усилителя
канала {)
Р:500 @м. 1огда постоянная времени отклоняющей системь| будет равна
т:Р. €: 20. 10_|2*500=1 . 10-8. Бсли уменьшить вь|ходное сопротивление усилите-
ля } до 50 Фм, то постоянная времени упад0т до 1 ' 10-9 с. 3то в миллион ра3 меньше' нем в прймере с'магнитной системой отклонену\я п означает возмохность
регистрации процоссов с д]1ительностью порядка единиц-десятков наносекунд''а
то и намного меньш:ей.
\64
3.3. €оврепенные
осцшллоёрофшнескше прубкш
з.3.5. 9сциллограФические тру6ки специального назначения
3 ходе эволюции развития осциллографинеских трубок их конструкция претерпев,ша некоторь|е изменения. |!ервь:е типь: трубок имели вь|водь| от пластин' заведеннь[е в цоколь трубки, обь:чно размещеннь:й в узкой насти трубки (у катола).
3то вело к у]шинению проводов' росту паразитной индуктивности .пластин и их
емкости. фя увелинения частотного диапазона сигн'шов, которьпе мохно просматривать
на экране трубки
вь|водь| пластин
в некоторь|х трубках вь!водились
кратнайшим пугем -- прямо чере3 стекпо трубки по месц располохения отклоняю1ших пластин.
Фднако кардин:шьного улучшения в отобр:|)кении вь|соких частот трубкой это
не обеспечив:шо _ предельная частота' определяемая резонансом цепей отк.,1оняющих пластин' увеличив:|"лась лишь в несколько раз. 3 лучшем €/!ус.;36 она составляла несколько сотен й|ц. А мехА} тем в радиотехнике все чаще и чаще стали
использоваться сверхвь|сокочастотнь:е (€3!) устройства, работаюшие на частотах
в единиць| и десятки ||ц.
€ущественное повь!шоние полось} частог осци]}'']ографшнеских трубок бьгло лостигнуго разработкой !ццрокополосных опклоняю!/цх сшс!пем в виде лннцй пере0ансс
]|0' 1|]. €хематично конструкция таких систем представлена на рис. 3.[0. ! таких
трубок используется множество пар маленьких пластин' соответственно с уменьшенной емкостью 6, кажлой пластинь|. |!ластинь: соединяются между собой отрезками спиралей с индуктивностью [,'. Рсли число яч€ок линии передачи равно
п' то примерно в п раз повь|шается' предельная ч.астота отобрахаемь:х тру6кой
сигн:шов' и уменьшается предел ьное время }€13нФ&1€н
и9;
@тклоняющие
Рцс. 3.!0. !11шрокопо.!'ос!оя оспклоняющая. сцс'пела в вц0е лцнцц пере0аиш
фя
дальнейшего
повь!шения предельнь|х частот регистрации бьгли созданьп от-
ю'|оняющие системь| на основе распределеннь|х полосковьгх линий переАани. !(ак
и в отк.']оняющих системах' показаннь[х на рио. 3. 10, для получения минимального
искажения формьп импульсов и устранения их отражения _ нужно обеспечить согласование линий на входе и на вь|ходе. фя этого сопротивление генератора сигн:шов и нагрузки лпний вь:бирается равнь[м волновому сопРо,пшвленцто линий
в.,=
Р,
(3.28)
'3десь |', и €, значения индуктивности и емкости одной секции для линий с сосредоточеннь|ми параметрам,д \4л'/, погоннь|е (на единишу д.г:инь:) лля лину'и с распределенной постоянной. Фбь:чно воляовс!е сопротивление'вьтбирается равнь:й от
50 до 500 Фм. Ёапример, у трубки 1|ло10!й оно равно 320 Фм. 8олновое сопро_
|65
|лвва 3, @еновы але'спр'онной осц4ллоерофт:ш
ти&||енив 50,75 -и 100 Фм
11|(Ф€;,как у обь:ннь|х коаксиа.,1ьнь:х-кабелей' исполь3уется у трубок д;тя набл:одения сверх|цирокополоснь|х сигн:шов. Фднако столь
м,шое волновое сопротивление 3атрудняет получение достаточно больгших Ё?[1}9хений на вь|ходе усилителей вертик:шьного отю'[онения.
-
€лещгет отметить полохита,!ьньпй момент в использовании лнний передачи в
тракте вертикш|ьного отю1онения осциллографов
- появление заёероккш оигнала,
которая равна:
(3.2')
|1олезность задерхки особенно очевидна при исследовании .однократнь|х или
редко повторяющихся сигн!шов. Б этом случае используется эк0ущс:й реысшм ра6оть| развертк'4, при котором она запускается обь:чно передним фронтом исследуемого сигн,ша. Фднако 3адерхка запуска развертки приводит к т0му' что часть этого'фронта не отобрахается, поскольку вб вре"я зад1ржкилуч не двихется по горизонтш|и. }щго.мохно избежать, задерхав сигн€ш с помощью линии передачи.
Б некоторь:е осциллографь: даже с обь!чнь|ми трубками приходится вводить специа.пьнь|е лини | задержки' которь!е являются теми же линиями передачи с сосре-
доточеннь|ми или распределеннь[ми постояннь|ми !., и €'
в сссР вь|пуск:шись трубки 10ло10|й и |3.[1Ф101й с отклоняющими системами в виде линий передачи [| |], дожившие до наших дней. Фни позволяли наблюдать процессь| с частотами до | [|'ц. 1рубки 1зло|02м с отк.,!оняющей системой на основе распределеннь:х линий передачи обеспечивали возмохность просмотра процессов с частотами до 3 [[ц' €ушествовали 14 уникальнь:е разработки
трубок с отк.,]оняющими системами на основе коакси:шьньпх линий перелани. йх
частоть| рргцстрации сигн;шов дрходили до д9сятков, |[ц.
[ля широкополоснь|х трубок в€)кно обеспечение предельно вь:сокой графинеской скорости без резкого снихения чувствительности. 3то бь:ло доётигнуго в
трубках с системой послеускорения _ ускорения электронов у'(е после цроцо4дения ими откпоняющих систем. |1рактинёски'это достигаётся созданием третьего
&ЁоАа; размещенносо ухе цосле'откпоняющих оистем. 9асто такой анрд создается
напь!лением проводящего
матери€ша
на вншренню'ю
поверхность колбь: у экрана.
,(альнейшее усовершенствование 3)11 привело к созданию трубок с,рассецвающей свпкой' установленной на пуги вь|хода электронного пучка'из отклоняющей
системь| [14]. 1акая сетка с мельчайщими отверстиями увеличивает угол отк.,]онения луча и приводит к увеличению чувствительности 9.]1? до 3_5 в/сй. БлагоАаря
этому ст{шо во3мохнь|м применение |широкополоснь|х тран3исторнь:х усилителей.
Фсциллографь: на 9.}11 с рассеив.}]ощей сеткой вь!пуск.шись фирмами скт
(Франшия) и 1е[{гоп!х (сшА).
в сссР в 70-е годь| про!шлого века бьлли создань| уник:шьнь:е 9.]11 с послео!пклонен!!ем луча с помощью трипл9та квадрупольнь!х лин3 [14]. 1акие трубки имели
уник:шьно вь|сокую чувот9ительность до \ Б/см при одновременном улучшении
линейности и увеличении размФра рабонего поля. 1акая трубка |0.11Ф102й бь:ла
применена в вь:пускаёмом в те годь1 осциллографе €7-|0А (с|_6!)' которь:й не
имел уси.,!ителя. |[олоса частот осциллографа составляла 0_1500 й!'ц. йасса этого прибора достиг€ша 70 кг. 3о многом это обусловлено тем' что триплет ква]1рупольнь!х линз представляет собой слохную систему из электромагнитов, питаемь|х от стабилизированнь|х источников постоянного тока.
€верхширокополоснь|е осциллографинеские трубки _ дорогие и, уникш!ьные
и3делия. 9сциллографь: на них 1широко применялись до 60-х годов ушедшего
\66
3.4. 1ршнцшп 0ейстпвця ш увпройс/7.во ан4лоеовоео осцшллоарафа
20-го столетия и иногда применяются и сейчас в физинеских лабораториях' 3анять[х исследованием
вь|сокос!(оростнь|х процессов. [лавное' достоинство таких
осциллографов закгт:онается в,работе в ре)киме реального времени. 9то зна9ит,
что осциллографьл способнь: регистрировать]бь|стропротекающие одиночнь|е и
редко повторя.ющиеся собь:тия' что особенно ценно при их применении !у!я исследования ядернь|х реакший и процессов.
Фбьтчнь:е трубки плохо приспособлень! д'|я регистрации однократнь|х и редко
повторя|ощихся процессов. 9еловеческий глаз просто не успевает заметить такие
процессь|. !дя устранения этого недостатка бь:ли прещ:охень| трубки с большим
временем послесвечения люминофора. Б этом с]1учае обеспечивалось не то_'!ько
время' достаточное д'|я регистрации наблюдаемого собь:тия (например, фотографированием осциллограмм), но 14 л]|я воспроизведения мнохества следующих
друг 3а другом-собь:тий. 3 дальнейпшем бьпли создань[ запоминающие аналого-вь|е
трубки, способнь:е запоминать осциллограммь! д'|ительное время и затец отобрахать их на экране.
' Фднако в на!це 1зщмя осциллографь: ца таких 9."[|1 повЁ9местно вь!тесцяю-тся
шифровьлми и стробоскопическими осциллографами: которь|е не только превосходят ан:шоговь|е по 1широкополосности, но и не требуют применения уник€шьнь|х
вь|сокоскоростнь]х трубок. Более того' вмссто них обь:чно применяются более
компактнь|е кинескопь| или даже плоские дисплеи на основе хидкокрист'шлических индикаторов. [1ри всем этом такие осциллографь1 с |]1ириной полось: усиливаемь|х частот вь:ше 0,3_0,5 |_|'ц остаются дорогими и нередко уник{шьнь|ми
приборами, которь|е цмеются д[шеко не , кахдой наунной лаборатории.
1-ц-----)!/х
]с-1р
пвриодпилообразных
''] !\ тР- кой6аний
1длйтельносгь развертю:)
'Ё! \ |Р- периодсинусоидальных
1] колебаний исследуемого си]н:|ла
:$
б)
Рцс. 3.| !. ||лллосгпроццц к полуцен!!к, осццллоаРа.цл: о _ прц о'псу,пс,пвцц сценала
нв плас'пцнах веР'пцка'ьноео о'пк]|('ненця ш 6 _ прш поёаче на /+цх
сшну сош0 оль1{оео сца нал!,
167
| лав а 3. Ф с нов ы' 9лекпро н'|ой осццл,лоа рвфцш
развертки или просто разверткой. Алпйа ее зависит от амплицдьл пилообразного
напря)кения (рис. 3.| |,а). 8сли теперь одновременно с пилообразнь|м напряжением' поданнь|м на пластинь| \| и \2, подать на другую пару пластин (вертикальнь|х _ }! и {2), например, переменное напряхе|*ие синусоид:шьной формь:, линия развертки в точности <изогнется> по форме колебаний и <(нарисует> на экране
изображение (рис. 3.1 |'б).
Б слунае равенства периодов синусоцдального и пилообразного колебаний, на
экране будет изобрахение одной синусоидь|. ||ри неравенстве же периодов на экране появится столько полнь|х колебаний' сколько периодов их укладь[вается в
периоде колебаний пилообразного напряхения развср1|0{: 3 осциллографе есть
рецлировка
частоть! развертки'
с помощью
которой добиваются
наблюдаемь|х на экране колебаний исследуемого сигн,ша.
нужного
числа
1щ уместно отметить, что при просмотре периодических сигн€шов д'!ительность развертки в общем случае до.,ш(на бьпть строго кратной п'ериоду повторения
сигн:ша. 1аким образом развертка долхна'бь:ть синхронной с сигналом. фя этого
используется сцспема с!|нхро,*1|эации развертки осциллографа. [(роме тог0' надо
учить|вать, что часть периода рЁзвертки тратится на обратньпй хол луна. [а экране
это означает отобра;<ение лину1и, соединяюцей начальную и коненную тонки
осциллограммьг. |(ак правило' эта линия гас!4тся подачей специ2шьного импульса
га1шения на управ.л:яющий электрод трубки. 3то означает нсшичие в осшиллографе
кроме кан'шов !, и } еще одного кан:ша 7 _ управления яркостью луча.
в.4.2. €труктурная
схема аналогового осциллографа
Ё[а рис. 3.!2 изобрахена типовая струкцрная схема осциллографа, назь|ваемого анало2овым осциллоерафола. 14ноща говорят' что такие осциллографьп работают в
ре)киме ре:|.льного- времени' хотя это несколько иная особенность аналоговь[х
осциллографов. €щь хе ан'шоговь|х осциллографов _ работа с ан€шоговь|ми (не
разрь!внь|ми во времени) сигналами.
Ёа сегодняшний день существует большое число различнь!х по конструкции и
назначению осциллографов. |!о разному вь|глядят их лицевь}е панели (панели
упраш'[ения), несколько отличаются названия ручек управления и перею]ючателй.
Ёо в любом осциллографе сушествует миним€ш|ьно необходимь:й набор узлов, без
которь|х он не мо)кет работать. Рассмотрим назначение этих основнь:х узлов. !(ак
ухе отмеч€шось' осциллограф в общем случае содерхит три канала|
. кан'ш вертик'шьного отк.,|онения\, солерхаший цепи и устройства, относя,
щиеся к пластинам вертикш|ьного отклонения;
. канал горизонт:шьного отю!онения !', содерхащий цепи и устройства, отно]:
сящиеся к пластинам горизонт:шьного отк.,|онения;
. канал яркости 2, содерхаший цепи, относящиеся к управляющему эле(тролу трубки.
Блок пслпания обеспечивает энергией рабоц всех узлов электронцо!'о осциллог-
рафа. Ёа вход блока питания поступает переменное напряжение от горолской
электросети' как правило величиной 1|0/127 уалп 220 Б с частотой 50 или ф [ц.
Б нем оно преобразуется в напряхения разной величинь|: переменное 6,3 Б'ш:я
питания нити нак€ша электронно-луневой щубки, постоянное напряжение
12_24 3 для питан,4я ус\4л\4телей и генератора' если они полупроводниковьпе (или
200_250 8, если ламповь:е), около |50 Б д.г:я питания оконечнь|х уоилителей горизонт:шьного и вертик:шьнопо отю|онения луча, несколько сотен вольт дпя фо168
3.4. |! ршнцшп 0 е йстпвц я ш. у с пройв
'пд}о
ана.п0аовоео осцшлло а р аф о
>:
8ход }
\-1\
' 8ход
синхрони3ации
>-]
|
-.|-
8ход )(
>:Ршс. 3. 1 2 - 7цповоя функцслональнс.я схепа э.4ек!пРонноао осчшллоерофа
кусировки
го пучка.
электронного
луча и несколько ть!сяч вольт дг!я ускорения электронно-
|4з блока питания кроме вь|кпючателя пу1тану1я (5), вьлведень! на переднюю панель осциллографа регуляторь|: <ФФ|(}€|4РовкА> (6) и <9Р(ость> (7). !-|ри
вра!'1ении этих ручек изменяются напряхения' подараемь|е на первьпй анод и модулятор. |1ри изменении напряхения на первом аноде'
конфигурашия
э.']ектростатического
поля' что приводит к изменению "ен"е'",
!ширины электронного
луча. модулятор в электронно-лучовой
трубке вь:по.г:няет роль управ]ш!ющей сеткц в ламповом триоде. |1ри изменении напряхения на модулят0ре изменяется ток
электрон'ного луча (изменяется кинетическая энергия электронов), нто приводит
к изменению яркости свечения люминофора экрана. Ёапряжение на модуляторе
дол)кно бь:тьотрицательнь!м по 0тно}шению к катоду. |!ри некотором'напряхении
запирания ток электронного луча падает до нуля и пятно на экране трубки иснезает (трубка оказь!вается запертой).
[енератор ра3вертки вьлрабать:вает пилообразное напряхение' частоту которо- регулятором (8). Ёа лицевой панели осциллографа они назь|ваются <чАстотА !-Р}БФ,
г0' мохно изменять грубо (ступенями) перек'!ючателем (9) и 'плавно
(или <$|Атн1ьность РАзввРт(!{>) и <чАстотА |[.[АБЁФ,. !иапазон .ла9тот генератора весьма ш ирок
- Ф1 9А}|Ё},|ц герц до единиц мегагерц. |1равда, окодо перек.'|юча'[еля диапазонов обь:чно проставлень| значения д'|ительности (про-
пилообразнь:х колебаний, а не их частоть!' хотя в некоторь!х
долхительности)
(обь:нно старьтх) осциллографах проставлень|'именно частоть|.
!(ак отмечалось' в импульснь|х осциллографах помимо непрерь[вной развертки
часто используется ждущая развертка' запускаема'{ сигнапом (внутренним с усилите.,!я кан:ша \) или внешним. Аля наблюдения фронта импульса в кан2ш [ вво169
| лав а 3. @ё новы элек1про н,{ой' осцалло€р|
афшш
д\/'тся линия задерхки; создающая временну|о задерхку' несколько превосходящую врейя задсрхки срабать:вания щцущей развертки. 1акая л|4ния'мохет вклю_
чаться в любое место кан:ша 1, но после точки' с которой снимается сигнал ,шя
запуска ждущей $азвертки. Ёа нашей блок-схеме'такую линию мохно вк||ючить
на вь1ход€ или на'входе оконечного каскада канала }.
}силитель кана!,а горизонтат:ьного отюг|онения (канала {,) слркит ,шя получения напряжений развертки' достаточнь|х д]|я получения нухной д.ггинь: линии
развертки _ порядка горизонт:!.льного размера (или диаметра) трубки. Ёа его вход
подается сигнал с вь|хода генератора развертки. 9тот усили1ель необходим для получения такой амплитуАь: пилоббразного напряхения' при |<оторой электроннь:й
луч отю!оняется на весь экран. Б усилителе располохень| решлятор длинь! линии
развертки (инане поворя' рецлятор амплитудь| вь|ходного пилоо6разного напряхения ; |2)' Ёа пёредной паноли осциллографа он представлен ручкой <усилв-'
нив х> или <Ай|!.}1итудА },>. Ёсть и рецлятор смещения лину1и развертки по
гоЁизонтали'13 (обь:нно он обозначен знанком +)).
!(анал вертикального отклонения состоит из входного аттенюатора (лелителя
входного сигнала) и двух усили1елей _ предварительного и оконечного. Аттенюавь|соту Ё.'с"й'р',аемого изобрахения в зависитор позволя"' ,,'б"р'',
'у*"у:о колебаний. € помощью перек.,]ючателя входног6
мости от амг1литудь| исследуемь:х
атгенюатора (4), амплитуду сигн.ша мо)кно уменьшить в !0 или 100 раз. Фколо переключателя обь:чно стоят надписи: |:! _ в этом случае входной сигн.ш не ослабляется; 1:10 и !:|00 _ в этих случаях ослабление соответственно в 10 и |00 раз.
Более плавнь|е изменения.уровня сигн;ша' а значит и размера изоброкения на экране' получают с помощь|о рецлятора чувствительности оконечного усилителя
каЁала'1 (10). в оконечном усйлителе этого кан€ша' как и кан'ша гори3онтш1ьного
откпонения' ечть рецлировка смёщения луна (11), а знанит, и изобрахения; по
_
вертик.ци.
-6;;;'ого'
на входе кан€ша
вертика.г|ьного откпон
!'
"''"{перек'!ючатель
""^^(нередко
через аттенюас помощью которого мо;<но'либо подавать на усилитель
п)р _ калиброваннь:й делитель напряжения) постоянную составляю||',ую исслёлуемого сигн:ша' либо избавляться от нее вю]ючением разделительного конлёнсатс|_
ра, 0то в свою очередь' лозволяет пользоваться осциллографом как вольтметром
п'остоянного тока' способнь:м измерять постоянные напряхения. ||ринем входное
сопротипление осциллографадостаточно вь|сокое _ 1 йом или выше.
кР9м: перекпк)чател я (9) и рецлят0ра (8) дпительности развертки_у генератора
развеРки есть еще один перекпючатель _ перею|ючатель ре)кима работ51 развер-гки. Фн также вь|веден на переднюк) панель осциллографа (на структурной схфме
он.не указан). |енератор разверток мохет работать в двух рехимах: 3 181Фй?1|4\€:
ском _ генерирует пилообразное напряжений заданной д.г:ительности и в ждущем
рехиме _ о)!шдает прихода входного сигнала' и с его появлением запускается.
3тот рехим бьгвает необходим при исс4едовании сигнад9}в,по8вляю1ци[с_я слуу?й',
но, лйбо при исследовании параметров импульса, когда его перелний фрон| долхсн бь:ть в нач[ше ра3вертки. 8 автоматическом рехиме работьг слунайный сигн6ш
мохот появиться в любом мосте р!швертки' что усло)княет его наблюдени0. удоб.
ства ждущего рехима вь| смо)!(ете оценить во время импульснь[х измерений.
||ереклтюиатель (9) спаренньпй. 3о всех положениях верхней (по нертеху) се(ции переЁ|ючателя' кроме крайнего левого' генератор вь:рабать:вает пилообразное напряхение. различной д.гтительности. 3 крайнем хе левом положении генера-
'
\70
3.4. |7ршнцшп 0е{ссспвця ш устпройс|,|оо она4оеовоео осцшллоарофс
тор ра:}верток откп]очается' & нихняя секция переключателя (9) подключает око_
нечный усилитель кан€ша горизонтального отк.,1онения к гнездам <3ход х>.
1еперь горизонт:шь\1ая ли'н\4я р'швертки будет получаться только при, подаче
сигн€ша на указаннь]е гне3да. ||ричем чувствительность этого кан€ша,обь:чно ме_
фину лин!4и развертки мохно устанавливать рецлятором (12). 1акой режим работьт осшиллографа бьдвает нухен, 'нань1ше, чем канала вертик:|.льного отклонения.
пример' при исследовании'часто-тнь|х и фазовых соотношсний гармонинеских коле6анухй нли д]',я посц)оения фшеур )1шссаж! (лля этого один сигнал подают на
вход } осциллографа, а лругой
_ на вход {).
[(аждь:й осциллограф оснащен средствами с||нхроншоцш|! развертк'1 исследуемь|м или внешним сигн,шами'. Бсли межлу генератором развертки и сигн.шом нет
никакой связи, то нач€шо развергки и появления сигн€ша булщ происходить в ра3ное время' изобрахение сигн€ша на экране осциллографа будет перемещаться
ли6о в одну, либо в друц'о сторону _ в зависимости от ра9ности частот сит^цала ц
развертки. 9тобь: остановить изобрах<ение нухнч засинхрони3иррвать ген9ратор
развертки' т. е. обеспечить такой рехцм Р!бо1ь:'
кото'рРд нач'шо ра?в9ртки
'ррисигн:ша'(скахём синусоидабудет совпадать с н4чц.ом появл|снця периодиче€кого
льнбго). Фбьпчно при этом период развертки долхен
период повторения сигна]\а.
в целое число раз превь!шать
€инхронизировать генератоР развертки мохно как от внугреннего сигнала (он
берется с усилителя вертик{шьного отк.,!оненпя),так и от вне|шнего' подаваемого
на гнезда или разъем <вход синхР>. Бь:бирают тот и.,!и иной рехим перек.,|ючателем (2) _ внутР.- внвшн. синхронизация (на струкцрной схеме перею|ю-.
чател ь находится в положен и и <(внутрен няя си нхронизация>).
||лавно регулируется синхронизация рецлятором (5). 3ту ручку мохно поворачивать от крайнего левого полохения (знак (_)до крайнего правого (знак (+).
3то рецлировка синхронизации развертки от сигн:ша соответствующей полярности. ('огда ручка (!) находится в крайнем левом полохении (*)' генератор ра3вертки синхрони3ируется отрицательнь:м фронтом синусоид€шьного напряжения), в
крайнем правом (+) _ положительньлм. Б среднем полохении ручки синхрони3ация вь|к.,!ючается. Б некоторь|х конструкциях
осциллографов
перек.,|ючение син-
хронизации от (+) или от (-) осуществляется отдельнь]м переключателем' Б этом
с',1учае ручка (5) меняет амплитуду синхрони3ации' что способётвуэт получ9нию
более устойчивого изобрахения на экране
Ёа привеленной блок-схеме осциллографа кан€ш яркости 7 пре.лсташ|ен лишь
гонер'1тора развертки импульса' гасящего обратнь:й ход фзвертки
цепь|о подачи
_с
с 19м, чтобь: обратнь|й ход не бь:л виден на экр&не. 3 современнь|х осциллографах
в этот кан€ш часто вводят усилитель кан:ша 7, ято позволяет вь[полнять некоторь|е
специш|ьные видь| измерений. Ёередко в этот кан:ш вводят и генератор вр€мен:
нь|х меток' позволяющий вь:полнять временнь|е измерени"
с"'"а''ой.
3;4.3. 1ре6ован пя к усу'лителям осцил1ографа
|(ак мь: ухе установили' осциллографинеские:трубки,имеют н'изкую чувствительность к отк||онению. } о6ь:чнь:х трубок она не превь!шает 1 мм]8 (и:ли \ 3/мм).
9то'знанит, чтод'|я получения наэкранетрубки изобрахсен.ия импульса илисинусоидь| с размеров в 1 см н}акно на пластинь1 1 подать импул'ьс с амплитудой |0 в
или синусоиду с такой же двойной амплитудой,'*уя достаточно точнь|х и3мерений ну:л<но иметь размах осциллограммь| в несколько сантиметров, нто требует от-
|7\
|лава 3. Фсновы элекпРонной осцтлллоерафшш
кпоняющих напрлп<ений ухе в десятки Б, а у трубок с низкой чувствительностью
дахе в сотни Б.
Фтсюда ясно, что осциллографьп л.л:я исследования маль|х по уровню сигналов
дол)шь| срдер)(ать усцлцпел|! канш!а )'с достаточно
большим усилением.
Ёапри-
мер' д'|я получения чувствительности в ! мм/мБ усилитель должен и,меть коэффици9нт усиления порядка 1000. |!оскольку напряхение с г€нератора развертки составляет единиць|-дееятку\ Б, то коффициент усиления усу1лителя горизонт;шьного отк'|онения (канала [) мохет бь:ть намного меньшим _ порядка |0. Фднако,
если надо работать в внешними сигн:шами' подаваемь|ми на вход {,, то усилитель
таким хё; как усилитель вертика:
горизонтального отк.,!онения хелательно'иметь
льного отю!онения
|( усил ителям осциллографов предъявляются достаточно специфи ч9ские требо-
вания
о высокий уровень вь|ходнь!х сигн,шов (лесятки, иногда сотни Б), нто предполагает построение вь[ходнь|х каскадов на электроннь[х лампах или вь[соко-
вольтных транзисторах;
. ' вь1сокое входное сопротивление (обь:зно порядка 0,5-2, йФм;с п&Р3]!.,19л'5ной емкостью до 50 пФ);
. вь!сокая линейность (коэффишиент нелинейности не 6олее 3_5 %\;
. вь|сокая стабильность коффишиента усиления, нередко достигаемая стабилизацией напряжения питану1я и инь|ми мерами;
. низкая (|0_20 |_ш) нижняя граничная частота (в слунае работьп на постоянном
вьпхолного сигнала);
токе нухна нулева'| раничная частота и мал1й
4гейф
. вь|сокая верхняя граничная частота (от 1_5 мгц у прость|х осциллографов,
до десятков и сотен м[( у широкополоснь[х и скоростнь|х осциллографах);
. м!шая неравномерность амплитудно-частотной характеристики, нередко по_3 дБ, принимаемь:х обь:чно в качестве уровня отрядка 0,5_| дБ против
счета для верхней гранинной частоты 0бьлч_ных усилителей.
3ти требования намного хестче' нем у обь:ннь|х усилителей д]тя бь:товой аппарацрь|, например применяемь|х в телевидении. Фни проистекают из того' что современньлй осциллограф является радиои3мерительнь|м прибором довольно универс€|.льного назначения, а не просто осциллоскопом для просмотра формь: сигнала. Ёекоторь:е требования лротиворечивь|, например получение одновременно
высокого коэффициента усиления и большой амплицды сигн1шов одновременно с
большой шириной полось| усиливаемь[х частот. Аля преодоления подобнь:х противорений приходится услохнять схему усилителя или даже вводить карди,н:шьнь|е
изменения в средотвах осущестш1ения усилён|4я _ например, переходя от.ус14лцтРлей с сосредоточеннь|м усилением к усилителям с распределеннь[м усилением.
(ак правило' в усилителях соврем9ннь|4 осциллографов применяются многокаскаднь|е усу1л',|телу| с широкополоснь|ми каскадами с м(шь|м усилением. Ёерел_
ко используются усилители постояннок) тока с гальваническими связями мехду
каскаАам4. 3то исключает иск€шкения на низких частотах и позволяет использо_
вать осциллограф для измерения постоянного напряжен',1я и регистрации й€л;:€Ё:
но изменяющихся сигн€шов. Фднако при этом требуется обеспечить мальпй лрейф
усилу1теля' что иногда требует значительного времени прогрева осшиллощафа.
{аще всего частотнь|е и временнь|е параметрь| осциллографов определяются
его усилителями' а не параметрами систем отк]|онения трубок (они у современньпх трубок достаточно вь:соки). .}1иш.ль у наиболее широкополоснь1х и скоростнь|х
\72
3.4. |1ршнццп 0ейсспвуя ш ус,пройспво она,п.о2овоео осцшллоерафа
(довольно дорогих)' осциллографов их параметрь| более или менее одинаково
обеспечиваются как характеристиками усилителей, так и отклоняющих систем
3]!1. Рассмотртм основнь!е типь| усилителей, исполь3уемь|х в осциллографах.
[!мпульсные ус|ц,'пел!!,предн4значець| д'|я усиления импульснь|х сигн:шов' которь}е могуг иметь пря моугол ьнук)' трапецеид€ш ьну|о' экспон е н ц иа.,| ьную'1 л и Ару гую форму. 14мпульснь1е усилители по принципу Аействия делятся на линейньге и
нелинейнь:е. Б линрйных импульснь!х усилите'!'!х форма импульса воспрои3водится с миним!|дьнь|ми.искахе}'!иями' а в нелинейнь:х форма импульсов искахается преднамеренно д]'я'их.дрефразования либо по амплитуде, либо по д'[ительности' либо одноврем9нн0 по, этим двум параметрам. 8 каналах { и | осциллог(яркости) часто
кан€ше
рафов применяют6я линейнь:е усилители'
применяют нелинейньпе усилители.
9астотнь:й спектр ре:шьнь|х импульснь|х сигн{шов очень широк и простирается
от единиц герц до единиц' а иногда и десятков гигагерц. |-1оэтому усилители импульснь|х сигн€шов долхнь| бь:ть одновременно 14 шцрокополоснымш усцлц!пелямц область усиливаемь|х частот у них простирается нередко до десятков и сотен й!-ц и
вь|1ше. Ёаличие реактивнь|х элементов (емкостей и инАук!ивностей) в схеме усил,4теля пркводиткФбйу, н1о его !еиленпе зависит'от частоть| входного сигнала. |1оэтому коэффициент. усиления по напряхению является ком плексной величиной.
.[1инейнь:е искахения усилителей можно оценить, зная искркения синусоидального сигна.'1а' так как всякий си[на]1 другой формь: мохно разлохить на гармонические состаш1яющие' поль3уясь рядом Фурье (ш:я периодических сигналов)
или интегр€шом Фурье (щля непериодических сигналов).
7
ав
(оэффшцшенп ус!|ленця усцлцпеля по напря?|сен-цю прп синусоидальном сигн:ше с
круговой частотой Ф в комплексной форме определяется вь|рахением (:(::(,,)
*, = (,(о)ехр[;9(о)].
(3.30)
|'одограф вектора комплексного коэффициента усиления' т. е. крив:!я, опись|ваемая концом радиуса-вектора.л(, при изменении частоть| от 0 до оо' на3ь|вается
чрплипу1но-фазовой характеристлкой.' 1аким
фразом, при помощи голографа мохно од-кш
новременно установить зависимость усид9.
|(о
н14я и фазового сдвига от частоть|" Более чет0'7[ъ
(Ф€ ;|!!ё.(€?8вление"'о характере и величино
лшней,ных искахений дает раздельн0е рассмотрение амплшпу0но-цаспопной (, : /1о)
(Ачх)] 14',фо3о-час,попной р: {о) (Ф9|,) ха_
рактеристик. ||римернь:й вид характеристик
преАста'влен на рис. 3.13.
Аля количественной оценки частотнь|х
искйений вводится понятие ераншнной носпопы.3}о частота' при которой молуль :(о)
(о. |ри
уменьшаетёя до значен ия (,|
= 0,7
'/1
этом ра3лич;!ют нихнюю граничную частоту
Фн и верхнюю о,. Ра3ность частот Ао : 'о3 _
Фн называется полосой пропускания уси.лителя. |(руговая частота связ!}на с линейной:
о: 2п|.
Рцс.3.!3.
Ал плштп у 0 но - цос
,п на я
'по
ш фозо-еосопо'пная
хоР а к
'пе
Р 1|с
'пц
к!' ц с !1л п'ел я
12
173
[л ова'3 : 0стс!э в ы эл е к, фр о н но й' ос цш ;Ё ло е р а ф ш ш
[шрокополосным1! принято назь1вать ус,4л'4тел'4' у которь!х отно|шение'верхней
щанинной частоть| к ни:д<ней составляет несколько порядков и вь!1ше. ||рактинески
все осциллощафь:
долхнь| без заметнь!х иска)кений давать осциллограммь|
сигна-
лов с частотой промыпшлонной сети переменного'тока в 50 [ц. |1оэтому нихняя
граница полось| пропускания усил'4телей долхна бь:ть не более !0-20 |ш. 3ерхняя
граничная частота дахе у прость|х осцилдографов редко бь:вает ни:л<е ! \,1|_ц. 1ак
что усилители соврем€ннь|х осциллографв всегда являются широкополоснь|ми' а
при верхней частоте в единиць|" ||ц и вь|ше даже сверхшцрокополос-нымц.
)/сцлцпелц пос'поянноео поко имеют нихнюю граничную частоту равную 0
рио.3.\4. Фбратите внимание на то' что усиление на рис. 3.14 предсташ!ено в децибелах. }ровень спада усиления до 0,707 от максим:шьного (на нулевой настоте)
с0ответствует * 3 дБ' при этом 3а 0.лБ принято максим€шьное усиление. 1акое
представление А({[ удобно д'|я оценки частотнь|х иско:<ений (сушествуют и АР}_
гие формьп представления А9!,). Базвание <усилителу1 постоянного тока> не совсем верно, поскольку речь идет об усилении напряжения' а не тока. |-|равильнее
бьпло бьд говорить об усилителях постоянного напряжения.
Аля оценкй лйнейньпх у|скажен14й, во3никающих при передаче импульсйьпх
сигнш1ов' удобно использовать перехо0ную харакйерисп!!ку усу,ли1еля. |-|ерехолная
характеристпка А(т) _ это реакция усилителя на иде€шьньпй перепал (ступеньку)
входного
напряжения.
Разность'двух
переходнь!х
характеристик'
сдвинугь|х 'во
времени на длительность импульса !и, дает форму вь|ходного импульса усу\лителя'
получаемую при подаче на его вход иде€шьного прямоугольного импульса
(рис.3.15).
]
Фбь:чн9 вводятся понятия иская<ений рейьного импульса в облаёти м€шь|х
времен (искажения
фронтов)
и в области больших
времен (искажения
вершинь!
импульсов). €оответ9твующие определения представлень| на рис. 3.16. Реальньпм
назь|вают импульс с конечной ш:ител!ностью фронтов, вь:бросами на них и дру_
гими иск0!(ен|1яму!' например' спадом плоской вершинь| импульса. Фн отсрствует у усилителей постоянного тока (напряхения), но мохет бь:ть у самого усилива-
емого импульса.
3 соответствии с этим исполь3уются следующие импульснь|е параметрь! усили-
'
телей:
16
- 0лигпельнос,пь фронпа, определяемая временем нарастания сигн€ша от
уровня 0,1 до уровня 0,9 своего установившегося значения (иногда этот параметр
так)(е назь|вают временем устанош1ения усилителя);
\ _ время за0ерэккш, определяембе
от момента появления сигн€ша
на входе
Рцс. 3.14. А41 усшлспе].я пос'поя'{ноео
,,'око
\74
3.4. |!ршнццп 0ейспвця ш успройс!пво ано!оеовоао о'сцшллоерафо
[.'вых
0'9{.!вьх
0,5цвых
0,1[.|вых
Рцс' 3. 1 6. Б репе нньое харок'йе р шс !пцкц Реольных 1!п пульс
с ца
'{олов
'!ых
усилителя до момента достихения 0,| уровня стационарного значения (иногда до
достижения половинь[ стационарного значения вь[ходного напряхения);
!',
0лшпельноспь среза, определяемая времснем спада сигн€ша от уровня 0,9
до уровня 0,1 своего стационарного
).:
6 _ выброс или относительная р:вность мехду максимш!ьнь|м значением вь|_
ходного сигн:ша в области м{шь[х времен и его установившимся значением;
спаё 0ойеФ вершинь| импульса _ относительная разность мехду устано^
вившимся'значением
вь|ходного сигн2ша в области боль:'ших времен и его текущим
значением.
Б линейньгх усилителях амплицдно-, фазонастотная и переходная характери-
-
значения;
. -
стики )кестко связань| мехду собой. Боспользуемся'известнь!м
из теории линей-
нь[х,электрических цепей интегр:шом !'юамеля, записаннь!м в виде
,|
щ(|, = п(0)4||(!)+ [п'1т7ш,1с
_т)ёт,
(3.3 | )
гле ш'(с) _ напряхение на вь|ходе усилителя; и,(г) _-напряхение'на его входе;
п(|) _ переходная характеристика усилителя; !а(0) _ 3начение переходной характеристики при ,:0; п'(|) _ производная функшии й(г).
[|усть и, : |.ехр(| о /), тогда из (3.31) получим:
|/2(0
=Р', - }и'1'1ехр1-ьт)ат]ехг(ьг) = 7(,)ехр(/ог)
(3.32)
8сли на вход усилителя подать гармоническое колебание определенной часто-
ть| с амт1литудой, равной единице, то на вь|ходе получим напряхение той же час_
тоть[ с амплитудой' и3меняющейся во времени по закону
(3.з3)
|1олохив в этом вь]ра)кении {: *, получим'устацовившееся 3начение амплитудь| на вь|ходе, которое численно равно коэффициенту передачи (усиления)
(3.34)
9та формула устанавливает свя3ь йехду коэффишиентом передачи и переход-
ной характеристикой. Фтсюда мохно определить значение коэффигциента переда_
чиприо=0и(о=ф
175
|дово 3. @сновы о;!ектпронной оёчшллвврафшш
'Ф
((0) = |$) +
[ А'1т)ёт = й(о);
(3.35)
((оо) = д191.
(3:36)
Бьлрахения (3.34)_(3.36) показь:вац.г, что переходная характеристика импульсного усилителя однозначно определяется его частотнь:ми свойствами. {арактеристики усилителя в области низких частот отрахают поведение усилителя в области больших времен' т. е. определяют форму плоской вершинь| импульса, а ха_
рактеристики усилителя в области вь|соких частот _ поведение усилителя в
области м;шь|х времен' т. е. определяют д'|ительность фронта и среза импульсов.
9ем гшире полоса пропускания в сторону вь|соких частот' тем точнее воспроизводится фронт сигна.,|а и уменьшаются искажения в области м'иь]х времен. |!ри
рас1ширении полось| пропускания в сторону нихних частот усилитель луч||]е вос_
производит плоскую вер!цину импульса' т. е. уменьшаются иска)кения в области
больших времен.
Аля одиночного резиоторного каокада с интегрирующей ,с1€-цепью на вь1ходе
время нарастания и спада импульсов !о=2,2Р€. Б,то>ке время граничная частота
|,:|/2пР'€. Фтсюда можно получить значение д.||ительности фронта вь|рахенную
через граничную частоту:
_ 2,2 0,35
''=1т#=т
(з.37)
Фказалось, что эта простая формула довольно точно опись|вает,соотношения
ме>кА} длительностью фронта и верхней гранинной частотой и в случае многокас-
кадного усилителя, при условии, что амплитуда вь:бросов перехоАной характери_
стики не превь[шает 4_5 /о' Б связи с этим формула (3.37) является одной и3 важнейдших в осциллографии
та
слухит основой для определения времени фронта пе-
реходной характеристики осциллографа в целом на уровнях отсчета 0,| и 0,9.
йногда указь|вают время установления переходной характеристики ,у за которое
заканчиваются
переходнь|€
процессь!. после отобрахения
фронтов (уровень ртёче_
та конца переходного процесса обь:чно берется равнь|м \% от на"гальной амплитудьл колебательного процесса). 3то время мохет оказаться в 3_4 раза большим,
чем время ,Ф.
[( сожалению' ре,шьная длительность фронта вь|ше (Ф и определяется как:
!, =
- постоянная времени входной цепи осциллографа, равная 6.*:{.'*. !аже
при.ни3коомном входе &Б{,:50 Фм и типовом значенпи €,*:20 пФ мьп имеем
твх : 1 нс. 9то ухе дает !':2,2 нс дахе при 1.-+0. Фтсюда вь|текает острая необходимость уменьшения входной емкости ф* осциллографов. Ёекоторь:е современгде т8х
нь!е интегральнь|е
|лирокополоснь|е
усилители
имеют
ф*
порядка
| пФ,
:!
3 области низких частот спад вершинь| импульса с д'|ительностью мохно
'и:
оценить приблю:<еннь|м вь|р:шкением:
]
АА-!и|тн
(3.38)
} больгшинства современнь!х осциллографов
используется усилитель *анаиа /с
г,шьваническими связями (усилитель постоянногэ тока). 3 этом случае формулу
(3.38) мо:кно применить для расчета постоянной времени {6 разделительной
\76
3.4. [1ршнцшп 0ейсуп.вця ц {'пРойспво ончлоеовоао осцшллоерафо
поцепи' включаемой на входе усилителя в случае' когда )келательно иск.,!ючить
стоянную состаы1яющую сигнала.
э'4.4. 9собенности !|!ирокополоснь!х осциллографических
усилителей
. Б ц',гирокополоснь!к у9илителях, обычно ис.пользуют резисторнь[е каскадь|' так
как они имеют наилучшие частотнь1е, фазовь:е и переходнь!е характеристики. Аля
частотной и
расширения усиливаем9й каскадом полось| частот' измене,ния формь;
переходной характористик в широкополоснь1х импульснь|х усилителях-исполъзуют
дополнительнь|е корректирующие.цепи. Фни расснить|ваются так, нтобь: вьгбросьт
переходной характеристики усилителей не превь|1ш€ши 4_5/о.
|1о применяемой элементной базе усилители осциллографов делятся на следу-
-
ющие.типь|:
. ламповь|е усилители;
. усилители на биполярнь|х транзисторах;
. усилители.на: полевь|х транзисторах;
: . операционнь|е усилители;
усилители на специ2ци3ированнь!х микросхемах.
!силители на электроннь!х лампах имеют, пожалуй, только одно вахное преимущество _ позволяют легко получать вь|сокие вь!ходнь[е напря>кёния. Анодное
напряхение большинства ламп составляет сотни Б, при токах анода в единиць|_десятки мА. |1оказателем широкополосности ламп является отношение их
кругизнь| 5 к полной емкости лампь| и монтажа €'. 8'мкость монтажа обьпчно бер'й-" р,,"'й 10 пФ и добавляется к входной и вь:ходной емкостям лампьл. Ёетрудно показать' что отношение 5/2п€, определяет произведение коэффишиента
граничную чаусиления резисторного каскада с общйм катодом :(на его верхнюю
([астот. Ёихе предполось|
1лирине
усиливаемь|х
стоту {, практически равную
типов электроннь[х ламп [12], которь1е широко принескольких
даннь!е
_ст4ш|9нь|
.'менялись в ламповь!х осциллографах:
'.
5/2т6' [й!'ц]
1ип лампы
$ [мА/в]
@вх [пФ]
€вых [пФ]
6ж5п
9'о
8,5
2,2
7о
17
8,0
1з0
17
5'о
1,8
'160
6ж22п
'о
'о
30,0
з'5
9,0
2,4
22о
6э5п
з0'5
16,0
2,6
110
6х9п
6х21п
},отя вь:ще приведень|.даннь|е наилучших для конца 50-х годов прошлого века
ламп' видн', ,''Б предельнь|е частоть] (при еАиничном усилении) елва достигают
100-200 Р1|_ц. |!оэтому ширина полось| пропускания ламповь[х осциллографов с
приемлемь|м усилением сигн'шов редко превь:гпала 10-20 й|ц. .[]иш;ь распределеннь!е усилители' у которь1х коэффициенть| усиления ск.']адь|ваются, а не перемнохаются' позволяли получать приемлемое усиление в десятки.раз при частотах
до-0,2_1 ||ц. Фднако осциллографьг с такимиусилителями имели размерь| холодидь}.}ика, были дорогими А уник€шьнь!ми приборами. 14х вес достиг:ш многих де-
сятков кг.
\77
Ф9". 3. Фсновьс элек,пронной осчшллоерафшш
Б ламповьпх усилителях применяются' в основном' резистивнь!е
усилители н:!
каскадах с общим катодом. йногда используются
раз.г|ичнь!е схемь| инлуктивной
коррекции' позволяющие увеличить показатель |широк0полосности ло 2
раз. (а-
тоднь|е повтори{ели с их большим входнь|м и м,шь|м вь!ходнь|м сопротивле ну|яуи
иногда'применяются во входнь|х каскадах и' рехе' в вь|ходнь|х каскадах (обеспе-
чивая бьпстрьпй заряд и разряд емкости пластин элт). |4спользуют'" ,
ные каско0ные схемы' представляющие собой комбинацию каскадов с общим
".'ц'-,анодом и общей сеткой.
йаломощнь|е полевь|е транзисторь| значительно уступают электроннь|м лам-
пам по уровням рабоних напряхений (до 20 8), знанениям крризнь: (единицьп
мА/5) и показателю |||ирокополосности 3/2п€6' Ёдинственнь|м их..р"..й"," ,р"имуществом является весьма вь|сокое входное сопротивление. |]оэтому они получили применение во входнь|х каскадах некоторь|х транзисторнь|х осциллографов,
например с1-68 _ рис. з.17 [13].
оз
о1
А22о
п1
'|м
А22о
о2
о4
2д503в д503в
! к16
птз -.]- ':оо
к2
'100
о5
д1о6
о6
д105
-12'6в -12'6в
Рцс. 3.!7. Бхо0ной каска0 усцлш.пеля [ осцшллоерафа €|-68
Бходной усилитель рис. 3.17 представляет собой ти п ичньл й лифферен шиал ьн ьп й
каскад на двух полевь|х тран3исторах 11 и 12. Благодаря применению полевь|х
тран3исторов не вь|зь|вает труда получение вь|сокого входного сопротивления _
практически оно равно 1 йФм и 3адается величиной резистора Р3. 1ранзисторьп
каскада 3ащищень| от пробоя двухсторонним ограничителем напряжения на цепи
Р5€|идиод{жд|-д4споследовате,"н,,",,",р.,",,",-,,."й"]
[-[епь к2-к4 с термистором умень1ша.,
дрейф каскада. Б цепи ис'."'.р''урнь:й
тока полевь1х транзисторов.вк.,!ючен стабили3атор
тока на тран3исторе 13, что ре3ко
умень1шает чувствительность каскада к синфазной составляющей входного сигн{ша.
3 результате входной каскад усиливает только противофазную составляющую. |(аскад обеспечивает парафазнь:й вь|ход на предварительнь:й усилитель *.",'' у.
Биполярнь:е транзисторьп 50-х годов такхе заметно уступ.ш|и лампам как по
показателю |!]ирокополосности'
\78
так и по уровням рабоних напряжений.
||оэтому
3.4. |!ршнццп 0ейсгпвтэ7 ш устпройспво ё,налоеёво2о осц!1ллоерафо
их применение'в осциллощафах бь:ло ограниченнь:м. Фднако, уже в 60-х годах
ситуация изменилась кардин{шьным образом. Бьпли создань! €Б9-транзисторь| с
!абоними напряхениями'в деоятки в, что открь!ло перспективь| их применения в
Б.ц"'''гр,фах с полосой частот до 100_500 й|ц' Б это время электроннь|е лампь: бьпли полностью вь|теснень| биполярньлми транзисторами.
Ёа рис. 3.|8 прелставлена схема предварительного усилителя одного из первь|х
скорос1ньпх осциллографов тех времен €|-7|
с полосой частот усилителя вертика-
льного отю!онения |00 й[ц и временем нарастания 3,5 нс. }силитель состоит и3
двух дифференциальнь[х каскоднь[х каскадов. (аскфом (не путайте с каскадом)
принято н!|зь|вать неделимую и интегрированную в одну схему пару каскадов, на,р""ер каскад с общим эмиттером и каскад с общей базой. 1акие каскадьд обес-
печивают наивь|сшую широкополосность.
|-!ервь:й каскад построен на тран3исторах 1|-[4 с пар'шлельнь|м питанием, а
второй на тран3исторах 15-18 с последовательнь!м питанием. Б каскадах приме_
нена вь|сокочастотная автотрансформаторная коррекция' позволяющая увеличить
верхнюю частоц среза в 2,75 раза, что позволяет получить ее 3начения до
200 й!_ц (напомним, что общая граничная частота усилителя, вк.,1ючая оконечнь!е
каскадь[' составл!тет :00 й!_ц).
т3
ктз26А
!_'!
45нг
к29
+12,6в
330
п17
90,9
в3о
4,7к
к18
к28
9о'9
с5 1000 Р10 39
12
45нг
1,5к
с'|1
п25
т8
ктз55
Рцс" 3.!8. йреоваршпельный усшлштпель осц!'ллоерофа €1-7
1
' ''8 подобнь|х усилителях'особое внимание приходится уделять не только коррекции' но и обеспечению устойнивости усилителя. Аля этого применяется вь[со-
кокачественное экранирование каскадов, вк.}1ючение корректирующих &€-цепей
и применение трансформаторов на ферритовом кольце (1р на рис. 3.18) для коррекци и вьпбега фазовьлх характер исти к и предотвращения самовозбужден ия'
Ёа рис.3.|9 прелсташ1ена схема оконечного каскада усилителя вертикального
о'*о"ё'"" осциллографа €|-73. Фна так;ке вь|полнена-на основе диффёреншиального каскодного усу1лителя с корректирую1цим вь:бег фазьп транформатором на
ферритовом сердечнике 1р. Бь:хол усилителя прямо нагружен на распределенную
отклоЁяющую систему элт !1ло101м. .]1иния нагрухена только со сторонь[ вь|179
|лава 3, Фсновы элекпро1оно&
Рцс. 3.|9. Фконецный усцлш,пель верпцкальцоео о,пклоненця осц|)ллоерофо €7-7 !
хода на ре3истор с сопротивлением' равнь!м волновому сопротив]1ению линии
(360 Фм). Б усилителе применена слохная эмиттерная коррекция.
€ледует отметить' что проектирование таких усилителей является сложной заданей и, наряду с теоретическими положениями' надо учить[вать мнохество практически в!ш(нь1х деталей проектирования _ оптим:шьное располохение компонентов' их тщательньпй вь:бор, экранирование' принятие мер п.ротив самовозбуждения' коррекция мелких <,дефектов'> переходнь[х характеристик, обеспечение
временной и тепловой стабильности' коррекция температурного дрейфа и т. д.
3то делаетлроектирование таких усилптелей не столько наукой, сколько искусством. .\4охно' к примеру' порахаться тому' что на недостаточно вь|сокочастотнь:х
транзисторах тех лет уда',1ось ре€шизовать уеилител14 с полосой частот до
100_250 м[ц [13]. Б наше время характеристики транзисторов намного улучшились' но описаннь|е вь|1|]е достихения схемотехники по-прехнему используются в
новых моделях осциллографов, позволяя довести полосу частот до 500_1'000 й[ц,
иногда и вь!ше. Более того, .онй используются при со3дании сверхширокополос-
усилителей.
нь|х интегр:шьнь|х
'. ].
Фбьлчнь:е усплител|1 имеют коэффициенть| усиления больше' '| . |!ри каскадЁ
ровании они перемножаются' что позволяет увеличивать коэффициент усиления
до хелаемой величинь|' определяемой ну:кньлми коэффициентами отклонения.
Фднако если коффициент ус|1ления становится равнь|м ! и ниже, каскадирование обь]чнь|х каскадов оказь|вается бесполезнь:м _ общий коэффициент усил€-
ния при перемнохении падаот' а не растет.
Б связи с этим в наиболее 1||ирокополоснь|х усилителях исполь3уются инь!е
принципь| усилен|4я' основаннь|е на слохении коэффициентов ус\4л:ения отдель-
нь!х каскадов. 9то, прежде всего' давно известнь|е усцлц?пелц с распре0елен||ым ус||леншем на линиях передачи с сосредоточеннь|ми и распределеннь|ми элементами.
Фднако такие усилители громоздки и труднь| в наладке.
Фирма 1е1с1гоп1х'(€|1|А) реализовала эц идею без применения линий'передачи. Фна использов'ша принцип 'сло}юенця !! вычцпанця поков от нескольк||{:({1€|(8!в0
3.4. |7ршнцшп 0ейсгпвшя ш усйро&с1пво &ноло2овоео осцшллоерофо
дов. }силение на уровне токов по3воляет получить предельнь[е граничнь[е частотьл. Б осциллографах 475 и 485 этой фирмь: бь:ли получень| полось! усиливаемь[х
частот до 250 и 350 й[ц. |[ри этом секции таких усилителей имеют верхнюю граничную частоту' доходящую до 1 [[ц. Бьхли такхе создань| распределеннь!е усилители с <{ран3исторнь|м резонансом>> и схемь! !экильберпс' основаннь|е на усилении токов в цепях с логарифмическими передаточнь!ми характеристиками [14].
[!римерно к тому же времени относится бурное развитие микроэлектроники и
происходит массовьтй переход от устройств на дискретнь[х транзисторах на
устройства, вь|полненнь!е на интегр€шьнь[х микросхемах. 3 микроэлектроннь!х
устройствах паразитнь|е емкости и индуктивности- цепей усилителей св'одятся к
минимуму' что позволяет существенно повь|сить 1широкополосность усилителей.
Фсобую популярность получили вь!сококачественнь!е усилитеди постоян'ного
тока с огромнь|м коэффициентом усиления (десятки ть|сяч _ миллионьг) - операцшонные ус!1лцпелц. Фни Аопускали работу с глубокими отрицательнь|ми обратнь|ми связями' по3воляющими сни3ить усиление до ну)кного уровн'| порядка десятков-сотен при одновременном реком повь|1шении стабильности усиления. 1акие усу1лители обеспечивали ничто>*сньпй дрейф нуля за счет применени'!
дифференци€шьнь1х каскадов на идентичнь:х и близко расположеннь|х интегральнь!х транзисторах. Фднако динамические показател|4, й!йФ9:ББ[ходное напр'!хение
'(до +12-15 в) и м€шая 1|]ирина полось| пропускания (редко превь|шающая
:0 й[ц).ограничили применение операционнь!х усилителей в осциллографах, в
основном' промеэжщочнь|ми каскадами усиления.
Ёаилуншие результать| бьлли полунень| при построении осциллографинеских
усилителей на специ€шизированнь|х интегр€шьнь|х микросхемах _ чаще всего гибридно_пленочнь|х. 3 таких усилителях бьши реали3овань| все появившиеся новинки электронной схемотехники: каскоднь!е усилители, усилители на мощнь:х €Б9
биполярньпх и полевь|х транзисторах'
токовь|е сверхширокополоснь!е
усилители
со сло)(ением и вь|читанием токов, усилители с распределеннь|м усилением и
микрополосковь|ми лини.ями передачи' усилители.[!,жильберта и лр. 3то позволи-
ло со3дать тран3исторнь|е ан;шоговь[е осциллографьл с частотнь|м диапазоном
усиливаемь|х сигн!шов до' 0,3-0,5 |[ц, а иногда и заметно вь|ше. Фни использу-
ются д'|я осциллографии в ре€шьном времени.
|( восьма перспективнь:м приборам для осциллографияеских усилителей относятся мощнь!е п:олевые пран3!1споры. Фни ухе сейяас намного превосходят луч1]]ие
и3 приемно-усилительнь!х ламп по всем вахнейшим параметрам' вк.,!ючая урощнь рабоних налряхений (есть приборь: до 1000 Б), крщизне (доли-единиць:
и показателю'1|:ирокополосности 5/2л€9. |1араметрь| и схемотехника полевых тран3исторов 0писана в [15].
^/в)
, Ёесколько слов стоит ска3ать об усилителях кан!ша {. 3 приншипе в них используются те хе схемнь!е ре||]ения' что и в усилу1телях канала }. Фднако коэффи_
циент усиления усилителей канала !, обычно намного меньце' поскольку генератор ра3вертки обеспечивает напряхение не меньше нескольких 8. |(ромс того' от
усу1лителя гори3онта.,!ьного отк.,!онения не требуется столь 1|]ирокой .полосьп частот' как в кан!ше |. 3то по3воляет упростить усилитель кан€ша *, и о6еспечить 6олее вь[сокий уровень вь!ходнь|х напряжений
[|ирокополоснь|е усилители применяются и в кан;ше 7. Б ких не имеет смь|сла использовать дифференциа./1ьнь|е каскадь|' поскольку упраш]яющий электрол
трубки один. Аля обострения фронтов импульсов усилитель кан'ша 2 часто вьц!8|
|лаво 3. Фсновы элек,про1!ной осцш;!лозрафшш
полняется нелинейньщ. Фсобь:х проблем п!и конструиров:!нии усилителей кан:ша
7 не возникает - испйьзуются стандартнь|е схемнь|е решения.-
||римеры построения транзисторнь|х усилителей кайалов } и { мохно найтй в
книгах [13' 14]. Бозмохности применения в них современнь!х полевь|х транзисторов отра)кеньп в [15].
з.4.5. [!ринципы построения генераторов развертки
|-енератор развертки осциллографа слухит для выработки линейно-изменяющегося напряхения (рис. 3.20), которое усиливается уоилителем канйа {, и исполы}уется для раскачки пластин вертик,шьного отклонения. 9то обеспечивает. линейное перемещение светового пятна от электронного пучка 3.]]1 по поверхности
экрана.
Рцс. 3.20. [!шлоо6разное напряженце ра3вер'пкц
[1араметрами напряхения развертки яы|яются:
о {,г0 _ нач!шьное напряхение развертки;
. [)м - амплитуда напряжения развертки;
. |п - время прямого хода;
. 7о - время обратного хода;
. 7ь, _ время блокировки (в слунае жду|цего режима);
. |е _ общее время одного цикпа развертки.
}(роме того' характернь1м параметром развертки яв'1яется коэффициент нели-
нейности пилообразного напряхен ия
* _ (ёц|4с)^^ _ (ёц|4т)-^
^, --__ (ц7г)^^'
',,',.
(з.з7)
Фн определяется относительнь!м и3менением кругизнь| пилообразного напря_
хения и обьпчно вь|р1)кается в процент€ж.
3 зависимости от вида работь[ осциллографа исполь3уются горизонт€шьнь|е
развертки трех типов:
. автоколебательная;
. хдущая (иногда неточно именуем€ш[ однократной);
. универсальная.
3не зависимости от типа ра3вертки принцип создания линейно-изменяющегоот источника
ся напряжения базпруется на заряде линейного конденсатора €
182
3-4. 1ршнццп 0ейсгпвшя ш успройспво'6на!'оаовоео осцшллоарафа
тока. |(ак-известно' протекающий нерез линейнь:й конденсатор ток' связан с напряжением на конденсаторе следующей зависимостью:
!с(т) =
сФ&)'
(3.38)
Рсли сделать ток постояннь1м (ъ(/):1:сопз|) то из (3.38) полуним:
'-.
,
4и'(|)
-!-
а!
(3.39)
Фчевидно,,что постоянство тока возмохно только в том слу{ае' если кр}тизна
изменения напряхения на конденсаторе неи3менна' т. е. если напряхение меняется по линейному закону (растет при .}0 ил\4 падает при .&0).
.1( этому вь{воду мо)(но прийти и и3 другого известного д'|я емкости интегр€шь-
ного вь!р.})кения:
'
!!с(|) = и.(0) +
1!-
съ
=|!,(т)1с.
Б,сли поло>:<ить !"(!):[:соп${, по получим:
цс(|) = ш'(ф+
|
(3.40)
Фтс*ода видно' что напряхёние на конденсаторе меняется' начиная с нач€шьного уровня и.(0)=[},, по линейному закону. (рщизна изменения напряхения
равна [/€. Фна может меняться в широких пределах :- обь:чно дискретньпй изменением емкости конденсатора € и плавнь|м изменением тока /.
|!ростей:шим способом получения почти линейно-нарастающего напряхения
является'заряд конденсатора 6 от источника напряхения 6 нерез резистор Ё.
Фбобщенная схема генератора развертки, реш|изующего этот принцип' показана
на рис.3.2|'
Рцс. 3.2 1. @бобщенноя схепс' еенерс'.поро ра3вер!пк'!
|1усть ю]}очевое устройство внач:ше замь|кает конденсатор € на землю. 1огда
он будет разряхен и напряхение ш"(0)=[},=0 (если это напряхение несколько отлично от нуля' то принципи,шьных отличий это не вь:зовет). |1ри закрь:вании
кпючевого.устройства напряхение на конденсаторе начнет меняться по экспоненци{шьному закону:
!,!с(!)=Ё(\_е-'|пс1.
18з
[лава 3, Фсновы элекпро11ной осцаллоерафшш
Ёсли ограничцть рост напряхения значением ш"{!^):0*, при {.|<,Ё,; 1Ф }!€||Ф.[|Б*
зуя разложение в ряд экспоненть|
мо)кно получить следующее приблихсенное
вь!-
рахение:
и'(с) - *,.
пс
Ёетрудно показать, нто коэффициент нелинейности в данном случае составит
величину:
к' = (/.'* _ ! -,,)| ^'* = []
|
"
|
Б.
Ёапример, если Б:!00 Б, то лля получения коэффишиента нелинейности в 5/о
допустимое 3нач9ние (]'" долхно составлять 5 Б. 3то говорит о необходимости
усиления нап ряхения ра3вертки.
!,ля разряда конденсатора надо открь]ть ра3рядное устройство. 9аще всего это
устройство является обь|чнь|м транзисторнь!м к.,]ючом и для управления им мох-
но применить триггер или хду'!{ий мультивибратор. 1аким образом, осуцествляется жду1цая развертка.
|!ростейпшим типом автоколебательной развертки ст€ш емкостной релаксатор
на приборе с 5-образной вольтамперной характеристикой. €хема рис. 3.\7 при
этом не меняется' просто разрядное устройство будет представлять собой прибор
с 5-образной вольтамперной характеристикой. 3 таких генераторах применялись
все известнь:е приборь! такого рода: неоновь!е лампь|' тиратронь[' тиристорь[' од.нопереходнь|е транзисторь| и лавиннь!е тран3ист0рь|. Бсе они, кроме лавиннь|х
транзисторов' оказ,шись слишком инерционнь|ми и могли использоваться в генераторах развертки с частотами до 10_50 к[ц. Ёапример' тиратронь[ применялись
в де1шевь|х массовь!х осци.,|лографах Ф99, 96-7 и др. |1одана на управляюший
электрод прибора синхронизирующих импульсов позволяет осуществлять синхронизацию развертки.
Ряд интереснь|х
схем генераторов
пилообразного
напряжения
на лавицнь!х
транзисторах описан в [16]. |!о своим параметрам они вполне отвеча|от требова;
ниям
к осциллографам.
Фднако
!![ирокого
применения
в серийнь:х
приборах
та-
кие схемь! все хе не получили и3 за крайне ограниченной номенклатуры'серийно
вь!пускаемь|х лавиннь|х транзисторов. 8 €Р'
к примеру' вь[пуск'шся лишь один
германиевь!й лавиннь:й транзистор гт338, предназначенньлй для построения генераторов стробируюших импульсов,|шя стробоскопических осциллографов. !-!рименение 6бь1нньлх транзисторов а лавинном ре)киме' теоретически и практически
вполне возмохное' в серийньлх приборах бь:ло искгпюнено, п6скольку лавинньгй
рехим работь: не бьлл гостирован.
|(ак ул<е отмеч:шось в главе 2, существует три основнь|х способа генерации пи'лообразного напряхения с вь:сокой линейностью:
. замена резистора ,& токостабилизирующей цепью;
. осуществление емкостной отри:г.ательной обратной связи;
. применение компенсирующей 3А€.
|1ервь:й способ реализуется довольно легко' поскольку вольтамперньге харак!
теристики многих активнь|х приборов (лампьл пентодь|, биполярнь:е и полевь!е
транзисторь!) имеют протяхеннь!е участки' в пределах которь!х ток слабо зависит
от напря)(ения. Ёапример, стабилизатором тойа
служить полевой тран3и'охет соединен с истоком.,1акая
стор с норм:шьно открь|ть|м кан:шом у которого затвор
184
3.4. |1ршнцшп 0ейсгпвця ш успройспво анало2ово?о осцшллоарафа
цепь является токостабили3ирующим двухполюсником и ее цохно вю1ючать вме_
сто резистора 8. {ля расчета коэффициенца нелинейности в этом случае достаточно заменить Ё на Б':!,Р, и ;{ на ,*?,, гле .с{,
- внщреннее сопротивление токостабили3ирующего двухполюсника
€хемь: с емкостной обратной связью на лампах-пентодах обеспечивали фантастически вь|сокую линейность
- коэффициент нелинейности достиг{ш значение
порядка 0,0|/о и нихе. 8озмо:кно поэтому схемь| такого рода назь!вались фанпаспронамц [!7]. йалую нелинейность мохно получить и от схем на биполярнь|х и
полевь[х тран3исторах и, особенно, на операционнь!х усилителях. Фднако для скоростнь1х разверток последние не подходят из-3а низких динамических показателей
и низкой гранинной частоть|.
фя реализации метода компенсирующей 3А€ последовательно с источником
постоянной эдс д'над0 включить компенсирующую 9[€ и*(г): (и'(1). Аля этого
применяют' ламповь;й или транзисторньпй повторитель напряхения с коэффиши_
ентом передачи |( и цепь полохительной о6ратной связи. |(оэффициент нелинейности при этом становится равнь|м &,(!-;$ и стремится к нулю при (:|'
3 некоторь:х осциллографах используется так назь!ваемая за0ерэюанная разверпка. 3то дополнительньпй генератор пилообразного напряхения с большой круги3ной его изменения'
запускаемь:'й от основной развертки с решлируемь!м
уровнем
3апуска. 1акая развертка позволяет получить растянщь:й фрагмент изображения,
например фронта импульса или его части. йо:кно сказать' что таким образом реализуется <Фупа времени>. такая развертка широкого распространения не получила
из-за усло)кнения схемь| осциллографа и необходимости ра3мещения наего передней панели допол!{ительнь[х органов управления. Ёекоторь:е дорогие осциллографь: позволяют наблюдать обь:нну:о и растянугую о€циллограммь! одновременно.
з.4.,6. }зль: синхронизации осциллографов
|(анал синхронизации осциллографа призван поддерживать период повторения
непрерь!вной (автоколебательной) развертки строго кратнь|м периоду сигн€ша.
Б прость:х осцил.'|ографах это достигается подачей на вход разрядного устройства
рис' 3.2| части входного сигн'ша. Фбьпчно уровень синхронизации делается регулируемь!м с'помощью потенциометра и ручки <.€инхронизация)). 9то дает приемлемь:й результат при просмотре синусоидальнь|х колебаний.
Фднако некоторь!е сигн€шь!'
включая синусоид:шьнь!е'
меняются плавно, что мо-
хёт со5дать нестабильность запуска развертки' |!оэтому в осциллографах вь:сокого
класса применяются специ€шьнь|есхемь[ синхрони3ашии, формирующиедпя 3апуска
рАзвефки короткие импульсь| с м€шь|м временем нарастания. Фбьпчно для этого ис-
пользуются широкополоснь|е усилители
- ограничител.4 и дифференширующие
86.цепи. |{асто применяются и регенеративнь|е устройства, например' на основе
триггера [1|мита или вь|сокоскоростного триггера на основе туннельного диода.
з.4.т. Блоки питания осциллографов
3олгное значение д]тя ста6ильной работь: осциллографа имеют блоки его питания (как правило от сети переменного тока |10/127/,2о Б при частс!те 50/60 гц).
Аля .питания осциллографов требуется несколько различ нь:х напряжений:
. перем9нное напря)кение 6,3 Б при токе до 1 А д.лля'питания нити нак€ша
3./11;
. напряжение порядка сотен вольт для питан14я фокусирующих анодов;
185
| лав о 3 - Ф с н,ов ьс' эле к,т|р онной ос,цшлло е рафшл
. напряхение до нескольких тБ|сяч Б для питания ускоряющсго электрода;
. напряхение 50-|50 Б для питания оконечнь|х усилителей каналов \,\' и 2;
. напряхение 12_24 Б для питания предварительнь|х усилителей, кан1ша 3апуска ра3вертки' кан€ша
синхронизации и др.
!ровни напрлкений указань| приблизительно. 3 блоке питания применяется
трансформатор и обь:ннь!е вь1прямители _ однополупериоднь|е д]|я вь|соких напряжений и двухполупериоднь|е (со средней точкой и мостовь|е) лля низких напряжений'
Ё изковол ьтные источ н ики п|1тания нередко вь! полня ютс я стаби лизирова н н ь| -
ми для умень|шения дрейфа усилителей и стабилизации их коэффишие"", уси'е-
ния. Асполь3уются стандартнь[е схемь[ вь|прямителей и стабилизаторов напряжений (от простей:.ших на кремниевь|х стабилитронах до компенсационнь!х ста6илизаторов на специ€шизированнь|х интегра.'|ьнь!х микросхемах)..Б высоковольтнь!х
вь|прямителях часто применяют схемь| умнохения напрял<ений.
9ем вьтгце класс осциллографа и мень1ше допускаемая погре1|]ность измерений,
тем вь]ш.|е должна бьлть'о!абильностБ питающих напряхений.
первинной пита"[!ля
ющей сети характерна нестабильность напряжения до 10-:20%,
тогда как желательная нестабильность напряжений литания осциллографа насто не долхна бь:ть
вьпше 1/о' Б связи с этим схемь| ста6илизированнь|х блоков питания современнь|х
осциллографов прихолится резко услохнять' вводя стабилизаторь| напряхений дпя
больгшинства питающих напряжений. А это снихает (||А блоков питания, увеличивает рассеиваемую ими мощн0сть и ведет к увеличению нагрева осциллографа.
|(ак известно' существенное повь|шение (|!{ обеспечивают импульснь|е ис_
точники электропитания. Фднако они излучают импульснь]е помехи с широкий
спектром. Фни весьма нежелательнь[ для осциллографов, поскольку со3дают
шумь| и наводки' с которь|ми нрезвьпнайно трудно бороться'. [!оэтому широкого
применения импульснь|е источники'пита}1ия в осциллографах не полунили. Р!сключением яш]яются портативнь|е осциллографь: с питанием от аккумуляторнь|х
батарей_внихпримененйеимпульсногопреобразова|елянеизбехн6.'.,]
!:{
3.5. |!ринцип действия и устройство цифрового
запоминак)ц|его осциллограФа
.'1
3.5.1. Блок_схема цифрового запоминаю[цего осциллографа
|!ифровымш осцнллоерафами назь!вают приборь: для наблюдения осциллофамй,
у которь!х входной'сигнал преобразуется в поток цифровь|х даннь|х и запоминаё'!*ся в блоке памяти [52]. Ёесколько упрощенная (без делителей, усилителей вход.
ного сигн€ша и цепей синхронизации) блок*схема однокан;шьного цифрового
осциллографа представлена на рис. 3.22.
Бходной сигн'ш е(т) лосле некоторой нормировки (усиления или ослабления)
подается на вход блока вьсборки ц запом!1нанця.3ёпоминание в блоке'вьп$орки
обь:чно является ан'шоговь|м (реализуется с помощью конденсатора' заряжаёмого
до мгновенного значения сигнала) и необходимо щ!я поддерхания почти неизменнь|м уровня сигн!ша вплоть до.следующей вьпборки. йоментьп вьпборок задаются блоком управления с микропро!дессором' тактируемь|м с заданной частотой
А,.. !(ахдая рас1|]иренная вь:борка обрабать:вается ан€шого_цифровьлм скоро_
стнь|м ан2шого-цифровь:м преобразоватолем (А4!\ и превращается в число. !-[о.
|86
3.5. |!ршнчшп 0ейсповця цшфровоео 3опопшнающе2о осцшллоерафа
Рцс. 3.22 - |прощенноя блок-схело о0ноканольноео цшфровоео 3апомш'|оющеао
ток чисел' несущих информацию о точках (вь:борках) сигна]!а 3апоминается в запоминающем устройстве (блок памяти). Б этом |остои' главное и принципи{шь_
ное отличие цифровь:х запоминающих
осциллографов
от обь1чнь!х ан,шоговь!х.
!ля управ.г:ения запоминающим устройством слухит счепчцк а0ресов' Фн задает
последовательное и3ш|ечение даннь|х из ячеек памяти. [-(ифро-аналоговь:й преобразователь (цАп преобразует полуненнь:й при этом поток цифр, обьпчно поступающий в ином (чаще всего замед][енном) темпе вновь в ана.'|оговь|й сигнал, кото-
рь:й после усиления усилителем кан:ша | посцпает на жидко-крист'шлический
индикатор (хки) ил1^ лласт'4нь| тракта у элт (если индикатором осциллографа
двляется обычная осциллографинеская трубка). €ледует отметить, что большинство современньпх цифровь|х запоминающих осциллографов имеет жки, разумеется' со своим устройотвом преобразования сигн:шов й точечное изобрахение.
Развертка цифрового осциллографа наще всего построена на основе счепццка
ра3вер!пкц. € помощью второго {А|! последовательность шифр со счетчика ра3вертки преобразуется в линейно (тоннее сцпеннато) нарастающий сигнал, которь:й после усил9ния усилителем кан:ша [ посцпает так)ке на индикатор осциллографа.
Фбщее управление последовательностью работь: узлов цифрового осциллогра-
фа осушествляет блок управленця, снабхеннь:й микропроцессором] Блок-схема
цифрового осци.'1лографа содерхит ряд узлов, характернь[х для компьютера.
|[режде всего это микропроцессор' шшфровь:е схемь! управления и память. [!оэтому управление этими уз]!ами и микропроцессором осуществ.,|яется с помощью
проФаммного обеспечения' хранящегося в постоянн0м запоминаюшем устройстве.0но входит в блок управления. |!рораммное обеспечение цифрового осциллоФафа мохет вь|полнять мно)(ество функций, например усреднение сигн:ша с
целью его очистки от 1шумов' бь:строе преобразование Фурье д'!я получения спектрограмм.сигнш|а и т. д.
3.5.2. !,остоинства и недостатки цифровь|х запоминак)]цих
осциллографов
!-|шфровьсе 3апо!у!цнающце осццллоерафы это новь:й к.,1асс осциллографинеских
усройств, имеющих как серьезнь|е достоинства' так и некоторь|е недостатки. дет€шьно они булщ отрахень| во всех последующих матери,шах этой книги' а здесь
мь| отметим только самь|е вахнь!е из них.
\87
['лова 3. Фсновы элекпронной осцшлл'6ерафш'ш
Бакное принципи€шьное д0стоинство (и одновременно недостат0к) цифрового
осциллографа заклюнается в отсутствии скво3ного тракта усилену1я сигн€ша
- от
входа до индикатора. 14менно этот тракт ограничивает полосу частот ан:шогового
осциллографа и требует применения широкополоснь|х усилителей с большим вьпходнь!м напряхением. |,1х построение трудная 3адача, а потому 1широкополоснь|е
ан,шоговь[е осциллографь: онень дороги, громоздки и имеют большой вес.
Фднако отсугствие сквозного входного тракта с других позиций является недостатком. Б аналоговом осциллографе практически вся информация о входном
сигн€ше (с унетом, ра3умеется' некоторого ограничения спектра сигнала) доходит
до пластин вертйкального откпонения. 3то значит' что' в принципе' из такой информации ничего не исче3ает и ан,шоговьпй осциллограф в принципе способен
.уловить любую тонкость входного сигн€ша. Ёа практике современнь:й аналоговьпй
осциллограф способен отразить до 99/о временной зависимости сигн€шов. !ругое
дело,
!|то короткие
и редко
повторяющиеся
вьпбрось|
сигн'ша
мь!'
(|аще
всего'
не
успеваем отметить. [4х фиксация требует применения запоминающих элт _
очень дорогих и редких.
|_{ифровой осциллограф внанале накапливает в цифровой форме даннь|е о
входном сигнапе при миним'шьном его усилении'.а 3атем в ре3ко замедленном
темпе строит осциллограмму сигн€ша. [!ри этом нередко только \_2/о от текущего времени уходит на использование и 3апоминание вьгборок сигн{ша. Фстальньпе
98_99% времени цифровой осциллограф вь:водит ухе зарегистрированнь[й короткий фрагмент входного сигн€ша. 1аким образом он принципи:шьно плохо приспособлен для регистрации сигна.'1ов во всем интерв€ше времени'
(итуашия тш однако не является тупиковой. йногие сигн€шь| являются перио-
дическими и с их просмотром на экране цифрового осциллографа проблем не
возникает. [(роме того' если цифровой осциллограф оснастить достаточно боль*
шой памятью' то можно разместить в ней ошифрованньге вь:борки за достаточно
большой промехшок времени, достаточнь|й лля фиксации особенностей или аномалий ре,шьнь|х сигн!шов. 3атем мохно просматривать фрагменть! сигн!ш!а' вь|зь|вая их из памяти и храня на экране сколь угодно дпительное время. Бсть множество и других тонкостей' помогающих решить проблему доступности всей временной области действия сигнапов. Фни будут описань| в последующих главах.
{ифровой
осциллограф
требует входнь|х усилителей
с м€шь[м
вь|ходнь!м на_
пряжением' достаточнь1м д'!я работьп блока вь:борки. 3то напряжение составляет
доли-единиць: Б против десятков 3 у аналоговь|х осциллографов. [1оэтому существенно упр0щается решение проблемь: расширения полось| частот входнь|х уси_
лителей и они строятся на основе широкополоснь!х интегр:шьньпх усилителей с
очень м€шь[м уровнем дрейфа вь!ходного напряхения' вь|соким входнь|м сопротивлением и очень малой (ло 1 пФ) входной емкостью.
3то бесспорное достоинство цифровь|х осциллографов. Ёо и тщ не обходится
без недостатка. Аналого-цифровое и шифро_ан:ш|оговое преобразование сигн'ша в
тракте } всегда вь|полняется с конечной разря0носпью' что ведет к появлению ха_
рактернь|х шумов квантования' принципи(шьно отсугствующих у ан€шоговь|х
осциллографов. 11!ум квантования виден на осциллограммах ряда цифровь[х
осциллографов, особенно дешевь|х с малой ра3рядностью А|{|-| и (А|!. Ёеобходи_
мость в применении вь|сокоскоростного А1{|1 перел блоком памяти также является спешифическим недостатком цифровь|х осшиллографов.
Б приведенной нихе таблице суммируются основнь|е достоинства и недостатки современньхх цифровь|х запоминающих устройств.
|88
3.5. 1 р шнццп 0ейс пув ц я цшф ро во ао. 3вполш'на1още ао ос'ццлло арафа
|[остоинство
}!едостаток
йаль:й коэффициент усиления входнь!х
уоилителей их малое вь!ходное напряхение
Ёет
9увствительность к импульснь:м и 89
наводкам (характерна и для аналоговь!х
осциллографов)
1{ифровая форма представлен ия сигнала
|-1рименение вместо 3]11 плоского *(й с
точечнь!м построением изображений
|-1рео6разование временного масштаба при
отображении сигнала и отсшствие
вь!сокоскоростной аналоговой развертки
Ёаличие шумов квантования, лотеря
инфоомации ме)кду вы6ооками
(онечное геометрическое ра3рещение и
вь|сокая стоимоёть
*(й, на6людение
осциллогоамм с мелкими ступеньками
['|отеря инФормации о большей части
сигнала и необходимооть Ё сп9циальнь!х
решениях д'|я устранения этого
[1олунение осциллограмм как после
Ёет
.3апоминание осцилл9грамм после их
постр9ения и их'вь!вод
Ёет
[рограммная реализация ряда функций,
Ёет
Автоматизация настройки осциллографа,
хранение нескольких настроек
Автоматизированное измерение мнохества
параметров сигналов
Ёет
[1одклюнение к компьютеру' возмохность
управления осциллографом от него, запись
в Файл осциллограмм
Ёет
умень!!!ение
Ёет
нулевого отсчета времени, так и после него
н€шример'
спектр€|'льного
габаритов
анализа
и веса
вследствие
отка3а от громоздкой 9/!| и
высоковольтнь!х источников питания
нет
.
, Ёе1рудно 3аметить' что достоинств у цифровок) осциллографа гораздо боль:.ше,
чем недостатков. Б це'|ом сейчас 3а умеренну|о цону мохно приобрести цифровой
ос{{иллограф с 2-5 раз большей полосой частот усиливаемь|х сигналов (по-сравнению с ан:иоговь|м осциллографом), с мень1шими габаритами' массой' весом и
потребляемой мощностью и с огромнь|м числом новь|х возмохностей, таких как
ацтоматически
вь!полняемь|е вь|числения мно)кества параметров сигна'|ов, прове-
дение спектр:шьного и статистического ан:шиза сигн{шов и др.
,,'Разумеется' 'цифровь1е приборь[ с уник;шьнь|ми параметрами (например, широкополосньте стробоскопические осциллографь: с полосой частот вь:ше 10 [[ц)
яв]|яются и в на1ше время очень дорогими и элитнь[ми приборами Ё1-8п6 ю1асса.
1у{есто таких приборов
- это крупнь1е научнь|е лаборатории' компании ведущие
разработку новейшего электронного и' телекоммуникационного оборулования
[53], сервиснь|е центрь| по ремонту и отладке современнь!х электроннь!х и радиотехнических устройств
3.5.3. [!олунение спектрограмм сигнала цифровь|ми
осциллографами
(ак ухе отмеч'шось, цифровой осциллограф, в отлиние от ан:шогоього, позво-
ляет легко получать спектрограммь: оцифрованнь|х исследуемь|х сигн!шов, что
189
|лава 3 - 9сновы э1!ек!т'ронно{с осцшллоерафшш
ре3ко рас1ширяет его функциональнь|е возмохности. Фднако при построении графика спектральной характеристики ре€шьньпх оигналбв возникают две серьезнь!е
проблемь:. |1ервая 3ак.,1ючается в роспеканиц спек!пра. Фна возникает.тогда' когда
конечная точка сигн;ша отличается от его начальной точки. 9то означает возникновение разрь|ва сигнала, спектр которого нак.,'[адь1вается на спектр <(иде€шьного)>
сигнала без разрь:ва. Б результате и происходит растекание спектра (врес1гшгп 1еа!<а9е) и спектр:шьная линия даже синусоильп приобретает множество соседних линий с плавно спада:ощей амплитудой' располохеннь!х по обе сторонь: от основной линии спектра 151_53].
Бторая проблема связана с неизбехнь|м н:шичием шумов в сигн2ше.3то могщ
бь:ть к1к ,пумьл самого сигн.иа' так и шумь| квантования цифрового осциллографа. [акие шумь| ведуг к пояы!ению в спектре хаотически изменяющихся по уровню спектральнь:х линий. ||оэтому приводимь!е в уяебниках спектрь| в'виде четко
видимь!х вертик€шьнь|х черточек на частотной оси оказь:ваются не более чем иде-
-'Ё:""??:!* |?'#}31;амма обьлчно строится вообще не в виде
,,
'"р.',"*,
виде линии' соединяющей верш"пинь] отсчетов спектральной функции'
Б технике
принято фиксировать эти отсчеть: в логарифмическом маспштабе, т. е. в децибелах.
Б результате спектр д€1же одинонной синусоидь| предстаы|яется в виде острого
пика с боковьлми скатами' опирающегося на хорошо видимую хаотическую шумовую дорохку
- спектр шума] Благодаря логарифминескому масштабу более.четко
вь|деляются пики' соответствующие вь|сшим гармоникам сигн€ша' но и усиливается видимость 1шумовь!х состаш1яющих спектра.
|!одобньтй спектр удобен д.г[я,вь|числения частот состав''|яющих спектра сигналов' но неуАобен д'[я оценки амплитуд част0тнь!х состаш!яющих спектра' Аля повь|шения разрешающей способности спектрограмм применяется техника оконн.о2о
спекпрал6но2о анс!л113а. Фактически она означает введение в спектральнЁ:й анализ
техники цифровой обработки дискретнь]х сигн'шов. €
позиций этой'техники'
описанньпй вь|1|:е' спектр!иьньпй анализ означает а'н,шиз в прямоугольном окне'
ширина которого совпадает с длиной лискретной последовательности сигн€ша.
3начительно повь|сить разрешение спектрограмм и их представительность мохно'
умень|||ив !ширину окна и перейдя к окнам специадьной формьп.
|[рактинески оконное преобразование означает введение в формулу А|-1Ф весовь|х мно)кителей 1|''; т. е. вь!полнение прямого А|!Ф по формуле:
?,,
=+2''''*'(-,#)
Б большинстве шифровь|х осциллографов оконньлй спектр€шьньпй анализ реализуется программнь|м методом' такхе как это ре€ш|и3овано в современнь[х системах компьютерной математики |! ,2, 47,48.|. 9исло типов окон ограничено'4-6.
Ёихе представлень| даннь|е о наиболее распространеннь|х типах окон с указанием
рисунков' на которь|х дань! реальнь!е с|?ектрофаммь: треугольнь|х импульсов' полученнь[е 250-м!'ц цифровь|м осциллографом о5-1250 фирмьп Ё7 91}1[а1 при использовании окон различного типа.
190
3.5. |/ршнцшп 0ейспвшя щшфровоео 3апомшна!ощеео осцшллоерафа
1ип окна
8ь:рах<ение для окна !1/1
@войство окна
[1рямоугольное
1
@нень узкий основной лепесток' хорошее
(8ес1ап9|е).
Рис. 3.26.
частотное ра3решение' плохое
амплицдное разрешение' хорошее
подавление белого шума.
широкий основной лепесток, заметнь:й
спад боковь:х лепеотков, хорошее
амплитудное разрешение
.[,оотатонно широкий входной лепеоток,
бь:стрь:й спад боковьгх лепестков,
хорошее разрешение
!меренно широкий ооновной лепесток,
постояннь:й уровень боковь:х лепеотков,
неплохое оазоешение.
€ плоокой
!,орошее разрешение по амплитуде, но
Рис.3'23.
Блэкмана
(8!ас[гпап)
0.42 _ 0.5соз(2*/ш)
{,эннинга
0.5(1 - ооэ(2*/\))
Рис.3'24(Ёапп!п9)
+
0.06э!п(4пк7ш)
Рис.3.25'
!,эмминга
(Ёапгп!п9)
о.54 - 0.46 ооэ(2/</|,])
вершиной
плохое по частоте'
(Р!а1 тор)
размь|ть!е
пики
Рис' 3.27.
мАтн
Аг!1ппе!!с
Аг]1ппе1!с
|€ф;
;ог
Аоуапсе
А6уапсе
гцпс{!оп5
Рцпо|!оп5
$оцгсе
1сн1;
$о!гсе
|Ёг!;
:л|1:
,|6Ё::
ЁвФ?-.а!€
ЁЁт
сн12у: сн25у:
сн1:5'840у
гЁт1о6в 20!,5
!!!Ё€Ёаа:
сн1 2у:
сн2 5у_-
сн1:5,840у
тв6:+5,200у
Рцс- 3.23. (пекгпроерамма
ЁЁт 1оёв 20!5
твс:+5'200у
Р;,ос. 3.24. € пекпороерамлса
,преуеольноео цмп!льса с окно1у[
,преу 2ольноао !!.14пу льса с
Блэкмана
п р я1ф о у а о л ь н ь| 1\' о к н о.*1
сн1/ос 5тоР Ро5:10о,00,15 125кн2
сн1/ос $тоР Ро5:100'00!з 125кн2
мАтн
Аг![ьпе1]о
Аг!1ьпе{|с
[о'';
А6уапсе
Аоуапсе
Ё0пс|!оп5
Р!пс1|оп$
;нЁ;э1
|г ]
$оцгсе
5о0гсе
;!сн.:!,
Ё!1'1':
ш!псош
]!:наап;по]!]
Ёгт
сн1 2у:
сн2 5у__ ггт 10св 20!Б
тпс:+5,200у
сн1:5.840у
ш!||{:_3"!Ёпа{
Рцс. 3.25. ( пекпроерамма
,преу2ольноео цмпцльса с окном
/энншнэ.о
сн12у: сн25у: гРт1о6в 2о!$
ткс:+5'20оу
сн1:5'840у
Ршс. 3.26. €пекпороерамма
преуеольноео шмпульса с окно]1
)(эммшнеа
191
|лава 3. Фсновьс элек/пронной осцшллоерофшн
н|]г|['.1
Ён1
/0{
5т['1Р Р('!: 1|:|!'|:|!5 ]!5}:н]
А[!1пгп*1.с
цп
АЁ\;апсе0
ш
: 8 : ':""::"':
: :п :
пш
:
:
:..|..[]]...!..л:....
!|!пЁ0ш
пш'
ггт
{н1 д!:
|н1 :+5.|]ц{:|1';
{н! 51,:
ггт 1|]']в !!.д5
ш[ш!ш
тя|] : +!.!00'!'
Ршс' 3.27. €пекгпроера./'!1]ла /прецеольно2о |'мпцльса с окно11' Р!а! 7ор
Ёетрулно 3аметить' !1то нет окна' которое бь1ло бьг наилу.11цим для л}обого
вида анал143ируемого сиг!{ала. Б некоторь!х дорогих осциллографах используютс'1
}{ другие т!.1пь] окон. |1одробное их описание мохно найти в [47, 48, 51].
3.6. !_!араметрь! и вь!бор электроннь|х осциллографов
з.6.1 . 9сновнь:е параметрь|
|(ласси.:еский электроннь|й осциллограф являетс'| аналоговь1м прибором' работающим в реальном масштабе времени. 3то означает, ({то во всем тракте усили-
ваются непрерь!внь!е сигнаг|ь| и принимаютс'1 мерь1 по умень1-|1ению их иска)(ений. Ёапример, в тракте [ исследуемь:й сигнал сохраняет своло форму, но его
уровень растет от входа усилителя его канала до его вь1хода и пластин 3.111. [оз>ке
п4ь1 от!\'{ет14м специфику аналогово-цифровь;х
и' тет\,| более' ци(;ровьгх, осциллографов, а пока остановимся на системе параметров ан:шоговь!х осциллографов.
€огласно
на осциллографьт и ||8-22] параметрь| осциллографов делятся
на: основнь1е и дополнительнь!е параметрь|. 1( основньлм относ'1т следующие па-
гост
раметрь]:
. 3на.ления коэ(;с!ишиентов отклонения, погре1].1ность коэффициента отклонен|1'1, ил|4 св''1занная с ни\,1 погре1шность
измерени'1 напряхения.
. 3г:;гчег:ия коэ(;фицгтентов ра3вертки' погре1_|1ность коэффишиента ра3вертки
!.1л1.1
связанна'1 с ниш! логре!|1ность из\4ерения временнь|х интервалов.
. |1арапцетрь! перех0дной характеристики (|1{), включая: врем'! нарастани'1;
вь:брос; неравномерность вершинь! и время установления.
о [|араметрь| входа каналов верт1.!к;шьного и горизонтального отклонения'
вкл}очая: активное входное сопротивление; входная емкость; коэ(;фишиент
стоячей волнь1; допускаемое
суммарное 3на!|ение посто'|нного
и пере\,1енно-
го напряжения.
о !иапазон длительностей развертки и погре1|1ность измерения временнь|х интервалов.
. |1араметрь| синхронизации' вкпю!|ая: диапазон частот; предельнь|е уровни;
нестабильность.
Б дальнейшем эти параметрь! будут описань! достатонно подробно. |1ока же
отметим, нто коэффициенть1 отклонения указь1ваются в мБ/дел или Б|лел (иногла
\92
3-6. |1аралсе/прь[ ш вьсбор элек!проннь!х осцшллоерафов
в мБ/лел или в Б| дел). Ёапример' если ука3ано 2 мБ/см' то это о3н;1чает, [1то сигнал в 2 м3 вьпзовет отклонение лу(|а на 1 см. }(оэффици9нть| ра3верток ука3ь!вают'
за
сколько
путь в ! см.
наносекунд'
микросекунд
или
секунд
лу!|
осциллографа
пройдет
1ерехо0ная харак!т1ерцсп1цка в первом приблихении.есть реакци'| осшиллограс!а
л'та бьгстрьпй перепад
напряжени'г (теоретинески с нулевой длительностью). Брелтя
как время нарастани'| осцил-
!1арасп1анця переходной характеристики оценивается
лограммь| сигнала от уровня |07о от его перепада до уровня в 90% от вели1!инь|
перепада. Фценивается (в прошентах) таюке короткий вьлброс переходной характеристики и медленнь:й спад в области больших времен. [4ногда вводитс'1 параметр
- время успановленця' которьтй характеризует время в течении которого завершаются переходнь1е процессь| реакции на короткий перепад. Фно нереАко в
несколько раз больше времени нарастания.
з.6.2. !,ополнительнь|е параметрь|
1( допол нител ьн ь! м парам етрам эл е ктрон н ь{х осциллографов от1-!осятс'!
:
. [1араметрь: А9!,. вю1ючая: полосу пропускания; нормальнь:й диапазон ||ас-
тот; расширенньпй диапазон частот и опорная (!астота.
. !(оэффициент развязки между кан:шами.
. Р'сть и ряд эксплуатационнь!х параметров:
Размер экрана трубки по диагон.ши (в сантиптетрах. или дюймах).
.
. 9исло делений мас:.штабной сетки ло вертикали и гори3онтали.
. |_абарить| и масса.
. Бапряжение литаний и потребляемая ь4ощность.
о 1емпературнь|е и инь|е условия эксплуатации.
Разумеется, что перечень этих параметров ь4охет бь:ть расгширен. Ёапример,
мо)кет указь!ваться диаметр пятна от электронного луча на экране трубки, преде-
льная скорость регистрации процессов' нелинег]ность пилообразного напр'1)(ени'1
развертки и т. д. Фсновньле параметрь| цифровьлх осциллографов (скорость вь:борки и объем памяти) будут рассмотрень| при их описании в главе 3.
з.6.3. 8ь:6ор ооциллографов
Бьпбор осциллографов редко бьгвает прость|м делом.
!,ля всялкой зада!!и вь:бора существует €шгоритм ее олтимального решенг..тяд' йь:
предлагаем примернь:й :шгоритм оценки технических характеристик приборов
при вьлборе <(правильного)> осциллографа (рис. 3.28). [!ри этом нева)кн0' кто кон-
кретно являетс'! производителем
осциллографов
-
следование данному алгоритму
помохет оценить каждь:й прибор объективно.
|1оэтому, пре)кде чем приступить к вь:бору осциллографа, рекомендуетс'1 (|етко
определиться с тем' какие задачи предстоит ре11]ать с помощью этогр прибора.
|}ри этом, естественно, необходимо иметь в виду и перспективь;: оборулование
лриобретается не на один год.
[|!аг 1. (акой вь:брать: аналоговьгй или цифровой?
|-|ифровь:е и ан;шоговь!е осциллографь:
имеют свои достоинства
и недостатки.
|]остоянное совершенствование цифровь;х технологий позволяет созАавать шис}_
ровь!е приборьп более мощнь|ми
7 зак 33
и производительнь|ми
по сравнению
со свои{\.{и
19з
|лаво 3. 9сновьс элек/пронной осцшллоерафшш
к'
'.:1
*
тЁ.','?
!!'.€!
Ршс. 3.28. Алеоршгпм вь[бора осцшллоерафа
ан&г|оговь1ми собратьями.
Б то )ке врем'!, ип,1е'| в виду наиболее прость1е гу1одели
ц:.:(;ровьтх приборов, разница в стоимости постоянно сокращаетс'].
Ёше раз пере!!исл|4\,1 достоинства
лографов.
}4 недостатки
цис}ровь|х и аналоговь|х осц}1л-
!,ос пз о и н с пт в а а н ал оеов ь[х осццлл о ер а|)о в :
воз[,1о)кность непрерь1вного наблтодения аналогового сигнала в реально\,1
о
,
мас|11табе вре['1ен и ;
привь;.тньлй интерфейс;
прямь1е' понятнь1е средства управлени'1 дл'{ !{асто исполь3уе\4ь1х настроек
(нувствг..ттельность' скорость развертки' сме|цение сигнала' уровень запуска1 и
т.д.);
. невь1сокая стоимость.
|-|е0оспт атта кц аналоеовь!х осциллоерафов :
. н!.13кая точь{ость;
. р1ерцание и|или малая яркость экрана в 3ависимости от (1астоть| с|4гнала !4
скорости развертки'
. невозмохность
отображен!4я и и3у!1е]{ия сигнала до ]\4о\.1еь!та запуска1
. лолоса пропускания ограни(|ена полосой аналогового тракта;
. ограниченнь1е средства из\,1ерен}4я параметров сигналов.
!'ос о и н с п'; в а с1и фр ов ь:х ос цилл оер а фов :
. возмо)(ность <(замораживани'1)> экрана на1 произвольное время;
. вь1сокая то!1ность изштерений;
.
хорот11о сс}окусирован:-.ль:й экран на л:обой скорости ра3вертк|{,
. '!рк!1й,
воз]\,'1о)кность отобра>кения сигнала до [|омента запуска (в <отрг..:шательно]\,1)>
ттт
времени);
. возмо)кность детектирования и]\4пульснь1х помех ]\,1ежду вь:боркашпи сигнала;
. авто[4атические средства из\4ере|1и'1 параш{етров сигналов;
. возмохность подкл |о!!ен ия к вл-.тёш н :тм регистрируюшим
. |1|ирокие возмо)кности п,{атемати[геской || статистической
\94
устройства[4;
обработки с!1гнала;
3.6. [1оралое!прь[ ш вьсбор элек/пронных осцшллоерафов
. средства автодиагностики и автокалибровки.
Ё е0ос
лт'а
а :та к
ц цн с!р ов ьтх ос цилл оер афов :
. более вь!сокая стоимость;
о более слохнь!е в управлен[4[.1;
. в отдельнь1х случа'!х' отобрахение несуществуюцих сигналов.
1]!ат 2. @пределите необходиму!о полосу пропускания
Фдной из основнь1х характеристик осц|4ллографа, влияюцих на вьгбор пргабора' является полоса пропускания' котора'1 зависит от того' какие сигналь] },1 с какой точностью необход|4мо измерять.
[]олоса пропускания я3ляетс'[ одним из пара\,1етров амплитудно-!|астот];ой характ9ристики (А9!,), описьлватощей дина[.{и!!еские свойства осшиллограс!а
(рис' 3'29):
!|астота;
!{а рис. 3.29 основнь|е параметрь: А9{, осциллографа: {"
- опорна'!
А/,
нормальнь:й диапазоь(' в котором неравно]\{ерность А9{, не превь11шает по_
гре11|ности коэфс!ициента отклонения; А{"
- рас111иренньтй диапазон, в котороп,|
нерпвно:х!ерд':ость А9{, не превь|ш.|ает |0%: А/- полоса пропускания. со0тветс1 ву1оща'1 у\,1ень1ше[{ию коэ(;фициента переда!ги на 3 дБ относительно Ё,'.,.,.
к|
:*{
7-\
тъ*
1_=-
-\\
--\
1
ъ\
|,_-'_*' д/н А|о
гоо
|
77__--_.'1
Ршс. 3.29. 9сновньсе порамепрь!. А'!/ осцшллоерафа
|(пць:й шис!ровой осциллогра(; имеет два принципиа'1ьно разнь|х 3!{111!е|1|1'!
полось! пропускания: полоса для повторяюцихс'1 сигналов (гтли аналоговая) гт полоса дл'1 однократнь!х сигналов. \4ногие шис|ровьле осциллогра(;ь; име;от !'1олосу
пропуска!{ия дл'! повторя|ощихся с}.1г]]а_л!ов гора3до более вьтсоку}о) че[,1 та, которую'
казалось
бьт, может
обеслечить
их !!астота
Фднако,
дискретизации.
есл}з с}1г-
нал повторялощийся;, то осциллографу не обязательно оцифровь:вать весь сигг|ал
сразу. [1рибор может захватить только часть сигнала при ка)цо]\4 запуске и затеп1
воспрои3вести
на экране весь сигнал за несколько
циклов запуска, при!|еь,1 этот
процесс протекает обь:чно настолько бьлстро, что он практически не зап,1етегт. 1аким
образом1
полоса
дискретизации'
лографа.
а
пропускания
'1вляется
повторяющихся
характеристикой
сигналов
не
зависит
от
!|:[стоть1
аналогового тракта шис[рового осц!4л_
[1олоса пропускания дл'1 однократнь|х сигналов примен|4ма только дл'| непе_
риоди!|еских
(или
однократг1ьгх)
сигналов'
которь|е
захвать|ва|отся;
г: ошифровь!|]а_
ютс'| осциллогра(;ом за один такт. 1аким образом, полоса дл'| однократг1ь|х с!4г!95
|лава 3. Фсновьс элек/пронной осцшллоерофшш
налов зависит от частоть| дискрети3ации данного осциллографа (более подробно о
вли'1ни|1 частоть! дискретизации на полосу пропускания см. тшаг 4)'
€ледует отметить' .тто боль:шинств0 реальнь1х сигн€шов содер)(ит (|астотнь|е
компоненть|'
!!астота
ставляющие'
которь|е
которь!х
во много
раз лревь!шает
имеют
!!астоту'
по
частоту
основного
компо-
нента. 1ак, например' прямоугольнь:й импульс мо)кет содержать частотнь|е сокрайней
мере'
в десять
раз
боль1ше
основной частоть1 сигнала. |1оэтому осциллографьг с большей полосой пропускания способнь1 предоставить более дет:шьную информацию об этих вь|соко(|астотнь1х составляющих. Ёа рис. 3.30 прйвелень[ осциллограммь! одного и того же прямоугольного сигна.,1а с частотой 50 \4[ц, измереннь]е осциллографами с разли[!ной полосой пропускания.
!(ак видно из рисунков' наиболее полную информашию о сигн:ше и наилу(||шее
воспроизведение фронтов сигнала обеспе.ливает осциллограф с наиболее широкой
полосой пропускания. Фсциллограф с лолосой 20 \4[ц' т. е. меньшей, .1ем основная частотная составляющая прямоугольного импульса очень с},льно искахает
сигнал: фронтьл сигналов ка)(утс'| более длиннь{ми' кроме того, наблюда9тся уменьшение амплитудь|'
Фбъясняется это о(|ень лросто. (ак известно, длительность фронта наблюдае-
мого
сигнала
где т||
-
т|1з[! определяется
время нарастания
по
формуле:
переходной характеристики
осциллографа'
вь!числяе-
время нарастания фронта входного сигнала.
Фтсюда вь[текает правило измерения временнь|х параметров: .лем больц-:е соот_
[4ое по формуле т,,:0,35/А[; т(р
ног!!ение длительности
сигна.[!а и фронта
фронта
ошибка измерения (см. табл.).
6оотноцшение т'| т'
'1
осциллографа,
тем мень|]!е
@:дибка измерений
:1
41 ,4о/о
3: 1
5,4 о/о
5:.1
2'0о/о
10:1
0
'5о/о
1аким образом, при проведении точнь|х измерений временнь!х характеристик
величина полось! пропускания осциллограс}а лол;кна по крайней мере в три ра3а
превь111]ать значение основной частотной составля[ощей наиболее бьгстрого о>кидаемого
сиг|{ала.
А для
то!!нь|х
измерений
амплитудь|
)келательно,
.1тобь|
полоса
пропускания осциллографа бьгла в десять раз больгле, (|ем (]астота измеряемого
сигнала.
|(роме того' следует помнить' что:
. на точность результатов измерений такхе влияют пробники и щупь!;
о в спе[ификациях на некоторь|е осциллографь: указь|вается только Ё3}4лус111]ее значение полось! пропускания и только для определеннь1х диапазонов
чувствительности,
в то время
мохет
отличаться
значительно
как для на других
от наилу!|1!|его;
диапазонах
зна!!ение
полось!
. полоса пропускания аналоговь!х осциллографов редко превьггшает 400 й|-ц,
в то время как ши(;ровь!е осциллографь: могут иметь полосу до 50 {-|-ц.
!96
3.6' |!араме'прь[ ш вьсбор элек!проннь!х осцшллоерафов
г
г
г
\
!
\
\,
\
а)
!
б)
\
!
|
!
|
!
|
в)
г)
Рцс. 3'30. Фсцшллоарамма прямоцеольноео с|'анала цасптопой 50 |с1!-ц, ш3л1еренная
. ) 2ь' # / ;:'$" у; ъ? ;,' :
;' /{, "#Ё!: {{ 136'
",
1|]аг 3. @пределите необходимое количество каналов
|(оли.:ество необходимь!х каналов зависит от исследуе[4ого издели'1 и вида ре-
шае1\,!ь|х задач.
[]ока наибольгшей попул'|рностью пользу|отся двухканальнь!е осшиллограс|ьт.
Фднако в последнее врем'! все больший спрос находят !!еть|рехканальнь!е [4одел|'1,
поскольку удельная стоимость канала у них меньш|е, (|ем у двухканальнь|х моделей, а возмохности существенно шире.
Ёекоторьле
заме!!ани'1:
. Бсть ли необходимость получать даннь!е одновременно по нескольки]\.1 каналапд? Б,сли да' то есть смь!сл вь:бирать осциллограф с одновременнь1]\'1 запуском или раздельнь1ми Ацп для кахдого канала. Ёсли исследуемь|е с||гна.л1ь!
повтор'!ются' одновременнь:й сбор данньлх по разнь!м канала[,1 не требуетсял.
о Ёекоторь|е осциллографьг, обозначеннь1е в спецификаши:..: <,2*2'>, ипсеют 2
' полнь|х канала и 2 дополнительнь|х канала с ограниченнь1м диапазоном !!ув\97
|лова 3. Фсновьс элек1пронной осц1|ллоерафшш
ствительности. Б этом слу!{ае в осциллографе име1отся только 2 аналого-цифровьтх преобразователя (Ацп)' входь1 которь|х разделень1 межлу 4 канапами. !'ополнительньте каналь1 могут использоваться, например, дл'1
анализа шифровь:х сигналов.
. Ёа двуканальнь1х осциллографах хелательно иметь отдельнь;й кан;|л вне1-|!него запуска' т. к. в этом случае нет необходимости использовать один из
основнь!х
каналов
в ка!]естве
входа
сигнала
внешней
синхронизации.
. Ёсли при проведег!ии временнь!х измеренл''гй цифровь!х сигн,шов обнару>кивается, что 4 каналов недостаточно' то шелесообразно приобретение логи!|е_
ского ан€!''1изатора, {отя логические анализаторь! не позволяют и3мерить амплитуду
сигнала'
зато
они
предоставл'!ют
!|исло
больгшее
каналов
|4
дополнительнь!е во3можности по 3апуску прибора и обработке ин(;ормаш:..:и.
[!!аг 4. @пределите необходимук) частоту дискретизации
Аля задач, связаннь!х с и3менением однократнь1х или переходнь1х процессов'
частота дискретизации имеет первостепенное значение. [!араметр <<(|астота диск-
рети3аци|4> обозначает скорость' с которой осциллограф мо>кет ошифровь:вать
входной сигнал. Более вь1сокая !!астота дискретизации определяет более 1широкую
полосу пропускания для однократнь|х сигналов и дает больгшее временное разре!1|ение.
Большинство производителей цифровьтх осциллогра(;ов используют отноше_
ние мехду частотой дискрети3ации и полосой для однократнь|х сигналов на уров-
не 4:1 (если есть средства интерполяшии) или 10:1 (без средств встроенной игнтерполятшии) для предотвращения иска)(ения сигнала.
Ёекоторьге модели осциллографов иметот функцию управлен}4я частотой дутск!|то дает возмо)кность незав1|си\,1о настраивать !|астоту дискрет!1зац|4}.1
рет!43ац},1и'
и коли!|ество информации, отобра>каептой на экране осциллограс!а, .:то позвол'|ет
поп'цер)кивать требуемое време!-!ное разре1пение.
Ёекоторьте замечания:
. }казанная в специ(;икаци|4 частота дискретизации мохет относитьс'1 к прои3водительности только одного кана-'|а. Б некоторь|х осциллографах пр}4 3адействовании нескольких кан:шов одг{овременно (1;|стота| дискрети3ац|.1!,|
п ропорционал ьно умен ь111аетсял. 3то увел и(1 и вает вероятность п о'! вле|{ }1'! !'1ска)кеннь1х сигналов' если учить]вать зависип,1ость ме)кду настотой дискрет|43ации и полосой пропускания дл'1 однократнь1х сигн€шов. [1оскольку пам'!ть
.
осциллографа, как правило' так)ке огра!-{и!1ена по объему, больгшинство осшиллографов работают на ]\!аксимальной (!астоте дискретизации только на
самь|х бьтстрьлх скоростях развертки. Ёа медленнь!х скорост'{х развертк|4
!!астота дискретизации умен ьшается.
|]ри исследовании однократнь|х сигналов необходимо иметь в виду ва)кность
объема памяти наравне с частотой дискретизации. Рсли требуется: исследовать серию
импульсов
без прерь:ваний,
потребуется
осциллограс|э
с достато!!-
но больгшим объемопц памяти' чтобь: зафиксировать весь сигнал с достато(1нь1м ра3ре1]1ением по времени.
о 9астота дискрети3ации не связана с !!астотой обновлен:4'! экрана.
о Аналого-шифровьге осциллографьл имеют, как правило, небольгшую частоту
дискретизации и не могут обеспе(!ить детального изучения запо\'1ненного
сигнала,
но успеш.|но
позвол'!ют
исследовать
ласти' работать в ре)киме самописца и т. п.
198
сигн'шь|
в низко!|астотной
об-
1оралоегпрьо ш вьсбор элек!пронных осцшллоерафов
необходимь:й объем памяти
1ребуемьгй объем памяти зависит от общей длительности сигнала' параметрь1
которого необходипцо исследовать' и хелаемого разре1]!ени'1 ло вре[,1ени. Бсли т..тсследу}отся сигнаць1 в больгшом промежутке времени с больгшим разре|11ен!4е!\4, то
]..!!аг 5. @пределите
потребуется больгшая память. Больгшой объем памяти позволит использовать более
вь|сокую частоту дискретизации на медленнь1х скоростях развертки' умень1па'| веро'|тность получени'1 иска)кенного сигнала и обеспе(]ивая получение большего
объем[} инс}ормашии о сигнале.
[ребуемьтй объем памяти мохно
подс!!ит!1ть' исход'! и3 следу}ошего соотно|11е-
ни'|.'.
6бъе.ц /1амя]пц : время сбора 0анньтх (с)/разрешение (с)
€ледует
иметь
в виду'
!!то
увели!!ение
|{о['|у замедлени1о работь: осциллогра(;а'
больгший массив даннь|х.
объема
памяти
мохет
привест!4
к силь-
поскольку ему потребуется обрабать:вать
1раАишионно считается, нто наибольгший объепц пам'|ти (при пронгтх р!1внь|х
условиях) !4\'1е!от приборь:, вь!пускаемь1е ко\4панией !-е€гоу' однако осциллограс}ьл [е[{го:'т[х последних серий, например' пРо7000, оснацень1 пам'!ть}о егше бо_
ль1-г1его объеш{а
- до 40 йвьтборок на канал в стандартной комплектации с возмо)(ностью расширения до 400 йвьлборок на канал.
1!|аг 6. Фпределите требуемь|е возмо)(ности по запуску прибора
!,ля больгшинства пользователей осциллографов общего назначени'1 просто запуска по фронту (перепаду) сигнала .гасто бьтвает недостатонно. !ля ре|11ени'1 мно-
гих задач бьтвает так)ке полезно иметь дополнительнь]е возмохг!ости по запуску,
позволяющие обнарухить собь!тия' которь|е ина(!е о(!ень трудно отследить. для
ши(;ровьтх применений' например' бьтвает необходимо произвести запуск по ком]бинации логи!1еских состояний по всем канапа[,1 осциллографа. (роме того, 3апуск
по логи!1ескому состоянию по3вол'|ет синхрони3ировать комбинацию лог!|!|еских
состо:тний с фронтом тактового сигнала. 3апуск по импульсной помехе дает воз\4о)кность 3апустить прибор по нарастающеп4у или спада|ощему фронту помех'.1 или
1.!мпульсу с заданной длительностью (п.{еньш!ей, равной или больгшей опрелеленной
вели!!инь|). }казанньле возмо)кности особенно полезнь!, когда ведетс'| поиск }-1е||с_
правт-тостей. Бь: ьцо;т<ете запустить развертку прибора по сбо1о 1.| проследить по |]рештени (используя регулятор
цифровой задер>кки или горизонтального поло)кен1.{я)
при(!ину сбоя. Ёо' если требуется более расширеннь1й диапазон возмохностей по
запуску' вам необход11мо использовать логи.леский анализатор (или осшиллогра](;
сме!1|аннь!х сигналов компании А9!1е:-т1 1ес1-т:-':о1од[е5, объединяющий в себе функ.
ции двухканального осциллогра(;а и 16_канального логи[!еского анализатора).
|(стати, осшиллографь; 1е({го:-т|х последних серий' например' }Ро7000 !1ли
оРо70000, име}от возмо)кности по запуску' не уступающие логи(|еским анализаторам: они обеспе.лива}от запуск более .дем по 1400 комбинациям.
Бозмо>кность запуска по телеви3ионному (1Б) сигналу позвол'1ет настроить
прибор на определенньгй полукадр или строку. Ёа некоторь|х осциллогра(;ах эт:т
стандартной, поэтому ее приходится заказь|вать отдельно.
функшия не
'|вляется осциллографах имеетс'!
Бо многих анацоговь1х
синхронизация по кадрово\4у }4л1{
стро(!ному синхроимпульсу, но возмо)кности изучения 1Б-сигналов с такой разверткой, тем не менее, сильно ограничень| из-за отсутстви'1 с)ункшии вь:бора
[Б-строки с заданнь!м номером. |1риятньгм исключением
Ас|(-1053,
'1вл']етс'!
!99
[-лава 3. Фсновьс элек!пронной осцшллоерафшш
единственная из современнь|х аналоговьпх моделей' котора'| дает возможность
синхрони3ации по вь:бранной }Б_строке.
Ранее считалось' что исследование телевизионнь|х синхроимпульсов реально
возмохно только ан:шоговь|ми осциллографами.
Фднако в г!оследнее время' в
св'1зи с развитием цифровой техники и зна(!ительнь!м увели!|ением частоть| дискретизации появились цифровьле модели' которь|е по3вол'!ют дет.шьно изучать любь:е 13-сигналь|' в том числе' и шифровьле.
1]Ааг 7. 9пределите тре6уемь|е возможнооти по о6наружению импульснь|х
помех
Б приАшипе, любой аналоговь:й осциллограф всегла способен отобразить имг1ульснь|е помехи и дрожания сигн€ша. Бопрос состоит лишь в том' достато(|но л|4
скорост|,1 нарастания в канале вертик'шьного отклонения (в коненном с(1ете
- полось| пропускания:) и яркости осциллограммь| для исследовани'! этих процессов.
9то касаетсял шифровьгх осциллографов, то следует вь|делить три ва>кне;?ших
(;актора' влияющих на их способность обнаруживать импульснь|е помехи.
!. ||асп'уоло';а обновлет+ця экрана. [ис!ровь:е осциллографь: сна!!ала долхнь|
ошг.:с!ровать входной сигнал, затем его обработать и только после этого воспроизвест|4 осциллограмму на экране. 9ем бь:стрее осциллограф вьгполняет все эти три
операции, тем больше частота обновления экрана. Фсшиллогра(; с вьлсокой .дасто-
той обновлени'! имеет больше 11-1ансов обнару>кить редкие по природе импульснь|е
помехи. €корость обновления экрана зависит' в перву|о очередь' от производ|4тельности процессора прибора. 6сшиллографь: с плногопроцессорной арх:..:тектурой
могут и[,1еть !!астоту обновления[ экрана и скорость ответной реакции'
сравни\4ь!е
с возможностями аналоговь|х осциллографов. 1ак, к примеру' осциллографь: !е€гоу серии }{'ауе&:-:г-т:-:ег способнь| обновлять экран со скоростью порядка 200-400
раз в секунду, приборь: компании Ад11ег-:1 1ес[-тг:о1од!е$ - около 2000 раз в секунду,
!т осциллографь; [е&1гог:1х серии то57000
- более 200000 раз в секунлу!
2. Бозлцоэусноспт и олпре0елен ця ам пл ц пу0ьг. Бол ьгши нство ци(;ровь:х осциллографов п':огут уменьшать (|астоту дискрети3ации г!а медленнь!х скоростях ра3вертки
путем
простого
бьгстрь:х
скорост'|х
отбрась!вания
промежуто!гньгх
вьтборок
могут
ис!|езать
при
пиковой
амплитудь!>
(т.н.
лрореживание
вь|бо-
рок). 3то приводит к тому' что короткие импульсь1 или помехи' котоРь1е виднь: на
развертки'
скорости
уменьц.|ении
разверт-
ки. Б некоторь|х модел']х осциллографов имеется специальнь1й режим (которьгй
назь|вается
<режимом
обнаружения
или
<режимом
обнару-
хения помех>), позволяющий поддерхивать частоту дискретизации на макс}4п4альном уровне на всех скоростях развертки. [1ри этопп минимальноё и макс;:ш:альнь!е зна!!ения' которь1е появляютс'] во время взятия кахдой вьлборки, запись!1]а_
ются в память. Фтметим, (1то минимальная длительность импульса, котора'! !\1ожет
бьлть зафиксирована, является функшией ({астоть! дискрети3ации осциллографа.
!(роме того' некоторьле приборь| имеют функшию <<пикового детектора>, котора'!
помогает обнарухивать импульснь!е сигн,шь| между вьлборками.
3. Бозмоэуснос!11ц 3апуска по цмпульсной утомехе. Фсшиллографь: с возможност'|]\4и
запуска по имг1ульсной помехе по3воляют вь|делять трудно обнару>киваемь|е импульснь|е помехи и производить по ним запуск осциллографа. 3та дополнительная возможность
следуеш|ой схемь!.
200
о(!ень полезна при поиске при1!инь! ненорм?шьной
работь: ис-
3.6' 17арамеп!рь[ ш вьс6ор элек!проннь[х осцшллоерофов
[1|аг 8. @пределите требуемь|е возмо)(ности по анализу сигналов
Функции автомати(|еских и3мерений и встроеннь|е средства анализа сигн:ш1ов
могут значительно сэкономить время и сделать работу более легкой. |-1и(;ровьле
осциллографьл насто предоставляют цель:й набор функшиональнь|х во3можностей,
которь|е невозмо)(нь1 на анапоговь!х осциллографах.
!(роме слохения и вь!читания сигн&дов' которь|е !|асто доступнь1 и в аналоговь|х осциллографах, цифровь:е осциллографьт позволя|от производить умно)кение,
деление' интегрирование, дифференцирован\1е и цельгй ряд других матеп.1атических операций. €татисти.леский анализ результатов измерений (минимальное,
[,1аксимальное и среднее 3начение' стандартное отклонение и т. п.) дает представление
о
такхе
имеет
параметров
разбросе
ва)кное
зна!|ение
отметить'
!|то
помогает
сигнсша'
при
оценить
исследовании
измерений'
то!|ность
параметров
временнь|х
а
зашум-
леннь1х сигналов. Большинство современньлх цифровь|х осциллографов предоставля}от возмохность анализа сигн'шов в частотной области с помощью бь:строго
преобразования Фурье (БпФ).
€ледует
многих
ин)кенеров
больгше
интересует
нали!!ие
интер-
фейса для.переда!1и даннь|х в персональньлй компьютер для их последующей обработки и' в мень!||ей степени - наличие математических функший в самошп пр:аборе. 3то, как говорится, дело вкуса. Ёо практика показь!вает' !|то такой подход
при вьгборе прибора мохет оказаться ошибочньтм. 8сли осциллограс[: сам вь|пол-
няет математическую обработку в ре'шьном времени и |1ри это]\4 иш1еет хоро1шие
возмо)(ности по документированию результатов' то и подкл!о!{ение к [1 ( ну>л<но
только длят целей автоматизации управления измеренияш1и. 1ем более, что в последние годь! самь|е <<продвинуть|е)> модели осциллографов
от различнь|х прои3во-
дителей сами способнь: вь:ступать в роли компьютера (пример - то57404).
][|аг 9. Фпределите требуемь|е возмо)(ности по документации
результатов измерений
Больгшинство цифровь1х и аналого-цифровьтх осциллограс!ов могут вза:.тшцодействовать с персональнь!м компьютером' принтером или плоттером чере3 },1нтерфейсьг сР[в' к5-232 или €е:-:{гоп!сз. Б последние годь! все чаце используетс'! интерфейс [!5Б.
йногие современньге шифровь!е осциллографь: оснашень1 дисководами 11ли
разъемами для флэгш_памяти, которь|е позволяют сохранять изобрахения экрана с
ос|.циллограммами
(в
разлиннь:х
форматах)
и
результать|
измерений
в
!|ислово]\{
виде, а затем бь:стро перенести их в компьютер для дальнейгшей обработкг,:. 3т:.:
возмохности позволяют сэкономить время' когда' например' требуется вставить
изображение с экрана осциллографа в от.лет или скопировать даннь|е сигналов
электронную таблишу.
!!!аг 19. |,1спь:тайте приборь:, которь|е подходят для ре]шения задач
3ьтполнение девяти предь!дущих 1|1агов, скорее всего' су3ило поле вьгбора до
ограниченного количества моделей, каждая из которь|х в той или иной степени
удовлетворяет предъявляемь!м требованиям. 1еперь желательно испь1тать эти модели и сравнить их ме)цу собой. Ёа что следует обратить внимание во врем'1 испь:таний приборов?
Бо-первьгх, это просп1о!па цс|!ользованця. Амеются л\4 на передней панели специальнь!е перек.]1ючатели и регуляторь| для наиболее (!асть|х н?]строек, напри|\,1ер,
чувствительности' скорости развертки, положения сигнала и уровня запуска?
€колько кнопок требуется нахать' чтобь: перейти от одной функшии к лругой?
201
|лава 3- Фсновьс элекпронной осцшллоерофшш
исследуемой схеме? €разу отметим' что в процедуре сравнения
интерфейсов управления осциллографов о.лень много субъективизма: есть любители традиционного управления приборами' а кому-то более удобнь!м может пока3аться <компьютернь;й> стиль с использованием клавиатурь!' мь111]и или сенсор_
ного экрана. €ущественно упрощает процесс управления приборошт новая дополш1ан|4е уделяется
нительная функция, доступная пока только с осциллографами от А3|1е:-т1
голосом. Б этом слу[{ае руки оператора остаются свободнь1ми. и он полностью может сосредото(!итьс'! на работе с тестируе_
мь;м устройством. ( сохалению, пока приборь: <(понимают)> только английский,
немецкий' французский, испанский и некоторь!е другие язь!ки' но не русский.
Бо-вторьлх, это скорос!пь реа!сццц экрана. [1ри вьлборе следует обратить внимание на скорость реакции осциллографа на командь!. 3то вокнь;й фактор в тех
случаях' когда прибор исполь3уется дл'! поиска неисправностей или сбора боль_
|ших массивов информации. 1(ак бьтстро сменяются изобрахение на экране осциллогра(;а при и3менении установок чувствительности) скорости развертки или поло)(ения сигнала? Рекомендуется включить некоторь:е функшиональнь1е возмо)(ности и оценить, насколько сильно замедляется при этом работа осшиллографа.
Б_третьих, шелесообразно обратить внимание на воз,||о)!с]1оспзн прибора !1о 3апомц!1а[!ц}о (на диске или |1а флэш-карте) настроек прибора' позволяющие бьтстро
1ес1'т:-то1о91ез и 1е[1гог:1х: управление
входить в ранее установленнь;й ре>ким измерений.
1аким образом' вь!полнив весь приведенньтй алгоритм |{ оценив все предлагаемь1е модели' вь] у)ке мохете ре1]|ить' какой именно прибор наиболее полно удовлетворяет ва1-|1 им требованиям.
Б последующих главах мь1 обзорно рассмотрим принципь! построения' констот простейгших аналогорукции и параметрь! осциллографов различного типа
вь!х до самь|х
сло)(нь!х
и дорогих
цифровьлх
-
и стробоскопи!!еских
осциллограс)ов.
Фсобое внимание при этом уделено их инструментальнь1м возмо)к}1остя]\,1 и практике проведения измерений. Будут впервь!е описань1 не только новейгшие осц}.|'{-
лографь: 'веА}щих фирм <<классического)) настольного типа' но и миниатюрнь1е
осциллографь: с батарейнь|м питанием' осциллографьт-мультиметрь!' осциллогра_
с!инеские плать1 и приставки к персональнь!м компьютера[,1 и да)ке коь,1пьютеризированнь1е лаборатории на их основе.
202
|-лава 4, Аналоговь|е электроннь|е
осциллографьп
Б этой главе описань] класси.леские ана_л1оговь|е осциллографьт, вь!полненнь|е
на основе осциллогра(;инеских электронно-лучевь|х трубок. 3ти приборьт и сейчас просто незаменимь! в целом ряде измерений, например при просмотре \'[одулированнь1х сигн:шов. Фписана эволюция разработки осциллографов
- от прость!х ламповь1х осциллографов первого поколения до гдовейгших моделей этих
универсальнь!х и мощнь:х приборов. Фсобое внимание уделено .бюд>кетньлм> моделям ан:шоговь!х осциллографов.
4.1 . Фсциллографь: первого и второго поколений
4.1.1. [!ервое поколение ламповь!х осциллографов
Б 50-60-х годах двадцатого века электронньлй осциллограс! из ун14кального
физи.леского прибора превратился в массовь:;] инструмент физи.леских' радиотех-
нических и инь!х лабораторий. Бо многом это}|у содействовало применение в не[,|
электроннь|х ламп' н-а которь1х мо)кно бьтло строить усилители вертика]1ьного и
горизонтального отклонения' генераторь! разверток' узль!.синхронизации
и стабилизированнь|е источни ки электроп итания.
Б эти годь: вь|пускалось множество ан[шоговь1х осциллографов на электроннь1х
лампах' например эо3, эо4, эо5' эо6, ио4, си1 и т. д. 3то бь;ли электроннь!е
осциллографь; первоео поколенця.9исло ламп в некоторь!х осциллографах достигало нескольких десятков, что вело к большипт размерам этих аппар;1тов и их большому весу. Бь:ли образць! двухкан&пьнь|х и дахе ш1ногоканальнь!х осциллографов.
1( концу 60-х годов полоса пропускания ]\,1ног|4х ламповь|х осциллогра(;ов обь:н-
ного применения достигала 25-з0 й[_ц за счет построения баланснь!х и лиффе-
рен циал ьн ь|х усил ителей на вь:сокодобротн ьтх электронн ь|х лам пах.
Б эти годьг бь:ло создано немало уникацьнь1х приборов, например сверхскоростнь|е осциллографь: с усилителями и 3]|[ на линиях с бегущей волной. 3ти ьцастодонть| измерительной техники бьтли способнь; отобра>л<ать и измер'1ть с!]гналь| с
(|астотами до |{ескольких |-|ц. Фднако такие больгш}|е, тяхель1е (вес
до 70 кг), лорогие и уникальнь!е лриборь: бьтли мало доступнь! больп..:инству инхенеров и даже
научнь|х работников и применялись' в основном' специалисташли в област|4 скоростнь|х измерений в атомной технике и физике бь:стропротека}ощих процессов.
4.1.2. йассовь:е советские транзисторнь|е осциллографь'
60_х годов
Б 60-х годах 20-го века окончательно сформировался переход элементной базьл
осциллографов на транзисторь| вместо ламп' 1ак зародилось вп1орое ]1околе!1!'!е
ан:шоговь!х осциллографов
транзисторнь:х. ( осциллогра фам п';ре п'т ье ?0 !1окол е !1ця относ'!тся приборь| с широким применениеп,1 интегральнь!х ]\4!4кросхем.
!казанное врем'1 бьхло временем бурного расцвета отечественной микроэлектроники' успе1]|но работатоцей на обороннь1е 3аказь| и фундамег{тальнь!е 14сследов.ания. |ля развития науки и техники тех лет требовались крупнь]9 и обгшг.трнь:е
нау!!нь1е разработки и исследования. Фсциллографьт стали одни]\4и из первь|х вос_
20з
|лова 4. Аналоаовь[е элек[проннь[е осцшллоерофьл
требованнь!х инструментов.
й они вь[пускались в огромноп4 кол14!|естве' даже пре-
восходящем потребности оборонного комплекса €Р.
9асто они по многу лет
хранились на складах войск в виде 3А1 и неприкосновеннь|х запасов. Б тохе
врем'! реальнь1е потребности системь1 образования и радиол}обительства
не
'!вно
в магазинах осциллографь: не продавались и поставл'|лись
удовлетворялись
централизованно
-в явно недостаточнь!х количествах.
|1осле распада сссР и фактинеского разру1шения научной инлустрии Росст.':и
распалось огромное число научнь|х организаций. Б результате ]\.1нохество осц|4ллограс!ов тех лет поп:шо в комиссионную торговлю и ст,шо досто'!нием даже радиолюбителей. Б натше время можно найти предлохения по лродаже этих надежнь|х и умереннь|х по цене аппаратов со складов их долговременного хранени'|.
Фднако в целом наметился переход на применение наиболее массовь|х и дешевь|х
осциллограс!ов тех специализированнь!х фирм (в основном зарубежнь:х), которь:е
сумели создать их массовое производство на основе наиболее современнь|х! к!1!|естве}{нь!х и де11!евь!х компонентов.
["!и>ке, в табл. 4.1 представлень1 характеристики оте!!ественнь|х осшиллогра(;ов
тех лет. Бсе приборь{ име|от канал { с нулевой нихней гранинной .гастото}.'! |4 верхней грани.лной .:астотой |', Б книгах [|3, 14] мохно найти довольно полробное
ол|4сание схем у3лов этих осциллографов. Б основном они вь!полн'1лись на обь:.тнь|х дискретнь!х транзисторах по вполне обь:чньпм схемам (см. главу 1, гле схемнь|е решени'1 транзистор!]ь1х осциллографов бь:ли отрахеньг).
7а6лшца 4.1
1а р ак гп е р шс 1т[ш кш 1пр ан3 ш с 1по р нь| х э л е к ,п р о н н ь| х о с цш л л о е р аф о в
60-х ео0ов 20-века
[ип
с1-4в
с] -6в
с1-69
с1-45
с1-49
с] _7з
Ауней/
каналов
Разгиер
экрана
мм
{6
1у
(у,
[!огре:ш-
]у|]_ц
нс
8/дел
о/о
з50
з50
0,002-50
1о/1о
490х175х475
2о
0,001-50
5/5
225х 1 60х360
10
175
0'о0] -о'02
5/5
360х200х420
[!
7о
0'01-з0
1о/1о
174х22Фх425
о
1о/1о
170х223х43Ф
в,5
1/1
60х80
1
1/2
60х80
1
с/.
40х1 00
1/1
.30х60
г
1/1
36х60
5
7о
0,01 -20
1/1
40х60
5
70
0'01-зо
с1-вз
1/2
100х120
с
7о
о'00] -2о
с1-67
с1-72
с1-77
1/1
42/6о
о
1/1
36х60
о
1/2
60х30
0
42х60
0
з5
0,01-20
1/2
100х120
5
23
о'оо4_ 10
1/2
43х30
25
'18
7
с-1 -55
с] -9з
с] -6з
,/,
.
с 1_65
1/1
43х30
с1-7в
с] -64
1/1
30х'! 00
з5
1/2
43х00
5о
с1-71
1/1
46х60
]о0
204
Размер, мм
ность,
8ес
кг
200х80х250
]о
260х 1 60х360
о'о1-2о
5/5
Ё|с
225х 1 60х360
10
0'02-] о
1о/1о
225х'1 40х360
8,5
225х 1 60х360
10
1о/1о
300х 1 80х420
15
Ё!с
260х 1 60х360
10
0'02_] о
6/6
300х'! 60х420
18
10
о'005_20
5/5
300х 1 60х420
16
10
0'005-2о
5/5
360х200х420
'19
0,001-1 0
Ё|Ё
300х200х420
19
300х200х420
19
з5
0'005_ 1 о
оЁ
0'о05_] о
'
4.1. Фсцшллоерафьс первоео ш в/пороео поколеншй
1ип
\уней/
каналов
Размер
экрана
мм
{3
1у
](у,
[!огре:ш-
й[ц
нс
8/дел
о/о
ность'
Размер, мм
8ес
кг
о] _79
1/2
48х60
100
з'5
0,002-5
5/5
300х200х420
10
с1-75
с1-52
1/2
60х1 00
250
1,5
0,01 - 1
5/7
.о
ту
ту
60х30
12
29
о''1 _5
с/с
4@0х220х545
41 0х 1 96х455
25
&0х'1 00
2о
1в
0,01 -5
з/5
460х'1 60х475
22
80х'100
2о
18
0,01-5
2/5
360х200х430
1в
с9_1
с] _в1
1/1
14з приведеннь|х даннь|х мохно сделать вь|вод' что ухе в 60-х годах прош|лого
века (звучит сильно' ибо не стоит забь!вать' (!то новь!й век только-только началс'|)
.ластноуровень технических пока3ателей осциллографов бь:л достаточно вь!сок. Б
сти у)ке бьгли модели с полосой частот исследуемь1х сигналов от !00 до 250 й[ц.
|]равда весили такие приборь| более 20 кг, бь:ли большими по ра3мерам' а главное
о(1ень дорогими и м:шодоступнь|ми.
4.1.з. @сциллографь! для радиолюбителей
определеннь|е попь!тки разработки осццлБ бьгвшем сссР
предприним€шись
лоерафов 0ля ра0иолюбцупелей. !-{елесообразность таких попь!ток диктовалась ш'|ассовостью радиолюбительского двихения. |4з ралиолюбителей вь1росли многие серьезнь1е специалисть| и научнь|е работники. однако д€шьше разработки несколь-
эти
в €Р
приборь| бьгли предметами пресловутого ширпотреба, разработка которого бь|ла
ких довольно примитивнь|х осциллографов дело не пошло -
обь!ч|{о свалена на предприятия
оборонного
комплекса'
занять!е ответственнь|ми
разработками.
[1римером одной из таких разработок является осшиллограф ралиолпобителя
Ё313 производственного объединения <|(раснодарский зип> (рис. 4.1 ). 3то олин
из немногих осциллографов, которь;й поступал в радиомагазинь| и бь:л доступен (в
принципе) радиолюбителям. в приборе использовалась миниатюрн;}я элт
5ло2и' так что размерь| экрана составляли всего 24х40 мь,1 для рабочей !!асти эк-
рана. встественно' что считать такой прибор и3мерительнь|м мо)кно с больгшой натяхкой. 1'арантированная погре1шность измерения составляла 20% и только после
калибровки прибора по вне1шним приборам класса 2)% может составлухть \0%.
Рцс. 4.1. Фсцшллоераф 0ля ра6шолтобшптелей [1313
205
|-лавц 4. Анолоеовь!е элек!проннь[е осцшллоерофьа
!силитель канала { этого осциллографа вьтполнен
по
наворо!|енной
довольно
схеме
в
-
не[1 !1стоковьт:1 повторитель на полевом тран3и-
сторе. два операционнь|х усилитоля и 8 бипотранзисторов.
-пярнь|х
Бстеотвенно'
!!то верхн'1я
гран}1чна'1 !{астота такого <<агрегата> всего 1 й[ц
при неравномерности
20%. Развертка при-
^чх
бора и[4еет 2\ фиксированную
скорость от
0,2 мкс/лел до 1 с/лел. 1аким образопт, мохно
:1;1;::;;::::;
бь:ло просматривать импульсь1 с длительностью
от 1 шцкс до | с. Фсциллоскоп Брауна это <<чудо)>
техник11)
коне!!но!
м!{огократно
превосходит'
]1$:,,.'
,;{;..:',:,
но
до требова:-тий к серьезношту \'1ассово\,1у осциллогра(;у
'1вно
г1е дотягивает.
|(стати, хотя прибор
|4 ип4еет },1аль]е габарить: 245х70х278 мпп (с кир-
- 3,2 кг.
Более современньтй, но т0)ке у)ке устарев_
гш;.тй, хотя продаваемьгй и поньтне, сервисньтй
осц!4ллограф с1-94 ухе вполне удовлетвор'1ет
Ршс. 4.2. /|1шншогпю р ньсй
требованиям к такого рода приборов. Рабо.1ая
с е р в шс ньс й ос цшлло е р аф
область экрана 40х60 п,гп,г, Фн ипцеет полосу канас!-94/3
ла | от 0 до 10 й[ц и вре]\{я нарастани'1 не более 35 :'тс (время установления переходной характеристики 120 гтс). Бхолное сопротивление прибора 1 йом пар:шлельно с_емкостью 40 пФ. 9увствительность
прибора от 10 мБ/лел до 5 Б/дел. !лительность развертки (ждуцей и автоколебательнот.|) от 0,1 мкс/дел до 50 мс| дел (18 позиций). [1огрегшность и3мерениут 5%.
Б нагше врем'1 вь|пускается модификация этого аппарата с\-94/з (рис. 4.2),
[1р:.тбор |'{]\4еет полосу пропуска!{ия 15 й[т1,, а с корректиру}ощим делителем напряхени'| 1:10 да>ке до 30 й[ц при времени нарастания соответственно 28 тц 12
нс. Бходной ип,1педанс усилителя { ! йом параллельно с емкость|о 30 пФ, ]\.{акс}.|мальное входг!ое напряжение 30 Б (с дел!.1телем до 300 Б). 9увствительность пр1|бора по вертикали от 5 мБ/дел до 5 Б/дел, диапазон разверток (автоколебательно|1
и ждущей) от 0,2 мкс/дел до 50 мс/дел. |1огрегшность изп,1ерения напря)(ег!}.1'!
дл!4тельности не более 5%. Размерь: рабоней облаоти экрана 60х40 ьтм, габаргтть:
пи,л) весит он не мало
14
100х90х280, масса 3,2 кг.
( со>калени!о' да)ке такие приборь! для больгшинства
ралг.цолгобителей достато!|-
но дороги. [1оэтому многие собирают осциллографь; саптосто'!тельно. Бпро.;ешт'
вряд ли в этом есть с}{ь!сл' если параметрь1 нухного
осциллографа лостато(!но се_
рьезнь!е' [1роше оть|скать ну>кнь:й прибор Ёа рьгнке уцененнь!х товаров.
4.2. Ёовременнь!е сервиснь|е аналоговь!е
осциллографь|
4.2."|. 6ервиснь]е осциллограФы серий @ё} и йР€
3 нагпе время прость|е и вполне современнь1е транзисторнь!е осшиллограс|;ь:
используютс'1 в радио- |4 телевизионнь1х п'1астерских, на рабо.тих п1естах предпри'1тий, гле осушествляется осциллогра(;и.:еский контроль различнь1х изделий, в у.|ебнь!х лабораторт..т({асто имену|от сервцснь!л4ц' лоскольку такие приборьл широко
206
4.2. (оврелсеннь[е сервшснь!.е онало2овь!е осцшллоерофьо
ях и в радиол:обительской лрактике. Ёесмотря: на разработку новейгпих цис}ровь:х
осциллограс!ов, потребность в прость!х сервиснь1х осциллогра(;ах остается: большой в силу целого ряда при((ин:
. аналоговь1е осциллографь: намного де11]евле шифровь;х,
. с ь(ими проще работать;
. работа в реальном времени искл}о({ает искахения' принципиально присуцие
шифровьгм приборам и связаннь1е с квантованием сигг{алов, пропуск!1 с|4г_
1]алов и задерхки в их вь|даче на экран'
. ремонт аналоговь|х приборов на]\"1ного проще и де1]!евле' неш,т шис}ровьтх.
йожно вь1делить два характернь!х тила таких лриборов:
. малогабаритнь|е одноканальнь|е осциллографьт с полосой частот от 0 до
5-10 й!-ц и массой 2-3 кг;
. двухканальнь1е осциллограс!ьл с полосой .:астот от 0 до 10-30 й!-ц и ш:ассой
6-8 кг.
Ёесколько таких осциллогра(;ов вь!пускается под шларкой осу - осциллогра(;ь: сервис:{ь|е универсальнь!е. 3то самьте де|]!евь1е из представле!-1нь1х г!ь|не на
рь[нке осциллогра(;ов. Бпроне]\,1, назь1вать осц}.1ллографь: серии Ф€! отечественнь1м!4 мохно только с натя>ккой. 3ти приборь| по'конструкции и характерист!4ка]\'1
аналогичнь: прибораьт китайской корпораци|: йР€ €огр. ([11анхай). 14ногла они
прода|отс'1 под маркой йР€.
Фсц:аллограф осу!0А (в вертикальном исполнении) и Ф€!!0Б (в гор:"тзонта- самьтй лростой и деш-левь;й (ше:-та около 5000 руб.) прибор
из этой серии. 3то одноканальньгй осциллограф с полосой частот от 0 до 10 й[ц
и чувствительностью по оси { от 5 шгБ/дел до 5 Б/дел, диапазо!-1 ра3верток (автоколебательной и хцущей) от 0,1 мкс/лел до 100 мс| дел 3ходной импеданс усил!.'1теля: { | йом параллельно с емкостью 30 пф, ]\,1аксимальное входное н|]пр'1)(ег!ие
400 в. [1огрегшность и3мерени'! напряжения. |1 длительност!4 не более 3%. Рщме1эьт
рабоней области экрана 60х50 мм, габаритьт 220х90х270, масса 3 кг.
осу20 простой и дегшевь:й (шена около 10000 руб.) двухканальньгй осц;.тллог({увствительность по оси
рис.4.3. Фн имеет полосу частот от 0 до 20 \4{-ц и
раф
} от 5 мБ/дел л9 20 3/дел' диапазон разверток (автоколебательной ;а ждущей) от
0,2 мкс| дел до 0,2 с| лел с возмохностью растя)кки в 10 раз. Бхолной г.':п'тпедагтс
ус!4лител'| } 1 ]\4ом параллельно с емкостью 30 пФ, максим:шьное входное напр'!)кен!4е 400 0 (с лелителепл 1:19).
льно[,1 исполнении)
-
Ршс. 4.3.,[ в цх канальньсй се рвшс н'ьсй ц ншв е рсальньой осцшллоераф о с у20
207
]"лава 4. Аналоеовь!е элекпроннь!е осцшллоерафьс
Режимь: отобрш(ения: кан€ш
1, канал 2, йзменение полярности в канале 2,
суш1мирование сигналов каналов 1 и 2, поочередна'! коммутац|.1я каналов \ и 4'
|1огрешность измерения напря)кения и длительности не более 3%. Размерь: рабочей области экра}{а 100х80 мм' габаритьг 316х\32х4\0, масса 7,8 кг. [!рибор имеет
входь! каналов \, и 7, (|то позволяет вь|полнять различнь!е специальнь!е осциллог_
ра(;инеские измерения' напри]\,1ер' контролировать частотьл по фигурам }!г.,:ссажу
или набл юдать вольта;т{ пернь!е характеристи ки нел и ней н ьгх приборов.
3аметим, что в первом ре)киме отобрахения можно наблюдать поочередно сигналь! с каналов | и 2, т' е. исследовать независимо два процесса' отли(!а[ощихс'!
по длительности. 3то ценна'1 особенность при проведен!4и исследовани'1 сло)кнь|х
устройств. 1( со>калению линии задерхки и задерханной развертки в этих прибо-
рах нет.
4.2'2. Фтечественнь|е сервиснь|е осциллограФь!
!( отечественнь!м сервиснь!м осциллографам относитс'| портативнь;:] осцу:ллограф с1-118. Фн вь|полнен в пластмассовом корпусе и имеет габар:..:ть::
336х212х133, размер экрана 60х80, массу 4,5 кг. €1-1|8 один из 1-{емног14х портативнь!х осциллограс!ов, имеюший2 канала' полосу пропускания 20 й|-ц |4 развертку с во3можностью си1{хрон!4зации телевизионнь!м сигналоп,!.
€овременньлй сервисньгй осциллограф €|-|59 (рис. 4.4) это о!!ень простой в
обрашении малогабаритньгй осциллограф. Фн может бьгть рекомендова}| специа_
листам по ремонту бь:товой аудио-видео техники' радиолюбител'1м' а также для
применения в ка(|естве у.лебного пособия: в средних школах и про(;ессиФЁ!1,г1БЁ6:
технических у.:ебньлх заведениях Аля: обунения работе с осциллографом. 3тот прибор' как последующие
приборь!'
описаннь!е
в этом разделе' вь|пускается: йин-
скип: приборостроительнь1м заводом (штмш.Бе1маг.соп'т).
Ртлс. 4.4. €ервшсньсй
[ехнические характеристики €1
цнцверсольньсй осцшллоераф €1
. 1(оли.гество каналов
. []олоса пропускания 10 й[ц
- 1 59:
1
о !иапазон частот синхронизации до 15 й[ц
. Бреься нарастания 35 нс
. (оэс0фициег1ть! отклонения 2 м3/лел...10 Б/дел
. 3ходной импеданс 1 йФм/30пФ.
. йакс. входное напряхение 250 Б
. !(оэффициенть| ра3вертки 20 нс/лел..'0,02 с| дел
. |]огрегпность измерения сигнала и времени *5 %
208
-1 59
4.2. (овременнь[е сервшсные анало2овь[е осццллоерофьо
. 14сточники синхронизации: внутренний, внегшний
. 9кран 60х40 мм (10х6 лел)
о !иапазон рабо.гих температур: +5 ... +35'с
. |1итание:220 Б +|0%,50 [ ц
. |1отребля1емая мощность: 25 БА
о !-абаритнь|е размерь1: 350х260х!!0 мм
с йасса: 4 кг
€емейство сервиснь|х осциллографов серии с1-137 разработано для спец|1алистов по ремонту и обслуживанию радиоэлектронной аппаратурь:, устрол!ств автоматики' средств св'\зи, а такхе для радиолюбителей. Ёаличие рехима синхрон!43ации 13_сигналом (раздельно по строкам и полю) обеспечивает стабильное отображение (;ормь: видео_сигналов с телевизора или видеомаг!-(ито(;она. Бь:бор
определен ной модел и осциллографа позволяет ре|!|ать разнообраз н ь1е из\| е р ител ьнь|е задачи наиболее оптим:шьнь:м образом.
!,вухканальнь:й осциллограф с1-137 с полосой пропускания 25 йгц я|]ляетс'|
базовой моделью этой серии и отличаетс'| компактной конструкцией, небольш:ой
массой и простотой управления. Бь:сокаят чувствительность прибора (до 2 мт3/лел)
позволяет прои3водить обнару>кение помех' 11]ума, нало)кения и иска)кения на п'!а,!:Б|{ 1}4[.[!|41удах исследуемого сигн:ша.
йодель с|-|з7/| мохет бь:ть использована в качестве базь: для созданият небольшой измерительной лаборатории радиомастера. 3тот комбинированнь:й пр:.':бор, объединяющий в одном корпусе двухканальньтй осциллограс| ;.т 3,5 разрялнь:й цифровой мультиметр с индикашией показаний на *!(-индик;'!торе, обеспе[|ивает независимь[е одновремен|-!ь|е измерения.
€ерия сервиснь!х осциллографов €|-160 (рис. 4.5), с1-\60/1 предназ1{а!!е!]а
для визу[шьного наблюдения электрических сигналов в полосе !!астот от 10 [-ц до
30 \4[ц 14 измерения электрических сигналов в реальном мас|т1табе времен1а в д14апазоне напря>кений от 4 шцБ до 40 Б и длительностью от 40 нс до ] с в полосе .:астот от 10 |ц до 25 й[ц шчя (.1-160 и в полосе частот от 10 !-ц до 20 й[ц для
с1-|60/!
Фсшиллограф с1-160, кроме того' мохет исполь3оваться дл'| наблюдения1 параметров двухпол!осиков и трехпол1осников при помощи встрое!-!ного тестера ко\,1_
понентов. Бь:сокая !!увствительность приборов позволяет прои3водить обнару>кение по|\,1ех' шума и искахений на маль1х амплитудах исследуе]\4ого сигнала. Ёалт.':-
Ршс. 4.5. €ервшсньой
ц',,'р",,,,ьой осцшллоероф €1 -160
209
{лава 4. Анолоаовые элекпронные осцшллоерафьс
чие ре)кима синхронизации ?!-сигн;шом (по строкам и кадрапп) обеспечивает
стабильное отоброкение формьл видео-си гнала.
1ехни.леские характеристики приборов серии €
1
- 1 60:
. |]олоса пропускания, й[ш: 25 (д,' с1-|60) и 20 (лля с1-!60/1)
о |иапазон
30 \4[-ц
частот синхронизации
и полоса частот наблюд;тештого с|1г!-!ала: до
о [(оличество каналов 2
о [иапазон коэффициентов отклонения от 1 мБ/лел до 5 Б/дел
. |]редель: допускаемой основной относительной погрешности коэффициентов отклонения,%
- +4'0 - для поло>кений 1 мБ/лел и *5,0 - ц.|'| поло)ке|.. ния 2 мБ/дел.
. [араметрь| переходной характеристики (не более): врем'! нарастанияг }4 нс
(для €!-160), !7,5 нс (для €1-|60/\); время установленият75 нс,вьтброс9 ?о;
неравномерность не более 3 %, неравномерность Ё3 ус1291*- устано|]лени'1
9 /о и 15%
- для 5 Б/дел.
. Бходное активное
сопротивление 1 *0,03 йом' входна'! еь,1кость не более
30 пФ
. [гтапазон коэ(;фициентов развертки: от 100 нс/лел ло 0,1 с/лел
о |]редель: допускаемой основной относительной погрешности коэс|с!!4ц!4ентов ра3вертки'. *4,0% без растяхки и +6,0% с растя>ккой
. []редельт допускаемой основной относительно;:| погрешности измерени'|
временнь1х интервалов для коэффициента развертки 0,1 мкс/дел *5,0/о без
раст'|жки и +6,0% с растяхкой
о |]редель: допускаемой основной относительной погрешности измерен|1'| амплитудь| и частоть! следования импульсов калибратора +1'0%
о !иапазон наблюдения вольт-ампернь!х характеристик в рехиме тестера компонентов (для €1-160): по напряхени1о (ось {)' +\2 в; по току (ось })'
+|2 в
. |1отребляемая мощность не более 65 Б А
. €редняя наработка на отказ не [,1енее 8000 ч
. !-абаритнь|е размерь! 4]0х310х145 мм
. Размерь: экрана !00х80 мм
о йасса 7,5 кг
о Рабо.:ие условия применения: температура *5 ..' +40 "с, влажность 80 /о пргт
25 "€,
атмосферное давление от 70 до 106 к[1а или от 531 до 800 пцм рт. ст.
. Ёапряжение питающей сети 220 в, частота питающей сети 50 + | |ц.
4.3' 6овременнь|е отечественнь|е универсальнь!е
осциллографь|
4.з. 1 . @течественнь|е универсальнь!е осциллографь|
€овременнь\е
унцверсальнь!е осццллоерафьс отличаются от сервиснь!х в основном
более широкой полосой частот (50 й[ш и вь:гше) и более совре[,1е}{ной элеппентной|
базой, позволив111ей улунгшить параметрь! приборов. 3то открь:вает возь{о)кност|4
1|1ирокого применения таких приборов в Р&уг1ц,,* |4сследованиях :..т разработках, а
так)ке в качестве инструментального средства наладки сло)кнь}х техни!|еск},1х |4зде-
210
4.3. €овременнь[е
о1печес!пвеннь!е !ншверсальные осцшллоерофьо
лтд:]т в
промь1|1;ленности. Фб:ширная номенклатура этих приборов вь1пускаетс'|
йинскг..тшт приборостроительнь!ш1 заводо]\.{. 3ти приборь! могут 14спользоваться в
Ё2!уг1ц,1* исследова!-1\'\ях и в конструкторских организациях, зан'1ть1х разработко;:|
сап{ой разлинной аппаратурь1.
это мощнь:й четь]рехкан;|ль_
Фс;:иллограс! универсальнь!й с|_|26 (рис. 4.6)
нь:й прибор. Фн прелназна!!ен для исследовани'1 !4 измерения параш1етров одно-
-
крат!]ь|х и периодических электрических сигналов в лолосе частот (0-100) \4[ш
(;ормь: на 3.[]1. |1рименяется для
наладки, исльгтаний и ремонта электроннойт аппаратурь| в лабораторнь|х' цеховь1х
|.1 полевь1х условиях. \4о;:<ет бь:ть использован дл'{ нау!|нь1х 14 экспериментальнь!х
исследовани;? в >кестких условиях эксплуатации;
путе1!1 визуального наблюдения из0браже|]ия
Рнс. 4.6' !ншверсальньсй 4-канольньсй осцшллоераф €1
-1 26
|(анальг осциллогра(;а могут работать в ре)!(и[,1е поо!|ередного' прерь1вистого }|
автоно\,1ного режима комп.1утации. €игналь: в разнь!х каналах |4 в разной последовательности могут суммироваться или вь!числ'1ться с последуюци[4 воспроизведен14еш1 результата на экране 3]!].
Ава канала являютс'| основнь1ми, два других -
дополн|4тель|{ь1ми, предназначеннь!ми в основном для \1сследования с}.1гналов
х устройств.
Фсшиллограф имеет две развертки: осноцную и задер)канную. Фсновная развертка мохет работать в рехиме однократного 3апуска. 3адер>канная развертка позволяет детально исследовать 1]нтересуюший участок осциллогра]\|]\4ь|' а такхе повь!|шает то!{|{ость и3['1ерен||я временнь|х пара\,1етров импульснь|х с},|гналов.
1ехн ическг.:е характер!4стики (1 - 126:
ш: :с|.лровь:
. |(оли,тество каналош 2-2
. Ре;кимьг отобра)кения: канал А' канал 3, изштенение пол'!рности сигнал|1 в
канапе Б, канал €, канал ), суь,:мирование сигналов в канал;'тх А*)' поо(1ередная или прерь1вистая коммутаци'1 кана.лов А,в,с,п
. |1олоса пропускания: 100 й[ц
о Брешпя нарастания: 3'5 нс
. |(оэффициенть| отклонения по вертикали 5 мБ/дел - 5 Б/лел (А и )),
0,1 Б/дел
- 0,5 Б/лел (Б и €) и 1 ь,гБ/дел 13/д", !] ре)кг1ме х5 (А)
. |]огрегшность измерения напр'1хения: +з %- (Аи )), +10 % (в и()
. Бходной имледанс: 1 йом/25 пФ
. йаксимальное входное напряхение: !00 Б (эфс!ективное зна!!ение)' 300 Б (с
лелителем !:!0)
2|
|лова 4. Аналоеовь!е элекпронные осцшллоерафьс
. 1(оэффициенть1 разверток: основной 20 нс/дел - 0,2 с| дел ( с умнохением
на10), задер)(анной 20 не/дел _ 20 мс/лел ( с удвоением на10)
. |1огрегшность разверток: основной +3 %, задержанной *3 %
. Ре;л<имь: развертки: автоколебательнь:й, )кдущий и однократнь:й
. Р1сточники синхронизации: канал А, канал Б' канал €, канал )' от сети
. Бнутренняя синхрони3ация: от каналов А и ) в диапазоне частот 10 [ц ...
50 й[ц и 10 [ц ... 100 ]!1[ц для кан€шов
100 й!_ц
Б и €, внешняя синхронизация до
. [|олоса частот в рехиме !, - }: 20 [ц ... 5 \4[ц (3 лБ)
. 1(алибратор: меандр (1 к[ц, 0,6 в)
. 9кран: 100х80 мм (10х8 дел)
. }скоряющее.напряхение 15 к3
. Рабочий диапа3он температур: минус 30 _ плюс 50 "€
. |1итание: 220 в +\0 /о 50 - 60 [ц, 115/220 3 +5 400 [ц
. |1отребляемая мощность: 100 БА
. [абаритнь]е размерь! 432х338х171 мм
. йасса 8,5 кг
%о
,
}добство и прочность конструкции' вь]сокая временная и температурная стабильность характеризуют портативньтй осциллограф с|-|27 (ршс.4.7). Б нем есть
возм0хность работь: дополнительно от источника постоянного напряхения 27 3.
(например' от аккумулятора), что п0зволяет применять прибор не только в стационарнь|х, но и походнь|х условиях. !,ля этого в осциллографе имеется специальн ьл й преобразователь постоя н ного н апря)(ен ия.
Ршс. 4.7. |ншверсальный портпагпивньсй осцшллоераф с|-127 0ля ра6огпьс
с спац!7онарнь!х !1, похо0ньсх !словшях
Фсциллограф
имеет два канала тракта вертик€шьного
отклонения,
которь1е мо-
гут работать в следующих ре)(имах: наблюдение сигналов в кан€ше А; наблюдение
каналов в сигн,ше Б; алгебраическое суммирование сигна.[1ов каналов А и Б; изменение полярности сигн,шов в кан€ше Б. Благодаря 11]ирокому применению микросборок частного применения' а так хе импульсного блока питания достигнуто
значительное
сни)кение веса, габаритнь!х размеров, потребляемой
мощности
при-
бора. Бсе это существенно облегчает обслркивание и диагностику неисправностей
оборудования на труднодоступнь1х объектах и при двихении на различнь[х транспортнь|х средствах. Ёаличие ре)кимов |,-{, яркостной молуляшии (7 вхол), рас-
2'2
4.3. €овременнь!е
о/пецес/пвенньш цнцверсольнь!е осцшллоерофьс
ширеннь!й диапазон частот синхронизации
циональнь!е возмо)(ности дляг отобрахения
1ехни.:еские характеристики €| -127
. 1(оличество каналов 2
предоставляют дополнительнь:е
исследуемь|х сигналов.
с[унк-
:
. Рехипцьп отображения: канал А, канал Б; изменение пол'1рност}4 в канале в;
суммирование сигналов кан:шов А и $; поочередная или прерь!в|1ста'! коммутация каналовАи Б
о |1олоса пропускания: 50 й[ц
о [иапазон частот синхронизации: до 75 й|]ц
о Бремя нарастания: 7 нс (5 мБ/лел ... 5 Б/дел), 35 нс (1 мБ/лел ...2 млБ/лел)
. !(оэффициенть! отклонения по вертикали: 1 ьтБ/лел ... 5 3/лел
о |]огрешность измерения напряхени'1: *з % (5 мБ/лел '.. 5 3/дел), +4 %
(1 мБ/дел ...2 мБ/дел)
о Бходной импеданс: 1 йом/25 пФ
. йакс. входное напряхение: 100 Б (эффективное зна!!ение), 300 в (с делд:телем 1:!0)
. !(оэфс0ициенть! развертки: 50 нс/дел '.' 0,2 с/дел (с умножен:теш: на!0)
. |1огрегшность и3мерения времени *3 % ут +4 % ( в режиме у\4но)(ен11'1 на 10)
..
Ре;кимь! развертки: автоколебательньтй, х{луший, однократньгй
. 14сто.:ники синхрони3ации: канал А. канал 3' внегшний, от сети
. 3нутренняя синхронизация: на !|астотах 10 |-ц ... 75 й1-ц
. Бнегшняя синхрони3ация: на частотах 10 [ц ... 75 й[ц
. Рехим { - {: полоса частот 20 [ц...3 й!-ц, коэс!фишиент отюпонен||'1
2 3/д"'
. |(алибратор: меандр (1 к|ш, 0,6 в)
о Размера экрана: 80х60 мм (10х8 лел), ускоряющее напря>кение 8 кБ
о |]итание 220 в +10 %, 50 [ц |15/220 в !5 %, 400 |ц; 27 в +10 % (с| - \21)
о [иапазон рабоних температур: минус 30 плтос 50 "€ (для €1-127); пл:ос
5
плюс 40 "с (лля (|-127/|)
. |]отребляемая мощность: сеть 220 в 50 БА; от источника постоянного тока
27 3, 30 Бт
. [абаритнь!е размерьг: 405х295х130 мм
. йасса: 5.5 кг
Фсциллограф универсальньлй €1-147 (рис.4.8) обеспенивает в|4зуальное н;'тбл:одение и измерение амплитуднь|х и временнь1х лараметров электри(!еских сиг|-{алов
по шкале экрана электронно-луневой трубки. |1ереклюнаемьгй Б9-Ё9 фильтр
сигнала
жение
синхронизации
сигн;ша
при
предоставл'1ет
нали!!ии
помех.
возмохность
Ёалргчие
ре)кима
полу!|ить
х
с!ункциональную зависимость между двумя сигналами.
1ехнические характеристики |\ - \47
-
изобра_
устойнивое
у позволяет
исследовать
:
. !(оличество каналов: 2
. Ре>кимьл отобра>кения: кан€ш 1, канал 2, изменение пол'|рност:а в канале 2'
суммирование сигналов каналов 1 и 2, поо.лередная ко\.,|п{утац!|': ;<{.|!-т;:-,:с:': ,
. [)олоса пропускания: 70 й1-ш
. Аиапазон частот синхрони]ашии: до 100 \4гш
.
213
|лава 4. Аналоеовь!е элекпронные осцшллоерофьс
Ршс. 4.8. !ншверсальньсй 70-/+4!-ц осцшллоероф с1 - 1 47
. Бремя г{арастания:4,6нс (на пределах 5м3/лел-5 3/дел);35 ь:с (на прелелах
1мБ/дел-2 мБ/дел)
. |(оэф4эициенть! отклонения по вертик€ши: 1 мБ/лел...5 Б/лел
. [1огрегшность измерения напряхения: !з % (5 ппБ/лел..,5 Б/дел), !4 %
(1 мБ/дел...2 Б/дел)
. Бходной импеданс: 1 йФм/25 пФ
о \4аксимальное входное напряжение: 100 Б (эффективное зна!!ение), 300 Б (с
делителем 1:10)
о |(оэффициенть1 развертки: 50 нс/лел.'.0 ,2 с| дел (с возш:ожностью ум|{ожен!.1'!
на 10)
. |]огрегшность измерения времени +3 % ,+4 %(в рехиме у[,1ножени'| на 10)
. Ре>кимь: ра3вертки: автоколебательнь;й' >клуший, олнократнь:й
. 14сточники синхронизации: канал 1, канал 2, внешний, от сети
о !иапазон частот внутренней синхронизации: !0 [ц ... 100 й[ц
о !иапазон (1астот внегпней синхронизации: 10 [ц ... 70 й[ц
о Б ре>ким !, - }: полоса пропускания 20 [ц-3 й[ш, коэффициенть! отклонения 2 Б/лел
о 1(алибратор: меандр (1 к[ц, 0,6 в)
о Размерь; экрана: 80х60 мм (10х8 дел)
о }скоряющее напря)кение 3"[]]: 8 кБ
. !иапазон рабоних температур: 5-40 "с
. |1итание: сеть220 в +10 % ,50 [ц
. |]отребляемая мощность: 50 БА
о [абаритнь!е размерь|: 410х300х130 мм
. йасса: 5,5 кг.
Фсциллограф с1-157 (рис. 4.9) является универс&цьнь!м портативнь!]\,1 прибором и предназначен для исследования электрических сигналов в полосе (1астот от
0 до 100 й[ц , и3мерени'! их амплитуднь[х и временнь!х параметров по |].]кале эк-
рана 3,[1. Б прибор встроен тестер радиокомпонентов, с помоцью которого мо)](но проводить анализ характеристик полупроводниковь|х приборов.
]ехнические характеристики €1 - 1 57:
. 1(оли.лество каналов: 2
2\4
4.3. €овременнь!е
о!печес/пвеннь[е уншверсальнь|е осцшллоерафьо
Ршс. 4.9' !ншверсальньсй 100-!т1|ц осцшллоераф с1 -1 57
о Ре;кимьл отобрахения: кана_'1 1, канал 2' и3менение пол'|рности в канале 2,
суммирование сигн€шов
кан.шов 1 и 2, поочередная коммутация каналов 1 и 2
. '|]олоса пропускания: 0-100 й[ц
о Бремя нарастания: 3,5 нс
. 1(оэффициенть1 отклонения по вертикали 5 мБ| мел ...5 3/дел
. [1огрегшность измерения напряжения: |3 %
. Бходной импедацс: 1 \4Фм/25 пФ
. йаксимальное входное напряхение: 100 Б(эффективное знанение), 300 Б (с
делителем 1:10)
. 1(оэффициенть| развертки: 20 нс/дел ...0,2 с/дел
. |]огре:шность измерения времени *3 %
о Ре>кимьл развертки: автоколебательнь;й, хдущий, однократный
. 9астотьл внутренней синхронизация: 10 !-ц..'30 \4[ц' 10 [ц... 100 й[ц
. 9астоть; внеш-лней синхронизации: до 100 й[ц
о Ре>кипц { - }: полоса пропускания 20 [ц - 3 \4[ц (3 дБ)
. 1(алибратор:
меандр (1 к['ц, 0,6 в)
. Размерь; экрана: 100х80 мм (10х8 дел)
. }скоряю1цее напря)кение 8 кБ
о !иапазон рабоних температур: 5-40 "€
. |]итание: сеть переменного тока220 в +10 %,50 [ц
. |!отребляемая моцность:75 БА
. [абаритнь|е размерь|: 395х338х169 мпт
. йасса: 8 кг
}ниверсальнь|е осциллографьл с\-|64 (рис.4.10) прецназначень} для исследования в двух каналах периодических электрических сигн'шов путеп,1 измерени'! в
полосе ({астот от 10 [ц до !50 й[ц их амплитуднь1х параметров в диапазоне от
20 мБ до 40 Б (с делителем 1:10
- до 250 Б), временнь!х параметров в диапазоне
от 8 нс до 20 с по [|!кале экрана электронно-луневой трубки (элт) и с помоць}о
маркеров' визуального наблюдения в полосе частот от 10 [цдо 200 й[ц на экране
3.}1], а так)(е для измерени'| параметров двух- и трехлолюсников при помощи
встроенного тестера компонентов.
Б осциллографе прлтменен современнь:й Р!(-контроллер, что по3волил0 органи3овать электронное управление рехимами работь: и' с помощью маркеров, измер'1ть амплитуднь1е' временнь|е и чаототнь|е параметрь] сигналов. Фтличитель-
215
[лова 4. Аналоеовь!е элекпроннь0е осцшллоерафьс
Рцс. 4.10. !ншверсольньой 1 50-!{[ц осцшллоераф с ! -164
ной особенностью осциллографа является применение импортной 3.[11 с повь|шенной яркостью и м2шь|ми геометрическими искажениями.
Фбласть
применения:
ремонт'
н,шадка,
эксплуатация
разли!1нь|х
электроннь|х
приборов и узлов автоматики'' вь|числительной техники и связи. 1ехни.леские ха-
рактеристики (|-|64:
. ||олоса частот измеряемь|х сигн€шов: |50 й|_ц
о !иапазон частот синхронизации: до 200 й[ц
о !иапазон коэффишиентов отклонения по вертик.ши: от 5 м3/лел до 5 Б/дел
. |1огре:шность коэффициентов отк.,]онения и цифрового из\,{ерени'! разност!4
напряхений мехду курсорами: 37о, лри работе с вне1шним делителешд 1:10
+4%
о Бремя нарастания перрходной характеристики: 2'3 нс ( 2'5 нс с дел!4телеш|
1:10)
. Бь;брос переходной характеристики 9 % (\о% _ с делителем 1:!0)
о Бремя установления переходной характеристики: 18 нс
о Ёеравномерность переходной характеристики 3%
. Ёеравномерность переходной характеристики на участке установленигт 9%
о [иапазон коэффициен|ов развертки: от 20 нс/лел до 0,2 с|дел
. |1редель: допускаемой основной относительной погрегшности коэффициен-
тов развертки и измерения временнь1х интерв€шов мехду курсорам|4 для коэффициентов развертки от 0,1 мкс/лел до 0,2 с|Аел: *3 /о без растяхки и
*4% _ с растяхкой
о Б рел<име } - }: полоса пропускания 20 [ц - 2 й[ц
. Рабочая часть экрана 3.111: 100х80 мм
. \4асса осциллографа: не более 8 кг
. \4аоса осциллографа в потребительской таре: не более !2 кг
. [абаритнь!е размерь! осциллографа: не более 415х405х170 мм
. [!отребляемая мощность: не более 90 Б А
о €редняя
о {иапазон
наработка на отказ: не менее 8000 ч
наблюдения
вольтампернь!х
х), в, *12, по току (ось })' +:2 в
характеристик:
по напряхению
(ось
. Рабочие условия применения: температура +5 ... +40'с' влажность 90 % при
25'с
2.16
4 . 3 . € о в р е лсе н нь!е о /пе це с !пв е н нь[е у ншв е р с аль нь| е о с цшл ло е р а ф ьс
}ровень отечественньгх (или точнее белорусских) осциллографов вполне соот_
ветствует среднему мировому уровню таких приборов. Б этом нетрудно убелиться;
и3 описания наиболее массовь|х зарубе>кньпх моделей современнь!х аналоговь!х
осциллограс!ов. Ёо по массогабаритнь[м показателям и вне111нему виду наш14 приборьг проигрь1вают луч1шим образцам осциллографов зарубежнь:х фирм.
4.з.2. €овременнь!е
универсальнь|е осциллографь: фирмь: €оо6
![!!|
Ёа российском рь|нке измерительной аппаратурь| широко представлень| уни-
верс:шьнь1е аналоговь!е осциллографьг серии 6Ф5 компании 6оо0 \{||1 (|пз1е[).
21х параметрь| и да)ке конструкция близки к параметрам и конструкции описаннь1х вь|ше осциллографов. Б свя3и с этим рассмотрим приборьг этой серии обзор-
но. [1одробно с ними мохно ознакомиться на сайте фирмь: <'|-1рист,> шшш.рг|з1.гь:,
продаюшет? эти приборьп на российском рь|нке.
Ёаиболее прость!ми в серии являются сервиснь!е осциллограс}ь: 6Ф5-305 с полосой частот 5 \4!_ц и 6Ф5-310 (рис.4'11) с полосой 10 й[ц. Фсциллограф
со5-3]0 имеет дололнительно синхронизацию телевизионнь!м сигналоь,:. [1риборь1 имеют рехим {-{, хороший дизайн и вь|сокое зн-а(!ение отнош]ения качество/шена.
[1риборьг со3-620/620гс _ это 20-й[ц двухканальнь1е осциллографь: с вь|со_
ког'1 .лувствительностью в канапе { (1 п:Б/дел). |!риборь! име|от синхронизаци1о
телевизионнь!м сигналом' вход 7 и вь|ход канала €Ё1. йодель со5620гс
(рис.4.1 2) имеет встроеннь:й функциональнь:й генератор' генерируюшиЁ.: синусо-
идальнь:й, прямоугольньтй и треугольнь|й сигналь: с частотами от 0,1 [ц до 1 й!-ц
и полной аппплитудой до 14 3 при вь1ходном сопротивлении 50 Фм. Бходной им_
педанс приборов ! йФм параллельно с емкостью 25 пФ. Размерьг приборта
3!0х!50х455 мм! масса 8.5 кг'
]ехни.леские характеристики осциллографов 6Ф5620/620Рс представлень| в
таблише, показанной на рис. 4.13. Более новая серия приборов 6Ф5-6226 и
со5-626с имеет экранную графику и курсорнь|е измерения.
!'вухканальнь:е
осшиллографь:
со5-635с (рис.4'14) имеют !1Ф)1Ф€у с1д-
стот вертикального отклонения от
- до
з5 й[ц, максимальную чувствитель-
Рцс. 4.11. !ншверсольньсй
:палоеа6ар ш гпнььй осцшллоераф со3-310
Ршс. 4'1 2. !ншверсальньсй осцшллоероф
со3-620сР с вс!проеннь!л1
ф ц н кцшо наль
нь!м ее не р а !по р ом
217
|лаво 4. Аналоеовь[е элек/проннь[е осцшллоерафьс
харак|ершс|ию,|
}1анвт: в е1-:тс;*тьявго
с!пп!]пЁ!т}'и
[|аранетрьп
|[+посв процгст;а:пст (-з дБ)
}|пзф. отклпн*ння
1
'
[| ощ ет:птв
[[ц
' {1ттл'
сть у!]т.1н':'!!;;{
значен;,|я
0..'30 [т1!_ц (г-: / }'1!_ц пр!.! !]Ён.пРни|,1 '5)
5 ьтЁ/де.п...5 Ё/двл {шаг 1-!-5)' ус:иление
'5)
+1 1[ (* 5 {1Ё прш
уси.пвниш
!::
{@п.
Рег'тпл: вт'ка !{
[1л,шн'э* пЁЁ*}:1]!'тп1е 5 ],-1 ра:а
{Фл
зп0 в (0с+А[ пн|1' дЁ ] !:гф
|т1апс. вн::днов
нап}]я}{Рнше
Ё:'под нанатта 1
}{,:я:дг: г,э1:тя от:тшьного
0пппнЁюш
[г,зй. шазввпт++.: [[[
'
|1
' рз+&''
1
пц *т:птосэъ }гстш{!Б}}}'
кт'$з.
}'*п,тпт*:овка
Ф1'тттлдтпн*тьэс.п1
г Ё)
Адтпт,:пп* Ё атвтьгъЁд ;*'лт-цт:й, 1Ё
{а':твтт*.п! д:впшон
Ё],1 гц... ] [/|ц [7 п'инап;]з0н|]в,
Ф п1:т"та :'ьг:одтвг|:| |]1.пн|т]Ё
гтл !1|] 0в |{а)
Ё:д4гс. п1:вш,э]гвтйн1л{,
|] о ц:то:тт:о в сп{*щ*н].1*
Ёр ет'ът нар аста:п':-т|спца
А с:л"п"теч:эст тл'пч]тп'
с |:|!;
ц е'!т':ш1лп{
!о 14 8 [!.11.:|.:!.1Ё, п.лавн;]з [1Рг1].пир!-1в}(:а
+6 г|
{] }!' {1п !-ц..']50
+<]-ц}
< ]!|] нс на 5п 0ь1
+2 '1'{' {н;; 1 ::|ц}
Ёт.ппрвгя'тз ащьт
50 !ь:
Авто:,ь:Бпр с]ш]] |] с}1г!{|тт|1
с-Ёлшд
Р,тт е1:тл:а :'нег1пп.п'т с!1гн.зт:0]''.'
[:1с'дтт:тдст я*:т;. сп1 г+'чЁ
Бьг<вд:о е с с|тф с|т}'впЁн]{е
сп{
|:|['п+.1в дЁ_!т'&'х*
п.паЁ|нпй
}! *
}[пз ф фзпд':егтт га1-']чт|]}т*;
т п]}|т.|]фн|]
0
|1лвлнс'в пе|,ещьтп{Ё: !,5 рата
1{
Ёъ'вспдтвт1 1г1: вт втс,
,[ г'пг,шп'пе_тп'ттьте
1
+ -] '}ь (* 5 1! п1:и раста:'+*г:е '1!'1
[' ехсд"ьт з агплсна Ё а5в еЁтЁ1
генеЁ ат0р
((:; |:] :1-|]2п
]0 ь:Ё''двл на 5п о!й
0,! ь:+,:с/дел''' |],5 с/де.п (шаг 1 _!-5 ], 1:а,_:тях,:г:';;'
:!пт
Ё влр:т+:е:пте
1- аБ а1:'ггпт.т*
1т{асса
8 х 1 ! д*"п (1 д*.п = 10 з.вф; ! т'€
п1.ттан1.1';
1:|
а5]'*1]ъ1
11]Ё]0 в {*']5 т',5:-:Ё:3 |-ц
110'']5|-|'455 шь:
8.0 тт
Ршс. 4.13' [ ехншческце харакгпер!1с/пшкш осц1!ллоерафов со5620 / 620Рс
ность 1 мБ/дел, синхронизацию телевизионнь1м сигна.л1ом' вход кана.,!а 7, вьтход
каь|ала €}|1, ряд дополнительнь]х функций развертки.
]ехни.леские характеристики осциллографов серии со5-6хх представлень! в
таблице рис. 4.15. [{омимо осциллографов 6Ф$-6356 в ней представлень! даннь]е
по родственнь|м моделям со5-652с /65зс/65вс
Рцс. 4.14 |ншверсальньой 35-Р1|ц осц1!ллоероф со5-635с
218
4 .3
. ( о в р е:пе н нь[е о!пе це с ,пв е ннь|е ц н1!в е р с аль нь[е ос цшлло е р оф ьо
па0анет0ь!
ха0ак|ё0ист],!ю!
[шш в*1:пя;ш'ногп
опп0н'ки
п|ш!с
а п}1 пщгс!:фи
'
}{озф втн_ппнення
значен]!я
Ёз дг!)
{!{
' отхл.'
1
0 .20 мгц {10 ь1гц- 1; 2 гл8|двл)
ЁЁ5-Б156: :_п..'35 ]й!-ц (10 !т1гц - 1; ! ппЁ|де.п
Бг*15-Б526',Ё5з6'{]5Ё6: :]}€0 !(|_ц (15 }т1{_ц - 1; 2 шЁ7
пРп
Ё']Б_{2]с''6]€0:
1 :аЁ!дел...5 Б/дел {шаг 1_2_5)
|1оп:ешосъ тстшпт'шт 11
+ ] 9ь (* 5 % прп: 1 мЁ|дел
Регпттэовна }{
[1лшное перещьш:е з ?,5 р*а
3це1:хка тяоБрш*;еки
11Ё1_п.пЁ1
8п;пдвжо на6шдеш:е пер вр:вгв фроша
1',,'1шс. входное н|зпЁя:+{ен!.!е
4]0 Б (шс+Ас пик'' д0 1 кгф
'.2 ь:Ёфе.ф
1
Ёьпвд:;ш,шв
}{п:1ф.
г|||]]лвюш'н!то
г!гпонешя
]0: 1|]|] ь:Ё,/лвл на 5!] бь:
1
раэвертн!1 А (0сн0внаЁ)
}{в:'ф' ра;звертг;:г: Ё
(задер:к;:нна я]
| 1] г] г;-п{:| Ё,4]|п Ё'1
|1ош ешцлп' !]['тш']!ю' }:
!щ'.
Репшл:оъха }{
!ц5'
3щер:*;а эащгг::а ршзерптт Ё
Р *:+здд: тащгсз:'з
[|.]гр с о 1.511
[л!{е1]еш'т
гг; п 5|_Ё:'Ё Ё,Б|п {]1
!г_'пс,шпеп.юцв
1:
ать е1:пз:
Р еьтд,ш: ва|1оп: т:|аз!ЁЁт0[
Ф1,ш,:двт
['азр вшептв
,!::ша:он :.фф. иэь:ецвншй
[1оп'етшг,:п. тптпеп ешст
|;1ф:1] пш6 ац]!т
! ф!]{вж0сп1
:!.! ь:кс/дел..|1'5 с/дЁл (шаг 1_2-5)' рагтяжка '1[
|-!.1
:,п:с/дш...0'5 ь:с/де.л (шаг 1-2-5]' р'астя;+т:а '1п-1
-]
]|' [*5 8 о/{' прн р.1стя;":кЁ '']|])
|!пшнве пе1зеч:ьш:* в 2,1 1:шя
1 ь][г:.''5
п.лаеная регтлир0в|]а
'ц!|],
Фд:г'г1:ашп-т
(Ё0 5-Ё2БЁ:Б52Ё,Б5.] 1]'ъ5;э{э.,|'
;1 вт{ р;г]ле бательнь1!]'
}.д т щя }], тв
А. А ппдсвеч*нная 8' 8
.]/0т'
0!'/' п\./%' }т8п, 0т,
0т%, []
1Ё1 дшвш*т
|[о ьери;шт* 3 дЁ.п, п|] гЁризфнта.п!1 * 4 де-п
* 3 '1'о в зффеьтшнг]м д{шйпне
.9птлпъ:Б о1: стшщ остпша
стцБ:шно,:м аш/с:;в
^>]_-
1 в!0д
[_нш. р в:+ззф ; 1:ецшц:вь:;а
Ё!5-Ё]БЁ.Б5:*6: Авт0тст.1н[|вр а тЁ0вня
Ршьерша вяешвп
с}пшо!{
1т1,:дптпци яд:;в ст: г:гн*
[']г.т:шат ш*'!тц:в
!Бд:тт* д'ш,т*
эдт
Балр,ж*ште гппшя
[ а|1а1з:шт* 1зшпх*рьт
1''.,'[
3:10дш(1 дрл= 1:]:'ф; 1?тл(6]тЁ); 2 кЁ
!|!:|л]!-]'1:пдз{]в {+ 1п 9ь}, 5п,11|:]гц
]1:-:'150'455 ь:г,л
*,: с а
Ру:с. 4. 1 5. 7ехншцес кше харакперцс пшкш ос цшлло2рафов серц1] с о 3-6хх
[овая серия !1еть|рехканальнь1х двухлучевь|х осциллографов со5-6000 содерх!4т 30 й[ш приборь' со5-60з0/60з1 и 50 й[ц приборь! со5-6050/6051. 9увствительность приборов по вертикали от 1 мБ/дел до 20 3/дел. [1риборь:
со5-60з1/6051 имеют рас1циреннь!е возмо)кности: курсорнь|е измерения, 6-разр'!днь|й цифровой и3меритель частоть|' 10 установок памяти для записи осц14ллог-
рамм. у всех приборов есть синхронизация
телевизионнь!м
сигналом'
вь|ход кана-
ла сн 1' вход кан€ша 7, звуковая и *!(14-индикация. Разь,терь: приборов
275х130х370 мм. Ба рис. 4.\6 показан внешний вид осциллографов
со5-60з0/6050. |1устое место на передней панели занято дополнительнь1ми органами управления приборов со5-60з1 /6051.
€ерияг со5.6112/6|0з/610зс 100 \4[ц двухкан€шьнь|е осциллогра(ьь!
(рис. 4.|7). в модельсо5_6 |03с встроен 6-разря:лньлй .:астотомер.
в со5-6!0з/со5-6103с предусмотрено 10 установок пам'|ти. 3 приборах
со5-6|03/со5-6103с предусмотрена автомати[!еская установка оптимальной
длительности развертки. у всех приборов имеются 7 рехимов курсорнь|х измере_
ний. ппнель цифровь|х контрольнь|х функций. светодиоднь|е и ]вуковь!е индикаторь!' телев!4зионная синхронизация' вь|ход триггера' вход канала 7'
Ёаиболее широкополоснь}ми являются 200 й !-ц двухканальнь|е осциллографь!
со5-6200 (рис. 4.18) со встроеннь]м 6-разряднь;м цифровь|м измерителе{\4' осо2\9
|-лава 4. Аналоаовые элек!проннь!е осцшллоерафьс
Ршс.4.16. Ф сцшлло ер аф ьс ц ншв е рс аль нь!е
со5-6030 / 6050
Ршс. 4.!7. |ншверсальньсй 100 /т1|ц
осцшллоераф со3-6103
Рсос. 4-18. !нтлверсальньой 200 й|-ц осщшллоераф
со3-6200
бенность осциллографов - возмо)кность вь|деления из телевизионного сигнала
разл!4!1нь1х систе[,| (ыт5с' РА!' 5всАй) отдельнь|х телевизионнь!х строк. Бсть |0
установок па\пят!4' 7 видов курсорнь|х измерен!4й' панель установок ц|4фрового
\'1ультиш|етра' звуковая и светодиодна'| индикаци'|' вь!ход триггера развертки' вход
канала яркости 7.
[1одробньте техни!!еские характеристики осциллографов сери:.1 со5-61хх/6200
представлень1 на рис.4.19.3ти приборьг являются самь1ми <<моцнь|ми)) среди а|{алого вь1х ун и версал ьн ь1х осциллографов фи рмь: 6 оо6 \{{11 | ! :-:з1гь: :-':-':е:-':1з.
4.з.з. €овременнь|е универсальнь|е осциллограФь| серии Аск
Фбгширную номенклатуру на российскопц рь1нке осциллограс}ов преллагает объ[1од этой маркой представлень| производител14 изме1]|4тельед!4]-{е|-{ие А1(тА!(ом.
на рьгнок посту|'{о1] техники из Росс!4и и ряда зарубежньтх стран. Фт А|(1А!(Фй
серии
А€
1
(
с
типовь1ми
осциллографов
пает р'1д аналоговь1х
дл'| этого класса
устройгств возможностями. Ааннь|е о них мохно найти на сайте этого объед}4нег!и'| у{'ш\{'а(1асо:-':'т'гг: и на сайте фирш':ьг *эли!(с>, осуществл'!юшей пролажу
осциллографов
220
(:м:мш.е1![з. г:"г/рго6ьтс1/|!р/озса11. 1-,:1п-':).
4.3. €овременнь[е
хапак[ешшстикш
[вяш: :,ертяшвного
отпФненя
опецес!пвеннь!е уншверсальнь!е осцшллоерафьо
папане|пь!
[1опоса гщощгскшпя (-3 дБ)
(озф. отклонения ((
\
'ещосъ'';стшов:ст (
'1
от]л.]
|1отт
Рег.шовка[ ш
м
3 щер:*яа :тэо6р охсетпст
[шшт
г0р}попыъного
отмпнеш
]1'{цс. вхо,щ:ве явг:ржеште
[озф. разверткп А (основная)
(оэф' раэверткн Ё
{задвржанная)
3начения
ЁФЁ-Б1 хх: 0..' 100 }ъ'1!-ц @0 мгц - 2 мЁ/двл)
6Ф5-6200: 0'..200 м|_ц @п мгц - ? мЁ/дел)
0гранинвнше пол0сь! пр0пускания - до 20 }'т'1!-ц
2 м8!двл...5 8/дел (шаг 1-2_5)
+з % при разп,1!врв иэоБражения 5 дел'
|[лазвое лерещьгл.:е в 2,5 раза
Бвэ:цо:*о*о на6тподе:*:е перед*его фро:тв
ф] в {0о+Ао пик. до 1 к|-ц')
со$-61 хх: 50 нс|дел...0,5 с/двл {1-?_5), растяжп+в ''!0
68$-Б200: 20 нс/дел'..0,5 с/двл ('|_2-5), раотяжка'10
6Ф3-61ж:50 нс/дел'..50 мс/дел (1-2-5), растяжка "1!
8$5_6200: 20 нс/дел...50 мс/дел {1-2_5), растажна
''1 п
|| огр вт.тпто
стъ чстаяовттт }(
Реглдшовнв
р$'.
1{
}ц}
3церх*а зш5гсха ршверш: Б
Рехпздъ: защгска ршвеЁтох
Решт ваБоть: Ёшве']ток
[г'ц:сврш:е
Фрлп4ят
!я1{ереш#т
Ршре:лв:ие
Аэто:дв.ттче сн:е
|[о;! в::д:остъ :я:*:еЁе:пса
Ф1плздс:
!п|{Ё р е !{1{?
{астоп+й дтвг:шоп
Фвр:шат:*тдявщл*
[1 ощ епп:о с:ъ тяъ*ер
! впвгсппе.тп':птв
ввз&'о}н0ст{
етп*т
1 плкс.'.5 с, плавная регулир0вка
Автов:опе
б
атетв:ъй жшг::тй, тв
А.АиБ.Ё
1/100 дше:псв
||о вврпяшпт* 3 дел, п0 г0риз|]нтал}! * 4 дел
+3 % в з6фективн0м диапазонЁ
г' т, !, 0/т) х 100 % (козф. запвлнвния)
]0 !_ц.'.'100 мгц @10зс); 2:]п мгц ф20п)
6 разрядов
+0'01 % (1 кгц9.'100Ё00 |"'1!-ф,
*п.!]5 % (50 {_ш|-1 к|-ш]
[:спр п:пя ащ*т
Бпох вьцепет:*я 1Ё сщок
Р е4пптр овка стаби'ъностс
Автоугтшовка
6о$_6200: Ё/двл, с/двл' ур0вень с!тннроЁигн ала
68Б-Б103зБ103Ё: с|дел
(6о5-Б200)
{,-1 внод
2_вход
3щв:птотщафка
Ёвхранеме првфтп:е:1
0Бпцте дя:*ъ:е
|[лалнов перещьтп:е в 2,5 раза
тм, ш/%, ш0в,0т,1/0т,0т%, |:ц
!г:впвзовзфф. изгиврвннй
{605-!]1пэс'Б_]п0)
*3 % (*5 % при растяжке'10)
Бпоп.ф овнатпя]евот] пвяыпт
элт
Ёвг:рк*ев:в гпшм
[ в6 зрт.гп*,:е р *тлерь:
]+:1
ас с а
1'!15ё; РА|; $!ёА\:1
з
вщ'ска
Р взв ер:та
1ъ{
внет:ттл'л с,'тнвпо!,[
о6атп4:тя ярно вп{ щп|а
!а
3ш:съ/с'':згтьвцд*е дв 10 профтпет! (щозсе 611}
[а
8 х 10 деп(1 деп= |0 :"пт); 16 хв; 12 г€
(611}
100вл]0в'9з0в {* 1п уо), 5:1,Ё0 гц
310'150'455 мм
9.0 тт
Ршс. 4.! 9. [ехнццескше харак,перцсп11кц осцшллоерафов серцй со5-6 1 хх / 6200
["|араметрьг и возможности осциллографов серии Аск вполне соответствуют
современному уровню развития этих приборов' следует отметить элегантнь!й
вне11]ний вид приборов' особенно младших моделей. } них часто используютс'|
цветнь!е дета]|и передней панели. 1акие приборь| вь|глядят изящно и ярко на фоне
унь|ло серь|х измерительнь|х приборов. впрочем' вн9шний вид не дает им каких
либо преимуществ в отношении технических характеристик и параметров этих
приборов. Фни вполне обь|чнь|е. 3 связи с этим ограничимся приведснием лишь
самь|х общих характеристик этих приборов. Ёиже преАставлень! даннь|е об этих
приборах' находящих |.1]ирокое применение в слРкбе сервиса' в промь!шленности
и в системе образования. |1риборь| внесен в государственнь|й реестр РФ си.
[1риборь: млад111ей группь|
- серии Аск-102! это <(стандартнь|е)> аналоговь|е
осциллографьп, так сказать <,без особь:х претен3ий)). (ак отмечалось, приборь[ этого класса относят к сервиснь|м осциллографам.
221
|лова 4' Анолоеовь[е элек!т!роннь[е осцшллоерафьс
Аск-1о21
Аналоговьтй осциллограф: 2 канала' полоса пропускания 25 \4[ц,3.[]] 8х10 см,
чувствительность 1 мБ/дел'..5 3| лел, коэффициенть! развертки 0, 1 мкс/лел...0,2
с|дел, максимальное входное напряжение 400 в, время установления ]4 нс, вход-
ное сог1ротивление 1 йФм, входная емкость 25 пФ. Режимь: синхрони3аци}'1: автоколебательньлй' ждуший, телевизионньтй; источники синхрони3ации €Ё1' сн2'
сеть' внешний. !,ополнительнь!е функции: 7-вход, задер)кка развертки. |1:цтание:
220 Б; габаритьл: 324х132х398 мм; масса 7 ,6 кг
А вот приборь1 серии Ас1(1051/1052/1о5з - это ухе осциллографь: с рядом дополнительнь:х функший и средств измеренил}.
Аск-1о51
Аналоговьлй осциллограф: 2 канала' полоса пропускания 50 й!-ц,3.111 8х10 см,
чувствительность 1 мБ/дел..'5 3| [9л, коэфф:ациенть! развертки 0,1 мкс/лел...0,2
с|дел, максимальное входное напряхение 400 в, время установления 5,8 нс, вход_
ное сопротивлен'ие 1 йФм, входная емкость 25 пФ. Рехимьт разверток: автоколе_
бательньт:)|, )г\дущий, телевизионнь:й, {-{. ]4сто'|ники синхрон|4зации: €Ё1' сн2'
сеть, вне1]1ний. !'ополнительнь{е функшии: встроенньгй мультиметр' изш{ерение
БА{ ралиокомпонентов, 7-вход,3адер)кка развертки; питани9: 220 Б; габаргтть::
324х|32х398; масса 7,8 кг 3тот прибор по существу представляет собой целу1о и3ш,1ерител ьнуто лабораторию.
Аск-1о52
Аналоговьтй осциллограф: 2 канала, полоса пропускания 50 й[ц,3"|!1 8х10 спд,
чувствительность ! мБ/дел...5 Б/дел, коэффишиенть| развертки 0, 1 мкс/лел...0,2
с|лел, максимальное входное напряхение 400 в, время установления 5,8 нс, вхолное сопротивление 1 йФм, входна'| емкость 25 пФ. Рехимьт разверток: {]втоколебательньтй или хдущий, телевизионньлй' {,-}. !4сто'|ники синхронизашиг'т: €Ё1,
€Ё2, сеть, внегшний. !,ополнительнь:е функшии: курсорнь!е измерения, задер)кка
развертки' |]итание: 220 Б; габарить:: 324х132х398; масса 8,5 кг
Аск-1о53
Аналоговьтй осциллограф: 2 канала, полоса пропускания 50 й[ц' 3,111 8х10 сшт,'
!!увствительность 1 мБ/дел...5 Б|дел, коэффициенть| ра3вертки 0,1 мкс/лел...0,2
с|дел, максимальное входное напряхение 400 в, время установления 5'8 нс, входное сопротивление 1 \4Фм, входная емкость 25 пФ. Ре>кимь: разверток: автоколебательнь;й или ждущий, телевизионньхй, {-{. 14сточники синхронизации: €Ё1,
€Ё2, сеть, внегшний. !'ополнительнь;е функции: вь!деление сигналов
'1ркости,-
цветности, вь!сокочастотной насадки' любой из 625 строк полного тв-с|.1гнала,
задер)(ка развертки. |]итание: 220 Б; габаритьг: 324х132х398; ]\'{асса 8,5 кг. 3тот
о6обенно удобен для исследо,'''А
разработки разли({нь!х телеви3ион-
'
'р'б'р
нь!х систем и устройств
Ёовая серия приборов А€!(-2хххх это самь1е современньге приборь: с цель1\4
набором средств автоматизированнь!х вь;числений |27)' Фни име}от мнохество дополнительньтх функций, присущих и приборам ряда других марок:
. вь|полнение удобнь:х и точнь|х курсорнь1х измерений;
. отображение результатов измерений и настроек прибора на экране 3,!1;
. работа в ре)киме цифрового запоминания осциллограмм и саш1описца;
. удобное кнопочное управление с цифровьхм вводом информашии;
.
222
нали!!ие
интерфейсов
для свя3и
с персональнь|м
компь}отером'
4.3. €ов
рет*е н нь[е о!пецес !пв еннь!е у ншв е р сольнь|е ос цшллоарофьо
[1риборьл серии Ас1(_2ххх{ датют эти возмохности при более широкой полосе !1астот и при мень|11ей потребляемой мо|цности. €еригт начинается с обь1.1ного
60-й[ц осциллографа с минт..тшпу[,!ом дополнительнь|х функший.
Аск-21о6о
Аналоговь:й осциллограф (рис. 4.20):2 канаца, полоса пропускания 60 й[ц.
3]!} 8х10 см' !|увствительность 1 мБ/дел...5 3| дел, максима-г1ьное входное напр'1хение 250 в, время установления 5,8 нс, входное сопротивление 1 йФм' вход!]а'1
емкость 25 пФ, рехимь| разверток: автоколебательнь:й, хдущий' телевизионнь: [|,
слохение сигналов Апо, {-}; истонники синхронизации: сн1, сн2, сеть' вне!1!-
задерхка ра3вертки; 7-вход; пита|1ие: 220 3; габа320х140х430;
штасса
7,7
кг.
рить;:
}р:т слелу+оших прибора
- самь|е современнь|е 100-й[ц осц!4ллографьг с рягдо\,1 дополнитель[{ь1х средств и функций.
€1эели них особо следует от[,|етить курсорнь1е изп,1ерения, облег.|ающие вь|полнение
ттзьперениг! путем отчетки характернь!х
н;..тй; дополнительнь1е функции:
уровней осциллогра\,1м с помощью курсорг!ь1х пунктирнь|х линий, которь!е ,\|о)к_
но пере]\4ещать по экрану. €оответствующие параметрь! линий отобрахалотсяг в
вгтде шифр на экране. Б этих приборах в
вь[ходнь1х каскадах при]\,1енень1 каскоднь1е
схемь! с резистивной нагрузкой (без вь:соко.ластотной коррекшии) на сравнительно
низковольтнь|х транзисторах. 3то обеспе!114вает пФлус19ц,*
расчетного зна({ения вре]\1ени нарастания и времени установле-
ния в 3,5 нс (у некоторь1х осциллографов друг|!х фирм г.:з-за <(звона) перехолног!
характер14стики вре[,1я установления заметно превь|шает врем'] нарастания).
Аск-21 1 0о
Аналоговь:::| осциллограф (рис. 4.21): 4 канала' полоса пропускания 100 й[ц,
3,[] 8х10 спц, чувствительность 2 мБ/лел...5 3| Аел, коэффишиенть| развертк|4
0,05 ппкс/лел...0,5 с| дел, ]\,1аксимальное входное напряжение 400 в, время установ_
лени'{ 3,5 нс, входное сопротивление 1 йФпт' входная емкость 25 пФ. Режг..тм:,:
разверток: автоколебательнь:й. х<душий. телеви3ионнь:й. олнократнь:й. сложение
сигналов Аоо' {-|. 14сточники с!.{нхронизации:
сн1' сн2, сеть, внешни[.!. Ао-
пол}1ительньте функшии: автоматическа'1 установка настроек осциллографа, кв;:зи_
электрог{г{ое управление' курсорнь]е |4змерения, 3адерхка развертки 7-вход. [и_
тан|.'1е: 220 3; габаритьт: 328х153х392;
ного прибора
-
масса 8 кг. Фтличительна'! особенность дан-
и]\,1пульснь:й блок питания' позволивши[1 уменьшлить габарить: и
массу осциллогра(;а' |1ри этоьп обеспечивается работа при изменении напр'|же!{и'|
сет!4 от 90 до 250 Б без каких либо переклю.тений'
8сшиллограф А€(-21100 ишцеет встроенньлй микропроцессор. Фн лозвол:..:л реали3овать с|ункши:о Агт(о1ез(, обеспечивающу|о автоматическую установку на:'.:более подходящих рехимов работьг при наблюдении сигналов с неизвестнь1ми пара-
метрами. [ля перекл}о(1ени'| режимов работьг осциллографа используютс'] реле с
практи(1ески 14деальнь!\,1и контактами. 3то' в частности, обеспенилФ полус19цц9
22з
[-лово 4. Анолоеовь[е элекпронные осцшллоерофьс
Ршс. 4.21. Аналоеовьуй осцшллоераф Аск-21 100
п,тонотонной амплитудно-.:астотной
характеристики (А9{) до 100 й[ц с плавнь|\4
спадоп4 до *3 дБ. Б приборе применена вь|сококачественная
льггаят 3,[1 150ствз1 фирмь: то5н|вА.
и вь1соко.|увствите-
3кран осциллографа А€1(-21100 (рис. 4'22) вьтполняет три основнь1е функшии:
представлег{ие осциллограмм (основная часть экрана), вь!вод результатов курсор!{ь1х вь|!{ислеглий (с;;изу экрана) и контроль 3а рехимами
работь: осшиллографа
(спр:'тва экрана). Благоларя этому удалось резко сократить [|исло надписей у органо!] управления осциллографом' особенно цифровь|х. !'ля управления осциллограс];ом }4споль3уются вь]соконаде)(нь[е кнопки без фиксашии и ру!1ки типа энкоде*
ров, }{!1зь!ваемь1х такхе <,![[атлами,>. !(аждая манипуляция сопрово)кдается 3вуковь!]\,! с11гналоп4, которь1й мо>кно вь!кл}очить.
},|с|1ользуются электромеханические
А4ех }1 наводок
на сигнальнь1е цепи.
!дя переклю.лений ре)кимов работь:
реле' обеспе.ливающие резкое снихен14е по-
Ршс. 4.22. 3кран осцшллоерафа А€!(2
1100
^ск-211о2
Аналоговьлй осциллограф: 2 канала, полоса пропускания !00 й!-ц, элт
8х10 спт, !|увствительность 2 мБ/лел..'5 Б| лел,0,1 мкс/лел...0,2 с| лел, максимальное входное напряхение 250 Б, времяг установления 3,5 нс, входное сопротивление 1 \4Фм' входная емкость 25 пФ; ре)кимь| разверток: автоколебательньгй, хду:дий:, телевизионнь:й, слохение сигналов Апо, {_[, истонники синхронизации:
) 1,4
.:14
4.3. €овременнь!е
опецеспвеннь[е цншверсальнь!е осцшллоерафьт.
сн1, сн2, сеть' в!{е11|ний, дополнительнь|е функции: задерхка развертки, 7-вход
питание: 220 Б; габаритьл 320х|40х430; масса 8'5 кг
Аск-21 10з
8х
Аналоговьтй осциллограф: 2 канала, полоса пропускания 100 й[ц, элт
|0 см, (!увствительность 2 мБ/лел...5 3/дел, коэфс}ишиенть: ратзвертки
0,05 мкс/дел...0,5с/лел, максимальное входное напряхение 400 в, время установления'3,5 нс, входное сопротивление 1 йФм' входная емкость 25 пФ; режи]\4ь1
разверток: автоколебательнь|й, >кдуший, телевизионнь1й' однократнь:й, сло)кен14е
сигналов Ар0, {-}; истонники синхрони3ации: сн1, сн2, сеть, вне!1!ний; дополнительнь:е
функции:
автоматическая
установка рехимов
работь!, квазиэлект-
ронное управление' курсорнь|е измерения' задер)кка разв9ртки' 7-вход питание:
220 3; габарить:: 328х153х392; масса 8 кг
типи!!нь!й сервиснь:й осциллограф. Ёо он имеет от- это встроеннь::1
функшиональньгй генератор. 3то по3во_
л'!ет исполь3овать прибор
анали3а
и испь|тания
[{рибор
ли(1ительнуло^ск-24020
особенность
сигналов
для углубленного
электроннь|х схем.
радио-
^ск-24о2о
Аналоговьгй осциллограф'.2 канала, полоса пропускания 20 \1{-ц, 3-[]1 8х!0 см.
чувствительность 1 мБ/дел...5 Б|лел, коэффициенть; развертки
0'2 мкс| дел'..0,2 с| дел, максимальное входное напряхение 250 в, вреш1'! установления 17,5 нс, входное сопротивление 1 йФм' входная емкость 25 пФ; ре)ки[4ь|
синхрони3ации: автоколебательнь:й, хлуший, телевизионньгй; истонник14 синхрони3ации сн1, сн2, €еть, внешний; лополнительнь!е функции: задержка разверт-
ки; функшиональнь:й генератор 0, 1 [ц...1 мгц; питание: 220 9; габарить::
320х140х430' масса 7,4 кг.
Бсе осциллогра(;ь: серийА€|(-1{,{,{ и Аск-2ххх{ имеют входной импеданс
1 \4Фм/25 пФ, возмо>л<ность пятикратного увеличения чувствительности по верт|4_
кали' ручки вь:бора режимов работь: вертикального тракта' инверси1о сигнала в
канале €Ё2, работу в рехиме [-{, дополнительньгй вь|ход канала €Ё1, (;икс*трованное (с шагом |,2 и 5) и плавное изменение развертки' !0-кратное увеличение
скорости развертки' запуск развертки полохительнь|м или отрицательнь!п4 перепадами' различнь|е источники синхронизации развертки и разли!!нь1е ре)к},1]\,1ь| ее
работьг (в том числе с 3апуском от телевизионного сигнала).
Ёекоторь:е модели приборов серии А€!(,
вь!ра)кен
н ь|е !!ерть!
аналого-
цифровь}х
например А€!(-2
осциллографов,
поскол
1[00, имеют ярко
ьку содержат
встро'
енньтй микропроцессор и цис!ровьте измерительньте приборьг. [1ри этом' и[4е'! з:'|метно расширенньле функшиональнь1е возп4охности' они сохран'1}от все преимущества аналоговь1х осциллографов и' пре)кде всего' отсутствие спешис}инеских искахегтий, связаннь1х с дискретизацией наблюдаемь|х сигнш1ов.
|1орт &5-232, имеюшийся в этих приборах, обеспечивает простую св']зь с
компьютером' (!то по3воляет (при налинии соответствующего программного обеспе!!ение) вести компьютерную обработку результатов измерений и осциллогра]\4{\4.
1аким образом' на основе этих приборов мохно создавать компьютериз}|рованнь:е лаборатории. |( со>калению, приборь|' хотя они и де1_|]евле подобньлх осциллографов других фирм' нельзя отнести к де!1]евь1}.{ и широко д0ступнь|п4 радиол!обителям. Фн:: ориентировань[ на серьезнь]е применения, например в нау(|ь!ь|х ||сследованиях или отладке сло>л<ной электронной аппаратурь1 в про\.{ь!|шленност!4.
8 зак 33
225
|-лова 4. Аналоеовые
-элек/проннь[е
осцшллоерофьс
4.3.4. @сциллографь| АктАком-|шАт5ш Ё!-Ёп6 класса
Ёовейшее поколение аналоговь!х осциллографов японской фирп,:ь: 1\{А15[-.] на
российском рь|нке представляет объединение А|(1А|(Фй. Фтличительнь!е особенности этих приборов:
. Бьтсо.лайгшее япо!{ское качество
. Бь:сокие техни!!еские характеристики
на мировом уровне
. /1окализация под Россию и сертификация
. Бь:сокий уровень ремонтного сервиса
о [-арат-:тияд на 25 птесяшев
3ти осциллографь: наглядно демонстрируют' что несмотря на бурное разв!4т|.{е
ши(;ровой осциллогра(;ии, аналоговое осциллографирование 1{ г1е думает сдавать
свои позиции и продолжает развиваться бурньгшти темпашли. €овреп,теннь|е а|-1алоговь}е осциллографьт вьтсо.:айгшего класса (их, по аналогии с электроакустическ!4м14 аппаратами' именуют Ё{1-8,г-:0) имеют перед ци(;ровь1м!'1 запом|4нающ|1п4и
осциллографарти (]-13Ф) ряд при н цип иал ьнь|х п реи\{уцеств:
. |]ростое обращегтие с прибором
о 11овь;гшен|]а'1 степень достовер|{ости отоброл<ения сигР!ала
. }1егкость работь: с неизвестнь}м сигн€шом
. 1(орректное отобрахе|]ие сигнала на вь1соких !!астотах и3-за отсутствр:я эс!фектов квантованиял и стробоскопического эффекта
. Бьгсокая скорость обновления экрана - от 200 ть|ся!! до \,1илл}.'|она осциллогра1\,1м в секунду
. Фтобрахение полной информации (в обьг.гньтх ]-13Ф из-за большого вреь4ен}4
обработки и вь1вода информашии тер'1ется до 99% времени г+аблгоАеният)
. Бьтстр|гй 3ахват сигнала для его представления
. |1овьтгшенное разре|1!ение и отсутствие его ограничений, связаннь!х с квантованием сигналов (у больгшинства [{3Ф разрядность квантования: равна 8,
32}мет!{о пр}4
так что сигнал представляетс'| всего 256 ступеньками' !|то
'1вно
его растяхении по вертикали)
. Ёали.тие эффекта послесве(!ени'1' позволяю1цее накапливать \,1нохество осциллограмм на экране трубки.
Б осциллографах А1(тА1(ом-]шАт51-.} Ас1(-8104 и 3064 применена конвертирующая 3,11 со сканиру}о1цей [13€*матрицей. }стройство этой ьцалогабар:ттной
трубки пока3ано на рис. 4.23. Азобра)кение создается и запоми|-{ается не на в!-!е|ш!-{ем' а специ!шьном внутреннем экране трубки. 3атем с помощь!о световолоконнои! матришь| он переносится на прибор с заряАовой связью (пзс)' которь:й я:вляется хоро1]1о прора!отаннь1м устройством ллят лреобразовани'! опт14!1еского
;.':зоб-
больгшого
р;тз-
рахения в телевизионньгй сигнап (лостато!!но отметить массовое приь'1енен|4е
такого прибора в шифровь:х фотокамерах и в видеокамерах). |!олуненньгй с:тгнал
используется
как
входной
для: жидкокристалли!1еского
индикатора
ь.{ера с вь!соким (640х480 тонек) разре11!ениеьп. Б целом это умень!1!ает габар:.'тть:
осциллографов и повь11_|1ает качество изобрахения осциллогра!у| м.
Бь:пускаемь!е на основе этой трубки сверхширокополоснь1е аР!алоговь1е 4-ка_
нальнь1е осциллограс!ьт А!(?А|(ом-|\мАт50 Ас|(-8104 и 8064 (рис. 4.24) и]\4е}от
полосу частот' соответственно' до 1 и 0,6 !-|_ц и ультравь1соку}о скорость записи.
дост|тгаюцую 10 дел|нс и развертку с 15 линиятми. €корость 3ахвата осц|4ллог-
226
4 . 3. € о в р е лсе н н ь[е о т[е ч ес п[в е ннь[е ц ншв е р с&ль нь!е о с цшлло е р оф ьс
(атод
3лектроннь:е
п|
йатрица 1136
(прибор с зарядовой свя
Фптоволоконная матрица
линзь;
экра"
г
ппп*'пп
Фтклонящий электрод оси
=ппшппш''*пп_[
|
3лекгрод
Фокусирующийэлектрод Фтклоняшийэле(тродоои
(усовершенотвованнь!е
префокуснь!е линзь!)
Рцс. 4.23. |сгпройсгпво конверп!1рцющей 3}!7 со скан!)рц!ощей 13€-лса!пршцей
];{{Ё;
:,];;|!|$#
.
;|::!!!!:
!й&!
;::,1:::;:,{:.!,-}!
::.:1:;; ;!;!:{|
Ё
Ршс. 4.24. Бнец;ншй вш0 сверхнлшрокополоснь[х осцшллоерафов АктАком-|уАт5ц
Аск-8104 ш 8064
яркость изображения при осциллогра(рии од}1но.!нь]х
повторяющихс'!
!.1\,1пульсов
в 1000 раз больше, чеи у осц!4ллогра(ров с обь1чредко
ра[4]\'1 достигает 1 \4лн в с.
14
нь![ти элт, (|то делает осциллографь: А1(}А!(ом-!шАт5ш Ас!(-8104 и 8064 незамен1'1\4ь|ь!1"| при исследовании в ядерной техн|.1ке' где важна регистраци'! даже оди-
|-{очнь|х бьтстропротекающих процессов.
1ехни':еские характеристики осциллографов АктА|(ом- !шАт5ш А€!(_8 1 04 и
8064 прелставлень! в таблице рис. 4.25. Фнр'т датот достато!|но полР[ое представле_
н|{е об этих уникальнь1х приборах.
}никальнуло технику вь!сокоскоростного 3апоп,1инания осцилл0грамп,{ илл]ост_
рирует р\4с' 4.26. Фн заодно дает наглядное представление о с)0рме представлег{и'1
осциллогра[4м и результатов вь|числений на экране осциллографа. {отя даннь!е
осциллогра(рь| рею'1амируются как ан&цоговь1е, они имеют все воз\''!ожност[4 ана-
лого-ци(рровь1х осц!4ллогра(ьов.
Фсшиллографьг А|([А1(ом-!шАт5{._] Аск-8104 и 8064 способнь| отлавливать
представлять короткие и редко повторя}ощиес'1 иь{пульсь!
рис. 4.27. |}рт..т этоп,:
они обеспе(!ивают уникально вь1соку}о яркость. Фсшиллограм[4а1 та|ких и]\4пульсов
на три порядка превосходит ту' !{то дают осциллогра(ьь1 на обьгчнь:х 3,г11.
Фб гш рн ьт е возмохности эти осциллогра4)ь! открь| вают при исследова н !..1!4 телев[1зион|_|ь1х сигналов (рис. 4.28). ]акг.те сигналь] весь]\,1а сло)кнь1 }4 представл'|!от
!.1
-
л"т
227
|^лова 4. Аналоеовь[е элек1проннь!е осцшллоерафьа
цв. Ё'к-ди,
8х10 ой
п1п
цнсл
Р4нвр
уск!р' нвл!'м*и6
п0дс€втк9
цв, жк-д!смвй
, €х10 ы
'
шн*пы
1ц[тА!!д]н!Р
звявржв
&*10см
:|] ив
>!0 нс
520 нс
>20 нс
точЁф]ь
плФзя
гв*:им н *одрв
ймпвданс
йнв ншря*:внья (пинльтф
.. фьць!
Р*вйозн!*нив
п1ю6нийв
' ]
ёющвнйо
инввр;1р0вни6 квб8 9
3*ы пьцвстйв 1Б<!тнала
-одотро(ка +здвр*ш
в и8н6ж к] и к2
1(анвл 3
ввФ'] вхадов
импвд9нс
нив пР6ни}}в
Ё;Б;_.[
Рвжнь:]
дс,оо'фнч,фвч
с 14ь!п!я: но!{вЁ' дпит9ль'юф!
в{ннхровиз:
А_
'')т'/
п[
нт$.с'Р{|{Бв;А ь!]
Ёь!6о9 п!ощ
Ё€(а*рпЁ
ь!аР*,
рввв€р-тв
!'!кн' РаэвЁртн
1
2.5 Ё[.дфл
;о о,
1 мом€0 ом
рБ0 в (1 }{ом)
200 ь!гц. р0 мгч
12.Б &
4?0
шиг
1 мовБ0 ом
2Б0 в {1 }.!ом)
мгц
з01] мгц,2о
'4гц
1 мом€0 ом
400 в
1 00 мгц, 20 мгц
:д*
' , дв&: '.
дв
дз
1о|-]' ф0
о[', 500 мР/я9л
100' 580 мви*л
ф01,!гц
,]оф мгц
1 !.{ом
1 !16п,]
'1 }1Фм
кцввнщз
кы в Р_чн*в 5
д"
д&
да
код
Б00 мгц
Ао' ос
'] !! ом
д9
км в канш в
Ас,0о
пйъ
дв
й';1ь з
,дЁ
да
д1
да
дв
'
]1д
200 иыдФл
Ао' оо
к]. Р, з, 4, оЁ]ь
да
д9
д9
Аа
да
дз
11*
ь нЁ''двл
а00 м/д+л
'
:00 мыд9л
Ф0 }.1|ц
Ас, оо
да
да
да
дч
500 м#двл
д*
д'з
дз
д*
5 я#Авл
2! ь!ндвл
€00 мыд8л
5 н'двл
500 м0двл
д9
д9
д+
д1
ю мФдвл
2 9';
д{
2?;
д9
да
10 х
в6звв!тка
[|0лФ€
$у. д' ']'!!
д9
дч
да
д+
1о0 п'дфл
]цм! ц
1 гп16
ю0 пс/двл
1ц
'и!
да
д9
д9
Б0ф пе/двл
50|) п({лвл
ц
ё00 мгш6
э5Ё
5 мгц
..
9}я:9-*-*!4.....-.-.-.-_...-'..
кп('ш|я м16нк}с
л9
] !,л!'1о.вв
'{г
5 ь1г
дк
- !т]швдоц|.|в
!}{танцв
_1офв_12оР20ов-!.10в
-10о'' 1 1 0-!Ё0' €20'
плтйп.9!
Р90 в - Ё.'[' в
чаототв о€в1
-
5огц-фгц
50гц-€огц
!ф вА
гц {со гц
'0 ]20 6А
1цЁ{взь,106
1*+х.1я}{{,|0е
вз}я'160/.д20
д9
д&
ц.!!!нет!
.м]
от*д.шмвцяя
5
д9
д*
п!панив про4н!{ков
зф
д9
д.{
мЁ{дал
8-в:-т-_!9_1]!]119|*'...'..._
о@тнь!}]
нгц
2 нс!ррл
Р*имА!-тдвА и в
в в фнчЁА
няв
1{|0 мгч,2о
&.
с8!рф1ь
мя{. скорфть
точнф]ь
ввртБниьноё р&цавяив т;яювА и 9
дРоянм звд€+'хФ
х-т
1 момф ом
.100 в
!двржнн|
:{вдвржа е!цсФ
[! в ю'
г\пз в+вюни
Ао. ос' сыо
д$
да
!0чнфть
в+Ё9вЁрпа
:0 нв
дв
]1'з.
50 гц - 4|]|] гц
кг
|мй
шщр,9аукс-'вдэв п0 зшл, (1)
пРёд:}Р#нтфи
2 пЁ!6н' со фяъ!в4ифм
2 пЁю6н' 6вв впь!ввн!$
з9щятюя Фышнв п€+флвя пщоли (]]
дР
дз
да
д.ч
дя
|)пци'а
Ршс. 4.2 5' 7ехнт:цес кце харакпер !!сп1пкш осцшллоерафов
Аск-8104 ш 8064
АктАко м - | уАт5 {.]
собой с\'1есь импульснь1х и видеосигналов с больгшим !1ислом строк |.'| кадров. сис1'е]\{а с!'1нхрониз:1ции осциллографов А([А(ом-!шАт5{'-'| Ас|(-8104 и 8064 ипцеет
рас!1|иреннь|е воз\,1охности в вь!делении любь!х строк и кадров и в дета1льно[| ис-
228
4.3. €овременные
оп!ецес!пвеннь[е цншверсольнь[е осцшллоерафьс
Ршс. 4.26. 1рилер осцшллоерафшш
цмпцльснь|х с!12на/1ов с 3апо'!шнанше'[
,[ ноэ!се с ,пв а о с цш лл о а р а'1'1
Ршс. 4.27. 3охвоп ш пре0споавленше
о0цноцньсх ш ре0ко пов!поря!ощшхся
!1]у1пцльсов
Ршс. 4.28. 9сцшллоерафшя
!13 цо ннь!х с ш2налов
'пелев
следовании любого малого или боль|1|ФгФ ус1д61ка телевизионного
Ршс- 4-29- Бнен:ншй вш0
сигнала. *",'*',7{;73'й?#;#3т,"ф'"
[оддерхг.':ва!отс'1 из\4ерения с телевиАск-74/4/тцбц//з0ц
зионнь!ми сигналами различнь!х стан_
дартов' в то|\'1 (!исле телевиден|4я вь:сокой то({ности с заметно расш!4реннь!м спектром видеосигналов.
€ерия 4-канальньтх приборов с 10 л|1ни'![,1и развертки
и]\4еют полосу (!астот вертик:шьного отюцоне!-тия 470/400/300 ^ск-7474/7404/7з04
й[ц. Бнегшнгт[.т в:.тд
приборов представлен на рис. 4.29. 0уэиборь! !.1меют: две развертки (основная ;а
3адержанная для создания (лупь| времен1.1>' бь:стрьте функшии установки' запом14нание 10 установок, полная телевизион!-!ая с!{нхронизация с вьтбороьс заданного
кадра и строки, 5-разряднь:й встроенньтй частотомер и курсорнь]е измерения.
Бь:пускаютсят и более прость|е аналоговь1е осциллографь: А(?А!(ом-[шАт5ш
Ас!(-7203 (200 й!_ш), Ас|(-7!0з (100 й{-ц), Аск-]042 (40 й|-ш) и А(\{-7022
(20 й|-ш). 3то типичнь1е универс&цьнь!е осц}4ллографьт с несколько расширеннь!ми во3мохност'1ми.
4.з.5. }ниверсальнь|е осциллографь: фирмь: н|тАсн|
5!понская: корпорация н!тАсн]
- известнь:й поставцик ради0электронного
оборуловани'\ для армии Алонии, является разработником и г|р0и3водителем р'1да
совреп4еннь:х моделей электроннь1х осциллографов. Ёи-):<е прелста!]лень! кр;!ткие
229
|лава 4- Аналоеовь[е элекп!ронные осцшллоерафьс
даннь!е о вь1пускаемь:х этой фирмой универса_,|ьнь1х ан'шоговь1х осциллограс}ах.
€тоимость приборов примерно вдвое вь!|ше, чем у приборов [Фго-Босточной
Азии. 3то плата за имя престихной фиршть1 и повь|шенную надехность приборов.
у-252
2 канала,20 й[ц, ускоряющее напряхение 2 к3, максимальная (|увств!!тельность | мБ (х5), максим:шьная скорость развертки 100 нс (х10), автомати(|еское
установлен ие скорости развертки' автомати ческа'] си нхроЁ|!3&!-1!!, ?Б-си нхрон и зация' прост в обращении.
у-552
2 канала, 50 й[ц, максим!шьна'! скорость развертки 20 нс (х10), максимальна']
чувствительность 1 мБ (х5), 1Б-синхрон|1зация' )€-смещение, раст'!жка развертки.
у-555
2 канала,50 й[ц, максим;шьна'! скорость развертки 20 нс (х!0), максимальна'!
([увствительность 1 мБ (х5)' 1Б-синхрони3аци'1' )€-смещение' раст'|жка развертки' курсорнь|е измерения.
у-695
2 канапа, 60 й1'ц, задер)кка развертки, частотомер, максимальна'! окорость
развертки 5 нс (х10), максимальна'! чувствительность 2 мБ, автоматинеское уст[1-
новление скорости развертки и уровня синхронизации' замок синхронизации'
курсорнь!е измерени'|.
у-1 56о
2 канала, 100 й[ц' задер)(ка развертки, максимальная скорость развертки 5 нс
(х10), максимальная чувствительность 2 мБ, настотомер, автомати!!еска'1 установка скорости ра3вертки и уровня синхронизации' замок синхрони3ации, ]Б-сгдг:-
хрони3ация' курсорнь!е измерения. Бходной импеданс прибора 1 йФп'т/23 пФ.
Размер экрана трубки 15 см' габаритьг 275х130'360 мм' вес около 6 кг, потребля:ема'! мощность не более 40 вт.
у-1 565
2 канала,100 \4[ц, задерхка развертки, максимальная скорость развертки 5 нс
2 м Б, настотомер' автом;'|тическая установка скорости развертки и уровня синхронизации, замок синхронизашии, 1Б-син(х 10), максип4апьная чувствительность
хронизация,
курсорнь!е измерения.
у-1 585
4 канала, |00 й[ц, задержка развертки' макси{\,[альная скорость развертки 5 нс
(х |0), максимальная |!увствительность 2 мБ' .ластотомер' автомати(|еская установка скорости развертки и уровня синхронизации, независимая синхронизаши:]. А/3
каналов' замок синхронизации, 1Б-синхрон14зация' курсорнь1е измерени'!
€водная: таблица с параметрами осциллографов фирмьг |{|{ас]-:1 представлена на
рис' 4.30. € их даннь|ми мо)кно позг|акомиться на сайте компании 3ликс (его :'тлрес бь:л приведен вьггше).
4.з.6. ФсциллограФь| фирмь: Р!штЁк
( сравнительно дешевь;м приборам из [Фго-Босто.тной Азии относятс'] осцил-
лографьг тайваньской фирмьт Р{]\тв1(, появившиеся на российско[4 рь!нке несколько лет на3ад. Фни ориентировань| на отладку электронного оборуАования, ре-
2з0
4 -3. €овре1у]енные
вн;пьнь:!:]
вналпг!]Бь!й
3!!] с др:агвнальш
['!плФса пропуь:псвнг;я
1 н8/дел
-
г-'т 1'?учс;|дел
зг:з!нтальной
20 ['1[_ц
ша!{Ё. ч!'ЁЁтб}1тЁльнЁ|]ть
до :],?ь/дел
разеЁрт};}1
г;шнхрг-|ни_]ац}'я
:{аптск:
ц:Ёц|1лл8[Рвф
Ё,"
_ диЁпЁ:1внь!
{дш|о, п,огг!,
внутренни[!,
т1.,-н & т?-!.')
внешви[{,
! [рв6нн*;а
| гвда гаг'антии
вт л!'1н['}!
о/пецес/пвенные уншверсальнь[е осц!|ллоерафьс
Ёнальнь:й ан.злвгпвый оец}{ллвгрз|1'
. 3-пт с диагональю Ё"
. пФлвсв пропускангтя 58 Р'.1!-ц
о 1 и8&ел __ п3Ё;с. чуЁетвитепьн|]сть.
. ?г-\ н€Аел',,0,3 Ф/дел - д}'Ёпаэонь!
*].|1
ь"
г + д}!,згональю
|.
з.пт с д}{3гс'нЁпью й"
0вл*вв пряпуенанг:я: 6;] мгц (у-Ё95) 1Ё0 !.'|!-ц |о 4 г:.зналв
'15Ё5)
п9лвЁь!
Фгрвнинвнг:е
!
гфр.1]фнтальн8[.:
рззв*ртх;т
2 и8:.дел ч '/в!]тв1{тЁльнвсть
'.!а'(с.
. 1с!!] у Фё - ер;ещеншв пФ адного канвла
о .!вв!тнвя развЁрт}:а
. Фуннция А!{/Р1вчг:*[т(уввл+,,:нить)
. Авт&нвт1{че,]кий вь:6ор гЁв11зонтальн']й
рв 3ве вт};и
о 3]|1 е функцией $:геа,з _вш[з {!,-555)
. курег!рнь!Ё нзиег'ен}.1я нвпря:*:Ён}{я и вренвнг: (!. о 5 нф/дел...0,5 с1лел - д}!ёпазонь.
г!р!| зЁнталь н$[-{ р взве рт*;
ч5ч'1
о {*:нхроньтзвш+.:я (Аш!в, !,!Фггг., ту-н & тц-1.')
о 3впусх: енутрвннгт!!, внешнг:й, Фт л}'н}1и
. 2 прс,6ни||а
. ? гвда гар6нт|1и
: РЁ.+; гтгць: 0то6рахвн+'.:я
плгт А.а'6 пфочЁрЁдно
.
|. п..',*- првп1.сяанпя 100 ['4гц
Ф'р'','"*,'{Ё пфлф(ь!
!'
о 3 и8&вл - !'1акс, чувет6}1т8льнв*ть (*:,зн'зль; 1 ;;
*-:
: д.ввэ6врт[:.3, &_разверть:а
0,1 е,/дЁл илят [,5 8,"двл _ п:вкс.
чу6ствительнфс'ь {}{вналь' _з }1 41
.
о |вст[!ная ва}6ерт}:а
о {+тапазо нь: гпг'}1з{'нт3пЁ.н!]1:| в;:.в*г'т;:г: зц|л
гап']'п
!]
о 5 нс;/д*л...0.5 с,&вл - д}!апв1!нь.!
3-пт с ф}.нкцивй *гваЁ-вш{з
г$р}.1:{фнт3льнфй
рвзвертг;+п
. курс,ввнь'!е }1э}'Ё!|ен}1я для н.зпг'ят *н}|я, 6рЁ}4ен}| о Ре;*.+.тгць; отвЁра:*:ен:тя
: А _ рвэв*ртха. в-р&3верт}|в
. в,:'тр0еннь{г;
для н;пг!а 1 Ён[1я! Ё'г!е||Ён|!
}{ чаь_т8ть!
'
+:пг': А,/8 пг-|фч*реднф
ч _разРяднь1й частс'тф!.1Ёр
с'{н:{р6низ.зш*:я
{Аш{о, !]ц:ггп, 5|п,]!в,
.
];.:-Ё Ёч 1у-_
)
, фун.':ция 1г!99ег [_ос[:
; !-(+;фров*е удЁр};Ён}1Ё запу6н&
; 3ап}'сг;: внутр*ннптй, внешнг:!:|, 8т л}1н}1['!
} ? пр8бн11[;а
} э годв гарант11и
!.['с{!рнь]е
}| чЁг_'г''ть|
|'{
}{!!'1Ёрен}|я
о 8стр**ннь:}] 4-рззряднь;-.; чвЁтфтв}'еЁ
о Ёгтн:<рвн:::.ац}1а А_рвз6Ёртяв ( Аш|а. [..]огп1. 5!г'!!е !
тт-н Ё!' т!.;-!]
о ё:г:н:св*н+;зац!1й в_ра]е'ертн.з (Аш|в !с |.1вгп:)
. ф?н}:ц}'я }г|1:9ег |-ое!.:
. цпфрффвЁ -удЁр:}:8н}{е 3еп1'Ё}(а
о ;]апусь:; анутренниЁ| {г:вн.зль* фт 1д,] 41,
внвшнь;й; Фт л}1н}!|1
э ! пг,ц:г'нг:кв
!-55:,/т-:55 _ недорпгше
ан\лвговь;е
аешг:ллогрвфьг е прпсть|ш 1.пр3вленшЁ'4, х!]рЁшо
пс'д х фд ят для 3ле};троте хничесх !1х +.:эгсер е нг'1й
5:]: |41_ц
;; - Ё'.1
5/1.1 - 1 5 6
5 * , *л
р
..,, *
Б!!!Б{1!!Б[[!Б
'
эсшг'тллпграфь: с пЁ0ст!''ш
упвввл*н}'!Ё}1 }! рядо}'
'!]!'1Ёр}|тельнь1х
подх0дят
ф}'нг;цн[:|. хорЁшо
дпя
]еЁх в|1д|1в *:з;лервн+'![] в 3леБтрг]н[!}(Ё, тёш, где на
'|одхпдят
ц|1ф'9!вь{е оЁц}{ллсгг'афь|
|: пр{'ст!'!}| \,пв.зе.лЁн|1Ё}! }!
псшшллогд'аф
|внзлвгпвь:[{
фун;;цп!:|, :{!рвшф п*д}|вдят
|рялош пэпернтельнь![
|лля все:т аидф8 }!знеренгт!! в злеп:тр*нг1}:Ё, тв|.!' где
цп,1,рвььсе ф*ц}1ллфгва'1!ь|
|не палхвлят
Рцс. 4-30. [ехнццескце харок,перцс!пшкц ан('лоеовых осццллоерафов
фцр14.ь' Ё]!ас!т!
монт и лабораторнь[е исследования. даннь!е об осциллографах этой
фирмь: можно найти на ее интернет-сайте \мшш.р!|1{ек.соп.1ш/.
€амь:м
прость|м прибором этой компании
является сервиснь!й аналоговь!й
20-й[ц двухкан€шьнь1й осциллограф Р5-200 (рис. 4.31). Фн имеет экран 8х|0 дел
(1 дел
1. см). 9увствительность прибора по вертик'ши от 5
/д"л до 5 Б/дел,
возмохно ее увеличение в 5 раз погрешность измерения3/о и 5 % (в рехиме умнохения чувствительности). Бходной импеданс \[т1Фм/25 пФ. .[!лительность ра3вертк|1_от 0. ! мкс/лел ло 2 с|дел, погрешность временнь!х измерений без
растяхки
развертки 3 % и 6% лри растя)кке. |4меет обь|чнь!е ре)кимь! работь| с двумя кана-
:
'Б
ламш и обь|чнь|е рехимь| запуска и синхронизации развертки. йодель Р5-205
имеет встроенную линию задер)кки.
Фсновнь:е даннь]е нескольких ан:шоговь[х осциллографов фирмь! Р!ь]тв!(
представлень! в следуюшей таблице:
1ип прибора
Р5_ 200 /2о5
Р5- 250/257
Р$_605/60в
[1олоса частот
0-20 й!-ц
(0,1 мкс..1 с)/дел
Р$- 1 000/1 005
0-25 й|-ц
0-60 й|-ц
(0,] мкс..] с)/дел
0-'1 00 й|-ц
(20нс..5 с)/дел
Развертка
(0,1 мкс..2 с)/дел
_.!9тальнь!е параметрь| этих приборов ан€шогичнь| приведеннь|м для модели
Р5-200. |1риборь: вь!пускаются в стандартнь[х корпусах и вне1|!не отличаются (1ислом ручек управления и цветом оформления передней панели' [1риборьп име|от
размерь! 324х398х|32 мм и массу 8,5 кг.
3 осциллограф Р$-257 встроен цифровой мультиметр' и3меряющий постоянное напряхение до 1000 в, переменное до 750 Б и сопротивление до 50 йФм. Фн
по3воляет такхе прозванивать цепи и проверять диодь|. Фсшиллограф Р5-705 име.ет 3адер)(анную развертку
<(лупу времени>> и простейгший характериограф лля
лаблтодения вольтампернь|х характеристик полупроводниковь!х приборов.
2з\
[лаво 4. Анолоеовь[е элек!проннь|е осцшллоерафьс
Р!мтск
Ршс. 4.3!. 9сцшллоераф Р5'200 фшрмьс Ршс. 4.32. Фсцшллоераф Р3-460 фирльс
Р|мтЁк
"':"2х1;:::'#цшфровьс*с
3 новейгший 40-й[ц двухканальньгй осциллограф Р5-460 встроен шиг!ровой
(рис.4.32). |1рибор имеет чувствительность по вертикали ло 1 мБ/лел
11 разре|шение ра3вертки в !0 нс. частотомер с }тндикаторош{ на краснь!х светодиодах измеряет !!астоть| от 0,! !_ц Ао 50 й|ц с разрешениепц в 0.00 1 [ц и автош':ати':еск!4[''| вь!боро{\'1 предела изп'!ерени'|. 9увствительность !!астотомера ! мБ.
(!астотоь,1ер
4.з'7. Аналоговь|е осциллографь| фирмь: Ё2 9!9!1а|
[Ф;<нокорейска'! компания Б7 !19|{а1 полу!!ила известность своими разработками <*бто0эусеп1нь!х>> аналоговь!х и шифровь:х осциллографов. Фнтт представлень| на
российскош,: рь1нке компаниями <,|1латан>, <.9ип и Аип> и др., и нь[не пользу}отс'|
3аслуже!-!ной
популягрностью.
€ерия
аналоговь|х
осшиллограс[ов
представлена
прт.тборашти, в назван11и которь|х фигурирулот буквь: <Ф5>. [1риборь! неприхотливь|
в работе, имеют эстети.лнь:й внешний вид и у]\,1еренную (в сравнении с осциллограс}аш,:и других фирм) стоимость.
осц}1ллогра(; Ф$-5020.
€аьпь:пт прость|м и наиболее затребованнь!м
'|вляетс'|
3тот тт..тпичнь:й сервиснь:й осциллограф по цене (около 500 $) вполне доступе}!
дл'1 реш|онтнь1х [,!астерских и дахе радиолюбителей. Бнегшний вил прибора показа!-{ на рис. 4.33. Фс!ормление прибора вполне традиционное и достато!!но с1'рогое.
[1араптетрь; этого прибора тоже вполне обьгчнь:е:
. полоса пропускания осциллографа:20 й[ш;
. (!увствительность осциллографа 1 мБ/деление,
. вь1соко(1увствительная синхронизаци'|;
. рехи]\! попеременно|| развертки:
ре)ким {,-{ (с!игурь: ,г1иссоку) до 501(|-ц;
вь}ход сигнаша 1_го канала осшиллографа;
.
.
. лупа времени: ло 20 нсек/деление;
. с}]нхрони3аци'!: обь!.!ная и кадров и строк 1Б сигналов;
. потребл'1емая ш4ощность:45 БА;
. габаритнь1е ра3мерь}: 316х|43х406 мм;
. вес: ,2 кг
7
. комплект поставки: инструкци'!' предохранители 2 ш.1т., |-1|нур питания;
. опции: гшупьг 2 гшт.
2з2
,| . 3
. € о в р е лсе н нь!е о !т[ е ч е с !п в е н нь[е ц н1|в е р с оль нь[е о с цшл ло е р аф ьс
Р::с' 4.33. Бнеп::нцй вш0 аналоеовоео
осцшллоарафа 95-5020
Ру"сс. 4.34. Бнеьцнцй вш0 аналоеовоао
осцшллоерофа Ф5-50206
Фднако из!оминки у этого простого прибора есть
- это не только двухканальнь|й' но и двухлучевой осциллограф. последнее по3волило искл!о!!ить коь,1мутатор
входнь!х сигналов' которь[й применяется дл'1 отобра)кения двух сигналов на экране однолу(!евой трубки. !(оммутатор неизбехно создает специс)ическ1{е иска)ке_
ни'|' видимость которь!х 3ависит от соотно1шения частот сигна]1ов и коммутации.
Ёо главное
- прибор позволяет отображать на экране два некогерентнь|х (с раз-
ной !!астотой повторения) сигнала. 3та возмо>кность напро!(ь отсутствует у подавл'!ющего больгшинства аналоговь|х сервиснь|х осциллографов, име}ощихся на на1!!ем рь!нке и придает осциллографам фирмьт Ё7 }191\а\ ярко отлич!.]тельную черту.
.|!упа времени с разверткой до 20 нс таюке лрисуща далеко не всем осциллогра()а]\п
и позволят просматривать тонкие дет'ши осциллограмм. она о(|ень полезна пр!4 исследован и и слохн ь|х сигна.,|ов' например телевизион н ь|х, и процессов.
Ре>ким {-1 ньтне есть лрактически во всех сервиснь|х осциллографов. Фн позволяет наблюдать фигурь: )1иссажу, измерять частоть| и фазь| сигналов и стро!1ть
на ос}]ове осциллографа простьте характериографьт лля наблюдения! на экране
вольтампернь|х характеристик различнь|х электроннь:х лриборов' напр}4мер д}.{одов и транзисторов. |1равда, для ослабления (;азовь|х иска)кений .:астотнь:й диапазон в этом ре)киме ограничен частотами до 50 к[ц.
Фсциллографь: Ф5-50206 (рис. 4.34) имегот дополнительно встроенньпй с!угткциональнь:й генератор с частотами до 1 й|-ц. Фн генерирует синусоид;'|льнь!е,
прямоугольнь!е
и треугольнь!е сигналь!' позволяющие
испь1ть|вать разл|4!|нь1е
электроннь!е цепи и устройства. д'ругие характеристики этого прибора аналог!1!|нь1 приведеннь|м вь!ше для осциллографа о5-5020. Фчень удобньт таткие пр:аборь:
для обра3овательнь1х унре)<дений при постановке лабораторнь|х работ по обработке сигналов. [1ри этом осциллограф заменяет два прибора и занимает на рабо.:еп,:
столе мень1-|1е места' (|ем отдельно эти приборь:.
[1ерваят шифра в названии осциллографов фирмьг Б7 )!8!|а1 указь|ва!от на номер серии' а ост!шьнь1е на полосу пропускания усилителей вертикального откло_
|-|ения }. 1ак, осциллограф о5-5040 имеет полосу !|астот 40 й|ц, а Ф5-5060А
60 й[ц. !'ополнительно у последнего предусмотрена синхрони3аш|{'|
развертки для сло)кнь1х сигналов (в том числе телевизионньгх) и модуляция по ос|,!
(рис. 4.35)
-
7 (яркости).
||1ирокополоснь:й 100-й[ц осциллограф о5-5!00 является базовой модель|о
серии о5-5100**. Фн имеет превосходнь:е функшиональнь|е характеристики, вкл]о-
ча'| 11!ирокую полосу пропускания'
вь!сокую чувствительность, два независит\4ь|х
генератора развертки, 3адер)(ку развертки и запуск по телевизионному сигналу.
1.1.1
|лава 4. Анолоеовь|е элекпроннь|е осцшллоерофьс
Бсе это по3воляет умень1|1ить ошибки измере-
ний. |1олезно на.!|ичие у приборов кабельной линии задерхки в кан€шах вертик:шьного отклоне-
ния. |акая задер)кка позволяет наблюдать фронт
импульсов без пропадания его начальной (!асти'
связанного с задер>ккой запуска развертки.
[1рибор имеет
с экраном 6 дюймов с
внутренней флуоресцентной гшкалой (8х10 леле-
3!1
ний, размер деления 1 см), нто позволяет фотографировать наблюдаемую форму сигнала и повь|сококачественнь1е
лу!!ать
фотографии
осцил-
Рцс.4.35. Бнецлнцй вш0
аноло 2ов о ео ос цшлло е р аф а
о5-5060А
лограмм вместе с мерной сеткой. 1рубка
осциллографа имеет вь1сокое (9 кв) ускоряющее напряхение, !!то обеспе.гивает
хоро11]ую фокусировку и вь|сокую яркость изобра>кения. Бсть корректировка угла
наклона осциллограммь{ и регулируемая яркость.
Фсновнь:е параметрь| осциллографа Ф5-5 1 00:
полоса пропускания на уровне - 3 дБ: 0 (2 м Б/лел.);
100 й!-ц и 0
- 20 й[ц
- ре)кимь! работьл каналов: сн1, сн2, А[т' сноР, А0),
о рехимь| входа: !€
(открьлть;й вход)
- Ас (закрь;тьлй вход),6\Р (земля);
о время нарастания: менее 3.5 нс (менее 17.5 нс: 2 мБ/дел.);
| вь1ход €Ё1:20 мБ/дел при 50 Фм: 50 гц
- 30 \4[ц (_3 дБ);
о инверсия полярности: только лля €А2;
. коэф4;ициенть| отклонения2 мБ/дел - 5 3/лел, 1 1 калиброваннь1х ступеней
с 1|1агом 1-2-5; плавная регулировка до 1:4.5 на кахдой ступени;
. погре1]1ность коэффициента отклонения в нормальном ре;<име: *3%,
. входной импеданс: 1 |\4ом параллельно с емкостью 25 пФ;
. максим:шьное входное напряхение: на входе прибора: 250 Б (постоянное *
амплитуда переменного); на вхоАе пробника в соответствии'с его спешифи_
кацией;
. 3адер)(ка сигн€ша для просмотра фронта:кабельная;
. ре)кимь| развертки: А, А 1ыт' в' х-у, Б 1&16');
. коэффициенть! развертки А: 0.1 мкс/дел - 0,5 с| !,ел,21 калиброванная сту'пень с шагом !-2-5, плавная регулировка в пределах ступени до 2,5 раз;
. задержка изобро*<ения сигнала относительно начала развертк|1 (но!п оРР)
регулируемая;
. коэффициенть1 развертки Б: 0.1 мкс/лел - 10 мкс/лел, калиброваннь!е ступени с гшагом 1-2-5;
. задер)кка развертки Б: от ] дел. и менее до 10 дел. и более;
. растяхка развертки 10-кратная (максимальная; скорость развертк1|
1
0 нс/дел.):
. погре111ность коэффициента развертки: +3%, +5% (х\0);
. ре)ким {-}: полоса пропускания 0 |ц - 2 й[ц, )€ (открь:тьтй вход)10 [ц -
2 й[ц, А€ (закрь:тьгй вход), разре|шение для разности фаз {-1 :-ле менее 3х
(при настоте 0
100 к!-ц);
-
. калибратор для регулир0вки пробника: прямоугольнь|е и]\.1пульсь: (штеанлр) с
частотой около 1 к[ц, амг1литуда 0'5 в (+3%');
2з4
4.3. €овременные
о1печесп!венные унцверсс|льнь[е осцшллоерафьс
у:;Р::*!!!!;Ёц19:9":!а:ч__ч{_98!:#9а€вг_!_1!!!!!|;ш"Р*ъ9{Ё{*:!
_ ,.!. !".1Ё:
.!:_!.,:
т,':.:..,';;':в;';п;$ей;;:":6г::'ф';;-ь.::]]::#:;г|;{,;:'!-.",э|а'
Ршс. 4.36. Бнецлншй вш0 аналоеовоео
осцшллоерафа Ф3-5 ! 00БА
Рцс. 4.37. Бнец:нцй вц0 аналоеовоео
осцшллоерофа 95-5 1 00 РА
. масса 8.5*] кг;
. габаритнь|е размерь!:. 320х|40х430 мм'
. диапазон рабо.:их температур: +10'€ - +з5"с (+50'Р - +95'Р);
. относительная влахность при эксплуатации: 45% - 85?о.
[[!ирокополоснь!е 100-й1'ц осциллографьт Ф5-51003А (рис. 4.36) и о5-5100кА
относ'|тся к наиболее продвинуть!\.{ аналоговь1м осциллографам корпорашии Б7
}!811а1. Фни имеют встроеннь|й цифровой частотомер и средства для проведения
курсорнь!х вь:числений повь!шенной точности.
€амь:м
мощнь!м осциллографом
этого класса
является
!!еть!рехканальнь;й
100-й[ц осциллограф о$-5100кА (рис.4'37), позволяющий одновреш|енно наблю-
дать 8 сигналов (по 2 в кахдом канале). [|рг.:бор вь1пускается корлорашией [6.
Фн имеет следующие технические характер}4 стики'.
. !!исло луней и кан[шов: 4 канала 8 луне:!;
. полоса пропускания осциллографа: 100 й[ш;
. максима.[|ьное входное напря)кение: 400 Б;
. число независимь|х генераторов развертки: 2;
. Ё9/Р({ фильтр для синхрони3ации ра3вертки осциллограс!а;
о функшиял автоматической настройки для ' оптимального изобра>кеният по
входному сигналу;
. синхронизация развертки для сло)кнь1х сигналов (ре>ким Ёо!6-о|1)'
. лупа времени (5 нсек/леление);
. точное и3мерение параметров сигнаг1а (по меткам),
.
!!астотомер
(в рехиме
автоматической
настройки);
. вь|ход сигн;ша 1_го канала осциллографа'
. синхронизаци'! кадров и строк 1Б сигнапов;
. ре)ким {-} (фигурьл ,[иссоку) до 50 ([ц;
. потребляе]\|ая мощность: 50 БА:
. габаритнь]е размерь!: 328х153х392 мм;
. вес: 8,0 кг;
. ко\4плект поставки: инструкция' предохранители 2 ш]т'' 11]нур питани'];
. опции: цупь: 2 гшт.
2з5
|лово 4. Анолоеовь[е элек1проннь!е осцшллоерафьс
€о всеми приборами поставля|отся 111упь1-пробники серии ЁР (рис. 4.38). Фни
отлича!отся полосой пропускан!4я, обьтнно согласованной с лолосой пропусканигя:
осциллографа, нали.лием или отсутств|4е делителя напря)(ени'т \/\0 |4 входнь!ми
п?1раметрами (вхолнь:ш: сопротивление1у1 и емкостьго). [1рименеглие делител'! позвол'|ет увеличить вход1{ое сопротивление и умень|шить входну}о е[{кость' но умень111ает !!увствительность
осциллогра(;а. !(роме того' щупь| с делителе\4 нуж|'!ь|
с
больгшим
просмотра
сигналов
для
уровнем - дес'1тки и сотни 3. [.!-|упьг оснащень! р'!до\,1 насадок' облегчагощих их подкл|о!!ение к цеп'|м электро|'1нь:х устройств.
Ршс. 4.38. 14уп !]Р-2040
могут найти применение не то'!ько в слу;кбах рено и в Ёс1ус1ц,'" организациях и в образовательнь|х учре)кден|'1']х.
!( сожацени}о' серти4)икации [осстандарта РФ эти приборьт пока не иш1еют.
Фписаннь:е
вьтгше приборь!
[,1о|-!та и сервиса'
2з6
|-лава 5. @тационарнь|е цифровь!е
и стробоскопические
осциллографьп
Ёовейшие цифровьте и стробоскопи(!еские стационарнь|е осциллограс}ь: со-
ставля!от цель описания в этой главе. Б ней дань: основь| и принципь1 построег{и'1
этих мощнь:х приборов' описань1 системь| их параметров' основнь1е во3можности
и спешифи.леские свойства
как достоинства' так и недостатки. Фсобое внимание уделено <.бпод>кетньгм)> настольнь:м шгтфровь|\4 осциллографам. !,аются: сведен'1я \1 о наиболее мощнь|х Ё|-Б:':6 осциллографах с полосой исследуемь1х !|астот
-
до 50-!00 [[ц.
5.1. 4ифровое представление аналоговой информации
5.1.1. Фбщие принципь! построения цифровь!х осциллографов
Фсновной трудностью в создании аналоговь|х осциллограс}ов являетс'| проектирование 11|ирокополоснь!х и сверх!]1ирокополоснь1х усилителей с вьгсок|4м вь1ходнь|м напря)кением' достато(!нь!м для возбу>кления отклоня!ощих с|4сте\ц 3,||[.
йе;<лу тем, нтобь: получить изобра>л<ение формь: сигнала вовсе не обязательно
усиливать его до уровн'! возбухдения пластин 3,г11 в дес'1тки и сотни Б. йо>кно
воспользоваться цифровь|м кодированием сигн;ша и использовать давно 14звестнь!е и |11ироко используемь1е в вь!числительной технике преобразова[-{и'] сигналов
в цифровуло форму и затем представление их на экранах низко[{астотнь!х осциллографов, 3]!1 с магнитнь1м отклонением
- к}4нескопов и да)ке на экранах плоских жидкокрист€шлических дисплеев.
Функциональная: схема цифровоао осциллоераф4 упрощенно показана на
рис. 5.1. [4сследуемьгй сигнал, пройдя делитель !, и аналоговьгй усилите.]1ь с {\,1аль!м вь|ходнь1м напря)(ением А, лоступает на схему вьгборки (3 и аналоео-цис|ц;овой преобразовап'!ель (Ацп).
,(ля этого сигнал у(г) представляется рядом рав!1омер-
но распределеннь!х во времени вьлборок !:' !э''..., у|,{' которь|е представля!отс'| в
цифровой форме и размещаются в устрод1стве памяти цифрового осшиллограг!а.
3то говорит о том' нто такой осциллограф заодно является запоминающгтпц. 1ак:'те
приборьл часто на3ь|вают цифровь!./\1ц 3апомцнающцмц осцшллоерафалцц (А3Ф)'
Ртлс- 5.1. Фцнкцшональная
схема цшфровоео осцшллоерафа
Ёовьлпц' вахнь|м параметром осциллографа является объем уталтяпаи (как общий,
так 14 на канал или осциллограмму). !_{ифровь!е даннь|е из пам'1ти могут бьтть за_
писань! на магнитнь|е диски в виде файлов' хранитьс'1 на них неограни[!енг{о долгое время !4 использоваться ло мере необходимости.
2)/
[лов а 5. ( тпацшо нар нь!.е цшф ров ьсе ш спробос коп[1чес кце осцшллое р аф ьс
!4звлекаемь!е из пайяти шифровь!е даннь|е подаются на цифро-аналоговьтг1
преобразователь
{-{А[{ и могут бьтть преврацень!
вновь в аналоговь:й сигнал, но
трансформированньгй во времени. Фн отображается на 3,[1 или )([(|4. Б слу.139
применения шифрового )к1(и, !-{А[1 мо>:<ет и не потребоваться. !лят создани'} развертки обь1чно исполь3уется тактовьлй генератор и с!|ет!1ик импульсов.
|]оследни[.:
управляет адресами вь:борки цифровьтх даннь|х из памяти.
[омимо объема памяти' другим вахнь|м параметром А{-1[ являлетс'| !1астота его
работьл или часпопа вьтборки. Б слу.139 сложнь1х (;орм исследуемь!х сигналов она
должна бьлть в дес'\тки' а иногда и в сотни раз вь1!1!е (!астоть! повторения перио_
динеского с|1гнала. Б слу.лае регистрации однократнь!х сигналов с длительность}о
[|| д'ля его представления так)(е надо иметь определенное [1исло \ отсчето:з. так
что период равномерного по вреп,1ени квантования сигнала булет раве:г 4т:т''/ й, а
!|астота квантован14я /-:|/4т:/х'//с''. Баприш,тер, если сигнал с длитель!{ость!о
|,.':0,1 мкс представить 100 отс(|етами' 1Ф п6лус114ц,1 с|[-_1, нс и.{:1 [|-ц.9тобь; ;':ск-
.;астото:] и .:астотоЁ..т вьтборок последнюю обь|чно указь[вают в !!исле вь;борок в секунду, например йвьтб/с ьпли \4в| с.
3тот пример наглядно иллюстрирует основну!о проблепау в построении: шг.:с!ровь1х осц14ллографов, работа*ощих в реальном масштабе времени'
необход:.]ппость
в бьгстролействую|цих А{-{[!. 9астота квантовани'| сигна1лов А!_1[1 дол)(на хотят бь:
на порядок превь11]1ать максимальную частоту набл}одаемого с|4гнала, с те\,1, !!тобь|
на самьлй короткий сигнал при11!лось бьл хотял бьг десять от!{етов' [1ри этоп,: возможно исследование как однократнь|х' так |1 период!4!!еских сигналов. Б слунае
пер|4од!4ческих сигналов возможна статисти!!ескаяг обработка отс(]етов, г{апр1'тме|]
усредне!{ием тем или инь|м способом и построение усреднен}|ой осшиллогр[!]\|мь|.
|!ропть:гшленность вь|пускает мно)кество А!-1[] и наиболее скоростнь!е 143 них
]\,1огут использоваться для создания шифровь:х осциллографов с эс!(;екту:вглой по-
лю!|!4ть путаницу ме)кду обь:чной гранинной
лосой тракта /до 50-100 й[ц. 3то означает' !|то А]-{[1 для таких осциллогра'тс!ов
должнь| иметь !!астоть! дискретизацил.т до 0,5-1 !_!_ц. Фднако дл'| полу!!ения более
вь|соких (|астот ну)кнь1 специализированнь|е А]-{|]. Фни созда|отс'! л:'.тбо с!ирпцап,:и,
разрабатьтвающими
[,1а1\,1и
скоростнь!е
цифровь:е осциллограс|ь:, либо сторо|-1ним1':
фг..:р-
ло заказу. Бесспорнь:м лидером в разработке скоростньтх А!-1[] лля шгтс[ро-
вь|х осциллографов
корпорация 1е[<{го;]!х
- мировог{ лидер в разработке
осциллогра(;инеских'!вл'1ется
!43мерительнь:х лриборов. Фна имеет свои уникальнь:е А[_].[1
с частотой квантования до 10-20 [|ц.
{ругим вахнь!ш,1 параметром А{-[[1 являетс'1 }.1х розря0носп;ь - !!исло уровне[.'!
квантовани'! сигнала в двои!!ной форме. [1одавля;ющее боль|]|инство А!-!.[] дл::
стробоскопи!{еск!4х осциллографов иппеет стандартную разр'!дность' ра!]ну}о 8. 3то
зна!|ит, что число различимь|х уровней сиг!-{,ша составл'1ет 2ь:256' 3того 1]полг!е
достато!|но
для
общего
представлени'\
синусоидального
сигнала
и
больгц:..тнства
сигналов достато(1но сло>*<ной формьт. Фднако при этом ступен!|атость осц!'1ллограмм обь1чно заметна на глаз. [1оэтому некоторь!е А|_1[ для цифровь1х осц!.1ллографов могут иметь больгшую разрядность.3ту разрядность |{е надо путать с разр'!дность|о встроенного в осциллограф
обь!.|но равна 16 или даже 32 битам.
улравл'!!ощего
микропроцессора
-
о|-{а
3 конечной разрядности квантования (как по уровню' так 14 по вреппен:.,:)
г.':
кроется <(ахиллесова пята)> цифровой осциллографии. Ёапример, если в осциллог_
рамме слохного сигнала присутствуют мелкие дета'1и' то шифрово[.т осшиллогра(;
}4х мохет просто не заметить. йехду тем аналоговьтй осцт.:ллограс|) с по]\,|оць!о
растя)кки изобра)кения по вертик2ши и по горизонт:ши вполне в состоян|1и раз_
238
5.1 . |]шфровое пре0споовленце
вернуть
г'':зображение
детали
на
весь
экран
или
на
аналоеовой шнфорлсацшш
больгшую
его
!|асть.
Бпро.лем,
эта деталь булет воспроизводитьс'л без искахений только в случае больших запасов по ш|4рине полось1 пропускания ан'шогового осциллографа.
й, наконец, третьим специ(рическим параметром шифровь|х осц|4ллограс!ов ягвляетс'! объелу памя:ттц
- обций и на одну осциллогрампту. Больгшинство современ_
ньгх шифровь|х осц|,|ллографов способно хранить в пам'!ти несколько осц|1ллограмм и вь|водить их г|а экран своего дисплея. 9ем вьтгше объем пам'!ти, тешп больше инс}ормашии об 14сследуемом процессе мо)кно накопить в пам'!т!4 !.1 в
дальнейш.лем изучить ее по (1аст'!м или обработать встроеннь1[4и в осциллогр;]с|;
средствами' йногие осциллографьг поставля!отся со стандартной небольшой или
среАней пам'|ть|о, но опционально она может бьлть нарашена до большой пам'1т|4.
Ёе следует забь:вать, !{то три переч|1сленнь!е вь|ше пара\,|етра являются хот'| 14
важнь|ми' но дополнительнь1ми. [(роме них шифровой осциллограф характеризуетс'! рядом тех хе параметров' что и аналоговь!е осциллографь:. [1ре>кле всего это
относится к 1|!ирине полось! частот и времени нарастани'1 канала [, .:увствительност!4 и д14апазона длительносте:1 развертки.
|1ервь:е осциллографь: с оши(;ровкой сигналов бь:ли построень| на основе
с обь:чно::;| 3"|11. Фни обладал:п все\|!! пара]\4етр|тми' характернь|ми для аналоговь|х осциллографов. Бна.:але ши(;ровь!е ]\,1етодь| использовались ли1-|]ь для измерени'1 пара[.1етров исследуемь!х сигналов с вь!во_
до&1 их зн;1.:ений на экран дисплея или на отдельньтй светодиоднь:й :'.тли )кидкокриобьгчнь:х аналоговь|х осциллографов
сталли!!ески:! инд;.ткатор. 3атем стапа 14спользоватьс'! трансс!орппаш:'':ял
вь[сокоскоростнь!х сигналов в ни3коскоростнь1е, отобра>каемь:е обьтчной 3|!1.
1акие приборьт обь:,пно назь|ваются аналоао-цнфровь!мц осцссллоерсаг!4,4///. поско-
льку
они
содержат
аналоговьтй
тракт'
задающий
!{астотно-вре]\|еннь|е
пара\!етрь|
осц[.1ллографа и шифровую часть. Фни вьтпускаются и понь|не, но этот вь|пуск по-
степенно сокращается из-за дорогови3нь| таких приборов' их больших разп4еров и
массь!' Б тохе вре[,1я вь|пуск нисто шифровьтх приборов постоянгто растет. 3то
связано с применением в новь|х моделях ши(;ровь:х осциллограс[ов ь,:алогабарт..ттнь|х плоских *|(й-дисплеев (нередко цветнь|х), расгширеннь|ми средствам:..т ши(;_
ровой обработки осциллограмм и возможностью умень11]ения габаритов }.! веса
приборов. }1о шифровь!е осциллограс}ь: среднего класса стоят нам!-1ого дороже
аналоговь|х приборов, так что к числу общедоступнь1х их не отнесешь.
[{есколько слов следует сказать о стробоскопических осциллограс!ах. Фн;..т похохи на ци(рровь!е (налинием блока вьцборки с запоминанием), но дл'1 построения трансформируемого по времени (растя:нутого) г.тзображен}.1'] |1спользу|от отс[!еть| от ра3нь1х периодов исследуемого сигна'|ла' со сдвигош{ отс(1етов от пер!1ода|
к периоду. 3то озна.дает, ({то такие осциллограс!ьл птогут отображать только пер|4оди!|еск}4е сигналь| с мно)кеством повторяюцихся периодов. 3то крупнь:й недостаток стробоскопи!!еских осциллографов. |4сследовать однократнь]е !4 редко повторяющиеся процессь| они не могут. !(роме того, преобразований вьтборок в !114сла у
таких осциллографов нет' так нто к шифровь}м они не относятс'1.
Б первое врем'1 после по'1вления стробоскопи!1еских осциллограс}ов только эт;..:
осциллогра(;ь: бь:ли способнь1 регистрировать повторяющиес'| с14гн:шь1 с временами нарастания и спада в доли наносекундь| и частотами порядка | !-[ц и: вь:гше
[33]. но сей':ас ситуация в корне изменилась. €овременньте шифровь!е осц!4ллографь: в реальном масштабе времени способнь: отобра)кать даже однс)кратнь!е сигналь| с частотами их спектра до 10-20 |!-ш, при этом максимальная с!иксироваг:-
2з9
|лава 5. €тпоцшонорные
цшфровьсе ш спробоскопшцескше осцшллоерафьс
ная частота вь:борок достигает 50 |[ц. €тробоскопический эс!фект в таких осциллографах явл'!ется скорее !]реднь!м' .:ём полезнь|м
'|вление[!.
Б связи с этим круг применени'| стробоскопи!1еских
осциллограс!ов заметно
сузился. Фсгловной областью их применени'1 стало исследование сверхскоростнь|х
процессов с !|астотами вь:гше 10-20 [!-ц. \4ассовь:ми такие и3]\,1ере!-{ия у)ке не назове1шь.
Б связи
с этим
описание
стробоскопи!!еских
осциллографов
в данноЁ,:
книге сильно сокрацено' хотя характеристики |{екоторь|х уника]1ьнь:х пр:тборов
этого
класса
отмеченьл.
€
основами
построения
(;ов шпохно познакомиться по книгам [1' 11' 38].
стробоскопи!!еских
осциллогра-
5.1 .2. Ф вь:боре числа отсчетов и восстановлении сигналов
[1риншипиально ва)кнь!м теоретически и практи!|ески
вопрос о вьтбо_
'\вл'\етс'\
ре чцсла о!1!сче!11ов сигнала дл'1 его преобразования: в шифровую форьту и дальней|шего восстановления сигнала по его отсчетам. |(ак .ласто надо делать равно]\4ернь!е
вьтборки произвольного сигна.,!а' .|тобь1 после преобразовани'1 в шифрову:о с!орму,
а зате\'{ снова в а1налогову!о бь;ла сохранена форма сигнала? Фтвет на этот ва>к:-льтй
вопрос дает теорема об отсчетах или ]11еоре.л4а !(оп'уельнцкова (за рубежом именуема'| также теоремой Ёайквиста, теоремой об отс.гетах и т. л'): <,Бсли спектр сигна1льт е(т) ограни!!ен вьгсшей частотой |,, то он без потери инс!ормашии мо;<ет бь:ть
представлен дискретнь1ми отсчетами с !|ислом, равнь1м 2. [,>. |ри этом сигнал
восстанавливаетс'| по его отсчетам е(Ё.4т), следуюцим с интервалом времени
44т:1/[,, с помощью фильтра, реализующего восстановление по с|ормуле:
е(т) = |е(|с ат)
*=-о
з!п(п(г - /{ .а/) / а/)
п(т_Ё,а[)/а1
(5. |)
Аля: восстановлени'1 непрерь|вного сигнала по его вь:боркам достато(!но располагать фугткцией з1л-тс(г):з!г':(г)// с унетом ее особого значения з1пс(г):1 пргт л:0.
Рис. 5.2 показь|вает пример дискретизации !-{екоторого сигнала (нарастагошая;, а
3атем спад|1!оща'! экспоненть:) с периодом квантовани*у 4[ и затем восстановлени'!
с[.1гна.,!а по вь1ра)кению (5.|)' Ё{есмотря на малое !|исло отсчетов (их |1) восстаь|овленная форма сигнала близка к форпае исходного сигнала.
9тобьл восстановить исходнь:й сигнал по его отсчетам |-|адо иметь !!исленнь|е
зна!!ения их и значение интервала дискретизации 7т. Бсе эти даннь!е нетрудно
хранить в 3апоминающем устройстве. Бсли увели.тить 7/ при восстановле|-!и14 с|4г!-{ала по формуле
(5.1) в Ё раз, то восстановленнь:й сигнал без изменения с|орш:ь:
булет растянут в [< раз и его мохно отобразить на экране достато!!но низко(!!тстотной 3,[1 с прость1м ни3кочастотнь|м усилителем.
!,ля восстановления сигн;ша не обязательно пользоватьсяг (;ильтром на основе
базиса 1(отельникова. Бозш':охно применение и более прость:х (;ильтров' вплоть
до обь!чного конденсатора или ,г{6-фильтров нижних частот. [[равда, при этом
нужно несколько увеличивать !!астоту вьтборок.
Фбьлчно низкочастотнь|е сигналь1 воспроизводятся с тем хе !1]агом, (!то и при
их дискрети3ации' 3то озт-лачает работу в реально[,1 масгцтабе времени. Фднако вь:соко(!астотнь1е сигналь| обь:.тно воспроизводятся лри умножени!.1 периода д},!скрет|.1зации. 3тот переход иногда заметен и бросается в глаза. |( тому же он реал11зуетс'| ра3ли(|но в разли(!нь|х типах осциллографов [23-37]'.1то.:асто служ1..:т п|]и-
.;иной недоразу{у1ений при их сравнении. Ёаивь:сгшими частотами' реали3ующ}4п4и
ре)ким реального времени обладатот осциллографьг фирмьх }е[1го:-:1х, и\4еющие
наиболее скоростнь1е Ацп [32-34]. Б последнее время им <<на п'!тк|4>> явно насту240
5.| . ц!!фровое преос/павленше оналоаово|] шнформацши
3адание дискретнь!х отсчетов сигнала
г{!) := 1-*}:Р(-1) +
.0]
]:= 0'.
10
\:= {1)
..|]
!||
0.0:
п ].!1
111)
!з;
у1
г_!.1 п|1
4
0.!:!а::
5
0. п !,1
1-1.!-'|]5
0
|!
8осстановление сигнала по егФ дискретнь!м отсчета[!
/
с!:тс(1) := |!'[ 1 =
д;ы:) \
''',-Ё]
п1т.1
|-|'|"!
!Ё
11 [']1!
1,1
:=!1,,,'.,]:тс[т(!-ц]
9, п п!]
10
п.|12
1;=0,0.1.'1г_|
)1
11(1)
!(1)
Ршс. 5.2. !,емонсгпрац!'|я оцскре!пш3аццц ш восс!пановленшя с!!2нала в с!1сп!е'1е
пе./,1а п1 ц кц м а! ьс оа
ко м пь 1о пе р но й
'1а
па}от осциллографь| фирмь: !-е6гоу [35-з7], построеннь!е на базе ко['!пьютер}_;о''!
платфор]\,{ь| 1г':1е1-1Б\4 с микропроцессорами Ре:-:||шгт 4.
Фднако увели!!ение частоть| работь| А!-1|1 является не единственнь1п,1 путе]\,1 повь|ц1ени'| временной разрешающей способности современнь|х ци(рровь}х 1,1 а|{ало-
гово-цифровь!х осциллографов. } некоторь!х моделей осц|4ллогра(;ов лля: г|овь|шения
разрешающей
способности
вместо
равномерно
распределеннь|х
отс!!ето|]
14спользуются неравномерно распределеннь1е отсчеть| с периодом' у1\'1ег|ьша|ощ}4мся при вь1сокой крутизне изме!_!ения входного сигнал.1. Аругой путь - вь1пол!_!ение дискретизации при случайном по,_1ожении отсчетов. ,||'лял вь:соко!!ас1'от!]ь|х песигналов такая мера вместе со стат!.1стической обработкой (н:ткопле-
риодических
нием! усреднением и сглаживанием) нередко позволяет ре3ко повь|с|'1ть
разре1|1ающу!о способность осциллографа во времени, упрост!{ть построение
осциллографов и сделать их цену более доступной.
5.1.з. @б интерполяции в цифровь|х осциллографах
йтак, специфика шифровь|х осциллографов закл!очаетс'1 в представлег{'1и реа_
льнь1х процессов их отдельнь!ми отс(1етами. !дя того чтобь| полу!1ить изображение процесса не в виде отдель!-{ь1х то!!ек' а непрерь1внь|х линий, |{у)кно ['!спользовать тот или иной вид интерполяции. Ёапомним, !|то \,!атемати(1ески цн!11ер!!оля|!ця являетс'1 вь|числением значени}? некоторой функшии. заданной отде,цьг{ь]\,!}|
узловь|ми то!1ками' в промехутках между у3лами.
[1ростейгшей является лц|!ейная цнп1ер!1оляцця' которая сводитс'1 к соед|4г!е!]}4!о
узловь|х то!|ек отрезками прямь|х. она легко реализует0я мате{\.{ат}4(1еск!4 !4 про741
|-лова 5. €тпацшонарньсе
граммно
!!асто
и потому
цшфровьсе ш стпробоскоп||ческше осцшллоерафьс
применяется
как
в системах
компьютерной
мате\.{атики'
так и в программах для шифровь|х осц|4ллограс!ов, <{рисуюцих> осциллогра1м!\,1ь| на
экране осциллографа. @днако при отоброкении да)(е прость!х плавнь}х процессов,
например синусоида.л}ьнь1х, получаемая 14з отрезков прямь|х осциллогра!\,|ма вь|_
глядит онень грубой, если !{исло отс(1етов порядка 10 и менее. [!ри больгшом (!},1сле
отс!|етов' порядка 100 и более' результат оказь]ваетс'| на[,1ного луч11]е и, вообще
говоря' о1-{ перестает 3ависеть от примененной интерпол'1ции.
3то дает повод разработникам осциллографов переход[4ть от более сло>кно:)|
интерполяции (см. ни>ке) к простой линейной интерполяции. 1( сохален|4ю, |{е
всегда
в какой момент исследования происход1.1т этот ||ереход |4 на какоь,1
'1сно'
уровне - аппаратном или программношл. 3то слухит прининой &1ногих недоу[,1е-
ний и недоразумений при сравнении весьма дорогосто'1щих а1!|!ар;1тов |4 даже слу_
хит при(1иной недоверия к результатам осциллографг.трования с помощьло шис}рошь!х осшиллографов.
Б больгшинстве слу!!аев (но вовсе не всегда) бь:ло бь: )келательно применятть бо_
лее тонку|о интерполяц|,:}Ф, обеспе.1ивающую плавность осц}4ллограмм. Ёаг:более
распространенной ст:ша интерполяци'1 вида з1п(|)/7. [1онему }1]|у1енно она? Фтвет гта
этот вопрос вполне очевиден и3 пред1шеству|ощего раздела
- |4ш|ена эта и]]терпо_
ляция явл5\ется базисом !(отельникова и' соглас}(о его теореме'
обеспе.г:..:гза1ет то(!}'{ое восстановление
сигнала. Бсть правде небольшая проблеппа
- сум\{ирован}.1е !]
(5.1) от -п до *п. Фднако если спектр сигнала ограни!!ен настотой.{,,,',
'' ',1'*,'
испол ьзовать прибл ихен нуго формулу интерпо ляции..
2[.' . т
_
с(/)= Ё е(!.4[) з!п(2п{',.,'(г ! а/))
2т|,,,,(/ - ! .а[)
.
(5 2)
3та формула и 3адает интерполяцию вида з1т^т(т)/т, приме|'{яе[.{ую в совре1\,1еннь1х
шифровь:х осциллографах. 3та интерпол'1ция дает неплохие результать1 в боль-
шинстве
случаев
осциллографированият
достато!!но
плавнь|х
сигналов.
Фднако
па-
неизвестна, поэтому любая частная зависимость) напри\4ер' линейная
|4л|{
нацеей от всех бед и эта интерполяция слухить не мо)кет. |1ри.лина кроетс'1 в том,
(1то на самом
деле то!1ная зависимость сигнала в про\.|ехутках ме)|(ду узла]\,{].1 нар|
з1:-:(х)/х, не может бь:ть теорети(!ески точной |:ли дахе предпочтительной для л|о-
бь:х форм сигнала.
|1ользователло шифровь|ми осциллографами не следует довер']ть рекламнь{м сообщениям их разработ(!иков о предельной простоте работь| с такими осц|4ллогра_
фашаи - ь|а самом деле это сло>кнейгшие приборьл и примен'|ть [4х 1{адо не только
грамотно, но и осторо>кно. Фсобенно это относитс'! к при\4енениям на пределах
возмохностей таких приборов' где результать! могут оказатьс'| обескура>кива}ощи-
[.{и и просто недостовернь!]\,1и.
5.2. €овременнь!е
аналого_цифровь!е осциллографь|
5.2.1. Аналого-цифровь!е осциллографь! АктАком
{остатонно больгшую номенклатуру аналоео-цифровьтх осцьсллоерстфо6 разли(!нь1х
(;ирша поставляет на российский рь|нок объединение А!(1А!(Ф\4
|27-29]. |1и>ке
представлено краткое описание моделел'т этих осциллографов, взятое из сайта
шшш.а[1а(о:-:.:.гш.
Бнешний вид ан:шогово-цис}ровь:х осциллографов вполне тради-
шг.тонл-льлй, ра1зве !!то приборьг
1А1
[з!
имеют несколько больгпе кнопок и ру(!ек управлен|4я.
5.2. (овременные &нолоао-цшфровьое осцшллоерафьь
^ск-2о21
Аналогово-шифровой осциллограф: 2 канала' полоса пропускания 20 й[ц,
3,[1 3х10 см' [1увствительность 1 мБ/лел...5 3|лел, коэффициенть1 развертк|'1
0,1 мкс/Аел.'.0,5 с/дел, максимальное входное напряхение 400 в' вре[4я устаг!ов_
ле1]ия |7'5 нс' входное сопротивление 1 йФм, вход!-{ая е1\,1кость 25 пФ, ре)|(!'1[,1|'!
разверток: автоколебательньтй
ил:..т лцуш:'тй,
те-певиз1,1онньтй,
{-}. 14сто'тн:цкгц ст':н_
хронизац|4и: €Ё1, сн2, сеть, вне|1!нгтй; шгтс!ровой рехим. []амять 2 !(б/канал.
разре1шение по горизонтали 2048 то!!ек на 10 деленг.'тлт, !1редзапись, оди;'то';ньтй за'г_
пуск, са\.,|описеш. .|!ополнительнь!е с}ункшгт;.т: 3адер)|(ка развертки, вь1ход на пр!'1!-{тер' п!4т!1нуце 220 Б; габаритьт:324х1 32х398, п'тасса 8,5 кг.
Аск_2оз1
Агталогово-шифровой осц!|ллограс!: 2 канала, полоса пропускания 30 \4[ц'
3,г|1 8х 10 спп, !1увствительность 1 штБ/ле.п..'5 Б/лел. коэффишиег{ть1 развертк1'1
0,1 ьпкс/дел...0,5 с/лел, макси]\'!альное входное напряжение 400 в' вре]\4'! ус'|а1]ов_
лени'1 11,7 нс, входное сопротивленгте 1 йФп.1, входная емкость 25 пФ. Ре>кттп':ь:
ра3верток: автоколебательнь|й т.тли ;<лугшттй. телеви3ионнь:й, {-}. |4сто'!нтак:''г синхрон!4зации: €Ё1, €Ё2, сеть, внегшний; шт'тс|эровой ре)!(и[.|. []апцять 2 кб/канал, разре|1|е!-{ие по горизонтали 2048 то!!ек на ]0 делений, предвар!1тельная зап]4сь
осц}4ллограм['!, одиночгль:й запуск, самоп11сец. |ополн;ттельнь1е с[ункшитт: заде1])!(_
ка развертки, к5_2з2, вь1ход на пр11нтер. [1итание 220 в/50 гц, габар!'1ть1:
324х|32х398; \4асса 8,5 -кг.
^ск-22о2о
Аналогово-цифровой осциллограс|: 2 канала, ]1олоса пропускания 20 й[ц.
3"|!] 8х 10 сшл, чувствительность 1 шлБ/лел...5 3/лел, коэс}с[::":ш*'тенть! развертк|'1
0,2 мкс| лел'..0,2 с| лел, максимальное входное напр'1)(ение 250 в' вре\1'{ установления |7 ,5 нс, входное сопротивление 1 \,1Фх1, входна'1 е\{кость 25 пФ. Ре>;<т.тп';ь:
разверток: автоколебательнь:й, ждущи1:1, те-1ев!1311оннь:й,
{-}. 14сто':ник:'т с1]нхро-
низ;}ции: сн1, сн2, соть' вне11!ний; шифрово;:1 рел<ип,:: пам'1ть 1кб/кана.тл, разре_
25 тонек/лел, у-среднен]4е,
|ление по горизонтали 100 тонек/Аел., по верт}1кали
удер)кан}4е, сортировка'
предварительная
-
зап11сь, одинонньтй
запуск, са\4описеш.
!,ополнительньте (;ункции: курсорнь!е }.1з\1ерен!1'!, задер)(ка разверткт''т. Р5-232.
вь!ход на пр!,1нтер' вь|.ход канала 1, 7-вход. |]итание: 220 Б; габарить1:
320х140х430; масса 8'5 кг.
Аск-2206о
Аналогово-шифровой осциллограф: 2 канала, полоса п}]опускания 60 й [тт.
3]|] 8х10 см, ({увствительность 1 птБ/ле.т...5 Б/лел, коэ(:(;ишг;енть! развертк!
|
0,2 мкс/лел...0,2 с| ллел, максимальное входное напр'|)кение 250 в' вре[|'1 устаг!овле!'{ия 5,8 нс, входное сопротивление 1 мом, входна'1 е[4кость 30 пФ. Ре;к:.':птьт
разверток: а:зтоколебательнь!й, ;<душий, телевизионньт:,:г, {-[. }4сто.лник;.'т с1,1}{хро_
ни3ации: сн1, сн2, сеть' вне|шний. !,ополнительнь!е (;ункшг:и: курсорнь!е }4з\1е_
рения' 3адерхка развертки' к5-232, вь1ход на пр},1нтер' в},!ход каь|ала |,7-вхол'
[[итание: 220 Б; габаритьл: 320х140х430; ь1асса 8,5 кг.
5.2.2. Аналого-цифровь|е осциллографь' фирмь: 6оо6 !\/!!]
|(орпорашия 6оо6 '$/!11 1:-тз|гг:т-:':е;-':1з €о, !-1).вь|пускает г1есколько \,1оделе[1 ана_
лого_шифровь|х осциллографов. 1ак, приборь1 типа со5 6\0з/6|03€/ иптеют лг'тапазон (|астот от 0 до 100 й[ц. Б приборе со5 6103с и\'{еется воз\1ожность авто_
24з
|лава 5. €пацшонарньсе
цшфровьсе ш сгпробоскопшцескше осцшллоерафьс
матического
основнь!х
измерения
метров исследуемого сигн€ша.
пара-
Бсть
типичньлй набор возмо>кностей такого
рода приборов: курсорнь!е измерения, 7
функций экранной графики, автоматическая установка длительности основной
развертки' задер)(анная развертка, автома_
ти(|еская установка уровня синхронизации' синхронизация телевизионнь|м сигналом (покадровая и построчная), вь:ход
канала синхронизации, вход кан€ша 7,
светодиодная индикация и звуковое предупрехдение. Ё приборах 6Ф5 6103/в103с
имеется ламять на 10 установок органов
управления.
Ршс. 5.3. Бнен^снцй вц0
аналоео-
цшф ров ь!х ос цшллоер аф ов
со3 6031
Бще более совергшенньтй прибор
со56200 имеет полосу пропускания от 0 до 200 й[ц. 3тот осциллограф лвухлуневой и двухканальньлй' что позволяет одновременно наблюдать на .*р'й* 4-сигнала. Фстальнь!е возмо)кности прибора ан&'|огичнь! описаннь1м для ьцоделей 6Ф5
6!03/6103с/ 6112. €тоит отметить более совершенную синхронизаци1о от телевизионного сигнала, позволяющую вь|делить любую заданную стр0ку и наблюдать
сигн:шь| основнь!х телевизионнь!х стандартов \15€, РА!- и 5всАм.
!вухканальнь!е ан'шогово-цифровь!е осциллографьл со5 603 1/60з0 (рис. 5.3)
имеют полосу частот от 0 до 30 й[ц и характеризуются вь:сокой чувствительностью _ до 1 мБ/дел. ]\4одель со5 6031 имеет дополнительно встроеннь:й 6-разрял-
нь;й цифровой частотомер. Ё'сть дополнительнь:й вьтход канала €Ё 1 и во3мо)кность
просмотра сигн,ша при основной и растянутой развертках. Фстальнь!е возмо)кности
прибора типичнь! для таких осциллографов: курсорнь!е измерения, 7
функший экранной графики, автоматическая установка длительности основной развертки, за*
дерханная развертка, автоматическая установка вида синхронизации, синхронизация телевизионнь1м сигн'шом (покадровая и постро(|ная), вь:хол канала синхронизации' вход канала 7, светодшодная индикация и звуковое предупрехдение.
5.2.з. Аналого_цифровой осциллограф €1 -137 /2
Ряд аналогово-цифровь:х приборов вь|пускает \4инский приборостроительнь;й
завод. Аналого-цифровой осциллограф с\-\з7/2 построен на базе аналогового
осциллографа €1-137 и предна3начен для исследования формь: электри(1еских
сигналов' измерения их амплитудно-цифровь1х параметров и визуального наблгоден\4я в реальном времени или после записи в цифровую память. [1ри этопс существенно увеличиваются возмохности прибора в плане качественного отобра>кен;тят
без мер:1аний медленно изменяющихся процессов или редко повторя}ощихс'! сигналов' <ре)(им самописца> позволят непрерь!вно регистрировать эти процессь|.
[1редпусковая зались обеспечивает регистрацию процессов, предшествующих моменту синхрони3ац|1и' а н:шичие интерфейса п.5 _ 232 передачу форш':ьл сигналов
на персон'ш ьнь;й комп ьютер для автоматической распенатки осциллограм м.
1ехни ч еские характери стики лриборов серии €1 - \ 37
:
о 1(оличество каналов вертикального отклонения: 2
о Ре;г<имь: отобра>кения: канал 1, канал 2, суммирование сигналов канацов 1 и
2, поонередная коммутация кан€шов
244
\ и 2.
5.3. !]шфровые осццллое рос!сл
|1олоса пропускания: 25 \4[ц
] Бремя нарастания'. |4 нс
о
0
|(оэффициенть| отклонения по вертикали: 2 м3/лел '.. 5 3/лел
о
о
о
о
о
о
о
о
о
Бходной импеданс: ! йФм/20 пФ
йакс. входное напр'!жение: 100 Б (эффективное 3начение)' 300 в (с лелгтте_
лем 1:10)
|-{ифровая память (0-\37/2): частота дискретизации | \4 [-ц, ч;.':сло |)а3р'|до!]
Ацп 8, объем памяти на канал 0,5 1(байт, предзались 50 %
!(оэффициенть[ развертки: 200 нс|лел '..0,2 с/лел (растят;т<ка в10 раз), 20
нс| дел ... 10 с/дел для €!-1з7 /2
[1огрегшность измерения времени: +4 % , !5 % (в ре>киме х[0)
Ре>кимь; развертки: автоколебательнь:й и хдущий
14сто.:ники синхронизации: кан:ш 1, канал 2, внегшний, [3 (строка' по;те)
!,иапазон частот внутренне:1 синхронизацият 10 [ц ... 25 й[ц
!'иапазон !!астот внешней синхронизации: 10 [ц ...25 й|ц
Б рехиме !, - [: полоса пропускания: ! \4[ц (3 дБ), коэс}с}гтшг:е}]ть! от}(|1о_
нени'! 2 мБ/лел .'. 5 Б/лел, погрешность измерений +10 %
!-{ифровой мультиметр ((|-\37/\): диапазон измерени'( напр'1)ке!11!'! пос'гоянного тока 2 мБ... 1000 Б (погрегшность 0,7 %), диалазон !13мерег!}1'! сред_
неквадратичного зна(!ения напряжения переменного тока 2 мБ ..' 700 3 (по_
гре1шность 2,5 %), входное сопротивление 1 \{Фм +0,1 %, д|'1аг!а3о!|
(погрегшность 0,4 %), л:':атпазо::
измерени'[ постоянного тока 0,02 мА ...2
^ 1 Фм ... 2 й9п'т (погрегшгтость
измерени'! сопротивления постоянному току
1,5 %)
!(алибратор: меандр (1 к[ш' 1 Б)
Размер экрана 60х80 мм (3х10 лел)
}скорялюшее напр'1жение 3.111 8 кБ
!'иапазон рабо.гих температур 5 - 40 "с
[итание |27/220 в +10 %, 50 ?ц
[|отребляемая мо1цность 40 БА
[-абаритнь:е размерь! с|-\37, с\-|з7 /2 375х270х !30 й[,
с|-\37 /1
375х270х160 мм
. йасса:'с|-|37 5 кг €1-1,з7/1 5,з кг' €!-\з7/2
5,5 кг
5.3. 4ифровь!е осциллографь!
5.3.1 . |]ифровь|е осциллограФь| [!|инского приборостроительного
завода
1( шифровь;м осциллографам относятся приборьг, не просто имеюшие цифровь|е средства (например' микропроцессорное управление или встроеннь1е му'|ьт!4-
метрьг), а осуществляюцие шифровое преобразование аналоговь|х сигналов, }4х запоминание в памяти и осу!1_1ествляю11]ие вь|вод сигн:шов, представле|-{нь|х !; !'!!''
ровой форме.
!'вухканальл-ль:[! шт:(;рошо|! осцгзллограф с3-з3 (ргпс. 5.4) йинского гтр:тбо1';стс;роительного завода имеет с по.1осу частот от 0.-го 20 |\4|-ц. Фн ь:о>кет 1;а6о:;,;п .'.
245
|лав а 5. € гпацшонс!р ные циф ровьсе ш сгпробос ко пшчес кце ос цшлло ер аф ьо
Ршс. 5.4. Аналоеово-цшфровой осцшллоераф €8-33
скоростью вьтборки 20 Р1в/с и имеет объем па&{яти 4 1(байт/канал. [1релусмотрень1 курсорнь|е из[,1ерения и возмохность
подклю!]ени'1 к компьютеру
через порт
к5-232.3кран прибора име9т размер 80х100 мш1, [{а1сса прибора 8,0 кг.
Бше один осциллограф с8-37 того хе завода (рис. 5.5) имеет два] канала с полосой пропускания от 0 до 100 й[ц; частота вьтборок 100йв/сек; объепт па]\4яти
32 \{ба*т/кан; автомат/курс-22 вида }.1змерения; Б|1Ф; Р5-232; экран 5!6А 15'':
п,тасса 6,5 кг (блок осциллографа). Фтли,лительная особенность этого прибора
-
применение стандартного дисплея от компьк)тера! что 3аметно упростило конструкци 1о осц!4ллографи.:еского б.пока. Фсшилло гра(; имеет и стандартну!о клавиатуру от кош|пь}отера и даже графинеский п':ангтпулятор - ]\{ь!|]!ь. Фнг4 позволя:от
удобно управл'1ть работой осшиллографа.
Фсшиллограф с8-37 регистрирует оди}{очнь1е собь]тия с частотой вьтборки: ло
100 йвьтб/с на канал и повторя}ощиеся сигн€|],|ь|
до 10 [в/с. Фсшиллограф создан на основе новейгших дости;<ений электроники с применен|1е!\,! современноЁ:
элешцентноЁа базьл велуших зарубежнь:х фирпп и'технологии поверхностного \4онта-
-
жа. [1рограммное обеспечение осциллографа €8-37, реализованное в операц!,1онной сл':стеме \{!:-:6ошв -95 максимально ориентировано на работу с пользователем
и обеспе.1ивает управление рехимами ошифровки' накопле|1ия' отобрал<ен;тя
л..т
Ршс. 5.5. |!шфровой осцшллоераф €8-37
246
5.3. |]шфровь[е осц!!ллоерафьс
математической
обработки
измеряемь|х
сигналов.
Больгшое
коли!!ество
стандарт_
нь|х вь1сокоэффективнь|х программ может бь:ть легко использовано в тако\4 приборе для дополнительной обработки' документировани'| измерительной инс!орптации' построения графиков и т. д.
}добньгй пользовательокий интерфейс обеспечивает :широкий вь:бор аппарат_
нь!х и программнь!х установок и предустановок: амплитуднь1е и вре\,1еннь!е п,1ас|п_
табьл и диапазонь!, типь1 входов' ре)кир1ь| синхронизации' единиць| изь,|ерен!1'|'
цвета элементов и многое другое. Разнообразнь]е дета_'1ьнь1е измерения с по\'1ощью курсоров очень помогают в работе, результать| постоянно присутству]от |]
строке статуса. ?1меются большие возмо)кности дополнительной математи.;еской
обработки измерительной информац!4и: усреднение, сглаживание изп,1еряе[,!ь]х
сигна.,1ов, интерполяция ме)к\ду отсчетами' спектра.,1ьньтй анализ (прямое и обратное преобра3ования Фурье). Бсе текущие изш|ерения авто{\,1ати!тескт.т фиксируютс'|
в рабоней области программь| и снаб>каются рабоними этикетка}цут' Ах ['|ожно за_
тем просматривать, сохранять' удалять1 переип'|еновь]вать' снаб>кать ко]\{\1ентар!{'1_
ми, вь!зь!вать ранее измереннь|е данньле.Больгшой цветной экран с 1]ь1сок}{\1 разре;1|ением (5усА) обеспечивает ка!!ественное отобрахение сигнала.
1ехнические характеристики осшиллографа:
. |]олоса !{астот регистрируемь]х периодических сигн€шов:
. йаксимальная !|астота дискрети3ации: !00 й[ц
. 3ертикальное разрешение: 8 бит
о Бремя нарастания переходной характеристики: 3,5 нс
о |иапазон []астот синхронизации; до 110 й[ц
100 й[ц
о !иапазон исследуемь]х сигналов: 0,002-40 в (250 Б с дел. 1:10.1
. 9исло каналов: 2
о 9исло разрядов А]-{[!: 3
. Фбъем памяти на канал: 32 |(байт
. |]редварительнь:й запуск и послез]луск: +\00 %
. Фсновная погрешность измерений: -амплитулнь!х параметров 2 %, временнь!х параметров \,5 %
. Бходной импеданс: 1 йФм/25 пФ
о Разпдер экрана: стандартнь1й 15'' 5усА монитор
о [иапазон рабоних температур: +10'.'+35 "с
. |1итание: 220 в +10 %,50 - 60 [щ
. |1отребляемая мощность:2]0 БА
. [абаритнь!е ра3мерь!: 408х362х165 мм (блока осшиллографа)
. йасса блока осциллографа: 6 ,5 кг
Фсшиллограф с8-40 (рис.5'6) имеет полосу пропускания 200 й{-ц и макс},![,1а_
льна'| ({астота дискретизации 200 й[ц. [1редставляет собой 2х-канатьньтй штафро_
вой осциллограф с диапазоном частот исследуемь|х сигн'|'пов до 200 й[ш. [1рибор
регистрирует одиночньле собьлтия с частотой вьтборки до 200 йв/с на ка||ал |4 по_
вторя]ощ|4еся сигналь]
- до |0 [в'7с. 8сшиллограф создан на основе новейгших дости>л<ений электроники с применением современной элеш:ентной базьт велуших з|1рубе>кнгьгх фирм и технологи14 поверхностг{ого ш{онта)|(а.
Фсшиллограф с8-40 разработан с применен|.!е}1 в своем составе пэвм типа !Б\4
Р€. [1рогра]\,{мное обеспечение осциллографа €8-40' ре:ши3ов?|нное в операцион_
ной системе \{|:'':0ошз, в максимальной степени ориентировано на работу с поль3о247
|-лаво 5. €тпацшонарнь!е
цшфровьсе ш стпробоскопцческше осцшллоерофьс
вателем и обеспе.ливает управление рехимами
ошифровки, накопления' отобрахения и мате-
матической обработки измеряемь!х сигналов в
операционной системе \[!п0ошз 2000/{Р. Бо-
ль11]ое количество стандартнь!х вьлсокоэффективнь|х программ мо)кет бьтть легко исполь3овано в таком приборе для дополнительной об-
работки' документирования измерительной
ин(;ормации' построения графиков и т. д.
}добньгй пользовательский интерфейс
обеспечивает широкий вьлбор аппаратнь1х и
программнь|х установок и предварительнь!х
установок: амплитуднь|е и временнь!е мас1штабьг и диапазонь|' типь! входов и временнь|е
масгштабьл и диапазонь]' ре)кимь| синхронизац|1и, единиць! измерения' цвета элементов и
многое другое. Разнообразнь!е детальнь1е измерени'1 с помо1ць]о курсоров очень помогалот в работе, результать! постоянно присутствуют в строке статуса. 14меются обгширнь;е
возможности
дополнительной
математи(!е-
. :-'
."":"
:!1!,::|:1::::::.::,:;:;:::.
.,.:::1].!1!:,
- --*,**
\,]€
;,
.
Рцс. 5.6. !!шфровой осцшллоераф
с8-40
ской обработки и3мерительной информации: усреднение' сглаживание изп4ер'|емь|х сигналов' интерполяция ме)цу отсчетами' спектр;шьньтй анализ (прямое
обратное преобразования Фурье). Бсе текущие из\,1ерения автомати.лески (>иксируются в рабоней области программь! и снабжаются рабочими этикетками. ?1х
:.':
мо)кно затем просматривать, сохранять' уд2ш'!ть' переименовь!вать' снаб)кать комментариями, вь|зь|вать ранее измереннь|е данньле.Больгшой цветной экран с вь!соки м разре11!ением (5усА) обеспечивает качествен ное отобра)кен ие си гнала.
1ехнические характеристики осциллографа €8-40:
. |1олоса частот регистрируемь!х периодических сигналов: 200 \4[ц
. йаксимальная частота дискретизашии: 200 й[-ш
. вертикальное разрешение: 8 бит
. Бремя нарастания переходной характеристики: 3,5 нс
. !иапазон исследуемь!х сигн;шов: 0'002 - 40 в (250 в с лел. 1:10)
.
9исло каналов:2
о 9исло разрядов А!-{|1: 8
о Фбъем памяти на кана]1: 128 !(байт
. |1ред- и послезапуск: +|00 %
. Фсновная погрешность измерений: амплитуднь|х параметров 2 7', временнь!х лараметров 1,5 %
. Бходной импеданс: 1 !1Фм/25 пФ
о Размер экрана: стандартнь!й 15'' 5усА монитор
о
рабочих температур: +10...+35'с
'о {иапазон
|1итание:220 в+10 /о,50_ 60[ц
. |1отребляемая мощность:250 БА
. |_абаритнь|е размерь|: 408х362х165 мм (блока осциллографа)
о йасса (блока осциллографа): 6,5 кг.
248
5.3. 4шфровьш осццллоерофьс
Фсшлтллограф €8-40 относится к новому поколению цифровьгх осциллогра(;ов'
которь!е построень| на основе персонального компьютера (|1!() с архитектурой
1вм Рс.в такие осциллографь; нередко встраивается стандартна'! систе]\,1ная плата
персонального компьютера с современнь1м микропроцессором
- вплоть цо Рег-,:1!;-;г-'т'': 4. Разработка []!( достигла весьма вь|сокого уровня и нь1не компьютер с процессоро]\,|, работаюшим на !|астоте около 3-4 ['[ц, стоит мень!ше 500 $. 1(онструк_
тораш| осц|{ллографов остается дополнить
его измерительнь!ми
блоками и специа-
льнь|м программнь:м обеспечением.
5.3.2. !.|ифровь:е осциллографь| фирмь: 6оо0 \А/]|!
Ряд цифровь1х осциллографов вь|пускает фирма 6оо0 \{111 [з0' 3|]. Бот у>ке несколько лет на российском рь1нке присутствуют ее шифровь|е запомина|ощие
осциллограс}ьл серий со5 820/840 (рис. 5.7). Фни продаются компаниет] <|1рг.:ст>.
Ё:.:же приведеннь|е даннь|е этих приборов взять| из 14нтернет страниц ко]\4пании
< [1
рист> (шъмш.рг1з{. ггт).
Фсшиллографь: этой серии вь|полнень1 в прямоугольнь1х корпусах и имеют
прость1е органь{ управления. Благодаря это},1у на передней панели расположено
небольшое
число
ру!1ек'
кнопок.
Фсновньге
рехимь|
работь:
осциллографов
зада_
кнопками, расположеннь[ми справа от экрана и индицируютс'! на нем. Ёа задней стенке приборов со5 8205/8405 (рис.5.8) располо>кень| ра3ъе\4ь1 портов для подключения компьютера (параллельньлй, последовательнь:й Р5-232 и {'-.}5Б). Фсциллограф со5 820€ ишцеет цветной дисплей, у остальнь1х
ютсят с!ункшиональнь|ми
приборов испол ьзуется монохроп,! н ьх й дисплей.
3ти двухканальнь1е приборьл расс!!итань| на наблюдение сигналов с 1!астота1]\,1!|
до 150 (со5 820) и 250 (6)5 840) й[ц. [1олробньге техни(!еские характер!-4ст}!к|.1
|.т воз]\,1о)кности шифровь1х запоминающих осциллографов
820/840 представ-
6)5
лень| в таблице рис. 5.9'
Бь;пускаются такхе 100_й[ц шифровь;е запоминаю1цие осшиллограс}ь:
со5830 с.ластотой вь;борки в реальном масштабе времени |00 йв/с. [1риборь;
14[.{еют вь1сокую то!!ность развертки
- 0,01%, автоматический вь:бор синхрониза-
цитл, 15 предустановок ре)кимов работьт' меню ре)кимов' вь1сокое разре1]1ен}4е экрана (480х640 тонек), меню настройки 3-[1, !Р1 и к5-232 интерфейсьл лля: рабо-
ть} с персона_пьнь!м компьютером' вь|сокую надехность и качество. Бпро.геьт все
это прису!!1е 14 другим' отме!!еннь|м вьгше приборам этой фирмь:. }ехнические характер!1стики осциллографов со58з0 представленьт на рис. 5.10.
Ршс. 5.7. Бнен:ншй вш0 цшфровьсх
3а помш наю щшх ос ц!1ллоер аф ов
со3 820 / в40
Ршс. 5.8. Бц0 но за0нуо;о панель цшфровьсх
3а
пом!! на к)щцх о с ц !1лло е р о ф о в
со5 в20 / в40
249
[лово 5. €гпоцшонорные
!и8ял вяР|икльн0ш
цшфровьое ш сгпро6оскопццескце осцшллоерафьс
попса прФщсхания
(-з
дБ)
кооФ, 0тм0внвя (к-*}
поФешностьустановхн кф
0.'.15{ |'1'ц
] о..250 мгц
2 *$д$л...5 в.А6л (цаг 1-2.Б}
!3 ъ
вр€Ф
мР{фанця
входн0й н*пЁдак
}!ахо' входи@ #пряженяе
Рехимь!
натематиЁ
Р!з0{!ль!!0г! коэФ. [}аэвертхя (кР 1
0тхл0п!!{ия
по|решноотьустанФвхи к-*
хА1{*л ш
08нхР0н|з}цня
Режниь!
зо|, в (ос+Ас пн& до 1 $ц}
ханФ 1 кафм 2, Ёнал 1 {?) инвФтирфа}н!!й' кавФ 1 и 2
'
работь|
райоть!
источншк! сяж9осигш&
Рехшмь| загвсха
'вз6ертх!
Фильтрь! сннхроничции
внешнФ син\ронш3ац'я
кан 1 + кан 2: кан 1 _ квх 2: БпФ
1 я0дЁл''.10 {'д9о (шаг 1_2-5)
+о.*1
9'
осювюй. окн0,:о0м цна. с&фпиЁ9ц. х_у
кавш 1. {а*Ф 2, оеть, вн0щ6!
АвтйФвбатвлфй| хд)щий' о,}йратнь|й, та {нт$с' РА!' 8ЁсАм)'
пред- {20 двл.) и @лв3апу.{ (1осо двл). по вш6хи {108 *'.'],з мо),
по оф6ытию (2. .65ф0)' по}!цню {ттл. зсл' : 20 в), ю фрФту, по
длительностм
имп}!ьса (2о нс...10 с)
Фнч, Фвч' ф*льтр шума, связьАо' с€язь 0с
_ф-,'..'.'*-'",
чк'в,тол'.'с."
5о мв (0..'зо мгц)'
50 мв {0._.зо !!{гц)
:Ф) ьтв (з0.. 150 мгц)
'ф ь!в ]зс..15о !.{гц]
!5о ь!в (15о..25о цгц!
уввнь: пост0я{нф т :з в. вш*о*'ов : в п"'.
ма6 уровёнь: зф в {0сяс пи(' до 1 ;гц}
Ашп0г}цлФР0в0с
пРв0БРАз0в4ни!
вход внешне;
1мо8/+2%]]22лФ
разрешение
Р оиг
по 6ер|имл!
ч*тота дяск9етшхциш
дФ 180 мгц ч4 к*ш
длйна ипксн
125 кбайт на канм
эквшв. фстота дясярети*щн
п!ховь!й
де]е(тФр
10 ьс
р€ххйь!
1яй8ть!
8ыофв. ли.. штоктор (* 10 Ф], усроднвчю (; ''. / 256) ьа*ото|ио:
куРп}Р!ь!Ё!зн!Р!8ня
(внйцик
чст0т0я.Р
Рдзрешеняе
д0п0лн|тЁльнь|.
в0зм0пн0стн
до 25 ггц на *ц
по!{${]онтшх
димзонлзмерени}]
поФешяость !зм4*ния
интёрфейс {Фйе о05420}
6инхронвацля
Автоустановка
Режимх-у
глу6о@я паиять
вЁ6фшинь! записи (0.5 к ]., / !25 к]
д!}: ]т: 1/^т
1:']:1нарас'ён.я.1фа*:{!:_!;{о]ф.заполч0-ия
1$
раэрядрв
1огц'.,15бмгц
АвтФы6ор си*рфоигнала {2_€в.
жк-дисшей
х_йв1:у_@2:разн0стьф€
<з!до1фх'ц
-]
залфыощ'ь!ван{е: 2 осц@г!э$мь|: 16 прс0ифй
с|хдяеннЁ (ю]]иь! ги|нша с шд6лщм; а9кФлр0изщдеян€
4 автФ илп курсоЁны{и!
113мв!6нпя9й
вх 12дал 1р8рФиа з20 х 24о)
налряжевке пнтанш
г'6!рктнь|е раиеры
254 х 142 х з1о и1А
й!асоа
4'] кг
комшехт шставх*
рвхий)
*дЁл, од6л. парФ'9Фь! синх'юф{нма
люфилвй
0Бщ!г дАн[ь!Ё
1огц'.'25ф_.мгц
*2 ъ
0$в; в5_23:с; сР]в (Фп{ия}; !Рт;
1со-..140 в.4&._аз гц (автовы6ор)
пйтв*я {1]. лАлиталь
1:111:18
Ршс. 5.9. 7ехншческше харак/першс[п!!кш цшф.ровь!х 3опо''шна|ощ|!х осцшлло2рафов
со5 в20 / в40
5.з.3. [ифровь:е осциллограФь! АктАком
8бъединение А|(тА1(ом представляет на российский рь|нок несколько совре-
[,1еннь!х моделей цифровь1х осциллографов [24]. Рассмотрим кратко их |-1оменкла-
туру [1 основнь!е техни!|еские характеристики. Более подробнь!е даннь!е о цифров{,|х осц}|ллографах этой фирмь1 мохно найти на ее сайте ш\.у\м.ак1ако|]].1'!!.
Аск-215о
3тот шифровой осциллограф явл'1ется, судя по всему) аналогом осциллографа
о5-1150 фирмьт Ё7 }|у1\а|. Фн имеет 2 канаца, полоса пропускания 150 й|-ц, ,;астоту д11скрети3ация 100 й[ц (2 канала) или 200 \4[ц
- 1 канал' в рехиме стробоскопа 1{астота дискротизации равна 25 [[ш, разрядность Ацп 8 бит, емкость па}\4'!ти
321(Б' чувствительность 2 п{в/дел- 5 Б| л9л' макси]\1:шьное входное напря)кен}4е
250
5.3' |]шфровь!е осцшллоерафьо
хаоашешшс]!ш
1{ш:л верпд;шного
г_'тп!н6пи
значёнш
паоане]оь|
пфп!са п1]опус!.фи (-3 дЁ)
1{озЁ. птгтц:ненпя
п]1п]Ёшосъ
1[{
!|гтшоБ'11'
п.''1|]0 !'игц
|)граниченив пс1л0сь! пр0птЁк;]ни:а - дп !! }т1[ц
] ь:8:'двл''.5 8/двл (шаг 1-2-5}
]
!.
:]_||| н 1|1!- +А|- п п[ дп ! к! ц1
1 н(]де.л'''5 с/дел {шаг']-]-5)
1т1шс. в>:вдтое нш1:тх*ште
}{цщ
т(оз,!' шз]6Ё|]т!.и [к
го!!л!шш'ного
|[оцешосъ устшог,тз: \пэ
]
!
ошцнещ!!
рз]в.'
+!,|11 1,1
Автокгте6'зтп.шд!' х;ц:щя:1 пдтв:цаш,д{, тЁ' п|:|вд(1:-] де.л) и п0Ёлвзвп].сР': [50;_'1 дел)' э1дер)}}.а
в|1е'йЁнп (]п|] нс...1'3
пг: сп|:ь;тшю [,,,:!5[;1:-1}, по
']2
'',!|:)'
в)
т!1{|вн[! гттл, з(:л' *
затц::ка 1:шг,еЁвд:
Р е*эдд':
п|_1
Аншпго-цтф'роьов
щевЁдшввш:е
Ре;шп'пт ра6,зъ:
Ра:1:ешеш:е по ъерпл:ш
9астс'та дгс::Решат{тдг
3зз:ш- чагтс'та #:сще!!{щд'
Ё 6ъ ет т пш,дш:
о,]ноЁн0Ё вкв.7!|}ц1 окна' гаплппнсвц,
А[_[|1 одтаг.1:
,.']0 |.''1гц| д.лнн;] з*п!1с! дп 125 !{[1ай:т н:: квнз_л
]]:]нс {10 \цс]дш..'] с1де-п)
Ё! ]Б']!]кц п!:!вьй д*те:тор :..:0 нг) ' ;;г1; Ёд{Ёш1Ё .: |. ..1
1ф' нят:ппвв+*' вътйп:: шв'т авпгтт ([! 1 }{ ;' : 11] 1!
д ] 101:| ш!вь!!зс!р!]1;|с
!в !_1 [вьгБорог1с
115 !'{Б*Ё1т н|1 [':анал
ав.:го г:;пма
детеппр
|1:о:оэпп!
](-''|
е ]:1т
Рехзл'ш: р*бвп'т
_'.]
_т1] со1]ш
'е 'л!{*1]ек!а
Аьтот'цатпвсюте
!я1т[еЁешц
дЁпцш$е-ш'Ф]е
!Ф?!до}н0!'т1
ф'шщпг
[!т': 01
Ф,!'т!,$д[ п! в*1]пцщ1
'|г п!!!.{_пик;
'т,/
фшипвгвтзтяошшт
|-
да]@!е
{]тщг:,зшлвцц
Бпвк ььцепеши 1Ё сщон
Апто]гстшовга
!::сввт!
}{шр.шеште
,
т 1 н:;|]а*тания' | гпвзд' +1'_1 г:г:::ф заполненц:я
г!:1-23:г]; цР!в (0пция); |Рт| т[],д'
Аттпвь:Ёпр стдт{:с,стщша Ё-г;ш. ре]6ш"]]
!{шерф'ет!с
РА[; }.]13ё
Ё,;дещ е:'дец 1г1'опеш с'@(!]!с}шша
Р]1]Бе!|!:а Бнещ@{ с!шш!м
7_-т Ё'г1д
Ёпхт;:леш:е ш:офтпет]
]ьщ{е
[ пик'| '{' |:р' кв.'т [р.; -т; +]'| т п1;аис
п:ин.
1
ш:сь/счп'вш:е
до 15 п]ц'11п*,-{
* ' 1п дЁ-п (раз!Ёшвнне п40 н 4б[]
]г!г! ]{!- п .1а
г!!
ппшя
[ *Бацтште рвзт'терь:
]];ш ]5 ]б5 !'1|ш
пт ас.а
':;з
т.|_] кг
Р пс. 5 . 1 0 . 7 е х н тл це с к ше х а р а к /пе р 11 с *
{Ё
''
3{Ё "
в
ых 3 о по л1 !' на !о щн х о с ц[[л ло е р оф о в
400 в' входной импеданс 1 йФм/20 пФ. горизонта.,|ьная развертка сдлительность!о
2 нс|лел
5 с|дел, рехимь1 разверток: автоколебательнь1й, )кдуший' однократнь[й,
{_}. [ополнительнь1е возмохности: авто[{ати!!еские измерени'|' курсорнь1е измерени'1, рехи\,1 анали3атора спектра, па['1ять на 10 осциллограмм, предварительная
-
3апись осциллограмм' самописец, стробоскоп; исто!!ники синхронизации: сн1,
сн2, тв, сеть' внеш.1ний: габарить|: 370х167х338 мтт,{; п,1асса 5,5 кг. [1р:абор имеет
пик-детектор 10 нс, ж1(и 5,8 дюйма с разре|!|ением 320х240, интерфе!.|сь1 дл'| под_
ключения персонал ьного ко]\{ п ьютера се1]{го:] 1х, Р5-232 и |..] 5 в.
^ск-2о22/2о2з
| [ифровь:е зап оми нающие осциллограс)ь1
/2023 при наллежат к ново^ск-2022
ь,1у поколению п,|иниатюрнь!х осциллографов'
вь!полненнь|х в ударопро(1но[4
пластмассовом цветном корпусе
- рис. 5.1]. Фни имеют кнопочное управление
единственную вращающуюся ручку дл'{ просмотра длиннь!х осциллогра]\,1['1. эти
приборь1 могут использоватьс'{ как цифровь1е (|астотомерь|' а прибор Ас!(-202з
14
может
применятьс'|
еще
и
как
цифровой
мультиметр
и
логи!]ески,|
анализатор,
испбльзуемь|й дл'| отладки сложнь1х лог1.1ческих схем.
Ёа рис. 5.12 показань| фотогра(ри|4 экрана осциллографа А€!(-2023 пр:.т отобра;кении осциллограмш1 (сни]\,1ок сверху) и при отобра)кении результатов работь|
логического а!{ализатора (сништок сни3у). !{етрудно заметить детальность 14 боль|шо'| объе[,1 представляемой информации.
251
[лав о 5. €
гпоцшо нар нь!е цшфр ов ьсе ш с пробоско пшцес кше осцшлло е рафьо
Фсг:овнь:е техни!|еск!..1е даннь|е осциллограс|г:неско,.| .!асти приборов представлень1 на рис. 5.13' !{етрудно заметить, (!то
![астотг{ь:м
по
свойствам
приборьг
подоб_
н !,! а |-{а.;1о говь1 п4 сервисн ь! м осциллографам
с лредельнь1ми настотами 20 й[ц. 3то не
слу.;айг+о. !аннь:е осциллогра(эь: прелназ_
| {|:|(!ень! дл'| сервисного обслу)киван14'1
раз;'1141|}{Ф|-Ф оборулован|4я' нередко в полевь1х
услови'!х. Аля: этого оь|и питаются не только от сети переменного тока 229 Б (через внешни:"..т адаптер), но и встроенной
\!€0
Ршс. 5'1 !. |]шфровой осцшллоераф
Ас к-2023
аккуштулялторной батареи с напряже-
ниеп,: 4'5 Б. [|ри этом время непрерьгвной
работьт от акку1\,1улятора составляет 3,5
.:аса. йасса приборов менее 2 кг' габарить; 287х]53х82 мьц.
Б
роли
]\,!ультиметра
осшиллограф
Ас!(-202з мохет !43]\.{ерять постояннь1е и
г1ере1\1е!{}{ь|е |{апр'!)кения и токи' а так)(е
рез}4ст}.!вность (сопротивление). [1риборь:
могут использоваться в ка-
(!естве цифровь|х (|астотомеров с отобра^ск-2022/2023
)(е}-{;.1е\4 частоть| больгшими числами с больш},1[,1|1
разш|ерами знаков. !'иапазон нас-
тот частото[,1ера от 5 [ц до 20 й[ц'
воз[,]ож1{о
и 14змерение длительности от 50
г:с до 0,2 с. Ёаря:лу с отобра>кением резу-
в цифровой форме (3
|/2 - разрятдньгй индикатор, максималь*
ль-га1'ов ;.тзштерел-лий
ное (1т,|сло 4000), предусмотрен линейньтй
г|дика1'ор уровня измеряемь|х сигналов.
3озшдо>кен такхе комбинированнь:й ре|,1
отобра)кения
- осциллограп,1ш|ь| вместе с даннь|[,1и измерений шифрового
п{ульт!4]!{етра (рис. 5.14). 9исленнь!е дан]]ь1е !{3]\,|ере}!|1'1 отобра)каются со всех сто;<г.тп':
}]он экра1]:1' кро\,1е правой.
!.пя при:менения прибора А€!(-2023
ка!!естве
логи(!еского
анал изатора
в
Ршс. 5. 1 2. |7 ре0сгпавленше
осццлло2рамм (сверхц) ш 0анньох
ло ецчес ко ао а нал!13а
'по
ра ( с ншз у )
исполь-
зуется спец|4альньгй блок такого ан€шизатора'
показаннь:й на рис. 5.15. 11-|лейф с
подклю!!ается к осциллогра(;у, а провода с миниат}орнь!м|4 заж!|мам|4 к
].1сследуе}'1ь11\,1 то!!ка\,1 исльгтуемой логи.леской схемь|.
.4ля подкл:оче}-!и'1 к ко[,!пьютеру по порту к5-232 к осциллогр;'тс!ам прг..:лается
спец}4альньт[| к:тбель. Бместе с мобильнь1м компьютером
ноутбуком осциллогразъе}1оп,{
-
ра(;ьт А€!(-2022/202з могут образовать переносную лабораторию с весьма вь!сокиьпи (;уг:кшиональнь1ми возмохностягми. Ёекоторьге фирмь!' например Ё![А€Ё|,
у)(е вь|пуск;1ют подобнь!е осциллографь:.
252
5.3. |]шфровь!е осццллоерофьо
{!аранетр .
€уц ст ема
]"..
:'. .
:
ве рт|! !{альн ого э7клон ен !4я:
числ0 канал0в' ] ;. _.','_: ..;..,"';..;.;;;''.;';::'';::.:;;,'"
пол0са прощскания
.:;;:;::!{оэффицйц!{!,'яг$н-<'':;Ё$.иЁ":.#;н*]
8ерти кальное ра3решение
'.' 0ходной и|'|педанс .
; :1:
Ё!Ё]!ё;]1;'}#]!#!];Ё{*
.''.].;.,".'':.'...,,':.::..з,'_*1}*,:;;1!";!{;.,;,!
1'',]Ё;:,э:#]!:1{$;*!щ$$Ё-ч
#эЁ#$;н..ж$!- #. :"а'#;..&ч!1*#?з;!!!*1{:!!1{1|т111|
шакс" 20 !в1!-ц
8 бит (20 тонек на'1 деляние экрана)
'::^'",, :, !!''э.
] ; ]:]: ..''1;с;ъ'! ,м0п'з5 пФ..:'.
!:1акс. входное напряжЁние
42 8 (поот.+пик
Ён ст е лца г 0 рн 3 0нт а льн ог о 0т к -пон ен|!я:
,:;.::;,:;чдФ! !8ф,{$.||ф$.фд*!11']::
козффициент ра3вертки
! ::
:.:.рЁЁ*й''ц!!ц.
Режип: 2ооп
:
:э' :;**'т;;
:
..', '''
пере*,тен.)
!#!;$;#Ё:!ж}'.{;{!{Ё.;,"-щ.!Ё:
:!!!]!:;1!****;]ь1*+$*-|;#:::т:;#
0 6щн е харан т е р! ст!! х|! :
[ип зкрана
ЁЁйЁ:,:::
. "" "..""." ".
Разп: ер экрана
. ..
.. .. .... !,
]:;]:..!;$!4*м:*м:ш.бЁт|.а-0':.:,:,.:;!:,:1.;:,:,:,';":;!1;,];]!1!;1];.;;!!1!!!!:н1*!
*!$Ё::!$8!4Ёй1{й ['о* н }1 ц.: :;}*]::|
вох72 !т:*, 320х2+о 1очек
!':,.":,.'.',;.ц1:яй.оугойьн[:й, 1 кгц' 5 в
,;'..]':
;;;,{{Ё!Ё1Ё"Ё*
Рцс- 5-13. Фсновньое ,пехншцескше 0анньсе цшфровьсх осцшллоерафов А€|{_2022
Ршс.5.14. Бш0 экрана осциллоерафа
Ас к-2023 в реэюшо,!е ко:пбшншрованноео
реэюцма огпо6 раясеншя шнформацшш
/ 2023
Рцс. 5.!5. Блок лоашческоео
аналц3апо р а 0ля ос цт:лло е р аф а
Аск-2023
^ск-2122
Бнегшний вид нового шифрового осциллографа А€(-2122 показан на рис. 5. 16.
3то двухканальньтй прибор с полосой частот вертика.[|ьного отклонени'! до
|00 й|ц вполне мо)кет заменить как настольнь:й осциллограф, так и пер9носной.
Фн мо;<ет питаться от аккумуляторнь!х батарей или от адаптер;1 сети переменного
тока. 9увствительность прибора по вертик;ши от 2 мР/дел до 10 Б.дел' диапазон
ра3вертки от 1 мкс/дел до 0,1 с/лел. []рибор имеет встроеннь:й калибратор (3 3 от
пика до пика, 1 к!-ш), курсорнь]е и автоматические вь!числения, автома1ти(!ескук)
настро::|ку на сигнал и_др.
5.з.4. {ифровь:е осциллографь| фирмь: н|тАсн!
Ёа российском
рь!нке мохно
встретить некоторь|е модели цифровьгх осцил-
"пографов я:понской компании [{11ас!-:!, известной своими поставками электронно-
го оборулования для вооруженнь]х сил Апонии.1(ратко отметим их во3мо)кности.
253
|-лов а 5. € гпацшо нар нь!е цшф ров ьсе ш с тпробоско пшцес кце осцшллое р аф ьс
Р:.ос. 5.16. Бнет'цншй вш0 цшфровоао 3апо7|шно!още2о
осцшллоерафа А€&2122
ус-652з
2 кан:тла, 20 \4!-ц' 3,г|[, макс;4шта.']ьная скорость вьтборки 20 \1(/с, одновре\'1енна'1 вьтборка на всех каналах 10 !(слов/с, лам'1ть 2 (слова| кан|1л' верт!|кальное
|]а3ре111ен!1е
8 бит, },|аксимальная 1!увствительность 1мБ (х5), к5-232, вь[ход на
плоттер, курсорнь!е и3\,!ерения' ре)ким усреднения.
ус-6525
2 кан;тла, 50 \4[ц, 3,[[' птакси[{альна'! скорость вь:борки 20 \4€/с,
одг|овре-
ш|енна'1 вь;борка на 2-х каналах 20 \4(./с, па\,1'!ть 2 !(слова/канал, вертикальное
разре|'1|ение 8 бит, ь{аксимальна'1 чувствительность 2 мБ, .ластото]\4ер' автоустанов-
ка скорости развертки, к5-232' вь1ход на плоттер' курсорнь]е из\,|ерения! ре)ки\4
усреднения
ус-6545
2 канала, 100 \4[ц,3"|!1, шцаксг.тмапьна'| скорость вь!борк}1 40 1\4€/с. одновревь:борка на 2-х каналах, па\,1'1ть 4 1(слова/кана.л}' вертикальное разре|;1ен}4е
8 бг.'тт, п,1акси[,1альнАя нувствительность 2 мБ, шифровой частото{\,1ер' автомати(}еска'1 установка скорости ра3вертки, к5-232, вь1ход на плоттер' курсорг1ь|е |,1з\1ереь'1е]{1-{а'1
}]и'1' ре)(ип,1 усреднения.
5.з'5' {ифровь:е осциллографь! фирмь: твктнош!х
!(орпорашия [е&1го:':!х издавна занип!ает лидиру}ощее место в разработке элект-
роннь|х осциллографов вьтсгпего класса |32-з4'|. Б последние годь1 это, пре)|(де
всего' ци(рровь1е осц;4ллографь:, работаюшие в реально\,1 масштабе време|-{14
(рт":с. 5.17) и стробоскопи!|еские осц14ллограс}ьл. 1(орпорашия 1е&1гог:|х 3аниь1.1ет
о]<оло половинь1 рь1нка таких приборов. Рассмотрим основнь1е типь| цис)ровь!х
осциллографов' предлагаемь!х на на111е]\,1 росс:тйскошт рь|нке (увь: гте очень обшг:р_
!!ом из-за низкой покупательной способности на11]их научнь|х орга|-1изаций, которь1е используют поАобнь1е уникальгтьте приборьт).
Фсшиллографьт фирмьт 1е[1го;-т!х мо)!(но сразу узнать по их х!1рактерноп,1у пр'1[,1оугольном1у корпусу и строгош{у виду в стиле <ретро>. Б приборе используются
кнопки
с ллавнь1ми
обводами
и кругль!е
ру!!к|!,
ло виду
напоминаюцие
ру!!ки
в
3кран 3анип1ает 3на(!ительную часть плоцади, перелней
панели и позвол'1ет отобра)кать осциллогра\'1п,1ь1 и р93ультать1 изь,терений. ! мног!.!х осциллографов экран цветной' |-{ифровь]х надписей на передггей панели прак({то необходг'тмо отра)(аетс'1 на экране осшиллогра(;а.
т!.1(!ески нет
- все'
ста1]ь1х рад}топр!.1е\,1никах.
254
5.3. |]шфровые осцшллоераф ьс
Ршс. 5.17' !!шфровой 200-й[ц осцшллоараф то5-2024 фшрмьо [еЁ!гоп!х
€ерия то51оо0
[1риборь: с частотой исследуе\,!ь!х сигналов от 0 до 60 или 100 й!_ш' 2 ил:т 4 кпнала, дискретизация ! или 2 [[ц, монохроь,1нь!й ил'1 цветной ж!<и, па\'1ять
2,5 кБ/кал-тал' вертикальное разрешен1{е 8 бит, развертка по гори3онтали 2 птБ
5 3/дел., по горизонтали 5 нс
50 с| дел., рехим спектроанализатора (Бпф)' ]
автои3\4ерений, видео синхрони3ация с вь!бором строки' синхро}{изаци'! по дл|.]тельности импульса.
Фпционально поставл'т ются
1
:
то5-2смА{, - интер(;ейсньлй модуль для пк (к5232, сР|в, €е:-т{го:-т!х, кабель, |1Ф .Фрегт€}:о1се,>.
то5-2мвм - и:-лтерфейсньтй модуль для [1[( (к5232, €о:-:-:рас{Р[ав1-:'
кабель, |1Ф <Фрегт€1-то1се'>.
€еп|гоп1х)
Фтли.лия приборов:
1)5-!002: 60 й|ц, 2 канапа, дискретизпция 1 [[ц, развертка по горизонтали
5 г-:с
- 50 с/дел., 11 автоизь:ерений, монохромньгй )(|(}4.
5 нс
- 50 с/лел', монохромньгй ){(1(|,1.
то5-1012: 100 й[ц' 2 канала, дискретизаци:: 1 [[ц, развертка по гор14зон1'ал}.1
€ерия тР$2ооо
100 или 200 й!-ц' 2 или 4 гальвани!!ески изолированнь1х канапа и изол}4рова|-|нь:й вход внегшней синхр0ни]ашии. диск|)ети]ашия ! или 2 |-|-ц. цветно|| ж!(и.
память 2,5 кБ|канал' вертикальное разрешение 8 бит, развертка по горизо!-{тал||
2 м3...5 3/лел., по горизонтали 5 нс...50 с/лел., ре)ки\4 спектроанал14затора (Бпф)'
сохранение даннь1х ]-1а карту памят!.1 €оп-трас|Р|аз1-т, 1 1 автоизмерений, 6 раз1эя:лньтй частото]\'1ер, видео синхронизашия с вь:боро\,1 строки, синхронизаци'{ по длительности и\{пульса1. аккумуляторное питание, Р5-232' !Р].
Фпционал ьно поставляются
:
тР52Рвт!) - набор для измерени'! моцности для 1Р52000. Бключает 4 пробника Р5 120 (пасславнь;х, вь1соковольтнь:х) и [Ф для измерения и анали3а ]\,1ош-
ности 1Р52Ршк1.
тР52Ршк1 - по для измерения и анали3а мощности. йгновенньтй анализ осциллограмь{ и мощности' гармонический анали3' потери перекп|очения, (;азовьтй угол, измерения оу/о{ и 91/9т в месте нахождени'1 курсоров.
255
|-лава 5. (птацшонарнь[е цшфровьсе ш спробоскопшческше осцшллоерафьс
Фтли.лия пр:.':боров:
])5-2002: 60 й[ц' 2 каныта, дискретизация 1 [[ш, развертка по гор!4зонтали
5 нс
- 50 о| лел., цветной х1(и.
5 :':с
- 50 с/дел.' цветной х|(и.
то5-2012: !00 \4[ц, 2 канала' дискретизация 1 [[ц, развертка по гори3онтал|4
])5-20 14: 100 й[ц,4 канала, дискрети3ация 1 1-[ц, развертка по горизонтал!{
5 нс
- 50 с| дел., цветной х|(и.
1Р5-2022: 100 й|ц, 4 канала, дискретизация 2?[ц' развертка по гори3онтали
2.5 нс
- 50 с/дел., цветной х!(и.
1)5-2024: 200 й[ц, 4 канала, дискретизация 2[[ц, развертка по гори3онтал|4
2.5 г:с
- 50 с/дел., цветной х|(и.
€ерия то5зооов
[1ритборьт на 2 или 4 канала (1 йФм/50 Фм)' 100, 200, 300, 400, 500 или
600 \4[ц, цисьровой запоминающий, !РФ, большой цветной хки, ({астота дискретизацг1и 1,25/2'5/5 [|ц, длина записи 10 тьтс. точек/канал, рас|-|!иреннь:й набор
с|1нхрог1и3ашигт (в т.!!. по видеосигн:ш1у), детектирование аномалий сигнала, БпФ,
[1!}то]\4!1т1.1!1еск|4е и курсорнь1е измерения, Р)Р
5'5", вь;ход &'!я принтера и Б{1-':ег!1е{, вход внегшней синхрони3ации' неболь|!-]ой,
Ф;т ци оттал ьно поставля}отс'!
легкий.
:
то53у!о - модуль для работь| с аналоговь!м видеосигналом;
то535о1 - цифровое видео;
то53ААм - расширенная математика;
то531-|м - тестирование в пределах;
1'о53тмт - телекоммуникационнь1е
маски;
то53су - модуль для подключения к |1|( (&5-232' сР1в, вь!ход !6А);
то53вАт(в)' то53снс - питание от аккумулятора;
Фтл :::.:.:..тя приборов:
то5_3012в:2 канала, 100 й[ц, дискретизация до 1,25 [!-ц;
т05-30]4в: 4 канала, 100 й[ц, дискретизация до 1,25 [[ц, есть опция <Б\Р>;
то5-3024в; 4 канала, 200 й[ц, дискретизация до 2,5 [_|ц;
то5-3032в'.2 канала,300 й[ц, дискрети3ация до 2,5 [[ц;
1-р5-3034в: 4 канала, 300 й[ц, дискретизация до 2,5 [{-ц, есть опция <Б\)>;
то5-3044в: 4 канала' 400 \4[ц, дискретизация до 5 [[ц;
то5-3052в:.2 канала,500 й[ц, дискретизация до 5 [[ц,
тп5_3054в: 4 канала, 500 \4[ц, дискрети3ация до 5 |[ц. есть опция <<3\)>;
т05_3064в'. 4 ка*лала,600 й{_ц, дискретизация до 5 [|-ц.
€ерия то$5ооов
Фсшг:ллографь: с 2 или 4 каналами (1 йФм/50 Фм), полоса пропусканр:я 350,
500 или 1000 й|ц, частота дискретизации до 5 |[ш, )РФ/)Р[ до 100 000 осцил-
хки, длина записи 8 йб
(станларт), 16 мБ (опция). Развертка по вертикали 1 мБ-10 3/дел. Развертка по
горизо}{тали 200 лс/дел
- 1000 с/лол. Бертикальное разре1!1ение 8 бит (в ре;киме
усредне}!!'1'1 1! бит). |1огрегшность 1,5%. 14 титтов синхрони3ации, Фильтрь1 по
вход|1\4 и синхронизации. |]иковьгй детектор для импульсов с длительность:о от
!{с и 1]ь|1ле. йглтерфейсь: 6Р1Б, €е;':1го:-т!сз, к5-2з2, !6А-ош{, со-кш. Бсть так>ке
.пограш1м в сек, !{'!:-:6ош$-архитектура' больгшой цветной
1
]'1ндив}4ду;1.]1ьная
настройка интерфейса (\4у$соре (т:т)), йатематический релак-
.о}], статист],1ка' гистограммь|, спектроанали3атор. Фпционально поставл'|ются:
,;6
5.3. |-|шфровь[е осцшллое рафьс.
встроеннь|й лринтер' сенсорнь|й экран' увелич. память |6 мБ, программнь[е пакеть! для измерения мощности'
Фтли.гия приборов:
дхиттера
и др.
тп5-5032в: 350 й[ц, 2 канала;
то5-5034в: 350 й[ц' 4 канала;
то5-5052в: 500 \4[ц' 2 канала;
то5-5054в: 500 й|ш, 4 канала;
то8-5104в: 1 [!-ц, 4 канала.
€ерия то$6ооов
[1олоса 6 [[ц или & [[ш, 4 канала 50 Фм, частота дискретизацтли до 20 [|-ц по
всем каналам' 05Ф, Р!:':0ошз-архитектура' встроеннь:й [1(: 5]2м' нрр, сокш,
10'' сенсорньлй цв. х|(и, длина 3аписи 2 Р|Б/канал ло 32 Р1Б/канал (опшия:). Развертка по вертикали 2 мБ-10 Б/дел. Развертка по горизонтызи 25 лс|дел
40 с/лел. Бертикальное разре1]-1ение 8 бит (в рехиме усреднег|и'! 11 бит). [1огрегш_
ность 2%. €инхронизация Р|\РФ1\[(1п-:) 1400 комбинаций, йш1|!!!ету
2оо:-:-:({п-,:)' Фильтрьт по входам и синхронизации. [|иковьгй детектор для и\4пульсов с частотой от 50 пс. Бь;ходньле порть1: сР|в, !-Аш 10/100/|000Базе-[, €еп1го:'т!сз' [-)5Б2.0, к5-2з2, !6А' Ац0|о'
Фтличия приборов:
то5-6604в:6 [[ц;
то5-6804в:8 [[ц
или 7 [[ц
то$7оо0(в)
-
пс
нарастания ло |0-90%)
- (50аналоговая
- скор.полоса.
- с помоцью )5Р
-
(62 лс)
|1олоса 500 й[ц, 1 |_|ц' 1,5 [[ц, 2.5 [[ц' 4 [[ц или 7 [[ц,4 канала, [!астота
дискретизации до 20 [[ц, оРо/оРх более 400 000 осциллограмп,{ в сек, \{1п-
0ошз-архитектура' встроеннь:й [11(: 256й' гпп' ноо, сп-ком, 10'' сенсорньг|..т
по вертикали 1 м3-10 Б/дел.
- 64 мб.40Развертка
Развертка по гори3онтали 200 лс|дел
с/лел. Бертикальное ра3ре|]1ение 8 бит
(в рехиме усреднения 1 1 бит). |1огрегшность
\/о' | 1 типов синхронизации' Фильтрь|'по входам и синхронизации. [иковь:й детектор для импульсов с дл|4тельностью от 1 нс. Бьлходнь:е порть1: сР1в, |-Аш 10/100Базе-1, €е;':1го:-т!сз, ш5в'
к5-232, !6А, Ац0!о.
Фтличия приборов:
шв. [|(!4), длина записи 4 мБ
]!5-7054: 500 й[ц, 4 канала (1йФм/50 Фм), настота дискретизации до 5 [[ц,
усА-х1(и' длина записи 4 мБ 16 мб. Развертка по вертикали ! м3-10 Б/цел.
-
Развертка по горизонтали 200 пс|дел
с/дел.
- 40Фм),
1}$-7!04: 1 [|-ц' 4 канала (1йФм/50
настота дискрет|4зац}4и до 10 !-|_ц'
усА-жки' длина3аписи 4 мБ - 16 мб' Развертка по вертикали ! птБ-!0 Б/лел.
Развертка по горизонтали 200 лс|лел
40 с/лел.
- Фм)' частота
тп5-7154в: 1.5 [[ц, 4 канала (50
дискретизации до 20 !-|-ц,
хсА-х|(и, длина залиси4 мБ _ 64 мб. Развертка по вертикали 2 мБ | Б/лел.
Развертка по горизонтали 50 лс|дел
10 с/лел.
Развертка по горизонтали 50 лс|дел
|0 с/дел.
Развертка по горизонтали 50 лс|дел
- 10 с/дел.
-
- Фм)' частота
тп5-7254в: 2.5 [[ц, 4 канала (50
дискретизации до 20 !-[ц,
хсА-х|(и длина записи 4 мБ 64 мб. Развертка по вертикали 2 мБ 1 3/лел.
'
-
- Фм), частота
тп5-7404в: 4 [[ц, 4 канала (50
дискретизации до 20 [!-ц'
хсА-х|(и, длина записи 4 мБ _ 64 мб. Развертка по вертикали2 мБ \ 3/лел'
9 зак. 33
-
251
.|4ов.а''5 : Ёпьацшо н о р ньое цшф р о в ь!е ш с п р о 6 о с ко п !) ц е с кше о с цшлло е р а ф ьь
"' 'тв5:77$4$:' 7 [[ц, 4 канала (50 Фм), частота дискретизации до 20 !-|ц,
хсА-хки, длина записи 4 мБ - 64 мб. Развертка по вертикал:.': 2 м3 _ 1 3/лел.
Развертка по гори3онтали 50 лс/дел _ |0 с/дел.
€ерия то$8ооов
70-|[ц моАульнь:й цифровой сэмплирующий (проше говоря - стробоскопи!|е-
ский) осциллограф, до 8 каналов (электринеских и оптических сменнь]х молулей),
длина записи до 4000 точек' развертка по гори3онтали - 0,5 пс/лел _ 5 мс/дел.,
сенсорн,ьпй цветной 10_дюймовь:й )(|(Р1 с разрешением 640х480 то1|ек. 3то уникальньпй прибор, которьпй есть только в самь!х престихнь1х лаборатор:.':'!х мира.
@ерия тн57оо
100 или 200 Р1[ц, 2 гальванически ра3вязаннь!х кана.'|а' встроенньгй: г\,1ульт|4метр' частота дискретизации 500 или 1000 й|ц. |!амять на |0 файлов (с!орш': сигнала). ч/б жки, длительность записи 2,5 1(б/канал. 9увствительность
5 м9-50 3/дел. Развертка 5 нс_50 с/дел. Бертикальное разрешение 8 бит. [1огрешность2/о. [4аксимальное входное напр'|жение (1 йФм) _ 300 в км5. (урсорнь:е
! 1 видов синхронизации. Режим регистратора.
нерез
&5232.
Аккумулятор' вес !,45 кг, 177х2|7х5| мм.
к
|11(
|1одклю.:ение
измерения. 25 автоизмерений,
'Фтли.|ия приборов:
1Ё5-720А: |00 й[ц, 2 канала' настота дискретизации 500 й[ц;
1Р5_720Р: 100 й[ц, 2 канала, !|астота дискретизации 500 й['ц, дополнительно
ан€шиз гармоник' автоматические измерения мощности' синхронизаци'| по
двигателю с приводом ишм, пробники с максимальнь1м напряхениеьа 1 кБ,
}}!5-730А: 200 й[ц' 2 канала, частота дискретизации | ||"ц.
€водная таблица осциллографов фирмь: 1е[<1го:':|х, которь!е на росси|!ском
рь|нке предлагает компания 9ликс, представлена на рис. 5.18. [|риведеннь|е даннь1е можно исполь3овать для вь:бора осциллографа лля тех или инь:х работ.
€тоит остановиться на некоторь[х технических новинках' введеннь|х в шифровь|е осциллографь: фирмьг 1е|с{гог:!х [50]. |!режле всего, это касается органи3ации
входнь!х портов осциллографов с полосой пропускания в несколько гигагерц и
вь|ше. €тандартнь:й вь:сококачественнь[й коаксиальнь:й Б9-разъем Б\€ пригоден только до частот около 4 |[ц. (роме того, он плохо лриспособлен для работь:
с активнь[ми пробниками' поскольку пропускает только один сиг1{ал, а для пробников:}|}*ЁБ| еще.цепи питания. !ще в середине 80-х годов 1е[{го:'т|х создала
входной порт 1е}<Рго6етм (рис. 5.19) на базе разъема 3\€ с дополнительнь|м},| цепями питания и контактами для распознавания типа пробника.
'.€овремейнь:е осциллографьп
фирмьл 1е}<1гог:|х оснащень| еще более совершен]
нь:м интеллекту'шьнь1м входнь!м портом 1е[€о:':т':ес{1й, полоса !!астот коаксиа,льного 50_Фм разъема БйА которого доходит до 18 |[ц. [омимо возмохностей
вх0дного интерфейса в новь|х портах предусмотрень| во3можности каскад!4ровани}л.аксессуаров, калибровки и поддержки средств программного управлени'1.
[1реАставленная на рис. 5.20 таблица дает наглядное впечатление о техни!|еских
новйнках (ноу-хау корпорации 1е[{го:-:|х), которь!е введень! в ее серийнь:й шгас}ровь]е осциллографь:. 9асть этих новинок' нь!не введеннь|х и в осциллограс[ь: лру(|астности в главе 7, посвяшенной
, Ёих фирм, мь| рассмотрим в дальнейшем' в
осциллограс!инески м измерениям
Больш и нство цифровь!х осциллографов
![еских,измере.ний
ряда
параметров
исследуемь|х
и меет
средства
сигн.шов.
вь| пол нен ия
[|о
тислу
лений явно лидируют осциллографьг фирмьл 1е&1го:-':|х (рис. 5.21).
'
258
таких
автомат!4 вь|!|ис-
5,,3, - 4шф р о8 ь[е,,, ос.ц|!лАов р шф'ьо
от 100 р1гц
до 5в0 !4гц
п 5Ф'
г;Ё
фрФнт,
иипульс,
0илео,
2,5 !:&
Фронт, &:тлео,
!1мпульс {!-ллтн)
фр6нт, 6}|да0,
!4нпульс {|_лп.ттч)
8хЁшняя,
мфтФр
|.з.,ш.в1л
",й;''!
Р6еширЁнн86
д*ип.р,
с!!9
!&г!уа, |.]$& 3'0
по!тативньпй.
6аторейьоа',
п}!тЁ{1{е
6взо0$* ллюс
Ё[Ф стонд.:ртно
6аэовое. Ёлюо ! Баэовоа| пп}ос
6пф станд8ртно ! 6пФ стЁндЁртно
8ход внешней
"
(}'!н{!ФЁ},1}Ё{1}1и;
иан}ф
!!
аётоуе'8нФвки'
' про*6ркв'
про11ников,
!втФ'{9н;рвн11я
;
азсвое]
6пФ
..9т.9
в;а;;й;;-_!-и;;;;;Ё;;;;;;н_
синквФ+|и!*цйи,
исн'о
!. вхоа внещнвй
! с}|нхрони3Ёции,
ввтоус'ан0вки, ! аетои3иёр*ния,
прФверко
!
про6н+тков, !
автоиэиевения !
чостото}'ср,
6атврейное
.
Расшш0'нх8е
::|дя Р.;1г.!...
'ЁёЁ;;;ж;::;;; ;;:':' "ё;1;;;
н-_:_''''
- лрнонних'
! $п?квй{'с}:}!0
[ортатнвхь.:й.
' (3.Ё кг)
6аторейхоа
6осстановланис !нодул}' с опц+т?й
' .'
. пнт6ние
тдктоео:! ч0с'оты,
;
Ёаст;и
Ёо+стохоалохио
чос?о?!|
!тав:тозой
:;
пит3н}{ё
!:
.:.'
Рцс. 5.18. 8нетцншй вц0 ц гпехнсдцескце харакперцспцк1/
ц|!фраРы1;.9с4!!*,!|9,арофов
ко.шпанцц [еЁ!гоп|х
!!::,
Рсдс.' 5,. 1 9., Бхо6ньсе
|схнпяшгнп
порп'ьс [е*,Рго0е7й ш пр об нц:€!!, 9€4шллоа
т|ж!0ш1в8а8в8
т|}88в6вв
р афов, 7е&,['го |:,1*|, :,
тт}8!в08
т}&0вш]в8;9в08
п$д700&{,с$Ат0808;
+
}
+
,' 1Ф0$0'...
:,::- {0Ф$0!,:::
{,0ш00.,
,1 , ::?
. :..+:::
,:1 .,.
|, ])
дв 100ш
, .,' я0 { *с ''
2';0о
. {Р
] ,, д$ 10000
', ' Ф0пс"',"'' ]'
;
,
':,, '{ ".''' """.'
,
,
0щ}я
' , '!5,,, ,.,., ',,,
40&€0ц,1шц,
,,:,;
,
!1:1.,,,.,:,:
1::11.,;;..;;,;;
., ' ,
.
*'.,:.'
,:.:
: 2}#|!,[|{8в0ц
: 37.:'|::'
,:
,:
, ,д&
::|
,,,,
+:
*,
,. ;.3}#|ш5в0*.
+
.' '
0лц др64!#Фт,
тч}вшв.тх
, ['ц!сщ96оп,
1в!сЁоппш:п,
,1,,.1,
-
;]:,,:
,
:' {,''ф!шя $}| ''.,'
ог*ц*п $т
0[:!1*ч.'!0.0д
+
+
,
;| !
0пц дЁ 8..| }*16ляг
до::ф0|'Рц.
.щ.00
..,:;:*
Ф{т{,&0 8 $6а*т
,
,, :дд }5.$ [|1ц,
до:|0& ||ц
,,,
д0 50 вв
."'8$ &{8 : ,
дФ'ч.1п
1**Ёон:*сзп
э*
] 1Б0,.';:
,"{00#'
'':.::
'*;.: .'::
тш800*
..1!;-|.;,1
".$
др 100ц0
[$3'1Р,'
,
у
; 1,
$,.![осз
у?
'2'э&].оф::!с:
ш1й]гц
}*,!оппФ!1
Ф'ш1! $Ё;
;
$пч}'п;$г
759
|лаво 5. €тпацшонарные
цшфровьсе ш спробоскопшцескше осцшллоерафьа
из{0ряв$ь|* парапшр
Аял!цв
+
о6ласъ
+
цжмчаскш мласъ
ср€д]00
+
всъ!шкк
д*1т*юсъ
+
+
змчанц0 п0р'ода
срёд1вквадратшнов знм!{€
+
+
+
+
+
+
+
в6офй урошнь
+
+
низкий урфнь
+
+
+
+
цнла
3щвщха
+
вр€ия спад1
ч!ст0та
+
маюищш
+
ср$ф
+
+
+
мишмуц
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0'ицательнш
с$ж0съ
0тщцат8льньп 8ь6рш
дл6те'ьншь 0тр''щт9льншо жпуя*а
пиковая аммитуда
(рам&)
Фш
+
п€ри0д
+
пол0ж!1€я*ая
нвжФть
л0ложт0лъ*ьй 8ь1бр8
длтшюстъ поюжитшьяою км!уъ8а
'г_'1".
вРмя 1а!астмя
ср€8]еквадрапчн06
ср€д]0в
знавма
а!ачвнвв
м8диаи
стандартюе шкл0нени€
числ0тоюх в 0кю гют0граммь}
чиш0 ос1}.лл0фамш
&
{3 ст.0мовнпя]
+
+
+
+
+
+
1ш3!
ор€д0в
+
+
а#*
маюищ{
с' 0пл0юния)
+
ш
1&
(2
+
}
+
к
ср€д.ёе
+
+
&.
ччш0 лиюшх знач0н'.й
ср0д{ав (1 с10ш0юнхе)
+
*
Раэм
м|ннш
+
+
+
+
*
+
ж
*
+
$
+
щ
+
Рт.сс.5.21. Авгпо,матпшц"""'::;::{:;::т1;!'#''1у""яемь!е
осцшллоерафалсш
5.з.6. {ифровь:е осциллографь! фирмь: !_е6гоу (общая оценка)
Фирма [е6гоу сравнительно новьлй игрок на рь[нке цифровьгх широкополос-
нь!х осциллографов.
[{о она бь:стро зарекомендовала
себя как серьезнь:й конку-
рент фирм 1е[<1го:':1х и А911е:':{ 1ес[':п':о1о9!ез. [родока приборов этой фирмь1 орга26о
5.3. !]шфров ь'е осцшллоараф ьс
н|4зована 8АФ <|1рист>. |1одробньте данньте об осциллографах с[ирмьт |-е€гоу
можно найти на [4глтернет-страницах шшш.1есгоу5соре.г|1 |1 в описани'!х эт14х
осциллографов [35_37].
[ут уместно от|\{ет|1ть' !!то в наше врептя €Б!
устройства вторга}отс'| в на|лу
жи3нь поразительно бь1стрь|ь,1и темпам!4. !остатонно отметить микроволновь!е
печи' сотовуло и мобильную телес!онию на €39, беспроводнь!е интерс!ег!сь: Аляп
ко'\,1пь|отеров' микропроцессорь1 с тактовой частотой до 4 ггц и т. д. и т. п. Аляп
разработки' прои3водства и ремонта так!4х устройств стали остро необход},1мь|
осциллографьг с диапазоноп,[ рабоних (|астот в несколько !_|-ш, а в отдельнь!х слу!!аях и до десятков !-[ц.
€оздание таких устройств оказалось !!ре3вь1[:айно слохнь|м делом. .|!остатонгло
от]\{ет11ть' !!то со3дание и промь11шленное производство современ|'!ь|х крупг|ь1х
авиапай}:еров успе|!|но освоено р'1дом крупнь!х с|эирпс в 5 странах птира. А создан|,1е
осциллогра(;ов с .ластотами до 5-7 [!-ц }'1 вь!||1е освоено только на трех указаннь1х
!!то 1-1!1
вьтгше (;:''грмах
- |е}<1го:-т!х' Ад|[ел-т{ 1ес1-т:-,:о1о31ез и [е6гоу. \4о>кгло сказа|ть,
этих т|)ех китах и держится мир совре\'{енной вь]сокоскоростной осциллогра(р|ти.
}спех с|эирмьг |-е6гоу во ]\4ногом обязан не только доступом к сверхскоростной
элепцентной базе, но и ориентацией фларь:ь: на разработку осц}4ллограс}ов на базе
станла1этной открьгтол1 плат(;ормьт персона.1ьнь1х компьютеров, с новег']:гшипцу:
ш{икропроцессорами корпорации {г-:{е1
- Ре:.:1!;-д:-т-: 4. |_оворя проше, основой вьт(1ислительной мощи осциллогра(;ов
с!1степ4ная плата от
фирптьт |-е6гоу
'1вляетс'1
обь:.:ного [1 |( с микропроцессором Рет-:1|ь::-т-':4 с тактовой
частотой 2'6 [!-ц. Ёикогда е1це шис}ровь:е осциллографьт не имел|1 такого <(мощного и вь;сокооборотного
дв! | гателя>.
1акой подход не только упрощает построен|.1е шифровой !|аст|4 осц|4ллографов.
но и позволяет использовать мощнь::! встроенньгй видеоадаптер с14степцной платьт
!{ обь|[!нь|й [!(|4 дисплей. Больгшой цветноЁ.т дисплей (26х26 см) осшиллограс!ов
поз!]ол'!ет отобра;<ать о(!ень !|еткие и хорошо разли!|имь!е осц14ллогрампль:. Разумеетс'|' вь!сокие характеристики осциллографов получень1 и благодаря тщательной отработке осциллографинеских блоков. 1олщина осшиллогра(;а всего в
15-16 сп,| |,1 вертикальная ориентаци'! корпуса обеспечивают м:!лое \,1есто' ]]у)кное
для установки осциллограс!а на рабо.лем столе инженера или у[!еного.
3 современнь1х осциллографах ко]\4пан!4и [е€гоу для обработк!4 входного с!,|гнала применена новая технологи'! {-51геа;-т-:, позволяющая в дес'1тки и сотн14 раз
бь:стрее обрабатьлвать входной сигнал' че[1 у ан;шогичнь|х моделеЁ4 конкурентов.
А при исследовании €Б!{ сигнала с по!\{ощью цифровь|х запо]\,1ина!ощих осц1,1ллограс!ов (1_13Ф или о5о), обладающих' как известно рядо\,1 недост;[тков, остро
встает проблема увеличения скорости захва|та| осциллограмм и умень|_|1ени'! вре]\,1ен:.: обработки входного сигн'ша при вь1воде на дисплей' 1ехнологг.тя: {-51геа;-т-т по-
звол'1ет
проблему.
ре!]|ить эту техни!|еску:о
{-51геа:-т-': технология основана на то[':' нто входной сигнал поступает;та
5!6е
А[_1|1 (на основе гетеропереходов' даюцих са!\1ое вь!сокое бьтстроАействие транз!4_
сторов) и ошифровь|вается вреальном вре\1ени с частотой ло 10 !-в/с. |1осле.;его
сигг!а]| разбивается на пакеть|, и храниться в бь:строй (1\4Ф[]-памяти ()РАй)
тракта ошис!ровки. [1о двум вь1сокоскоростнь!м каналам сигнал из пам'!ти переда-
ется в центральньхй прошессор (цп). !-{[1 производит необходиму|о мате[4ати(|ескую обработку сигн€ша и вь!вод на [!(-дисплей.
[1рограммно-аппаратная реализация': собственнь|х уникальнь|х технологг:й позволили обеспечить непревзойденную другими производител'1[4и скорость преоб261
|аов а' 5. € щацно на р.нь|е цшф ров ьсе ш стпр обос ко п1/цес к!]е осщшлло ер аф ос
разования входного сигн€ша' вь|ведения и продвихения шифрового потока даннь!х
[-51геа,:::'п.после работь: Ацп, а так)(е синхронную и взаимоув'!занную работу па-
мяти 0&Ай и центрш1ьного процессора (фактинески |19Б\4) посредством использования 111инь| Р€1 и ] гигабитного Ё{|-:ег:':е1. 1акое ускорение продви)кения
даннь|х в конечном итоге формирующих на экране !-{3Ф исслелуемьгй сигнал в ре;шьном формате времени' в том (!исле при наблюлении длител!нь:х 1распределеннь|х'по'времени) сигналов' по3воляет задействовать значительнь:е объемь! пам'|т!4
для.обеспечения всестороннего и полног0 их анализа.
|(роме того' применение технологии {,-51геап': позволяет программнь1е проце_
дурь! и задачи' написаннь!е при помо1ци таких средств как \4А1Ё[-АБ, йа1|:са0,
Бхсе| или !!вша1 Баз!с, корректно помещать (инкапсулировать) в поток шифровьлх
даннь[х.
Б таких отраслях промь1шленности' как радиоэлектроника, в сферах телеком_
муникаший и связи' при производстве компьютерной техники и многих других' в
которь!х необходимо тестировать и оценивать происходящие переходнь:е, неустой[!и1]ь!е пикосекунднь|е процессь!, применяются осциллограс!ь: к|:ирмьт [е6гоу.
5,3, 7, !{ифровь|е осциллограФь! !_е6 гоу !\/ауеР ц п пег
[е€гоу \#ауе&ьгд-::':ег 6030А, 6050А' 605!А, 6100А, 6200А, 6030,
6050,605 1,6100,6200 (рис. 5.22) рекламируютс'1 как предназна![еннь|е дл'| е)кеФсшиллографьл
дневнбй работБ:. 8 этой серии приборов инхенерь: !-е€гоу реализовали сво1о менту
создать простой, доступнь:й и необь!кновенно производительньг:1 осшиллограф, !,о
нёдавнего времени' вь| долхнь| бь:ли вь:бирать либо дорогостоящий, сложньгй,
мощнь|й]осшиллограф для ехедневной аналити.:еской работь:, либо покупать дешевую: маломощную модель низ1шего класса и м€шь[х возможностей. "[абораторньгй
осцилл'ограф серии \#ауе&ьг:-::тег 6000 устраняет эту проблему трудного вь:бора.
Рцс. 5'22. |]шфровой !н!1версольньсй осцшллоераф сершш [-е€гоу
'9аоеРцппег
Бьлйускаются следующие модифи кации осциллографов:
. \#ауеРшп:':ег 6030 / 1/{'ауеРш:''::-тег 6030А 4 канала 350 Р1|ц 2,5 [б/с
' ' о' \{Ауе&шппег 6050 / РауеРш:-:г-:ег 6050А 4 канала 500 й|_ц 5 {б/с
о \{ауеРшп:-:ег 6051 / !/ауеРшппег 6051А 2 канала 500 й[ц 5 [6/с
,,''
, 9 1#ате&ьгп:пег 6100 / РауеРшг:г:ег 6100А 4 канала 1 [[ш 5 !-б/с
о то{ауеРш:':т'хег 6200 / \#ауеРшг-:п':ег 6200А 4 канала 2 [{'ш 5 !-б/с
1
262
5.3. 4шфровьсе .осцшллоарвф6с
[!риборь: с индексом <.А> относятся к обновленной линейке (анонсирована
!-е6гоу в конце 2004 года)' Фна обладают улуч!шеннь|ми техническими характери_
' '.::|"'
стиками:
о 14зменена схема и элементная 6аза входного усилителя, что привело к значительному
снихению
1шума каналов вертикального
откл0ненця.
1,
. ':1
о Б стандартной комплектации шг.ина внутренней памяти увеличена д9'2м,
о ||рименен новь:й вь!сококонтрастнь:й хки,
обладающей более значитель_
ной светоотда.!ей' что сдел'шо картинку на экране более .геткой, даже,при
;1
оильномосвещениивпомещении.
о []рименена
'
новая интеллекту:шьная
схема управлени'! вентиляторами, что
позволило значительно снизить акустический шум от работаюшего осцилло-
графа.
с Б качестве операционной срель: используется \,!|п0ошз [Р.
о Б программном обеспе.лении |13Ф добавлена новая функцця
<[аб\оте6оо[т",>, (!то позволяет создавать' корректировать !,1 Ф1|1!3Б/1я1Б Фт:
четь| на основе полученнь|х осциллограмм прямо из |1-Ф о!цидд0графа:(ра_
нее для этого требова.пось использование трех различнь1х по из Ф€
\{!:':0ошз).
€
помо;тцью панели управления \#ауе&ш:':пег 6000 можно контролировать просмотр и измерение необходимь;х форм сигналов. [вухуровневь:й пользователь-
ский интерфейс лозволяет кончиками п'шьцев решать обцие 3адачи',а при бол9е
глубоком ан€шизе достаточно просто двух легких прикосновений к сенсорному.эк-
рану. !становка
ст:шлированнь!е
коэффициента отклонения' смещения' и3менени'е мас|!!таба;,инпроцедурь!' курсорь1 и документирование
все.находятся,под
управлением кончиков пальцев и органов управления.
€ерия лабораторнь|х осциллографов \#ауеРц:-::-тег 6000 поддерхивает полосу
пропускания от 350 й[ц до 2 [[ц и частоту дискретизации от 2,5 до !0 !_в/с'
€тандартная длина памяти составляет 1 [4б, расширяемая до |2 мб на всех каналах' а в случае объединения 2х каналов до 24 \4б. Фсциллографь: \#ауеРг::'::':ег с
даннь!ми параметрами работь: стоят намного меньше своих предшественников со
старь!ми технологиями. 1ак, даже при небольшом бюдхете, вь! мохете позволить
себе уверенность' предоставляемую передовой технологией.
Ёовь:й пассивнь:й делитель РР007 на частоть! до 500 й[-ц поставляется в комплекте с серией \[ауеРцппег6000. !,елитель имеет размер игль:2.55 мм и позволяет производить измерения в маленьких пространствах без касанпця другого устройства. \4алая емкость (<9,5 пФ) и плоская А9{, гарантируют хорошее согласов'|ние
с вь|сокоомнь|м входнь|м усилителем \{ауеРш|,|-|ег: !елитель совместим с более
чем 30 приспособлениями' включая 3ажимь|' крючки' наконечники, 3емл'!нь|е
провода и адаптерь| выс. 3то лозволяет применять его в различньгх обл!стях.
РР007 яБляется одним из25 пассивнь1х' активнь|х' электрических па дифферен:циа_
льнь|хпробниковот!е€гоу,которь1есовместимь:с!{'ауеР;":гтп-:ег6000.
Фсшиллографьл серии !#ауе&шг-::'тег 6000 используют те же технологии,516е; которая применяется в вь!сокоскоростнь!х осциллографах \{амейа${ег от [е€гоу
(они описань: ниже). Бьгсокие частоть| дискрети3ации в сочетании с ни3ким зна_
[!ением джиттера (3 пс) и вь|сокостабильнь:м опорнь|м генератором дают такое
разре1шение по времени' которое могут дать только осциллографь: лругих фирм.
стоящие в два раза дорохе.
жз
[лава 5. €гпацшонарнь!е
цшфровьсе ш сгпро6оскопшческше осцшллоарафьо
|]амять осциллографа \#амеРь:пг.:ег 6000 сохраняет ть[ся(!и собь|тий, которь1е
птогщ бьлть использовань| для просмотра на досуге. йохно воспроизвеод|4ть исто-
рию сигнала' искать и просматривать сигн:ш от ра3вертки к развертке и останавливать сигн:ш' если пользователя что-то заинтересовало.
(омпания: [о€гоу внедрила собственную {-51геап-: технологию в осшиллограс!ь:
\{ауеРь::.::'тег 6000, что зна!|ительно позволило увеличить производительность и повь1сить скорость отображения на дисплее. €обственнь|е алгоритмь: обработки,
1(моп пам'1ть' а так)ке усилители и А|-{{-| на основе 5!6е полупроводглг:ково::1
тех|-{ологии по3вол'|!от захвать|вать и обрабатьлвать даннь|е в 10-100 раз бь:стрее.
!|ем осциллограс!ьг конкурентов. [1о крайней мере так утверхдают разработ(|14к|1
этих приборов.
€ерия \{ауеРшт-:п:ег 6000 сконструирова!-{а таким образом, что при увели!!ег||4}4
потребностей поль3ователей растут ее возмох|-{ости и производительность. |ополнительнь1е пакеть1 лрограмм позволяют этому многофункшиональному лаборатор-
!]ому осциллографу вь!полнять самь|е слохнь1е математические и анал14ти1|еск!4е
независимо от слохности применения. Более того,
цена на данньгй осциллограф намного мень1ше цен его конкурентов' которь|е не
явля!отся столь же многофункциональнь!ми и не имеют столько дополнитель|-|ь|х
пр:тспособлений и програп,!м. Бпро.лем, специалисть| конкуриру:ошей ко]\4пан14}.|
1е]<1го;-т1х оспаривают эти доводь| и справедливо отмечают, !|то при регистраци!,|
однократнь|х процессов ее осшиллографь: имеют определеннь|е преиму|11еств(|.
3озможности подобнь:х приборош во многом определ'!ются не только соверзадач1.{ с большой легкостью'
|-|1енство!\'! их аппаратнь:х
решений'
но и программнь|ми
\{ауе&:-::-т:-:ег на самую массову|о операционную
средствами. Фриенташ;.1я
систему \#!:-':0ошз },Р способствует
разработке пакетов программ для осциллографов этой серии. Ёапример, рас}]!!1предоставляет Бам полнь:й набор инструре:-ть:ь:й математи!!еский пакет хмАтн
\,1е]-1таль|-{ь|х средств' предназна!!еннь|х для вь1полнения анализа формь: слож|-{ь|х
сигна.[1ов. Фн позволяет исполь3овать более 30 станлартнь!х ]\1атемати1!еских (туп:кций и вь!полнять измерения более 40 параметров. Фн дает возможность и3\!ерегтий со слежением. расширенное Б|_|Ф (ло 24 йб), расширенное построение гистогра]\,1м и построение графиков различнь!х параметров во времени вплоть до од!!ого ]\!иллиотпа собь:тий. Аля максимально глубокого вь!полнения анализа мо)кно
подю'|!о(!ать неограни(!енное коли(|ество функший' Аля использованг:я этой шозмо)к|-!ости хмАтн
обладает графинеским интерфейсом' которь:й позволяет осуществл'!ть связь с истос!ник0м входного сигнала' вь1полнять измерение и отобрахать пиктогра]\4мь| для весьма простого вь|полнения расширенного анализа.
Расгширенньлй пакет индивидуального анализа {9Б! по3воляет Бапц создавать
свои собственнь|е программь| для параметров и3мерений или матеш1ати(|еских
с}ункший с использованием таких программнь1х обеспе.лений, как Бхсе[' йА1!-АБ
и йа{1-':са0. хову позволяет Бам интегрировать без каких-либо дополнительнь1х
настроек свои индивидуальнь1е измерения непосредственно в информашионгть:й
канал осциллографа, устраня'1 необходимость вь!лолнения программ по отдель|-{ости. Бь: \4охете такхе использовать {)Б,! Аля настройки интерс|;ейса осшиллографа. Ёсли Бам необходимо создать гшаблон для специальной задачи или д]1я конкретной аудитории (например, для технич9ского персон:ша предпр|1ятия ил|4 стулентов) |4ли дахе если Бьх просто любите настраивать интерс!ейс на свой
собственнь:й вкус, Бь: без труда смо)кете это сделать.
Фсшиллографьл серии \#ауеРь::-:г-:ег 6000 обладают многочисленнь|ми опци'!ми'
касающимис'!
264
программирования'
Б дополнение
к унаследованному
от |-е€гоу
5.3. 4цфровь[е осц1!ллоарафьс
язь!ку команд дистанционного управления мохно использовать €Ф\4-копцандь:
или драйверьт !}! и !аб!!еш. Фперашионная система осциллографа \!амеР;-тгт:-тег
6000, построенна'1 по принципу открь|той платформь; \#!г-т0ошз' предоставл'1ет
возмо)кность устанавливать любое \#!г-':6ошз-совместимое програ\,1мное обеспе.:ение' позволяя использовать наилучшие программнь|е средства и периферг..:йнь:е
устройства, подключатьс'1 к интернету и дахе работать с осциллограс!ом листа'тншионно.
|1акет )РР2 позволяет вам применять любой из линейно-фазовь:х фильтров с
коне.лной импульсной характеристикой. [анньтй пакет расшир'|ет ваши воз]\,1ожности в исследовании важнь1х компонентов сигн:ша с помощью отс|ильтровь:ва!{ия нежелательнь!х спектр;шьнь|х компонентов' например 1шума. Бьл мо>кете воспользоваться стандартньлми фильтр амш или создать свои собственн ь!е.
[акет измерений для дисковь|х приводов ())й2) включает в себя множество
новь!х изптерений' предназначеннь1х для дисковь!х приводов. пом2,
в со!!етани|,!
с расширенной системой синхронизации'
предлагает идеальное решение дл'! вь|полнени'| анали3а неисправности при проверке дисковь|х приводов.
1олько дляг \&ауе&шп:-тег 6200 поставляется пакет для проверки локальнь|х сете[.|
Б11-:егл-:е(.
!'анньгй пакет (Р\Б1) позволяет 3ам вь1полнять полную проверку сиг!-!ало{]
для стандартов Б11':ег:-:ет 1000Базе-1, 100Базе-1|, и ]0Базе-[. йзмерения д)к!!ттера
и по [|аске импульса вь!полняются с автоматическим совмещением (:орш:ь: сигна_
ла. п все полу(!еннь|е ре3ультать| имеют индикатором прохо)(дения или непр0хождения тестирования в соответствии с проверяемь1м стандартоьц !БББ 802.3-2000 и
Аш5! х5.265.
[|акет .]1А2 используется для определени'| эффектов модуляшии и дрожан!|'!
неустой,тивого сигнаша. для отслеживани'| изменений по времени и дл,1 !}ь!поль{ения и3мерений во временнь!х. 1!астотнь|х и статистических областях. [!росмотр
дрохания сигнала и гистограмма дро)кания сигнала по3воляют 8ам вести наблгодени'! за системой такими способами, о которь1х Бь: ранее да)ке не предлолагали.
!,ля анализа и измерения мощности слу)кит пакет РйА2, заниьпа:оший велущую роль в лромь|шленнь|х областях применения' автоматизирует 14 расшир'1ет
возмо)(ности по вь|полнению анализа устройств и схем преобразовани'! энергии.
7спользование вспомогательнь|х принадле)кностей, типа ди(;с!еренциальнь!х уси_
лителей,
дифференциальнь!х
датчиков'
дат!|иков
тока
и пр:-тспособлений
длят ком_
пенсации сдвига по фазе способствует полному ре1шению поставленной зада.ли и3мерения и анализа мощности.
[1акет средств 5ом' благодаря расширенной памяти и собственнош|у н!|зкому
3начению джиттера шис!рового запоминающего осциллограс}а \{а]уе&ц:'::-':ег' предо_
ставл']ет воз]\4охность измерения параметров характеристик последовательнь!х
гшин. |]акет 5)Р1 позволяет вьлбрать необходимую маску из обширного пере(|н'!
стандартнь!х глазковь|х диаграмм или создать свой собственнь:й шаблон' Ёаругшения условий шаблона ясно обозначаются на дисплее, поэтому Бам не ну)к!-!о по-
сто'1нно теряться в догадках. 5)й таюке позволяет использовать программное
обеспечение <,6о10еп Р!!>, предназначенное для восстановления глазковой диаграммь1' полунаемой из долговременного сбора данньгх. 14змерения вь|полняютс'|
очень бь:стро и лри этом устраняется явление джиттера синхроимпульса, предоставляя Бам наиболее точнь:й результат измерения. |1оставляется и [1Ф для тестирования протоколов передачи интрефейса 05в 2.0 (только дляг РауеРшг:г:ег 6200).
265
]=лава 5. € гпацшонар нь!е цшф ров ьсе ш с пьробос ко п!!цес кце осцшллое раф ьс
|!орт 0532 полностью обеспечивает сбор и анализ даннь|х для устройств с интерфейсом ш5в 2.0.
Фсциллографьп компании !е€гоу разработань!' произведень| и тестировань|
так, нтобь: обеспечить вь|сокую наде)(ность работьл. Ёа них дается трехгодичная
гарантия.!ля минимизации потерь от простоя !е€гоу осуществляет обновление
версий |1Ф, поверки' страховки и пересь|лки ваших приборов, находящихся на га_
рантийном обслухивании, 6ез в3имания плать[. .[1'олгосронная подд1ер)кка осуществляется в течении семи лет.
5.3.8. {ифровь:е осциллографь! |_е6гоу !1/ауе$шг{ег
Бще одна серия при6оров фирмьл !е6гоу - осциллографь: серии \8ауе5:-гг[ег
(рис' 5.23). 0ти приборь| в еще больгшей степени ориентировань! на массовь!е
применения. Фни имеют полось| частот вортикального тракта 200, 350 и 500 й|_ц.
[анель управления несколько упро1цена.
Рцс. 5.23. |]шфровой осцшллоараф сершш [аое3шг[ег
Фсновнь:е технические характеристики осциллографов серии \у!ауе5цг[ег предстаы|ень! на,рис: 5,32. Фни дают достаточно полное предотавление об этой серии
осшиллографов.
5.,3,.9. {ифровь:е осциллографь: !_е6гоу |1/ауеРго
€ерия цифровьгх осциллографов [е€гоу
1#ауеРго (рис. 5.25) оснащена А{]_1 и
входнь|ми усилителям,4, вь|полненнь|ми по технологии 5!6е, в, них такхе применена технология {-51геаптм. €ерия \#ауеРго 7000 предоставляет возмо)кности по
бьпстрь:м и точнь|м измерениям в полосах 1 [[-ц и 3 !-[ц.
[1росмотр сигн€ша на экране с вь|соким разре[1[ением является необход:амь:м,
однако сегодняшние инженернь|е задачи требуют возмохности проведения новь|х
видов измерений и анализа формь; сигнала. 1акие возмохности дают большу:о
уверенность в результатах измерений и позволяют сделать измерения более бьпстрь|ми' более точнь|ми и достовернь|ми. 3тому способствует вь1сокая частота диск266
5.3. !]шфровь!е осцшллоерафьс
{;*юя}}+*[*
*14 ..'43*
тип всц'''шфФ0фв.
*0 гт1гц
[!Бгвся ЁЁ6Ё!;ёкй;]'{
::-: $в4
;!::;
2н*
нар'ст0яшшя
в*{ ::|; 4*з.
:]'_ 4зэ
, з'0 мгц
не
1
*00 }лгц
8о0 по
.15
*||!н'"'4 в3:;:' а и$Ё;:4 и*а1". 2
ъ*'::]4 к#ж"" 2
с.&-й"'*р*'}й^'!й''":'Ё?.'с-. с'ЁЁЁъ.*д''.Ё#]'-'
}шизфй] х#й-й
- "'-__*':'}Ё":аъ'
чя{гФт& ли' крЁтизац|{и
частот8 Р1ЁяЁ*'гшшзации
дз] к (5{|0к при в6вдян€н|!и {анал0в]
1 ь! {2ь! пв! оЁъ$дин*ншши ||ан$лфв}
[йанси''ш]ьная длннна па'{яп {прк испФльаов$ния сг1ции!
Ё50 }|'# прн ь'а|:Ёииальнф,' чает0те дхскр9ги*|ш'и
м!хси''альнФ* врё[|я х}явата снгн[1л*
{при яялальзснани{ опции расш!,!')*нии памятя!
1 мс прн ы8'{'н}'альнфй ча'тот€
дшскрв}|з8цин
Ацп
н9[тшцальное разЁ6шЁч}€
ко9Ффициёнт (1т}(пфн6н ия
0пгрешнопь яэг'твЁ8нип напря*€+{ия
в,
ш "
"!'
"'#!;||#"--]-'*'*,р,,,
к - в*ля{ин0 чис!1Ённ|] равная у{:п1нФвлЁянощ
зн&.{вняю Б]эФфиц!Ё!{г0'
8хсд+о* сспрэтшвл*ние
в.
1ь!ом {1впФ!
кЁ!ффици8нт огклфнёння
Ё[;Ё!;йй;5сг|'!!г||!БЁэ;;;
Фткпон+ншя,
1 нфдФл_.10ф!]{д*л
дФ 1000 #дЁл
;Ё;;ы; ;й;ЁйЁ" '.'...'''.',."...'...''..,......-.....'.].*"**|}е:9у-1}::*_*]Р*!..{9,9Р|'99
Рцс. 5.24. @ с нов ньсе харак!пе р 1!с
'п!!кш
]99!
ц!1ф р овь|х осццллое р офов се р цц
Рцс- 5.25. Бнес::нцй в1|а осц!!ллоёрафа [е€гоу
у а0е3 иг[ е г
серцц уаоеРго
ретизации в ре€шьном времени 10 [[ц (20 [[ш при объединении кан€шов), захват
до 48 миллионов точек для анализа слохнь!х сигналов при вь|соких,ч&с1Фт2[ *и9(т:
ретизации и входнь1е переключаемь!е с0противления 1 йФм или 50 6м. Фсцил_
лографь! имеют маль|й джиттер (дрожание фронта импульсов) на уровне 2 пс.
}никальнь:й прошесс обработки сигн2шов дает возможность добавлять собственнь!е видь| измерений в программу.
|!риборьл серии \&ауеРго делятся по полосе лропускания канала у:]
о РауеРго 7зо0 4 канала 3 !-|-ц
о \+{ауеРго 7200 4 кан,ша 2 [[ц
о \#ауеРго 7\00 4 канала | ггц
о \#ауеРго 7о00 4 канала 1 ггц
. :
':'
]
261
!:лава 5- €гпацшонорные
цшфровьсе ш сгпробоскопццескше осцшллоерофьс
Б запатентованной технологии {-5{геаг:-т компании [е€гоу реализована вь1сокоскоростна'1 потоковая архитектура, по3воляюцая избе>кать проблем вьгбора
между большими объемами записей и бь:строй обработкой. \{ауеРго с техноло_
гией {-51геа111 мохет проводить анализ в 10-100 раз бь:стрее,.лем л:обой лругой
осциллограф с полосой пропускания 1 [!-ц - 3 [[ц. 3то делает их отли!|нь|]\{|4
приборами для исследований в таких проектах как: разработка устройств )а1а_
сог:':/1е1есогт' вь1сокоскоростной Б11-тег:'те1, (-]5в 2.0 и т. д.
Фсшиллографьл ${'ауеРго имеют мно)кество других возмо>кностеЁ.':, кото|]ь1е
упрощают работу. €реди них новая структуризаци'! настроек для |4змерен!4я !4
анализа' большой цветной сенсорнь:й экран, а так)ке бь:стрь:й доступ к [,1ощнь]п4
возможностям по ан:шизу сигнала.
Фсшиллографь: \{амеРго явл'1ютс'] единственньтми приборамт.': с такой полосой
пропускан1.1'!, которь1е могут то!|но из\4ерить дли'нг1ь1е сложнь|е сигналь1' пр}4]\,!еустройствах. Фснова это[,{у собственная1 тех!{олог!,|'т коп4па{-5{геа:-т-т. Ёикакая другая компан14я не мохет предложить техноло-
|-!'{е]\4ь|е в сегодня|ттнгтх
:"тг..:и
!-е€гоу
ги|о, аналоги(1ну|о {-51геап-:. 1олько [е€гоу
изш,терени[..:, в которой Бь: ну>кдаетесь.
1ехн ол о ги я; {- ${геа :-':': обеспе.л
:.'т
вает
дает Бам ту уверенность в ре3ультатах
:
. захват и анализ длиннь|х сигналов бь:стрее ,;ем когда-либо:
. расшире|.;нь:й набор инструментов для детального ан|шиза сигнала;
. настройку режимов измерений пол потребности поль3овател'|:
. отобрахение сигнала нар'1ду с обьтчньгми осциллограь,!мами в трехмерг|ом
виде и в шиде гистограмм'
пам'!ть, также являюцаяся собственной разаботкой ко\|пани!|
!(моп
|-е(гоу. принимает ]0 [-б даннь|х в секунду в реально\| времен|| от ка)<дого 1|налогово_шифрового преобразователя $!6е, объединяет их в пакеть| и перед2'!ет
даннь[е |!ерез дв[| гигабитньтх канала Бт!':егпе1. (ак только даннь|е попадают
це!'{тральньтй прошессор' то алгоритмь1 программного обеспе.:ег:и'1,
вь1полн'|}от
собственностью компании [е€гоу' <<захвать|вают)) ка)кдьгй пакет и '|вля}оц]4еся
требуемь:е вь:.гислений в кэше первого уровня центр:шьного процессора. 3тот
процесс устраняет <полу([ение> даннь|х и математи!|еских инструкший из оперативной пам'1ти для минимизации времени вь!числения. Фн позвол'|ет так)(е пользователю разрабатьлвать собственнь;е (;ункшии анали3а и видь| измерений и
вставлять их в процесс обработки даннь|х' используя опци|о хову.
Фперационная система й5 \[!:-:6ошз@ 2000 осциллографов \{атеРго работает
!}
под Ф€, обеспе.ливающей устой({иву|о работу, а так)ке интуитив!-!ь:й и иг:формат:авньлй пользовательский интерфейс. |1риборь: имеют больгшой объем пам'|т|.1
1 \4б на канал в стандартной комплектации' возможно рас!|]ирение пап,1'|ти до
24 мб на канал.
Бсть
рял
и дополнительнь|х
функший,
например'
автомати!|ески
раст'!)кка
всех
разверток в 10 раз, атакхе <(ана.'1оговое послесвечение)> - вьгбор мехду шис}ровь:м
ре)кимом отобрахения и ре)(имом аналоговой эмуля:шии для исследован!!'! модул'1ц|4и сигнала. Автомати.геская настройка сигнала возмохна нахатие одной
кнопк!!,,!то обеспе,!ивает захват с|!гнала и его вь|вод на дисплей. Большо!! сенсорньгй экран 5усА с ра3меро\1 по диагонали 26,4 см имеет на 200% больш"лу:о
пло|шадь. (|ем у других осшиллографов.
Бше одна серияг ши(;ровь1х осциллографов \!ауеРго 7000 характерна пр;.|менен}4ем аналогово-шифрового преобразователя 516е, большлого экрана с |]ь!соким разре_
268
5.3. 4шфровь|е осцшллоарофьс
1|1ением' операционной системьг !{'1:-:0ошз и технологии {,_51геа:-':-:. 516е усилители
осциллографа обеспенивают очень равномерную А9{. |4опользуется частота дискрети3ации 10 {-[ц (5 [[ц для модели 7000). йодель 7 100 является первь1м осциллографом с полосой пропускания 1 ||_ц при частоте дискрети3ации |0 [|ц. €танлартная память
- 1 мб на кан,ш (500 кб для модели 7100) с опцией рас1|:ирения до
24 мб на канал (48 мб при объединении каналов). }ровень д)киттера в 2 пс позволяет обнару>кить дахе слабьпе искажения в сигнш|е. Фсциллограф \{амеРго 7300 ятвляется первь|м осциллографом, которьхй предоставляет возмохность работь: как с
входнь!м солротивлением 1 \4Фм, так и 50 Фм в полосе частот до 3 [[ш. 1акая гибкость позволяет ${'ауеРго 7300 захвать|вать низкочастотнь!е сигнальт до 500 й{-ш при
работе с вь|сокоомнь|м входом и вь|сокочастотнь1е до 3 [[ц при сопротивлении
50 Фм. ||рибор легок в обращении и прост при просмотре результатов.
}правление цифровь:м запоминающим осциллографом \&ауеРго являетс'| прость!м и интуитивнь1м. Регулируйте временную развертку' коэффишиент отю|онения и курсорь! при помощи кнопок на перелней панеле или используйте сенсорньлй экран с пользовательским интерфейсом. !'оступ к ре)кимам изь,':ерений я;вля_
ется бьлстрь[м и визуальнь:й. 3то является очень удобнь:м. Ф€ \{|гт6ошз 2000
по]\,1огает реализовать ре)(имь| ниспадающих меню и возмо)кности ввода/вь|вода
информашии''а так)ке устойнивость в работе.
|!росмотр результатов является таким )ке легкип,1' как и их сбор' Бсе модели
\{ауеРго оснащень| 26.4 см 5усА сенсорнь1м экрансм с площадью на 200% больш-лей, нем у других осциллографов. 1(роме того, [е€гоу разработал для \{ауеРго
возможности, которь|е позволяют просматривать сигнал во временнФй, .1д9'''*'_'
или статисти.леской областях. Ёапример, осциллографь: \#амеРго [.1огут создать до
восьми самостоятельнь|х окошек с разнь1ми масштабами или математи1!ескип4и
процедурами, каждое из которь1х предназначено для ан€шиза разли!!нь1х сегментов
сигнала. Бьхчисления могут бьтть и лри вклю(|ении масштабирования. Фсобенности ре)кима растя)кки позволяют просматривать коррелированнь|е временнь!е со_
бь:тия' а для прокрутки сигнала есть функция А:-т{о5сго[|.
!ругой уникальной особенностью просмотра являются гистогр!]ммь|' ]\,1а}лень-
кие иконки просмотра гистограмм' которь!е обеспе.ливатот визуальнь:й просмотр
вида распределений измеряемого параметра. Фдновременно мо)кет бь:ть отобра>кено до восьми гистограмм и статистика по ним' что не влияет на вреь{'! обработки.
€егодня осциллографь: !/амеРго имеют пакет для анализа входного сигнала.
которь:й позволяет инхенерам искать неисправности в цепях на частотах 1-3 {-|_ц
теми способами, которь|е ранее не бьтли доступнь|. [!акет хмАР дает осциллогра(;ам возмо>кности' которь1е обьгчно использовались !-!1я цриборов, работаюших в
более
вьтсоком
диапазоне
!!астот
и ценовой
категории.
[1релставьте себе захват большого количества даннь|х и их грас!ическое представление в интуитивной и понятной форме. Бозмо;д<ности построени'! г!4стогра]\,1м
и графиков позволяют Бам использовать большую память цифрового запо]\4инаюшего осциллографа \&ауеРго с максим:шьнь|ми преимуцествами. Расширеннь|е алгоритмь| Б[1Ф обеспечивают уник'шьнь!е возможности по спектральному анал!4зу'
уйрогшают ваше поль3ование осциллограс!ом, когла Бь; хотите задать собственнь:е
нАстройки для измерений и;ти математических операций.
Анализ джиттера и временнь!х параметров по3воляет измер'1ть период, длительность и другие параметрь!. Результатьг могут бьлть представлень| в виде статистики' гистограмм или временнь:х графиков'' |]ользователи могут такх9 изус11415
сигнал с помощью БпФ, которое обеспечивает спектр.шьнь:й анализ. [1риборь:
269
|' л@в а. 5,"' €
пацшо н а р нысе цш ф р о в ь! е ш с тпр о б о с ко пц че с кше о с цшлл о е р аф ьс
обвспечивают
измерения'1
разли!|нь!е видь| математической
включение
в работу
новьлх
функций
обработки
и методов
сигналов'
анализа'.работу
курсорнь!е
совме-
стно я3ь1ком программирования !!зша1 Баз[с' математи!!ескими системами мАт.
|-АБ; йа{{:са0'и др, с электроннь:ми таблицами 8хсе!. и без каких-либо проблем
встроитьего в процесс обработки сигнала вашим осциллографом. [1акет программ
компаАии' !е€гоу €шз1огт:)5Ф позволяет создавать пользовательский интерфейс
под
ваш
процесс'
на!|иная
с панели
управления.
дистанционное управление осциллографами !{'ауеРго мохет бьдть так;<е настроено пользователем. ]4спользуя стандартнь:й язь:к команд компании [-е€гоу
или [-а6!|еш' осциллографьп !{'ауеРго мохно соединять с любьпм программнь!п,|
обеспе'|ением. |(омандь: Ас1|уе-!, й|сгозо[с так)ке мохно использовать для интеграции' в большинство программ на основе Р!:-':0ошэ. !,истаншионное управление
может осуществлятьоя через стандартную сеть 10/100Баве-1 или чере3,дополн14тельнь:й интерфейс |(Ф[.
;
5.з.1Ф. {ифровь|е осциллографь| |_е6гоу \А/ауейаз{ег
:
:
'
€ерия осциллографов 1-е€гоу \{ауейаз(ег (рис. 5.26) расширяет возможност|!
ан;шиза сигналов в диапа3оне до 3_6 |-|-ц . \{ауейа5(ег
первь:й многофункшиональнь|й зайоминающий осциллограф, обеспечива}Ф:т(ц; работу в широком диапа-
-
зо'не частот' вь!сокую частоту лиокрётизашии. большу'',.*,1, при регистрашии
сигн.ша. [1ереловая технология {-51геап': позволяет бь:стро и улобно проводить
анализ'формьп
регистрируемого
сигнала.
€овременнь1е
математ!4!|еские пакетБ:
хмАтн и {9Б! повь|шают скорость и гибкость работьл, позволя'| ре|1|ать уника-
л}нБ:е]за[ачи бь|стрее, !|ем когда_либо. Б этих приборах исполь3у|отся усилитель'
ан.шого-цифровой преобразователь и схем|: синхронизашии на базе 5!6е технолог\4и, а также технология 1-5{геа:':-:. [1риборь: имеют интуитивнь:й пользовательский интер(;ейс, с ними поставляются математические пакетьг !,йА1Ё и {РР!.
5. 3. 4 цф р о в ь!е о с ць!/!лоэ раф'ьс
!{'ауейаз{ег первьгй цифровой запоминающий осциллограф с п,олосой п!оп}сг
кания 6 !_[ц (ц3о)' обладающий частотой дискретизации входного €!{|}|0}10; Б,!€3::
льном времени 20 !_|'ц и объемом памяти до 100 [4б. |1оскольку такие вь|сокие
скорости дискрети3ации входного сигнала требугот большого объема пам'!ти да)ке]
лля: обработки коротких времоннь|х интервалов' осциллографь:'с9рии \{ауе[4аз{е].
в стандартной комплектации уже оснащеньг 1 йб памяти на каждь:й:канал;,€х9ма,
синхронизации в осциллографе '{/атейаз1ег обеспе.!ивает са1\,1у!о широку!о.пФ.|!Ф€};
пропускания в рехиме запуска по фронту импульса (до 5 [|_ц) и уникальну}о,чув-
]
ствительность.
'
]|. ,.' ,;,
объем памяти в осциллографе }{'амейа51ег составляет ,|' .йб на ка''
нал (с возможн0стью расширения до 50 мб на канал). Фсшиллограф '\#амейавтег
!4спользует !(йФ[! -память (оригинальна'! разработка компан ии |-е[гоу)' котора'!
во [4ного раз превосходит по скорости ана.'!оги!1нь:е устройства''51!1А&1,,память
компании [е€гоу дает зна(|ительнь!е преимушества при ан:ши3е формь: сигнала и
по3воляет избежать нехелательнь|х искажений сигнала' которь!е могут по'!виться-'
при работе с небольшой памятью в (ифровь:х осциллографах, .:... .' ""
!'1сто.гник опорной частоть! осциллографа \{атейа5{ег имеет от]-!осительную
погрешность | ' !0-6, а джиттер прибора составляет около 1 пс, [1ри этом достига€тандартньгй
]
ется погрешность измерения временнь!х интервалов ,[€
',,
бо4ее,
(0,06/Рлискр*!0-6*[изм).5!6е система синхронизации-осциллограс|:а \{ауейаз('ег
гарантирует 3апуск развертки в диапазоне |!астот до 5 [[ц и вь|сокую (|увств!|тельность дахе при захвате импульснь!х сигналов малой амплитуАь:. Ажиттер р|4стем,ь|
синхронизации составляет не более 2,5 пс. !'ополнительнь!е во3можности синхрр.
}{изации по захвату кратковременнь|х импульснь1х помех (гли.:е,й) и,;ло[и[!еских.
последовательностей обеспечиваются при помощи интеллектуальнь|х режимов за_.
пуска
схемь|
синхронизации.
, .]
,!'
:
5.з.1 1. €тробоскопические осциллограФь| серии \А/ауе Бхрег1
с полосой до 1@Ф |!-ц
|-1о данньгм 3АФ *||рист> (:мш:м.рг!з{.ш:) 04 апреля 2005 г компани'| [-е€гоу
представила шифровьле стробоскопические осцилл0графь: серии \{амеЁхреп 9000 и
5пА 100с, которь!е на этот момент ст€ши самь{ми вь1сокочАстотнь:ми осциллографами в мире с полосой пропускания 100 !-!_ц и памятью' кот0ра'[ может нараш14ваться до 512 йбайт. Фдновременно чуть раньше бьпла полностью завершена работа по локализации осциллографов производства компании 1-е€гоу. € апреляг
2005 гола' при покупке любой модели ши(;рового 1]3Ф !е€гоу (серий \#ате5гпг[ег,
\&ауеРго' \{ауейазгег, 5оА' \{амеБхреп'1, 5оА |00с)' вь! полу(!аете
прибор имеющий: панель на русском язь|ке' русифишированное [-|6 осшиллографа, русифицированную ос м5 \[!:-:6ошз и руководство по эксплуатации на русском язь|ке.
Ёьгне компания [е€гоу представляет цифровь:е стробоскопические осциллог_
ра(;ь: серии !{'атеЁхре( 9000 и 5пА |00с с полосой пропускания |00 |_[_пц.'и работаюш1ие на основе эксклюзивной патентованной технологии когерентнь1х 14нтервалов стробирования (кис). Развертка 1(14€ позвол'1ет захвать|вать и отображать
длинную последовательность входнь[х даннь!х без применения внешц9го запуска
по шаблону
\{амеРхрег{ * это первь:й осциллограф в мире, соединяюший в себе вь|сокую
полосу пр0пускани'| и вь|сокую достоверность измерения' присушуб,этрйооко\у!ауеРь::'::':ег,
пи!|еским
осциллографам,
с вь1сокой
скоростью
сбора
ланньгх,
гибко-стью
и про2:71
]
|-лава 5. €тпацшонарнь!е
цшфровьсе ш сгпро1оскоп1[ческ11,е осцшллоерофьо
Ё
н
::
*
ж
Рцс. 5.27. €поробоскоптлческшй
осцшллоераф |1(аоеЁхрег! фшрлсьс ['е6гоу с полосой
цаспо!п 0о 100 | |ц
стотой управления' присуцей осциллографам реального времени. Бнешний вид
осциллографа представлен на рие. 5.21.
8сшиллогра(:ьт \&амеРхре( и 5оА 100 6 имеют скорость сбора даннь:х 10 йбит
в секунду' что в ]00 раз превь|1!|ает скорость сбора даннь|х для осциллографов такого класса' существующих в мире на настоящий момент. [1риборь: построень! на
модульноь{ принципе' что по3воляет использовать совместно с ними 4 разлинньтх
модул'| сбора информации. !'ополнительно осциллографь! имеет опциональнь|е
модули генераторов сигналов. [енерато'р сигналов воспроизводит псевдо€.г1ус13;ную последовательность РРБ5 которая обь!,'|но используется для тестирования
'
коэффициента
о1]1ибок различнь|х устройств переда!!и. [ополнительнБ:й
молуль
рефлектометра мо)кет вь|давать в лини}о импульс длительностью менее 20 пс с маль|м временем нарастани'!' что позволяет производить измерения неоднородности
сопроти вле ният линий передачи.
Развертка 1([4€, разработанная [е€гоу' создает импульс дискретизации, используя опорнБлй генератор стабильной частоть: с применением ФА[|!' €реднеквалратическое зна!1ение д)киттера |([4€ составляет мене 500 фс. Результатом пр|4менения !(}}{€ является вь|сокая частота дискретизации и то(|ное воспро}4зведение
сигнала при любой скорости передачи' !(огерентна'! дискретизация по3вол'!ет
осциллограс}у захватить гшаблон из потока даннь1х и то!1но и просто определить
его длину. Б результате параметрь! входного сигнала, отобра;<аемого на экране
осциллографа,
могут бьгть измерень! или преобразовань| таки{\|и )ке \|етодам!!
|!
способами, как и у осциллографа реального времени.
|]олоса пропускания 100 [[ц является вершиной разработки технологий
осциллографов на сегодняшний день. 3то достижение стало возмо)кнь!м при }4споль3овании монолитной
смесительной
головки. разработанной
с исполь3ош1|ние!\1
патентованной технологии нелинейной линии переда(|и (нллп). [ут уместно от-
метить' (|то сокращение фронта импульсов лри прохохдении (!ерез нелинейную
лини}о ло 0 (и дахе до отрицательнь|х вели!|ин' [|то о3начает' !!то вершина волнь|-импульса обгоняет основание и имеет место разрь!в в импульсе) бь:ло оп|4сано
еще в книге [1!]. нллп используется для генерирования серии стробт.'тругоших
импульсов
с по!!т|4 прямоугольной
апертурой. Бсе предь!дущие смесител!4 и\4ели
форму апертурь1' приблихенную к гауссовской' [1рямоугольная апертура строб|трующих импульсов позволяет увеличить на 60 % эффективность стробгаровани'!,
рас|ширить полосу пропускания,
272
снизить джиттер. йонолитна'!
конструкши'| сме-
5.3. !]шфровь!е осцшллоерафьс
сителя по3волила увеличить частоту дискретизации' по сравнению с предь!дуцими моделями стробоскопических осшиллографов.
Фсциллографь: !{'атеБхрег{ и 5оА 100с специально разработань| для решения
прикладнь1х задач отобрахения и ан:шиза вь!сокоскоростнь!х сигналов' используемь|х сегодня. йзмерения в современнь|х системах передач на скоростях свь11ше
3 [б/с, требуют средств измерения с вь1сокой полосой пропускания и \4аль]|\'1 временем н!растания. Фтличительной особенностью этих приборов явл'!етс'1 сво,;1ство отобра)(ения входного сигнала также, как и на осциллографе реального вре]\'|ени, обеспе(|ение и3мерения как суммарного'
так и случайного и систем:1ти!!еского
то(1ек на1
д)киттера устройств. 6бъем стандартной памяти составляет 4 ьциллиона
канал, что позволяет анализировать джиттер в длиннь1х кодовь1х пось1лках' Рас1ширение памяти до 512 миллионов то!1ек на канал дает возмохность захва'|та' отобрахения и измерения |шаблона с длиной в несколько миллионов бит.
}добньгй пользовательский интерфейс дает возмо)кность бь|строго и легкого
доступа к более' (!ем 50-ти измерениям и математи!|еск!1м функшиям. €охрат;ение
прее\,1ственности построения пользовательского интерфейса с осциллографа\414
бь1строрёального времен}{ !-е€гоу ' дает возмо)кность инхенераь'1-пользовател'}м
какого-л:':бо
без
осциллографов
го перехода к использованию стробоскопическ|4х
допо;нительного обучения. пользовательский интер4)ейс осциллогр?1(;ов \{амеБхсоздавать свои'собстве|{||ь|с
рег{ и 5)А 100 6 так хе позволяет комбинировать и
функшии измерения.
\[атеБхрег{ и 5оА 1006 имегот возмохность отобрахени'\ и исследован|4,1 |]ь|_
сокоскоростнь1х сигналов ре'шьного времени' таких как Р€| Бхргезз' 5А$, Р1Бге
и гв-о|м м.
\\/атеБхрег{ и 3)А 1006 прелна3начень| и для использования в област14 общего
применения' вклю!|ая рефлектометрию' построе|]ие глазковь1х д}'1аграм\4 и ан1'!л14_
за по шаблону' анали,дхиттера. |1рограммное обеспечение осциллограс|а \&ауеБхре( мохет прои3водить ан€ши3 гла3ковь!х диаграмм и джиттера в соответств1','11 с
1006 разработаг;
различнь|ми стандартами передачи даннь|х. Фсшиллограф 5оА
переда(1}]
да|_1г!ь!х
специально для исполь3ования в системах последовательной
па1]авсех
измерен!'1'1
подходящую
для
имеет когерентную развертку' прекрасно
сушествуосциллограс}а
блокам
основнь!м
к
двум
метров д)киттера. 3 дополнение
!от несколько дополнительнь|х вставнь!х модулей, предназначеннь|х дл'] и3р1ере|{ия электрических или опти(!еских сигналов. йодули преобразовани'1 электри(|еских сигналов имеют полось| пропускания 20 [[ц, 30 [{-ц' 50 !_[-ц, 70 |[ц :':
100 [!_ц. модули преобразования электрических сигналов и[,!еют полось1 11рог1ускания 25 и 50 |{-ц. Ааннь!е модули разработань1 с упоро[,| нато' чтобь1 дать кл}4е}]_
ту возможность конфигурирования осциллографов \{амеРхрег| и 5оА |00с € у':е_
том стоящих перед ним задач на основе гибкой модульной системь!, позволя1ошс.!
.в любой момент расширить во3мохности осциллографа при расширении кр}/га
с1':аг'тг-:е1
!'{
вь! полн'!ем ь|х зада(!.
1ак же существуют модули восстановления тактовой 'ластоть:. 3ти молули использу!отся для восстановления тактовой частоть| сигнала из потока даннь!х' когда доступен только непосредственно поток даннь1х. йод}ли могут бь|ть пред|-{азна(|ень!
как для работь|
с электрическими'
так и с опти!!ескими
сигналами'
Ар:апат-
зон восстанавливаемь|х !1астот составляет от 622 йб/с ло 13,5 [6/с.
Фсшиллографьг \#атеБхрег| и 5пА 100с включают полнь1й комплект 1у1!1сок,
предназна[|еннь|х для исслецования сигналов в кодах Р7 и \&7. [(огерент1{а'! ра3вертка обеспе.!ивает бь1строе тестирование по маскам - около 3 пциллионов то!|ек
27з
[лаво 5' €гпоццонарньсе
цшфровьсе ш сптробоскопшцескше осцшллоерафьо
в секунду, что в 75 раз бь:стрее существую1ших на сегоднягшний
день техни(1еских
регшений. 9тот уровень сбора даннь|х, на сегодня1].!ний день, обеспечивает
вь!сокую степень достоверности и минимальнь|е логре1||ности.
\{ате[хре:1 9000 стробоскопический осциллограф
основной
это стробоскопи[{еский
Аля них поставля!отся;
анализатор
-
систем
последовательной
сап,|ую
блок. 5рА |00с
передачи даннь!х.
. 5Б 100 смеситель !00 [[ц
. 5Б 70 смеситель 70 {'[ц
. 5Б 50 смеситель 50 [|ц
. 5Б 30 смеситель 30 [[ц
. 51 20 модуль рес}лектометра 20 [[ш
. 5Ф 50 опти.:еский [,|одуль 50 [|-ц
о 5Ф 25 оптический моАуль 25 !-|-ц
1акиьт образом, о'сциллографьг серии РамеБхрег{ и 5)А перекрь|вают
диапазон
!!астот до 20-100 [[ц. !(онечно
это уникальньге приборь|' отрахающие наивь|с|1]ие дости)кения в технике осциллографии. |( сох;шени}о
объем пРодаж эт!!х дорогих приборов в России составл'|ет от силь| несколько единиц в год.
5.з.1 2. 4иФровь]е осциллографьл фирмь: А9!|еп{ 1есБпо!о9|ез
Фирма А8!1ег:{ ?ес[-::-:о1о9!е3 еце один крупньгй производитель
на
кока(!ественньлх (их на3ь1вают Ё!91-: 8:-п0) осциллогра(;ов.
3та,
фирпт, владеющих новейшей технологией
рь|нке вь!со-
',"' ", шис1;ровь:х
".',т,Б,,,*
новейших
'р''',ол-',а с (|астотами от десятосциллографов, вьлпускает ряд серий таких осциллографов
ком й[ц
до десятков [[ц.
Ёа российском
рь!нке эта фирма представлена слабо'
скорее всего' вследствие очень вьлсокой цень: большинства ее
осциллограс!ов.
€ характеристиками-ее осциллографов можно о3накомиться: на
14нтернет_сайте
это й ком п а н и и шшш. 1.:о л-:-:е' ад1 1е г.:1. со:-т.:.
€ерия А9|!еп{ 546оо
€ерия А9|!е',,1 54600 это элитнь|е цифровьте запоминающие осциллографь:
с
цветнь|ми дисплеями и циапазоном верхних частот от 50 до 500 1\4[ц.
прйо'р.'
способньг вь|водить до 100 000 кривь:х в секунду при 256
уровн'|х интенсивности.
9исло каналов 2 или 4, но у некоторь:х приборов может 6,,,.,
р.'.,'рено еше !]а
]6 каналов. 9астотьг стробирова"', о' 200 мв/с л'э. |,7'. с'''''"',
приборов от
2800 $ до 1 1000 $.
9е!!ия А9!|еп| 6Ф@@
}{91ая серия А911егтс 6000 это осциллографь: с диапазоном верхн!4х .гастот
от 0,3
до ! [|ц. Бнешг+ий вид приборов этой серии показан на р'с. 5.:8. 9астота ,,,оорок у этих приборов от 2 до 4 [в/с, емкость памяти | йб с расширение*
нально до 2 или 3 йб. |_{ена приборов доходит до 6000 $.
'''йБ-
€ерия А9!!еп18@@9
€ерия
4-канальнь:х цифровьлх осциллографов А9|1е:-:{ 8000 это сверхширокопос верхними частотами от 3 [о 12_|3 [[ц' прлтоор этои се_
''|н1.^!чч1||ографьл
с верхней частотой 8 [[ц и частотами *''.''''"й я 20 гв7с при
|::_?5_930804А
ис'дользовании одного канала и 40 [в/с при использовании
двух каналов. €тод'.:мость 10 и 12 [[ц осцилло|рафов этой сериидостигает (нервному
читателю лу!!ше
не нитать)
- 94 000 и !15 000 $. 3то самь|е дорогие из приборов фирмь: А9|!ег:т.
274
5.3. 4шфровь[е осцшллоерофьс
Ршс. 5.28. Бнецлнцй вш0 цшфровь[х осцшллоерафов сершш А9!!еп! 6000
]_1ифровой осциллограф этой серии п5о81304А (рис. 5.29) ип:еет полосу рабо_
(|их частот до 12-13 !_!_ц при частоте квантованияг до 40 [в/с. Ёеотабгтльность за-
луска менее 0,5 пс. Б приборе использовань1 электроннь|е аттен!оаторьт' !ст"тлт'ттели кай€ша 1 минимизировань1 по уровн}о шумов. €тог.'тмость такого прибора около
75 000 $.
€амь:м
широкополоснь|м прибором
(;г4рп'ть: А9!1еп|
'1вл'{етс'1
осциллографв6100с псА-] (рис. 5.30). [1рибор объединяет 4 т'':нструптента в одном: цифровой
анализатор
коммуникационнь:х
устройств'
вре11'{енной рефлекто-
метр тпк для импедансного анализа, осциллограф с полосой 'ластот до 80 [-[-ц и
анализатор джиттера для сверхскоростнь1х
электрог!нь|х и опти!!еских
устройств.
}дивительно, но цена этого прибора (всего-то> 17 834 $ при поставке в тс(1е}1}1]'1
трех недель
[!риборь: фирмь: А1!9е:-.:{ 1ес1'т:':о1од1е5, как }.| от]\'{еченнь1е вь111]е стробоскопические осциллографь: фирм [е6гоу и 1е[1го|1!х' представляют вь|сшие дост}''1жен|{'|
техники сегодня11'|него дня. Фни позволяют у!!ень[\| 3агл'!_
осциллографинеской
нуть в тайнь1 микромира и оценить чудеса сверхскоростнь|х процессов. Ёо да>т<е
они не способнь| угнаться за гонкой вь1сокоскоростной микроэлектроники. как
г{а
у)ке отмечалось, кремниевь1е микротранзисторь1 корпорацит.'т 1т-'т{е1 у)ке работ!1|о'г
(|астотах вь:гше !000 [-|-ш (| 1|-ц), а кремниево-герп1аниешь|е тран3исторь[ с гетсро-
переходами на еще более вь!соких частотах. 3то подстегивает гонку в разрабо'гке
сверхш ирокополосн ь1х осшиллографов.
{*:!,
:!";ж**
:,Ф
'].{€},
:,;{$}
:.ф:
Рцс.5.29. |-|с+фровой
!2 |,|ц-осццллоераф о3о8 1304А
Ршс' 5.30. 9сцшллоероф с иаспоопой
0о 80 |[ц А9!!еп! 86100с осА-]
215
(лова 5. €тпаццонарньсе
ццфровьсе ш сгпробоскопшцескце осццллоерофьс
5.4. кБ:оджетнь|е) цифровь|е запоминак)щие
ооциллографь:
5.4'1. (акио из цифровь!х осциллографов мохно отнести
к б*одх<етнь:м
}ровень финансирования бюрп<етной сферь: у нас настолько низок, нто приобретение современньлх цифровь;х осциллографов для научнь!х и унебнь:х лаборато-
рий стало довольно затруднительнь|м делом. 3то, кстати' характерно и для большинства зарубехнь:х научнь|х и унебньлх лабораторий. Б связи с этим возник термин <.бюд)кетнь|е приборь;>, т. е. приборь] с достаточно низкой шеной, *,'' ,.' й.
менее' имеющие характернь|е признаки типовь|х рь|ночнь1х моделей той или иной
фирмьл. !( <бюдхетнь|м> цифровь!м осциллографам относятся приборьл, стоимость которь1х не превь|шает 1000_1500 $.
Р последнее время дахе такие известнь]е производители рь|нка осциллогра(;ов,
как 1е]<{го:'т|х и А9||е:':1 ?ес|:':о1о9!е5' сочли ну)кнь1м дополнить
рядьл своей продук_
моделями, спрос на которь!е намного превь|шает спрос на
куда более дорогие обьлчнь;е модели. Фтнесение приборов к категории <,бюджетнь1х)> достаточно условное. Ёекоторь|е типь! <,обь!чнь|х,>
цифровьлх осциллографов'
рассмотреннь1е вь!1пе (например, приборь: фирмь: 6оо0 \{111) по своим во3можностям и стоимости ухе приблихаются к <.бюд;кетнь|м)> моделям. 3тому способствует разработка типовой унифицированной элементной базь; для *'..'',,*
цифрол-1ии <.бюдхетнь[ми))
вь|х осшиллографов.
!_{ифровь:е осциллографь: этого к'|асса характеризу!отся пре)кде всего .:астотой
вь:борок или числом вь:борок сигналов в единицу времени (йв/с или [в/с). 1акие
приборь: делятся на два обгширньлх к.,]асса:
1. [!риборь: с частотой вьлборки' изменяющейся по слунайному закону со сред-
ней величиной,
близкой к максимальной
частоте исследуемь!х сигналов.
2. |!риборьт с вь;сокой неизменной частотой вьлборки, которая примерно на порядок превь|11]ает максимальную частоту исследуемого сигнала.
Больгшинство <.блодхетнь:х> цифРовь!х осциллографов сейчас относятся к типу
1 или к комбинированному типу (для периодических вь|сокочастотнь|х сигналов
используется вь1сокая частота вь;борки). ,[ишь осциллографьх корпорации 1е[с{го:-т!х относятся
ктипу 2 и обеспечивают н2блюдение
в реальном времени,
характернь1й
ре)ким'
для наиболее вь!сокоскоростньлх стробоскопических осциллографов. Бсе шифровьте приборьл имеют
без частьлх срь!вов в стробоскопический
"''"а'',
память для хранения осциллограмм и являются, как правило, запоминаюцими
осциллографами. \4ногие приборьп имеют возможности авто[,1атического из|\,1ерения-ряда (ло 10-20) параметров сигналов и обьл.гньле для цифровьлх приборов йн_
терфейсьт: (-.]5в, сР1в и Р5_232.
5-4-2- кБ:од>кетнь:е> цифровь!е осциллографь: фирмь: тЁктпош!х
Фсшиллографьг фирмь: 1е(1гоп!х, да)(е низ1!|ей категории' мо)кно сразу
узнать
по их характерному прямоугольному корпусу и строгому виду в стиле *ретро,. 3то
относится и к самь!м дешевь1м приборам серии то5-|000 этой фирмь: (рис.5.3!).
Б приборах исполь3уются кнопки с плавнь!ми обводами и кругль[е ручки, по виду
напомина}ощие ручки в старь1х радиоприемниках. 3кран занимает значительну|о
часть площади переднейланели и позволяет отобража!ь осциллограм},{ь1 и
резуль276
5.4. <,Бто0нсе1т[нь[е>> цшфровьсе 3апомцна!ощце осццллое рафьо
*\
:..8 ,..
|''}т'1
;..51
!ч;
: ]: зЁ" ]
,1. *:'.4:
т.
-^:Ршс. 5.3 1. <Бто0эюегпньлй'> 0вцхканальньт.й цшфровой осцшллоероф то5-1012 фшрлсьс
[еЁ! го п|х с'1о нохро-1'1ньслс 0 шс плеем
тать| измерений. у многих осц}1ллогра(;ов экран цветной. !-{ис}ровь;х надп11се|1 на
передней панели практи!!ески нет. Бсе' .|то необходимо отражается г1а эк|]а!{е
осциллогра(ра.
[ифровь:е осциллографьг серии то5-|000 фирмьп 1е|го:-т1х пока ед!4нствег|||ь|с
приборь1 этой фирмь1' которь1е мохно дег]ствительно отнест|,1 к .бюджет::ь:ь:-.
[ак, осшиллогра4)ь1 с полосой 60 й|ц име|от стоимость около 1000 $. Фднако по
мере увеличени'| п0лось| (|астот стоимость приборов фирш:ь: тв|(ткон1{ б;,;стро
во3растает.
5.4.з. <Бподх<етньгел цифРовь|е осциллографь' фирмь: А9!|еп1
Б последнее время доке фирма А91[е:-'т{ }ес1-'тг-то1о91е5, известна'! своиь{и у|-11.:к;1л!)нь!м|| и дороги\1!1 приборами. реали3ует программу вь|пуска относитель|.|о де[1!евь|х осциллографов. 1ак, серл.тя А9!|епг 54600 это шифровьге запо{\,||1наюц|1е осц!1-|]лографь: с цветнь!ми дисплеями и диапазоном верхних ({астот от 50 до 500 й!_:г.
||р:.,тборь: способнь1 вь1водить до 100 000 кривьтх в секунду лри 256 уровнях }1{{те|!_
сивности. 9исло каналов 2 или 4, но у некоторь:х приборов мо)(ет бь;ть расгши;;;сл;,
еце на 16 каналов' 9астоть: стробирования от 200 йв/с ло 2 [в/с' Фдгтако стог;
мость этих приборов от 2800 $ до 11000 $, так.лто к <бюдхетнь|м)> их 1"{е отнесе|1!ь.
}{оваяг серия: А9|1еп{ 3000 это осциллографьг низшего ценового диапазог!а1 - о1'
(|уть ни)ке 1000 $ для прибора с полосой !!астотдо 60 \4[ц и |895 $ для осцг:ллог_
ра(;а с полосой [|астот до 200 й[ц. Бнегшний вид ши(;рового 60 \4 |-ц осциллог|]афа серии А9!!е:-т1 3062 показан на рис. 5.32. 9астота вьтборок у этих прт'тборов
\ [бит/с, предусмотрено автоматическое и3мерение 20 параштетров и задаг!ие 4 ь:ате\.{атических
функций,
вклю!1ая бьтстрое
преобразование
Фурье,
Бозпцохнь:
05Б, сР1в и Р5-232. Ёа рис. 5.32
хоро|шо видна работа (лупь| времени>. Бьгделенньгй на верхней осциллогра]\,1]\,|е
обь1чнь1е лля шифровь:х приборов интерфейсьт:
участок просматривается на нижней осциллограмме в увеличенном ш:асштабе. 3то
ли1шь одна из многих возмо)кностей,
присуших этим аппаратам.
5.4.4. <Б:одх<етнь|е) цифровь|е осциллографь! фирмь1 Б? 9!9!{ая
Р7 ||1|са| - |охно-корейский прои3водитель изр1ерительной тех1-тикд+ 11;,,1;-:;'::!,
г{аде)(ности и качества' отли[!аю1цейся вполне умеренной ценой. Фирма вь|!!ус!.:,
ет ка1к !}н;1л0говь!е' так и цифровь:е осциллогра(:ьг с полосой пропускани'! до
277
]-лова 5' €пацшонарные
цшфровьсе ш спробоскопшцескше осцшллоерафьс
Ртлс. 5.32' Бнесцншй вш0 цшфровь|х осцшллоерафов сертлш А7!|еп! 3062
250 \4{-ц. 3ти вполне современнь!е приборь|' ввиду их дешевизнь| и привлекательного вида, хорошо подходят к категории <,бюджетнь:х> цифровь|х осциллографов'
о$-з1ом
Рассппотрение цифровь1х осциллографов фирмь: Р,7-91у|[а\ начнем с прибора
:'теобьлчной конструкции Ф5-310\4 (рис. 5.33). 3тот компактнь:й прибор с откид'ь!вающейоя крьггшкой-лисплеем 3анимает м€шо места на рабо(!ем столе и мо)кет лег-
ко переноситься. |1рибор работает как от сети (нерез алаптер), так и от комплекта
ь]1-сс аккумуляторнь|х перезаряхаемь1х батарей. € помощью встроенного мультиметра можно проводить обь:.лньле измерения пара]\4етров электрических сигн.шов.
Ршс. 5.33. !7оргпатпшвньсй осцшллоераф 95-310/|1 с пршнпероло 0ля пецапц
осц|'лло2ра7171
о5-з10м - двухканальньпй осциллограф с полосой пропускани'1 каждого канала от 0 до 100 \4[ц. Аля вьлборки сигналов используется метод слунайного из]\,1енения полохения вь:борок' что дает эквивалентную ({астоту вьтборок 5 !-в/с.
Бстроеннь;й мультиметр имеет дисллей с разрядностью 3-3/4 (4000 знанений) и
запускается при пуске в рехиме автоматической настройки осшиллогра(;а.
1( компьлотеру или принтеру осциллограф подключается чере3 последовательнь|й
порт Р5-232€.
о$-з***о
€ерия
шифровьлх
запоминающих
осциллографов
класси!|еской
конструкшии
о5-3**'6о содер)кит базовь:е модели с полосами пропускания тракта вертикально27в
<Бю0лсепн619>> цшфровые 3апомшнающше осцшллоерафьс
/1'*
!.
!|:
4|
':в
Рцс. 5'34. Бнен:ншй вцо ц!1фровоео 3апо71шнающе2о осцпллоерафо Ф3-3020Р
го отклонения 20, 40 и 60 й[ц. !{а рис. 5.з4 пока3ан вне111ний вид осциллографа
о5-з020п с полосой исследуемь!х частот до 20 й1-ц.
[!риведем основнь|е технические характер!.1стики этого прибора:
. полоса пропускания осциллографа: 20 й[ш;
. кол-во кан'шов: 2
. частота вь:борки: 20 |1вь.;б/с;
. входной импеданс: 1 [4Фм, 20 пФ;
. чувствительность по вертикали: 5 мБ/лел ...5 Б/дел;
. максимальное входное напряжение: 30 3 (пс+Ас ампл.), с делителе!\: 250 Б;
. погре1-|]ность измерения напряхения 3''.5%;
. усреднение сигн€ша: до 256 изобрахений;
. пам'(ть: на 2 экрана, емкость памяти 2!( с.':ов на канал;
. специальнь!е возп,1охности: полное изобрахение медленно мен'1юцихс'1 сигналов' ли нейная и синусоидал ьная и нтерполя ция изобра)кен и'!' электрон н а'1
лупа для дет[ш ьного'анализа сигнала;
. связь с компьютером: &5-232€;
о потребляемая мощность:65 БА;
. габаритнь|е размерьт: 320х|40х430 мпп;
. вес: 8.5 кг;
. комплект поставки: инструкция' предохранители 2 шт.' шнур питания;
. опции: щупь!, программное обеспечение &5-232€ (15-3000).
о5-з060п запоминающий осциллограф той )ке серии' но с полосой пропускания 60 \4|'ц. 3тот прибор является хороши]\,1 вь:бором по соотно1лению шена/ка_
нество/функциональность. Фн имеет следу}о|цие технические характеристики:
кол-во каналов: 2;
'. частота вьпборки: 20 \4в/с;
. входной импеданс: 1 йФм' 20 пФ;
6 чувствительность по вертик,ши: 5 мБ/лел .'.5 Б/дел;
максимальное входное налряжение: 30 в (ос+Ас ампл.),
_.
. погрешность измерения напряхения: 3...5%.;
. врем'1 нарастания: 5,8 нс;
. длительность ра3вертки: 0,1 мкс/лел...5 с/лел;
.о режимь1 синхронизации: автоматинеёкий, нормальнь:й' ту_у' ]!-Ё;
. источник синхронизации: €[| 1, сн2, Ё{1, |-}\Ё,
279
|-лаво 5. €тпацшонорнь|е
цшфровьсе ш спробоскопшцескше осцшллоерафьь
. память: 2 осшиллограммь|;
. емкость памяти: 1000 слов/канал;
о габаритнь|е размерь|: 430х140х320 мм;
. вес: 8,5 кг.
о5-1"**
€ерия цифровь|х осциллографов 05-1*** содержит наиболее продвинуть1е \4одели с полосой пр0пускания 80, 100, 150 и 250 й[ц' Бнешне 0н14 различа!отс'| только надписью' указь|вающей на тип осциллографа (после 1 в н:тзвании осц|1ллогра(;ов ука3ь|вается их полоса пропускани'1 в мегагершах). !_{а рис. 5.35 пока1зан
внегшний-вид двухканального осциллографа !5-1250 с полосой !|астот 250 й{-ц.
Ршс.5.35. Бнесцнцй ви0 0вухканальноао осцшллоерафа |3-1250 с полосой цасг!оп[
250 !4|ц
[1ривелем характеристики прибора }5- ] 250:
. полоса пропускания:0-250 й[ц (_3 дБ);
. входной импеданс: ! йФм и 20 пФ:
. чувствительность: 2 м3/пел - 5 Б/д", (шаг 1_2-5, 12 ступеней);
. погре1|!ность измерении уровня сигналов: 3%;
. связь с источником сигн2ша: Ас, ос, 6РФ[.]\);
. максимально допустимое входное напряхение: 300 Б пиковое (постоялнное *
переменное пиковое на частоте т к{'ц);
. время нарастания сигнала:около 1,4 нс;
. разре11]ающая способность развертки по времени: около 80 пс;
. погрешность развертки 0.0|%;
. время развертки: в эквивалентном рехиме'. 2 нс| Аел - 0, 1 шткс/лел' в режи[4е
времени 0,25 мкс/лелт 0,1 с|Аел, в
самописца
реального
0,2с/лел_5с/дел;
ре)киме
. регулировка по горизонтали: н9 менее 10 делений;
о сбор даннь|х: максимальная частота отсчетов 200 \4вьтб/с дл'1 одного канала;
. 100 йвь:б/с на 2 каналах одновременно в режиме реального времени'
25 [в/с на 2 каналах одновременно в эквивалентном ре)киме;
280
5.4.
<
Бто0эюеп[нь!е'> цшфровьсе за'по;пцнатощ!1е осццллое ршфьс
. пиковьтй детектор: 3ахват импульснь!х помех длительностью ло 10 нс;
. па;\|ять дисплея: 32 ( слов на кан;ш;
. усреднение: от 2 до |28 осциллограмм;
. послесве(ление 1регз|з{а|]се): в рехиме реального времени:
. синхронизаци'1: по фронту, [!, Авто, Ёорм., однократньтй пуск;
. полярность сигнала синхрони3ашии: * / -;
. исто!!н!4к синхронизации: €Ё1, сн2, Б{1 (внешний), 11}..]Б (от сет:.т);
с Б{ФА синхрони3ации: А€, пс, нч ре)(екторньдй, Б! режекторнь:й, с::нхрони3ация телевизионнь!х сигналов: кадровая' строчная;
. регулировка уровня синхронизации ручная или автомати'теска*'т 50%;
. точность автомати!!еской установки на 50%: +0,2 делени'\;
. дисплей: )(1( с диагональю 5,7 дюйма с подсветкой флуоресшентноЁт лампой
с холоднь!м катодо1\'{;
. разре11!аюцая способность дисплея 320х240 пикселей;
. регулировки регулировка яркости на передней панели осшиллогра(;а;
. авто\4ати!1еск!4е из\4ерения: амплитуда (среднее' среднеквадрати(!ное !| пиковое зна(1ения), .ластота, длительность переднего и заднего с}ронтов, период
повторения, 11]ирина импульса (поло>кительного' отрицатель!-гого), сквокность сигнала;
. арифметические действия'. сло)кение' вь1читание, инверсия' сравнение с задпнной зоной,
. утилить!: системньгй статус' просмотр хурнш1а ошибок, опционнь!е настройк|4' автокалибровка;
. запоминание: запись и воспроизведение ло 10 изобрахений и до |0 режимов
работьт;
. бь;строе преобразование Фурье с окнами: прямоугольнь:м, *эннинга и {эмминга:
. автоматическая настройка под сигнал 50 [ц - 250 й[ш при амплитудном
раз]\4ахе сигнала свь|ше 60 мБ;
. интерфейс (Аополнительно): &5-232с, €е:':|го:-т|сз, [-1$3;
. пе(|ать изображения: (|ере3 к5-232с или се!'}тго1'}!с5;
. поддер)киваемь|е принтерь|: ЁР Рез[.}е1' !азег.|е{ с Р€|Рг!гт1у 2 к5-232с термопринтер;
1ете1 3, 5А}.{ в|
. электропитание: напряжение сети 90 - 250 Б. ,дастота 48 - 440 [-ш. потребляемая мо1цность не более 30 Бт;
. кли]\!ати!!еские: рабо.:ая температура 10 "с 35 "€ (при вь|полнении автокал;абровки при температуре 25 "с + 5 "€), макс. диапазон рабоних температур
0'с - +40 "с при относительной влажности 45/о - 80%,темлература хранения *10'с
при относительной влажности 35%
- +60'€совместимость:
- 85%;
. электромагнитная
€Ё (в\15501 1, Ё\50082-1);
. разь,1ерь|: 370х 167х338 мм,
. вес; 6 кг;
. гарантийнь:й срок: 1 гол;
. кош{плект поставки: инструкция, предохранители2 ш]т.' 11]нур питания:
. опции: карта с [.|5в. к5-2з2 и принтернь|м портами для подклю|1ения принтера и компьютера, программноё обеспечение к карте.
281
]-лово 5. €гпацшонорнь[е
цшфровьсе ш сгпробоскоп1!цескше осцшллоерафьс
|-{:.тфровой осциллограф о5-1250 самьлй широкополоснь:й среди цифровьлх
осциллографов фирмьт Б7 }1д!1а1. €коростной 16-битньтй Ацп этого осциллогра(;;'т отоброкает на дисплее до 100 000 точек в секунду. йаксимальная [1астота от_
с!{етов в реальном времени 200 \1вьхб/с' а в эквивалентом режиме достигает
25 \4вьтб/с' Фсшиллограф обеспенивает захват и отобра>кение импульснь|х сигнало1] и помех с длительностью от 10 нс, автоматические измерени'| параметров и
бьлстрьтй ан:шиз Фурье. Фбеспечивается сохранение в памяти 10 осциллограмм и
10 произвольнь!х настроек осшиллографа. !,1меется рехим приостановки
ноьо-ог'г и ре)ким накоплени'1 - <(послесвечени'1)>. |1амять 32 1(слов на канал
позволяющая растягивать осциллограп4му для детального исследования функшией
7оом.
Фсшиллограф о5-1250с оснащен цветнь1м дисплеем. Фтлпачие его от о5-1250
зап,1етно ли1]]ь в цветовом оформлении экрана и передней ланели. |1о технически[,1 характеристикам модель практи!!ески аналогична )5- 1 250.
|{ривлекательной возш|о)кностью цифровь!х осциллографов серии }5-|*** ,]в-
ляется во3мохность
подк]1!о!{ения к ним периферийного
оборуАования.
Фднако
для этого необходимо вставить сзади приборов специальную интерфейсную карту.
Ё7 )181{а| вь1пускает два типа карт - одна с последовательнь![4 портом Р5-232 и
параллельнь;м [РР, другая имеет дополнительно еще и порт !53. 9у>кно и програ[4мное обеспечение для такой работь;. !( осциллографам может подсоединяться
(по лорташп к5_232 и [РР) принтер или компьютер (по портам к$-232 и !53).
[1рг;ятно отмет|{ть' !!то на российском рь|нке предлагаются' укомплектованнь1е
карто::1, кабеляпци и программньтм обеспечением осциллографь: этой серии.
Аля подюпючени'! к осциллографом серии п5-]**'6 периферийнь:х устройств не_
обходима вполне обь:нная установка драйверов и программьт 5о&!!еш, котора'1
лридается на €}-&Фй. Фкно програ]т{мь! 5о[т!1еш представлено на рис. 5.36. Ёе-
труд1{о 3аметить, что на вкладке 5соре программа имитирует осциллограф, но с не_
сколько инь1[,1 видо!\,1 передней панели
:ссге
|:
- более удобньлм для наблюдений осциллог-
са9е';е*
::[Р::ч;!:ш]!*!!9!*1я(*
Ршс. 5.36. @кно проера;шмьс !о[[|!.еш с опкрьсгпой вкла0кой 5соре
)!)
5.4.
<
Бто0эюе1т[нь[е> цшфровьсе 3апомцна1ощше осццллоерафьл
рамм. Ёапример' осциллограммь| дахе осциллографов с монохромнь1м дисплееь,|
представляются
в цвете'
снизу
видна
панель
с результатами
всех автомати!!еских
из-
мерений (осциллограф позволяет вь!водить разом только 5 измерений).
€ окна программь| мохно управлять осциллографом. |(роме того, обш:..:рнь:е
во3мохности для такого управления есть в позиции меню €о:'т1го[
- на рг.:с. 5.36
это меню открь|то и виден обгширнь:й список позиций мен}о с ко[,1андаь4и управлени'!. Ёо возмохности ввода осциллограмм в компьютер реализовань| по минимуму. 8сть возмохность представления осциллогра[,|м в осциллографи,:ескоьп
формате файлов.}5Ф и в формате ]\{онохромнь|х рисунков.вмР. }тилить:, преобразугошие (;айльл этих форматов в более прость|е (наприпсер, текстовьле) форппать|' не поставляются. [ак что забота об гтх поиске 14ли подготовке ложитс'! на по-
льзовател'|.
Ба вкладке !п-':аде!1еш мохно получить изобрахение экрана осшиллограс!а в
том виде' как оно пр9дставляетс'| в файле рисунка с расширение]\,1 вм Р
(рис' 5.37). € помощь:о контекстного меню правой клави|ши \1ь1|.|!|.1 !\.1о)(но вь1брать одну из двух осциллограмм' например для ее ошгтфровкгл. !ругая в!(падка
.
\о{ез позвол'!ет записать текстовьлй комментарий, которь;й полезно хран11ть с
изобрахением экрана осциллографа и имеюшим1ися на не]\4 осциллогра]\!]!1а\111.
*оре ]п:азе л|и; | ::о:еэ ]
А!т0 сн1 / ||г
зт!Р
й
ро!| 0 пппп{
!![А!!г|.
7.1ф[|н!
7'0*мн!?
1'з20!
шш
_2'00!п!
м'шв
3!00п!
@
(н] 50п!ь
и]| _!.ф0!
(н: 1! -
тв6 |}8'00я6!
:,
:'
и00ш
50п'
!
Рцс. 5.37. Фкно проера',плсьс 3о[!|!е10 с о'пкрь[гпой вкла0кой [гпа9е|!еш
€лелует отметить' !!то применение подобнь|х осциллографов требует определеннь|х навь|ков. Ёапример, нелриятнь1м моментом являетс'! вьтсокий урове|-!ь
шуп4а, 3аметного даже при внутреннем заземлении входов. !,ля уьпеньшени'! в!'1д!4-
мости шума разработ.лик рекомендует применять светофильтр и отрегулировать
контраст изобрахения:. Фднако' на рисунках формата.БР1Р этот (номер> |!е про*
ходит и шумь! отчетливо виднь1. Ёсли вход не за3емлен, то уровень шумов зап4етно
во3растает и3-3а различнь|х вь|сокочастотнь!х и импульснь1х помех, (|то вполне естественно в широкой полосе частот. 3начительно умень!]|ить шу[у|ь| удаетс'1 пр}.{менением рехима усреднения (по 2, 4, ..., \28 отснетам), но его вреп.{я ш{о)кет достигать нескольких секунд.
[1ри снятии осциллограмм вь1соко!!астотнь|х (особенно модулированнь:х) с:.,:гналов придетс'! нем€шо пово3иться, нтобьл получить устой.:ивое и ка!1ественное
283
[лова 5. €поацшонарнь/ое
цшфровьсе ш стпробоскоп!!цескце осцшллоерафьс
;.тзобр:1-):<ение на экране.
|1оневоле начинаешь сомневаться в то[4' такой л:..: вид
деле! Фсциллограс! по3вол'|ет легко полу!!ить спектрогра\'!\|у сигнала. Фднако разре1шение спектрограмр1 невь!сокое. !( пр:пмеру' получ!|ть
спектрограгу1му Ай-сигнала с (!астотой 100 к!-ц и частотой модул'1ци|4 в 1 к[-ц
практ}.1!|еск}.1 нереально (боковьте полось! сливаются с несушей).
!1[]1еет сиг!-{ал на самом
5.4.5. (Б}од)кетнь|е)) осциллографь| фирмь: шЁш$
[р:.т ьлоделл4 <бюд)кетнь:х> шифровь|х осциллографов нового поколения вь|пускает \'1олод.1я |охг{окорейска'! компания швт\]5 (рис. 5.38). [о своим характерист|.1к;1\,1 14 !.1деологии управлени'1 с по]\,!ощью мен}о эти приборьт о!!ег{ь напо\4и1{а}о"г
вь111'1е приборьт фг:рмьт Ё7 |1д|са|. Ёо есть и иг{тереснь|е отл14(1и'|:
к прг,тборам мо)кет подкл!о(1атьс'1 ко[.|пь}отерная {\4ь!111ь' во3можно пр14ме}{ег!!,|е
(;.лтэгш-памяти' до 125 1(байт рас111ирена е]\,1кость памяти. Б приборах }!спользуетс'!
[|1-{ого'1зь!ковое \4еню' есть возмохг|ость возврата к пред|11еству}ощ!4\,| установка\,|
с поп,1ощь|о к1{опки [.]:'т6о, имеется ре)!(им обуненият.
рассш1отрен|!ь!е
ч!
Ё]; -ЁЁ'Ёг;
' ;;|:-:|:|{,'_
:
1:!.,
(. ]]
.-]
. ^
'
м
.1{[]!я !:].|]1||!у!]!!!]
]::
}]!,1.!
@
ц
г* ]!": 'ш
й
''''й "\:1: 1{
.
|'
1'
д.' - " я'-.:] '__ р
1
: ::{ |
Ршс. 5.38. <Бто0эюегпньое> цнфровь[е осц||ллоерафьс фшрмьт. увм5 сершш 3000
13;,тпускается три моделт': приборов этой серии: 150 й[ц осциллогра(;
х1]о]\,1нь1]\,1
с ппогпо-
экраном швь.!5 3001, |50 й[ц и 300 й!-ц осциллогра(;ь: с шветнь|\,! экра-
ноьц \{Б\5 3002 и 3005. |!риборь! с частотами до 150 й[ц и{\4еют вреш,1'| нар1}стан[4'!
переходнот,: характеристики 2,з нс, а приборь| с частота]\,1и до 300 й!_ц
1,4 нс.
-
9увствл.птельность канала вертикального отклонения от 2 мБ/лел до 5 Б/дел (погрешность 2 %), скорость развертки от 1, нс| лел до 5 3/дел (погрешность 0'0|%).
Бслед за номером в г1азвани|4 осц|4ллограс|ов используются три буквь:: 1
- 5
(стагтлартнаят память) или Р (флэгш-память), 2
буква Б лля приборов с воз['|о)(}{ость}о питан}4'| от батарей и 3
- буква 6 при нали!1ии интерфег)!са 6&1). |!р;'';
|1спользовании обьт.гной Р5-2 мьггши возможно управление прибором от нее, напр|4\4ер перею)1ючение рехимов работь!, и3менение условий лрос\4отра осц}1ллог_
ра]\'1]\,1 и т. д. [1рименение флэгш-памяти дает альтернативньтй шлетод ввода д;1|1нь]х с
-
0сциллографа в кошппьютер'
5.4.6. !|,ифровь:е осциллографь| фирмь: в|со|_
14звестньгпд про!:зводителем шифровь1х осциллографов']вляетс'1 также фг..трп,:а
к|со!-. Бе интересьт на российском рь1нке представляет ФАФ <[1рист>. Б реклап.т_
284
5.4. <Бто0эюепнь[е> цшфровьсе 3апо]!,1,шн&!ощ11е осцшллоерафьс
ном проспекте этой фирмь: представлена серия осциллографов ос 5000
с^/с/м^/й. насчить!ваюшая !5 моделей. Бнегшний вид одной из-моделей пока3ан на рис. 5.39. [|риборь: фирмь: к1со! захвать]вают область <,бюд>л<етньлх> шиф-
ровь!х осциллографов' но по мере роста полось] частот исследуемь!х сигна'1ов переходят в область цифровь:х осшиллографов среднего к;1асса.
Рцс. 5.39. Бнец;ншй вш0 цшфрово2о 3апомшна|ощеео осцшллоерафа фшрмьл Р|со|'
*дл в:Р]ишльн0п
1т{л']н!н!{
п.:л.][.а пг0п.'![.1ни'
]
|к
)
[]гр{шн|'-ть тст0н|РЁя к
.а'знс | .!'5нс
с1'9фс |
м'ш{!!9|'],{1э12)пф
Ё.сцног1 инп+донг
1
ь!а&:' &('дн0€
4ф б прн ! м0м ! п|вс,иа0 110
11.' |.|м.!::а
с{цР0 виа4щ|
!
з5 !''!г!
5'8нс ! <8.;нс |
<:анс
Ё!]
к.1г0 |
+1
! 0п |я*9ния
'',!г|
! п&|д&л''.5 ыя9л (ш!г 1-з-5|' ппвн{{ 08г{л!0Фвф
1 ! % |1 { 1ъ п!и !'.,5 ыв]!€л]
Ёр!ия н!А]ст0нпя
в]|цл г0Ри]0нт1.пй0г$
ь|г! !
1|,:,
0г!юннчвялв псл,:сш пооп!с$н!я !п ,п |.лг.!
Р'о:,ф, 6тмон€няя
!тх'1'*ня я
[ 1,] ь1гц !
!|.!] [т1гц
Ёз дБ]
| 9
}|0л0п/ |1ь'1||2'|15?
5вп!п50!м
!|!94!. !!]в(|пЁя {к^.'. ]
пог])*щнцЁть
?станф!м к-...
(;д9л ;ш]г 1_э-;1
1 н....5']
а'01
!! ст:4ни1'и.1,|ьцф']игн'л!
к|н|л 1 !2]. нть' вн+шни|]- вн'ш{яй 1];
РЁ[вм! шь*с!! !.110Ё0в
Авт!ф!л{;атчльньп,
впд сь9]8 !:10&1 01|)рФп!$цп!
0 тхрь1ть!й, !|хрь!ть!й' {|нч'
жд+щ}я.
п фллльт!ь!
8нвш'пя.вцЁня&]ци9 (1:] !
ч.!шгвлтФьн!сть:
т8 [шт$[. в{[ , $Ё+!ь!;
Ф8ч
:00 мР
}р'}в€нь: * 1,я в
Ак{л [г 0_ци&г116й!
пРгпяг!'з0вднЁ!
Р!]!!ш0нн! п! в!ш!к*лк
ё [ит
чэ{т0т! д]охр9ти|!щл
2!] ь1г! ]с| ь!)] 1 ггц {']А,; |'!д1;1вив' ;0 ггц
4 в! н] }!н]л
Р*{им9 с4'0р] шянш
х'Р(яРнь1! из|{€Р€няя
!вт[щд]ич[г[и[
шзмгРЁн!'
вч|Ё! р0Ёшм
.\г::
'''
'11,
0их;пя*, анплпг-гда
п'] вЁ|,пп1\\]лп
1}'9!|ь' ср+д{€ё'
0о г,:р:вонтоли
!с!(лкс|к9
!1,цда}тн0! вь60!1ка'
'
кап:сн[1шьн0Ё'
п|:л0са п0.]п!г;х|1нвя
&(дн0€
д!п0пншгг-пьнь'€
в'!]'{пжн0сти
''кня!а!льнф.
.!вы(0йппя!
имг|'л€!,
6 |,1г!
";Ё:
:.ё&:.
]Ф:1
*цло:тммвнкв
!{нтвр('0й(
]:$}1.1
* - (*!*нвсть,
х 1|]
$0!у!|в
дйп*цпя
м]твп'тк[]
1р!в!нь' 'нл]кя'1
вь!{0ось: на ввгт:шян* и в пзтм
и олщ!; +Ё щ!!6н|
х1
Рвг;иь; сц:6оть:
ь]]!ффя!ш!нт
*, $ 16 ]'з2/ 6{ ! 12*'!561
с|)(д|9}:в!!!о1нч!|к{*.
ча(г!т!] п{рпфд: врфяя н0}воп{ия
з0д0рх*;]
пР0Бни8я
'!,
1 м0{ 9ч6 :) 35_115 пФ
!0
в0!н0*на }ст!{{,дЁ] кф!{'*ик]!!онкцг0
.Фнх|ц!я сл]к9нк9, 8ычит.1ни!,{шншния.
! ,9; /'.' !1.5-1].; п[,
'|Ён
..0д}л9 с лят.;ффв||!й!
в5+!: ! к!]п
дш0|и9. БпФ
д|}1'4(н п1!'цв}я нф !!}\1л!{.1т!в
['9цнг дцннь]Ё
нк_д*ошЁй
н;1п0я|!ниа питаякя
ди0гвнал! 145 мм т00}0Ёш9ня! з20 } 2{0!
{1.''!{0 в {! 1'] чь].5| гц
г]60олпь!! 0!}йег'н
2е', з:8{ 14€ и]
г:0нпл{п лост1э[к
шв!р п нт!ния {1 !, д{лнтшь 1 :1,.
4'5 хг
1
д|. 0тхйи)дс!!ф по ?хсш.1ташии
;'|'}
{
'
Ршс' 5.40- /арактпершс/?11[к!1 основнь|х моаелей
ццфровь!х осццлло?рцфов ф!1рмь! Р!со!285
[лава 5. €поацшон0рные цшфровьсе ш с!пробоскоп1!цескше осцшллоерафьа
{арактеристики наиболее распространеннь|х моделей цифровь1х осшиллографов
фирьльт
к1со! представлень1 на рис. 5.40. |1риборь| вь|пускаются с настотами вер-
тикального отклонения от 25 до 200 й[ц и коэффициентами отклоне'ния от
2 ьлБ/лел до 25 Б/л:ел' Развертка от 2 нс| Аел до 50 с/дел. Бходной импеданс
1 \4Фпт/13 пФ в штоделях с частоташтлт до 100 й[ц' у более вьлсоко(!астотнь1х осц|!ллограс!ах 50 Фм. } последних эквивалентна'1 частота дискретизации доходит до
50 [ !-::
5.4.7. [ифровьге осциллографь! серии [\/ауе.|е{ фирмь: |_е6гоу
€ерию
<бюд>т<етньгх> шифровь1х
осциллографов \{ауе.|е11 й недавно вь!пустила
|-е6гоу. Б серито входят 8 моделей приборов от \{.! 312 ло ш.]з54'
йладш:ая \,1одель ш.| 312 это двухканальньтй 100-й[ц осциллограф, а старшая:
[{еть!рехканальнь:й 500-й1-ц осциллограф. Бьлпускатотся приборь| с пош.;з54
!|астот
исследуемь]х сигналов 100, 200, 350 и 500 \4[ц - все в двух- и четь!лосой
рехканальР1ь1х вариантов. [1риборь! имеют по каждому каналу входное сопротивление 1 \4Фш,: (для 350- и 500-й[ц моделе:! и 50 Фм), чувствительность по вертикали от 2 ьлБ/лел до ]0 Б/дел (и до 1 Б/лел при входе 50 Фм). Разрялность А!-{[1 8,
|1огре11{ность коэф(;ишиентов отклонени': йо вертикали 27о. €танлартньтй объепт
!.{ ко[,1пан}.|'1
па\,1яти у всех пцоделет:,т 512 !(байт' частотадискретизации в режиме реального вре-
п:ен:: 1::ли 2 [-[-ш.
1(оэффл..тшиенть1 развертки от 0,5 нс/дел у 500-й[ш моделей и 5 нс/лел у
100-\4[ц ш':оделей до 50 с/дел (у всех моделей). [1огрешность коэс!с!ишиентов развертки +5. 10-6. ! приборов предусмотрена синхр0низация как обьгчная, так и.те-
левизионная |1 с запуском по собь1тию' есть воз\,|ожность просмотра пам'1ти по кадрапт (ло 1000 кадров). |1релусмотрено проведег|ие до 26 автомати[!еских измерен:':й с
вь1водо]\,1 одновременно до 4 измерений по каждому каналу с цвето\4' соответству1ощ]1[4 цвету л;1ни\1 с0ответствующей осциллограш{мь1. Бозмо>кнь: обь:чньге математи[|еские операции с сигн;шами: сложение' вь!читание' Б|1Ф. {исплей осшиллограс[ов шветгтой х!(и тРт усА с раз[,1еро}\,1 19 дюймов по диагонали.
5.5. 9ообеннооти осциллографов к'!аоса Б!-Ёпё
5.5.1 . €равнение
осциллографов класса Ё|-Ёп6 различнь|х фирм
А топерь рассмотрим осциллографь: совсем иного класса - Ё1-Бг-:0 (названйе
во3н14кло по аналогии с акустической аппаратурой вь:сонайшего ю1асса и безуш':но
дорогоЁ!). 1( нишц отг1ос'|тся шис!ровь;е и стробоскопи!|еские осциллогра(;ь: с полосой .;астот исследуемь1х сигналов вь:гше 1 [|-ц, иппеюшие особь:е и нередко уника-
льнь|е средства для улучшенного анализа сигналов и вь|полнения мно)кества изптерений. []оявивгшиеся недавно осциллограс}ьл с полосой частот вьлтле 10,[-.[ц
чрезш1ерно дороги и объем их прода)к в России исчисляется буквально един.ицами.
|1ракти.лески почти все осциллографь: класса Ё1-Р:':0 вь!пускаются тремя фи:р1т{ам14
- ?е[1гог:|х, [е6гоу и А911ег:| |ес1-т;':о1о9!ез' €равнение их характеристик
приведено на рис.5.41. |!рактически все приборь| этого класса исполь3уют предельно вь!сокую (!астоту вьтборок в ре)киме реа_'1ьного времени (до 20 |вь:б./с), нто
сн14хает вероятность пара1зитного про'|вления стробоскопического эффекта. 3амет1,1\,1, !{то это
286
вполне реапьная' а не эквива.,!ентная частота вьтборок.
5.5- Фсобенноспш осццллоарафов класса |{]-Ёпё
[ф;зворт*
'!я0са
'*0&аяь
.....!ц)|{ц1!:.']
1Б]*:топ|х
,|'
!рц!Ёхщ пц
'а/
'.1у1щ5
ю$ в0'{
]':]] т0$8404 .:';]:
в
п$ ?40{в
|'.::. ]0$ ?1!{в::: , :
в8А 7'5!в
}т#вм$19Ё$8а0А:
БФоу
[!,,"
:е ;;!
"; ;
.:..
..--1'._.. м!.й!вы#
'!
*"ъ.'ь
!в*'м*$10{.а{00А
4
20д&,'10
4
!ф1ф5
?&чф5,
{+1 с:пт*ч,
'{,5
2й11{6
4
2Ф1ф!
1,5
а{/1ц$
,|+1 !пт!ч'
'
5м+60пА
-.в&$вм!!кр8500А
,:.$в$.м8${р8вв0&:
30д-8з004.
':,.
&1увРшт300:.,:
и{0{]0п 541814
ил]|{!1!й5{и{д ],
!л$л!!шп 5405!А
20д8Ё0
2й€{),з0
{
6
!цфц40
4
20.2ф10
4
з
,
0
.
{
в
э
60д"в$0м
Рцс.5.4 |. €равншгпельнь!е
4
?1}е0.!0
4,:
6вА46211А
]
кш-}0 *шф
4
.{
':]..:.$$А?{ф8,',':,:
]0в 7648
.
!'8н |!г!от! Р,'.'вт*?*ця' пц
{[ш|
л мн1'
4
20'?вч0
4
2ф2&.1с1
4
20?&10
4
?0€|у10
!!}Ёф10
Ёп,?0,?0
4
4
4
2!}€0'}!
2ш?000
4
,{
,1
харок/пер1!с/пшк!1 ццфровь!х осц!1ллоерафов класса Ё!-Ёп4
Фсшиллографь: класса Ё1-Бп0 имеют мно)кество технических новиг!ок' на|4более важнь|е из которь|х рассмотрень1 нихе. Ёекоторьте из них (например, пико_
вь!й детектор и режим наложения осциллограмм
персистенция) стали использоваться и в дешевь|х осциллографах. [1охалуй, вь!сокая !!астота вь|борок это
единственнь|й параметр, которь1й не удается получить в <,бюджетнь|х> осциллогра(;ах
с
их
упрощенной
элементной
базой.
Фна
требует
и
Ацп
со
сверхвь|сокой
!|ас-
тотой работь|.
5.5.2. Рех<имь: вь!6орок и пик_детектор
Фбнарухение
коротких
вь!бросов на осциллограммах
-
одна из важнь!х 3ада'({
осциллографии. 9на актуальна и в случае фиксашии шумов в составе набл|одаемого сигнала. Ё'сли короткие вь|брось1 редки' то их обнаружение су1цествен}!о
усложн'1ется. 3десь 3начительнь!м пре}{гиуществоь,| обладают аналоговь1е осциллог-
рафь|, у которь!х обрабать:вается зна1!ительная часть сигн:шьного потока - за
исключением той части' которая приходится на время обратного хода развертк14 !!
на невидимую [|асть осциллограммь|. в автоколебательноь{ ре)ки]\4е работьт 1]а экран дисплея вь!водитс'! до 95-99% информации. однако рассмотреть про[4елькнувшлай короткий пик сигн[ша на экране обь|чного осциллографа в больш]4нстве
случаев невозможно. Б аналоговь|х запо[,1ина1ощих осциллогра(;ах эта пробле\,|а
решается с помощью трубок с большим временем послесве(|ения и дорогих з;]поминающих трубок.
Б шифровьлх
осциллографах
на экран
(|асто вь!водится
ни!!то)кна'!
часть
уже об-
работанного А!-1п сигнала. [1ри этом возмо)кен пропуск не только коротк|,зх п14-
ков, но и цель|х кадров изобра)кения. Бь1ли предложень1 разли(|нь|е хитроуш1нь[е
способь| обойти этот принципиальнь|й недостаток' Бвилу трудностей их техни(|еской реализации они применя|отся только в дорогих Ё!_Ёп6 осциллографах. 14ск(персг:_
лючение составл'!ют два приема
- имитаци'| н€шожени'! осциллограмьп
стенци'1) и применение пик-детектора. Ре>кипц персистенции воз\4о)кен благод[]р'!
хранению осциллограмм в буфере
- памяти цифрового осциллогра(;а' А пиковь:Ё!
детектор обьг.лно реализуетс'1 аналоговоЁц схеппой запоминани'| п[.1ковь!х (поло>кт4_
тельного и отрицательного) зна.;ений с|1гна.,1а.
Рис. 5.42 иллюстрирует основнь1е рехимь! вь:борки отс!|етов сигнала в современнь|х цифровь!х осшиллографах.
287
[лава 5. €гпацшонарные
цшфровьсе ш сгпробоскопцческ[[е осцшллоерофьс
6тчеть:, регистрируемь!е в
четь]рех интервалах
регистрации
Антервал
1 2
даннь!х
3
точки формь!
Режим
Фтображаемь:е
даннь!х
горизонтальномувелинении)
региотрации оигнала(примаксимальном
8 режиме получения вь:борки регистрируется один
отсчет в кащдом интервалё
Рпс' 5.42. Р!ллтостпрацця реэю!!мов вьоборкш 0анньсх (сверхц обьсиная,
сн!13ц с пшк-0етпекцшей)
.
5.5.3. [1олунение глазковь|х диаграмм
€коростнь:е
осциллографьт ш-;ироко используются лри разработке' исследова-
|1|414 |4 техни!|еско['{
обслу)(ивании
телекомг\4уникационного
оборудования.
Ан-
с|тормашия на осц!1ллогра(: в этом слу|!ае поступает в виде перепадов и неидеаль-
нь!х пря\4оугольнь!х импульсов'
имеющих
характерную
нестабильность
дро)ка-
ние ил|4' 0этситт'спзер' [!ри этоп,[ возникает необходимость фиксировать
одновре[4енно параметрь1 таких сигналов.
Б осциллографах класса Ё1-Ёгт6 обь!чно предусмотрень1 специальнь|е средства
для подобнь!х |4з\4ерений. Ааиболее распространенное из таких срсдств - ?ла3ковая 0с'соералолса. 0ринцип ее построения илл}острируется рис. 5.43. 1(ак нетрудно
замет|1ть' из сигнашьного потока вь1деляются перепадь1 или отдельнь|е импульсь1 и
14х осциллограммь! накладь|ва|отся'друг на друга с применением ре)кима персистенции.
Ёа рис. 5.44 показана типичная глазковая диаграмма на экране осшиллографа
с5А7000, предназначенного для исследова|1ия и анализа телекоммуникационнь|х
с!4стем. |{а ней хоро111о видна усреднен'ная форма перепаАов сигнала' их ампл}4туда !4 ха1рактерньтй разброс (дхиттер).
12з45678
Ршс. 5.43. !,|ллтоспэрацшя к посп1роенц1о ела3ковой 0шоераммьс
!8
5-5. Фсобеннос!т!ш осцшллоерафов класса |1]-Ёп7
Рцс.5.44. |-лазковая 0паерамма на экране осцшллоерафа €5А7000
5.5.4. @сциллографь' фирмь: 1е&1гоп!х с циФровь!м л|оминоФором
!о сих пор инхенерь1 и учень|е бь|ли вь|ну)кдень1 миритьс'| с принципи€ш1ьно
разнь|ми возмо)(ностями аналоговь|х и цифровь|х осциллографов, отмененнь!ми
вь1ше. А им лриходилось иметь в арсенале своих средств измерений как те, так и
другие приборьл. Фбъединение луч1:|их нерт шифровой и аналоговой технологий в
одном приборе привело к созданию новой архитектурь| осциллографов. !(омпанией 1е]<1гогт|х вначале бь:ла реализована технология !:-:з1а !штм увеличива1ощая
'
скорость вь!вода сигн!ша на дисплей до 400000 осциллограмм в секунду.
[1ослелняя техническая ре€ши3ация' лридающая экранам цифровь!х осциллографов динамику 3}!1 А6, полунила название |ф!/а! Р/зозрйог Фзс!!|озсорез (оРо)
9сццллое-
-
рафьт с !-|ифровьтм 11юминофором.
оРо - предлагает все традиционнь|е преимущества !-{Ф
- от памяти до изо1цренной синхрони3ации' а дает рас11]иреннь|е средства отоброкени'| сигнала дисплеем с градацией по яркости в рехиме ре:шьного времени (цифровая эмуляция
химического процесса свечения элт)' т9м самь|м обеспечивая трехмерную информаци+о о сигн€ше: амплитуду' время и интенсивность (распределение амплиту-
дь| во времени). 3то превращает цифровой осциллограф в универсш|ьнь:й инструмент для исследования формьл сигн'шов.
Ёовая технология осциллографов с шифровь:м люминофором ()РФ) обладает
следуюши м и преи му|]]ествам и
:
. €верхвь:сокой
скоростью
сбора и вь!вода даннь|х на дисплей.
. 3озмохностью обеслёчения на цветном дисплее трехмерной информации о
сигн[ше (амплитуда, время' интенсивность).
. Бозмо>кностью исследования слож_нь!х сигналов без искажений.
. €овременнь!ми
жения сигн2ша.
методами анализа даннь|х посредством
трехмерного
г.гзобра-
!.л:г этого в )РФ сигнал снач;ша ошифровь:вается. как в типовом шифрошом
осциллографе,
затем даннь!е преобразуются
и размещаются
в трехмерной
базе
даннь[х' структура которой соответствует экранному растру. Фттула информашия:
периодически отсь|лается в систему дисплея' которая обслухивается собственнь;м
процессором. €ледует отметить' что системньтй процессор )РФ не загружен задачами управлен14я дисплеем' процессор предназначен для автоматического измере10 зак. 33
289
5.5. Фсобенноспш осцшллоарс[фов клосса Ё]-Ёпё
- это отличительная черта )РФ от типового ]-{Ф. ][акая параллельная обработка необходима для РРФ, чтобь| поддерхивать вь|соку|о скорость сбора
и отобрахения трехмерной информации о сигнале.
€ердце пРо - |1рошессор [!редставления €игнала (\[атебг:-т-'т !:-т'та9|:-':9 Ргосеззог). [1роцессор )Р{[[{ (технологият !(йФ|1, 0,65 мкм, 1,3 миллиона тран3исторов) преобразует оцифрованнь:й сигнал в дисплейнь:й кадр в виде растровой структурь;. 3ти кадрь! накапливаются в динами.леской трехьтерной базе даннь;х' !-|?13ь1ваения и анализа
мой <!_{ифровой Фосфор> ()|91{а1 Р1-тозр1-:ог), 1{ представляющей собой масс|4в
даннь|х с размером 500х200. 1(алцому элементу массива соответствует пиксель на
дисплее. |1ри этом в массиве создаетс'1 карта интенсивности сиг|{ала: сигн!1л проходит многократно через одну точку' и факт многократного прохождения отра)каетс'1
на карте. Результатом всех преобразований
является след сигнала,
которого
'!ркость
изменяется пропорцион:шьно интенсивности появления сигнала в кахдог1 точке по типу <градации серого>, как происходит на 3"|11 аналогового осциллограс!а.
Архитектура )РФ позволяет записьтватЁ более 200000 дисплейнь|х кадров в секунду, что в ]000 раз бьгстрее, !!ем у т!4пового цифрового осциллогра(;а' [1ересь:лка кадра из <{ифрового Фосфора> на дисплей происходит 30 раз в секунлу. [1ри
этом процесс работьг А|_1[1 не прерь!вается' в результате чего <образ> реагирует на
и3менение сигнала в ре€шьном времени, а избь:ток даннь!х то[|но отобра>кает мель.!айгшие и3менения сигн€ша.
Бремя работьг А{[1 типового аналогового осц|тллографа занимает не более |%
от общего времени работь:, ост€шьна'1 часть времени затрачивается на обработку
сигнала дляг отобрахения на дисплее) при этом все изменени'1 сигнала за этот пер!4од игнорируются. !,ля отобрахения нестационарнь1х изменений в |-1Ф иногда используется метод <(накоплени9>>, БФ отобрахение происходит не в реальном вре!\|ен}|. а
после обработки. 3 результате насть информации о сигнале неизбежно тер'1етс'|.
]аким образом, для исследования сигналов в реальном времени необходипц
осциллограф с цис]2ровь!м люминофором. РРФ имеет вь|сокую скорость сбора и вь:вода информации' следовательно' он не пропустит короткий, нестационарнь:й сигн2ш' а градация по яркости по3воляетрассмотреть все н|оансь1 на осциллограмме.
[1оскольку )РФ хранит даннь|е о форме сигн:ша в динамической трехмерной
базе данньлх' то из нее легко мохет бь:ть полу.тена статистическ!'|я ин(;ормашия об
этом сигнале. |!остроение гистограмм являетс'1 встроенной функшие:1 осциллографа. [истограмма мо)кет бь:ть построена как для реального, так и дл'! запомнен!{ого во внутренней пам'1ти сигнала. |ля раснета гистограммь1 используется коли!!ественная инс}ормашия относительного распределения сигнала,' которая хранится в
динамической трехмерной базе (*цртфровом фосфоре>) )РФ.
Бедущее издание в индустрии измерительного оборуловани'1, хурнал <]ез1 а:-т6
йеазь:ге:'т.:е:-:1 \#ог10,>, еще в 2000 году присудил осциллощафап,: серии то5 3000
)РФ компании 1Ё(1&он|х, первую премию <.Без{ 1:': ?е51'>, как са1\,1ь|м попул'1рньлм (реали3овано более10000гштук) моделям года. [( сох<алению, в Россг.'г:.'т эти
приборьг мало и3вестнь1 и3-за своей вьлсокой цень1. Б дальнейгше[,1 |\,1ь! верне]\,1с'| к
описанию возмо)кностей осциллографов
примерь! их применения
в измерительной
с [_1ис!ровь:м люм:.тнос!ором и приведе{у1
практике.
!(орпорашия,тв1(ткот.{|{ в настояцее время разработала и вь|пустила на рь!нок две новь!е серии осциллографов класса )РФ. Фтметим их характеристик}4.
€ерия
оРо-4ооо
|{овейгшая серия осциллографов 1е]<1го:'':|х пРо-4000 представлена !!еть|рь[,!'|
приборами:
290
5.5' Фсобенноспш осцшлло2рафов класса Ё!-Ёп7
_!;'т*'-}
й1[
Б;-ф*]
жж:'щ$_ж
Рцс. 5.45. Бнец^сншй ви0 осцшллоерафов
сериш |Р9-4000
Рцс. 5.46. !{аое[ пврес!ог цшфровьсх
осцпллоерафов | РФ -4000
8РФ-4032: 2 канала,350 \4[ц' дискретизация 2,5 [|ц
!РФ-4034:4 канала' 350 \4[ц, дискретизация 2,5 [[ш
)РФ-4054: 2 канала,500 й[ц, дискретизация 2,5 [[ц
РРФ_4032: 2 канала, 1 [[ц, дискретизация 5 [[ц
[1риборьг этой серии имеют большой (26 см по диагон:ши) цветной *!(!,1_дис-
плей формата {,6А
- см. рис' 5.45. |1редусмотрено 25 автоматических измерений,
курсорнь!е измерения' математический релактор, порт |]5Б на перелней панели
для подклю!!ения {-]5Б-модулей {6А_поРт для подключения внешнего дислле'! и
ряд других средств. [абаритьл осциллографов 229х439х137 мм, вес 5 кг.
!,лина записи достигает 10 млн. то(!ек на канал. €пециальньгй узел \{аме|г:зрес1ог (рис. 5.46) позволяет по кадрам просматривать большие записи. [1ри этом скорость просмотра автоматически увеличивается или уменьшается в зависимости от
угла поворота ручки. Более того, предусмотрена возможность поиска вполне
определеннь:х
собь:тий или осциллограмм'
удовлетворяющих
заданнь!м требова-
ниям (например' определенной длительности фронта). 3то резко облегчает анализ
самь|х слохнь|х осциллограмм * пример виден на рис. 5.45.
?ехни':еские характери стики этих приборов умеренной стоимости представле_
нь[ на рис' 5.47.
€ерия оРо-7ооо
€ще одна новейшая серия цифровь|х осциллографов с <цифровьгм фосфором,>
оРо-7000 представлена следу]ощими приборами (рис. з.+в):
РРФ-7054: 4 канала,500 й|-ц' дискретизация |0/20 [[ ц
РРФ-4054: 4 канала,1 [[ц, дискретизация 20/40 [[ш
)РФ-4032: 4 канала,2,5 [[ц, дискретизация 40 |_[ц
[1охалуй, это самь!е мощнь!е из шифровь|х осциллографов, работаюших в реальном времени с рекорднь1ми частотами дискрети3ашии. [|риборь| оснащень: боль11|им се!{сорнь]м цветнь|м *|(|4-дисплеем (с размером по диагонали 30 см).
9увствительность по вертикали от 1 мБ/лел до 10 3/дел' коэффишиенть| развертки
от 25/50/100 пс/дел до 1000 с/лел' €пециальная Р!:.:ро!:-:{ синхронизация обеспечивает до 1400 рехимов, приборьл обеспечивают 53 вида автоматических измерений,
включая статистические и построение гистограмм. !'лина записи стандартна'|
40 йбайт и опционально расширенная до 200 йбайт. Бсть обш:ирнь!е возмо)(но10.
29\
| лав а 5. € гпацшонар нь[е цшф р овьье ш стпро6оско пшцес кце осцшлло ер афьс
:впена веотнкального отшоненпя
квналь!
10л0сё пропускания ан€лагов0го
1ел...1 ыды
полоЁь!
сигнала (-здб) 5 мв/
з50 [,]]гц
1нс
гиповое'!
поопускания
вчбла
1ной шнпшанс
з50 мгц
1
!ч1(-}м *1о/о-
лел..-10 в/лел
1ёл
8 6ит
'взоешение п0 вЁотиквли
4аксиивльн0ё вхсдное напряжение ! Р|0м
{аксииэльное входное нвпряхение эц
]Фгрешноп коэффициента усиления по пойоянвому
с пиковь|н 5начениен <=*400 8
5 в666. с пиковь!Ё значениеи <=+20 в
+1,5то при упановке смещения 0 в
1 нв/ды...50 мв/дел, +1 в
50,5 нв/ды..'99,5 нв/дел +0,5 в
100 ныды...500 нв/дел *10 в
505 ив/ды'..995 йв/дел *5 в
1 в/ды...5 в/дел +100 в
5-05 в,|ди...10 в/дел *50 в
>-100|1 при >=100 !"![ц и э=з0'1 пр|{ }100 !"1гц аплоъ дФ
нонинальной полЁоь! прФпускания
]иапазон сиЁщени.ч
!эоляция ие)!{ду квналаии (иё'кду люьь!ни двумя
;аналвни с одинэковь:ни нап9ойкани по вврвкли)
цаппв вь!ь8оки вв каюои к3нале
4якс|!мзльнвп ллинв звписи на камой канале
4Ёксииёльная пролФлхительноФ 3вхвав'игнал9в при
;акгинвльнор! чапвв вь:6ооки нЁ ю}(дов канале
1ивпаз0н
упановок шзвеотки
в0еиени 5вдержки раэвертк!4
сдвиг
]олговрЁменная пЁбильноФь чёп0ть! вь!0орки и
.1!4апа5он
изнёрения проне}{угков вРенени
Р шс. 5.47 . Ф с нов ные /пехнццескше
4
1 ггц
20...250 мгц
отк9ь!ть!и,3вкпь!ть
']увйвительнФф п0 вх0ду 1 мои
]увпвительноф по входу 50 о!
4ак']1 вялнняя
4
500 мгц
2.5 г6ы6/с
4мс
? -5 гвь|
2,5 гвь!б/с
1! млн
4нс
гвь!ь
2кс
4 мп,
1 нс-..10о0 с
400 пс...1000 с
10 делений -50 с
+100 нс
*5х10_б нз лю6ох гцнтервале э=1 мс
+(1/чёпоп вы6орки + 5х10-6 х !отсчет! + 0,4 нс)
харак,пе р цс'пцкц осц!/ллотрафов о Ро -4000
Ртдс. 5.48. Бнецлнцй вц0 осццллоерафов сершш о Ро'7000
сти по подключению к компьютеру и к другой периферии: ноп, сокш' сР!в'
ш5в, [Аш, Р5-232 и др.
292
|_лава 6. [!ортативнь|е цифровь]е
ооциллографь:
.]анная
глава посвящена
новому поколению
портативньлх (миниатюрнь!х
и с
литературе
об-
сверхминиатюрньгх) цифровьлх осциллографов. Фни появились всего несколько
лет тому на3ад и бь:стро 3авоев€ши популярность. Ёекоторь!е из этих приборов
встроень[
даже
в мультиметрьл.
Бпервьле
в на!!|ей
зор на1шего рь|нка портативнь|х осциллографов.
даетс'!
детальньпй
6. 1 . 1енденция микроминиат|ори зации цифровь]х
осциллографов
Фсновнь:е у3ль! современнь|х ци(;ровьлх осциллографов (А|-(|| , |-1А|], память'
с!ильтрьг и т. д.) вь1полняются в виде интегр€ш1ьнь!х' чаще всего монолитнь|х' мик-
росхем. 3то' наряду с применением плоских и да)ке тонких [|(14 дисплеев' открь!вает обширнь:е возмо)(ности в миниатюри3ации электроннь|х шифровь:х
осциллографов. Ё{ьлне такие осциллографь: вь!пускаются в виде миниатюрнь|х
приборов
- вплоть до цупов с миниатюрнь|м экраном и мультиметров.
Разумеется, технические характеристики миниатюрнь!х приборов достато(!но
скромнь|, поскольку в такие приборь: невозмохно встроить сверх11]ирокополоснь1е усилители и скоростнь|е устройства вьтборки. 1(роме того' такие приборьл
ориентировань!
льно
простую
на рь!нок массовь!х сервиснь1х устройств и долхнь!
конструкци|о.
[олько
в
этом
слу!|ае
они
будут
не
слишком
иметь предедороги-
ми и смогут использоваться в ремонтнь1х мастерских и'в радиолюбительской
практике. [1остоянное совер111енствование их и рост функшиональнь|х во3мохностей делает перспективнь|м применение портативнь1х осциллографов в промь|шленности' науке и образовании. 9асто эти приборь| в состоянии заменить кула более дорогие и громоздкие стационарнь!е
осциллографьг.
6.2. ][!иниат]орнь|е осциллографь! объединения
АктАком
6.2.1. [!ортативнь!е осциллографь' серии А€1(
!,остатонно широкую номенклатуру портативнь1х осциллограс!ов вь!пускает
объединение А(1А1(Фй. [1од его маркой вь|пуска}отся осциллографь: ряда зарубе;<нь:х фирм, имеюшие уровень параметров соответствующий мировому уровню
разработки и производства осциллографов.
Аск-42о1
|1ортативньгй цифровой осциллограф в виде мультиметра с рункой (рис. 6.1)'
Фсновнь:е характеристики: 2 канала с г'шьванической развязкой, полоса пролускания 20 \4[ц' *(!4 58х38 мм с разрешениепц 128х64 точки, !|увствительность
0,1 3/дел...5 3/лел, коэффициенть| ра3вертки 0,5 мкс/дел...0,2 с/дел, максимальное входное |{апр'|хение 40 Б, время установления \7,5 нс' вх0дное сопротивление ] \4Фм' входная емкость 60 пФ. ?е>кимьд разверток: автоколебательнь:й, >кду-
29з
|лава 6. [/орпагпшвнь[е цшфровьсе осцшллоарафьо
Рцс. 6.2. €лсенньсй мо0цль осцшллоерафа А€|{-420
1
Ршс. 6.1. |1орпоапошвньой
цшфровой ш3мерш,пель _
мцльпцскоп Аск-4201
Рцс. 6.3. |у|цншскоп (осцшллоероф-щцп) Аск-40 1 1
ш1ий, однократнь!й, {-{, предварительная запись осциллограмм. источники синхрони3ации: сн1, сн2, вне11]ний; память 8|92 байт/канал. !'ополнителынь:е
функшии: курсорнь1е измерения' интерфейс к5-232, программное обеспечение
(|!Ф). |1итание: сетевой адаптер, батареи с напряхением 9 Б (6х1'5 Б). |-абарить;
200х90х55' масса 0,75 кг (со сменнь|м моАулем осшиллографа).
[1рибор позволяет вь|полнять измерения в полевь|х и цеховь|х условиях. йаль:е
габарить: и вес позволяют носить его в кейсе или дипломат9. Фткрь:тая модульна'!
конструкция позв0ляет наращивать возможности прибора. Ёапример,
]\.{одуль
осциллографа (рис. 6.2) имеет два не3ависимь|х канала' что позволяет проводить
различнь]е специальнь|е измерения' например кана]| 2 мо>кет бь:ть исполь3ован
д]'|я записи и представления части осциллограммь! кана.[1а 1. |!рибор мо)(но использовать как шифровой частотомер и мультиметр.
6.2.2. @сциллограф-!цуп Аск_4о1 1
|{ифровой портативньхй осцнллоераф-щуп (минископ) Ас!(-40 11 один из са\,1ь1х
миниатюрнь|х осциллографов. Фн имеет следующие характеристики'. 2 канала, по_
лоса пропускания 5 й[ц, хки 35х12 (2м), коэффициенть| развертки
0'05 мкс/лел..'2 мс/дел' максимальное входное напр'|хение 80 3. Рехиш,:ь| разверток: автоколебательнь|й, однократньгй. йсточники синхрони3ации: внутренний,
внегшний. !'ополнительньге функшии: вольтметр, интерфейс Р5-232, програм]\'!ное
обеспечение, |]итание через сетевой адаптер. !_абаритьг 165х33х20, масса 86 г.
3негшний вид минископа А€1(-40] | показан на рис. 6.3.
294
6.3. [1оргпапцвные осцшллоерафьс фшрлсьс Р!ш|Ёе
3тот сверхминиатюрнь|й прибор позволяет наблюдать форму сигнала в заданной точке проверяемого устройства и отобрахать осциллограмму процесса и уровень потенциала в точке. {ля измерения просто достаточно коснуться нужной
точки острием щупа (разумеется' надо позаботиться и о подключении к земле
устройства). Ё{ебольгшой экран (с разрешением 16х64 тонки) сбоку прибора позво_
ляет просматривать
ну)кнь!е даннь|е.
"
6.3. |'!ортативнь|е осциллографь! фирмь: Р|ц|]<е
6.з.1. [ифровь!е осциллографь: _ скопметрь|
Рце недавно квалифицированнь:й настройщик электронного оборуловани'|
бь:л вьгну:кден иметь цель:й арсенш1 измерительнь:х лриборов _ тестер или мультиметр' электроннь:й осциллограф, настотомер, измеритель емкости и индуктивности, анализатор спектров и т. д. и т. п.
Ёовую
концепцию
инструмент'шьнь!х
средств и приборов для отладки элект|!омимо вь|пуска стандартнь|х
роннь|х устройств предлохила фирма Р1ш[е (€!"11А).
приборов (например, мультиметров разного класса) фирма созд€ша новьлй тип
(!то они предлриборов
- скопме/прь;. йз самого названия этих приборов ясно'
назначень1 для измерения скопом всего' что только мохно измерить: напря)кения,
тока' частоть|' длительности импульсов и их времени нарастания; набл:одения и
запоминания
формьл электрических
и радиотехнических
сигн:ш!ов и т. д.
6.з.2' 6копметрь: Ё!ц]<е 1о5в/99в /96в/92в
€ейчас вь!пускаются скопметрь! типа |23 и серии Б для промь!шленнь|х применений. }4х сравнительнь!е характеристики' представлень| нихе [ ! 5].
€равншгпельная
харакпершс/п1|ка скоп-п1епров фшрмьс Р!шЁе
Р]ц&е 123 |пёцз{г!а! $соре]пе|ег
$сорейеЁег серии 8
6обрань: полностью на А€. [1итание от батарей' !-]ифровой осциллограф с
памятью, измеритель иотинного эффективного значения и мультиметр в
одном компактном корпуое
[1ронная, не боящаяся падений конструкция, вь!дерхивающая эксплуатацию
в хестких условиях производотва
€ходства
3лектробезопасность измерений систем промь!шленного электропитания
600 в эфФ
по категории |!!
-
9ркий флюоресцентнь:й дисплей с холоднь!м катодом и фоновой
подоветкой, хорошо виднь;й в темноте и на свету
Фптоэлектроннь:й компьютернь:й интерфейс в$-2з2 с изоляцией на 600 8.
[1олная укомплектованность аксеосуарами и готовность к работе
|-арантия 3 года
295
|лава 6. [1оргпапшвнь[е цшфровьсе осцшллоарафьс
Различия
Фсциллограф и мультиметр о
полооой 20 \4!-ц йзмерение
истинного эффективного значения
5000 отсчето в / 6'5о/о точность
|-!од4ерхка технологии работь|
6оппео1-ап6-!!еми ("без рук') для
устойчивого к тряоке' надехного и
воспроизводимого отображения
сигнала. .0ахе для сигналов
слохной формьп' как в приводах
двигателей и ли видеосигналов
,{вухканальнь:й мультиметр. Рехим
отобрахения для кахдого
полноэкраннь:й
канала
осциллограф или Аиоплей
мультиметоа.
,0,вухканальная функция ]геп0Р!о{'"
-
Фоциллограф с полосой 60 или
100 1\4!-ц йультиметр с полосой 5 й!-ц
[4змерение иотинного эффективного
значения 3000 отсчетов / Ф'5о/о точность
[!!ирокие возмохности схемь! запуска
€инхронизация
полнь!м видеооигналом
в системах шт5с' РА!-' 5Ё6Ай и ]8
вь!оокого ра3решения оо встроеннь!м
селектором строк и кадров
6инхронизация развертки по времени,
внешняя или серией импульсов для
захвата практически любого сигнала
йзмерения по курсору, наблюдение
формь: оигнала.
[\4атематические функции для
углубленного анализа сигнала
5сореРесог0тм, память обьемом 30
для записи большой длительности и
}<
опорной
частоть! для фиксации
моментов времени
7ехншческше ааннь!е скопмепра 123
Фсциллограф
[1олооа пропускания
20 й[ц
[йаксимальная чаотота квантования
1.25 |-|-ц
!иоло каналов
2
время нарастания характеристики
< !7'5 но
€корость
развертки (время/дел.)
20нс_60с
,0,лина 3аписи (в байтах)
512
[амять экранов/сигналов/установок
2/-/1о
3адерхка запуока развертки (в дел.)
Фт _10 до +10
[ифровой мультиметр с автоматическим определением пределов измерения и
измерением истинного эффективного значения
9исло каналов мультиметра
2
Разрядность дисплея (отонетов) (ооновная
погрешность на переменном токе 0,5%)
5000
3апиоь ]геп0Р!-о{'" с отметками дать! и времени
2 канала
Фбщие технические даннь|е
Работа от никель-кадмиевой батареи с
5ч
3аряднь!м устройотвом
Автоматическая наотройка
26 измерений
Размерь: (вьпсота х ширина х глубина)
23х11,5х5см
8ес
'1
296
.'| кг
6.3. |1орпатпшвнь[е осцшллоерафьс фшрмьс Р!ц!Р.е
|1риборьг могут работать в течении времени до 4 часов от встроеннь|х и перезаряжаемь|х \! й9 аккумуляторов' которь|е мо)кно зарядить так)ке за время около 4
часов. Фни осуществляют мониторинг и подстройку под любьте сигн?шь! с представлением их на экране в наиболее удобном для измерений виде. Бозмо>кен захват сигналов с длительностью до 50 нс и долговременная (до 30 .ласов) запись
сигналов с последующим
дета.'|ьнь!м их лросмотром
в том числе с растяхением
в 100 раз. Бозмо>л<но сохранение двух записей с длиной
до 21500 точек' и возврата
до |00 последних экраннь|х изобра;<ений. € подключением к [!( возмохно хранение и распечатка осциллограмм с помощью компьютера и их математическа'!
обработка.
€копметрь: поставляются с сетевь|м адаптером/3аряднь|м устройством Рмв907,
комплектом экранированнь!х щупов 51!120, захимами <крокодил)> Ас120, клипсами Ё€120, экранированнь]ми бат]онетнь:ми разъемами вв120, руководством по
эксплуатации и аккумуляторной батареей вР120. Фпционально поставляются
многие другие полезнь|е аксессуарь| (фщлярьл &г|я переноски' чехль1' пробники и
захимь[' запаснь!е аккумуляторнь:е батареи и т. л.). |1ользуетс'{ популярностью
комплект 3ип 5сс120 содержащий: хесткий футляр для переноски' кабель ин.
терфейса к5232 с оптической изоляцией, экранированнь:й коаксиальньтй переходник и программное обеспечение Р!г:&е!!еш 5сорейе{ег для \[!:'':0ошэ. €тоимость такого прибора с 3|4|! около 1800 долларов €11|А.
6.з.з. 6копметрьг Ё&ц]<е серии 129
Р!ьг&е |п-:6шз1г!а! 5сореп-:е1егФ 123 (рис' 6.4)
- мечта для кш(дого раАиолюбителят
и идеальнь|й вь:бор для обслркивающего персонала по поиску неисправностей в
промь|шленном оборудовании' аппаратуре управления и в системах электропитания. |1рибор представляет собой надежньпй двухкан,шьньпй осциллограф и изшсеритель с возмохностью <.безбумахной,> записи.
Ёовь;й, запатентованнь:й метод работь: <,без
рук,> (1-:а:-т0з о$ орега{!о:-:) €о:-::-:ес1-а:'т0-!!ештм
(.,подключайся и смотри,>) экономит время' 3атрачиваемое на поиск неисправностей, и помогает минимизировать время простоя производственнь!х систем.
Ёаряду с обь:чнь:ми измерениями в электроннь!х схемах скопметр 123 предназначен для
проверки и поиска неисправностей в приводах
двигателей постоянного и переменного тока'
дат!!иках
и исполнительнь|х
механизмах,
электропитания' трансформаторах
вателях' линейньгх
и импульснь!х
линиях
и преобразо-
схемах управ-
ления. Работа по технологии €оп-ппес1-ап0-!!-
еш({:т) обеспечивает наде)кное отображение с\4гнала на дисплее без необходимости нахимать на
кнопки
- даже для самь!х сло)(нь|х сигн:шов'
включая приводь| двигателей и видеосигн€шь!.
|1рибор имеет интуитивну}о легкость использования с уникальной возмо;<ностью вь1полнить
<(все> измерения за один раз. 14спользуется один
и тот хе щуп для осциллографинеских наблюде-
Рцс. 6.4. €коплоетпр
Р!цЁе 123
фшрмьс
297
|лава 6. [1орпоагпшвнь|е цшфровьсе осцшллоерафьс
ний, измерений на мультиметре' измерений сопротивления и емкости и провер_
ки целостности электрических цепей. А все это сочетается в миниатюрном ручной приборе (рис. 5.30) весом всего в 1,1 кг, что обеспе.ливает легкость переноски. Ё{еболь1]1ие размерь| по3воляют полохить прибор в' карман большинства
комбинезонов. )(есткая ударопрочная конструкция корпуса с нехлом-футляром
обеспечивает длительнь:й срок эксплуатации и надехной работь; в производст_
веннь!х условиях.
Благодаря объединению
трех наиболее популярнь|х измерительнь!х
инструмен -
тов - осциллографа, мультиметра и самописца прибор позволяет обнаруживать
неисправности от длящихся наносекундь1 процессов до процессов длительностью
в месяць!. .[1'вухканальнь:й цифровой осциллограф с полосой пропускания 20 \4 !-ц
и двухкан€шьнь:й цифровой мультиметр позволяют измерять за раз мно)кество параметров. !-{ифровой мультиметр истинного эффективного значения с разр'|дностью дисплея в 5000 отсчетов при точности 0,5% обеспечивает 26 типов измерений, вклюная напряхение постоянного тока' эффективное напр'|хение перемен_
ного тока' частоту в [ц, сквахность' длительность импульсов, фазовь:й сдвиг двух
сигн[шов' ток' температуру, €гез{ Рас{ог, дББ, дБм, сопротивление' целостность
цепей, характеристики диодов' емкость.
Функшия 1гег:6Р!о1тм отслехивает сбои 3а счет непрерь|вной записи показаний
в течении времени от минут до нескольких с}ток. 3аписьгваются максимальнь!е и
минимальнь|е показания с отметками дать| и времени. !вухканальность обеспе.ливает поиск по критериям <причина и результат>.
Большой и яркий флуоресцентнь:й дисплей с фоновой подсветкой и холодньгм
катодом обладает отличнь|м контрастом и прекрасно виден как в темном углу' так
и лри ярком дневном свете (рис. 6.5). Батарейное питание с индикатором по3воляет пользоваться прибором в любом месте. Бремя работьг от батарей - до 5 .|асов. Фбеспечивается бь:страя перезарядка аккумуляторов.
3озмо>тсная поставка с принтером и интерфейсом к |1(, а такхе программное
обеспечение д!я \#1п0о:мз, упрощают задачи документирования. |1одклю.ление
скопметра 123 к компьютеру создает уникальнь:й компьютеризированньтй контрольно-измерительнь:й комплекс. [1оказания скопметра мохно теперь просматри-
Ац1о тг!00ег1п9 о' !ье '123 оа1оье5
апа э!опа!. еуеп 6а1а
Рцс. 6.5. ,{шсплей скопме1пра Р|шЁе 123
298
6.3 " |!орпа!т!цвнь[е осцшллоерафьс фшрмьс Р|ц!Ёе
вать на больгшом экране дислле'1 |]1(, фиксировать их в устройствах памяти
компьютера'
любь:м
распечать:вать
принтером
и
вь|полнягть
любую
математи!|е-
скую и статистическую обработку даннь|х.
[1ортативньлй цифровой запоминающий осциллограф серии 120 имеет 2 канала
с предельнь|ми !!астотами 20 или 40 \4[ш/канал, до 25 млн. вьпборок/с на канал
(одинонньлй сигнал), вертикальная развертка от 5 мБ/лел до 500 Б/дел,26 автоизмерений' встроенньлй мультиметр и регистратор' память 500 то.гек на канал, н/б
х1(и -102 мм' аккумулятор' вес \.2 кг' 232х!|5х50 мм
Фтличия приборов:
. Р|-(-!23: 2 канала 20 й|-ш/канал (20 нс |лел - ! мин /лел.). память на !0
экранов
о Р|-|(-1235:.2 канала 20 й[п/канал (20 нс |дел
экранов; рас11!иренная комплектация
чемоданчик
-
/лел'1, памядть на !0
- 1 мин кабель
для [1|(, ||Ф'
набор 5€€120:
о Р!-|(-\24: 2 канала 40 й[ц/канал (10 нс |лел- 1 мин /дел.) память на 20 эк-
.
ранов, курсорнь|е измерения
Р!-!(-1243:2 канала 40 й|-ш/канал (10 нс |лел
мин |лел.), память на 20
- ]комплектация
экранов' курсорнь|е измерения; расширенная
набор
5€€120:
кабель для |1!(, |1Ф, неп,годан.гик
6.з.4. @сциллографь| и скопметрь: Р!ш&е серии в
[1риборь: серии Б это более гпирокополоснь!е осциллографь:. 1ак, скопп.{етр
99Б содер>л<ит осциллограф с полосой в 100 йгц, частотой отсчетов в 5 млрд. в
одну секунду и 30 кбайт памяти. 3тот прибор можно взять куда угодно: легкий, не
6ояуцийся ударов' водонепронишаемь:й, 3ащи1ценньгй от попада1ния пь|ли и гр'|зи.
5соре\4е{ег весит всего 4 фунта (1,3 кг). Бго размерьт:275х140х65 мм. € аккумуляторной батареей, рассчитанной на 4 часа работь:, мохно проводить измерени'| в
любом месте. Бь:сокая верность отобрахения.сигнала обеспечиваются полосой в
100 й[ц, двухканальнь!м сигнальнь!м трактом и непрерь;вной частотой отс!|етов в
5*109 1/с.
Аркий, вь1сококонтрастнь:й )(идкокристаллический дисллей, способнь:й со_
перничать с настольнь|ми осциллографами, обеспечивает легкую читаемость при
работе в любом месте. Бне:шний запуск позволяет легко решить слохнь!е пробле{\4ь1 синхронизации. Бозмохен 3апуск по
фронту, от видеосигнала, ждущий или по
счетчику импульсов. 3адер>кка запуска меняется от -20 делений (оперехение) до
640 делений ш.1каль| развертки.
Функшия прогно3ирования (1гегт0Р1от@) с отметкой датьл и времени запоминает любое из 28 измерений на срок до 40 дней. Фна помогае1. ука3ать тенденцию
(мин., макс.' средн.) и точно отметить момент достихения'
|1амять скопметра имеет объем 30 (байт. 3кранная запись позволяет сохра_
нить до 125 экраннь:х изобрахений. работает в ре)(име однократной или непрерьтвной
развертки,
схвать|вая
только
на!|альнь|е
собь:тия
или
полньлй
машинньгй
цикл. йдеальное средство для контроля запуска машин' полного рабонего цикла,
исто!|ников
литания
и
систем
бесперебойного
питания.
!ополнительная пам'!ть способна хра}|ить до 40 поль3ова1'ельских установок!
20 осциллограмм и 10 экраннь;х изобрахений для ]\,1гновенного вь|зова' сравне!{|4я
или печати.
299
|лава 6. [!ортпапошвнь!е цшфровьое осцшллоерафьс
Разнообразнь|е средства измерения с помощь|о курсора вклю(1ают измерени'|
среднего напряжения, эффективного значения переменного напряжения. (|астоть|.
времени нарастан|4я и спада, размаха' временного проме)кутка между курсорами'
временной отметки курсора (времени суток или времени от на(!2ша), разность напряхений мехду минима.[1ьнь1м и пиковь;м, фазовь|й сдвиг, мгновенное значение
напряхения под курсором. возмо)(на ошифровка шк'шь! в амперах.
3апуск. от видеосигн€ша с вь:бираемь:м номером строки. Бьгбор из систем
]\т5с, РА[' РАим, 5всАм или прогрессивной развертки с вь1бором номера
строки до 32000.
Б приведеннь!х нихе таблицах приведень| параметрь| скопметров серии 3 фирмь: Р1ш[е.
Функции осциллографа
1ип прибора
Ё|ш[е 105Б
Ё!ц(е 998
Ё!ш!<е 968
Ё|ш(е 928
[1олоса пропускания
100 |й!-ц
100 |й{-ц
60 !у!!-ц
60 й!-ц
мако. частота повторения
отсчетов
5 |-вь:б/с
5 [вьгб/с
2'5 (вьэб/с
2,5 ( вьзб/с
количество каналов
2+внеш' зап.
2+внеш.зап.
2+внеш. зап.
2+внеш. зап
3ремя нараотания переходной
характеристики
< 3,5 нс
< 3,5 нс
< 5,7 нс
< 5,7 нс
Развертка 8ремя/дел
1м8 -'1008
1м3 _ 1008
5мЁ _ 1008
5м3 _ 1008
мао||.]таб по вертикали 8/дел
512
512
512
512
5нс_60о
5нс-60с
5нс_60о
5нс_60с
[,лина залиси (байт)
1о/2о/4о
1о/2о/40
5/1о/2о
3кран/Фсциллограм ма/[1амять
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Фперехение/задерхка запуска
_2о / +64о
_2о / +64о
_2о / +64о
-2о / +64о
Рехим' огибающей (мин/макс)
+
+
+
+
измерение тока со опец.
захимами (дополн.)
5сореРесог0'м _ память
осциллограм 30[
+
+
+
+
+
+
+
[4змерения о курсором
+
+
+
[\4ат. операции над
ооциллограммами (умножение,
интегрирование, +, _,
фильтрация)
+
+
установок
Ёепрерь:вная самонастройка
Фиксирование пичков
длительностью в 40 нс
3апуок от видеосигнала
\]5€'
РА!-, 5ЁсАм и ]889 (о вь:бором
строк и полей)
(в делениях)
и сг лаживания ооциллограм мь!
300
6.3. |7орпа1пшвнь!е осцшллоерафьс фшрмьс Р!ш!Ёе
Функции мультиметра с автовь:бором диапа3она и измерением истинного
эффективного значения
[ип прибора
Р!ц]<е 1058
Ё!ц&е 998
Р!ц}<е 968
[!']кала диоплея
(основная погрешность 0,5%о)
3000 оточ.
3000 отсч.
3000 отсч'
3000 отсч
.[ополните. возмохности
(измерение темп-рь!, тока,
сквахнооти' длит. импульсов'
дБ, настотьп, тока, дБм,
о6/мин. и др.)
+
+
+
+
[1роверка диодов и звуковая
сигнализация отсгствия
+
+
+
+
Функция ]геп0Р!о1 (мин|макс)
+
+
+
+
+
+
+
+
Р!ш}<е 928
о6рь:вов
с отметкой
дать! и времени
Фунции цифрового
мультиметра
над осциллограммой
9бщие харак
|ип прибора
8 ьпсо ко ко нтраотн
Ё!ц&е 998
Р!ц&е 105Б
й
Ё[ш[е 968
Ё!ш}<е 928
+
+
+
+
+
+
+
+
[1ередана содерхимого экрана
+
+
+
+
3арядное устройство и ]\!Ф0
батарея на 4 чаоа работь:
+
+
+
+
|-!ринтернь:й интерФейс с
оптронной развязкой и
(лополн. ; интерфейснь:й
ка6ель к |-!( (для 1058)
+
+
+
+
6правонная информация
+
+
+
+
3ащита !Ёс_ 101 0-]' нш61 01 о-1
кат' !!! и 0!- на 600 в эфФ.
4о
40
4о
2в
Автоматическая уотановка
измерений
+
+
+
+
[енератор/8ь!ход проверки
компонентов
+
+
+
[!рограммное обеспечение
для !-1( и кабель Рм 9080
+
+
+
ьп
полроновой нерно_6ель:й )((
диоплей с фоновой
подоветкой
|-}ередана- осциллограммь!
и содерхимого экрана в [1(,
диотанционное управление
в !-](
по вь!зову
*есткий корпуо для перенооки
+
301
|'лава 6. [1оргпап!11внь[е цшфровь!.е осцшллоерафьс
€копметрь| серии 9{3 имеют ряд новинок: ра3вертку произвольнь|х строк телевизионнь|х сигналов множества форматов' работа в качестве запоминающего
осциллографа (могут фиксироваться сигнш]ь[ за месяцьл наблюлений)' хранение
многих экранов в памяти' математическая обработка сигналов и др. |(ак и скопометрь! серии |23 они могут подключаться к компьютерам и на их основе во3можно создание компьютернь!х
измерительнь|х
комплексов.
|( со)калению цена наи-
более продвинуть|х моделей этой серии достигает 5000 долларов сшА.
6.з.5. €копметрь! серии 19о
!,ля сло>кнь|х применений Р1ь:[е предлагает самь|е мощнь|е скопметрь| 190 серии со спецификациями' которь1е встречаются только у вь|сококачественнь|х настольнь|х осциллографов. € диапазоном частот до 200 й[ц и частотой вьпборки
ре'шьного времени до2,5 [в/с на входе и объемом памяти регистрации собьптий в
27500 точек на входе. |1риборь: идеально подходят для специ;шистов, которь!м
ну)кнь1 серье3нь|е осциллографь:, совмещающие функции ряда измерительнь|х
приборов и имеющие батарейное питание.
Бсе приб0рь| имеют изолированнь!е
входь| с допустимь!м
напря)кением
изоля-
ции до 1000 в. Бместе с прилагаемь!ми щупами они позволяют измерять и исследовать сигналь! с напряхением от милливольт до ть1ся![ вольт. 9астота вь:борки
приборов до 2.75 ['вь:б./с, временное разре!.шение до 0.4 нс.
Фтли.лия приборов:
. Р|ш[е-\92Б:2 изолированнь!х. канала по 60 й[ц _ 500 й5/с (10 нс /дел 2 мин /дел), н/б *1(-экран
. Р[ш[е-192Р/3: Р1ьп[е |92в * интерфейснь:й набор 5сс190: кабель, ||Ф, чемо*
данчик
. Р1ь:[е-196Б: 2 изолированнь|х канала по 100 ]у1[ц - 1 6$/с (5 нс |лел 2 мин /мел1, н/б *|(-экран
. Р1ь:[е-196Б/5: Р1ш[е 196в * интерфейснь:й набор $сс190: кабель, [1Ф, чемоданчик
. Р1ь:[е-199в '.2изол' канала по 200 й|ц _2.5 65/с (5 нс /дел -2мин |лел),
н/б Б(-экран
о Р!ц[е-199Б/$: Р1ц[е \99в + интерфейснь:й набор 5сс190: кабель, [1Ф, чемоданчик
. Р1ш}<е-196€:
2 изол. канала по 100 й[ц _ 1 с5/с (5 нс /дел _ 2 мин /лел1,
о Р1:":[е-196€/$:
Р1ц&е 196с + интерфейснь:й набор 5сс190: кабель, |1Ф, чемо-
цвет. ){((-экран
данчик
о Р1ь:[е-199€:
2изол. канала по 200 Р1[ц -2.5 65/с (5 нс /дел -2мин /пел7,
цвет. )|((-экран
. Р1ш[е-199(/5: Р|ш[е 199с * интерфейсньтй набор 5сс190: кабель, |1Ф, '-|еш{одан!!ик
. РА€91
!,ополн ительн ь1е аксессуарь! :
о Адаптер для подключения принтера к 5соре\4е1ег Рй9080/001
. Фпти.деский к5-232 интерфейснь:й кабель для подкл|о'-!ения 5сорейе{ег к
п |( 5ш90ш/033вРс
. [Ф для Р!!(- 123- 190.
з02
6.3. {!ор/па!пшвнь!е осцшллоерафьо фшрмьс Р!ш!*,е
€водная таблица параметров и внегшний вид новьлх серий скопметров компании Р!ьг(е представлена на рис. 6.6.
0фп
]Ре :о:г:г: 5с,оввР'есог']'.
Рт^сс. 6.6. €во0ная
гпа6лшца пара'!е[пров новь!х сершй скоп'1епров фшрмьа Р|шЁе
Фсциллографь: Р]ьп[е |99( и 196с имеют цветной жидкокристалли|\еский
ра|-{' [-|то по3воляет
легко
разли!!ать
отдельнь|е
осциллограммь|
по
эк-
их цвету
и на-
вклю(!ение
или
бл:одать их при макси]\'{альном ра3мере. {ругие скопметрь| имеют черно-бель|й
экран и дл'\ (!еткого разделения осциллограмм их осциллограммь| приходитс'! нередко смещать по вертикали. [1ри этом полное ра3деление осциллограмм возможно при умень[шении их размеров. [1риборь1 имеют режим инерции (послесве(!ени'|
или персистенции). Фсциллографьл с цветнь|м экраном имеют регулируемь::;: ре-
жим
послесве!1ения'
вь!клю!!ением
этого
а приборьл
с монохромнь|м
экраном
только
режима.
Бо всех приборах возмо)кна работа как с обь:чнь:ми осциллографинескими входа['{и' так и со входом с г€шьванической развя:зкой, нто важно' например' при измерени'1х разности напря)кений мехду двумя не3а3емленнь|ми то(|ками. [1риборь:
удовлетворя!от существующим требовани'|м к безопасности при работе с приборами без заземления.3 сочетании с автономной работой, м;шь!ми габаритами и мас-
сой это способствует 14х применению в полевь|х и промь|шленнь|х
условиях.
[1риборьд Р!ьп(е 199с и 196(, имеют хот'! и нс рекорднь|е' но достаточно вь!сокие
!|астоть! каналов вертикального отклонения (верхняя
граничная (!астота от 60 до
200 м|ш), нто позволяет использовать !,|х при наладке и исследовании
умеренно
вь|сокочастотнь{х электроннь!х устройств. [ут они могут конкурировать
с массовь|-
ми модел'1ми осциллографов ]е[{гог:!х. 9то касается более низкочастотнь|х приборов Р|ьп(е 12з/\24 с грани!!нь|ми частотами 40 и 20 й[ц, то они рассчитань! на применение в качестве сервиснь|х осциллографов
с расширеннь|ми
возмохност'!ми.
303
| лава 6. [!орпьа!пшвнь|е цшфровь[е осццллоерафьс
|1ортативнь!е осциллографь: Р1ьт[е отличаются своими дополнительнь1ми воз-
мохностями.3а исклю-чением приборов Р1ц&е |2з/|24 все другие осциллографь:
име}от функшии изменения размера осциллограмм (7ооп'т), рехим записи осциллограмм (5сореРесог0), автоматический 3ахват и воспроизведение !00 последних
осциллограмм' математи'_|ескую обработку осциллограмм и функшии сохранения
настроек. Бсе приборьт (кроме Р1ш}<е 123) имеют ре)(имь| курсорнь!х измерений.
Аля подк./1ючения принтера к осциллографам используется оптический кабель с
интерфейсом РБ-2з2. в обязательньтй комплект он не входит и поставляется опционально.
}лобству работь: с приборами способствует встроенньтй !гше &й5-мультиметр'
обеспечивающий цифровое отоброкение параметров исследуемь|х сигналов на экране осциллографов. Благодаря этому осциллографьт Р|ьп[е одновременно вь|полня|от функшии мультиметра' обеспечивая типовь|е измерения напря)(ения, тока и
сопротивления' а так)ке <<|!!Ф3БФЁку)> диодов и измерение температурь:. Бозможно
запоминание до 5000 отснетов и3меряемь1х встроеннь1м мультиметром параметров.
Аля портативнь|х осциллографов одним ' из вокнейгших параметров является
время непрерь!вной автономной работьт от аккумуляторнь:х батарей. 3то врем'!
составляет 4 .ласа' за иск.,1ю-[|ением Р1ь:[е |24, у которого оно достигает 7 'пасов.
Бстественно, все приборь: могут питаться и от стандартной сети переменного
тока. €тоит однако помнить' что в €11]А используется сеть переменного тока с
напряхением 110 в и частотой 60 [ц. Ёа приборь1 дается трехгоди!|ная гаранти'!' а
на аксессуарь| к ним одногодичная гарантия.
6.4" [[!ультиметрь|-осциллографь! фирм вввтБсн
и \мБш$
6.4.1 . [!!ультиметрь|-осциллографьг фирмь| ввЁтвсн
||ортативнь:е цифровь|е приборь: - мультиметрь| получили поистине массовое
распространение. Фбь:чно они применяются для измерения постояннь1х и переменнь!х напря)кений и токов' ре3истивности' емкости и индуктивности (иногда
еще температурь!' параметров диодов и тран3исторов и т. д.). 9ти малогабаритньпе
и де|"шевь:е приборьт почти вь|теснили из сферь! сервиса дорогие и громо3дкие
шифровь|е
вольтметрь!'
омметрь|'
частотомерь|
и АР.
приборь:.
Бдинственно'
!|то
не хватало этим приборам - наличия осциллографа.
Рь:нок мультиметров с встроеннь]м осциллографом бь:л бь:стро заполнен рялом фирм. Фдной из них стала вввтвсЁ, вь:пустившая серию их трех ерафииескцх мульп1цмепров-осциллоерафо6' показанную на рис. 6'7 '
Бсе приборь! являются полноценнь|ми
мультиметрами,
дополнительно
вь|пол-
няющими функшии простого осциллографа. ]ехни.леские характеристики грас[и!|еских мультиметров-осциллографов представлень| на рис. 6.8.
йз приборов фирмьл ББЁ|Б,€Ё{ особьпй интерес вь|зь1вает стар1шие модели 700
и 7005 - рис. 6.7 справа. Фни содер)кит цифровой осциллограф с полосой 'пастот
от 0 до 5 й[ц и частотой вь:борок 25 Р|в/с. Разрегшение дисплея 160х160 точек
обеспечивает' если и не вь|дающееся' то достаточно вь|сокое качество представления осциллограмм - коне'_|но далекое от того' которое характерно для настольнь1х моделей шифровь|х осциллографов. Б осциллографах старгших моделей предусмотрень: простейшие курсорнь|е и3мерения и даже 3ахват импульснь!х сигналов.
з04
6.4. /т!уль!пшме[прь[-осцшллоерафьс фшрм вв,ЁтЁ'с !1 ш $Ё!х| 5
Ршс.6.7. |рафшшеск|),е
]',!уль/п||.ь\е/прь|-осцшллоерафьс фшрлсьс вЁЁтссн
Ршс. 6.8. [ ехншцескше харак/першс/пшкш арафшцескшх 1у[цль/пшл1е/пров-осцшллоарафов
фшр:пьс
вЁЁтЁсн
305
ууу6.
[1 оР гпапошв
нь!,е цшфровь|е осцшллоерафьс
Фтличительная особенность модели 7005 _ встроеннь:й
функшиональнь::1 генератор' Фн позволяет |1Ф/лус1216 синусоидальнь!е' прямоугольнь|е и треугольнь]е импульсь!' [иапазон частот сигналов от 40 [ц до 5 й!ц
р'.б'' на 6 диаЁ,''.',. в],*'дное напрядение функционального генератора от э до т0 Б (амплитудное
значен:,:е)'
возмо)кно и3менение сква)кности импульсов. Ёаряду с встроеннь|м
шифровь|м '-|астотомером это превращает 700$ в миниатюрную и3мерительную лаоора!орию.
6.4.2. йультиметрь!-осциллографь:
\А/Ё}т!$ 82о
в настоящее время портативнь|е осциллографьт
фирмь: вввтвсЁ вь:пускаются под маркой \[Б\5.
Ёовая серия портативнь|х осциллографов шв}.{5 820
(рис. 6.9) это двухканальнь|е приборь: с полосой частот каналов } до 20/40/60 м[ц, оснащеннь|е дисплеем с ра3ре11]ение 320х240 пикселей и имеющий типовь|е для цифровьлх 3апоминарщих осциллографов
м14ним€шьнь]е во3мо)кности. 9астота дискрети3?ции
сигн!ш!ов 200 ||вьт6|с, д\лина 3аписи \28 1(байт на
кахдь:й канал.
[1риборь! да!от достаточно вь1сокое качество пред*
ставления осциллограмм и имеют встроеннь:й муль-
тиметр' измеряющий напря)кения постоянного (от
0,4 до до 1000 Б) и переменного (от 4 до 600 Б) тока,
сопротивление (от 400 Ф* д' 30 йФм) и настоту (от
0'5 [-ц до 40 мгц.). Бозмохна запись максимального'
минима'г!ьного и среднего 3начений, а также периода
и длительности рабо.лего цикла.
€ дополнительнь!м адаптером возможно и3мерение температурь| и вла)кности. Фднако измерение токов' емкости и индуктивности не предусмотрено.
Ёет также возможности тестировани'| логики. Размерь1 приборов 220х107х95, вес 1 кг. |-1редус''трено
пФ{}(црс1ение приборов к компьютеру (!ерез порть1
{...}5Б и к5-232.
сигг!€ша
Рцс. 6.9. |7оргпагпс:вньсй
м ц л ь п ш-Ф[ е /п р - о с
ц цл л оер а ф
уЁм3 в20
6.5. !'!ортативнь!е осциллографь: фирмь: [е||еп|ап
6.5.1 . |1ортативнь|й осциллограф нР$5
|1ортативньле
цифровь!е осциллографь: вь|пускает фирма !е1!еп-:а:-т. [анньле о
продукции фирмь: !е!1еп":а|'} мо)кно найти на ее Р1нтернет-сайте штмш.уе!!еп-таг-т.бе.
Бид одного и3 ее осциллографов нР55 показан на
рис.6.10' 3то не мультиметр,
а миниат:орнь:й шифровой осциллограф с полосой пропускания | й!-ц и
частотой
дискрети3ащии 5 9|в/с. !иапазон разверток прибора от 2 мкс| дел до 20 с/дел. \акие параметрь1 прибора удовлетворят разве (|то на(|инающего
радиолю бителя илуц
мастера по обслул<иванию аудио- и телевизионной аппаратурь|. |]оэтому
с|эирма
!е]!ел'т-та:-т на3ь|вает такие приборь: <(персон;шьнь!ми
осциллографами,>
|ехни'леские
характеристики этого осциллографа представлень| на
рис. 6.! 1.
Р{есмотря на простоту (если не сказать примитивность) этого прибора,
он
обеспе=
(|ивает некоторь!е видь! и3мерений,
присущие солиднь|м шифровь]м осциллогра306
6.5. |!орп'опшв ные осцшллоерафьс фир',ъоьс |е![егпап
,:
0*лоов
д!!*.1:'*1**ф{}1*;
?+|ш}'тЁ лп]
шреп9с*.пя}1я
&олнг.я1 яцпед,э ь: :
Ё*;'ти*цьнов рдэРЁшфн|!.:
}' ид'юкряс талл ш ч * Ё !]! [{ д!.'л л +;! :
}.1*иё|:,*н'1{. **т9(Ё!1}1я * дц. {ёд5"!]'7?5 в):
!'1адерэян*яф.1,
,
' &;мгввцн
,]
,
,
[фг}]
6+]Ф!.'!!1м п+}}6€]Ф!н{,гф
,,
;
*|'оР}:ть р'э.зввЁгю1]
ч}ъств[1т*яьн:1,тн
н8 !у'!"'д3;
фпря;*вянвп;таки*:
**та4тзп:
8р*ивлвт!:+*:.ын|:{|
[1(]'],.''г.!:
'
8*с:
д вто!/!&т!! ч ес кЁя }.6т]1 н !}3[с] на п|)я.+1е н а| дел' ! 1 в |}е}'4я/ де'0'
'
. Р*;+]|в{н,| в6пус{.'ё; ф$тфь.ат}1че,][л:й' с',]с:чньз["т, :+ц1'!я!1|1, ф1:*нт:'сп*А
. п Ф кЁ$а н!.1 я с }едн*!| $*дь\ч т|1!н г1) 1.н'] ч *н |! я п дБ
! 1
1:!
с 3ндче*+т:я:?'$с, ?рэ. !г;":''э, с]9:,'',,:'+.з,:шт;+! :';1 т': ::10]
" ! р:;ць; п* подв ц |4 в{4з} Ё.л ьн,]}!
1'
:
ч,1,;';,:':.ацг': тт ] о6 ьтч н ь];]|'
!"{дР}(еРв|' сет1:а, б 1,13!] р
о 0оквэвтель !\{*р'|е[]а' ']{. ].'г:'!' с]'''
. [вязь по п{]стоянн,}?'\,'п:;??'] т * 1':,[' , т(! ц'
. Рехгпп< автФ!,{*т!!ческ(!го 8г]|] г..;!ен}1я !-] непрЁрь|вно+]э 1;,":{'оть;
. и1ня,}.]*.€ тФр разряд€ б(1; а;"е|
. Рключвет це пь п .!дз3 ряд|:!1 ( г',, 1 1.] !1Ё-0ь_Ё89 !| !1
1
|
$к}:}}|{улят1]
Ршс.6.10.
1орпагпшвнь[!]
осцшлло2раф нР55
!,1
ров}
Ршс. 6.1 1 - 7 ехнш|!ескше харак[першс!т[цк!1 порпа{{!нвн()е()
осцшллоер афа || Р55 фшрлсьс \/е!!е псап
фам: курсорнь|е измерени'|' инцикаци'1 рез)'.1ьт['|т01] !1з:т,1ере}{т.'т[.| :з шп'т()р0во'! с[сэ1;п:с
на экране дисплея' и3мерение целого ряда пара\1ет}]ов }']аг|ря)1(ег{!.1'! |,| \{ощ[{ост11.
автоматическая установка режимов и3п,1ере1{|1'{ 11 1'. д. 3кра'тн 0с|{|1-|1лог}).|(ра ж!1,1*
кокрист€шлический и имеет ра3ре1]1енрте 6-1х 1]5 точек. 3то де|тств;цт'8:'|Б|[Ф \1|.{!1!',1а-
его вес менее 400 г (п1)а|]д:1, без ба'гарс:л!) 3 |)1|3[т4€})},!
тюрнь]й прибор
105х220х35 мм позвол'|ют не только нос|1ть его 1] -].!.1|];]Ф\'|;1'ге, но |1 3!]с\/г!\/г!, !] к;}1)ман среднего ра3мера.
6.5.2. !'|ортативнь!й персональнь!й
осциллограф нР51 о
|1ортативнь;й персо!1аль]!ь!й ос[.ц!!лло?рсф \' с 11е усовершенствованнь|!4 вар11|1нт
описанной вь:ше модели. Ёа рис. 6.12 он пре-]111а|1 н Р5 10 это
ставлен в пласт1.{ковой упаковке. Б таткох: в11_]е
прибор поступает в продажу. |(стати, пр!1борь]
этой фирмь: можно приобрести в р'!де росс|11|ских магазинов' например в <.9ип и !'г:п>.
[1олоса !!астот наблюдаеш|ь1х сигналов }' этого
осциллографа рас1]!ирена до 2 й[_ц, а !|ас'гот11
квантования составл'1ет !0 й[ц. |!рп,':бор 11\1ее1'
довольно вь|соку}о !{увствительность - от 5 хтБ
до 20 в на 12 делений, диапазон разверток о'г
200 нс до 1 '_|аса на з2 деления. ]4меетс'1 авто\1атическая установка мас|штаба по напр'|)|(е!{11!о
по времени. всть маркернь!е функции дл'1 }1з\1ерения Ряда амплитуднь]х параметров с1'1гнала.
временнь1х и частотнь!х параметров. для х1]аг|ения отсчетов сигнала име1отс'1 две областг,': пап1'|ти. питание прибор полу'-{ает от сети (|ерез ад:1п11
ъ|Ё*;ч**:*4!"ф*}&?}*;:..**:,*:'.']
, .
'..|-{?,^-' |.*::..]'|Р'1:,{ ;.;,. .т.т .
...;.ф+ ... .,1..'
_
*. .. '* ;;;
.^.;;*
: , :]1 ,;,.- ,. |,1.'|у,$[{]:: ]]]|Ф:41$:Ё'тт:]$у {:"
::
-
Ршс. 5' 1 2. [! ерсо#1'4ь!7{;!.й
осццллоарас|э ! ! Р3 ! 0 фнрла:'с
|е!!с:псап
107
|лава 6. ||ортпа/пшвнь[е цшфровь!.е осццллоерафьс
:,;, :
.:1
,.
!
.1-.!"
.:1,.,1
.
:,
..'
"'.'1$7+
"".''.-' 11;,',;
..:_...-:,.
[! |ш!./э:] ,]']'.:.'..',,.., ,,!,Бб||&
1|||н:рг};т ,]]$&
1:.:.; :
.
ъ* ! -*,г!{'*;;/. п:'зе 1т*'
Ршс- 6-13- Р!зобраэюеншя на экран,
"::'::3:арафа
нР310 в ра3лшчнь!х ре?!сцмах
тер Р5905 или щелочнь|х либо ш1с6 аккумуляторнь]х батарей. Бремя работь| от
батарей до 20 часов.
[\исплей осциллографа нР510 )кидкокристаллический с разре1]|ение |28х64
точки. Бид реальнь!х осциллограмм и другой отобра)(аемой информации пока3ан
на рис. 6.|3. !овольно грубо мо)кно рассмотреть даже телевизионнь|й сигнал.
6.5.3. [!ортативнь|й осциллограф нР$4о
Бще один представитель осциллографов этого класса нР540 пока3ан на
рис. 6.14, Ёа этот раз он представлен в переносном чемоданчике
кейсе. 3тот
прибор рекламируется как ручной персональньлй осциллограф.
-
|]олоса пропускания прибора рас||]ирена до 5 й[ц при чувствительности 5
мБ/дел и да)ке до |2 й[ц при чувствительности от 50 м3/дел до 20 Б| дел, а -частота дискретизации до 40 Р1[ц (12 й[ш для единичнь|х импульсов). 3ходной импеданс прибора | *1Фм/20 пФ, используется стандартньлй щуп осциллографа. Разр']дность квантования 8 бит.€корость развертки от 50 нс|дел до 1 ч/дел (всего экран имеет 32 дел). 3кран осциллографа (рис. 6.15) )(идкокристаллический и имеет
ра3ре1шение 112х192 точек. Бес прибор
- его вес менее 450 г (без батарей) а размерь! 105х220х35 мм. |1итание от сетевого адаптера или батарей (9 в, 300 мА).
Бремя непрерь|вной работьт от батарей 20 часов.
6.5.4. [1анельнь!й осциллограф уР$1 о
Ёовое конструктивное
исполнение
осциллографов
-
панельнь1е осциллографь:
реализовано в приборе уР510 фирмьл !е11еп-та:-т (рис. 6.|6)' |!рибор имеет вь|сококонтрастнь:й )(1(14-дисплей и по техническим характеристикам соответствует
нР510. Размерь; прибора 165х90х35 мм.
6.5.5. [!|алогабаритнь|й цифровой осциллограФ АР$ 32о
€амой
серьезной разработкой в области миниатюрнь|х осциллографов фирмьт
двухканальнь:й осциллограф АР5 з20 (рис. 6.|7)'
[1рибор имеет полосу частот пропускания каждого кан.ша от 0 до з0 й[ц со ско-
!е11е:т-:а:-т является шифровой
ростью вьтборки 230 Р\в/с для каждого канала. 9увствительность 30 мк3, коэффи308
6.6. |1ор/па,пшв ньсй осцшллоероф'71цль!пш'!е!пр омм-7 40
Ршс. 6.14 - !!ерсональньсй осцшллоараф
нР840 фшрмьс |е|!егпоп в кейсе
Ршс. 6'1 5. Бнен:ншй вш0 персонально2о
осцшллоерофа нР540
Рцс. 6.16. [1анельньсй цшфровой
Ршс. 6. 1 7. [[оргпагпшвньой цшфровой
осцшлло2раф АР5 320 фшрлсьс |/е[!егпап
осц!1лло?раф |Р3 1 9 фшрлсьс |е!!егпап
циенть! отклонения канала у от 1 птБ/ле-п до 20 3/'лел' входной им|!едаг1
1йом/20 пФ, разрядность вь|борок 8 бит, разверткаот25 нс| дел ло 1 н/лел. Аисп_
лей с бельтм фотом имеет ра3решение |92х128 точек.
[аким образом, по своим параметраьт прибор превосходит типовь!е параметрь
ан;шоговь!х сервиснь|х осциллографов, но имеет цель:й ряд дополнительньлх фун_
кций, прису1цих шифровь|м осциллографам: запоминание осциллограмм до 170
(|асов' сть|ковку с компьютером по порту к$-232 (опционально и по 05Б), Р!А
шифровь|х измерений амплитуднь|х и частотно-временнь|х параметров' курсорнь!е
измерени'1' измерения мощности стереоскопический режим представления 3вук0вь!х сигналов. Размерь: прибора 230х150х50 мм, масса с батареями 850 г.
6.6. [1ортативнь!й осциллограф-мультиметр рмм-740,
Фирма 5[-.]мм вь!пускает пор:гативнь1й осциллограф.мультиме1'р пм\'1-74(]
внешний вид которого пока3ан на рис' 6. ]8. 3то одноканш1ьнь:й цифрово!.| фрш"г:я:
лограф с предельной частотой 1 й ]-ц и '1астотой стробировани'| 25 !т|в/с. 3то до309
ж
|лова 6. [!ортпагпцвнь!е цшфровьсе осцшллоерофьс
Р цс. 6 . ! 8. |1 о р тпотпт:в нььй о с цшл ло е р аф - :,а ц л ь гппл+е гп
р | А4 й _7 4 0
статочно вь]сокая для полось! в 1 \4[ц частота стробирования обеспечивает шцаль::]
уровень 1шума квантован!4я в кан'ше {. 3то позволяет эффективно отлавливать
11]умь|' наводки и помехи в апларатуре. [ифровой мультиметр позволяет' как
обь;'лно, измерять постояннь1е и переменнь!е напр'|)кения и токи, измерять
резистивность (сопротивление) и емкость' проверять диодь1 и тестировать логические
схем ь!.
[1рибор имеет интерфейс к5-232 и может подкл}очаться к компь1отеру или
принтеру. \4охет работать от сети и от батарей. !(омплектуется программнь1м
обеспечени9й, щупами, адаптером сетевого питания' кабелем для подключения к
ко\4пьютеру, батарейками и инструкцией по эксплуатации.
6.7. |'!ортативнь!е осциллографьг/мультиметрь| фирмь:
мБтвх
6.7.1. @дноканальнь:й осциллограф/мультиметр м$-1 2во
Фирма мвтвх вь!пускает ряд портативнь]х 0сциллографов/мультиметров
м5-!280, м5-2000, м5-2640 и 06 5соре' Фсшиллограф/мультиметр й5-1280 име-
ет изящнь;й корпус' его внешний вид показан на рис.6.19.
Фсновньте характеристики мультиметра:
. 7{змеряемое постоянное напр'!хение: 400 мБ,4,40,400 и 1000 в (0.5%).
. йзмеряемое переменное напряхение.. 4,40, 400 и 750 Б (2.5%).
. йзмеряемьгй постояннь:й ток: 0.4,4,40, 400 мА(1%).
. йзмеряемь:й переменнь:й ток: 0.4' 4,40' 400 мА '5%).
. 14змеряемое сопротивление: 0.4,4.40,400 кФм,4 и 40 йФм (0'5%)
. |4змеряемая емкость: 4,40,400 нФ,4,40, 400 мкФ (3%).
. йзмеряемая частота: 4,40,400 к1'ш,4,40,400 \{гц (0.1 %).
(1
о {,ополнительнь!е
пей со звуковой
310
возмо)кности:
тестирование
индикацией'
и3мерение
и логики!
прозвон
диодов
це_
относительнь|х
зна!!ений,
измере-
6.7 . 1 ортпап[цвнь|е осцшллоер офьс / мц ль гп1!1'е !пр ь[ ф ш рлоьс м вт Ё х
Ршс. 6.19. 90ноканальньсй осцшллоероф / лсцльгпн'||е/пр м3 1280
.
ние мощности в децибелах, из[,1ерен]{е ]1 сохранен1.1е \,1акс11\1:]]]ьнь]х
мальнь!х зна!]ени й резул ьтатов ] !зл|ерен й.
11 }1!||1]|-
['1
Фсшиллограф имеет'полосу частот до 5 \4|ц при !!исле вь!борок 25 \4в;.тб,/с.
предель] по вертик;ши 0.5, 5 и 50 Б, по горизог1т;}'ци от 0.8 ьткс/с ло 26.2 п'тс/лел.
!,исплей имеет 3 3/4 разряла (ьтаксиьтальное чис'1о 4000). |1редусптот1эен .1вто]];!1!1ческий и рунной вь:бор диапазонов. !агтнь:е ш1огут передаватьс'| на коь1пью1_с|] (]с_
рез порт к5-232 дл'1 последу}ощей{ обработкг.т. Адрес ра3р.]бот1{14ка в интернетс.
1-тт1р ://:ттмш.
|
п':е{ех.со;'т-т
6.7 .2. @сциллограф/мультиметр
м5-2ооо
[ифровой запоминающий осциллограф м5-2000 (рис. 6.20) по]т{!,1}'1о 2 й[ш
осциллографа содерхит ши(;ровьте ]\4ул ьти 1\'!е'гр и !1астото\'1ер.
Фсциллограф прибора имеет полосу частот до 2 \4{_ц пр!{ нера!]ноп4срг{0ст[1
_3 дБ, входь| 0€ и А€, входной иь4педанс 10 йФм/110 пФ' коэс!(;ишиенть1 от_
клонения от 0. 1 до 100 Б|лел, вре[,1я нараст;1ния 110 :;с. скорость р[13вертк!! о]
2 мкс| дел Ао 2 с| дел' запуск рунной и автоматический, во3п.,1о)(нь} курсорнь1е }1]мерения напряхения и времени.
Рцс. 6.20. |]шфровой 3апо.лишноющнй осциллоераф / мц льп!1'ме !п р м 3- 2о00
з11
|-лова 6. |/оргпапшвнь[е цшфровьсе осцшллоерафьс
]-{ифровой мультиметр слухит для измерения постояннь!х
и переменнь!х токов
и напря)кений, сопротивления и емкости' а так)ке для тестирования диодов и логики. Фсновнь!е характе ристики мультиметра:
. !4змеряемое постоянное напряжение: 400 мБ, 4, 40, 400 и 600 3 (0.3/о)
. |4змеряемое пере!\1енное напря)кение: 400 мБ, 4,40,400 и 600 в (3%).
. }}4змеряемь!й постояннь:й ток: 0.4,4,40, 400 м^(1 .5%).
. |4змеряемь1й переменньгй ток: 0.4,4,40,400 мА(3/о).
. йзмеряемое сопротивление: 0.4,4' 40,400 кФм,4 и 40 \4Фм (0.5%).
. {4змеряемая емкость: 4,40,400 нФ,4' 40, 400 мкФ.
. йзмеряемая (!астота: 5 [ц - |0 й[ц (индикация 5 шифр, вход ос
10 \4Фм|110 пФ).
о !ополнительнь!е возмо)кности: тестирование диодов и логики' прозвон це-
пей со звуковой индикацией' измерение относительнь1х значений, измерение мощности в децибелах, измерение и сохранение максим€шьнь|х и минимальнь1х зна.:ений результатов измерений.
[исплей имеет 3 3/4 разряда (максим€шьное число з999), автоматический и
рунной вьлбор диапазонов. {аннь:е могут передаваться на компьютер через порт
к5-232 для последующей обработки. €тандартная комплектация: прибор, адаптер'
аккумул'{тор, цупь|, кабель для подключения к компьютеру * программное обеспечение, 1{ехол, инструкция. \4о>кет поставляеться с логическим анализатором на
8 каналов. [1рограммное обеспе.гение работает в среде м5-оо5 и \{]\)Ф\{5.
6.7.3. Фсциллограф-мультиметр оо $соРЁ
Более современная модель комбинированного лрибора ос $соРв (рис. 6.2\)
имеет ана'!огичнь:й мультиметр и частотомер повь:1шенной точности с 5 разрядами
индикации. Бсть такхе осциллограф и логинеский анализатор на 8 каналов. Авух_
канальнь:й шифровой запоминающий осциллограф имеет полосу частотдо 20 й!_ш.
|1редель; измерени'1 мультиметра
5€ФРР:
)6
. |1остоянное напря)кение ( 400 мБ,4 / 40/ 400/ 1000 в).
Ршс- 6.2 1. Бнецлнт:й вц0 ко:вбшншрованноео прш6ора ос 5соРБ
з12
6.8. [!оргпа!пшвнь[е осццллоерафьс корпороцшш [еЁ[гоп!х
. |1еременное напря)кение ( 400 мБ' 4/ 40/400/750 в).
о |1остоянньтй ток ( 400 г"кА, 4/40/400 мА 20А).
. переменный ток1 ( 400 мй, 4,40, 400мА, 20 А).
. Резистивность (400 9м' 4 кФм, 40 кФ\4, 400 кФм, \4Фм, 40 йФм).
. проверка диодов: (2 Б).
о Автоматические измерения:6Бгп, Аш1о/)а|а/Р|\л./ йах. Ёо10, &е1а1|уе оЁ[-зет.
||араметрь; осциллографа:
. 9астотнь;й диапазон 0 - 20йЁа.
о 9увствительность по вертик.ши: 5 ь:Б/лел -.2 3/лел.
о [лительность развертки: 50 нс|лел -.2 с/дел.
. Бидь: измерений: сн1' сн2' 0ьга1, А)0, 5|_]в' х-у.
. 3апуск: Аш1о, \огп':а1.
о !(урсорньте измерения: напря)кения !о1{49е, времени 1!п.:е, частоть]
Ргечше:-тсу.
о Автоматическая установка пределов' запись осциллограмм, интерфейс
к5-232с, печать.
. Разрегшение дисплея: 320х24 тонек (€€Р[).
6.8. !_!ортативнь!е осциллографь! корпор ации 1е]<1гоп!х
6.в.1 . €ерия осциллографов 1е|<1гоп|х тн$7о0
Б целом м0)кно отметить' что портативнь:е шифровь!е осциллографьг по свои[,1
характеристикам заметно уступают полноценнь!м универс.шьнь1м и дахе сервиснь|м осциллографам. Ёо они стали поле3нь!м дополнением к мультиметрам и
имеют больгшие перспективь! применения в слухбах сервиса и в радиолюбительской практике.
|1риятнь:м исключением из этого <<правила> стали портативнь!е осшиллогр;тфьт
корпорации 1е(1го:т|х. Фна вьтпускает цельлй ряд таких приборов с батарейньтм:
питанием' что позволяет использовать их в походнь]х условиях или в случа'|х работь: ло вь|зову в местах' где доступ к промь1111ленной оети переменного тока
ограничен или когда подключение осциллографа к сети не)(елательно по те]\.{ или
инь:м сообра>кениям.
€ерия осциллографов 1е[1го:':1х 1!|5700 это ручнь!е приборьт с возмо)кностью
питания от батарей. Бь:п1'скаются следующие типь! осциллографов: 1Ё5730А
/тн3720^/тн5720Р. Бнешний вид прибора 1Ё5730А представлен на рис. 6.22, а
нн5720А на рис. 6.23.
Фсновнь:е характеристики этих приборов следующие:
. |]олоса частот: до 200 и 100 й[ц.
. €корость вь:борки: \ [в/с и 500 \4в/с на кан,ш.
о 9исло кан:шов: два кан'ша с цифровьлми фильтрами для интерполяции.
о Автоматические измерения: 21 параметр
. |]орт для подключения к [1|(: к5-2з2.
. |]итание: от \1€6 6атарей или сетевого адаптера.
. Бремя автономной работь]: 2 часа.
31з
{лаво 6. |7оргпатпцвнь|е цшфровьсе осцшллоерофьс
Р:;'т:. 6.22. Бнетлнс;й вшё поргпагп!]вноео
о с цшлло е р аф а 7' |] 537 0 А
Рт.ос. 6.23. Бнет.цншй
вш0 поргпатпшвноео
осцшллоерафа [[]3320А
{о'пьт<о д'гтя 1Ё5720Р: р;тсгширеннь1е средства запуска' и3мерение ло 31 гармос},!гна:-10Б 0 частот0й от 30 до 450 [ц; из\,'!ерение мощности' статистика,
!1!.] ;.;;]
дл'1 вь|соких нап1]я)(ен:.тй
т;р:-:!;тт.тк:
до 1 кБ
6.$.?' **рия осциллФграфов 1е&1гоп!х тР52о1 2/2о14/2о24
[ер;':яг !1и{]ровь1х запо;\1!.1н.1ю1ц}.1х осц1,1'|лографов тР$2012/20|4/2024 вь!пол!{ена
на рис. 6.24. [1риборьл
' ;]: по'п }{с ь} в
ст|]о г!..1х пря \| оугол ьн ь1х <(то]{ ких> корпусах.
'т!]ад!1|(|,!о!{но]\' дл'1 1е[1го;'т!х офор[.|лени}{' показанном
] ]
* {
{; с ; : с; ;э ;з ьт е х?]р;1 ](те1] |! ст1.! к!.1 эт],1х п р т.т боро ;з :
,з ]-]с;-;тс;.:..т часгот: 100 },4!_ц и 200 й[ш.
... ]ксэ|;ость вьтборки: 2 [ +э/с.
" !!з.;с"цо кана-цов: 2 плу:,' 411зол11ро|]анг{ь1х канала 1{ 1 канал 3апуска.
|}с:с' 6.24. {}нен:гсу.:.й вш0 порпагп!)внь!.х осцшллоерафов [ Р52012 / 20 14 / 2024
; !-г
6.8. |1оргпа!пш8нь!е осцшллоерафьс корпорацшш 7еЁ[гоп!х
о Автоматические измерения: 1 1 параметров.
. |1орт для подкл1очения к |!1(: к5-232.
. 3апись осциллограмм: на флэгш-память.
о !ополнительнь|е функции: бьлстрое преобразование Фурье (РРт).
. |1итание: от \!€0 батарей (2 комплекта) или сетевого адаптера'
о Бремя непрерь!вной работьл от батаре:т: ло 4/8 часов.
. 1олько для ]Ё5720Р: измерен*те до 31 гар[,1оники сигна_,1ов с частотой от 30
до 450 [ц.
. |]робник: для вь]соких напряжен*сй до 1 кБ.
6.8.з. [!ортативнь!е осциллограФов 1е&{гоп!х
тР$2о1 2/2о1 4/2о24 с !-[ифровь!м лк)минофором
Ёовейгшая серия портативнь|х осци-'1-1ографов с !_{ифровьлм,[юминофором
то3з000в (рис. 6.25) объединяет досто!1нства аналоговьлх и шифровь!х осциллог-
рас!ов и открь1вает уникальнь1е возь,1о)кност!1 в исследовании сло)кнь!х сигналов в
реально\,1 масштабе времени с запотт111нанием и математической обработкой
осциллограмм.
Рцс. 6.25. Бнецлнцй вшё осцшллоерафов серши [|33000Б
3та серият содерхит ряд приборов' техн!1ческие характеристики которь1х представлень! в таблице рис. 6.26 (полтнена с сайта корпорации ?е[{го;'т1х
1-:{1р://шшш.{е&.сол-:,т/з11е /рз/0,,36- |2482-5 Рвс5_Ё\,00.1'т{п':|).
[1риборь: этой серии имеют 2 или 4 канала с полосой частот от 100 до
600 й[ц. |1олнь;й усА )кки дисплей дает прекрасное ка!!ество отобра>каемой
инс|ормашии в цвете. Б ка.лестве пр!4мера представления информации на рис. 6.27
представлена осциллограмма тестирования те.[екоммуникационной систеь,:ь:. Фна
позволяет наглядно судить о богатстве во3]\1ожностей представления инфорппаш:..т:'.:
на экране осциллографов этой серии.
Ёа другом рисунке (рис. 6.28) представлена осциллограмма телевизионного
сигна.||а' снята'| с помоцью осциллографа серии тр53000в. Ёа сайте корпораци14
1е(1гогт|х мохно найти мно)кество примеров осциллографированияг слохнь|х процессов в современном телекоммуникационном и связном оборудовании. ]ам >т<е
мо)кно познакомитьс'] со спецификой приь{енения осциллографов с [ифровь;м
,г1юминофором.
315
|лова 6. |7оргпагпшвнь[е цшфровьсе осцшллоерафьс
ввп,]ф|,]|ь
г$э501?п г1,$3[,1а!
п .30е.{! гв93оза!
го93{}.3а!
т}$30!4! [о53о5?в гоЁв05'ф' гоэ3061!
1п0 ['{н!
: ]п |']н:
]0г_1 г"]н:
]| п т']н;
4ш0 !4н]
.{
2
.,1
.,1
1[|0 |'']н!
сьвппе|5
5п:! | ]н]
5г-]|_] р]н]
Ё|_'10 |,'1н:
4
4
5 |:;:/'5
5агг!Р!в гё1е
10 к ро!п!, оп в!! по,]е|в
.']ах!п]!п
1еп ц|ь
'': Ё!!: пг а] п: зЁе!я
\, е !1!1]в!
ге:о1ш!!о п
1 г!! въ" 10 1.] !п а!{ п.Ёе]!
:еп:!!!т]!т {/
Ё|т)
в*!+!, !п в!] г:,эЁе д
* |1!(Ё]
а((:ц[Ё Ёу
1./
|')]
!5в тРглЁ сдт ] оп в!! п1овв15 (]0п ы сАт !1 щ|!ь ,!3п6вг6 1вн рг,1ье)
Ё х
!прц! у0!!Ё 9е
{1 г'1[]|Ё1)
) ]5|!!оп
е* 5 ]|'/ !п ;!1 пс,Ёе1з
'вп]] в
3ш !|п!|
а0
7\-! \'4н?
''1н?
:0,
?0,
1'0 г'1н!
150 мнз
2п,
:с1,
15п |,]н?
15|] п1н]
:0,
150 ['1нз
]прц|
д,: , !]:]] (:;|'г1 ог а]1 п:з']в!:
1прц|
1 |.,1с!о;п гвгз!!е .!!|1 1::'рг ог 5|] оФ |'г! ё ! гпоЁ'!5
_:п;:п! г;л
!гг ре!;псе
:п,
15]] [;]н?
15п г1н:
5Ё1еф;оп 5
:1 г!5 въ'
10 5,/6]?
4 п:: бъ,
10 :/ '1 !!
1п:: Ёъ'
е п5 бъ''
1ш 5/0] 5,
1й 5/']|у
1г.::,'']]::
а0 ррп фп а|! пвЁв!з
1п 5/а!!
т;гпе ьа!в
Апс]!гё с}.
{:|ф|с г ,зс1] \/в п_ з!г]:{
г! !:: р |Ё !|
1г!5 въ'
1:! !,/Ё]{
1
п !]|!]!\'
1 г!:: Ёъ'
1 |+ :;'3 1 ,,
|сг) ог1 а!1 гповЁ!5
Ршс. 6.26. 7 ехншцескше харак'першс1п!1кш осццллоарафов серш|г то33000в
Ршс' 6'27' 8сцшллоара"'"":;::::'"'у;::;#"|Ё3:3ььь"ной
сшсгпе]{ь[ с пФ1.ощь!о
9астота дискретизации в приборах этой серии доходит до 5 [в/с, экран обнов-
ляется со скорость!о до з600 фрейптов/с. [1риборьл могут авто['{атически измер'!ть
25 параметров сигн€шов и осуществлять бь:строе преобразование Фурье. 14ме:от
об|ширнь}е во3мо)кности для подклю!!ения к компьютеру: встроеннь|й Ё11-тег:.:е1
порт, порть' сР1в, и к5232, разъем усА. в комплект приборов входит обш]ирг1ое
программное
обеспечение.
вдинственное'
что
всегда
]!{ечательнь1х приборов корпорации 1е[{го:-:1х -
нас при!]ято говорить' за удовольствие надо платить!
з\6
омрачает
впе!|атление
от
за-
это их вь1сока'! цена. но, как у
6.9. [|шфровь[е осцшллоерафьс
- ноцпбцкш фшрлсьс Ё][осЁ]
Рцс. 6.28. 9сцтлллоера.*1л1а п1елевш3цонноео сценс'ла но экране осцшллоерафа
сершш [|33000Б
6.9. ]{ифровь!е осциллографь| - ноутбуки фирмь!
Р!!1ас}:!
{понская фирма Ё!1ас1-:! так)ке вь]пускает шифровь:е осциллографь:. Ёекоторь:е
из них оригин,шьнь{' поскольку вь!полнень1 в виде миниатюрного ноутбука: субноутбука или обь:чного нощбука
ус-541о
2 каныта,20 Р1[ц, осциллограф-норбук' 15 й€/с, автоустановка времени развертки и аттенюатора' память 2 1(слова|канал, чувствительность 1 мБ/лел
5 8/дел, скорость ра3вертки 20 нс/лел
50 с|лел,5 ре>кимов синхронизации, курсорнь|е измерения' память на 10 установок' измерение параметров импульса'
к5-232, полное !,}, вь:ход на принтер, шветной дисплой.
ус-54зо
2 канала' 50 й[ц, осциллограф-нощбук, 30 й€/с, автоустановка времени ра3вертки и аттенюатора' память 2 !(слова|канал, чувствительность 1 мБ/лел
5 Б/дел, скорость ра3вертки 5 нс/дел
50 с/дел,5 рехимов синхронизации, курсорнь!е измерения' память на 10 установок' измерение параметров импульса'
к5-232, полное !}, вьлход на принтер, цветной дисллей.
ус_547о
2 канала, 150 й[ц, осциллограф-ноутбук, 100 й€/с, пиковь:й детектор 10 нс,
автоустановка времени ра3вертки и аттенюатора' память 8 !(слов/кан:ш) (1увствительность 1 мБ/лел
- 5 3| лел' скорость развертки 2 нс/дел - 50 с| лел,6 ре;киш,тов
синхрони3ации, ре)ким огибающей 2-2048, память сигналов
8 1(слов/ 25 сигн.,
курсорнь|е измерения' память на 10 установок, измерение параметров импульса,
к5-232' полное !,9, вь;ход на принтер' цветной дисплей.
ус-581о-в-к
4 канала, 150 й[ц, осциллограф-ноутбук, 100 й€/с, память 64 !(б/канал (возможность рас11]ирения ло 2 Р|б/канал), нувствительность 1 мБ/лел
- 5 Б/дел, скорость ра3вертки 2 нс/дел _ 50 с/дел,7 рехимов синхронизации' курсорнь!е и3мерения, и3мерение параметров импульса' пиковьтй детектор 10 нс, 6Ф-\Ф68, авз11
!'лово 6. $ор птагп!1внь!е цнфровьсе осцшллоерофьс
ггт' Роо
сР|в,
Рсмс!А
усА, к5-232,
!ос].1н,{ро1]!1з||ц14'{'
5.5'',
€е:-т1го:-:|сз,
&
п()лг{ое
вьтхол |{а пр|4г|тер' цвстно[| д:..тсплей (лиагональ 26.4 см).
{!,
?*-5$10-Ё-гут
:1 канала. ]50 \4[ц, ос|-1иллогр:!(;-ноутбук, 100 \4€/с, пам'!ть 2 йб/канал,,лувс'гв!|те.пьнос'гь 1 п,тБ/ле;т
- 5 Б/дел' скорость разверткй 2 нс/дел - 50 с/лел,7 ре)[(}]1\1ов с]'1нхрон|]за11!,|и' ку1]сор|]ь!е !,.1з]\'1ере}{ия1 измерение параметров }{['|пульса'
гтт.;ковьт[! детектор 10 нс, со-]\осо' ;:}втосинхронизация, рРт, Роп 5.5'', сР1в,
[е:-т1гоп]сз. Рс\4с1А & усА, к5-2з2' полное А!, цветной дисплей (лиагональ
26.:1 сп'т ).
тс_585*
2 т<.т:;ат,:ат. 300 [1 [ц, осц|.{ллограф-ноутбук, 500 й€/с, память 64 |(6/каттал (возизло 2 \4б/канал), нувствительность | мБ/лел
- 5 Б/лел,
}'!е|]е}!1.1е па1]11\{е'гров и\1г1ульса' курсорнь|е измерен14'|' к5-2з2' €е:-т|го:-т!сз,
!6А.
[]:;е:ш:т:..;|.] !]11д }.1 пара\,!етрь1 так}.|х осциллографов приведень! в таблице
;';:тс:.6.29',[.пят сравнени'| та\'| пр!{!]едег|ь1 да!{]1ь1е и шифровьтх осциллограс}ов се]\{Ф)!(!{Ф91'{э !]ас].|{1.'!ре||1.1я
;; гт ;.:
! [[!5 {1, т.эб ьт ч г*о}1 конструкц}1 !.{.
злт.дпа.0н.лью Ё'
поп..а п|об!.[.н''я: :о1{гц (!с.6!2з), 50!гц (!с ;5:5], 1||игц
ша[.. ч!оот] ди1те!.11ц'п1:
:0и!.ъ (!1].65:], !(.61:5)] {|м'/.
пз!ять !. {;нап ][ (].1с';!:;' !с..9:5)!
]}ц'с:. 6-29- Бнеь;.;'ннй
ч:ет|т.и.р (!с.61!5] !!_;:45)
в-р0.н3ь
й !. ! ё:ряднь'й
1]нърф.йе
п5 :з]с д.я п|д.люченпч { п|| !л! п!опер! (нг с!]
вш0 ш харакп[ернс/пшкш цшфровьсх осцпллоерафов фшрэиьс !]!!ас|1
(}сш;.:'плограс|;ь: сертти ус_5400 п|]|.1[,1е!|ательнь1
.::1-1'!]}0|1. что
ц|] (!с.;!11)
питание]\'1 от аккумуляторной
при\'1енять !.4х в походнь1х условиях и на производстве.
,',:-'тг:т-тлогр;т(рь! сер!"1!,1 ус-5800 11п,1еют большоЁ.т экр;'!н, больгшу:о пам'!ть и самь!е
;(;13})[\1€11ЁБ!е !]оз]\,!о)!(!{0сти (гз частности си|-1хронизаци!о от телевизион}1ь1х сигг|а.|']1з). Ёсть к-урсорнь!е вь|.1!.1слени'], па1\'{ять на 10 настроек, поиск глит(1ей (сбоев) с
].1}1те_!ьность}о до 10 нс, псатеп,1ат!4!|еск|..]е с!уг:кшии, справка на экране 14 т' д.
.1А
позволяет
[ лава 7. 8иртуальнь!е Р6_осциллографь:
и ла6оратории
3 это::| главе оп|4оаньл новейшие средства измерений
- виртуальнь:е Р€-осциллогр:тфь; и лаборатории' в которь:х отобрахение результатов измерений, переклю!|ение
режимов
работь;,
установка
пределов
измерений
и
обработка
результатов
возло)кень1 на персональнь]е компьютерь| ([|(). 3то резко упро1цает конструкц!4}о
таких приборов' позволяет привлекать для повь!шения эффективности обр;'тботки
результатов вьгчислений и их запо[4инания такие необьтчайно мощнь|е средства'
как персональнь!е компьютерь| с их мо111нь1]\.1и и вь!сокоскороотнь!ми микропроцессорами. Фписано состояние рь!нка этих средств и приведень1 многочисленнь!е
примерь1 их приме|{ени'].
7
.1' 3иртуальнь!е Рс_ооциллографь:
7.1.1. Ёазначение виртуальнь!х осциллографов и их типь!
Б последние годь! наряду с обь;чньгми аналоговь1ми осциллографами часто }4спользуются циф1эовьте и зо!1о,1,!цнаю{цце ос[1!/ллоерафь;, которь|е допускают подкл}очение к персон:шьному компьютеру (|!1(). 3то резко расширяет возможности таких приборов' позволяя использовать о(|ень мощнь|е и легко доступнь|е математи-
!1еские
средства
обработки
сигналов.
Фднако
известнь|е
приборь:
этого
типа,
например фирм А911е:':|, 1е1<1гог-т!х или Р1ьг[<е, очень дороги и недоступнь| подавляющему большинству отечественнь|х специалистов. 1(роме того, суцествуют определеннь1е проблемьг при их подключении к |1!( с помощью довольно дорогих и
редких в продаже дополнительнь1х аксессуаров.
3 связи с этим представляют интерес вцрпуальнь!е осцнллоерафьг, вь:полненнь1е в
виде приставок к |1!( (поэтому их назь|ва}0т так)ке Р€-осциллоерафог). Ёазвание
этих приборов условное' т. к. их <виртуальность, лроявляется ли|шь в то\,1' что передняя панель осциллографа создается как виртуальная на экране дисплея |1|( соответствующими программнь|ми средствами. !правление осциллографом осушествляетс'! с помощью графинеского манипулятора
мь|ши (или точпада в ноутбуках), Фднако отобрахатот эти лриборьт вполне ре:шьнь!е сигналь| на экране д}!спле'1
111( и главное
позвол']ют обрабать|вать сигналь1 с помощью к0]\4|1ь}0тера.
-
Б сушности, подобнь:е а|1парать| являются цифровьлми осциллографинеск:''тпп:..т
приставками к настольному или мобильному |1!(, позволяющи[,1и исследовать
вполне реальнь|е сигн2шь1 и строить вь1сокока!|ественнь|е осциллограммь1 с вь!со-
к|4п1 разрешением' ра3нь!ми цвета]\'1и линий и с отсутствием геометрическ|тх искажений' |4х мо>кно обрабать:вать на компьютере' наблюдать на экране дисплея
14
пе!!атать
принтером.
€
поштощью
компьютера
реализуются
и функции
3апош{ина-
ни'| осциллогра[,1\'{ и обмена ими
- в том числе через 14нтернет и с пош|ощью
электронной почтьт.
[1ринцип действия таких осциллографов 3акл]очается в стробировании вход!!о_
го сигн[|ла' путем вь!деления и3 него коротких вь|резок-отсчетов. Фни ошис}ровь;_
ваютс'] с помощью бьлстродействую1цего аналого-цифрового преобразовател'1 п1)!,1ставки или плать! и кодь! отсчетов переда1отся в |1|( нерез тот или ит_той,пог''_ ||(,|_
319
| лаво 7. Бшртпцальнь|.е Р€-осцшллоерафьс
зи с вне1]|ними
устройствами.
ш ло6орагпоршш
[!рименение
цифровь:х
и стробоскопи!!еских
осциллографинеских приставок для 111( дает следующие преимущества:
о !93(Ф упрощается конструкция прибора' поскольку становятся нену)(нь|ми
электронно-лучевая трубка, органь1 управления осциллографом, мошнь:й и
вь!соковольтнь:й источник питания и др.;
. умень1шается стоимость приборов;
. ре2шизуется естественная сть]ковка с |11( (настольнь:м или ноутбукошт), нто
обеспечивает легкость цифровой обработки даннь|х' например с помоцью
сист9м компьютерной математики;
. появляетс'| во3можность легко реализовать цифровь:е методь| обработки сигналов' например построение спектра методом бь;строго преобразованиял Фурье или регистрации сигн€!,.1ов на протя)кении длительного промехутка.времени с запись!о сигнала в память |1|(.
Бсть у лриставок определеннь!е недостатки: соединение с [11( много)(ильнь1п,1
кабелем, питание от отдельного сетевого адаг1тера' необходимость в применении
специаль|{ого программного обеспечения и др. |1риставки обь;чно уступают куда
более дорогим осциллографашт по предельнь!м частотно-временнь1м параметрам и
скорости обмена даннь]ми ме)кду измерительной схемой приборов и экраном. Р{о
есть приставки, мало уступа}о1цие осциллографам, как по параметрам, так и по
стоимости.
7 '1.2. 8иртуальнь!е осциллографь| в виде плат рас1дирения пк
Р1иниатюризация узлов цифровь:х осциллографов развивается так бьхстро, .:то
у)ке с десяток лет тому назад г!оявились первь|е цифровь!е осциллографь:' вьгполненнь1е в виде карт рас11]ирения персональнь!х компь}отеров. 1акие карть| размеща}отся в корпусе компь}отера и содерхат разъемь{ для подклю!!ени'1 исследуемь|х
устройств, размещаемь:е на задней стороне карть!.
]акое конструктивное ре|11ение имеет р'!д достоинств:
. происходит дальнейгшее упрощение конструкции средств осциллографирования:'
. отпадает необходимость в корпусе приставки и источнике ее электропитан ия;
. становится возмохнь|м подключение приставки прямо к скоростной системной шине |1!('
. сокращается число кабелей;
Б то>ке время мо)кно отметить и недостатки такого ре11!ения:
габарить:
плат
расширения
маль1'
особенно
!!то затруднят
по толщине'
при-
менение вь|сококачественнь1х и 11! ироко полосн ь]х узлов
] плать| занимают слот, а чаце даже два слота' расширения;
о подкл}очение плат к источникам электропитания |11( мо>кет вь1звать их пе;
регрузку;
. плать! нуждаются в специальном
удлиняются сигнальньте кабели,
.
экранировании;
. плать1 рас111ирения у портативнь;х [11( - ноутбуков не применяются.
Ёередко фирмь:' вь!пускающие такие плать!' вь1пускают и приставки-осцил-
лографьл в отдельном корпусе. 9асто они стоят 3аметно де1|!евле, !!ем ан€1,'1оги(|720
7.2. Бшргпцольные осцшллоерофьь фшрлс.ьс |/е!!егпап
нь|и по параметрам цифровой или стробоскопический осциллограс).
с(|ить|вать на боль:т.:ую экономи|о от применения таких плат не
сверхш
ирокополосн
ь!е плать! -осциллографь:
стоят
достато!|
Фднако расприходитс'|
-
но дорого.
7.2. 8иртуальнь|е осциллографь! фирмь: [е|!егпап
7 .2.1. 8иртуальнь|е
осциллографь: фирмь: \/е|!егпап
Фдним из известньтх разработников таких. достато({но дешевь!х прибо1.:ов. ягтзляется голландска'г с}ирма !е[1е;-:-та:-: !:-':з1ггтп':е:-т{з' приборьл которой (виртуальньте
осциллографь; Р€5500, Рс5100 и [(803 1) сейнас мохно пр:..тобрести''
*^.,.,..,,-,."
€]-)!р-}!р 14х продают также многие (;иршть;, торгу|о.ц|.'е
радиои3меритель|{ь|\4
оборудованиепц. Ёихе представлень! основнь!е характер|4ст1.{ки
осциллограс}инеск|4х приставок (;ирпть: !е|1е;-:-:а:-: и требован:.,:я к системе, необхолимь!е
нени'| приставок |40-42|.
|{арап:етр
Рс5500
9исло каналов:
Бходной и[.1педанс:
1 \4Фм|30пФ
8 бит
5 мБ -15 Б/деление
йаксимальное (,*:
100 в
0-50й[ц
!|астот:
[иапазон
Рс5100/к8031
2
Разрядность
9увствительность
Ёеравномерность А1{{: 13 дБ
[1огрегшность
отсчета: 2,5%
ра3вертка:
Бремеглнаял
20 нсек-100 мсек/дел
9а'тстота стробирования: 1,25 к[ц 50
п4 ?} кс1,1п,!
ал ьна'[
й[ц
1 !-[ц
!,лина 3апис|,|
4096/канал
Ёапряхение питания: 9-\0 в/1^
Разптерь::
для приме-
230х165х45 мм
1
! йФпп/30пФ
8 бит
10 ш:Б
100 в
- 3 3| деление
0-12й[ц
13 дБ
2'5/о
0. ! п:кс_ ! 00 мсек/лел
0,8 к[ц
- 32 \4]-ц
4079
9-10 в/0,5 А
230х 165х45 мш,:
400 г
Ас, ос, 6гог::-т6 (в (8031 нет)
Р1 нтерполяц иут: линейная или сглаженна'!
Бес:
Рехиштьт входов:
йаркерь::
490 г
дл'! напр'!хения
Фсш:аллограф
имеет
и !!астоть|
опти!]еску|о
(гальванинескую)
развязку
от
компьютера.
!!то
устраняет возмохность поврехдения приборов при измерениях. } поставлятё[,|ь1х к
осциллографу кабелей разъемь! за!,1золировань!. |(ак достоинство
осциллографа-приставки стоит отметить максимальньлй лредел коэффишие!]та отклонеь1и|о
по вертикали в |5 3/дел, !!то позвол'|ет исследовать без вг!е11;них
делителей сигна-
ль! довольно вь!сокого уровня.
?ребования к [1( следующие:
. операционная система \#!г:0оуз 95, 98' 2000, хт или {Р;
. 5!6А видеокарта (минимальное
800х600);
. принтернь:[.| порт [Рт1, [Р\2 илиразре|||ение
!-Р13;
. арифметический
сопроцессор для работь! анализатора сг!ектра.
]акишт образом, приставка Рс5500 (рис.7.|) обеспенивает
со3дание виртуаль-
ного двухканального осциллографа с настотами вертикального отю.1онения
']
1 зак 3з
до
321
|-лава 7. Бшрпцальньсе Р€-осцшллоерафьс
ш лаборо!порцш
Ршс- 7.1. Бнет::ншй вш0 присгповкш Р€5500
спере0ш
50 й[ц. 3то самь:е скоростнь!е из моделей осциллографов с!ирмьт !е1}е:]]а:-т с
обь!чнь|ми (не |..,)5Б) интерфейсами. €перели приставки расположень| лишь разъемь! входов (одного или двух) и вход вне1шних импульсов запуска. |(роме того, 14ме_
ется
светодиодньгй
индикатор
возможность
отобрахения
вклю!{ени'1.
Биртуальньтй осциллограф фирмь; !е11е:-':.та:-т имеет следующие преимущества:
о внешний триггер с запуском по нарастанию и спаду сигнала:
. улучшенная входная чувствительность;
. понихенньтй уровень 11-1умов в канале вертик:шьного отклонени'1'
. улуч1!|енная временная развертка осц14ллографа;
. во3мохность отобрш(ения сум[,1ь! и разности сигналов на входах 11 инверти_
рованного сигнала;
.
периодических
сигналов
с
!|астотой
строб}']рова-
ния до 1 [[ц;
. рас11]иренньлй до 25 й[ц частотнь1й диапазон анализатора спектров.
сзади представлен на рис. 7.2. (зади пр14ставка имеет ра3ъем параллельного принтерного порта [Р] и разъеш1 для подклю!1ени'1
вне1!1него адаптера питания от сети переменного тока с вь|ходнь1ш! напр'!хен!4е\4
9 Б. }}4меется такхе клемма для зазе\'|ления прибора.
Бнешний вид приставки Р€5500
Ршс. 7.2. Бнецлншй вн0 пршсгпавку; Р€5500
сза0ш
|1риставка Рс5100 я1зляется основной для построения од|-1оканального стробоскопи!!еского осциллографа с полосой цо з2 м[_ш. А приставка |(8031 вь:полнена
в виде радиоконструктора <.€делай сам> (рис. 7 .3) и позволяет радиолюб:"ттел:тм
сэкономить немного средств при покупке набора деталей для сборки прибора.
[1риборьт имеют гальваническую разв'!зку от компьютера. Бил корпуса пр!|ст[]вк|1
|(803 1показан на рис. 7 .4.
з22
7.2. Бшрпуальнь!е осццллоерафьс фшрлоьс |/е!!епап
&"Ё,.*]
Ру9.^7^.'з. Фс-цшллоераф-пршстповко
|{803!в вш0е конс-гпр-укгпора 0ля
самос п|о я пель ной сбо р кш
7 -2.2- Анализатор
\/е||егпап
Ршс. 7.4. Бц0 корп!са прцс/павкц к8031
спектра виртуального осциллографа фирмь:
Фсшиллографинеские приставки позволяют так)ке строить спектрь| сигналов'
используя для этого бь:строе преобразования Фурье (БпФ)
до.'.''.,,о больгшим
!1ислом отсчетов (несколько вьлгше 4000).
Фурье-анализатор "приборов обеспе.ливает следующие характеристики..
Фурье-анализатор
Рс5500
Рс5100/ к80з1
9астотньтй диапа3он: 0_];,2 к[ц до 25 й[ц
0_0,4 к[ц до 16 й[ц
Разрегшение Б[{Ф:
2043 строк
2048 строк
Бходнь:е каналь|:
канал 1или канал 2
канал !
!'ополнительнь:е функшии: функция масгштабирования
йаркерь:: д.1я напряхения и частоть!
Б ре>киме Фурье-анализатора возможен вь:бор различнь!х видов частотнь|х
окон: прямоугольное' Бартлетта' {,эмминга, |эннинга и Блэкмана. 3озмохна
работа с регистрацией максимумов пиков и с
усреднением' 1аким образом, ряд математических операций над сигна]|ами приставка-осциллограф ,,,,ол",'т
стоятельно'
что делает ее применение
более привлекательнь!м.
"'*'-
7.2.з. €амописец на 6азе виртуального осциллографа
фирмь:
[е||егпап
||риборьл могут использоваться в качестве самописца
- р9гистратора' имеющего следующие хара ктеристики:
€амописец
Рс5500 и Р€5100/ к8031
Бременной масштаб:
20 мсек/дел.
20ь0 сек|дел'
\4акимальное время записи: 9,4 я|экран !,иапазон вь:борок:
1 вьтборка/20 сек
|00 вь:борок/сек
3апись даннь1х: автоматическая в течении до 1 года-и более
!ополнительнь:е функции: функция мас:птабирования
йаркерьт: для времен14 и напряжения
11-
'])з
| лава 7. Бшрпцольньсе Р€-осцшллоерафьс
ш ла6ора!порцш
|1рименение прибора в качестве самописца незаменимо при вь1явлени|'{ слу.гайно появля|ощихся неисправностей, когда пользователь не мохет непрерь|вно
набллодать за исследуемьлм устройством или системой.
7.2.4 Работа с Рс-осциллографом фирмь! \/е||егпап
[]риставки (Р€-осциллографь:) по существу заменяют три прибора: осциллограф, спектроанализатор и электроннь:й регистратор. Аля входов вертикального
отклонения предусмотрень| следующие во3мохности:
. А€ _ отсев постоянной составля|ощей сигнала и работа с сигн:шами переменного тока;
.
.
Р€_
непосредственное
подк_,!ю!!ение (с переда'1ей постоятнной составл'!ю-
щей сигнала);
заземление входа.
6гоьгг-т6
-
9увствительность входов и рехимь: их работь| изменяются програ]\'1мнь1м путем. Бозмо)кно применение щупа - делител'! с отношением 1/10. !( пр:тставкам
опционально могут прилагается один-два таких делителя с миниатюрнь1м}1 захи_
крокодилами. Ёо обьгчно поставляются соединительнь|е экранированнь|е
мами
- без делителя.
провода
€ледует
учить|вать'
!!то они
|'1меют довольно
больгшую
до-
полнительну!о емкость' доход'!шую до 50-100 пФ.
Б ре;*<име осциллографа (рис. 7.5) настота дискрети3ации входного сигнала задается режимом работьл осциллографа. Фсновной ре>ким - реального времени.
|1ри непт частота дискретизации задается достато[!но большой авто['|ати(|ески' при
этом для соединения точек осциллограмм используется линейная интерпол'1ци'|
или интерполяция со сгла)киванием. Бозмохен так)(е режим однократного запуска. !правление осциллографом осуществляется группами виртуальнь|х кнопок двух каналов вертикального
отклонения
под окном осциллограммь|
Ршс. 7.5. Фкно вшрпу('льноео осцшллоерафа Р€3500
324
и грулпь! кно-
7.2. Бшргпцольнь!е осц!1ллоерафьс фшрлсьс |/е!!егпоп
пок горизонтальной развертки слрава. 1акое управление основано на ппетас[оре
работь: с обь;чнь:м совреп'{еннь![.{ осциллографом и вполне интуити|]но поь1ятно.
} присталзки Р€5500 предусмотрен еще один
для просмотра осц}4ллогре)(и['1
ра\'1\'{ пер14одических сиг|{алов.
|1ри этом дискрет|4заци'| 3адаетс'| генераторо]\,1
слунаЁ|нь:х (|исел' (!то создает экв|1валентну!0 частоту
дискрет}{зацг..:и до 1 1-|-ц. Фбработка осц|4ллогра[\4м при этом 3ани[,1ает несколько секунд, но позвол'1ет наблто_
да!ть осциллограммь|
сиг}{апов с !!астотами до нескольких дес'|тков й|-ш. Более
сигналь1 наблюдать бессмьтсленно' поскольку верхг1'|я г|]ан|..1!1!{а'! 1]астота усилителей вертикального отклонени'{ ограничена зна(!ениеш,:
50 й|-ц.
да !'{ триггер синхронизации на таких !|астотах работает неустойниво.
Фсшттллограс[-приставка Р€5100/|(в031 имеет
|4 его ок!.{о несколько
вь!соко(!астотнь!е
.',.,
'д''улравлени'! только одни\4 каупроцено - рис. 7.6. Б частности и]\4е}отся органь!
нало\4. Ёа рис. 7.6 показана возможность вь1вода курсоров и проведени'!
курсорг!ь!х 1{змерений двойной аьпплитуль! !1 периода синусоидаль1{ого с14гнаша.
!лят этого использу1отся пара курсоров в !]14де горизонталь!-1ь1х пункт|]рньтх лигт:..:й и пара
курсоров в виде вертикальнь!х пунктирнь:х линий.
п.{ь1ши.
г|!е'!,,]'[ !ь1!оп.'у|ец1
Фнг..т перемеща|отс'!
с по]\4ощь|о
цв!9
!:' 'ч::],:9,:]:щ].
;:_:н..ч,:т,!.з*];
:'й$з'*,,
|.:ч:]:*]э:];'
. '-.| од".],]|]]
1_._
1.,*,
; г',,',,.:' :! !.'у '.391]1! ,]|'11'| ;:,
Р ш
с 76 . -*
":;:::::,::;:
цц !
1!_'-''
, ,1:,. Ё0:.:ч ].-*- , .\]
11,.," ;
: "-?ш:3::7::
""
:::'!1|! ::0
3 1 в р е эю ш.*с е
€верху
окна виртуального осциллографа (рис. 7.5)
располо;кегто обь:чное \{|;-т6ошз шцегпю и под ним кнопки видов работь! приставки. Ёа
рис. 7.7 показан вид
окна в ре)(и]\'1е Фурье-анализа сигнала на ни)кг|ем входе. [|оказано такхе открь!тое ]\"|ен}о !!еш, позволя}ощее устанавливать или
удал'!ть ра3ли!!нь!е сообщения:
метк!4 на <экране) осциллографа или Фурье-аггализатора.
,г1;обуло осциллограмму
(спектрограмму), которая видн|т на виртуально[,{ экра-
!1е' п4ожЁ|о записать в виде файла
графинеского
с рас11|ирег!ием
.б;-]-:р
,.^'''-
вого с расширением.{х{. ]екстовьтй
с!айл запись!вается в с!орь,тате А5с[!,' при!!е1\4
ка)!(да'{ то(|ка представлена своим но['1ером (от 0
ло 4095) и 3начен|4еп,1 (от 0
ло
з25
['лава 7. Бшртпцальньсе Р€-осцшллоерофьс
ш лоборо!пор|!|!
Рцс. 7.7. Фкно вшргпуальноео Фурье-аналш3а!пора пршс!павк!! Рс3500
255, нуль соответствует числу 128). 3то позволяет использовать полученнь1е д?'!н-
нь1е д;я обработки программами' нап14саннь1ми на практ|4!!еск1'1 любом '1зь!ке
на популярном Бейсике.
програ[,1мирования
_
- даже
[1редусмотрен вь|вод на экран цифровьгх даннь]х в масгштабах по верт!1кал!'1
(напря>кение или дБ) и гори3онтали (время). \4охсно так)(е нанести надп|'1сь и вь!_
вести курсорь[ для проведения курсорнь1х измерений. Бсе это поз|}оляет создавать
нагл'!днь!е отчеть1 по и3мерениям.
€ледует, однако' отметить' что полноценной альтернат|4вой современному ан|'|логовому осциллографу цифровь1е и стробоскоп ическ| 1е ос циллограс} инески е пр:''т ставки все хе не являются. Ам присуци характернь1е !4ска)кен14я вида сигналов
при дискретизации. !{апример' при наблюдении синусоидальг1ь1х сигналов г1а
медленнь!х развертках их форма резко искахается и напомин!1ет перемодул'!ци1о.
(!астот сиг3то связано с характернь1ми биениями' возникающиш'1и при сме|1!ении
нала с частотой генератора стробируюших импульсов. Фбьт'лнь1й осциллограс[ т;'т_
ким эффектом не обладает и дает неиска)кенное представление сиг1усо14дь1 да)ке
на длительнь1х ра3вертках - правда обьл.тно в виде широкой полоски, 11-1}4рина которой задается двойной амплитудой сигнала.
|!о указанной прич ине практи!]ески невозмо)кно набл юдать а}'1 пл итуд|-:{о- одулированнь!е вь1сокочастотнь1е сигналь|, хотя на обьт'дь1оь'1 осциллографе они на]\4
(|то
у приставок нет специальной с!4нхрон}1зац!414
блюдаются легко. Бстественно'
вь!делени'! строк кадров' которая часто
например,
сигналов
телевизионнь!х
для
есть у обь1чнь[х осциллографов. 1ем не ш:енее, полу!1е1_{ие достато!|но ка!|ественнь[х осциллограмм телевизионнь!х кадров или строк вполне возмо)(но.
з26
7.3 - Бшрпцольньсе
функц|ональные 2енера!порьс фшрьсьс |/е!!етпап
7.3. 8иртуальньле функциональнь!е генераторь!
фирмь: [е|!егпап
7.з.1. Функциональнь!е измерительнь|е генераторь|
Аля исследований, ремонта и налахивания электронной аппаратурь1 помимо
осциллографов необходимь! еще и измерите.пьнь]е генераторь|. Р|иболее
распространеннь1ми являются генераторь! синусоидальнь:х колебаний и генераторь!
импульсов прямоугольной формьт. €вязано
это с тем' что именно эти прость!е сигн'шь! используются для снятия амплитудно-частотнь!х'
фазо-.ластотнь|х |4 переход-
нь|х характеристик различнь|х устройств (прехде всего усилителей) и
тестирован ия разл и чн ь1х радиоэлектроннь!х систем.
Фсобое место заним ают фу н кцион ол ьн ь! е 2е н ера п1ор ь!, созда|ощие' как м и н и |у1у]\.|'
три сигнала различной формьг
треугольнь|й и ьпеанлровь:;'..:.
- синусоидальньлй,
9ем шире диапазон частот и амллитуд
таких генераторов и чем вьлше стабильность
их
!{астоть|'
тем
они
дороже.
Рарялу
с
аналоговь:ми
нераторами на основе интеграторов' вь[пускаются и
функциональнь{е генераторь|' синтезиру}ощие сигн€иь1
функшион'шьнь|ми
ге-
дорогостояцие ши(;ровьле
цифровь,ми методами.
7.3.2. 8иртуальнь:е функциональнь!е генераторь| фирмь: [е|!егпап
Б последнее время резко возрос интере.с к виртуальнь!м измерительнь1м генераторам' вь!полненнь|м в виде лриставок к |!|(. <Биртуальность> таких
генераторов' как и осциллографов, проявляетс'1 в том' что передня'! панель
приборов создается на экране дисллея |1}( соответствующими программнь1ми
средствами. Фднако сигн;шь| таких генераторов вполне
ре:1,.1ьнь!е и их можно !4спользовать для проведения обь:чньтх измеренил! и наладки электронной
аппаратурьт.
}правление приборами осуществляется с помоцью графинеского манипулято_
ра' например' мь|1]|и. Ёихе мьл рассмотриь,1 виртуальнь!е функшиональнь!е .Ё*-р'торь: фирмьг !е11еп-:аг: !:'тз[гш:'г:еп1з Рсс10
[4 1], которь,., *'й и виртуальнь|е осциллографь: Рс5500 и Р€!100 мо)кно приобрести в наших мага3инах. Бьлпускается
и
набор дл'| их сборки 1(8016.
[1риставка _ виртуш|ьньлй цифровоЁт функциональньлй генератор поставл'1ется
в двух вариантах: конструктора (!(8016) }1 готового и3делия (Рсс10)
- рис. 7.8.
}никальная особенность генератора
его совместимо"',
1'с осшиллограсрами
!е11е:'т'':а:-: Рс564! и Р€$500
для создания измерительного комплекса с расш!4рен}{ь|ми возмо)кностями отобра>л<ения даннь!х на
дисплее. йалая (0'0] |-ш) нихн'|'!
[1астота
-
'
генератора позволяет успе1шно использовать его в практике сверхнизкоча_
стотнь!х измерений. !(роме того' эта дешевая приставка являетс'| полноценнь|м
шифровьлм синтезатором
сигналов'
причем не только стандартнь!х (синус, треуго-
льнь|е и прямоугольнь|е импульсь:), но и произвольной
формь:1 Форма со.да''._
мь1х приставкой сигналов задается программнь|м путем.
[1риставка _ функциональнь:й генератор имеет следующие особенности
построения:
. кварцевая стабилизация частоть|;
. оптическая изоля\1ия от [!|(;
основнь!е формь: сигналов: синусоидальная' прямоуг0льная (меандр)
и треугольная симметричная;
дополнительнь:й вьтход для синхронизации сигнала 11!
уровнял;
з27
[лцво 7- Бшргпцальньсе Р€-осцшллоарафьс
Ршс. 7.8. !7ршсгповка
ш лабора/поршш
- фцнкцшональньсй еенерап!ор Рсс10
(вш0 спере0ш)
. библиотека с}орм дополнительнь1х'сигналов;
. возмохность создания индивидуальнь|х форм сигналов.
Фсновньге параметрь! генератора следующие:
о [:.;апазон частот: 0.01 [ц 1 й[ц
. 14сто.тник питания: адаптер 12 в/в00 мА (Р51208)
. Разрегшение по частоте: 0,0|%
. Бертикальное разре!1!ение: 8 бит (0'4 % от полной шкальх)
о {иапазон амплитудь!: 100 мБ - 10 в при нагрузке 600 Фм
. Фтклонение от нуля: от 5Б до *58 п-:ах (0.4 /о от полной шкальг)
. \4аксимальная 1!астота дискретизации: 32 \4!-ц
. |(оэфс|эициент гармоник синусоидь!: менее 0'0в%
с Бь:ходной импеданс: 50 Фм
. Размерь:: 235х165х47 мм
Бнешний вид приставки с3ади показан на рис. 7.9. Фсобенностью приставк|'|
явл'1ется возмо)кность ее работьл совместно с виртуальнь1ми осциллографапти ф:армь: !е1[е:-':-':а;-':. Аля: этого приставка оснащена двумя разъемами принтерного порта
одни[,1 она подклю!(аетс'1 к порту компьютера' а другим к приста.вке в!'1рту|-Рт
-
ального осциллографа. Б результате создается комплекс дл'| проведен}1'1 са1]\'1ь|х
обработки результ:|тов на
разли(1|{ь|х измерений и исследований с возмохностьпо
подкл|о(!ени'! внешнего
1-! !(. |(роме того. сзади прис-авки имеется разъем для
9 Б посто_
напр'!)кением
адаптера питания от сети переменного тока с вь|ходнь|м
'1нг|ого
тока.
Ру.сс. 7.9. 1ршсгпавко
з28
- функцшонольньсй 2енера,пор Рсс10
(вш0 сза0ш)
7.3. Бшрпцальнь[е фцнкцшонольнь[е еенерапорьс фшрлсьс |е|!егпап
7.з.з. Работа с виртуальнь|м функциональнь!м генератором
фирмь: [е||егпап
Функшионапьньгй генератор вюцю[|ается с помощь}о програм[,1ь1 Р€-1-а|э 2000.
ок|{о которой показано !]а рис. 7.10. в разделе Рь;г-тс{1о:-т 6е:'тега1ог надо установ!1ть
тепцнь:й кру)кок у вьтбранного типа генератора.
|!ш$!
,: |,]:',,.{
РсБ10
]!]:;]...:|г кв016
'
:1,:]:;:::!,.!""*
Рт,сс.7.|0. Фкно проераммьс Р€-|-а0
2000
|ля запуска генератора достаточно акт1.'1ви3ировать мь1|шью кнопку Р;-::-тс{|о:-т
6е:-':е1а1ог. [1ри этом по'|вится окно }'правления генераторо]\'{, показанное на1
рис. 7 ' 1 1 справа. Б нем есть окошко ,з-:'тя наб-цюдения осциллограммь| генер!4руе\,1ого с|4гнала, кнопки (снизу) установк!1 частоть! и форшльт импульсов, а такхе ор_
гань| г1лавной регулировки !!астоть!, а\1п_111тудь] и смещения импульсов.
[1рограмптное обеспе!]ение прибора позволяет устанавливать (;оршпу и]\{пульсов
загрузкой соответству}ощего библиоте.:ного с|айла. Аля этого надо акт!твиз!,||]о1]:|т|)
кнопку мокв г(-.]]\с. |1оявитсяг еще одно окно генератора (оно такхе в|4дно г|а
рис.7.1 1). Б нем помимо кнопок второго ряла форм генерируемь1х сигн;1лов [{1\,1е.'.
4-)
)
11
!!
-в
!& !гц* :оы!
;в1'
<.
!у
Ршс.7.!1. Робопоа с 2енера,пором Р€610
с по.|1ощь!о про2ра,цмь. Р(-!'а0 2000
з29
|лава 7. Бшргпуальньсе Р€-осцшллоерафьс
ш ла6ора!поршш
ется кнопка !16гац \#ауе[ог:тз (Библиотека форм
сигналов),
которая
открь!вает
стандартное \#1:':6|:мз-окно загрузки биб-
лиотечнь!х файлов. €рели
них достаточно
вь:брать подходящий и форма импульсов
будет изменена.
Форму импульсов мо)кет задать сам пользователь. !,ля этого достаточно исполнить команду \+{ауе Ё6|1ог в позиции 1оо1з
меню окна функционального генератора.
Фткроется окно редактора формьт импульсов' показанное на рис. 7.|2.
3 этом окне мохно задать до последо-
продолжительностью
вательность'
32 |{байт, определяю}цую форму генерируемого импульса. !(аждь:й байт задает зна-
Ру"сс. 7 .12. Фкно ре0акгпора формьс
!'мпцльсов
чение от 0 до 255, принем значение 128
соответствует центральной позиции экра_
на формьг импульсов. |1овторяюшиеся значения байтов мохно указь|вать в скоб_
ках' например 150(5) означает' что значение 150 повторяется пять раз подряд. Ёа
экране форм строится осциллограмма двух периодов импульсов.
Благодаря возмохности работь: совместно с персон'шьнь|м компь}отером и
виртуальнь!ми осциллографами функциональнь:й генератор Р€6 10 мохет использоваться для создания достаточно дешевой и простой компьютеризированной
лаборатории.
7.4 (омпь]отеризированная лаборатория Р@_|_аб 2ооо
7.4.1. 6оздание компьютеризированной лаборатории Р6-!_аь 2ооо
!(ак ухе отмеч'шось ранее' фирма !е11еп-тап !:'тз1гш:те:-:1в вь|пускает виртуальнь1е
осциллографьг Р€5500,
Рс5100 и 1(803 1 и виртуальнь:е функциональнь|е генера-
торь; Р€6 10 и 1(80 16.9ти приборь| вь|полнень| в одинаковь1х по конструкции
корпусах и, вместе с прилагаемь1м программнь|м обеспе.лением на €[-&Фй, мо-
гут использоваться для создания компьютеризованной лаборатории на базе обь|'|ного настольного или мобильного компьютера. Бместе с обьгчнь:м персональнь|м
компьютером образуется миниатюрная многофункциональная лаборатори'|' по-
зволяющая
исследовать
и отлаживать
разли!!нь|е
электроннь!е
схемь|'
устройства
и
системь1. Ёа рис. 7.13 прелставлена такая действующая лаборатория на основе мобильного компьютера _ ноутбука 5а1е11!1е 1в00-314 корпорации 1оз!]1ба [42].
ноутбук)' используемьгй совместно
1(омпьютер (настольнь:й или мобильньлй
с описаннь:ми приборами' дол)(ен работать с операционной системой
\0{'1:'т-
6ошз 95, 98, 2000/}1т/хР, иметь 5!6А-видеокарту (с разрешением 800х600) и
арифметинеский сопроцессор для спектроан[шизатора. |1одклю':ение устройств
осуществляется через принтернь:й порт !Р11 , ьРт2 или [Р13. €борка лаборатоминут. Бсе сводится;
ри,\4 и подк.,1ючение ее к компьютеру занимают не более двух
к лодключению кабелей к разъемам, расположеннь1м сзади корпусов осциоллографинеской приставки и приставки - генератора. €игнальнь!е коаксиальнь1е кабели подключаются со сторонь] передних панелей к коаксиальнь!м разъеп'1ам з30
7.4 ]{олспьто,перш3шрованнс1я ла6орогпоршя Р€-[а0
2000
Рцс.7.13. Бнец:ншй вш0 компьюперной ш3мершпельной стлсгпемьо на базе
вшр!п!ольньсх пршборов ш лообцльноео ко]+1пьюп!ера
ноугпбука }а|е!!|!е |800-3|4
корпорацш1! 7озА]6а -
они виднь! на рис. 7.!3. €ледует
ляци}о от цепей компьютера,
сташки ) от поврежден ий.
от1\1ет1.1ть' !!то приставки
(!то надехно
име|от
оптическу|о
изо-
защищает последний (но не сами при-
Ёеобходимо такхе установить програ}1}|ное обеспе!!ен!4е
программу Рс-1Ав
2000 с прилагаемого со-ком (он вилен на рис.7.13). }становка
этой программь!
ни!|ем не отличается от.установки любого Р!:-т6ошь приложения. Фднако надо
учить1вать' что для [{!( с операционной систепто[.: \{!:-:0оув \1 или \&1:-:0ошз 2000 нужно дополнительно установить драйвер.цока1ьного Адштинистратора' которь:й так)ке
имеется на €)-РФй (возмо>кна его установка после установки самой лрограммьг).
|]осле установки програ]\,1мь1 Рс-[Ав 2000 создается папка с ее ярль|ком и
р'[дом вспоп,{огательнь1х (эайлов ее справк}]! содерхащей описание программь| и работь: с основнь!ми компонентами лаборатору|и и с ней в целом. ( ёожалению
русскоязь:чной справки нет. {отя, надо сказать, нто.работа с лабораторией достаточно опь1тного пользовател'] вполне ясна и понятна.
йнтересно отметить' что програмп:у Р€-{-АБ 2000 мохно бесплатно ска!!ать с
йнтернет-сайтов корпорации !е11еп':а;-т ]|151гц111е|']1з и нагшей сети мага3инов электроннь!х компонентов €1-т!р-)|р. 3то позво.цяет познакомиться с возможностями
лаборатории с помощью демонстрационного режима 0епо. Ё'го можно задать в
ок|{е нач:шьного запуска программь|' показанном на рис.7.10.3то окно позволяет
также вь:брать тип осциллографа, тип генератора и адрес принтерного порта !-Р1,
!!ерез которьтй компонентьл лаборатори1{ подкцючаются
7 -4.2. 6пециальнь|е возмо}(ности
к [1|(.
лаборатории Рс_[аь 2ооо
[1оскольку работа с осциллографом и 4;ункцлтональнь|м генератором
ухе бьгла
оп|4сан.| в пред1шеству!ощих разделах этой главь:, остановимся на некоторь|х
других возможностях лаборатории. 1(нопка ?га:-:з!е:-'т1 Ресог6ег позволяет исполь3овать
лабораторию в качестве электронного запись|ва}ощего устройства
- рекордера переходнь!х процессов (рис. 7. 14). Фт осшиллографи.леского ре)(има работьт ре)ким
331
[ лово 7. Бшргпцольньсе Р€-осцшллоерафьс
ш лобора/поршц
Ршс. 7. 1 4. Роботпа лаборагпоршш в реэюш''[е элек/пронно2о 3оп!1сь!ва|ощеео
усптройсгпва
рекордера отли({аетс'1 длительностью разверток и воз\4ожностью записи в с[а!|.л:
очень длительнь|х процессов - вплоть до года' Аап.еко не ка)ць:й даже запоп4и||а_
юций осциллограф позволяет вести такие записи.
Бще один доступнь:й
ро}{}]ь!х цепей €|гсьг!(
ро]\,1 можно
режим -
построитель
частотнь1х характеристик
задать вил графика'
гф
':|]'
")11'11: ]'
.,*'."..'а',"1''".*'п."'*| г*--"0*$:.,
: 1:: !|::]
]:: ]
:::' |"]!1::::"1
:: : !/!{*;*:{э
:]:ч'!9!!!:]
|с:1*:!
|гы]:
:
-.1 9, :!
:6] 0ы']
г]с1т
:1г:5!]п[:]
:|
г ] 6#]:
]':'-у,',
1, .{|,*!
| !1.''1::
!|.р 1[1н:
Ршс.7.15. Робопоа лаборагпорш|1 в реэю|!ме посгпроеншя А|{/
ээ/.
элект-
Аг:а1уаег. Фн открьтвает окно Бо6е Р1о{{е:'- рис. 7.15 в кото1!увствительность' началь!{ую и коне(1ную (!астоту
7.4 |{омпьто!першт1!ровонная лаборогпоршя Р€-]-а0
2000
свипирования. Б этом ре)киме функшиональньтй генератор работает как свип-генератор (генератор качающейся настоть:), что позволяет строить А9{ электроглнь!х цепей и схем. ( со>т<алению' верхняя частота свипирования не мо)кет превь!гшать 1 й[ш, так что этот режим годится для исследования не о(!ень вь1сокочастотнь!х схем и устройств. 1(ак в ре)(име построения А9!,, так и просмотра
осциллограмм возмохнь! курсорнь|е измерения с помощь!о перемещае]\,1ь!х ш|ь!|"11ью курсоров' а такхе вь|вод мас1штабнь1х параметров.
!(ак видно из приведеннь!х примеров' возможности лаборатории Рс-!-Ав 2000
достаточно обгширнь: и практически неограниченно рас1_||иряютс'| воз]\'1охность!о
коп4пь}отерной обработки даннь|х и результатов экспери[,1ентов.',г]юбую осц14ллогра[,1му' спектрограмму' запись переходнь1х процессов или А9{ [4ожно сохранить |]
файлах даннь1х. Аля этого интерфейс лаборатори}.1 предусь1атривает окно загрузк!а
с|айла даннь|х с кнопкой просмотра, вьгводяцей окно предварительного прос]\,10тра
рис. 7.16.
-
г ы:,#!;{*${\';;*жжж
- 0м!а | з *:"
:.]
/\\/\/\/\/
/\ /\,'\
уууч!у_\/
/\ /\', \, \ /
упй1:0Б11/ ] ;;вп
Рцс. 7.!6. Работпа лаборагпорши с файлом 0анньох
}!аборатория формирует два вида файла даннь|х
- текстового с}орьтата и грас}инеского формата. 1екстовьгй файл имеет формат А5с|1 и может прос]\,1атри|]аться и редактироваться любь!м текстовь1м редактором' напри[,1ер популярнь|]\,|
\{ог6 (при формате файла .{х{). Файл содерхит вполне очевиднь|е даннь|е: шаг по
времени' пцасгштаб по вертик'ши' номера то.хек \ и даннь1е в восьмиразр']днош1
с}орптате (от 0 до 255) для каналов осциллографа. 1акие даннь!9 легко перенос'|тс'!
в любую обрабатьлваю1цую их программу
- начиная от простенькой програп,|]\4ь!
на Бе::'|сике и кончая программами обработки даннь!х на основе систе{\.1 ко]\,!пь!отерной математики йа{1'тса0, \4ар1е, \4а{1':е:':-':а{|са или \4А1[АБ. 3то открь|вает
широ'лайгшие возмо)кности математи.леской и компь!отерной
результатов исследований и экспериментов.
обработки даннь|х
!,1
|рафинеский файл имеет расширение .бпр и представляет собог:| вь|сокока[{ественнь:й рисунок
- рис. 7.|7. |акие рисунки ]\{ожно исполь3овать для подготовк[.'1 от!!етов по результатам исследований или экспериментов' 14х мохно, г{ап|)|.1-) -) -)
|лово 7. Бшрпоцольньсе Р€-осцшллоерафьс
ш лаборапоршц
1
!51,'! ';с
/\ /, /\
\: / 1
1\]'!/\!
/ \
[/ "
-]
\:/
\|
\-7
7
/
[тпз:0'Ё4! .1.76вп1
Ртлс. 7.17. Ршсцнок
- осцшлло2роммь| с 0вух канс!лов осцшллоарафа
мер' вкл1очать в текстовь!е материаль|' подготовленнь!е
тора класса й1сгозо[1 Рог0.
в среде текстового
редак-
7.5. Ёовь|е возможности виртуальной лаборатория
Р€_!_аб 2ооо у. 1.з8
7.5.1. Развитие лаборатории Р@-!_аб 2о0о
с 200! по 2005г.г. вирту2шьная лаборатория Р€-[А3
|;-тз{гг::-:':ег-':{з
2000 корпорации !|[1е:-':-та:-т
прошла ряд модернизаций. {,отя ее на3вание Рс-!-Ав 2000 гге и3мен}4-
лось' возможности
лаборатории
бьтли существенно
улу(!шень: и обновленьт. }ста-
новка обновленной Рс-[Ав 2000 у' 1.38 ничепц не отличает€|1 Ф[ 5;6111ц6вки л:обого
\#!:-:0ошз прило)кения, €тоит, однако' напоь,1нить' что для |1!( с операционной систештой \[|:'т6ошз \1 или \#1:-:0ошз 2000 нужно дополнительно установить лрайвер
локального Администратора' которь:й также иь4еется на €)-&Фй (возш,то>кна его
установка после установки самой программьл)'
7.5.2. }становка обновленной лаборатории Р€-|-аб 2000
Фкно начального 3апуска программь! представлено на рис.7.18. 3то окно по-
зволяет такхе вь:брать тип осциллографа, тип генератора и адрес при}!терного
порта |-Р}, чере3 которьлй компонентьг лаборатории подключаются: к [|(. 3озмо_
|!Ё:;.1]:|1;д-}х
Рцс' 7.18. ||ацальное окно 3опуска лаборапъорши Р€-[-АБ
зз4
2000
7.5. Ёовьсе во3]!/|.о)!снос!п!! в!!рпцольной лаборагпоршя Р€'[а'
2000 о. 1.38
жен деь'|онстрашионньгй ре)1(им )е:-:]о, позволяющий познакомиться с основнь|м}.1
возмо)(ностятми Р€-!Ав 2000 без подклю!!е|{ия к компьютеру аппаратнь|х средств
лаборатории.
|1оскольку работа с осциллографом и функшиональнь!м генератором ухе бь:ла
описана вь1|]|е' остановимс'! только на новь!х воз\4охностях лаборатории. [1режде
всего' отмети['1 возмо)кность вкл}очениял в лабораторию новь|х устройств !(8047 :ц
Рс5|0, обеспе.:ива|ощих повь!шеннь1е возмохности работьл с сигналами. [1одкл:о!!ение новь|х устройств и устройств с 03Б-портом задано в новом
разделе окна
установки - Ресог6ег/[о99ег. Бсли эти устройства не используются' надо установить опци1о \о;-:е.
7.5.з. Ёовь:й режим запоминания (персистенции) осциллограмм
РЁв5|5т
Б новой версии программь1 Рс-[Ав 2000 у. 1.38 по сравнен1.{ю с версией 1.14,
представленной еще 200 1 г., существенно рас111ирень! функшии виртуального
осциллограс!а. Ёго окно представлено на рис. 7.\9. в нем вь1ведено так)ке око!--1'|ко
с сообщегтием о версии програ}'1ь,1ь!. !,ля вьгвода этого окошка достаточно 14сполнить ко[{анду Аьоц{... в позиц!1и Ёе1р меню.
;:: ]'=_|а}х
]]т;пе/0;ч.];]]::]]:
::.
]|]]] ]'
:'йцея:шй:
:'з:.]-::.]Б:д;
::''*ш:!ч']::::]!
щыз1]д]
:з]зд:ц!]
!::. : :;:,!:.;;;5;.,:,::::,.
}и.*а:{
Ёв115т
! |
0п
д!т05!1 !
,] ']_:{-*]'Ё,й.
], Ёз;Ёй
д*'дн:.:ш::*;
|;
' д$:*е|::*]-:*]
'''"
! :'
:: .со!р|ь9
]
_]
! : г",п* ,:31] [!|1: .цшо]
:
$,ч::,';']
й_ъ;1
|]' г--т!т]::А!т0э€т
.;
,
гщ!|щ":':':':,
,,',',,,,,. А.@,:*9=:,,:'*
Ршс. 7.19. @кно обновленно2о вшр!пуальноео осц1!ллоерафа Р€5500
Аз рис.7.19 нетрудно заметить' !1то в окне осциллограс!а п|е)кду панел'|\1и каи €А2 появилась новая кнолка РБ&5!5]. Фна вводит новь:й рехим|
налов €Ё\
работь: осциллографа с запоминание\'1 ранее сделаннь|х осциллограмм. Ёормаль_
но эта кнопка отхата, и осциллограф работает в обьтчном рехиме с обновлет-лием
осциллограмь'| при ка)<дом пуске. Бид осциллограм{у1 для этого случа'! представлен
на рис. 7.20.
|1ри <на>л<атии> (активизируется мьлгшью) кнопки Рвк5|5т осциллограс| переходит в рехим запоминания осциллограмшт. Рис. 7.20 показь!вает пример
работьх в
это]\'{ рехиме
- вь!лолнено п'1ть однократнь|х пусков и все пять осциллограмм
представлень1 на <<экране> осциллограс!а. [одобное запоминание о({ень поле3но
335
['лаво 7. Бшрптцальньое Р€'осцшллоерафьс
-!е !о(
г_;*
и,о' { \1Ёц !.з}г н1 ф
"
г^..п,*д.ы,,-,
ш лаборатпоршц
ж&ь*:$!;1'::';":;;:::т';'::"
1 |!"п:.п|ве.0ае']
!'-'*[0.6ёп.!.'.1]
ь.шд"л,*,
::::" '
:*:
]
:ч:]:шз::].]::];
й1] а]:||!п !:п:]
:]
зз:]ч:]дт]:щ1]
!::ы-9:з:]::"]:
! !,.:"*1
:::1 :::1
]: .,,]': :
']Ё5/* ".:,1;
:
_*:1^:*] *::].
',й
:.::ч:,].::::::
]
! пг:
ц!105|1
е]:]г;':д]
|
:* _:зу]д"$|:*]
с!фп9
-*|] [Ё' *цд] я*п"'
Ршс. 7.20. 1ршмер рабогпьс внрп1уольноео осцшлло2рафа в реэю!1'у|е 3апо'|!1нания
осцц ллое ра!у!л
( р с пз
у
зт )
для оценки влияни'\ |1!уш|ов и д)киттера' а также в случае' когда в процессе 14сследования устройств происходит авари'1. Б обь:.тноьт ре)(име осциллогра(;а это велет
к утере пред|1!ествуюцих осциллограр1м, а в режиме запоминаг1ия их !\'|о)|(но расс]\1отреть и установи1 ь причинь! аварии.
7.5.4. Фткл:очение ре)}(има ооединения точек графиков
Б лозг.тцу:и !!еш меню осциллографа (рис. 7.2!) введен ряд новь1х опцр':г]. су1дественно повь1|{!ающих возмо)кности осциллографа. [1ре;<ле всего' отметим оп|{]..1}о
)о{ .!о1:-': (Фбъединение [онек). [1о умолнанию она вклю!|ена' (!то озна(!ает представление осциллограмш1 спло11]нь1ми лини'!ми - используетс'1 интерполяц},1'|
ме)кду точками и сами то!!ки (вь:борки при стробировании) не виднь!. Фтклю'тение этой1 опции ведет к точе(|ному представлению осциллограмм' при !!е\4 к:1)(да']
то(|ка соответствует вь:борке сигна_л1а.
Б ря:де случаев то(1е!|ное представление оказь!ваетс'1 весь[,1а полезнь]р1, напр|,|меР, длят оценке времен бьгстрь:х изменений сигналов и крутизнь1 этих:.:зменен;.':й.
3то хорошо видно при просмотре на рис.7.2[ сигнала в виде полуво.,!!-{ь| п4еанд|)а
с отрицательной полярность}о (на фронтах хорошо за]\,1етнь! то[!к!1 }4 |4х !|!1с]1о не
трудно полснитать).
7.5.5. Автоматизация измерений параметров осциллограмм
2000 введено в верс!|и
Ёап.'тболее серьезное дополнение в програм]\,1у Р€-[АБ
у. |.34 и сохранено в последуюцих версиях, вплоть до последг|ей у 2.01, поя:в:.'твшейсят в на!|але 2005 г. 3то шифроваят обработка осциллограмп,т обо;цх каналов, позволя|оца'| автома1'ически вь!числутть21 а\{плитудг!ьтЁ.': и временной пара'тппетр..[,ля:
этого в позиции !1етм птенто введена опци'| !{'ауе[огт'т-: Рага:'т'те1егз ..' ([|арап':етрь:
Бе активизаци'1 приводит к по'|влени}о специального ок!{а с па|)аь.'1ет|)!1€игнала).
ми, пок[тзанного на рис.7.22 в правой части окна осшиллограс!а.
зз6
7.5. []овьсе во3мо?юнос!пш вшрпу&льной лоборагпоршя Р(-|-об 2000 о- 1-38
г]ь [аЁ ов!!оп' ] цеп !1в!ь г]е!р
/Ё!15!о[е
см !ац.
'г;;;*
: с'!ччё,:ец*'
{
''':'1]' ::]''
'т;Фё/о.9..:
'
:]
']щч]д[]зы:ы]
: фа!е|огфРв!ф]е!е!!
ддз:]1т]:
ма'*|. Ф5о)
,Б;.д::] щ:]з:];
,'''']3 -з:_]]*-]'
,.||:::''1',. ::,1:.: '
/ в!|оь! ${!Ё
:
'Ф,":*:-] _ч:*] _:,''."]
:
.
1{,5/;
:
.:!-:л*1ч{
'т. *""
1
-"::*:
!
ж*жж
ггь:::; ] !-_--!11- д'']5Ёт ! ':|
:п1 т|,т,;йБ
:
"
|!
:й ш"',| ,-"1 .*
ь"] .г
.:1
-г::.! ] , .6* ;_];|
[фр[п9 :
"' ][Ё}'
Ршс' 7.2 1' @кно осцшллоерафо с опкрьопой позшцшей |[еш л*еню
ш осцшллоерам7!амш
г"'0ф*
с почецнь[-ь1 пре0сгпавленшем
:р""'"'д."ц.*] ]вп+вывиоф'! п*ь"ь'*''"'1
т"ш;'Р'1]
Бзу
58у
'0.з0у
]:89у
].55у
.о21у
].в] у
0Б6у
-з'60 0ву
1 з9 авп
0'92 у
_0 7Б1 а8у
].15 а8ф
|
77
].19 п3
]-2] п5
г_- ш-
704
п.
-!ц]с-|!|щ|--'--_]0'988!":
2.!0 п5
000у
1.45у
:.1-..2у
2,99у
1.28 у
-1'25у
2'5зу
120у
1.55 0ву
3 77 а8п
1.2оу
].55 6ву
з-77 авб
500?
1.20 п5
!.20 п5
0-120 ф.
9]91'|'|
2.10 пБ
Ршс.7.22. Робогпа с окном'[аое[оггп Рогагпе1егз амплшпцонь!х !.! вре''еннь.х
пар а7[е ,пров ос ц!1лло 2 р афа
3 окг:е \{ауе[ог:]-) Рага:.:-)е!егз п,1ожно з!]дать опции вь1вода того |''1ли 14ного пара-
|1рг: г.тспользовани}.1 двухкаг{а]'|ьного осциллографа Р€5500 этут опц14и ь'1о)|(1{о задавать дл'1 к|1)кдого канала (€Ё1 и €Ё2) или только одного 1'1з |'{их. 1(ак пра_
в!,1ло' дл'! вь1полне}{ия правильнь1х вь|!1ислений форш':а осциллогра\'1п4 долхна бь|ть
достато!1но простой, а на экране долхно раз!\'1ещаться несколько от(!етливо в|'|д!1етнь1х периодов наблюдае\,1ь1х сигналов. Бсли средства обработки не способнь|
]\,1етра.
337
|лава 7. Б1гр/пу0льнь!е Р€-осцшллоерафьс
ш лоборапоршш
ко вь|числить тот или иной лараметр, вместо его 3начения индицируется знак
вь||]ислени'1
- знак <,???>. |1оследнее возмохно. если
<'??>, а при невозмо)кности
осциллограмма
не содерхит
достаточной
информашии
для вь|!{ислени'!
параметра,
например на ней отобрахена только часть периода или сли1]1ком много лериодов.
9тобьд работать с окном параметро8. нужно четко представлять. как определен
тот или иной параметр. Ёа рис.7.23 показано определение основнь!х а\,1плитуднь1х
параметров импульсов в том виде' как они вь1да}отся в окне \{ауе[ог:]-: Рага:]-:е1егз.
!-ош
Рцс. 7.23. !{ опре0еленц!о амплц!пу0ньсх поралепров ц!|',!п!льсноео сценала
Ё и>ке представлено определение основнь|х а[,1пл итудн ь|х пар;|п{етров
. )€
.
\4еагт
йах
- арифметинеское среднее значение;
максимальное
зна!!ение
с учетом
короткого
:
вьтброс;т;
. \4!т-т -- минимальное значение с учетом короткого вьтброса;
' !{!8|-т - статисти(!еское максимальное значение без унета короткого вьтброса;
. Реа[-1о-Реа( - двойное пиковое значение;
о Агт:р1!1ш6е а\.1плитуда сигнала (разность ме)кду Ё131-т и !-ош);
. А€ Р\45 -- правильное &\45 3начение А€ компоненть| сигнала' преобразованное в вольть];
. А€ 6Б! - измеренньтй сигнал (только А€)' преобразованнь:й в 0Б! (0 дБ :
'
[ош
-
статистическое
миним:шьное
зна!|ение
без
унета
короткого
вь:броса;
1 Б);
о А€
измереннь;й сигнал (только А€),
- 3);
: 0'175
6Бп'т
(0 дБ
преобразованньлй
в
с1Б;-т-т
' Ас + ос км5 - правильное Рй5 зна!!ение Ас + пс волнь!, вь1(!|4сленное
г.т
. А€
преобразованное в вольть1;
+ рс сву
измеренньлй сигнал (только А€),
(0лБ: !Б); с А€ * )€ 6Б;-':-': - измеренньлй сигнал (только А€),
(0 дБ
: 0,775 в)'
преобразовань:ь:й в 0Б!
преобразованнь:й в 0Б;-т.т
Фпределени'1 основнь1х временнь]х параметров представлень| на
рис. 7.24' Аля
отсчета временнь|х параметров исполь3уются тр!,1 уровня отсчетов, относ|4тельно
амплитудь| сигнала: Ё{!3}: ге[егегтсе
- 907о уровень, й|061е ге[еге:-:се - 50% уровень
и |-ош ге|егет'тсе
-
10% уровень.
Ёиже представлень! опр9деления временнь!х и частотнь|х параметров
реального импульсного сигнала:
''о 0ь:|} €ус1е
- отно1{1ение длительности полох|ттельной полуволнь| сигнала к
его периоду, вь!ра)кенное в процентах;
о Роз[1!уе ш|61ь длительность поло)1(ительной полуволнь! с}4гнаца;
3з8
7.5. !]овьсе во3'1оэ!снос/пш вшрпцальной лаборагпоршя Р€-[о\
2000 о. 1.3&
Р:.сс.7.24. |{ опре0елен!!!о основнь!х врел1еннь!х поро]'|епров !11{пцльсноео сшено'|!а
. \е8а1|уе \{|611': - длительность отрицательг!оЁт полуволнь| с1'1гнал;];
. &|зе 1|:те - время нарастания сигнала, и3меренное г|а уров]-1ях |0% и 90% о'т'
амплитудь| сигнала;
. Ра|1 1|п':е - вреш1я спада сигнала, |4змеренное на уровг{ях90% и |0% от ап'1плитудь1 сигнала;
. Рег]о0 -
период повторен}.1'1 с|,1г!-{ала' изп:ереннь;й на уровг{е 50% от |1]\{пл|4-
тудь| сигн€ша;
. Ргечце:'тсу - частота повторения с||гнала (обратная периоду вели'|инп(
. Р1тазе - фазовьлй сдвиг мехду сигналами в кан€ь'!ах €Ё1 и €Ё2, вьтр:'т;кен-
ньтй в градусах 0е3 (| 6ед:1/360 от периода с14гнала, условно пр!1н'1того за
1, настотьт сигналов в обоих канацах долхнь| бьтть одинаковьтми).
€лелует отметить, что приведеннь|е определени'1 параметров принять1 в больинстве западнь!х цифровь:х осциллографов, допус каю1цих автомати чес кое !1з;т'1е рение пара\{етров сигн:шов.
1ш
7.5.6. Рех<им 3апоминания спектрограмм
Б ре;<име спектр!шьного анализа (кнопка 5рес1г:-т:т А:'та1уаег) также !1\'1ее'гс'!
возмо)кность запоминания спектрограмм при }"{а)!(атой кнопке Рвк515т. !|а
рис.7.25 показано окно осциллогра(;а в ре)!(и]\{е спектрального анал1,1за пос.це 10
пусков кнопкой 51;-т91е. Фбь:.:но сильно изло\,1анна'1 сн!4зу спектрогра[,1\4а теперь
представлена гпирокой шумовой дорох<кой !4з которой более от'тетл1]во !]1'1днь]
всплески на частотах гармоник сигнапа. Ёа рис. 7.25 показана ратбота анал1'!з:1'го|]а
спектра в ре)киме маркернь!х вьг'гислений.
Б меню опций добавлена новая опцият !ес1огАтега3е для усред}*ен|'1я даннь|х в
векторе. [акое усреднение мо)кет существенно повь|сить разрешающу*о способ_
ность анали3атора спектра. Более подробно работа с анализаторо[,1 спектра 0п|',;сана в последней главе.
7.5.7.,[ругие возмо)кности обновленной Р€-|-аб 20оо
Активизация кнопки 1га:'тз|е:-:1 Ресог6ег позволяет 11спользов:1ть лабораторг'т:о в
качестве электронного зап},1сь|ваюцего устройства - ретсор0ер4 переходнь|х пр0_
цессов (рис.7.26). Фт осциллографинеского ре)!(иш1 рекордера отли!|а1етс'1 дл!.{те.л!ь_
ностью разверток и во3мохностью записи в с|айл о!]е|]ь длительг!ь1х процессов вплотьдо года. 1(ак видно из рис. 7.26,в это1\'1 ре)киш1е возмо)кнь| курсорнь1е !13ь4е-
рения.
3з9
]-лаво 7. Бшргпуальньсе Р€-осцшллоерафьс
ш лаборапор1]|1
Ршс. 7.25. Рабопа аналш3с!,пора спек,пра в ре'!с1!'1е топом!1нан||я спекп!ро2ра]'1'.
]|.]:;1:|{$,;'3{ч::]
:ы:
Рцс. 7.26. Ра6огпа ла6орапорт:1] в ре'!с;!]\,'е элек,пронноео 3апнсь|вающеео
! с п1 р о с п в а с к у р с о р нь[71 ц ц 3.|!е р е н ц я.|'1
1!
11
Аля последнего из режимов работь! - построении частотнь|х характерист}4к
электронньгх цепей достаточно активизировать кнопку €!гсш!{ А:'та|у:ег. 3 этомт
случае вь!водится окно Бо0е Р|о{{ег (рис. 7.27) в котором можно задать вид грас!ика' !|увствительность' начальную и конечную частоту свипирования. 3 этоьц рехиме функциональнь:й генератор работает как свип-генератор (генератор кача:ощеи1-
ся 'ластотьт)' что позволяет строить А9! электронньтх цепей и схем в диапазоне
!|астот до 1 й!-ц. |(ак в
рехиме построения А9!,, так и просмотра1 осцилл0грамм
з40
7.5' !]овьсе во3мо7снос/пш вшр/пуальной лаборагпоршя Р€-[ш\
2000 о. 1-3&
Рцс.7.27. Рабопта лаборогпоршш в ре3|сшме посп!роеншя А'|| ш Ф|]\
воз\1о)1(нь| курсорнь|е 1]зп1ерсн]1'1 с по\1ошь1о пере1\,{ещае{\'!ь!х ь'1ь!|11ью курсоров' {1
так)|(е |]ь1вод р'1да1 п.1ас11!табнт,:х пара\1е'гров. Б ттовой верс}]и Р€-|-а6 2000 у. 1.3'1
|3оз]!1о)(но {-!остроег{ие г: фазо-.тастотно 1! характеристт.':ки (Ф9{), есл}.'1 задать ее |{о_
во'1 опц!!е!| Р!'тпзе Р!ог в по3!1ш|!|| \!ен!о у;еш.
(ак в:.тдно и3 приведе1{нь|х пр!1}1е}]ов, в новь|х реализац!4'[х в}1рту[!льной лабо_
ратор].1!4 Р€-|-аб 2000 осушествлень1 ]\!ног].;е |]оз1\'1о)кност1{ ко\,|пьютер}'{о|'! обработ_
даннь|х [{ результатов экспери]\1е1{тов }|)ке на уровне прилагае]\4ого прог[]а[1\'1ного обеспе(|ент..тят. [1о эт!.1]\1 воз[1о)!(!_{ост'!}{ обно;;ленная лаборатор1.]'] !-{е устуг]|1ст г0_
к1..1
раздо более дорог!.1\,1 ц!,1()ровь1[,1 осц|1,1.]огра(;ашг штногг.':х известнь|х ()|1р[1,'|_г()
отк1]ь]|]а1е1'|1!!..'1р0к!1е воз\,1ожност1.1 ее г1р1.1}!енения в серв}4снь|х слу)кбах, н11у({1!1,!.!
|..1сследовани']х !..'1 в 'цаборатори'|х вузов |.1 уг{;.1верситетов. Более подроб|!о |)аб01'|;
в!.11]туальног] лаборатор11е:] Р€-|-аб 2000 опг:сана в главе 6.
Б гтастояшее вре[,1'1 ко1\,1пь|отери3ованнь1е -паборатори11 отнюдь г!е огра!{!|(!ен|
оп}]сан!{ь1\|1.1 }.1зделия\{и фир\,1ь1 !е11е:-т-та:-т |:-'тз{г:"т:те;-':1в. [1одобньге лаборатор!.|!4 }1о
гут стро!,1тьс'! на издели'1х 4)1,:р]\'{ь! А€!(,
осзс-01 и генератора.
!|ппаратуре (увь:, довольно доро_
осциллогра(;ах
гспФ-052 (постатвгшг'тк 3АФ <Руднев-[[|иляев,)'
гой) (;г.:рь: Р1ш[е и ]е(1гот-т|х и др.
7.5.в. 8иртуальнь!й самописец Рс5'! о (к8о47}
3 состав обгтовленной лабораторг.ди Р€-[а1э 2000 может вкп}о(!аться 4_канальР€510 для регистрации медленнь1х и длительнь!х процессов (поставляетс'| и в виде конструктора 1(1847). Бнегшний вид самописца Рс510 показаг;
на р1!с. 7.28. Ёевьлсока1я сто1{ш1ость са\4описца и во3[,1о)к|{ость 3аписи д.,1!4те'г!1)!|!,]
::ьтй саь,:описец
про[!ессов !.0;'1?€1 его пр}1влека}тельнь]м для исследован]4'{ |4 отл2'|,'|\!! }!( '1;]0;]!т
с1 ву!ош||\ устро!|с'т !] и с|1сте;т!.
. €аь'топг:сец яв-цяется \'!}.1|-!!.1ат}орной 1.-15Б_пр:т;стзг+коЁ4 к г}ерсог|:[.'1ь|105!'/ к,'
те1]у, подкллоча'тептог'| черс3 г1о|11'}|{}11]0})с!-|1};]до{.': ::ооледо3а1'е']!ьн0Ё| гг:у:,тг:,': ||1][.:.
тор1!'! вл'|е1с'! нег]рс]\1ен!|ь! \1 ;т'трибутоь: ('о|]|)е\1е|-{||ого 1-| |(. !_|итагп::с с'атт:с':!]:;,:
,
'!
з41
ц!у
7- Бшргпца,льньсе Р€-осцшллоерафьс
ш лобора!пор11ц
Ршс. 7.28. Бненлншй вш0 самопшсца Р€310
фшрмьо |/е!!егпап
получает от этого порта. {4спользование самописца надо указа1'ь пр|4 инсталляции
системь1
см. окно инсталляции рис. 7 '18 и раздел в нем кесог0ег/[о9ег.
-
€ мописец имеет два варианта окна' вид которь1х задается в позиции !]еш
а
мен|о. Ёа рис. 7.29 показано окно осциллографинеской регистрации процессов.
Б нем мо)кно наблюдать построение 4-х осциллограмм. Бнизу окна и[,1еются
кнопки задания масштаба и опции включения любого из 4-х каналов. €права
имеются кнопки задания масштаба времени по горизонтальной оси' а также
кнопк!{ Рь::-\/5{ор пуска/остановки и 5!;':91е одиночного пуска. }правление самописцем предельно простое и в особом описании не ну)кдается.
Бо втором варианте окна (рис. 7.30) самописец предстает в виде 4-х виртуальнь;х шифровь!х вольтметров. [|аряду с измерениями мгновеннь!х зна.лений постонапряжений для ка>кдой вьлборк;.т каналов мохно задать (;иксашию мин!4'1ннь|х
ш!альнь]х и максимальнь!х показаний каждого и3 вольтметров.
Рт"сс. 7.29. 9кно салсопцсца в ре]юшме осцшллоерофшческой
з42
рее!!сгпрацшц
7.5. |!овьсе во3''о2!снос!пш вшр/пц0льной лаборо'тпоршя Р(-[о| 2000 о. 1.38
т;пе/0;у.
]0!!' ]
:
.: .1.:
1п!:: |;
20|.
:|:
!|:
{; [|ах ].]4у 6]5Бэ4 2з.0з.2005
!? ь!'п 0 2ы 6 5Ё 47 2з 0з.20!6
|;
|
....1*-.1 ....:.. . !
..''
1"
! :
1-
0[11 00ппп ]{!ес
..,
[ йах
гмь
Ф
ё"''!*
1 '57'
'0{' {
:
п,
}
',
0!
$Ё}ё зш ! 15,] | ы ]! з$ ]; пн
Ршс. 7.30. Фкно самопшсца в реэю111'|е ц!1фровь!х ш3мереншй
9тот самописец мо)кет найти самое широкое применение в исследов;'1н!..11'| !] отладке слохнь1х электромеханических устройств }1 систем, продол)(ительность пе_
реходнь|х лроцессов в которь|х измеряется десятками секунд и более дл1,1тель}{ь!\1
временем. .|1ри этом самог{исец с успехом заменяет низкочастотнь}е запо[!]1н:1ющие ос|1иллографь|. 1( сожалению' п1иниш1альнь|й ш.1аг в отсчетах в 1 с слг:гшкоь:
велик для многих современнь|х электромехани!]еских систет\,1' но в слу!1ае !..1х !'1сследования мохно исполь3овать виртуальнь1е осциллографь1 лаборатории Р€-|-аб
2000. 1(роме того недостатком прибора является и3мерение только однополярнь1х
сигн€шов.
7.5.9. 8иртуальнь!й ц$в-осциллограф Рс$ц10о0
Бслед 3а вирту:шьнь!м самописцем Р€510
фирма !е}1ел':а:'т вь|пустила в|1ртуа-|{ь*
ньлй [-.]5Б-осциллограф Рс5!.-.] 1000' которьтй относится к новому поколению таких
приборов. 3то миниатюрньтй прибор (рис. 7.31) не требуюший внегшнего исто({ника питания. он занимает совсеь{ {\,1ало места на рабонем столе и предоставл'!ет
пользователю во3мо)кности вполне современного цифрового осциллографа
нач1|_
льного уровня.
|]о своипц возтт{о)кностям и парап,1етра]\,1 новь!й виртуальньгй осциллограс! ана-
логичен осциллографу-лриставке Р€5500. Фднако полоса !|астот обоих кана-!1ов
рас1!.1ирена до 60 й[ц. фоме того введена возмохность учета коэффишиента де_
ления осциллографинеского пробника. которого в Р€5500 нет.
7.5.19. 8иртуальная лаборатория Р€_|-аь 2ооо$Ё
|!оследней версией виртуальной лаборатории Р€-|-аб 2000 стала верс14я
Р€-[аб 2000 у. 2.0' появив\]1а'|ся в конце 2005 г. Фднако, уже в на!]але 2006 г. он|1
бь:ла заменена версией Р€-[аб 20005в у.2.01. Б этой версии бь:ло устрагтено обнарухенное различие в задер)кке сигнала двух каналов осциллографа. Фкно запуска этой версии (рис. 7.32) показь]вает, что программа обеспечивает работу лгобьтх
з4з
|-лава 7. Бт^сргпуальньсе Р(-осцшллоерофьс
ш лоборапорц1!
Рцс. 7.3 !. !1 3Б-осцшллоероф Рс3ц !000
|.,!61рй ;,{цц6..]
: 1;:*';
|[*::1*:;
|[...,й,,,-]
. 1,..:91-1
Ршс. 7.32. 9кно запуска Р(-]-а\ 20003Б
виртуальнь|х устройств (в том числе с |!5Б-портами). [ля этого достаточно ука-
зать эти устройства в окне рис. 7.32.
!ля !!5Б-осциллографа интерфейс программьг Р€-1-аБ 20005в существенно переработан. Размерьт окна осциллограмм заметно увеличень!, при'|тно от|\,1етить
лрактически незаметнь:й шум квантования и вь!соку!о четкость линий осциллограмм - рис. 7.33' 1(нопки управления сделань| меньшими по размеру и слегк?1
объемнь|ми. Бдинственная новая кнопка Б!3 5сгее:': располохена между областялми
кана.'!ов и слу)кит для представления окна осциллограмм в максимально возмо)кном раз1\{ере.
[1ри активизации указанной кнопки окно рис. 7.33 расладетс'| на два окна.
Фдно из окон по существу является пультом управления осшиллогра(;ом
рис.7.34. Фно содержит только грулпь| кнопок' которь!е по назначению аналоги(!нь1 пока3аннь1м на рис. 7 '33.
Аругое окно : это окно осциллограмм' Фно показано на рис. 7.35. Бнутри этого окна показано окно задания текстовь|х комментариев. Р1х применение дел!!ет
осциллограмм ь: более наглядн ь|ми.
з44
7.5. !]овьсе во3'[о?!снос/пш вшр1пуальной лаборатпоршя Р€-[о|
гь
!]]
._ м
!!е}; пв!:
ор,0!5
ве]р
]|_-!9-,"*;;* |_:е:*:]:*_| _!.'з1в5ц"''__-!-.''з*!{1-- #'"Ё
1!
5!,
2000 о- 1.38
:1
.
;!.-1.,!
1|
,\
/
/
\, ;
,. :
:':_) ,
,. ,, 1 |1!1_-:!|!
-!; :,|]!$=!]_9Б
1 -.'.
'.. :,
'';.-11:
..,1.,;ь
].'...'..::
ЁБ;Ё.-,Ё:
] : , |! ''' 1",, 1''...*:-.
|| : !,'
.''{ 3..., ,','' ..
}''.,.../
\\..;.'1',.!.'.'.
,',..,'1-','\";1:.
!...'.,;
]
;..:'.,;
Ршс. 7.33. Фкно вшрпоцальноео 03Б'осцшллоераф Рс5ц1000
-ъ.;ш!{1{; [- эр""п]*:* .: 1_ ы'ь*-
г]е -Ё'
о!!с.!
!!е*
ма*
аеь
Б"ч:@- Б:{*:щ:'']
д* д::,:. ]:.:: 1*.
! ::-. |?,
.; |
02;,1 )1':
:
Ршс. 7.34. 9кно панелц цправленця 0 5 Б-осцшллотрафа Рс5 ц 1 000
*ж:ж;-$джн|ж*}1*!#щф1!]1]{]Ё1',
:.:,
:.
; ;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;1
1
щ
-мы;;|]1.яФ;1г
Ршс' 7'35. Фкно осцшллоеромм (/5Б-осцшллоерафа Рс3ц1000 ш окно вво0а
/пе кс !7!о в ь! х
ко'1''
е н ,па р |!е в
з45
{-лава 7. Бшртпцальньсе Р€-осцшллоерофьс
ш лобора!поршц
}9у
1в,9у
|5'5у
27у
!8.1 у
у
:_0-281
0'575у
0.250у
:.-о.2з7у
]0'488 у
] 2.5 а8у
]0 з 0вп
19.72
1!!9 п'
1.21 п3
5002
т':о й.
1 20 п5
цн,
19.80е9
!
0 1]7
.Ё!е.!!]! ]'ы
0 417 кн2
]98ае9
1**
].];']
ч
Рт:с.7.36. Фкно осцшллоера.^|71 {}5Б-осцшллоарофа Рс5(/!000 ш окно вьсво0а
ре3цль/папов ав пома,п1!ческ11х вьсцшсленцй
3озп:о;т<ен так)(е вь!вод окна результатов автоматических вь!!|ислений. Фно показано на рис. 7.36 внутрл,т окна осциллограм\{.
Фкг;о ан:шизатора спектра в новой реализации виртуальной лаборатор|:14
20005в показано на р11с. 1.31 . Ёа нем приведена так)ке открь1та'! позиция
Фрт1опз \1ен}о, в котороЁ1 виднь1 уста!]овки окон разли(!ного типа.
[1;то';г'те возп,1о)|(}|ости ново:.'] реализаци14 виртуальной лаборатории Р€-|-а]э
20005в аг|алоги!1нь| пр!{веденнь1ь{ дл'1 пред|шеству}ощих реализаций. 1ак .гто на
Р€-!-аб
г||{х \{о)|(г|о 11е оста|{авл|,]ваться-
оывл !_9|
[[п ;[з:1
'::':'1 !' -:_,
!оисе[_||!
||||:
] |^1
!е!Ё]
]
Ё!м[!
Рнс. 7.37. Фкно анолш3апора спек/пра [-/5Б-осцшллоерафа Рс5ц 1000
)4(1
7.6. Фсцшллоерафшнескше мо0цлш !1 пло!пь[ фшрлоьс воРоо
7.6. @сциллографинеские модули и плать| фирмь!
вовоо
т.6.",. [ифровой осциллограф вовоо-421 с !]$8_интерфейсом
1(ош:пания вокро' продукц1.1'! котороЁ..т представлена на сайте 3АФ <.1(омпанг:я
(штмш.з[3:-та1.гьт), вь;пускает ряд осц1тллографг.'т.теских 'штодулей и плат дл'1
персо!-!альнь1х коп4пьютеров. }{и;ке мьл расс\1отр|'1п{ некоторь1е из них.
€игнал,
!'вухканапь:'льтй цг:фровой осциллограф вокво-42 1 (рис. 7.38) вь!пол!1ен |]
пласт[,1ассово\,1 корпусе с вне111ни]!{ блокоп: п!1тан}'1я 1.1 11]\,1еет интерс|ег:|с ш5в 2'0.
€ переходо\,1 на скорост;+ой гтнтерфейс 1-.]53 реат||'1зуется нова'{ концепц|4'1 приста_
вок' вь|полн'1ющих фуг;кшии шг.,т(;ровьтх осц|1_!-11ографов' Бьтсокая скорость передач|4 даннь!х в таком порте (ло 40 йб;тт/с) позво-'1яет создавать пр!|ставк14 с вь:соког:!
скоростью обмена даннь1ь,11.] \1е)!(д}' п--тато[!-осцттллограс!опл
и ко['1пь}отеропт. 3то
не только повь1!11ен!1ю скорост11 работь; с приставка\1|4, г{о },1 реализаци14 новь1х алгоритмов обработк:; осц1',тллограт\4м.
способствует
Рт;с. 7.38.,[|вцхканальньсй
цшфровой осцшллоераф БФР|Ф-42 1
[1рибор вокоо-42 1 предназна!!ен дл'1 исследовани'| однократнь1х и период}4-
!!еских
электри[!еских
сигналов'
обеспе!ип;ает
автомати!1еские,
маркернь|е
измере-
н|1я и мате\4атическуло обработку с!4гналов' ип4еет дополнительно вь:ход |-{А[.
Фсн овн ьте техн
!..1
!!
ески е характеристи ки БФ Р9 Ф - 421
:
. 9исло входнь1х измерительнь:х каналов: 2
. [|-!ирина'т пропускан14'1 входного тракта: 150 й[ц
. Берт:пкпльное ра]решение: 10 б::т
. 9ткрьттьтй/закрьттьтй вход: 1 йФпт, работа со стандартнь1ми осциллограс|:.':!!ески]\!и
делител'!
ми
. Аппаратное смешение уровн'| входного с1.{гнала: на плюс-\4инус вхолно:''|
диапа]он
. 7 ка"тиброваннь1х коэффишиентов отклонения по вертикали с гшагоьц 1-2_5:
без делителя - 10 ш:Б/лел ... 1 Б|дел, с делителем 1:10 - 100 пт3/лел ...
10 Б/дел
. йакс. !1астота д1.]скрет!43аци|4'' д'л'| однократнь!х сигна.]!ов (
повторя!ощихся с}1г|{алов
- 20 в/с
. 1(оэффициенть1 ра3вертки: от 5 нс/лел ло 50 мс/лел
. йаксип,тальнь|е вре\,!еннь1е диапазонь!: от 1280 пдкс до 64 с
. йаксимальная длина пам'!ти }'{?1 канал: 64 ](вьтб
100 \|в/с, лля
з47
|-лава 7. Бшртпцальньсе Р€-осцшллоарофьс
ш лабора!поршц
. |4сто'!ники синхронизации: внутреннг..:й канац1/ канал 2| внешнт.эг\
. Ре;<ипцьг запуска развертки!'}кдугший.:/автоппати.деский/
од!{ократнь:й/стоп
. Бход внегпней синхрон|!зации:. 1 йФпц
о /{иапазон1 частот синхронизации: от 10 [ц до 1]0 й[ц
о Регитстрация предь|стории
. 3адер>;<ка запуска рег1{страции после срабать1вания с|4нхронизаци!.{
о 3ьтход |-1А[]: ':астота дискрети3аци}4 ]\4акс|1маль|!а'! 100 к[ц . ди:|пазог| !]ь1_
ходного сигнала + ]0 в
. йт:терсРейс:'- {'-]5Б 2.0' |-]5в 1.1.
. [1итание: 220 3 / 50 [ш
. |1отребление: 7 Бт
. Разшлерьт: |55х|95х45
. йасса: 0.4 кг
пцьц
. |!рогрампцное обеспе!!ение: на основе \{!гт0ошз 9х/2к/\'Р
. Автомати.теский поиск синхрон|,1зации
!опол н гстельн ь:е 4;ул-ткции
о 9астотоп.:ер
:
. €пектроанализатор
. Автомати({еские |4 маркернь!е изш1ерен1'т;т 22 лараметров сиг|{:1лов
о' !ополнительная математическая обработка: сгла1)|(и ван|1е1
усред] 1ение
. Бозш':охность использовани'{
запомненного
с|;она
с!4гнала в ка!|естве посто'1нного
.3кспорт в с!ормат А5с|1 (прг:годен дл'1 даль!^|ей||]е}'] \{ат. обработк:..т
й5 Бхсе1 и др. пакетах)
€остав
програш1много обеспечен ия
|з
. программа ш::с!рового осшиллограс|;а Фзс|!!озсоре 1.!.2
:
о [райвер для \{!:-т0ошз 9х//2к/\Р
о .[|'окуьцегттация и б;..тблиотека дополнительнь:х функший по лра[.!веру дл'\ 14спол ьзова{-| !4'{ осциллограс|а в кан ест!]е встраи ваеь'1ого устро{.1ства
. [р:.тьцерь! использовагт:..тя драйвера дл'| й5 !1зша1 €++
[1риставка вокоо-42 1 является одно;! из лу(!|г;!!х среди такого род|1 уст|)о',!ств.
цене ог!а втрое превосход1{т пр!1ставку с)л.'т1эш':ь; !е!!е:-т-та;-т по |11!,|р!..1_
|1е по,цось! п]]опусканият. Бе возьцо)(}-1ости вполь!е соответствую'|' воз\{о)кг{ост'1\,!
{ 50 й!-ц цис!ровь:х осшиллографов.
[1рл'т уп':е1эенной
7.6.2. [ифровь:е осциллографь! _ плата в-121 и приставка в-з2з
|1ифровой осциллогра(;-плата в- 121(в-323) предназна!1ег! дл'! исследован}1'|
од|]окра|тнь1х и периоди!!еских
электри!!еских сигналов! проведе!]||я авто|\4ати(|е_
ск!4х' ["|;1ркернь|х изп4ерений и мате{\4ати!!еской обработки сигн;}лов. Абполг;ительг1о осциллограф обеспечивает работу в рехи]\,1ах анализатора с!1ек1'р1-| и (1астото]\'1ера. 3г:ешний вид плать| пока3ан на рис. 7.39.
Б;трианть: испол| 1ения:
. }1змерительньтй модуль комплекса ун и п Ро, ['{одель Б- 12
. в отдельном блоке с встроеннь|м исто!!нико[,1 п!..1т;1ни'1' !\4одель в-з2з.
1 ;
Фсновнь:е техни!]еские характеристики пл:1ть: Б-121 и осциллограс|;а 9323:
348
7.6. Фсцшллоерафшнескше лсо0улш ш пла!пь[ фшрмьь воРоо
Ршс- 7-39. 8нен;ншй вш0 осцшллоерафа-плапьс Б-121
. 9исло входнь1х измерительнь1х каналов: 2
. [1олоса пропускания входного тракта: от 0 до 200 й[ц
. Фткрь:ть:й/закрь;ть:й вход: 1 йФм, работа со стандартнь!м вь1носнь!п'1 делителем
. Аппаратное с[,1ещение уровня входного сигн2ша в широких пределах
. Бертикальное разре11!ение: 8 бит
. Фсновная погреш.|ность'. * 1%, с вь1носнь|м делителем 1:|0 + 2 %
о 1{увствительность: 1 1 калиброваннь|х коэффишиентов отклонения по верт[4-
кали с 1шагом 1-2-5; безделителя от2мБ/лелдо 5 Б/дел, сделителем 1:10 от
20 м3/дел до 50 Б/дел
. йаксимальная !|астота дискретизации'. для однократнь|х сигналов 200 (100' 2
кан€ша одновременно) йвьлб/с' для повторяющихся сигналов 10 [в/с
. !(оэффициенть1 развертки: от 10 нс/дел ло 10 с/лел
о !иапазон развертки по горизонтали: от 650 мкс до. 6500 с
. йаксимальная длина памяти: 64 |(вь:б/канал
о !!4сточники синхронизация: внутренний канал 1 |канал 2 |знешний |сеть
о Рехи м ь: раз вертки : жлу ший / автомати ч ес к ий | олнократн ьл й/сто п
. 1гап входа: открь:ть:й./закрь:тьтй./открьтиьтй с ФЁ9/ закрьлть:й с.ФБ9 /закрьтть:й.ФЁ 9
. [1араметрь| входа внегшней синхронизации : 1 йФм; делители 1:1/|:10
о !(иапазон !|астот синхронизации: !0 [ц ... 110 й[ц
о Регистраци'1 предь|стории и задержка 3апуска регистрации
о 1Б-синхронизация (РА|' 5всАм' шт5с)
. €инхронизаци'1 по параметрам сигн:ша
|1роние во3мо)(ности:
. [!ринтернь;й порт, протоколь! всР/вРР
. [1ооледовательньгй порт Р5-232
. 9ниверсальная гшина |..]5Б
. [итание: 220 Б / 50 [ш
о |]отребление: 12 Бт
з49
{лаво 7. Бшргпцольньуе Р€-осцшллоарофьс
ш лаборапоршш
Ршс. 7.40. Бнец:ншй вш0 осцшллоерофа-пршстпавкш
Б-323
. Разп''терь:: |.1змерительного модуля в-123 - 190х240х20 мп.{' комплекса }Ё14пРо 295х265х|10 мм, приставки в'з2з - 200х300х60 мм
. йасса:- изп4ер!4те'цьного мод}ця 3-123 - 0,33
кг' осциллографа 3-121 в сборе - 2,6 кг' осциллографа Б-323 в сборе - |,6 кг
1(онструктт.твно модель осциллографа 3-121 состоит из корпуса }!1 й[|РФ с
и интерфейсопц Б-102/в-1 12 и модуля осциллографа. \4олель
б"цокошт питан11'1
осцил.[1ограс}а 9-323 состоит из пластмассового корпуса с блоком литани'! и |4н-
'герфе1.|соп,т 3-1].2 ла ь{одуля осциллогра(;а,
показанного на рис. 7 .40.
Фс;;овн ь:е п рогра\4 п4 н о-фун кц:.тонал ьн ь!е характеристики
:
. []рограмьтное обеспе!|ение д.пят \&|гт0ошв 95/9в/},]т/2к/хР
. 1(;тлибровка ш{етрологических параметров
. Автопцати.теский поиск сигнацов
. !ополт-:ительнь1е функшии:
€пектроанали3атор
- 1'{ифровой вольтметр
- 9астотоптер
. Автопцатгтческие и ]\,1аркер!.{ь!е и3меренигт 22 параметров сигналов
. Брепценное/спектральное представление сиг1-{ала в ре€шьном времен и
. !опол:титтельна'1 шцате[цати.теская обработка: сглаживанис, усреднение, прои3вольг{ь1е \|ате\4атические операции над сигналом
. {о 4-х реальньгх/обработангль1х сигнапов на экране одновременно, возмо)кность
использования
3апо]\'{ненного
сигнала
в ка!!естве
постоянного
фона
. Ре;<им самописца пара[,1етров
' 3кспорт в формат А5с]! (пригоден для дальней|{!ей мат. обработки в
й5 Бхсе! и др. пакетах)
. €остав программного обеспе.:еният:
. |]рограмшца цифрового осциллографа БохРФ версия 2.0
. |райвер Бох}Ф для \{1:-т6ошз 95|98/},]т/2к/хР
о {окуштентация и бг'.тблиотека дополнительнь;х функший по драйверу Бох)Ф
для использования Б-|23 в качестве встраиваемого устройства
. [1рг.гмерь1 исполь3ования лрайвера для й5 !!згта1 €++,
)е1р|.т! 7.0
Фсшиллографи'теская приставка Б-323 отли.{ается вь|сокими техническ|4м14 ха]]|1ктерист!,1каштл.т (полоса !{астот от 0 до 200 м|ш) при уш,теренной цене чуть ь{енее
1000 $.
-;50
7.6. Фсцшллоерафшнескше лсо0цлш 1! пла1пь[ фшрмьс воРоо
7.6.з. ,{,вухканальнь!е цифровь:е осциллографь' _ плать| Рс!
|1одклю.:ение осциллографов
- приставок через пар€шлельньлй порт РР\, по-
следовательнь:й порт к5-2з2 и дахе через порт 111инь! [-.]5Б не обеспе.ливает предельно вь!сокую скорость обмена между платой и компьютером. 3то препятствует
эффективной реализашии некоторь]х методов обработки информашии и замедляет
общение поль3ователя с виртуальнь1м осциллографом. Бьлходом из такого поло)кения является разработка плат расширени'1 |11(, устанавливаемь1х в разъемь1 расширения современнь|х персональнь]х коп,1пьютеров юг1асса 1вм Рс/Ат с системной гшино;1 Рс1. Фирма вокоо вь1пускает ряд таких плат одноканальнь1х
(рис. 7.4|) и двухканацьньгх цифРовь|х осц}1ллографов сериг.т Б-2[{.
Ршс. 7.4 1 . Р€|
плапа о0ноканальноео 120 !|1| ц осцшллоерафа Б-21 1
Более совре]\4енньлй двухканальньгй 150 \4[ц шифровой осциллограф в-220/22\
вь1полнен такхе в виде плать! рас1_|!ирения компьютера для стандартной ши:ньт
Р€1 (рис. 7.42). Фн предна3начен дпя исследовани'1 однократнь!х и периоди(!еских
электрических
сигн;шов,
обеспенивает
автомати!!еские,
маркернь1е
измерения
|а
математическуго обработку сигналов. !ополнительно осциллограф обеспен;'.твает
работу в ре)!(имах анали3атора спектра и !1астотомера. |1рограммное обеспе!1ег1ие
поддерживает совмест}тую работу нескольк'1х (до 6) плат в-22\ , при этоп,1 !-{а экра-
не (;ормируется 12-ти кал-лальньтй осциллограф.
Ршс. 7'42. [!шфровой осцшллоераф
- Рс| пла/па воРоо 221
з51
]-лаво 7. Бшргпцальньсе Р€-осцшллоерофьс
ш лоборапорш[1
Фсновньле технические характеристи ки плать х 3 -220 / 22 |
. 9исло входнь|х изм1ерительнь:х каналов: 2
' . [|_{ирина пропуска!+и'[ входного тракта: 150 й|ц
:
о Бертикальное разре11|ение: ]0 бит (многие плать| име}от разре11|е!{!1е всего в
8 бит)
. Фткрь:тьгй/закрьтть:й
телем
вход: 1 йФм, работа со стандартг|ь1ш,| вь!носнь1]\,| дели_
. Аппаратное смещение уровня входного сигь1ала на плюс-м!,1нус вход|{ой дг:;тпазон
. 7 къ:либрованнь]х коэффициентов отюпонени'! по вертикали с гшагопц 1_2_5;
без делр:теля
- 10 м3/лел...1 3/дел' с делителем 1:10 - 100 п.тБ/лел...10 3/лел
. йаксишцальная' (|астота
д|4скретизации: дл'| однократг|ь|х сигн;]лов
100 йвьтб/с' для повторя!ощихся сигналов
. }(оэффицие1{ть! ра3вертки - 5 нс/цел... 50 -п'':с/лел' соответст|]у}ощ1':е' ь1.1кс|..!п,1альнь!е временнь1е диапазонь|
12в0 пткс .'. 64 с
. й:тксртпцальная длина памяти на -канал:_ 64 |(вь;б
. 14сточники синхронизации: внутренний/внегшний
. Ре>т<г'тпцьт работь; развертки: >кдущий/автомати(!еский/однократгть:}|/стоп
20 [ в/с
о 1:цп входа синхронизации: открь:тьлй/закрьлтьтй'
. Бход внешней синхронизации: 1 мом
' о {:..:апазон частот синхронизации: от 10 [ц до 110 й!-ц
о Регистрац}4я предь[стории
. задерхка запуска регистрации после срабать!ван14'! синхро!.]!!зации
[1рот:..те даннь1е:
. йнтерфейс: Р€!, 33 \4!-ц, 32 разр.
. ||отребление: 7 Бт
. Разь,терьт : 200х105х20 п':м
. йасса: 0,13 кг
Фсновн ьте п рограп4 м но-(;ункшт.тогтал ьн ь!е хара ктерист ики Б -22 \
. [рограпцшпное обеспечение для \&1т-т0ошз 98/шт/2|(/хР
:
. Автоматический поиск сигна.,1ов
о !опол :-тг.ттел:йн'ь:е с!ун кшг..тл.'т
- €пектроаФлизатор
:
_ 9астотомёр
о Автошцати(1еские и маркернь1е из[,1ерени*т 22 ларьэ'метров сигн:1лов
о Б];спценное/спектральное предста!]ле!{!1е с!4гнала в реатльно\'| времен.и
о !опольт;,:тельная математи(!еская обработка: сглах!4вание! усреднение, про_
]4звольнь!е математические операц!,!!4 над сигналом
о Бозможность использован|4я запомненного сигнала в качестве посто'!нного
фона
. Режим са\1описша параметров
. 3кспорт в форппат..А5€11 (пригоден для дальнейгшеЁ: математ!.!ческоЁ! обра_
ботк:.т в й5 Бхсе1 и др. пакетах)
. €остав программного обеспе!|еутигт 3-221
.. . [1рограмма шифрового осциллографа Бог}Ф 1.0
152
7.7. ]7латпь[-осцшллоерафьо
0рцешх фшрм
о {райвер Бог)Ф для \[1гт0ошз 98/\т/2&/{,Р
о [окументация и библиотека дополнительнь:х функций по драйверу Бог)Ф
для использования осциллографа в канестве встраиваемого устройства
. |]римерь| использования драйвера для й5 !1зша1 (**, }е1р1-:[ 7.0
7.6.4. 14нтерфейс пользователя осциллографов фирмь: вовоо
3иртуальнь!е осциллографьт фирш.,:ьл БФ&!Ф имеют превосходньтй графи.те-
ский интерфейс, реализованнь:й в операционнь!х системах \ф1г-т6ошз, в частности в
самой современной :д массовой систепте Р1п6ошз хР. о степени совер1т1енства интерфейса мохно судить по рис. 7.43, на котором показано окно интерфейса вирту.шьнь|х осциллографов фирмьг БФРРФ. Фно солерхит достаточно нагляднь!е ор*
гань! управления (списки, кнопки и т' д.) очень похо)кие на органь! управления
обьг'тнь:х цифровь:х осциллографов. Б результате особь:х трудностей с усвоением
осциллографов не во3никает.
Рцс. 7.43' 9кно ерафшоескоео шнтперфейса вцрп!альнь|х осц!1ллоерафов
фшр,пьа
воРоо
Рис' 7.43 демонстрирует вь|сокое качество осциллограмм (они шветньге) и
удобство самого графинеского интерфейса' позволяющего пользователю работать
с ним интуитивно. йнохество настроек осциллографа сведено в окно контрольной панели' так)ке показанное на рис. 7.4з' с дет€шями работь: с осциллографами
фирмьт вокро мохно познакомиться по прилагаемой достаточно полробной локументации.
7.7. 0лать|_осциллографь! других фирм
7.7.1. }льтраскороетнь|е плать| м8-5оо, м8-5ооу и й8-1ФФ9
Р€! -платьл - осциллографьл м8-500 (рис.7.44) м8-500у и й8-1000 служат
для ультравь|сокочастотного сбора даннь1х аналоговой и цифровой информашии,
'12 зак'
33
з5з
|лава 7, Бшргпуальные Р€-осцшллоарафьс
ш лаборопоршш
регистрация бь:стропротекающих лроцессов и широкополосного сигнала. [ан:-:ь:е
об этой плате и других устройствах этого раздела имеютс'л на са|.]те 3АФ <!(омпаният €игнал,> (:мшш.з13г:а1.гш)' 3ти плать| расс!!итань1 на уста|{овку внутрь обь:'тного
компь!отера в ка(!естве плат рас'ширения, Располо;<еннь1е сзади плат разъемь! пр14
этом вь1вод']тся на задню!о сторону системного блока компь|отера и превращают
его во вполне современнь:й и вь;сокока(1ественнь:й шис!ровой запомина:оший
осшиллограф.
Рцс. 7.44. !льгпраскорос?пноя Р(|-платпа м8-500
Фтличительнь|е особенности плат:
о 2'мультиплекснь1х ан'шоговь[х входа;
. входное сопротивление (импеданс) 1 \4Фм, 17 пФ и 50 +1 Фм;
. защита по входу 1 150Б;
. время преобразования 2 нс;
. максимальная частота дискретизации 500 \4[ц;
. шина интерфейса Р€1: Бгтз-\4азгег;
о реальньлй динами!|еский диапазон 53 дБ;
. шина интерефейса Р€!:
Бшз-п':аз{ег.
3ь:полняемь:е функшии и области применения:
'
. осциллограф цифровой запоминаюший;
. регистратор бь:стропротекающих процессов,
. панорамньпй мониторинг широкополосного сигнала;
. исследования в науке. технике и промь!шленности.
. нера3рушаюгций контроль;
. лазернь|й фазовьгй доплеровский анемоьтетр:
. диагностика светового импульсного излучения;
. ядернь|е исследования.
1ехн и.леские характери стики:
. 9исло ан€шоговь!х
входов: 2 мультиплекснь!х
. 3ходное сопротивление (импедано): ! Р1ом/\7 пФ (вхол 0)' 50 Фм (вхол 1)
. |]олоса пропускания (на уровне -3 дБ): !00 й|-ц (канал 0), 180 й|-ц (канал 1)
о !иапазонь! входного сигнала (устанавливаются программно): +5Б; *2,5Б;
+|Б; +0,5Б; (канал 0)
з54
7 -7. ]7лагпь[-осццллоарафьс
0руес:х фшр,
. *2,5Б; +!3;*0,5Б; +0,2в; (канал !)
о 3ащита по напряхению входнь|х каналов (при вклюненном питании): +|50в
(канал 0), +|5в (канал 1)
о Фбъем буфера памяти максимальньуй:2048 |(байт
о Фрганизашия буфера памяти: покадровьлй сбор даннь|х с переменнь|м1 (|14с-
лом кадров
. программное чтение результата преобразования в $!ауе рехиме по установлению
.
бита готовности
или по прерь!ванию'
передача по каналу
Бгпз-[4аз1ег. Разбросанная по памяти (5са{{ег-6а{1ег) переда.:а ) йА.
Разрешение А|-[[1: бит
РйА
о Бремя преобразования А[1[1: 2 нс
о йаксимальная частота дискретизации: 500 й[ц
. 3апуск А|_{|1: от внутреннего кварцевого генератора
о !.аннь:е сигнала А!-{[1: настота сигн;ша не более 500 й|ц. дл}1тельность 14млульса не менее 1 нс, амплитуда от 0,3 до 1Б'
о |4сточник синхронизации: внутренний/Бнешний
о {иапазонь1 входного напря)кения внешнего сигнала синхронизашии (уста_
навливаются программно) +5в, +1в
. 1ип синхронизации: по фронту или по спаду
. 9исло уровней квантования:256
Фбщие даннь!е:
. |-|-|ина интерфейса пк Рс!
. |1отребляемая мощность *5Б; |,7^ /+|2в' 1,5А
. !-абаритьу 122х220х29 мм
. йасса 350 г
]
Бь:пускается такхе плата \48-1000 с .ластотой дискретизации !000 й[ш. €яелу-
ет отметить'
что ультравь|сокочастотнь!е
плать! очень <<дорогое удовольствие>
стоимость плат й8-500 и й8-500! составляет соответственно 63 000 и !20 000 руб.
А стоимость плать| м8_1000 составляет 143 000 руб.
7.7.2. [!риставка_осциллограФ о5о-21 00
\4алоприметная приставка_осциллограф о5о-2100 фирмьл Ргосе[ (рис. 7.45)
вместе с |1( вь|полняет функции 30 й|ц цифрового осциллографа с памя:тьго.
йзобрахения сигналов _ как на обьпчном осциллографе. |1Ф под !/|д.:0ошз' 95/98.
[1одключение через пар€шлельнь:й порт ||!(. {ва независимь|х кан:ша, сигн€шов с
разре1шением |00 йв/с кажль:й. |1рикладное |1Ф позволяет автоматически уста|'{авливать рехимь! обработки сигн:шов. о$о-2100 мохно исполь3овать как анализатор спектра.
{арактеристи ки устройства:
о 9исло кан,шов: 2
о []олоса пропускания: 30 й|-ц
. Разрешение А]_{[|: 8 бит
о
о
[редельг входнь|х напряхений: от 50 мБ до 5 Б с шагом |,2' 5
1о.лность: 3% (6а1п), 0,01% (1|гпе)
.[1редель: горизонт'шьной развертки: 5 нс| дел-320с/дел
| 3ходь:: пс/Ас/сш0, максимальное входное напряжение !00 3
о
355
[лава 7. Бшргпуальньсе Р€-осцшллоерафьс
ш лаборап!оршш
Рцс. 7.45. |!ршсопавка-осцшллоераф
о$о-2 ! 00
о 3ходной импеданс: 1 йом/25пФ
. |1амять: 32 |{/каныт
о |1редель; вертик;шьной развертки: 50 мБ/лел'5 Б|лел, точность 3%
. 3кран: 8х10 дел (о5о)
о [орт подключения: параллельньпй
Фстальнь:е возмо)кности типичнь|е для таких устройств.
7.7.з. @сциллографическая приставка $р$2оо
Ё еплохим и характерист икамиобладает еще одна осциллограф и н ес кая пр и ста вка 5}5200, которую можно найти на российском рь1нке (ршс.7.46). Б рехиме реального времени она обеспечивает частоту стробирования 100 \4в/с на один канал
или 50 йвь:б/с на два кан,ша. 3квивалентная максим€шьная частота стробг.:рова-
ния 5[в/с.
Фсновнь:е хфактеристики приставки $)5200:
о 9исло каналов:2
. [1]ирина полось] пропускания: 200 мгц (на уровне-36Б), для одиночного
слота 20 [4|_ц
. Разрешение А{[1: 9 6ит/канал
. Бходнь:е напряхения: от 10 м8/лел до 10 Б/дел (8 диапазонов)
Ршс' 7.46. Бнеццнцй вш0 пршсповкц 3|3200
356
7.7- [1лагпь[-осцшллоерафьс 0рцешх фшрло
о Бходное сопротивление: ! \4Фм
. |]огрегшность измерения +/-3%
. Алительность ра3вертки: от 2 нс/лел ло!0 с/лел
о Бременное разрешение: 200 пс
. Ё'мкость буфера памяти: 10|( отсчетов
. нтерфейс:
[4
!.-.]5Б
о Размерь:: 5.1х7.4х! .5 д:ойма
Фстальньге возмо)кности тиличнь| лля устройств такого РоАа. 3та приставка
имеет неплохое программное обеспечение' обеспе.|ива}оцее удобнь1й графинеский интерфейс пользователя. Ёа рис. 7.47 локазано окно вирту;шьного осциллограс[:а. созланного на основе этой приставки' Р|нтерфейс расс,:итан на интуитивное
применение пользователем, знакомь|м с применением осциллографов. Бсть воз-
мо)(ность вь!вода курсоров и проведения курсорнь!х измерений.
Р:,:.с. 7.47. @кно вшртпц{'льно2о
ос цшллое рафа п р цс гпав кш 3 Р 5200
Рцс. 7.48. @кно с 0анньолсш
ав ,помап[шцес кшх шзме р е ншй
Бозмо>*<но автоматическое вь1числение ряда параметров сигнала.
{аннь:е таких
измерений вь1водятся в специ€шьное окно' показанное на рис. 7.48. Бь:бор измеряемь|х параметров вь|полняется в окне вирту'шьного осциллографа (в левой его
насти) с помощью меню с изобрахениями импульсов и определениями их пара-
метров.
|1риставка, как обь:чно' мо)кет вь!полнять функции анализатора спектра. Ёа
рис. 7.49 показано окно виртуального анализатора спектра. Б нем показан спектр
слегка искахенного шумами синусоидального сигнала с частотой 100 й|-ц. |]ик
на частоте 100 й[ц вь|деляется довольно отчетливо' ва)кно отметить маль:й
уровень 1|1умов спектрограммьл. !'ля построения спектра могут использоватьс'] четь|ре
типа частотнь!х окон: прямоугольное, хэннинга, {эмминга и Блэкмана. Бозмо>кньл: вь:бор кан:ша для анализа спектра (€Ё1 или сн2), задание
длинь! последова_
тельности отчетов' линейной или логарифмической шк'ш.
з57
[лава 7. Бшргпцальньсе Р€-осцшллоерафьс
ш лаборапорцц
].;!!1г:ф:!1::
1]:#:!!;ф;
,'
'Ё.
*й, т| йй!'
ооБ
].-*.*.-.*]оо'|оо
*.1
,:]
йн. ;!{ооо !
Ршс. 7.49. 6кно вшрптуальноео аналц3апора спекп1ра. пр!1спавкш 5о3200
7.8. Биртуальная !,.|$8-лаборатория АктАком
'7.вл. }правляемь|е источники питания Атн-1 535/1 5з9
АктА!(ом предлагает несколько приставок к персональнь!м компь}отера\|
(как настольнь|м' так и ноутбукам), образуюших довольно моцную вирту|]льну1о
лабораторию. Бо всех приборах используется подключение к [|( (!ере3 скоростной последовательнь:й порт 05Б, хотя сохранена возможность подклю(1ения и
через параллельнь:й порт. Ёихе мь| кратко рассмотрим характеристики [-.,|53-лаборатории АктАком' взять[е из каталога изделий этого объединения (штмш.а[с|а}<о:-':.:.гь:.) и даннь1х о продукции объединени'|' размещеннь1х на сайте ко]\,|пан|.!|1
<3ликс> (тмшш.е!1[з.гьг).
}правляемь|е источник1/!, питания Атн-1535/!539 вьтполнень| в виде приставок
компьютеру и обеспечивают программируемь!е с его по]\'1ошь!о
к персон€шьному
вь1ходное напряхение 0_30 в и ток 0-5 А (лля Атн-1535). Фни име:от линейнь:й
стабилизатор напряжения' порт ш5в-1'1, 3-разряднь1е индикаторь| напряжен!4я
тока' погрешность установки напряхения и тока 2% +2 }4лад!ших ра1зряда инд|4катора. Размерь! приставок 124х|60х326 мм' масса 5,! кг. [1релусмотрена запись всех
установок в виде файла и их осуществление после загру3ки соответству|о1цего
14
файла.
7.в.2. Функциональнь!е генераторь' АнР-з1 21 /з122
Функшиональнь|е генераторьх АЁР-3121 /з\22 (рис. 7.50) предназна!!ень! для генерации сигн:шов станлартной формь; (синусоиАа' меандр' треугольнь1й с:цгнал и
др.) и произвольньгх форм с заданием и програм\,1ированиер| ||х параметро!з с помощью персонального компь!отера.
358
7.8. Бшрпуальная {} $Б-лабора!порця- АктАком
Ршс. 7.50. 17ршспавка _ фцнкцшональньсй еенерапор АнР-3 121 / зтээ
|1риставка имеет следуюцие возмо)кности :
. генерация сигналов разной формьл, программируемь|х с помощью [1(,
. встроеннь:й редактор сигн:шов лроизвольной формь:;
. встроеннь:й калькулятор формул;
. рехим <,-||азерное 1|1оу>> для генерации произвольньпх фигур -|!иссаху;
. вншренний и внегшний запуск;
. управление синхрони3ацу\ей' частотой и фазовь:м одвигом;
. запись в файль: и чтение из них даннь|х и форм сигн€шов;
[1( через последовательньлй порт к5-232 и параллельнь:й
' подключение
порт:
. программное
обеспечение под операционнь|е системь!.
\{1:'т6ошз 9в/мв/ыт
4/200о/хР (на прилагаемом компакт-диске).
|-е нератор обес печ ивает сл едующие
возмож ности
:
. генерация стандартнь|х сигн€шов (синусоила. меандр' треугольнь!е импульсь:, пилообразнь[е импульсь! и <(вспь|шка>) одном канале;
. диапазон частот от 0,02 [ц до 10 й[ц;
. максимш]ьнь:й размах напряжения *2,5 в (АнР-3121) и 1!0 3 (А}!Р-3|22);
. сопротивление нагру3ки от 50 Фм м вьпше;
о фильтр ни3ких частот с гранинной частотой 15 й[ц;
. максим!шьная частота формирования вь|ходного сигнала 80 й|-ц;
. длина памяти \28 кбайт на канал.
:
7.8.з. !_енератор измерительнь|х телевизионнь!х сигналов
АнР_з125/з126
|-енератор измерительнь|х телевизионнь!х сигналов АнР-3|25 слухит дл|'! генерации в двух кан'шах типовь|х телевизионнь[х сигн'шов' которь!е используютс'[
д'|я испь|тания телевизоров и иного телевизионного оборудования. 1ехни.:ескр;е
характеристики приставки А}{Р-3 | 25 следующие:
. 2 канала с |2-разряднь:ми [А[!;
359
[лава 7. Бшргпуальньае Р€-осцшллоарафьс
. генерация измерительнь!х
гост 18471-83;
ш ла6орапорцц
и испь!тательнь|х
телевизионнь|х
сигн:шов
по
. возмо)(ность редактирования сигнала;
. во3мо)кность сохранения сигналов в файлах;
. максима.'|ьная амплитуда сигнала от пика до пика 1,5 Б;
. встроенньлй отключаемь:й фильтр Ё9 с гранинной частотой 15 й!-ц;
. длина памяти 128 кбайт на канал;
. интерфейсь1 свя3и с [!( {..]5Б 1.1 и !Р1(вРР);
о питанйе от сети 220 Б:
. габаритнь|е размерь1 210х70х260 мм;
. масса 1,3 кг.
|1риставка АнР-3126 формирует телевизионнь!е сигн.шь| в отечественно[,1
стандарте 5всАм. Фбеспечивается формирование 25 видов телевизионнь!х сигналов в соответствии с |-Ф€1 4845-92.
7.8.4. [ифровь:е запоминак)щие осциллограФь|
Аск_з1 о6/31 о7 /з1 1 6 /з1 17
АтАком предлагает на рь|нке и обгширную серию приставок - шифровь:х эапоминающих осциллографов Аск-3 106/з|07 /3||6/з|\7. Бнешний вид двухканальной приставки Аск-3106 представлен на рис.7.5|.
7.8. Бшртпуальная 03Б-ла6ора!порця
АктАком
о [ифровая фильтрация
о |1рограммная эмуляция входного сигн:ша
о Русскоязьпчньпй или англоязьтчнь:й (по вь;бору пользователя) интуитив_
но-понятньпй интерфейс с изменяемьпм оформлением
. €охранение даннь|х и конфигурации прибора
. !рансляция даннь1х в Р1$ 8хсе1 с сохранением масштабов по осям осциллограммь|
[ифровь:е запоминающие осциллографьл приставки к компьютеру
А€!(-31хх предназначень] для широкого диапазона осциллографинеских измерений, встренающихся в электронике, разработке и научно-исследовательских лабораториях и исполь3уется совместно с персон,шьнь!м компьютером, снаб)кеннь!м
пар.шлельнь|м портом !Р1 или ш5в _
портом.
Биртуальнь|е осциллографь: А€(-3 1хх
позволяют пользователю .наблюдать форму
сигнала' используя два (Аск-3106,
Аск-31|6) или 4 (Аск-3107, Аск-3117 рис. 7.52) независимь|х кан,ша с разре!ше-
нием 8 бит и чувствительностью от
2 м3/дел до 10 Б/дел в полосе частот от 0
до 100 \4[ц с аппаратнь:м буфером на
131071 вь:борок для ка)кдого канала. 3ход-
ное сопротивление вь:бирается програм-
Ршс. 7.52. |7 рпсгпавктл _
нь!е 4 - ка на ль ньсе
мно
1 йФм или 50 Фм.
осцшллоерафьс А€|{-3107 / 3! |7
||риборь: имеют стандартную систему
синхронизации, работающую в рехимах
<(хдущий)>, <<одинонньтй> и <(авто> с регулируемь|м уровнем запуска. .[!ополнительно запуск мохет осуществлять по входу внешней синхронизашии (порог срабать:в цр /п ц аль
вания 11[_уровня). [оризонт2шьная развертка варьируется в 1|]ироких пределах и
соответствует 3-м основнь!м ре)кимам осшиллографа:
. осциллограф в рехиме реального времени (лиапазоньп развертки - от
500 нс/дел до 50 мс/дел; частота дискретизацА|1
- АФ;00 \4|ц);
. стробоскопический осциллограф (лиапазоньл от 25 нс|лел до 200 нс/дел: эк_ до 2 [[ц);
. самописец (безбумахнь:й, диапазонь! развертки _ от 500 мкс/лел до 50 ч/дел,
частота дискретизации _ до 50 к[ц
- зависит от используемого [1!().
[_!рограммнь:м обеспечением поддерживаются щупь| 1:|. 1:!0 и |:!00. Режим
вив€шентная
частота дискретизации
открь|того и закрь|того входа (9€ или А€) мохет бьлть вь:бран независип.{о дл'!
кахдого кан:ша. Б режиме А€ подавляются частоть| ни)ке 1 |ц. .]1юбой из входов
мохет бь:ть заземлен без отсоединения щупов от измеряемой системь!. }4змерение
мо)кет синхронизироваться по кан'шам А, Б или по сигн€шу на внешнем входе
синхрони3ации. |1орог синхронизации мохет бьлть установлен не3ависимо для
ка)кдого кан'ша в диапа3оне целого экрана осциллографа. ||орог внешнего входа
синхронизации
- ?]]] совместимьпй (1,2 в). |!рибор имеет стандартную систему
синхронизации, работающую в рехимах <,ждущий,>, <,одиночнь:й) и <(автоматический".
з61
|лава 7. Бшргпуальньсе Р€-осцшллоерафь;.'
ш лаборапор11ш
.[|ля связи с компьютером в Аск-з105 используется ра6гширеннь:й параллельнь:й порт (вРР). Аск-з106, Ас!(-3107, Аск-з1]6' Аск_3117, помимо !Р| снабхеньп [".|53 1.1 портом.
Аск-3116' Аск3 117 имеют г€шьваническую развязку по 05Б, а такхе имеют
вьгносной блок питания на 6,5 Б' который существенно расширяет возможности
применения этих приборов в полевь!х условиях'
и мобильность в решении конкретнь!х задач.
придавая необходимую
'|1рограммное обеспечение (|16) дает возмохность полного
гибкость
управленигх при6о-
ром' а такхе предоставляет ряд сервиснь|х возмохностей (экспорт/импорт даннь!х' математическая
обработка сигналов' расширеннь!е
измерения, ци(;ровая: фи-
льтрация, аварийная сигн:шизация в рехиме самописца и т. д.)
1(аждь:й канал А€(-31хх имеет собственнь!й Ацп.3то о3начает, что
Аск-з1хх является <(истиннь:м двух/неть|рехкан2шьнь|м осциллографом>, где отсутствуют побочньте эффекть:, свойственньпе приборам с мультиплексированием
каналов.
А€!(-3 10х имеет понятнь:й и удобньпй интерфейс, которьгй может настраиваться пользователем. Ёапример, пользователь может вьпбрать внешний вид и цветовое оформление панелей прибора,. цветовую схему для осциллограмм, язь|к пане_
лей (русский или английский), включить и 3алисать свой вариант звукового сопровожд9ния собьптий и дР. ( услугам пользователя _ вспль!вающие подсказки,
<(прилипающие> панели (прилипшие панели располагаются вплотну!о друг к другу
и перемещаются совместно' как одно окно)'
(аждь:й режим работьп осциллографа вьгполнен в виде отдельного окна, которое пользователь может располагать в удобном для себя участке экрана монитора.
[лавное окно осциллографа
- мас:штабируемое и мохет работать в полноэкранном ре)киме. Б этом окне мо)кно и3менить масштаб, установить масштаб по области графика' ограниченной курсорами. !дя того, нтобь! пользователь мог иметь
общее представление о характере информации полного буфера и вь:брать нухную
часть для полробного отображения' слухит дополнительнь:й обзорньпй отклгочаемьгй график в ни>кней части панели, индицируюший всегда полньдй буфер собраннь:х даннь|х.
7.8.5. (омбинированнь|й прибор Аск_41о6
!(омбинированнь:й прибор Аск-4106 (рис. 7.53) сочетает возмохности двухкан.шьного запоминаюшего шифрового осциллографа и двухканального шифрового
генератора сигн'шов произвольной формьл. ||рибор работает совместно с компьютером по интерфейсам {-.]5Б \.1 или !Р] в рехиме ЁРР. ||о суш1еству прибор
'|вл'1ется
вполне законченной виртуальной лабораторией с довольно вь1сокими технич9ским и характер ист иками и об ш ирн ь: м и фун кцион ал ьн ь| м и возмо)кн остя м и..
[!рибор состоит из двух функциональнь|х модулей: модуля двухканального
цифрового запоминающего осциллографа и модуля генератора сигн€шов прои3во-
льной формьг.
йодуль двухканального шифрового запоминающего осциллограс!а преАназначен для изучения сигн€шов от внешних устройств, их отображения на мониторе
компьютера' измерения параметров сигн[шов и математической обработки с помоцью программного обеспечения. \4одуль генератора предназначен для вь1дачи
сигнсшов
произвольной
вателем
с помощью
з62
вклю!!ая
стандартнь|'е'
формь:,
математи!!еских
вь|ражений
или
а также
задаваемь|е
графинески.
йодули
пользомогут
7.&. Бшрпуальная |} 5Б-лабора'поршя АктАком
'1м'!йщ
.а]]'
{**.**"Ф:щ
#)'*.**'"{;
!_1
к{#$ь.{
#
Ршс' 7.53. Бнешлншй вш0 пршспавк|!
- комбшннрованноао прш6оро Аск-4106
работать как независимо друг от друга, так и совместно под управлением соответствующего программного обеспечения.
[1рибор примен'|ется для наладки' ремонта, лабораторнь!х исследований и испьгтаний устройств и систем' используеь,|ь1х в радиоэлектронике, свя3и' автоматике' вь|!!ислительной
и измерительной
технике,
приборостроении.
Рассмотрим
. !(оллтчество каналов с независи]!':ьть: А!-{[: 2 (все кан€шь!
идентичнь!)
нические характеристики прибора.
1ехнические характери стики осциллографинеского модуля:
. йаксипдальная
ме: 10 [-|-ц
эквивалентная
частота вь:борок в стробоскопи(!еско!1
тех_
ре)ки-
. йаксимальная частота дискретизации: 100 й[ц
. йаксимальное число вь:борок на канал- 1з|072
о 9исло разрядов А!_1|!: 8
. Рехимь: каналов: А, Б, А и Б
о Бьгбор рехима работь! осциллографа: одно-, двухканальньтй
о 9исло отображаемь|х точек на экране: 100...131072
]
. (урсорнь|е измерения: по уровню и длительности сигн.шов
. 1ип интерфейса |]39й: [-Рт, ш5в 1.1
. 1ип входнь|х разъемоь: вшс (сР-50)
. [1_|ирина линии графика: ! пиксель
о [иапазон частот входнь!х сигналов по уровню _3 дБ на пределах
]
20 мБ/дел.'.'| Б/д"'. не менее 100 \4[ц и на пределах23/лел... |0 3/дел не
менее 70 й!_ш
о Бходной импеданс: 1 йФм +5%,20 пФ +5 пФ; 50 Фм +2%
о Бходное сопротивление: ! \4Фм и 50 Фм
] ||релель: допускаемой основной относительной погрешности коэффициентов отклонения +25%
о |ополнительнь!е значения коэффишиента отклонения'. 2 мБ/лел., 5 мБ/дел.'
10 мБ/лел.
. Разрешение: 8 бит (256 тонек на шкалу)
. |(оэффициент развя3ки между каналами: не менее _40 дБ во всем частотном
диапа3оне
Б стробоскопическом рехиме при коэфс!ициентах ра3вертки менее | мкс/лел.
возмохна нестабильность амплитуАь: отображаемого сигнала до *2/о, а так)ке искажение формь: сигнала или его отсутствие на краях собираемого буфера даннь1х
363
|лава 7. Бшргпцальньу.е Р€-осцшллоерафьс
ш лаборапорш!|
в пределах 10 нс. йаксимальное входное напря)кение не более двукратного преполной шк:шь| для кахдого предела' но не более 100 Б пикового значения лри сопротивлении входа 1 \4Фм и не более 5 Б пикового зна[1ения при совь]11]ения
противлении входа 50 Фм.
[1араметрьг синхронизации:
. 14сточник синхронизации: кан.шь! А' Б, внешний вход
о Бь:бор фронта синхронизирующего сигнала'. передний или задний фронт
. \4аксимальная (!астота: не меньше верхней границь! полось! пропускания
. Бнутренняя синхронизация: минимальнь:й размах синусоидального сигнала
не более 1 юпетки масгштабной сетки в диапазоне час1'от до 40 й[ц
. |1араметрь| сигнала для запуска вне11|них устройств (разъем <синхРонизАция вход/вь1хФ{>): перепад от 0 Б до 3 Б в момент запуска синхр6низации. 3 конце регистрации перепад от 3 Б до 0 Б на }!агрузке не менее
! кФм
. Бнегш.няя синхронизация; минимальнь;й период повторения синхронизи_
рую1цего импульса 20 нс, минимальная длительность синхронизирующего
импульса 10 нс, 11[-уровень напря)кения ,
\. |]редельнь|е значения напряхения на входе синхрог1изации: от _] 8 до +6 Б
о ймпеданс входа синхронизации: не менее 50 кФм/ 20 пФ.
|1араметрьг развертки:
о !иапазон значений коэффициента развертки (при установке !000 вь:борок
на экран): 10 нс/дел. ...0,1 с| лол.
. |1редельг допускаемой основной абсолютной погрешности коэф(;иш1{ентов
ра3вертки: +(0,001*т + 10-9 с), где ] - длительность ра3вертки. [: |(разш
10 дел., 1(разв
- коэффициент развертки.
о
*
!ополнительнь|е 3начения коэффициента развертки в режиме самописца: от
\ мс/лел. до 100 н/лел.
о {ополнительная погре1|!ность' вь1званная изменением температурь! в пределах рабоней области температур: не более предела основной погрешности на
кахдь|е 10 '€ изменения температурь1.
|1араметрь: калибратора:
. Бь:ходной сигнал: прямоугольнь:й, со скважностью 2
. 9астота вь|ходного сигнала: 1 к[ц
о Бь:ходное напряхение: 3 3 от пика до пика
о Бь:ходное сопрбтивление: (150 150) Фм
. Бь:ходной разъем: Б\[, совмещен со входом внегшней синхронизации.
[1
араметрь: фун кшионал ьного генератора
. |(оличество вь!ходнь|х каналов: 2
:
о {иапазон частот вь1ходного сигнала: от 0,1 [ц до !0 \4 !_ц
о 9астота сигнала, воспроизводимая' генератором' определяется его тактовой
!]астота сигнала;
частотой и длиной сигна.,!а по формуле: | : {1/\, где: [
тактовая частота генератора' мо)кет бьтть установлена в одно и3 16 значений: максимальное
80 й|ш, кахдое последующее
в 2 раза мень|1!е
[1
-
-
длина с|.1г|-{ала: лтобое
!|етное целое !|исло вьлборок в диапазоне от 8 до 131000.
40 й[ц, 20 й[ц, 10 \4[ц и т. д. до 2,44\ к|ц; \
з64
7.8. Бшргпуальная 03Б-ла6ора!поршя АктАком
.
Фсновная
относительная
шает *0'05/о
погре1шность
воспроизведения
!!астоть|:
не превь|-
о [ополнительная погре1!!ность воспроизведения частоть|' вь!3ванная изп,1енением температурь| в пределах рабоней области температур: не превь|шает
0,05% на каждь[е 10 "€ изменения температурь|
о йаксимальнь:й размах вь|ходного напря)кен14я: на нагрузке 1 йФм +2,5 в,
на нагрузке 50 Фм +1,25 в
о ]-|-1аг дискретной установки вь!ходного напряхения: на нагрузке | !\4Фм не
более 1,5 мБ, на нагрузке 50 Фм не более 1,0 мБ
. неравномерность ур)вня вь1ходного синусоидального напряжения в диапазоне частот относительно уровня на частоте 1 к[ц: не превь|шает *| дБ.
о !дительность фронта и среза (кахлого в отдельности) прямоугольного сигнала: не превь]!'шает 20 нс.
Ре>п<имь:
синхронизации:
о Бь:бор рехимов синхронизации: перезапуск, однократнь:й (рунной) или непрерь:внь:й источник вне:шний или внщренний
. |1олярность: по восходящему или по спадающему фронту
. Бходной сигн'ш внегпней синхронизации: прямоугольньпй импульс с
11)1-уровенями, длительностью фронта не менее 10 нс
о Бь:ходной сигнал синхронизации - прямоугольньтй импульс, ?1)1-уровень
на нагрузке 1 1(Фм, длительность импульса в нс 2/{\, гле [[ вь:рахена в
[4[ц, длительность фронта не более 20 нс
о 3ь:бор формь: для обоих кан€шов: независимь:й
. йаксимальное число точек на кан!ш: 131000
о 9астота среза отключаемого фильтра нихних частот: 15 ||[ц +20/о
о йаксимальная тактовая частота: 80 й{-ц.
|1роние характеристики:
. 14нтерфейс связи с |11(: ш5в .1 или [Р1 в ре>п<име Б'РР.
о [!итание: 220 в +|0%, 50 [ц
1
. |1отребляемая щт{ноёть: не более 20 Бт
. Бремя непрерь:6ной
работь:: не менее 8 ч
о Бремя установления рабонего рехима: не более 15 мин
о €рок слу>кбьп прибора: не менее 6 лет
о Рабочие условия эксплуатации: температура +5...+40 "с, относительная
влахность воздуха не более 80 % лри 25 "€'
800 мм рт. ст.
атмосферное давление от 630 до
. !словия хранения: температура _30...+50 "€, относительная влахность возлуха 30...80 /о
. [абаритнь[е размерь| (ширина х вь1сота х глубина) 260х70х210 мм
о йасса: не более 2,0 кг
Бозмо>кности [.]$Б-лаборатории объединения А(1А|(Фй будут описань| в последней главе этой книги.
365
[лаво 7. Бшргпуальньсе Р€-осцшллоерафьс
ш лабора!поршш
7.9. 8иртуальнь!й характериограф Асс- 421 1
7.9.1. [1риставка АЁё-4211 и ее параметрь!
|(ак ухе отме!!алось' иногда возникает необходимость сняти'| вольтампернь1х
характеристик различнь|х полулроводниковь|х приборов
- диодов, кремн14евь!х
стабилитронов' полевь:х и биполярнь!х транзисторов и т. д. [1ростейшие характериограс!ьп на базе ан:шоговь!х осциллографов не удовлетворят пользователе:1, ко_
торь|е нуждаются в дет€шьном исследовании этих приборов. !,ляп этой цели вь!пус_
* рие. 7.54, Фна расснитана на снят14е сепцейств
кается приставка к {-!( А€€-421|
3А{ маломощнь1х полупроводн и ковь|х приборов.
Рцс. 7.54. Бнеп.снцй вш0 приспавкш А€€-42!
1 0ля сняпця БА1 маломощньсх
полу п ров о0 нц ко в ь.х п р шбо ров
|1риставка вь|полнена в небольшом корпусе (размер |20х50х100) и имеет ]\.1ассу
|50 г. €верху корпуса располохень| колодки для подключения испь|туе\4ого прибора. [!рибор имеет такхе разъем для подключения термодатчика и позвол'|ет }.1змер'|ть температуру в диапазоне от: 50 до 120'€ с погрешностьго 0,5'€. €етево:'.|
адаптер приставки имеет габаритьт 65х70х1 15 мм и массу 600 г. Блок имеет г!шьвани!|ескую ра3вязку от сети' .лто обеспечивает безопасность
работьг с приставкой.
[|рибор по3воляет снимать 3А{ транзисторов при максимальном напр'|жении
!]а коллекторе (или стоке) до 50 в и максимальном токе коллектора (или стока)
0,1 А. !иапа3он задания входного напряжения от 0 до 10 Б, тока базьл биполярнь!х
тран3исторов до 1,25 мА.
7.9.2. Работа с приставкой Асс_4211
|1риставка
подклю!!аетс'1
к компьютеру
через последовательнь!й
интерфейс
к5-232. [1итание она получает от блока сетевого адаптера. Ёа компьютере дол)кно
бь:ть установлено программное обеспечение' создаюцее виртуальную панель
управлени'|' показаннупо на рис. 7.55.
[1риставка по3воляет снимать БА{ лвухполюснь|х приборов (диодов, стаб:.,:литронов и др.) и семейства БА!, трехполюсньгх приборов (биполя:рнь|х и полевь|х
транзисторов). |4меется возмохность проведения допускового контрол'! путеь,|
сравнения БА{ проверяемого прибора с образшовой вАх. Бозмохность обработк:..:
ре3ультатов вь|числений на компьютере расширяет возможности приставки. Бсть
возмохность вь!полнения курсорнь1х и3мерений. ||роведение измерений в импульсном режиме обеспе.ливает умень!1]ение саморазогрева приборов, которьтй .:асто
имеет место при измерениях на постоянном токе. |4нтересной является во3мож-'
ность вь|вода на экран семейства БА{ испь:туемого прибора и теоретическ:тх БА{.
з66
7.|0. €короспнь!е
пла!пь[ компанш1! 6а6е
Ршс. 7.55. @кно харакпершоерафа 0ля снягпшя БА\ лсалолоощньсх
пол9 пр ов о0 нцковь.х п р шбо ров
!( сожалению' приставка
т.тпцеет ряд недостатков:
^сс-4211
. нельзя сни]\.1ать БА* приборов
с ь{ и 5-образнь:ми БА{, таких как туннель-
нь!е д14одь|' 'однопереходнь1е транзисторь|' тиристорь1' лавиннь!е трензисторь! и др.;
. [|ельз'! снимать 3А{, мощнь:х пр::боров:
. диапазон рабо.гих напрят)<ений не позволяет снимать характерист|4ки вь|со-
ковольтнь|х (даже маломошньгх) приборов.
1еьт не менее, приставка !|астично закрь1вает бреш-ль, связанную с отсутствие]\,|
:-га российском рь1нке характериографов, позволяющих снимать семейства БА{
совре[,1ен н ь|х полупроводниковь|х приборов.
,'-'
7 '1о. 6коростнь|е платьц комп ану1и €а€е
7.1о.1. @6зор продукции компании €а€е
|(анадская компания 6а6е Арр!!е6 1ес1-т:-то1о9|ез, !п':с.'
-
все]\1ирно и3вестнь|й
,|идер в !|р0и.]водстве измерительной техники на базе [1!(, в топ| (|исле удо1}летво_
рятошей )кестким промь11шленнь|м и военнь|м стандартом. [1ролукшг:го 6а6е :.'тспользу|от многие лидерь| мировой индустр14и: [ос[1-:ее6, шА5А, 5о:-:у, |{ог-теуше1[,
[3й, 5еа9асе, 6ег'тега} йо1огз, 51е:-':':ег-:з и др. |1лать: А|-{[1 и виртуальнь|х осциллограс!ов с!ирмь: 6а6е отличаются вь|сокими скоростями работь|, больгшой пропускно|т способностью, вь1соким разрешением, низким уровнем шума' большипд объемом бь:строй буферной . памяти и др., что позвол'1ет относить их к продукции
уровня !{191':-Бп6. Бстественно их стоимость велика. 9 России продукть1 6а6е на
рь|нок поставляет компания <3ликс'>.
6а6е вьтпускает более 20 разли.лнь|х плат формата Р€! и €о:прас|Р€|, в топц
!1исле вь1сокоскоростнь!е плать| сбора даннь:х А|-1|| и шифровьгх осц},1ллограс[;ов с
разр'|дностью от 3 ло 16 бит' плать1 генераторов аналоговь{х (|{Ап; и шг:с!ровь:х
сигн?шов' генераторов сигналов произвольной с}ормьт, плат ши(;рового ввола/вьгвода.Фни поддерхань! мощнь!ми программнь|ми продуктами от 6а6е, а так)1(е на_
з67
|лава 7. Бшргпцальньсе Р€-осцшллоерофьс
ш лаборапорш1!
борами для разработки собственнь!х программнь1х продуктов (5о|тшаге )ете1орппе:'т1 1(!1з) на базе популярнь1х платформ (с/с++,[аб!1еш, мАт[Ав). Бь:борка
продукции компании 0а6е представлена нихе.
[1латы виртуальнь]х инструментов 6А6Ё и их программное обеспечение
€огпрш6еп
1100-512к
!5А-плата -'! канального ] 2-битового генератора аналоговь|х
сигналов произвольной Формь!. 60 млн. вь:борок в сек,
память 512кБ (опция до 16|йБ), полооа
до 10!\4!-ц, вьпход
-
до 208' вь:х. фильтрь:.
€опрш6еп 3250-256к
€огпрш5соре
1210о
- 1м
€опрш5соре
1250
-
1м
!5А
- плата цифрового вь!вода на 32 6ита (8плат до 256)'
память 256(Б (опция до вмБ). 8ь:ходной уровень --0-5 Б
(тт!-/кмоп)' тактовая чаотота до 50 |у]!-ц
2-канальная РФ!-плата ]2-битового А!-{[1, полоса до
50 !\4|-ц|100 \46|с, входн. напрях. '1 00м8-58, память '1 йБ
(опция
до 1 !-Б), рехим мультизаписи.
-
2-канальная Р6!-плата ]2_битового А!-{[!' полоса до
25 й!-ц /50 !т1€/с' входц. напряж. 100м8-58, память ]|йБ
(опция
- ]м
€огпрш5ооре
141оо
€опрш5соре
142оо-32м
-до
'1 !-Б),
рехим мультизаписи'
2-канальная Р6!-пл1{а -14-битового А1-{[1, полооа до
50 |й!-ц /100 |'Аё/с, входн. напрях. 100м8-58, память ] \4Б
(опция
мультизаписи.
- до 1 !-Б), рехим
2-канальная Р€!-плата -'!4-битового А!-1[!, п6лоса до
100 !!!-ц | настота диокретизации до 2|0 й!-ц, входн.
напряж. 00мБ-5Б' память 32 йБ (опция 126 |у]Б, и 1 !-Б),
'1
рехим мультизаписи.
€опрц5соре
] 450
6опрш3ооре 1602
-
'!
м
- 1м
6опрш$ооре 16]0
- 1м
6опрш5соре з200
- 2м
6опрш5ооре в50о
- 2м
€огпршзооре
в2с-2м
6а9е5соре 6тандарт
2-канальная Р6!-плата '14_битового А[-{[1, полоса ло 25 й|_ц
/50 [хАё/с' входн. напрях. 00м8-5Б' память 1|\:!Б (опция
до '1 !-Б)' рехим мультизаписи.
2-канальная Р€!-плата
6-битового А!-{[1, полоса до
4[хА(ц/2'5 й€/с, входн. напрях' 500м8-103, память 1|!Б
(опция
- до 1 |-Б)' диф. входь!' рехим мультизапиои.
2-канальная Р€!_плата ]6-битового А[-!,[1, полоса до
4 !и!-ц /]0 й6/о, входн. напрях' 500м8_108, память '1 йБ
(опция
- до 1 !-Б), диф. входь!.
'1
-1
-'!
Р€!
(3€!1 или тт|7кмоп) ввода на 32
- плата цифрового
входа (опция
на 64), '1 00|й!-ц, память 2|т:1Б (опция до 2 гБ),
рехим мультизаписи.
2-канальная РФ1-плата 8 битового А[_{[1, полоса до 250 й!-ц
(50 Фм вх') или 100 й!-ц (1!\:!Фм вх.) /500 !\:!€|с, входн.
напрях. 200м8-48' память 2|йБ (опция
- до 2!-Б), рехим
мультизаписи.
2-канальная Р6!-плата 6 битового Ацп, 500 [хАгь-:/2(ё|с'
входн. напрях. '100м3-10Б, память 2йБ (опция
- до 8 !\4Б)
[1Ф .[!!ногоканальнь:й виртуальнь:й осциллографя !ля плат
Ацп-сАсЁ. €тандартная версия.
Ёа рис. 7.56 и рис.7.57 представлень| дета.|!ьнь|е характеристики ряда плат
компании 6а6е. Фни дают достаточно полное представление об этой продукции.
3ти и другие даннь!е (в том !|исле стоимость плат) доступнь| на сайте компании
<3дикс> (шшш.е1|6.гш).
з68
плапь[ компаншш 6а6е
7.10. €корос/пнь|е
8!в#Ёа#
ъ"йъвъёщ
)
Р{:ЁЁя ::]е*:..'......'.'".'."..""""...
:.л;"|:!1::?:..!::|'.
:.п]:!!!_ц1^}_1]т:.:э]{" :_': "|:!::
вхоАфь!е {ав!ль'
]'1!!!! !]'9д9Р1х':зРэ1!9.з.пэ,'{1Р,т'у, ' "' ", ' " ' ' ],",' ""' "'
цё!!. 111Р1Р 9д!9| ||!1 1це1!е.|!!!у!!
*.яало6 }а <ис'ее\ (г!.Б[сг,
ма(<.
5!{!е] '
.
па*<. <чоро.1ь.ы6оРо(
ьа ч.н.л
нак<. счооо<!ь вв16орби ва д.9ч уа*апах'
частота
'вяёФняя'а€товая
6ЁйЁ1!;9"Ёйй;;';' '
од|99р!1е.|!9:чц.!!|Р9!!|в9
полоса пролускапйя
днапаэон
](1 в
'
"
!ц] ч:,:1."'."
'.... '. ].. ''"
!:'
..'..
].'..'.'''..'
:|! р!|11
1о$1!г-з1'1о|;
!алря*.я!й
озя.ч..' *1 в}
входяои
"
:]:] ::9:
- :
з "".."""...'
:
|нпед6н(
;
.... ......::;11 ::: !:1...
: г!._91: !с ,!ля эс
;!.: з5,
]8 !э
!.о:
',1€
!]|. .}::
::;]!]]!::'э! !].]!
......1.-. ......... ."."... ...... . .. . -.:
-_
:!;.!;]''ё1!
-!:]:,;;1;, ;;|].!1:!!''!1!!1,]:
}ээ.]1"я:"'1:"ё'_.''-*..
^'' 1'..
]
:; :111_:[, !1,, *;!:.::;!].
.^..."_._':.!:1ц!._.:_:_]:!''''.'
.':{*::*|!.+:п.. ..1..'.'''' ?::Р:|1!"]ф !-'1:.
...о(!:...в;'1
-'= :...
1] : :.!г] !::|!!]:11|::
!л}!
!]
]
..:.,}'т!'.]!]]
. ] ::эа:]!:|||].|}
-.,.,'".'..' . : :"- -:с-_'э-:']:
:_|у_а_€.._:
:-г..з'..-,--'
{'.й:.ъ ::з
'
]
''1!
.
|.!
"'!}
д, ;':!].
:з.е::!!;|
п...р;ц)||1
!!!1{1.,
:'--'1..
д:т.п-с
'д!п]/||; .'.
];|
:.!.-_"..,.
....х'т.]_'л.,;
.--..-;
6ао_.9.ор. _чо{|у?.е
_'
_ _ .'..- :: :. г-:
5о!;;;; ое'е!о;";е;;| к': д']{:[]-; ' '_
:::'.",
5-9'!у||9 оеу'-е_!9р!]]:!]! |1!' д!! ]:!41!^9 .:, ",.,,' .
д:;:_,::'!:,,
5_'_'_!у_з!9'9еу!|!ч!]э!1.в]1в|:.!:!]!1!!!.'...'].. ''.' '. ' д!.1|}.1'.'.
;!:!!|л!!
5о{19а.е оеуе!оро1еп1 ц!!для цо5
:
!::|1. :;
. . .'. .
.
,!:,:-.)::-:.|
;'-о''}: |]:]
. .
'.'.';.'.'. . . . . ' . . . ;э:::::]|:
.
Рцс. 7.56. Фсновньсе харокпер|1сп|!кц плап компанш|! 6а8е (нацало)
-".,ж
#ж*ж
]|е 1!'9р_'{1р. '''!! _'_
ъч+щ
'
1 :_.сс
!:
',Ё:Ё!
[ -
|
чяспо 3хоАхь'х {анапо! на карп
од!"! пк (й';|;'/5'а6_
м"}с.
" ""р:.
(на51е./
пак(. * !афалов яа.ис,спу
516!€)
|:;}-!: -{19'9с;; ;"]ь!Б9й. ;;
'м.к<. <*69ость зыьбРо{ аФ даух
;;{;;.
]канал.х
6;;;;;;;а';;;;;;;:;;1а '
_____
__'_=
:
''.
'
.1
:
]
]вертикальное разреш€в'е
'входво* ияпедаяс
.
]защпта 6ход.
о'::!9'*е,',*' !'1]!!,91.|'чч:1'.' ' ' ' '''' .' '.
?_Ф._Ф-"_т:1Р:199'.:|1:'зз..я!1:'(€]:9э).входяь!е
1
1,,. .. --..--.
1':']'"'''
: ь.с .':] п!
|]1и 5'
'ч
!-|11у:':
:
: !:,';';!::|;;;;
):|]'::
|.!]!з.:.т:'8''
Ё|'с
!онве{|орь!
г'у{|щ !]9!!э]!!]!{,]
|]у4!!|:!!ц| ]{!]!{9Рз1 !!|1!!)
си<1е6. синхрон{зач'"
]'хл запуска
;
уро6еньэалу(/ё.:.е:::/:"...|::,:.:.):,..,',.
: }.;1':; 1!
!.! 5; о!
.!1Р!дза!к! ''
6.9е5<бре 5о.п0а'е
5о{!Фа.е оеме|ор|пео!
дн..е'о:.е
]
:)-..-:
к.1 для
!аь!!Ёф
59Ф9!9 ч9у!!9ц!]9!!1!!я|| _оо:.. . . ''..|
.1с.''ов|'
.' дР:])!1;
!!з....:..
::6.-_.
]
:".-:.-:
1
А!а...э...
|
::;;сгс:::
:
|1.1.\п.-.
::с .|ч
;:-'1..
:.] ::]
Ршс. 7.57. @сновньсе харак/пер1!спцк1| пла/п компоншш 6а6е (конец)
з69
[лава 7. Бшргпуальньсе Р€-осцшллоерофьс
ш лабора!порцш
7.1о.2. |-!рограммное обеспечение виртуальнь!х осциллографов
6а6е
3се приборьг семейства €опрьт5соре
ш|огут работать под управлением спец|4а_
обеспе.лен ия 6а9е5соре, которое дает возмо)кность
пользовател|о контролировать все параметрь1 плат Ацп, а такхе прос]!1атривать 14
л !4зиро]]?1нного' программного
устройством,{аннь!е' используя моць персонального
компьютера и программнь!х пакетов \{1:{ошз. !,инаминеское отображен|те с}4г!-{ала происходит со скоростью обновления [о 30 [ц. !!4меетс.ят во3можг!ость отобра)кени'! до 60 каналов' многооконньгй режим, регулируе]\,1а'] персистенция.
[1омимо стандартного пакета пользовател}о доступнь| мощнь!е дополн14тельнь1е
модули' позволяющие более детально обрабать:вать и анализировать даннь!е из[.{еа|{а.л1и3ировать захва!!еннь|е
рений:
. модуль Б[1Ф (бьтстрое преобразование Фурье) дл'1 исследования спектров
сигн€шов (до 1 млн. тонек);
. математи'леский модуль, реализующий функшии дифференш!4рован|4']' 14нтегрирова|{ия, автокорреля ции и |1р';
. 1\1одуль автомати(!еских измерений. позволяюш_дий отобр::жать десятки р1|]личнь!х параметров входного сигнала: амплитуда' !1астота' врем'! }|арастания| слада, ширина импульса и т' д.;
. модуль усреднени'| дает возмохность гтзбавить сигн:ш от слунайного шу\4а.
Фкно программь1 виртуального осциллограс}а 6а3е5соре показано на рис. 7.58.
3десь прелставлень| три осциллограммь! (синусоидального' прямоугольного !| треугольного импульсов) и спектрограмма сигнала одного из каналов. }ст;:новк:..:
программь! достаточно о!!евиднь! и при обзорном описании програ\4мь1 в особой
детализации не нухдаются. €лелует отмет|4ть о(!ень низкий и практически незаметнь;й на осциллограммах шум квантог,ани'1.
:]ч
са!ььге !оо|5 щпаоп
ц1!
ы ш ;5' ф !Ф Ф #}
ь ;-
/3, {.:
-::!ф1а;т[|ве|;
} 1':0, , ::, .. ," ..;
0ер1п!
-.** -ь Ё;;;];''--)
5!фгъз
.._ й];
з70
.
-"1
5!ч€|
о0а!
ч( я{* } '1
" /| ' " цч
о€!пр!! тгэ.е ]
' уеа 5с&-
.]5.:'_--.*,
!. | с.пг€:|с.!5
' п*гм
![!!-:] 1шшпш*
.,
-]
"]
,
7.10' €корос!т!ные
:]
л6пБ ]э!9.в1ге,
-:11
"
плап[ь[ комп&нц11 6а6е
'!" в с1 ш-
|Ё_0:':'_21_55{]-снф] :яптяшсге'зтс
])
.1б'57_св02
1,::1
516
5п+]о!5у 5]6
-!]дт€,5!6
ч;
Рцс. 7.59. @кно сцнгпь[ваншя ц прос,|1о!про ааннь!х файл'ов
[1рограмма предусматривает зап1]сь по.1\'чег|1{ь]х осцг.|ллогра\|п1 в (;:'тт|!':; ла;т:ть;х
с комментариями' а также с!!ить!ван11е _]аннь1\ из фа!]ла д.ця прос\!от[]а осц!.].цлог_
ра[4м в окне виртуального осц!,1ллографа'т. !{а р}{с.7.59 представ'це!}о ок11о с!1[!)_ь]|]||_
ния даннь|х из файла. 3десь интересно от]\1ет'{ть воз]\'1о)!(!-{ость пред{]'[|]|..1те.цьг|огс)
прос\'1отра осциллогра{\4мь|' которая \ран1{тся в вь|деленно[{ фа.!ле, и прос\1от|]а
комментария (если он есть).
}4нтерфейс 0а9е5соре пред\/с}{атр1|вает спец!1аль}]ое иг](рорь1а|{1.1о|{1{|]е ок}10,
котором отобра)каются резу.]ьтать1 авто\1ат11!]еских изптерени[.':. 3то ок;ло п0ка3а||0
на р}4с. 7.60 в основно\,1 окне с-1ева. €права над окно[.1 осц1,|ллог])ап{[! п0ка3а|1о
|}
окно на(1альной установк}{ в1{.1ов авто\|ат}1ческ!{х |]ь!({!.!слен!]й. в неь1 \1о)!(}{о }{а\'1ен##$;#ж##а*#.]#}#1*а;$
:8вь ц* сздф.е 1о.ь нпаф'] вер
!!;!;;!':]::.,,.:
,Бй Б.+ао", . ;',, ,.,
..'.,
'ь\!!
]': : ] ц||п
. .:.:: :']*
:::|;|;,;;|:.;'--::::
';
]].]]
нэ@
::]ьп|
1::.4- сп 01
| мыш
1
] ' пто!
.
;
..'.'.'
|:]
]9!7593..
,{ чэд{л. .|1ов;;а-,_
::
. ...' ]'''.'.,...._т...|']:|1
:
: я!1э я'!з
.............. :.:1?_$',?91,,,.'.
555]4з '
, . [, дгц:::ч; !;];)]
.
'ъъ4 Ё+а!тсРЁз!
1 :РБ
- ф рнй
!
{!4:';
гт*1еш '1..
1:бтлБ
---.'-'.' |' 6 }й;ц1;й;
'--.....)'.:::.Б]ф;]
.....""".."..;''.']1:Б_..гз!|1],|1!
:
1
1]1]9],,
...._-;_..аёл!:*щ! |]!]191,.
.'^'___1| |1 4 РсБк!{1| |::вчзс '
Ё#' г.:!_дш ])*ъ;
.'..''..'..
] ;!€
( яоБоц[ ...''....']..30...............
с5оыо(2)|1;цц31| 6;р15!
з*р**ь {?6м*й*'-!
-
1'.,;-']
5!п!ь| !с'
с$вепо(2)
сепЁ|э]
1::ь
1/
в с5г
Ру,сс' 7.60. Бьсво0 ре3цльпопов авп[омап[!ческшх вьсчшсленшй
з11
|лава 7. Бшргпуальньсе Р€-осцшллоерафьс
ш лабора1пор|ьш
тить канал, сигнсш.в котором подле)кит измерениям и галочками задать нухнь!е
видь! измерений. Бсего можно измерятьло 21 ;\араметра сигн:ша в каждом кан:ше
(напоминаем' что их до 60). !местно отметит9 удобную форму представления больш]их массивов измерений - в виде дерева кан€шов и видов измерений, а также
самих' относящихся к ним' результатов измерений.
Бозмо>кен экспорт результатов измерений в известнь1е пакеть| анали3а даннь!х
и в системь{ компь]отерной математики |2' 3]' в том числе в моцную матричную
систему мАт!Ав, обладающую весьма об:ширнь;ми средствами обработки сигналов и уникальнь1м набором пакетов расширения |45-47|. €реди них пакеть| по
обработке сигн€шов и изобролсений, а такхе пакет по вейвлетам [48]. Реализованньлй в 6а9е5соре ре)ким улучшенного разре;|]ения на базе технологии многократного квантования и встроенного модуля обработки сигнала позволяет повь|сить
эффективное разре|[|ение до 24 бит, нто открь!вает новь1е во3мохности в многоплановом и точном анализе сло)(нь1х сигн,шов.
-)!/_
|_лава 8. Фсциллографинеские измерения
!,оке имея современньпй осциллограф нельзя эффективно его приш,!еняпть без
знакомства с осцйлографинескими измерениями. Фсновь: таких из\4ерений и
описань1 в этой главе. 3то описание дано для измерений, вь|полн'1емь!х как с аналоговь!ми' так и с цифровьгми осциллографами. 3атронут достаточно широкий
круг осциллографинеских измерений. Фписание неизменно сопровождаетс'1 реаль_
нь|ми примерами и полученнь|ми реальнь|ми осциллограммами. Б сравнении с [|]
существенно расширено описание техники работь: с цифровь:ми осциллограс|апти.
8.1. !_!одготовка аналогового осциллографа к ра6оте
в.1.1. 8кл:очение аналогового осциллограФа и подготовка его
к работе
€овременнь;й
аналоговь:й
осциллограф
достато!]но
слохнь:й
по
прибор,
краг]|-
ней мере, для начинающего пользователя. 11оэтому стоит сказать несколько слов
о его включении и подготовке к работе. Ёихе примерьт такой подготовки дань1
для сервисного осциллографа осу20 - одного и3 самь!х дешевь|х и массовь|х.
14 широко у нас распространенного.
|1ри профессион€шьн0м применении осциллографов часто приходитсят фото_
графировать осциллограммь|.
Б этом случае используются
трубьп (тубусь:), изнутри чернь|е, устанавливаемь|е
специальнь|е конуснь!е
на экран 3"|!1 с помошь|о спе-
ци:шьнь|х (обьпнно винтовьлх) креплений' и имеющие крепление (то>*<е обьл.:но
винтовое) для фотоаппарата' !,ля измерений используется масгштабная сетка с подсветом. !_{о, у дегшевого сервисного осциллографа Ф€}20 такой трубьл нет' как нет
и подсветки масштабной сетки. } него лрименена 3|![ с масгштабной сетко:,1, нанесенной прямо на экран 3,т11. [!оэтому фотографировать осциллограммь1 прихо_
дится лри освещении
экрана обь:чньдм светом, поскольку
иначе чернь|е лини!.|
подсветки не будут виднь|. Б связи с этим качество приведеннь|х ни)(е ре&цьнь]!
осциллограмм
полу(]ается не очень вь!соким' но зато читатель видит все <<как есть'.
Б настоящее время для фотографирования осциллограмм удобно использовать
шифровь:е фотоаппарать:. |1олуненнь!е электроннь!е фотографии можно обрабать1вать с помо1цью обь:чнь;х графинеских редакторов' меняя их цвет' яркость и
контрастность и да)ке инвертируя изоброкение осциллограмм' превращать их из
бельпх на темном фоне в чернь|е на светлом фоне.
|!ре;кде чем включить ан€шоговь:й осциллограф, надо проделать следующие
действия:
. вьлбрать место для прибора и установить его;
. отрегулировать наклон ручки и прибора;
. проверить подключение (обь:нно сзади) кабеля питания и установки напря-
жения сети;
заземлить прибор, подключив провоА земли к специ.альной к,'::еш{ :ч!е
о вставить в
розетку сети в|тлку про9{!а питан1{я осцилл0грас}а,
[осле этого прибор \'!ожно
нажав кнопку в|<лю(1ений| Рош'с:. р:.:,
€еть, Бкл. и т. д. (названия могут'-.,,,.,/'''',.
несколько отл!1|!аться у разнь|х мод9лей 0сц,л_
о
;
,'
лографов). |1осле этого надо вь|хдать с минуту _ должна появиться одна гори3он_
37з
|лаво
$. Фсцшллоерафшшескце
ц3111еренця
Рцс. 8.1. [шншш ра3верпкц на экране
!пв цц
осцнлло е р офа пр 11 о пс ц
'пс
с1!енолов на вхо0ах
Ршс. 8-2. Р!скаэюенная сшнцсош0а
прш пробе рцкой
тальная линия на экране одноканаль|{ого осциллографа или две на экране двухка-
нального осциллографа. Бсли линий не видно, проверьте установку развертки на
автоколебательнь|й
ре)киш1 работь1
и увели!|ьте
до предела
яркость
лу!1ей,
повернув
ручку регулировки яркости по часовой стрелке до упора' 6бь:.тно это приводит к
появлени}о линий развертки на экране
- рис.8.1. Ё'сли их по_пре)кнему нет' поищите линии с помощью ручек смецения луча по вертик:ши и горизонтали. лин|4|4
от луча (луней) дол)кнь1 бь:ть при среднем поло)кении этих ручек. [роверьте их
работу, установите нормш1ьную яркость луча и сфокусируй1€ луг1 с помощью ру!1ки (рокусировки.
Фбьтнно, если к входам осциллографа
дет
наблюдаться
!|исть:й
лун
(или
два
луча
нинего не подкл}о(!ено' то на экране був
осциллографе),
двухканальном
кото-
рьтй мохет бьтть засорен наводками и шумаш1и. Бсли это видно' установите перенаводки дол)кнь| ис'
ключатель входов в полохение 6&\ (6гоьг:':6 или 3еш':ля)
-
чезнуть. Фпь:тньхе пользователи бьтстро проверяют осциллограф, коснувшись
входов рукой
- это ведет к появлению сильной наводки с частотой сети переменного тока (у нас з0 |ц)' 1,1зменяя длительность развертки можно наблюдать обь|.|но искахенную синусоиду с частотой сети
- рис. 8.2. 3то говорит о работе усили-
теля вертик2шьного отк.[1онения и развертки осшиллографа.
8.1.2" [1одклпонение осциллографа к источнику сигнала
Аля: набл:одения какого либо исто(|ника сигнала ну)кно' прежде всего' правильно подкцючить его ко входу осциллографа [43) или к нескольким входам, есл!4
используется многоканальньтй осциллограф дл;г просмотра нескольких сигналов.
3ходьт современнь!х осциллографов представлень1 радио(1астотнь1ми разъемами
[54]. Аля подключения входа к источнику сигн:ша чаше всего используется осцнллоерафниеский пробник в виде м'шоемкостного кабеля' имеюцего ра3ъем дл'1 под_
ключения ко входу осциллографа, кабель и головку с иглой !.1ли крю(!ком. 14ногда
вместо такой головки используется пара коротких проводов' оснащеннь|х зажима-
<(крокодилами)>. Ёекоторь:е пробл-.тики оснащень| делителем напряжения или
]\{и
да)ке активной головкой, обеспе.ливающей повь1|]|енное вхо0ное сопро!11цвленце и
умен ь1шен н у то вхо0 н у ю е,|,! кос п1 ь.
1акое подкпючение обеспе.{ивает большое входное сопротивление (обьтнно от
0,5 до 2 йФм) и умеренную входную емкость (лесятки пФ). |( со)калени}о, !|ем
длиннее кабель пробника, тем вь!ше входна'1 емкость осциллограс}а. Фна ]\,1ожет
достигать 100 пФ и более, тогда как емкость входа осциллографа без кабелят составляет 15-з0 пФ. [|одобнь;й способ подключени'| осциллографа к источнику
з74
8.1. |7о0еоповка аналоеовоео осцшллоерофо к робогпе
сигн:ша практикуется лри исль|тании устройств на 1["|[ или йФ[1 микросхемах.
исследовании электротехнических устройств и т. д. Бсегда надо помнить' что один
и3 3ахимов пробника (земля) дол)кен бь;ть подкпючен к зеп,1ле испь|туеш1ого
устройства, а другой к той точке' откуда снимается сигнал.
! широкополоснь!х осциллографов обьтнно применяется низкоо['{нь;:;| вход сопротивлением 50' 75 или ]00 Фм (обь:нно 50 Фм). Б этом случае осц!4ллограс[ пол_
к-ллючается к источнику сигнала' име}оцему аналогичньтй вь:ход, с помошью о.г*
резка коаксиального кабеля с Б9 разъемам|4 на концах. [{ри этом вахно обеспе!!ить
точное
соеласованце
волнового
сопротивления
кабел'!
с
входнь{]\1
сопротивлением осциллографа и вь]ходнь|п4 сопротивлением генератора. Ёу>кно.
'лтобьл согласующие резисторь: бь:ли одинаковь!ми' например 50 Фп'т. Б слунае р.з_
нь|х волновь!х сопротивлений при[.1еняются коаксиальнь1е переходн11ки. Б
согласования
отсшствуют
о/пра}кенця
сигнала
ре>к;,.:ьте
и форшта импульсов
практи!1еск}!
нс
искажается. |1ри отсутствии согласования набл+ода|отся отра)кения от мест
рассогласования и форма импульсов может с1{льно искахаться. йного тонкостей
рабо.т.ь;
с вь!сокочастотнь{ми и 11]ирокополоснь|ми согласовагтн!:ми цепя[1и и \']-ц11'т1||
можно найти в справо(!нике [54].
8.1.3. Бьпбор режимов работь| усилу'телей канала }
1(ахдь:й вход кан'ша { осциллографа имеет переключатель ре)кимов работьт,
входной аттенюатор' регул']тор чувствит'ельности и регулятор положения лини}{
кан;ша. |1ереклюнатель ре)кимов работь: обь|чно имеет три по3и|1ии:
. А€ - подача только переменной составля|ощей сигнала;
: пс - подача сигнала с постоянной составляющей;
о 6&Ф{_]\) заземление входа.
-
3 положении А€ обьт'лно исследуются сигн:шь: небольшого уровня с от(:п:льтрованной постоянной составл'!ющел;!. 3то могут бь:ть, !{апр}4мер' сигналь] с вь!_
хода усилительнь|х каскадов. Аля отсева постоянной составляющей использу;отся;
разделительньле -г{6-цепи. €ледует по[4нить, что в этом случае А9{ осциллогра(;а
содер)кит спад на низких частотах и характеризуется низшей частотой среза./.|{'
равной 5_20 [ц. Фна тем ниже' .!ем больгше постоянная времени разделительг:о1!
.&6-цепи.
3 полохении )€ разделительная цепь отключена и осциллограг! реаги1эуе'г на
постоянную составля!ощую сигнала соответству1Ф1-|1им смещениеш| линии к:]нала,}.
3то мо)<но использовать для измерения постоянной составляю1цей с:.'тгнала по о1._
к.'1онению линии от положения' которое она занимает при отсутствии с}..1гнала.
.[|ля установки лини|4 в отсутствии сигнала у многих осциллогра(;ов есть поло)1(е_
ние переключателя ре)кимов входа 6РФ[]\).
Ё'сли его нет' то надо просто 3азеп,1лить вход.
€ледует отметить' что большинство осциллографов могут и3ш|ерять и инд}4ци_
ровать сигналь! только с одним заземленнь![,1 вь[ходом
- второй и]\4ену1от <горячим,. Ёикоим образом нельзя подк-г1ючать осшиллограф
к лвум произволь!!ь!1\!
точкам испь:туемой схемь1' если одна из них ггеземля. -[]ишь оченьдорогие осциллографьл с гальванической развязкой входов допуска|от лодобное подкл|о1|ен}.1е.
1(роме того есть двухкан'шьнь!е осциллограс!ьт]
у которь!х входь1 г,,|о)!(|1о |]кл!о({ать
по дифференци€шьной схеме и полу(|ать отобрахение сигналов (сн 1
- €Ё2). Фднако <(холоднь|е)> входь! долхнь| подкцючатьс'1 к земле испь!туемого устройства.
з15
|'лаво 8. Фсцшллоерафш,+ескше ш37'ереншя
!'вухканальнь!е осциллографьт помимо перек]1ючателей ре>л<имов входа имеют
моов. Фн имеет следующие позиции:
переключатель рехимов работь: кан,шов
. €Ё1 - просмотр сигн;ша '4а*'ала
. (112 - просмотр сигнала&анала 2
-
1
. Р1-]А! _ просмотр обои! сигн2шов (с двумя лмниями)
. АР) - просмотр суммарного сигнала от обоих каналов
. [1ервьле два ре)(има в особь;х комментариях не нухдаются. Фсшиллограф применяется как одноканальнь:й для просмотра сигнала с кан€ша €Р| 1 или €Ё2' Б ре>киме 9|.-)А[ мо>кно просматривать сигналь| одновременно с двух каналов. Аля
этого трубка осциллографа долх<на иметь два луча или осциллограф оснащается
коммутатором' позволя}ощим просматривать два сигнала дахе при одном луче
трубки. 1(окдь;й луч мо)кно леремещать по вертик€ши с помощью ручек вертикального смещения'
обь;чно обозначеннь!х
Б ре>киме А)) просматривается сигнал в виде суммь! кан€шов - сн1 + сн2.
Аля того, чтобь; просмотреть разность сигналов в кан,ше €Ё{2 обь:чно имеется переключатель фазьл сигнала. Фн позволяет инвертировать сигн:ш канала. 14ногда
такой перек-лгючатель имеется в обоих кан€шах.
Б кахдом канале современного осциллографа имеются калиброваннь1е аттенюаторь|' позволяющие менять чувствительность осциллографа по вертик:шьному
отклонению. Фбь:чно чувствительность 3адается в мБ/дел или 3/лел по правилу 1,
2, 5, например 1 мБ/лел ,2 м3| Аел,5 мБ/лел, 10 мБ/лел' 20 мБ/дел и т. д. Фбьг':но
с таким переключателем совмещена ручка плавного изменения (уменьшения) нувствительности. 14ногда эта ручка делается отделенной от переключателя.
в.1 .4. (алибровка чувствительности
!бедив:шись в работоспособности осциллографа можно приступить к его к4-
либровке' Фна заклточается в установке с заданной (по возмо;л<ности минимальной)
тракта. ! современного
Фн создает прямоимеется
в
его
составе.
калибратор
осциллографа простейл;,ий
погре1шностьто коэффициентов отклонения вертик€ш|ьного
угольнь!е симметричнь|е
импульсь; (меандр) с заданной амплитуАой
и заданнь|м
периодом. 3то позволяет осуществить изначальную калибровку осциллографа по
напря)кению и по времени. Бь;ход калибратора вь!водится на специальнь:й разъем
или на небольгш}ю <<петлю)) с надписью Рковв, на которую можно повесить крю-
!!ок
входного
кабеля
(в старьпх
осциллографах
для
калибровки
надо
бь:ло
соедй-
нить кабелем вход осциллографа с вь:ходом калибратора).
!,ля калибровки следует вращением ручек изменения чувствительности и смешения луча по вЁргикали добиться точного соответствия размера изображения
значению двойной амплитудь{ калибратора. Ёапример, двойная амплитуда сигнала (меандра) калибратора сервисного осциллографа Ф€!20 равна 0,25 в с погре11]ность}о +5%.т{астота сигнала 1 к|ц. Бсли установить чувствительность осциллографа 0, 1 Б/д", (деление больгшое), то расстояние ме)кду вершинами полуволн меандра долхно бьгть 2,5 больгпого деления |||каль| 3.]11' Бид сигнала калибрАтора
показан на рис. 8.3. 1&либрованнь!е коэффициенть| отклонения указань[ для
крайнего поло)кения ручки плавного их изменения при ее вращении по часовой
стрелке до упора.
(алибровки осциллографа по времени обь;чно не требуется' поскольку при
установке ручки плавной регулировки длительности ра3вертки в крайнее положение (тоже до упора) длительность развертки устанавливается равной той длительз76
8.1. 1о0еоповка аналоеовоео осцшллоерафа к работпе
Ршс. 8.3. €шенал
калшбрагпора (лсеан0р)
ности' которая указана лозициями переключателя длительности развертки' тем не
менее, стоит убедиться в этом' изь{ерив длительность периода меандра. |1оз;<е пць:
обсудим подробно работу с разверткой.
8.1.5. }чет влияния входной цепи осциллограФа
|1олное сопротивление 7вх при входе на постоянном токе у аналоговь!х осциллографов носит комплекснь:й характер, поскольку его компонентами
ак'1вляется
тивное сопротивление лвх и е}.1кость €,*. 1ипиннь!е значения *,":0,5
2 йом,
-
6,*:15 _ 30 пФ. [{апример, у осци]1лографа Ф€}20 {,": 1 йом, а 6,,:25 пФ.
Бсли источником входного с}{гнала является ток |(|), то постоянная времен11
входной цепи будет равна Ё,* 6.* и имеет довольно большую вели!|ину, напри[4ер'
у осциллографа Ф€}20 она равна 25 мкс' [1оэтому не приходится рассчить1вать !-{а
возмохность
набллодения импу.!ьсов тока с маль!ми временами н!|р:}стания и спа-
с /{,':50 _ 100 Фм, что и характерно
для сверхскоростнь]х осциллографов. (ак правило' значение согласуется со стандартнь!м волновь!м сопротивлен11ем коаксиальнь1х кабелей' по которь[}'4 мо)кно
передавать сигнапь! без заметнь1х искФкений на расстояния до нескольких метров,
иногда и десятков метров'
3ообтце говоря' токи измеряются осциллографом с применением 1шунта по падению напря)кения на нем. Ёапример, если мь! хотим, чтобьт токи до ! мА соответствовали входному напряхению осциллографа ло 0,1 в' то надо параллельно
входу включить ре3истор
- шунт -&* с номиналом 100 Фм. Бстественно' !!то пр|4
этом постоянная времени входной цепи ре3ко упадет
пр|{мерно до 8'6'". [ак
нто проблема больгшой постоянной времени исчезнет. [1ри наблюдении импульсов напряхения и(г) надо учить|вать внутреннее сопротивление ре€шьнь!х источников напряхения ;{". !,оке на посто'!нном напр'1)кении это ведет к уменьшению напряхения на входе со значения {/, истонника ло
входного напря)кения
да. !,ля этого надо применять осциллографьл
0''=0и
Р',
Р., + &,'
Бсли .г{":.&,*, то ослабление входного ,^',',А,"тавшт 2раза. Ёо, если ;?, со*
ставляет 1 кФм, то при {вх
1 йФм это осл1бление составит всего примерно
0,| %, а коэффициент передачи входной шепи будет 0,999. 1аким образом,
'"..д.
желательно работать при {'<.Р'*.
Б этом случае значительно умень1{!ается и постоянная времени входной цепи'
:
равная
з77
[лава $. 0сцшллоерофш+ескше
1|37|ереншя
_ (-''..
т!д{-.. =
!''
Р,,
Р,,Р',
= €"вх"тт'
""Р,,'
-
-
Р,,
[1рг:бли>кенное вь]ражен|1е сп0аведливо пр|4 {и<,{вх. Ёапример, при .&':1 кФм
гт
6'':25 пф он?'| составит 25 нс, Ёротив 25 мкс при регистрации токов без гшунта.
4ля оценки влияния вхо['Ё-ой цепи на вид и[.1пульсов проделаем слеАулоший
экспери\{ент. Фт генератора прямоугольнь!х импульсов (например, |-3-111) пола]114ь1 ! {а
вход осц!1ллографа
пряш1оуголь|{ь|е импульсь|
меандр
с !|астотой
100 к[гт. Фтрегул;..труеп,1 развертку так, (1тобь| на экране появилось |{есколько пери-
0лов |..1\1|1)]-пьсов
- рис. 8'4. |4з рисунка в!4дно, нто форма импульсов весьш4а близ-
](а к п]]'1\1оуголь;.гой, так !!то бьтстрьте перепадь] почти не виднь1.
-[е;:ерь
Р:5 1 кФш:' имитируюгши:;|
вь1ходного сопротивления генератора. 1(артинка на экране осциллог1э:т(;а п,тенятетс'| раз!{тельно: от пр'1[.{оугольности ||мпульсов не осталось и следа
срис. 8.5). [еперь ип,1пульсь! !1['{е!от вид отрезков экспонент заряда и разряда входподад!.1]\4 те хе !..1п1пульсь1! но через ре3истор
у!]е.[}|[|е!!11е
ноЁ| епцкост'1{ осциллограс}а, прг.т этом а\4пл!4туда импульсов заметно упала' []одоб-
посто'!нной вреБ\ФАЁой цегт;.т сверх ра3уш!нь!х зна(1ений. 9тот пример наглядно }4лл|острируе_г |]_[!1'!!]|!е да)ке небольшо}:| емкости входа.
!1ь1с !|ск{:'|)!(ен11'| у)!(е явно недо]1устимь1 и связань! с увели!1ением
|;1€1!1.{
{)у;с.8.4.0ряльоуеольнь'е ш7{пульсь! Ршс.8.5. |'1скаэюеншя пря!|1о!еольноао
шмпульса после !вел!]ценшя вьохо0ноао
с часгпогпой 100 к!-ц но экране
сопро/п!1влен!!я еенера!пора на 5| кФм
осцшллоарафа
оценить !|астотнь1е искажения, вносимь|е входной це[1!э}0 0[!1].1'|1!ографат. [ранинная; частота входной цепи' оцениваема'1 как обь|чно на
\'|)ов|{е сп:'тда А9!, на -3 дБ, оценивается как/',*:0'35/т,*. {_{апример, дл'! наше!'о пр1.]\{е1]|] полу(1и\1 й,': 14 \4[ц. {оке для 10-20 й[ц осциллографов вли'|ние
входтто|] цеп14 оказь!ваетс'1 весьма 3на!|11тельнь!м и означает не только ухудшен|4е
|,'1:зогд;'т бьтвает полезно
г0[|ност].1 11з\1ерений, но и существенное иска)кение формь: импульснь!х сигналов.
8' 1'6. !-{рименение компенсированнь|х делителей напря)}(ения
!.4'т'атк, вьтполненньтй вь111{е анал14з показь!вает,
что у аналогового осциллогра-
с}а ;;<елательно и]\,1еть как ]\|ожно большее входное сопротивление и как мохно
\1е!{ь!шу}о входную е\,1кость. ФАнако, в реальнь!х условиях мь1 имеет эти параметрь1 (0т бога>, т. е. присушие данно]\'|у осциллографу. |1оэтому приходится идт|4
к
|{!1 разл1.1!!г!ь1е ухишрен!4'! ради улуч|1!ения пара]\,1етров входной цепи. мохно'
и
или
повторители
на
Б
€
9
полевь|х
истоковь1е
э]\,111ттернь1е
!!р!4[,1еру! пр14[,1енить
1 /,\
8.1. 1о0еоптовк& а.нало2овоео осцшлло2рафа к ро6опье
биполярнь:х транзисторах или широкополоснь!х операционнь1х усилителях (сш':.
раздел 8.10).
Бсли осциллограф обладает вьлсокой (1увствительностью по напряжению, (|то
справедливо для боль1_|1инства современнь1х осциллографов, то мо)кно улучшить
параметрь| входной цепи применяя компенсированнь1е делители напр'|жен]4'|.
Фни вь:лолня|от и еще одну ва)кную функшию: увеличивают предельно-допустимь;й
уровень
напряхения>
подаваемьлй
на
вход
осциллографа.
Без
делителей
этот
уровень обь;.лно не превь!11!ает 50 в, а с делителем 1:10 увелинивается до
400-500 в.
|]ороло дахе применение стандартного делителя позволяет у]\4еньшить |4ска)!(ения формьл наблюдаемь1х импульсов. Бозьппем, к при{\,{еру' стандартнь1:',: делитель
от осциллографа осу20 и' установ1,1в его переключатель в положение 1:10, подадим на вход осциллографа испь1тательнь:Ё.': прямоугольнь:й сигнал с .ластото|,! [00
1([ц. !величив !|увствительность осциллографа в 10 раз, получим на экране форпту
импульсов' пока3анЁ(у!о на рис. 8.6.
Ршс.8-6. |'|скаэюеншя пря'|о!2ольно?о шмпульса после цвелшцен|!я вьохо0ноео
сопро,п11вленшя еенерс1!пора на 51 к@м, но прш по0аце сц2нало иерез 0елшгпель ]:10
\4ь: видим, (1то искаженг.:я формьт импульсов довольно заметно ум9нь|||ил}4сь,
хот'| и явно наблюдаются 1,1 на этот раз. Ёо амплитуда импульсов у)ке по[!т!4 достигает исходной величинь1. 3то свидетельствует о том, ({то входна'! е1\,1кость
осциллографа
при применении
делителя 3аметно уменьшилась.
Разберепсс'| в !!е\,1
т}т дело.
|(омпенсированнь|е делители строятся по схеме' приведенной на рис. 8.7. €обственно делитель напряжения строитс'] на резисторах ;{' и ;{', принешт Ё' мо>кет
бь:ть просто входнь!м сопротивлением
осциллографа'
стоянном токе вь|числ'тются по формулам:
[]араметрь: делител'|
н!-| по-
Р,х = Р, + Р', и ( д = Р'|(Р, + Аэ).
Ёапример, если Р': 1 йФм и {: :9 йФм, то имеет -:{'': 10 \4Фм и кд-_ \/\0.
1аким образо]\'{, входное сопротивление увели;фо в 10 раз' но в 10 раз падает |!
уровень напряжения' поступающего на вход,бсциллографа.
!(онденсаторьл 6, и €'служат лля коррек{:ии А9!, и переходной характерист:..тки делителя. ]-{епь -&' 6, вьтзьтвает подъем А9[ на вь!соких (!астотах, а шепь 6,.&.
дает 3авал на вь}соких частотах. [1ри опрелеленном вьгборе посто'!ннь!х вре[4ен}.|
этих цепей возмохна компенсаци'| искахений, откуда и назван!1е
- коп,1пенс!4рованнь!е делители. 3 самом деле' дл'! коэффишиента переда!\и делител'.|
\,1о)1(но зап и сать:
з79
|лава 8. Ф сцшллоерафшнескце
ш3'!е ренця
Ршс. 8.7. (хема компенсцрованно2о
0елшпеля осцшллоерафа
у 0,', = 72
,'д=
0^ 2,+ц
Рсли т':т', то значение ,(' определяется как:
Р'
к'=
" *, +л?,
1аким образом, при равенстве постояннь!х времени цепей Р,€, и 6';{, коэфф:а-
циент передачи делителя перестает зависеть от частоть|. |1рактинески1 для достижения условия компенсации емкооть 6' нухно подстраивать' например с помощь|о подстроечного конденсатора переменной емкости. Аля делителя 1:10 резистор {' дол)кен бьтть равен 9.&'. 3то означает, что емкость 61 Аол>кн'а бь:ть в 9 раз
мень1]1е входной емкости 6'. Бходная емкость делителя определяется последовательнь!м соединением
€,
и €':
(,,,. =с,'!"=с,.
|1риближенное значение справедливо при (д''\ и €у-*€э. 1ри;(, :10 входная
емкость делителя почти в 10 раз мень;11е входной емкооти осциллографа. €ледует
помнить' нто в 6, входит не только истинная входная емкость осциллографа' но и
емкость монтаха и ка6еля. [1оэтому на самом деле умень1|!ение входной емкости
делителя по сравнению с входной емкостью осциллографа будет не столь заметньлм. 1ем не менее' именно это и объясняет заметное умень1шение иска)кенг.:й импульсов при работе с делителем. Фтсюда вь|вод: если чувствительность по вхолу }
позволяет наблюдать сигн'ш с делителем' то всегда применяйте его. 3то заодно
и средством защить| входов от больших напряхений.
'|вляется
}величение активной составляющей входного сопротивления делител'1 не всегда полезно' поскольку ведет к изменению нагру3ки на испь!туемое устройство и
получению разнь1х результатов при отсутств'1и делителя и при его применении.
[1оэтому делители часто проектируются так' что бь: входное сопротивление
осциллографа оставалось неизменнь1м как при работе без делител'|' так и при работе с ниьц. 3 этом случае делитель не увеличивает входное сопротивление осциллографа, но все хе уменьшает входную емкость.
8.1.7. }становка точной компенсации делителя
1(онструкшия стандартного щупа с делителем 1:10 современного осшиллогра(;а
представлена на рис. 8.8. Аля подключения делителя к ну)кному месту испь1ть1вае380
8.1. [/о0ео,повка ан{7лоеовоео осцшлло2рафо к ро6огпе
1риммер компенсации
Ршс.8.8
мой схемь1 используется
миниатюрнь!й
крючок, обнахаемь!й
!1ри помощи
отхи-
ма. Ёа корпусе делителя имеется миниатюрнь;й переключатель
двихок' которь:й отключает делитель в полохении 1:1 или вк.ггючает его в -полохении !:10.
Б конце провода у разъема подюцючения ко входу осциллографа имеется подстроечнь;й конденсатор переменной епцкости
- /прцммер. Ам и устанавливается компенсация (с помощью маленькой отвертки).
[!равильная установка три}'1г'1ера позволяет наблюдать прямоугольнь!е импуль-
сь: калибратора практически без искахений
рис. 8.4. !опустимь! очень небольгшие вь:бросьл на фронтах' но вер1пинь| импульсов
долхнь! бь:ть строго горизонта-
-
льнь]ми.
Бсли емкость 6' мень11-1е заданной из условия компенсации' то булет иметь
место недокомпенсация искахений делителя. |1ри этом осци'1лограммь| меандра
имеют характернь|е подъемь] вер!].1инь!
- рис.8.9. Б этом случае преоблалает ин-
тегрирование сигн€ша.
[{апротив, если емкость 6, вьтт:'.те, чем ну)кно для компенсации, будут наблюдаться осциллограммь!, пока3аннь1е на рис. 8.10. |!ри этом наблюдаются заметнь|е
вь:брось; на фронтах импульсов и спад их вер11]инь:' Б
данном случае преоблада9т
дифференцирование импульсного сигнала. !(стати' к такого рода иска)кени'|м
ни3кочастотнь1х импульсов ведет и применение
разделительной ;{6-цепи на входе
осциллографа, применяемой для отсева лостоян ной составляющей си гналов.
Рцс. 8.9. 9сц;,сллоерамльс меан0ра прш
н е о о ко]\4 пе нс (' цц !! цс каэ!с е н тл й 0 е л ц гпел я
Рт/с. 8. 1 0. 9сцшллоерам:льо меан0 ра
пр|) перекомпенсац||ц 0елцпеля
Рше раз уместно напомнить' что на практике ну)(на точная компенсаци я
делителей и форма меандра дол)кна бьлть почти идеальной
как на
точной
компенсашии
возмохнь|
заметнь1е
иска)кения
-
формьг
рис. в.{. при !е-
импульсов'
при!!ем
не то_'!ько меандра' Аля подстройки компенсации обь:чно поль3у]отся сигналом
калибратора' вь!дающего симметрич нь]е прямоугольнь|е импульсь! _
меандр.
381
{ лово 8. Ф сцшллоерофшнескше ц3л!е реншя
в. 1 .в. .|1абораторнь!е испь|тания аналоговь|х осциллограФов
в нау!|ной работе или при то(!нь!х измерениях,
пара\,1етрь!
частотнь1е
1_о его вре1х,1енг!ь]е
долхнь1 бьтть достаточно то[|но измере']
1{ь{ !1, по воз\{о)кност!1, откалибровань:. 1( со>л<алению' это требует применения
спец}.1:!ль|!ь;х пр;.,тборов и \,1етодик и за!|астую возмохно только в специашизиро! {\!ер| |'гел ьн ь:х лаборатор! |'|х.
ш:! н н ],| \
Б Россгтгт до сих пор Аел.|ствует |-Ф€] 8.311-78 <гси. 6сшиллографь: электрон!{о--;|у!|евь1е. \4етодь; }4 средства цще1йи,, которьтй бь:л разработан более четверт14
века т'о[ту наза|д |,1 ньлне безнаде!кно устарел. 1ем не менее' проверка осуществл'!етс'1 г|о :теп'ту. 1(ак у)ке отмечалось, проверка коэффициентов !!увствительности
для совре\':е|{!{ь1х ши(;ровьтх осц1{ллог1]ас!ов рекомендуется на постояг|но]\'| токе,
(!астоте
11о !]оз[{о)к!{а и с по[,1ощью калиб1эаторов, вьграбать|вающих меандр на
типа и|-\\, и\-|4, 14 1-15
1 к[ц. 14ь';е;оцр:есяг в Росс:ди старь{е калгтбраторьт
1,1| - |2 пол ноцен но{.1 проверки совре\,1еннь1х широкополоснь|х аналоговь!х и шис!Бслгт осг{г.пллограф используетс'!
!
[{
1]о в ь|
:.'т
х Ф€ !{}1;'|'|1Ф[!?с|ов не обес пе'т и ва:от.
А-ця л..тзуте1эег!|4я вреь4ен нараста!]ия и установления переходнь!х характеристик
совре\1е|{нь!х осциллограс|;ов ну)кнь1 специальнь!е генераторь[ испь1тательнь!х !4[,1_
пульсо|} со врол,{е|-{е[,1 нарастан}4я в дол},1'нс. Фдин из таких приборов А760-3 с наз1]а1!!4е}{ 5сорс ?ез{ег (осц11л.цографи,теский тестер) вь|пускаетс'т фирптой нАмвс.
Бго т;ттегшнг.'тйт вид локазан на рис. 8.|1.
Ршс. 8.1|. 9сцшллоерафшиескшй
[песпер н760-3
3тот очеггь простой прибор с батарейнь|м питанием имеет следую|цие техни(|еск1'1е хар;1ктерист!.1ки:
о | вьтсокостабильнь1х кварцованнь|х [!|1стот для калибровки разверток:
1_10-100 [ц, 1-10-100 !(!-ц и 1 й!-ц
. 1(алл.,тб}эоваг{нь1е посто'|ннь1е напря)ке}|ия
о Бьтход 1.1мпульсов с вре1\4ене]\'1 нарастания менее 1 нс
. 3 уровня напря>кений: 25 п:Б на нагрузке 50 Фпц, 0,25 в и 2,5 3
- Работа от батарет! - 4х|,5 Б (элеп'':ентьт АА)
о 1р;.т вь!сокоэкономичнь1е интегральнь1е \4икросхемь!
. Разпдерьт: 125х80х42 птм
1|ля п1'тове1эки переходной харпк'теристики осциллографа лостато,|но подать на
!!его |1\111ульснь;й сигнал от тестера и уста!-1овка]\4и синхрони3ации и развертки добг:ться !]абл]одения (;ронта импульса.
р!.1с. 8'12. Бремя нарастания переходной
-
характер1.1стики опреде.ц'|етс'1 как вре\'|я) отсчитанное на уровнях роста напряжеЁ{|.1'| о'г 0,1 до 0,9 от а]\'1пл|4тудь! и]\'1пульса, види['1ого на экране.
.[|'а>:<е с по\,1о;ць!о специ&г1ь}-1ого прибор:'г измерение временнь|х параметров ши-
1]окополоснь|х аналоговь1х осциллографов св'1зано с большими проблемам!ц. 1а382
&.!. 1о0еоповка с|налоеовоео осццллоерафо к робогпе
Ршс.8.12. !!а6лю0енце фронпоа ш!у1пульса о/п !пес/пера
кие измерения приходится вь!полнять на самь|х коротких развертках. но дахе в
этом слу(!ае развернуть фронт импу-1ьса на 3начительную !!;1сть экран уда1ется да-
леко не всегда. 1(роме того' надо обеспечить время нарастани'| испь|тательного
импульса /4,ц4!4,11, где ,фо
:
- время нарастания осциллограс|а. [1оскольку /с)о
0,з5/в, то ухе для 350 \4 !_ц осциллографа }'|]\4еем |оо: | нс' т. е. для испь!тан|т'| такого осциллографа нухнь! испь|тате-:1ьнь|е импульсь1 с вре\4е}{е[4 нарастаг|!4'] 3ап4етно меньше 1 нс. Рсли по осц|4ллогра]!1\1е определить /осш, то вреш'1я |-!араста!_!!1'|
осциллографа ппо>кно оценить как:
т*, = ,' т)', _ т],,
.
Ёапример, если ,осц :2 нс, 8 /од.: : 1 нс, то |ц,9: 1,73 нс.
|4зш:ерение А9!, каналов вертика1ьного (иногда и горизонтального) отюпо!{ения осциллографов вь!полн'[ются по,]аче'! на вход синусоидального сиг|{ала с р'{дом !!астот и постоянной амплитуло!|. 11ри этом вь|числ'\етс'\ а]\,|плитуда этого
сигнала по осциллограмме и строится график А!{,. Берхн']я (!астота среза осц|,1л_
лограс|а определяется как частота синусо}1-]ш|ьного сигн:ша' }{а которой его !4з1\4еренна'! амплитуда падает до уровня 0'7 (-з дБ) от уровн'| синусо1|дь1 на г!!1зкой
!|астоте
- обь!'|но 1 к{-ц. Фбьгчно А9{ осцг:;т-тографа соответствует А!{{ Ё9-с|;:.'тльтра |аусса. !(ак известно' такая А9{ дает переходную харатктеристику без вь:-
броса. Ёо, из-за нали!!ия в усилителе } корректируюцих
цепей || пара3|4т}{ь!х |,!н_
дуктивностей у пластин трубки, нередко А!{ отклон'|етс': от гауссовско[!1 !|то {}е_
дет к появлению вь:броса и даже его колеба-тте-1ьному характеру.
€хема д,ля сн'!тия А9{ осциллограс}ов представлена на рис. 8.|3. €игнаш от генератора синусоидальнь:х колебаний подается на вход тройника. € одного его вь1-
хода сигн:ш подается на вход осциллографа, с лругого на контрольнь:й 99-вольт-
птетр. € его по]\4ощью контролируетс'| посто'!нство амплитудь! синусо|1даль!-{ого
напр'1хения, подаваемого на осциллограф. )(е-даФльно' !{тобь! при и31\4ерен[|ях
размер осциллограммь| по вертикали составляу'60-80 % от полного раз[,1ера экрана по вертикали. Фбятзательно согласование из]\{ерительного тракта по вол|]овоп,1у
сопрот!4влени:о кабелей (обьт.тно 50 Фм).
!,ляг проведения измерений мо>кно использовать разл}4(|нь|е генераторь;. Ёа'г-
пример' простой ;.т малогабаритньтй генератор с кс-450в с}:..трмьт 6оо6 \!11!
(рутс. 8.14) генерирует синусоидальнь|е напряжения от 0, 1 до 150 й[ц, что позво_
л'{ет проверять многие сервиснь1е осциллографь:, крошле 11!ирокополоснь!х. 6дн;тко
вь|ходное напря)(ение этого генРратора не калибровано и сильно мен'1етс'{ пр|4
из\4енении частоть!. [1оэтому его контроль Б! вольтметром обязателен.
з83
| лаво 8. Ф сцшллоерафшнескше ш3мерен!1я
Ршс. 8. 1 3. Р1 змерштпельноя схе.ь1а
0ля сняпця А||[ осцшллоарафа
Ртлс. 8.14. |-енератпор сшнцсош0альньсх
с11еналов сРс-450в фшрмьь 6оо4 [!|!
Бообще стоит отметить' что де|.шевь!е Б9-генераторь|, вроде скс-450в фирмь:
6оо0 \{!1!, часто дают искахенную форму синусоидального сигнала' искажения
виднь| даже на глаз. в этом случае 3амер уровня сигнала дахе Б9-вольтметром бу-
дет давать неточнь!е пока3ания и испь|тания окажутся довольно грубь:ми. 1_енера-
торь! стандартнь|х сигн'шов с хорошей формой вь!ходного сигн'ша достаточно дорогие устройства и проверка осциллографов с их помощь1о осу1цествляется в специализированнь|х поверочнь|х лабораториях.
8.2. Ра6ота с ра3верткой и синхронизация
8.2.1. 1.1зменение рехимов'развертки
Фсшиллограммь| на экране осциллографа полунаются как результат ра3вертки
сигналов во времени. [ля этого слу)(ит генератор пилообразнь|х импульсов, назь1ваемь:й генератором ра3вертки осциллографа - иногда просто разверткой. Фн мо;<ет работать в различнь|х ре)кимах работь:, переключаемь|х с помощью [8!€([}Ф:
чателя рехимов работьт ра3вертки моов (не пщать с \4Ф)Ё в тракте вертикального отклонения). Ёапример, в осциллографе Ф€}20 этот переключатель имеет
следующие позиции:
. А{*.]1@ _ автоколебательнь:й ре)ким' при котором луч (лучи) есть на экране
.
даже в отсутствии сигн,ша синхронизации;
\Ф&й хдущий рехим' когда развертка срабать]вает от однократного или
повторяюцегося и мпульса си нхрон изации;
-
о 1!-! - 3апуск развертки телевизионнь|м сигн!шом кадров;
. 1€-Ё - 3апуск развертки телевизионнь|м сигналом строк.
' Б автоколебательнь:й ре)ким развертка переводится для начального поиска сиг-
нала или при исследовании периодически повторяющихся сигналов. 3 этом слу-
чае даже при отсутствии сигналов на экране виден один луч или два луча в двух_
канальном осциллографе - рис. 8.1. у некоторь1х осциллографов нет позиции
Ашто,
а переход
в автоколебательньтй
ре)ким
возмохен
с помощью
ручки
!1увст-
вительности развертки к 3апуску (тк!с [вув! - ур0вень запуска триггера ра3вертки). 3та рунка позволяет и3менять стартовую точку запуска. Ёа рис' 8.15 это
показано на примере синусоидш1ьного сигн:ша, фаза которого меняется при изменении уровня запуска развертки.
з84
8.2. Робогпс| с ра3верпокой ц сшнхронш3ацця
6тартовая
!-БуЁ|
точка запуска
.Ф
Рцс. 8.!5. |'!зменен|1е цровня 3ап!ска
ра.3вер/пк!) прц сшн!соц0альнолс сцена/!е
в.2-2- 3апуск нарастак)щим или спада!ощим измен ениями
сигнала
|ействие ручки тк1с !-вуБ!- при просп1отре прямоугольнь!х импульсов пока-
зано на рис. 8.16. 3десь особенно вахно от[{етить
роль полярности запуска
- ее
и3менение позволяет прои3водить запуск
развертки нарастаюцей или спадающей
частями импульса (его передниг\/1 или задни]\.1
фронтом). !ля :лереключения этого
слухит кнопка 5!оРв, имеющая по3иции (+) ; (_)
д,"'.',у"*' нарастающим |4
спадающим изменениям и сигнала 3апуска.
(+) запуск
нарастанием
импульоа
(-) €пад
импульса
(-) 3апуск
опадом
импульса
Рцс. 8.16. Блцянце полярнос/пц 3апцска
ш##
ш+ш
ра3вер,пкц пр!1 просмопре прямо!еольнь|х
||п.п!льсов
8.2.3. }становка длительности и растя)}(ка развертки
!ля установки длительности развертки служит переключатель. содерж аший
рял
позиций. {ля кахдой позиции указь|вается длительность
наприп,1ер
развертки'
1 мкс/дел, 2 мкс/дел, 5 мкс/дел и т.
д. (по правилу \,2, 5). чйсло позиций 3ависит
от^ типа осшиллографа. Ёапример.
у осшиллографа осу20 это по3иции от
0,2 мкс| дел ло 2 с/дел'
Ёекоторь:е осциллограф^ьл, например Ф€}20, имеют
допол н ител ьно перекл ючатель растяхки развертки в |0
раз, переключатель €А!!-!А& установки калиброваннь1х и плавно изменяемь|х длительностей
развер3ки и ручку плавного изменения
длительности ра3вертки !А&|АБ!Р (работает в полохении переключателя
!А&).
€ледует отметить' что при использовании
растяхки развертки ее длина увеличивается в |0 раз, но на экране видна только примерно
1/10 насть сигнала. € ломощью ручки'перемещения луча по горизонтали э мохно
перемещать область
13 зак. 33
385
|лава 6. Фсцшллоерафшиескше ц3мереншя
просмотра по всему лу(!у' т. е. в простейш]ем виде осу1цествлять с!ункшию <лупь|
,р*'-"*,. 3тот полезньтй прием иллюстрирует рис. 8.12, на котором представлено
вь!деление переднего фронта наблюдаемого импульса'
} современнь1х ан!шогово-шифровьтх и шис|ровь1х осциллографов возмо)кна запись сигналов в память больгшого размера. Бидимое изобра>кение составляет ли|]!ь
ок,'у
малую часть развертки оигн€ша во времени, соответствуюцую так назь1вае|\'!ому
специосуществляетс'1
сигнала
записи
по
просмотра
окна
!1росмопра. |1еремешение
альной (нередко многооборотндц) гукой, но у большинства де|]-1евь1х осциллограсмещени'1 лу!|а по гори3онтали'
фов ее функшии объединеньт с фуй?шиягми ручки
в.2.4. Ёаблюдение телевизионнь|х сигналов
Ёекоторьге осциллографь:, специально предназначеннь!е для просмотра телеспециальвизионнь|х сигн€шов и исследования телевизионнь1х устройств, имеют
сигнала
телевизионного
из
вь!дел'1ть
позволя1ощие
нь|е схемь| развертки'
строку'
и
любую
(рис. 8.17) любой кадр
€инхро-
имчьсь|
\^
\|
!
_1
Рцс. 8-17, |прощенньсй вц0 пелевш3!1онноео сценала
Фднако в осциллографах гширокого применения возможности ра3вертки в этой
ч}сти более скромнь]е. Фни позволяют запускать развертку кадровь1ми или строчнь!ми импульсами синхронизации. для этого переклю!|атель ре)(имов 3апуска р!1з_
вертки моов имеет позиции 1!-! и ту-н. Фбь;чно запуск ра3вертки телевизионнь!м сигналом вь1!-!олняетс'! при отрицательной пол'!рности тк|с [вуБ!-'
3 полохении [!-! вь|деляются кадровь1е синхроимпульсь1 и мохно прос[4ат-
одного кадра надо установить переривать кадрь! видеосигнала. [ля наблюдения
мтс| дел, а для набл|одения двух к21д2
в
полохение
ключатель скорости развертки
ров в поло)(ение 5 мс/дел.
Б положении ту-н вь|деляются строчнь1е синхроимпульсь1 и мо)кно прос[4ат_
надо установ|4ть
ривать видеосигн2ш строк. Б этом случае коэффициент развертки
мо)кно
ручкой
изобрш(ени'!
мас1штаб
установить
}добньгй
мкс/лел.
}',",,' 10
уАк!Ав!в
развертки.
в.2.5. 8ь:бор источника запуска и синхрони3ации развертки
осциллогра4)ов
!,ля вьтбора источника запуска исинхронизации развертки у
имеется специальнь:й переключатель - тк!ссвк 5о0ксв у осциллографа
осу20. |]оследний имеет следующие позиции:
о !БР1 (о[]А1- А!т) _ в одноканальном рехиме синхрони3ация от канала 2,
в двухкан:шьном поочередно с канала 1 и канала 2;
386
8.3. |1змеренце парал[е!пров сценалов
}
о €Ё| _синхронизация от канала !;
' 8[1 - синхронизация от вне111него источника (вход Б|1 1&|6 !\);
. !{\8 * синхрони3ация от сети.
Б двух первь|х полохениях переключателя, синхрони3ация осуществля
ется исследуемь|ми сигн:иами. Фднако при изменении параметров сигналов
приход|4тс'!
подстраивать синхронизации. !(роме того' прость|х осциллографов
лийия 3адерхки в каналах вертикального отклонения участо отсутствует' поэтому
наблюдать
перелний фронт импульснь1х сигн€шов полноценно не
часть фронта обудается
резается из-за задерхки запуска развертки. Б таких условиях внешней
удобно ,''1,','.,'я
синхронизацией.
}{аконец
при
исследовании
электротехни!|еских
устройств полезна синхронизация от сети переменного тока
- по3иция переключателя 1-!шв.
8.3. ],1змерение параметров сигналов
в.з.1 . 1,1змерение амплитудь| и уровней сигнала
14змерение параметров сигн&г1а одно из самь!х известнь!х
примененип)| оёциллографа. Ёаличие калиброванньтх коэффициентов
для чувствительности по оси |
позволяет легко проводить а]\'плитуднь!е измерения. Ёа
рис. 8.18 дан пример измерения двойного размаха синусоидального напряжени'1.
Фсшиллограмма дана с
инверсией цвета
она вь!глядит как черная линия. Ёетрудно заметить' что двойной размах осциллограммь1 составля,ет 4 больших
д-'*"йй. Бсли .лувствительность
осциллографа равна 1 Б/лел' то это 3начит' .лто
двойной размах синусоидального
напряжения равен 4 Б. €ледовательно амплитуда синусоидального
напряжения
равна 2 Б, а его эффективное значение 2, 0,707:|,ц4 Ё.
!,ля амплитуднь[х-измерений импульснь!х сигналов (рис' 8.19) надо на]\4етить
нулев-ую линию (квРвквшсв
[!шв)
и отс!!ить|вать уровни сигнала относительно
нее' 9та линия не обязательно долхна совпадать с
центральн ой линией масгштабной сетки. Ё{апример, за нулевую линию отс!!ета на
рис. 8.19 взята первая линия.
Бь:сота импульса в этом случае составляет 5
делений. }мнохив это значение на
коэффициент отклонения луча по оси ! мохно вь|числить
амллитуду импульса.
Аналогично мо)кно оценить уровни полок импульса' представленного
на рис' 8. | 9.
]
,]
:
-1)
;!
.!:
!
:1
1:**м
-...-+
1
!
'1
'!
;..,,;";..1,
2
"."_"1"
!
!п9Ё€в€{с€
Рцс. 8.18. Р1змеренше 0войноео ра3махо
с шну сосз0 аль ноео
1з-
напряасеншя
0!€
Рнс. 8. 1 9. !,1 злтеренше паромепров
слоэ|сноао 11мпцльса
з87
|лаво 3- Фсцшллоерафшнескше ш3'{ереншя
в.з.2. 14змерение временнь|х интервалов
6толь хе просто измеряются временнь!е параметрь|. !'ля этого слухит масштабная сетка с делениями по гори3онтальной оси. |]о ней отсчить1вается расстояние' характеризу}ощее измеряемьтй процесс' и оно умнохается на коэффишиент
колевременной развертки. Ёапример, для одной из синусоид на рис. 8.20 периол
коэффишиент
установлен
Ё,сли
развертки
баний определяется как 7,2 деления.
10 мкс/дел, то имеем |:72 мкс и {=1/1:13,89 к|ц'
-:: '-|
;
> ( : п!$Ё т|мв
',}
/:"
,,
1
]
:
!'
!;
.!
,'
',:|
Ршс. 8.2!. Фпре0еленше временц
нарас,паншя сц2нала с вьохо0а
оераншч|1!пеля
Ёа масштабной сетке некоторь|х осциллографов имеются лини11, прини{\1аемь1е
линиями 0 и 100%.
.' о' ;о, 90 и |00% от уровня сигна.[|а, располагаемого между
времени' ра3моментов
отсчета
Б этом случае линии |0 и 90/о исполь3уются для
8.21 показан
Ёа
импульсов.
и
слада
рис.
,'.', *'''рь{х задает времена нарастания
ограни!!ивь1хода
с
сигн'ша
т1мв
к!5в
пример вь|числения времени'нарастания
время' за
как
оценивается
нарастания
3ремя
теля синусоид2шьного напряхения.
Бремя:
90%
до
полного
уровня.
от
|0/,
от
размаха
уровня
которое сигн2ш нарастает
от
полного
90%
от
раз_
напряхени']
спада
время
уровня
как
спада мо)кно оценить
полного
от
10%
размаха.
маха до
Аналогичнь|м обра3ом оцениваются времена }1арастания и спада импульснь]х
сигн2шов. !,ля этого плавной установкой чувствительности добиБаются размаха
линиям 0% и
напря)кения' при котором нихний и верхний уровни соответствуют
.1."п:зе
'1*5.
.
Ршс. 8.22. !!ршмер ц3мереншя временц нараспан!!я цмпцльсноео перепа0о
з88
8'4. |,|злсереншя в реэюш;ше |-!
100%, затем осциллограмму смещают по горизонтали так' чтобьт
бьтло улобно измерить времена на уровнях \0% и 90%' 1ример измерени'1 времени нарастани'{
импульсного перепада таким методом представлен на
рис.8.22.
в.з.з. |'1змерение сдвига фаз синусоидальнь!х сигналов
!,ля измерения фазь: синусоид€шьного
сигнала необходима то!|ка отсчета его
говорить об измерении сдви[а фаз мехду двумя одинаковь!ми по частоте синусоидальнь!ми сигналами
рис. !8.20. 8сли один сигнал сдвинут относительно Аругого на периол [, то
это означает сдвиг фаз на угол 2т радиан или на 360.. Ёа
рис. 8.20 ..р''д
ний занимает 7,2 дел.
^''.б'_
на!]:ша. |1оскольку она' как правило, не известна, то принято
-
€Ё!
|ля
определения
сдвига фаз двух сигналов
надо лодать их на входь! каналов
и €Ё2 осциллографа и добиться равенства их амплитуд и полохений
по вертикали. Ёа рис. 8.20 разность фаз определена длиной отрезка РнА5в.
[оделив ее
на 7,2 деле!{и'! и умно)кив результат на 360' получим йскомь:й с!азовьгй
сдвиг в
градусах' а умнохив на 2, полуниш.: фазовь:й сдвиг в
радианах.
йзмерение сдвига фазь: вполне пон'!тно Аля д3у; синусоидальнь|х сигналов.
Фднако, если один и3 сигналов не оинусоидальнь;й, то мо)кно говорить
об этом
только в том случае' если оба с;.':гнала име!от точно одинаковь!е (!астоть!.
Б этом
слу!|ае
помимо
чисто
геометр}4ческого
метода
измерения,фазь:
(по
вре[,1енному
сдвигу сигналов) могут использоватьс'| и другие, более изощреннь!е
методьл. [4ьл
их рассмотрим по3же.
8.4. 14змерения в режиме х_у
8'4.1. 1"|змерение фазового сдвига с помощьго фигур !|иссах<у
Рекоторь:е осциллографь: иш!еют режим |,_}, т. е. позволя}от
строить парамет_
рические кривь!е' полученнь|е подачей двух сигн2шов на входь! каналов \и\
. Ах
обьдчно назь!вают фиеурамн
Б осциллографе
Ф€}20 р.*"' {_} устанав'г!иссаэтсу.
ливается поворотом ручки установки коэффициентов
ра3вертки по насовойстрелке
в последнее поло)кение. |]ри этом канац €Ё1 становится кан.шом
{, а канад€Ё2
канало['1 |. Бьлполним несколько экспериментов по исполь3ованило
ре>кима {|.
Бначале подадим от генератора звуковой частоть! (например, г3-1
1 1) сигнал с
частотой 20 |ц на оба канала с открь1ть|м входом (ре>*им )€).
нетрудно сообра3ить' !!то в результате полу(!ится прямая линия1
располо)кенная под углом 45", если
чувствительность по обоим кан€шам бьтла
установ'.9на_рдинаковой
рис. 8.23.
3тот слунай иллюстрирует измерени.
фаз для .'-[,'!, к0гда он бл;..тзок к
нулло (на рис.8.23 видно, что прямая все
'д,'Ё.
хе чуть расслаиваетс'} в эллипс).
1еперь переведем усилитель сн1 (у) в
рехим закрь!того входа.3то озна.гает,
'лто входной сигнал теперь подается чере3 разделительную &€-цепь. 1акая цепь на
низкой (!астоте в 20 |ц вносит заметнь:й
Б результате пряма'! лифазовь:й
ния на экране осциллографа превращается в эллипс"д,й'.
(рис. 8.141
это фйгура /!иссажу для с}1ус12, подачи на входь| осциллографа
двух сигналов с одинаковой .дасто_
той' но разной фазой.
!ля более точного измерения фазового сдвига (до нескольких градусов) нало
определить параметрь! фигурьл }|иссаху А и Б, показаннь!е
на рис' 8.2:.'тогла сразовь;й сдвиг определяется как
р:3!п_|(А/в). €трого говоря' этот результат отно-
-
-
з89
|лава 8. Фсцшллоерафшнескше
ш3ме ренця
Рцс. 8.24. Фшеура /!шссаэюц прш по0аие
Р::с. 8.23. Фшецра !!шссаэюц прш--гъо0аие
на вхо0ьс ){ а+ [ о0шноковоео
сшнцсош0ольноео сценала с чоспогпой
на вхо0ьь 1 ш ! о0шноковоао
аль но ео с ше нола с цас гпо гпо й
20 |ц с разной фазой
с шн ц сош0
20 |ц
'**]-
'!!!
-11:
|!1
.':'''.+.;..||+1*]
1|!1
1
в
''.: -'+' -. ;,..
Ршс. 8.25. !{ шзмеренш:о фазовоео с0вшеа 0вух сшнцсоц0альньлх с!!еналов
сится только к первому квадранту' так что каждому значени}о фазового сдвига_соответствуют еще 3 значения.
Ё{а рйс. 8.26 показан вид фигур -||иссаху для нескольких 3на(|ений фазового
сдвига. 3ти фигурь! позволяют судить о то(!ности описанного ь'|етода измерени'!
проще из['1ерить фазьт с пора3ности 6аз. Ращмеется, в наш]е время ка)кется куда
мо1цью специального прибора - фазометра. однак-о это куда более реАкий прибор, нем осц11ллограф, которь:й всегда под рукой. Бпронем' измерение фазьт нь:не
есть дахе у некоторь|х мультиметров.
//
0.
45'
о\\
90"
135"
180"
Рцс. 8.26. Фше9рьо /!шссаэ;сц 0ля 0вух ст;нцсош0альных с;!еналов с о0шнаковой
цаспсогпой ш разной фазой
390
8.4. Р1злсеренця в рен!сш'|е х-у
8.4.2. @равнение частот с помощь'о фигур }!иссах<у
Фигурь: -[иссаху мо)кно использовать и для
сравнения частот двух сигн;!пов. Б наше время
!!астоту сигнала довольно просто
и точно мох-
но измерить с помощью цифрового частотомера или дахе мультиметра. Фднако если их нет,
то несло)кно измерить частоту сигнала путем
сравнения ее с частотой опорного генератора.
Ёесмотря на лримитивность этого мет0да он
находит 1широкое применение д,'1я сравнения
1]астот
различнь|х
генераторов
(дахе
кварце-
вьтх) с частотами вь:сокостабильнь|х сигн;шов
эт2шонов частоть!. \акие сигн,шь1 переда}отся'
в частности' по радио.
[]режде чем продолжить эту тему' проведем
простой эксперимент: измерим частоту наводки сети переменного тока путем ее сравнения с
частотой звукового генератора г3-1 1 1. Аля этого на вход { подадим сигн'ш с генератора' а на
вход ! сигнал наводки. !'ля этого просто коснемся этог0 входа рукой. Регулируя частоту генератора мохно /т'обиться очень медценного
вращения фигурь: на экране осциллографа
(рис.8.27) или дахе ее остановки.
Бсли фигура неподви)кна и имеет вид эллипса (возмо>кно искаженного), то это означает точное равенство частот сигналов. Бсли
фи_
гура делает 1 оборот в секунду' то это озна!{ает
расхохдение частот на 1 [ц, а еслу' за 100 секунд' то расхохдение составит 0,01 [ц. [аким
образом, данньтй метод позволяет с вь:сокой
то!!ностью
оценивать
маль|е
час-
расхохдения
тот. !'1менно поэтому он рекомендуетс'| для
сравнения частот вь:сокостабильнь|х по частоте
Рцс. 8.27. |7 ршмер ср{]вненшя
блцзкцх
9=0"
1:2
)
цаспо!п
9=45'
9=90'
00
8
?
я
в
ш
ш
ш
2:3
3:4
сигн;шов.
Б.ли враща]ощаяс,| фигура напоминает':;'2::;:'":!:";!:::':::.ж'
цифру 3 или знак со' то частоть] сигн:шов различаются в два раза. Аа рис. $.28 показань:
фигурьт }!иссол<у для кратнь!х частот
сигн:шов' определяемь!х соотношением
:
.[, *п
/,
п'
где !11 и и _ цель|е числа.
в.4.з. @сциллограФ в роли характериографа
вместе с генератором синусоидального напряхения нетрудно
превратить в харакперцоераф _ прибор для снятия вольтампернь1х
характеристик
ра3ли!!нь!х нелинейньдх приборов, например' варисторов' диодов' кремниевь|х
Фсшиллограф
391
|лова 8. Фсцшллоерафшиескше ш3мереншя
Рцс. 8.29. (хема хорак?перцоарафо 0ля снягптля воль!пампернь!х харак,пер!1с!пшк
0вухполюсншков
стабилитронов и т. д. простейшая схема характериографа на базе осциллографа
осу20 и звукового генеЁатора г3-| | 1 представлена на рис' 8'29'
Фгранинйвающий резистор(..&'.':16 кФм задает через испь|туемое устройство
14} ток, амплитуда которого ог!}ни"ена. 3тот ток контролируется осциллографо['1
по 11адению напряхения на измерительном резисторе {изм:100 Фм' Аля этого напря)кение с этого резистора подается на вход усилителя канала }. [{апря>кение с
1'1} подается на вход {, осциллографа.-
Бсли в качестве испь|туемого прибора й} применить маломощнь|й кремние_
вой диод, то на экране осциллографа будет построена его вольтамперная характетока
ристика (вАх), показанная на рис. 8.30. Фна содерхит участок резкого роста
и пологий унасток с очень м,шь!м током в обратном
в прямом направлении
на-
правлении включения. 9та характеристика. вполне соответствует теоретической
для кре\,1ниевого диода.
Бсли использовать вместо диода кремниевь|й стабилитрон 1(с156А, то по\'{имо
(примерно 0,8 в) булет нароста прямого тока при м:шом напря)кении на диоде
б''д,',',
и
рост
тока
в
обратном
направлении'
связаннь|й
с
электри!|еским
про-
направбоем такого диода
рис. 8.3,1. Ёетрудно заметить, что пробой в обратном
направпрямом
в
лении у этого диода вь|ражен менее резко, чем отпирание диода
ле!{ии. БА{, кремниевого стабилитрона' как и вАх диода, имеют вид' хорошо
-
соответствующий виду теоретических расчетнь!х 3А!, этих приборов.
Рцс. 8.30. Больпоамперная
х а р а к!п е р цс
ш
ка !*оло''ощно
'п
0шо0а
кре][1ншево2о
з92
ео
Рцс. 8.3 ! . Больгпампер ная
ха.р а к,пе р цс ,пц к кр е 1'1 нш е в о а о
спобшлшпрона
8.5- |{екопорьсе 0руеше прш1,1ененця осцшллоерафо
€
помощью характериографа мохно снимать характеристики и
других прибонапример
ров'
ре3исторов, варисторов' туннельнь!х диодов и т.
Ёа основе этого
д.
принципа строятся специа.'1ьнь!е характериографьл, позволяюцие снимать
не-только одну кривую, но и семейства БА{ таких приборов' как биполярнь;е и полевь!е транзисторь!.
8.5. Ёекоторь!е другие применения осциллографа
в.5. 1 . Ёаблцодение амплитудно-модулированнь|х сигналов
Амплнп1у0но-мо0улированньуе колебанця это обь:чно синусоидальнь;е
колебания,
амплитуда которь|х меняется в соответствии с законом модулирующего
сигнала.
Фни находят широкое применение в радиотехн ике
[44)' !остатонно отметить' !!то
радиовещание с амплитудной модуляшиеЁт до сих пор ведется на длиннь!х' средних
и коротких волнах. йногие генераторь! вь|сокочастотнь|х сигналов имеют
во3мохности генерации амплитудно-модулированнь|х синусоидальньгх колебаний,
нто необходимо для исль1тания различнь1х
устройств, например радиоприем*"*Б]
с амплицдной модуляцией. Б тохе вреь1я у прость!х и де1шевь!х генераторов'
на:
пример 6кс-450в фирмьп 6оо0 \{111 (рис. 8.1+1. не предусмотрена
возмохность
измерения коэффициента амплитудной ]\1одуляции. Б таких случаях
помочь может
аналоговь: й осшиллограф.
Аля наблюд ения амплитудно-модулированнь!х колебани й удобно испол ь3овать
двухканальнь;й осциллограф, например осу20. |1одключите вь1ход модулирующего сигнала генератора 6Р6-450Б ко вхоАу кан'ша €Ё!, а вь|ход 99 сигнала-генератора ко входу €Ё2 осциллографа. }становите
ручку регулировки коэффишиента модуляции в нулевое полохение. 3атем задайте частоту генератора
равной
1 й[ц и установите ручку регулировки а[,|плитудь: Б! сигнала
в среднее поло)кение. |1олунающиеся лри этом осциллогра*1[{ь1 показань] на
рис.8.зэ.. Берхний лун
показь|вает отсутствие модулирующего сигна/1а, а ни>кний наличие
Б9-сигнала.
!!ри этом он вь!глядит как 1|1ирокая полоса' поскольку длительность
развертки
вьлбрана намного больгшей, чем период 99-сигнала.
1еперь поверните ручку регулировки коэффициента модул яции и
установите
уровня запуска развертки добейтесь
устойнивого изображения на экране осциллографа. 1епЁрь осциллограммь1 примут вид' показаннь|е на рис. 8.33. €верху видна осцчограмма модулиР!ющего
ее в среднее полохение. Рункой регулировки
Ршс. 8.32. 1о0еогповка к на6лто0еншю
а :* пл ш гп у 0 н о - мо 0
у л ш р о в а н н о е о с 1! 2 н а л о
Ршс. 8.33. !!облто0енце ло0улшр9тощеео
ш мо0улированноео
с1]еналов
з9з
|лова &. 6 сщшллоерафшнескше ш37[ереншя
сигнала' а снизу промодулированного Б9-сигнала. [ля полу[|ения устойнивь:х
осциллограмм целесообразно развертку осциллографа осушествлять только моду_
лирующим сигналом и в рехиме синхронизации от вне1шнего источника. [олько
тогда пики и впадинь| модулирующего и Б9 сигналов будут точно совпадать.
Ёсли амплитуда модулирующего напряхения превь!1шает уровень 1'00% модуляции' то наступает явление перемодуляции. 1акой слунай наблюдается' если ручку
в крайнее
регулятора коэффициента модуляции генератора скс-4509 установить
полохение при ее вращении по часовой стрелке. €лунай перемодуляции иллюстмодулированного Б9
рирует рис. в.3+. Б этом случае при близких к нулю уровнях
сигнала становитБ9
огибающая
<<полочки)>'
а
наблюдаются характернь1е
|'',-'
"" {?3,?; ]%-;##,3;х:"ъ1: ;;Ё#"
модул ирующи й си гн ал и Б 9 - напряхе н и е
""
сплошной полось!? Фбь:чно это трудно
а
не
напряжения'
в форме переменного
модуляции и Б9-сигнала _ в начастот
боль:шрй
сли1шком
из-за
разности
сделать
1пем примере это 1 к[ц и 1 |{!ц (отлиние в 1000 раз). Фднако' понизив частоту
Б9 сиЁнала до 100 к[ц мохно нйлюдать оба сигнала одновременно - рис. 8.35.
Ёаконец, умень1пив длительность развертки' мохно отчетливо наблюлать
Б9-сигнал и только часть периода модулирующего сигн,ша. ]акой слунай показан
на рис' 8.36. Фбратите внимание на то' нто форма 99-сигнала генератора
Рт:с. 8.34. !'1лллосгпроцшя пере*со0цляц1!ц
Рт"сс. 8'35. 60новременное наблю0енце
полно ео першо0 а мо0 у лшр ц ю ще ео
сшанала ш 100 першо0ов
мо0 у лшр ованно 2о сце нола
з94
Рцс. 8.36. !т1о0улшру ющшй
ш мо0улшрованньсй сценаль! прш ;+салой
0 лсо гпель но с /п !! р а3 в е р /п к!|
8.5. !]екопуорьсе 0рцеше прцменен!1я осцшллоерафа
скс-450в заметно отличается от синусоидальной; что является недостатком этого простого генератора. А вьтявляетс'] он осциллографом!
8.5.2' 8ь:числение коэффициента модуляции
1(оличественно глубина модуляции характеризуется коэффициентом
модуляции |{* ' 14м назь:вают отно1пение максим.шьного отклонения амплитудь| модулированного напряхения от его среднего уровня. {ля его определения по осциллограмме ни)кнего луна (рис. 6.33) удобно измерить двойную амплитуду модулированного сигн'ша в точке минимума и в точке максимума' Ёапрймер,
,
случае они составят 1 и 4,2 деления. €редняя амплитуда Б!
"'''*,*
колебанйй буд.,
полусуммой, т. е. (1*4,2)/2:2,6 дел. 14зменение амплитудь: будет
,''ур'.1'"',Б
(4'2-\)'2:1,6 дел. 1огда коэффициент модуляции вь|числя.'""
*а* т,6}э.,6 : 0,62.
€ледовательно' в процентах коэффициент модуляции
равен 62%'
[1риведенньте п!:имерьл пока3ь!вают, что ан:шоговь:й
осциллограф обеспечиваусловии, что !!астота
несущей модулированного сигнала находится в пределах полось1
пропускания ка_
нала 7 осшиллографа.
ет полноценньлй контроль явления модуляции. |1равда при
8.5.3. [1рименен ие кали6ратора для исследования переходнь|х
процесоов в 86-цепях
|1оскольку калибратор осциллографа Ф[}20 генерирует пр'1моугольнь|е
льсьт (меандр) его мо)кно исп0льзовать для исследования
импу-
переходнь!х процессов в
,{6-цепях. !ве такие шепи (дифференцируюцая и интегрирующая)
представлень!
на рис. 8.37.
с
*_--]Ё---т-*
]!!к
т
к
(*_*_<
-]_.
"
т""
Ршс. 8.37. !шфференц.!ру!ощая (слева) ц !1н/пеерцрцк)щая (справа)
Р€-цепл
|}оскольку вь!ход калибратора вь]полнен в виде маленькой
металлической
ли' то для подключения входа исследуемь|х цепей к калйб=фору
вать провод
с м€шеньким
<<крокодилом))!
которь|м
надо
з'ку"й^йетлю
пет-
надо использокалибрато-
ра. Ёа рис' 8.38 пока3ань| осциллограммь: калибратора (верхний лун) и вь|хода
дифференцирующей цепи' имеющей -г{:51 кФм и с:тооо ,б.
.,,]'!"
цепи представляет собой разнополярнь|е перепадь| напряхени'[ с экспоненциальнь!м спадом' |1остоянная времени спада
равна ,{6:5 1 йкс. [1ереходнь!е процессь!
заканчиваются за время порядка 3Р€. Р1еняя Р или
€ мо>кно'набл.додать ,,'""*ния переходнь|х процессов.
Ёа рис. 8.39 показань| осциллограммь| напряхений на входе и
вь|ходе интегрирующей цепи с указаннь1ми вь|1]1е значениями Р.и €. 3ьгходное напряхение представляет собой сильно искокеЁньте зарядом и
разрядом 6 нерез ,? г:рямоуго'й,,"
импульсь!. 3десь таюке переходнь|е процессь! 3аканчиваются
за время около 3 {6,
а времена нарастания и спада импульсов на вь!ходе
цепи составляют2,3
[!роверьте по осциллограмме, так ли это.
'{6.
с'."-','
395
|лава &. Фсцшллоерофшиескше
ш37{ереншя
Ршс. 8.39. Фсциллое ра;ллоьс:
Ршс. 8.38. 9сцшллоераммьс:
, вьсхо0а
калшбрапора (верхншй
"ц!)
баффе ре нцш р ц ющей Р€ -це пн
( ншэюншй
калнбропора (верхншй лци) ш вьсхо0а'
,нпеершрц;ощей Р€-цепш
(ншэюнт:й луи) -
йасц:'йаб осццллоералм 0,2 Б / 0ел,
лцц) . \у1ас;:;'паб осцшллоера|!м
0', Б/0ел'0'2 лс/0ел
0 '2 улс / 0ел
в.5.4. }!аблподение переходнь!х процессов в |-д|с_цепях
|1ерехолнь:е процессь| в -д?6-цепях носят апериодический характер. Б раАиотех_
ничес;их устройствах часто применяются ['{6-цепи - рис' 8.40. в них обмен
энергией \,1е)кду катугпкой индуктивностью [ и конденсатором 6 шцохет носить
колъбательньлй характер' что мо)кет приводить к характернь1м колебательнь1м'процессам |441. в (1астотной области такой цепи характерно возникновение '1влени'|
на некоторой ':астоте, примерно
резонанса - возрастания напря)кения на вь!ходе
равной
{, =:|э'!ъс.
Ршс. 8.40. |-Р€-цепь
(резонансньсй конпоур)
|1одключив вь!ход калибратора ко входу цепи (рис. 8.40)' а вь1ход цепи ко вхо*
наблюдать педу канала €!{2 (на вход сн1 подается сигнал калибратора), мохно
напряже_
осциллограммь1
8.41 показань1
реходнь1е процессь! в [:{6-цепи. Ра рис.
вз'1та об|бь|ла
индуктивности
ний на входе и вь1ходе цепи' у которой в качестве
нФ'
а
6:10
мотка вь1ходного трансформатора от тран3исторного радиоприемника'
затухаБь1строе
обмотки.
сопротивление
Роль резистора л вь|полняло омическое
ние колебательной компоненть| переходного процесса говорит о наличии в контуре значительного затухания.
(стати, потери в контуре рис. 8.40 резко возрастают, если кату|]|ка индуктивности (например, дроссель или трансформатор)
содерхит
короткозамкнуть!е
вит-
ки. Ёа этом основан один из способов их обнару>*<ения' зарисуйте или сфотограс исправнь1м трансфируйте осциллограммь1 переходнь!х процессов [{6-цепи
форматором
или
дросселем. 3атем
сравните
из
с
осциллограш{ма['1!'|
трансфойматора или дросселя' в качестве которого вь1 сомневаетесь' всл'и пере-
з96
8.5. !]екогпорьсе 0руеше пр ц7!е не нш я осцшлло ер аф о
Рцс. 8.4 !. |7ерехо0ньсе процессь| в !-Р€-цепш
ходной процесс явно затухает сильнее' то это значит, что в них [.1огут ока3аться
коротчозамкнуть!е витки.
|1риведеннь:е вь]}]1е примерь| могут составить основу лабораторной работьл по
изучению л'с, ],п'с и других электрических цепей с использованием только осцил-
лографа (и, разумеется' самих исследуемь!х цепей)' }{екоторьле осциллографьл содер)кат встроенньтй генератор функциональнь|х колебаний, генерируюший синусоидальнь|е' треугольнь|е и прямоугольнь|е колебания не одной частоть1 и ампл[4тудь1, как у калибратора' а в 1|1ироком диапазоне их изменения. 3то открь|вает
во3мохности вь|полнения полноценнь]х исследований самь!х различнь1х
устройств, например описаннь|х вь!!ше прость!х цепей' линий 3адерхки' фильтров
ит. л.
в.5.5. (урсорнь|е измерения
Большинство современнь|х осциллографов вь|сокого класса имеют так назь1ва-
емь|е курсорнь!е цзмеренця. Аеобходимость их введения бь:ла обусловлена сло)кно-
стью обь;чнь!х осциллографинеских измерений и их низкой точность!о. Ёапример' если надо с помощью осциллографа поддер;кивать неизменной амплитуду
синусоидального сигнала, то придется многократно менять уровень сигнала и поло)кение синусоидь| на экране для того' чтобь: она впис;шась в нухнь1е уровни.
Ёизкая точность осциллографинеских измерений обусловлена рядом факторов:
параллаксом из-за удаления мас111табной сетки от слоя 3]11 с люминофором, крутизнь| экрана, низкой точности оценки положения осциллограмм относительно
мас1|1табной сетки (на глазок) и т. д. Б связи с этим погрешночь и обь;чнь:х
осциллографинеских измерений очень редко бь:вает меньуле 5%.
|(урсорнь:е измерения вь!полняются с помощью специ'ш,,,,*
)
,р,йхх
линий
курсоров' которь]е создаются на экране 3,т1] осциллографа. € помощью ру.дек
управления курсорами эти линии могш плавно перемещаться по экрану
рис.8.42. Фбь:чно создаются две парь| курсоров
- горизонтальнь!е для измерения
напря>л<ений (уровней) сигнала и вертик'шьнь|е для измерени'| временнь1х интервалов. 1(урсорньле измерения обь1чно проводятся при неподвихной осциллограмме' причем ка;кдьлй курсор перемещается единственной рункой управлен ия. |аким образом' вместо манипуляций двумя-тремя ручками приходится работать одной, что гораздо удобнее.
}{аиболее удобно курсорнь|е измерения ре'ши3овань| в ан,шого-цифровь;х и
цифровь|х осциллографах, у которь!х даннь!е о полохении кахдого курсора в виде
з91
|лова 8. Фсщшллоерофшиескше ш3'[еренця
Рцс. 8.43. 1ршлсер курсорноео
ц3мерен11я першо0а коле6аншй
Рсас. 8.42. 3кран осцс:ллоерафа
с аор|'3он,пальнь|м1!
кц рсорамш
чисел указь1ваются на экране дисплея' чаще всего у одной из его сторон рис. 8.42. [1ри этом они автоматически пересчить|ваются в уровни напр'1хений
или
длительности
ра3верток.
Ёередко
могут
автомати!!ески
вь|числяться
максима-
льнь|е оту.лонени'1 (амплитуль:), разности значений уровня или времени и инь!е
параметрь! сигн€шов. !(роме того' заметно повь|1шается точность. (;иксашии курсором того или иного уровня отс(!ета напряжений
или времен.
Ё{а рис. 8.43 дан пример курсорнь|х измерений периода прямоугольнь|х и1\,1пульсов. Фдин из вертик;шьнь!х курсоров установлен на задний фронт импульсов
одного и3 периодов, а второй на задний фронт следующего периода. [аким обра3ом, на осциллограмме вь!делен один из периодов. Ёа экране отобрш(ено время
(разность времен двух курсоров) и вь|.|исленная частота' как вели(!ина, обратна'}
периоду колебаний.
Б то>ке время ожидать чудес от курсорнь|х измерений в час-|и повь11]!ени'1 их
точности не стоит. 1акие факторь:, как нелинейность усилителей или развертк|4 и
неточность их калибровки, остаются. [а и точность сов1\,1ещен14я курсоров с ну)к_
нь1ми точками осциллограммь[ то)ке остается не о!!ень вь1сокой. 1ем не ]\'1енее,
курсорнь|е измерения позволяют умень1шить погре}|1ность вь1числений с 4-|0% у
обь|чнь1х осциллографов до 2-4%. Б дальнейгшем мь1 продолхи[4 описание техники курсорнь1х измерений на примерах применения компьютеризированнь1х лабораторий (см. главу 6), где эти измерения доведень! до совершенства.
8.6. 9собенности измерений цифровь]ми
осциллографами
8.6.1. [1змерение постояннь|х напряя(ен1^й и калибровка
€ первого в3гляда осциллограммь! дахе от самь|х сложнь!х и дорогих цифровь1х
осциллографов вь:глядят так же' как и осциллограммь| простеньких аналоговь1х
осциллографов. Фднако принципь; функшионирования у этих приборов заметно
отличаются и надо знать не только о достоинствах' но и недостатках цифровь1х
осциллографов.
398
8.6. Фсобенносп[!1 шзлоереншй цшфровьсмш осццллоарафамш
Ёесопцненнь|м достоинством цифровь1х осциллографов явл'|ется вь|сокая степень автоматизации измерений. !(ак правило, такие осциллографьл дают правильнь:й и вполне одно3начньлй результат вь!числения большинства параметров исследуемого сигн:ша. Фднако это справедливо для не сли1шком сло)кнь|х сигналов и
при наличии запасов по полосе (|астот канала вертикального отклонения. 3ь:сокая
точность вь;числений также большое достоинство шифровьтх осциллографов.
€лешификой шифровь;х осциллографов является применение аналого-шифрового преобразователя. [1роше всего он измеряет постояннь!е напря)кени'!' [оэтому для калибровки вертикального кан€ша цифровьлх осциллографов обьгнно исполь3уются постояннь|е напряхения' а не импульснь|е тила меандра (у нас в России
рекомендуется калибровать осциллографь: по меандру с частотой ! к!-ц).
|ля калибровки зарубе>кнь:х шифровь!х осциллографов создань| специальнь|е
калибраторьг. Ёаряду с образцовь|м ]\4еандром они позволяют калибровать осциллографь; и ло напряхению постоянного тока. Ёапример, калибратор Р|ь:[е-9500Б
вь;рабать:вает вь1сокоточное напряжен11е 1 Б. €го действие видно по смещен|4|о
лу(1а и показаниям шифрового вольтметра, встроенного в шифровь:е осшиллографь;
и представленного на экране. Бсли, к примеру эти показания да}от 1'005 Б, то
значит погрешность вь|числений состав:,тт 0,5%. |иловая нормированная погрешность цифровь!х осциллографов составляет 2-з%.
/
Ршс.8.44. !{алшбровка цшфровоао осцшллоарафа !-е€гоц
[аое 3шг[ег 432 по меан0рц
Ё{а рис. 8.44 показана калибровка чувствительности осциллографа
5ьтгЁг 432 по образцовому импульсному сигналу
-
'^1
[е€гоу \{аме
меандру. !ля калибровки надо
добиться совпадения верхушек меандра с верхней и нижней пунктирнь|ми л\1ни'\ми шкаль|. Бообще говор'!' экран современньгх шифровьтх осц|4ллографов перенась1цен информашией
- на нем имеется меню операший, 3начения разли([нь|х
шифровьлх установок и результатов вь|(]ислений. |]оэтому для полноценного исполь3ования этой информации надо внимательно й3уг1ц', инструкци}о по конкретному прибору и правильно использовать возмохности прибора в части предоставления информашии.
в.6.2. |.1змерение частотнь|х и временнь|х параметров цифровь|х
осциллографов
{4змерение частотнь|х параметров канала [ у цифровь|х осциллографов имеет
свою специфику. [1режде всего, надо отметить' что широкополосность этих при-
399
--'
[лава &. Фсцшллоерафшнескше
ш3мереншя
боров усло)княет снятие А9!, и Ф9{ канала }. 1(роме того' из-за дискретного
представления сигналов их отобрахение на краях полось{ пропускания мохет ока_
заться 3атруднительнь1м. Б связи с этим предпочтительнь! исг1ь1тания во временной области.
Ёапомним, что параметрь! осциллографов во временной области характеризу_
ются параметрами его переходной характеристики. Фбь:чно используютс'1 следую_
шие парметрь!:
. Бремя нарастания (слада) - время в течении которого импульс изп'{ен'1ет
свое значение от уровня 0,1 до уровня 0.9 (или при спаде от уровня 0,9 до
0'1), время измеряется в секундах или долях секундь1.
. Бь:брос на вершине (спаде) - отношение 3начения превь|шения амплитудь|
при установив|1]емся импульсе к амплитуде импульса' измер'!ется в процентах.
о Бремя установления _ время в течении которого колебательнь|е процессь!
на вер1{1ине импульса не станут меньше |% амплитудь1 импульса'
Фднако спецификой цифровьтх осциллографов явля:ются очень маль1е зна(1ения
этих времен' нередко находящиеся в субнаносекундном и дахе пикосекундном
над'',','"". |1ри этом практически невозмохно обеспечить идеальньтй перепал(1асто
такие
измерени'!
того'
Более
параметров.
этих
измерении
при
пряхения
приводят к слишком боль:лому 3начению вь:броса перехолной характерист|4ки и
возрастанию времени установления. [1оэтопту при испь1таниях шифровь!х осциллографов нухно оговаривать и вь|дерхивать условия измерения'
пр"в.д"' даннь1е испь]тания цифрового осциллографа - рис. 8.45. 3десь снятть| осциллограммь1 реакции цифрового осциллографа [е€гоу шк-6030 на перепад
напряжения с длительностью 500' 150 и 50 пс' |1ри таких и3мерениях особенно
вахно придер)киваться правил измерений в высокочастотной и субнаносекундной
технике: применение вь|сококачествег1нь|х кабелей по во3можности малой длинь!,
согласование их как на входе' так и на вь|ходе' использование ка[|ест1]еннь|х согласующ14х элементов и нагру3ок и т. д.
Ршс. 8.45. 9сцшллоераммь! реакцшш цшфровоео осцшллоарафа [-е€гоу
на перепа0ь[ напря'юен11я разной 0лцпоельносгпц
Результать: испьлтаний представлень! ни)ке
|ои
500 пс
150 пс
50 пс
400
/н
572 пс
467 лс
450 пс
Бь;брос
\,7%.
5,07о.
9,0%
уР-6030
6.6. Фсо6енноспц шзлсереншй цшфровьсмш осцшллоерафолсш
14з них отчетливо видно' что при чрезмерном уменьшении длительности перепада имеем очень небольшое уменьшение времени нарастания переходнои характеристики' но резкое увеличение ее вь[броса.
!_{ифровь:е осциллографь;' в отлиние от аналоговь|х' практи(|ески не ну)цаются
в калибровке генераторов ра3вертки. они у них шифровь!е. ступен!|ато
нарастаю_
щие напряхения разверткй формируются счетчиками опорной частоть!' ста6илизированной кварцем. (варшевь;е генераторь1 обеспечивают стабильность около
10*5 дахе без термостатирования. Фднако погре1шность при снятии осциллограмм
мо)кет бь:ть заметно вь|1пе' оставаясь' как правило, не больше 0,0|%. 11ри этом
надо следить за правилами измерения временнь!х параметров сигналов' например
3а размером изобрахения на экране. Ёекоторь:е осциллографь1, например |-есгоу
\|\/ауе Рьг:'тпег, способнь| измерять временнь1е и частотнь1е параметрь| сигналов с
погрешностью до 10_8
8.6.з. 8ь:6ор вида интерполяцу1у|
|1ри наблю донии почти синусоидацьнь1х вь!сокочастотнь|х сигналов аналогоимеют явнь!е преимущества перед цифровь!ми приборами'
',,"
сигнапа не ухуд1|-1ается с ростом его частоть!. Более
} них''ц'''ографь!
форма
"''"ус''д-ьного
того' о;а обь|чно улучшается, так как вь1сокочастотнь1е гармоники слабо искаженного сигнала отсекаются, если частота его близка к верхней границе полось1
пропускания.
_
€ всем иначе обстоит дело с цифровь;ми осциллографами' !(ак ухе отмеча_
о
лось, у них сигн!]_[1 |1редставляется конечнь1м числом дискретнь1х значений - вь1борок. } вьтсокочастотнь!х сигн;!'|ов число Р}.;борок мохет стать меньше примерно
10' Б проме)кутках мехду вь!борками мь| не вправе дахе рассуждать о возмохно]\'1
характере сигн€1,'{а. Фн мохет бь:ть постояннь|м, меняющемся по тому или иному
закону' содерхащим короткие вьлбросьт и т. д.
Фйиллощаф мо>п<ет представлять осциллограмму в виде точек и это будет
единственнь|й научно обоснованнь1й способ представлония сигналов в виде вь|бои яркость
рок' однако вид такой осциллограммьл будет не удовлетворительнь!м, да
принято
осциллографах
в
[1оэтому
низкой.
цифровь:х
окахется
осциллограммь!
использовать
тов.
простейтлая
метод
интерполяции
интерполяция
сигнала
обь!чно
в промехутках
ме)кду
точками
отс!1е-
линейной,
в более
сло)(но]\'!
слу!|ае
бьхвает
401
|'лава 8' Фсцшллоерафшнескше ш3'[ерен!!я
используется интерполяция функцией з|п(х)/х. Ё|а
рис. 3.46 показань| осшиллограммь| цифрового осциллографа [е€гоу
ш5-452, с полосой пропускан|4я
500 й[ц и 'ластотол? дискретизации 2 [_вь:б\с. Ёа оба входа прибора
подан .,'.у.'идальньлй сигн€ш с частотой 500'\4[ц.
|1редставленнь;й на рис. 8.46 результат говорит лишь об одном: при осциллог-
рафировании
синусоидального
сигнала интерполяция
функшией з|п(х)/х дает
ное преимущество' так как функция синуса интерполируется:
'!вфункшйей синуса.
йол<но сделать вь!вод' что такая интерпол'!ция булет
преимущество и дл'!
представления гладких осциллограмм' Ёо не более того!
''е',Фсциллограп,1мь1
разрь|в_
нь\х ил\4 линейно-изменяющихся сигн€шов будут лунше представляться:
линейной
интёрполяшией. 1ем более, что скорость вь!вода изобрахений :.ла экран при
ней
явно вь|ше.
8.6.4. йспользование накопления (аналогового послесвенения)
йоцнь:м средством обработки сигн[шов в шифровь:х осшиллографах является
ре)ким накопления осциллограмм с их усреднением. } некоторь|х осциллографов
он именуется рехимом анало2ово2о послесвеченця' поскольку подобньгй эффект наблюдался у 3апоминающих
аналоговь!х осциллографов
с д''''''",,'
послесве(!е-
нием экрана трубки. Рисунок 3.47 показь!вает применение этого эффекта
дл'1 про-
смотра осциллограмм синусоидального сигнала с частотой 500 м['ц с помошью
шифрового осциллографа [е€гоу ш5-452
к;а"*&{#ф
жж
.
Р,'=..!.4.7-.^ФсцшллоеРа'4'1ь! сшенала 500 |с1 |-ц, полученнь|е осцшллоарафол
у3-452 прц 11н!перполяццц фцнкцт.сей з!п'(х) ш"прш л,нейн'й ,нй"р,Б,"ц,,
в случае прцмененця ре'!сцма анолоеовоео послесвецен11я
[-е€г^оц
Ёетрулно заметить' что при обоих видах интерполяции 11Флус19чд правильна'!
синусоидальная форма сигнала. Фсшиллограммь! при этом получаютс'! <)кирнь!ми>' при!!ем 111ирина полосок практически одинакова при обоих видах интерполя-
ции. .[\4о>кно сказать' что в этом случае ре3ультать! практи[|ески идентичнь! при
обоих видах интерполяции.
8.6.5. Работа с памятьк) цифрового осциллографа
€пешифинеским
параметром шифрового осциллографа явля*ется длина его па-
мятти. Аналоговь;й осциллограф практинески мгновенно
реагирует на и3менени'!
исследуемого сигн2ша и это его достоинство. Бпронем' скорее всего пользователь
402
8.6. 9собенноспш шзмереншй цшфровьсмш осцшллоерофалон
не сли111ком оценит его по той простой пр1,1!!|,1не, !{то он просто г1е успеет з.1\1ет!'1ть
бьтстро промелькнув|шее собь!т::1е ил|4 сфотогр:тс}:.тровать его ос]_!'11л-пограшш1[1у.
!-{ифровой осциллограф обеспенивает обгтовление.|1зобра)1(ен!1'1 н!'1 экра|!е после заполнения памяти' Ёередко это заш1етно даже 1]|1 глаз. однако, [,|спо.г1ьзова!1!1е
памяти дает огромное преимущество: \,1о)кно зап].1сать больгшой кусок !1сследуе[1о_
го процесса в пам'|ть и затем спокойно, не то])опясь (гт лахе поп|41]а'! ко(;е) про_
смотреть любой его кусок, вь!зь|вая его ]{з па1\{'1т1.'1 - р|тс. 8.48. 3то дел.1е'гс'! с по_
мощью окна просмотра' в которо\,1 раз\,1ецаетс'1 !{асть хранящейс'] в па1['1'!т|1
осциллогра{\,1мь1. это напоминает (.тисто в}|зуаль]|о) набл;одент.'те !|аст1'1 1]3ображения при сильно растянутой развертке !1-ц1{ пр|| ис]'1ользован1{1,| задер)канно!! развертки в аналоговь1х осциллографах.
Р::с. 8.48. !7рослсогпр цасп!1 шзо6раэюеншя (ншэусняя осцшлло2ра'|1ула) ш:з о(1;ц::ео
(,'рх,}' осцшллоера'ла) ' хранящ|'а(1с'| в.помя[пц (ра:;т*ерп; кс 5 м,''
рос[пянупь!й фраемснпс | :дкс)
шзобраэюент:'
длиной пам'|ти свя3ань1 реальнь1е !!астоть! д!!|к1)с'г||з;.1ц|!!,; с1.'1г1{ало1;. Ёсрел:<о
максимальная частота дискретизацгтгт (напрттп,тср, 20 :.'тлг.т лал<е 25 |-[-ш) о;<::зьтт]аетс'|
€
в рехиме реального времен1,1 просто недост!.1)!(},{|\;о{.::,тз-за |1е1]е]!о.]1г|е{1{!'! 11:]\]ят11.
Ёо она мо)кет оказаться полезнот]т в ре)к!||\1е ус}]сдне!|1.!я. |1а:тялт'ь т!т'л(;1тот;ьтх ос1|]!.ц_
логра(;ов бь:стро растет: есл!.1 у 1е[тгоп1х т)5-з032 0н|1 дост!.1г|1е;' ][) кба[!т !!а !(1|)|.:дьлй канал, то у !е€гоу \{а[е5ьтг[ег-432 она соста!]л'1ет 2 йбайта (прат;;ла !!;1 []се к[1_
нальт). €овременньте шис|ровь1е запо\111наюш1!те осц|,]_плограс|;ь; , Ё!;}п1)!!''тс']': : е0 :'с'т\
\{ауе \4аз1ег-8620 А, иштеют длину вн1'тренне{'| па\'1'1т11 96 \4ба:]т.
в.6.6. !-[ифровой осциллограф в роли анализатора спектр'1
[1оскольку даннь1е осциллограш.тп: шг;(;ровь|х ос!!!{ллограс[;ов хр']н'1-гс'! !] |]}1дс
отс(!етов исследуемь1х сигналов в па;\{'1т}1, то г1е1'рудг1о оргаг1}'|зо|]а1'|э []Б!(]||!'т10Ё!!Р
спектров сигналов по €1,'!гор!4тпту бь;строго преобразованг;я Фурье - 1{а1"г|с всего
дискретного (см. главу 1).
€лелует сразу отметить, цифровь!е ан&п11заторь! спектра. пост!]ое!!}{ь{е по э1'о1|\'
принципу, имеют ]\,1ало общего со специ;|льнь1}111 а]{а.л11,13?]то|]11п|!4 спектра, |]ь1!1олненнь!ми в виде отдельнь1х приборов. []оследнт.те п1]едста1]л'1}о'г собсэт! перес'г1]а!{_
ваемь1е радиоприемники с о!!ень узкой полосой ||ас1'от. 1ак:.:ш'т обр;'гзоь':, ог{!.1 ска*
нируют и строят реальнь1е спектрь1 сигналов. тогда как ана-.1!''1з[|'г()[]ь: спектр:п пг:тт|'ровь1х осциллографов строят всего ли11.]ь расчетн)'|{) сг]ектральну10 х11|]актер1]ст|1к]/
сигналов' представленнь1х в дискретной с!орп{е, п1]0г1]аь1\1нь|1\1 г|\|те\1
40з
|-лова 8. Фсцшллоерофшиескце
ш3мереншя
Бпронем, стоит отметить' что теоретически и практически преобразования Фурье' ле)ка1цие в основе частотного представления слохнь1х сигн:шов, проработань:
настолько глубоко и достоверно' что сомневаться в различии этих двух подходов
не стоит. [1ризнаком этого ста.л| массовь;й вь1пуск цифровь!х программнь|х анализаторов спектров. А таюке то' что такие ан€ш1изаторь1 стали составной частью бо_
льшинства шифровьтх осшиллографов.
Ё|а рис. 8.49 приведен пример спектра амплитудно-модулированного сигнала
с
несущей частотой 100 й[ц, частотой модулируюцего колебания 1 к[ц и глубиной
модул'яции 50 %. |1а спектрограмме отчетливо вь!деляется пик, соответствующий
несущей частоте' и два боковь|х пика' отстоящих от него всего на 1 к[ц.
|
*ч
4#
,7
*
и\
*'т/ |
] 1/
'\{
| ",|
1;- !
..!
:г'
|,ь
[!
-[
т
жж
6м
жБй
!]4@
Рцс. 8.49. 1рштпер поспроенця спекпроераммьс А][-сшенала с помощь1о
цшфровоео
осцшллоерафа [е€гоц
Ёстественно,
[аое Рго'7 100
что для построения такой спектрограммь!
требуется большой объ-
ем памяти. !анная спектрограмма получена на осциллографе [е€гоу
\[ате
Рго-7100 при длине памяти 24Р1, лри.лем в режиме автоматических и3мерений
достоверно измерень! все параметрь: А1у[ сигнала. Фневидно, что при малой длине
памяти спектр сигнала будет сильно искахен, вплоть до потери боковь;х частот
спектра '
8.7- €пециальнь!е вопрось! осциллографирования
в.7.1. Ф дискуссу'и к6ооё !1/!!| против 1е]<1гоп|х>
Б последнее время в 14нтернете ра3вернулась дискуссия о том' какие из цифро-
вь|х осциллографов луч111е: фирмьт 6оо6 '{/|11 или 1е[1гол'т!х. !частниками
дискуссии стали специалисть; российских компаний зАо <,|1рист, и йав{ег 1оо1. Б этом
приняла участие и редакция известного хурнала <,Б0т.{>, включившая в арену
споров еще и осциллографь; фирмьл [е6гоу.
3то малопродуктивная дискуссия' поскольку осциллографьг этих фирм реали_
и их прямое сравнение не вполне
корректно и не объективно. так' шифровьле осциллографь: корпорации 1е[<{гог:1х
зу]от разнь|е концепции осциллографирования
со3дань| для получения осциллограмм в реальном масштабе времени при ш!акси]\{ально возмо>кной частоте дискрети3ации. Б больгшинстве с.пучаев' если не вь!ходить за рекомендуемь!е предель{ технических возмо)кностей этих приборов,. такой
подход позвол'|ет [!Ф,гтуг1ц16 качественнь!е осциллограммь1 да)ке однократнь!х и
404
8.7. €пецшальнь[е
вопрось! осцшллоерафшрованшя
редко повторя}ощихся процессов. |4 это серьезное достоинство осциллографов
этой фирмь1, которое трудно отрицать перечислением инь1х достоинств приборов
других фирм (<как не крутись>' а все хе второстепенньпх). 14бо главное предназна,-,'- осциллографов заклюнается в правильном отображении произвольнь:х (в
том числе однократнь|х и редко повторяющихся) процессов.
Бместо того' что бь: продолжить эту дискуссию' мь1 просто рассмотрим возмож_
ности нового поколения шифровь:х осциллографов фирмь: 6оо6 \{|11. ! этих приборов основной акцент сделан на предотвращение потери информации при осц!4ллографировании за снет эффективного применения памяти большой емкости. не*'''р,,--"з обсуждаемь|х во3мохностей более чем акту:шьнь! и для осциллограс!ов
другого типа и других фирм. !дя иллюстраций воспользуемся материалами статей
130,311' которь1е есть в }4нтернете на сайтах фирм <|1рист,> и йаз{ег1оо1.
8.7.2. !(ак регистриру}от процессь! различнь|е типь|
осциллограФов
Бна.лале е1це раз и более подробно рассмотрим спешифику осшилографирова]ния процессов' у которь1х надо засечь временную нестабильность. [опусти]!1. \4ь!
исследуем сист0му' нормально вь;рабать:ваюшую прямоугольнь:й импульс' Анало_
говь:й осциллограф запускается передним фронтом каждого импульса и все ог1!4
будут виднь1 на экране. Бнимательнь:й пользователь' скорее всего' засе(!ет \4о_
мент' когда появится дефектнь:й импульс
рис. 8.50.
-
время задержки €игнал отображен
}
Ршс. 8.50. Фсцшллоерофшрованше !1'1пцльсов
осцшллоерафол
<.Благополучие)> аналогового осциллографирования
базируетс'| на тоь'1, что ана-
логовь1е осциллографь: имеют маль|е задерхки в вь|воде информашии на экраЁ1
3)1[. Бпронем' время нечувствительности есть и тут - это время вь1хода луча 31'
предель1 экрана и обратного хода развертки. Ёо хухе другое: скорее Б€9|Ф [.$]!э3:,
ватель просто не заметит' что один из импульсов (если они достаточно короткие,
оказался дефектнь:м: он бь:стро промелькнет на экране. 1щ явно виден главнь;[;
недостаток ан:шогового осциллографа - отсутствие памяти. Фн устраняетс'! при_
менением ан,шоговь|х запоминающих трубок' но осц14ллографь! с ними дороги
|'1
о!|ень
редки.
Б связи
вь|пуск со1шел на нет.
с появлением
цифровь|х
3аломинающих
осциллографов
их
А теперь рассмотрим процесс осциллографирования цифровь:м осциллогра_ слишфом
рис. 8.51. !-лавнь;й недостаток большинства таких осциллографов
-
Рт:с. 8.51. 9сцшллоерафшрованше им:3:у2|#!:'овь[.л4 ооцц]!!ьоар.афон о,4а'оп?п!,'!о
405
[лава 8. Фсцшллоерафшнескше |]3'1еренця
ком длительное время преобразования сигнала и вь|вода осциллограмм. Б
результате осциллограф захвать|вает небольшой кусок процесса (в нашем €лус13*
первь:й
имлульс) и пропускает большую его часть.
3то принципиальнь;й недостаток цифровь1х осциллографов. Б той или иной
мере он присущ всем осциллографам этого класса. А потому полное ис!!езновение
аналоговь!м осциллографам пока не гро3ит' хотя их вь!пуск сокращается.
в.7.3. @ роли памяти в цифровь|х осциллограФах
|1ервьге достаточно де1|]евь!е цифровь:е осциллографь; имели небольгшую память:
на
одну-две
осциллограммь:.
Б
этом
случае
риск
потерять
сигнала бьтл довольно больгшим. 9то иллюстрирует рис. 8'52.
дефектную
!|асть
€игнал потерян
сигнал
|.|' отооражен
Рцс. 8.52. Фсцшллоерафшрованше 11мпульсов цшфровьслс осцшллоерафолс с лсолой
пс!'1я!пь!о
@.левидно, нто шифровь|е осциллографь: с больгдой память1о позволяют схватить сразу большой кусок сигнала' в которьлй мохет попасть и его лефектная;
часть. 3то иллюстрирует рис. $.53. Ёа нем показан слунай, когда памят,
рр','го осциллографа настолько велика, что в нее помещается весь интересующий
'й
нас
процесс.
|<-
6игнал отображен достоверно
-_---_"{
Рцс. 8.53. Фсцшллоерафшровонше ц'[пульсов цпфровьсм осцшллоерафом с больт:^сой
па-'1япь,о
?о, что для повь|ш.|ения информативности осциллографирования )келательна
большая память прекрасно знают разработники всех цйфровьтх осшиллографов.
Фднако еще с десяток лет тому назад память бь:ла доро;ой и да)ке корпорация
1е({гог:!х экономила на ней в своих младших моделях цифровьгх осциллографов.
|(орпорация 6оо0 Р|11 восполь3ов:шась этим обстоятельстБом и из двух зо|
1низкая частота дискретизации и маль-лй объем памяти) вь:брала первую: остановилась
на низкой частоте дискретизации. 3ато паш!ять уже у первь:х образцов ее шифровь]х осциллографов бьтла сделана достаточно большой'. длина залиси на ка;<дь:й
канал 125 |(байт. {,отя в <,бюд>кетнь:х)> осциллографах она мо)кет бьлть и меньгшей.
}местно отметить' что у некоторьлх новейших осциллографов она достигает
уже
десятков Р1байт и имеет явную тенденцию к росту'
8.7.4' |-!рименение окна для просмотра части содержимого
памяти
|ахе при большой памяти объем информации, отобрахаемьлй из нее' ограничен. |1оэтому цифровь;е осциллографь: позволя}от просматривать ее по !1аст'1м с
помощью временного окна' которое как бьл перемещается по области прос\.{отра.
406
8.7. €пецшольные
вопрось[ осцшллоер&фшровоншя
Рцс. 8.54' 1ршнцшп прос''о/пра со0ерлсшлооао 0лшнной па-|!я!т[!] с по.ь|ощь]о
вре1у!енноао окно
3то иллюстрирует рис. 8.54, на котором показан прос]\,1отр длинно|.'1 с11нусо1',тдь!'
Разумеется, этот способ применим дл'] л!обого вида просп'1атривае]\|ь|х проц('ссов.
1(ак такой просмотр осуществляетс'1 на практ!,{ке' демонстрирует рл"тс. 8.55.
3десь осциллограмма довольно сло)кного процесса, содержацего па[1к14 14|\'1пульсов' представлена на экране шифрового осциллографа 6)5-820 фирь''ть: 6оо0 \!11].
!{а ней рассмотреть сами имлульсь! невозь'1ожно'
Фднако, включив ре)ким г{росмотра длигггго!,1 па\,!яти 1.1 используя ручку сш1е|це_
ния луча по горизонтали' мохно просмотреть вс]о осциллограмь,|у пр14 дос1'аточно
короткой развертки или вь!делить для прос\'1отра неболь|]]ой фрагьсент осцил-цограммь!' сохраненной в памяти. 3тот слунай показ21н на рис. 8.56.
}меньгшив еще размерь! окна просмотра, \,1о'(но детально прос]\'1отре1'ь с!орп'т1'
одного импульса. [1ример этого дан на рис. 8.57.
[(ахдьлй цифровой осциллограф имеет специфические особенност1.! в 1,19|Ф,|Б3Ф_
вании памяти. Фна мо;*<ет бьтть отнесена на один или несколько каналов. Фбщепр;'т_
нято иметь размер памяти, вдвое превь:гшатош1ий объепт, ну>т<ньтй дл'] одного кадра
экрана. 1ак, у осциллографов фирмь: 6оо0 \{111 это значит, что осциллогра\'|\'{а со_
ответствует 20 делениям шкаль1' хотя экран и\,1е9т только 10 делел;ий. Фднако, убрав
мен}о с правой части экрана' мохно [1Флуг1ц1, два дополнительнь1х делен1'1я.
п н }{$в ь1н
;!.{}{{.11}[]]1
*!:1ч:
1н"|чч.|_
у{;рг]1}1
у|]рЁ|1н
пл п]!ь{ят
']':51эв{}
Ршс. 8.55. |7росмогпр слоэ!сноео сшенала
на цшфровом осц11ллоерафе 6Р3-820
фшрмьс 6ооё'[!|!
Ршс. 8.56. 17 рослооптр фроелсе нгпо
'
сло}!сно2о сц2нала на цшфроволл
осцшллоарафе
6|3-820 фшр:пьс 6оос1 1]('с||
407
|-лава 8. Фсцшллоерафшнескше ш3мереншя
Ршс. 8.57. |1рослоогпр о0ноео цмпцльса ш3 сло0юноео сшенала на цшфровом
осцшллоерафе 6|3-820 фшр.мьо 6оо4 []!!
€пецификой,
а, похалуй,
правильнее сказать ва)кнь!м достоинством,
осциллог-
рафов фирмьг 6оо6 \{{!|1 является возмохность исполь3ования внутренней памяти
для хранения осциллограмм двух сигн€ш1ов' зада!ощих допуски на поло)кение и
размерь| осциллограмм от исследуемого устройства. это по3воляет вь!полнять до_
пусковь:й контроль и3делий по параметрам их осциллограмм. ]акой контроль
очень полезен в промь]1шленности.
8.7.5. @ слунайной дискретизации и эффективной ее частоте
Больгшинство цифровь|х осциллографов используют 8-разряднь;е А!-1|1 для
квантования сигналов. [1о этому параметру осциллографьт 6'# !:'тз1е[ и [е[1го;]|х
иденти!{нь!. Фднако способь| записи сигналов в А|-{|! у них различнь1.
Б 1е(1гог-т!х вь:бран путь дискретизации с заведомо больглой и неизменной .|ас-
тотой дискретизации. 1ак, для 100 й[ц осциллографов, настота дискретизашии
вьлбрана равной 1 [[ц. 1аким образом, на период самой вь!сокочастотной синусоидь! достается 10 вь;борок. 3того м,шо при линейной интерполяции, но вполне
хватает при интерполяции вида з!:](х)/х. йменно поэтому осциллографь: 1е}<1го:]!х
ценятся при исследовани'1 сигн;шов в реальном мас}штабе времени' в частности
однократнь1х и редко повторяющихся.
Ёедостатком такого способа является то' что информация ме)кду точками дискретизации
теряется безвозвратно'
несмотря
на вь!сокую скорость
дискретиза-
ции. 6собенно явно это проявляется при осциллографировании коротких импульсов с вьтбросами на фронтах
- рис. 8.53. Ёетрудно заметить, .гто вь:брось! могут
бь;ть потеряньл. Ёо, 3ато такой способ прост и требует небольгшой памяти на хра_
нение отсчетов сигнала.
6\& |:-:з{е& в своих моделях использует другой способ дискретизации входного
сигна.па: н9регулярной дискретизации' !искретизация входного сигнала происходит с частотой 100 \{в/с в секунду' приче\,1 за кахць;й период развертки точки ди-
8ходной оигнал
Фтображение на экране
Ршс. 8.58. !'шскретпшзоцця прц посгпоянной цас!поп1е вьсборок
408
8.7' €пецшольнь!е
вопрось[ осццллоерофшрованшя
2-й цикл
дискрётизации
3-й цикл
дискретизации
[',!_й цикл
диокретизации
Рцс' 8.59.,[,шскрепшзацпя
скретизации вь:бираются хаотически и повторнь!е попадания
в ранее вь;бранньте точки
исключаются - рис. 6.59.
3а количество \ периодов развертки на
периодическом сигнале не остается точек не
подверг1].1ихся дискретизации' включая мелкие детш1и (рис. 8.60). !,остоинством такого
способа' является возмо)(ность использовать
т'
!!- случайнь!й сдвиг
Фтображвние на экране
Ршс. 8.60. [{ 0шскрегпшзацшш
со слуиайньом вьсбором опсце/пов
<длинную> память и больгшая достоверность
воспроизведения периодических сигн;шов.
возмо)кность исследования однократнь{х сигналов только с !|асто!{едостатком
-
той до 7,5 й[ц (необходимо' как \.1иниш{ум' 20 точек для отобрахения с!4гнала,
при частоте входного сигнала 150 й|ц).
|{а рис. 8.61 показано отобрахение осциллографом фирмь: 6оо6 \{111 сигнаг1а
частотой 30 й[ц на однократной развертке. Фтчетливо виднь! существеннь!е иска)кения сигнала' вь!3ваннь|е недостаточнь|м числом отсчетов сигнапа и линейной
14нтерполяцией. 3аметим' что осциллографьт 1е[1гоп'т!х в этом случае дадут неиска-
хенную осциллограмму.
|1ри уменьгшении !|астоть| сигна.л|а до 5 й[ц,
!1то мень|ше граничного
зна!!е!{и'1
в 7,5 й[ш, ситуация существенно у.цуч|шается. 3то видно из рис. 8.62. 1ут у)ке на
период синусоидь| приходится 20 точек при частоте дискрети3ации 100 \4[ц. 1ешц
не менее' и 3десь виднь1 погре111ности лине-йной интерполяции сигна]|а'
Ёаличие <длинной,> памяти и воз[4ожность изменения ее длинь|' дает возмохность манипуляции со скоростью дискретизации в 1|1ироких пределах' особенно
при исследован||\и сигнала в диапазоне времени развертки до 20 мкс. [|ри ушпень1шении врем9ни развертки объем памяти автоматически сокращается' Ёаличие боль1шого объема внутренней памяти и лрименение передовь|х принципов обработки сигна.'1а дает во3мо)кность получить эквивалентную частоту дискретизации пе_
риодических сигналов ло 25 [в/с.3квивалентная частота дискретизации св'1зана с
длиной памяти формулой:
[лцна
'
!вэлв=2@
па.\4я!пц
делений на экран вьтбрано из расчета времени длительности развертки на
весь экран (с унетом того' !]то память 500 бит, т. е. в два раза больше разрешения
20
)(|(|4 в 240 точек), поскольку <(длина)> сигнала в два раза больше <(длинь!)> экрана.
409
{лаво 8. Ф сцшллоерафшнескше ш3'{ереншя
|!{!1
тш{!
ф|||} |1т
{}гп !{''
й||*1йй!
!{гт']!1}!н }{
РЁ]{ }1}|
рг:{н}'}
п:{|1 ш1]{|
{!д}{*!{|}
|;! |1 ,| 1
Ршс' 8.6 1. @гпобраэюенше сшенала
Рцс. 8.62' 9побраэюенше сшенала
с цасгпотпой 5 !с1[ц прш о0нокрагпной
с часпогпой 30 /и1|ц прш о0нокрагпно[:
ро3вер/пке но экроне осцшллоерафа
6оо6 \||!!
ра3верпке на экране осцшллоерофо
6оо7[!!!
[1ри длине памяти 500 б:.'тт (э?о аппаратное ограничение длинь| памяти на развертке более 200 нсек при переходе на эквивалентную дискретизацию) и времени
развертки 1 псек, по.цучаеь,1 /' э*в: 25 [в/с| Бше раз подчеркнем: пон'!тие эквивасигн€шов. [1ри исслед0ва!|ии однократг{ь!х с},1гналов 1е[1го;]|х обеспечивает максим'шьную частоту
диск1]етизации 1 гига вь;борок в секунду, а 6\{ {:'':з1е[только !00 йв/с. !етальное
срашнение (увь|. не вполне объект::вное) можно найти в статье .[-[ифровь:е осциллографьт ко[,1па!{1.]|.1 6оо6 \{111 !:-':з1гш:-т-те:-:1в €о. !-16. (6\{ 1пз{е&)> на интернет-сайте
ле}]тг!о|.'! дискретизации при]\.{е|!имо только дл'! периодических
зАо .,[1рп:с'т -.
8.7'6. |(урсорнь|е и автоматические вь|числения
1(ак ит аналого-ци(|ровь:е осциллографь;, приборьт фирмьт 6оо0 \{!11 имеют
возь'1о)к1!ост!.1 в проведен'1и курсор]!ь!х и авп1омап1ццескцх цзл!ере:;цй
8.63.
- рис.
[сть такхе возм0жность вь1полнения над сигналами ряда математических
опера:1г;Ё':, ьтапрл,тп,1ер усреднени'1 и сгла)!(ивания для очистки сигналов от шума.
Б рехт.тпте автоь{ат!4 ческ!4х 1змерен й вь: ч и сл я ются
а Бреш:еннь!е пара[,|етрь1: частота (Р), период (1), время нарастания' врем'|
спада. скв[1хность и]\,1пульсов, длительность импульса (полохительную и от|
л..т
:
р!|шатс.1 ь! !у|о):
а А]\'1!1.|114туд}!ь!е пара\{етрь!: [,1аксип'1альное и минимальное значение (!п.:ах,
!п-т!п); раз[,1;1х от п|1ка до пика (!р_р); средневь!прямленное' среднеквадра_
т}1(|1{ое, среднее а[,{плитудное 3начения; сРеднее из минимального (!1о) и
['1 а
кс !,1 \! ;1л ьн о го з г| а]ч е [! 1..1я (!1-.т ).
1
Ёз ;к1'':::н мо)\но вь|вод!!1 ь до 5 и3]\1ер'!емь|х параметров по обоим каналам. ]о
есть на экра!'{ одновре\4енг1о вь|водитс'1 10 результатов измерений, плюс ре3ультат
1]з]\'1е1]ен14я
экра] 1е.
!{астоть! 6-ти разрялнь!]\,1 !]астотомером' которьлй всегда присутствует на
йг:те1эесно сравь1!!ть вь1вод результатов вь:.:ислений в осциллографах других
фирп:. Ёа рис. 8.64 такой вь]вод показан для осциллографа фирмьг 1е]<1гог11х серий
то5 1000 и 2000. Ёетрудно за\,1етить' ||то этот прибор вь]водит мень11|ее !1исло;1в-
4!0
6.7. €пецшальные
вопрось[ осцшллоерафшрованшя
! !{ 8;*)'}!1{
Ё: 5*_ щ|.];
Р шс. 8.6 3. 1 р ос'[о !пр осцшллоа р амм
- с вьсво0ом ре3уль/папов
ав ,по ма !пцце с кшх в ь[ ц1!сле ншй
на осцшллоерафе фшрмьц 6оо7'[!!|
Ршс. 8.64. [! росмогпр осцшллое ра'!ьа
ом р е 3 ! ль /па п'о в ав п!ома !пш це с к цх
вьсцшсленшй но осцшлло2рафе фирмьс
в ьо в о0
[еЁ! гоп!х
томатически измеряемь!х параметров (птаксимум 8). Фднако по !1ислу таких измерений лидируют все хе стар11]ие модели осциллографов фирмьл 1е[1го:':|х.
8.7.7. @собенности работь! разверток и синхронизации
|-|ифровь:е осциллографь: имеют характернь!е особенности и в канале {, свя:3аннь1е с работой развертки и синхронизации. [ак' помимо традиционнь1х для большинства
осциллографов
запуска
таких
как
автомати!|еский,
ждущий и однократнь:й запуск развертки' осциллографь| серии сш
сп5-820 обладают уник,шьнь1ми рехима}|и запуска развертки:
рехимов
развертки'
[:-тз{е&
. запуск развертки по длительности импульса;
. задер)кка 3апуска развертки по времени;
. задерхки запуска развертки по собь|тию;
. вь1деление телевизионнь|х строк.
3апуск развертки по длительности импульса. в этом рехиме запуск развертки
происходит при длительности импульса' соответствующей определеннь|м условиям. 3тими условиями могут бь;ть:
. длительность импульса равна заданному значению;
. длительность импульса не равна 3аданному 3начению;
. длительность импульса больше 3аданного значени'];
. длительность импульса мень1|1е заданного значения.
[ри совпадении заданньлх условий для длительности импульса, происходит за-
пуск ра3вертки.
|1ри использовании ан'шоговь]х осциллографов проблемой бьгл просмотр пе-
реднего фронта импульснь!х сигналов, если его длительность превь|ш;ша время за-
держки развертки (обьтнно десятки-сотни нс). Б этом случае фронт импульсов
бь:л просто не виден. 3та проблема обь!чно реш.шась введением в усилители канала { довольно громоздких кабельнь1х диний задерхки' Фднако они сужают полосу частот усилителей и из-за гувлений отра)кения сигна]!ов при неточном согласовании приводят к искажениям формь: импульсов.
4\1
|-лава 8. 9сцшллоерафшшескше ш3меренця
Ёекоторь:е дорогие ан€шоговь|е осциллографьл имеют задерханную развертку
(лупу времени), которая 3апускается с любого места основной развертки. 3то
удобно при исследовании тонких особенностей сигналов' например вь:бросов сту-
пенек и т. л.
[1роблема просмотра фронтов и особенностей сигналов практически отпала в
шифровьпх осциллографах, поскольку у них нулевой отсчет времени обьгчно на.линается в центре окна индикатора и может плавно перемещаться в любое место экрана !4 даже д,шеко 3а его предель|.
[1ри задер;л<ке запуска ра3вертки по времени пользователь мо)кет 3адать время
задерхки от момента появления импульса синхронизации до момента запуска линии развертки (рис. 8.65). 3ту 3адер)кку мохно регулировать в пределах 100
нс...1,3 мс. Б момент появления первого импульса запускается схема задерхки
схемь| синхронизации' время 3ацерхки определяется пользователем и равно [.
|1осле окончания этого времени линия развертки будет запущена первь!м импульсом' следующим после окончания времени задерхки.
3адержка синхронизации
3апускающий импульо
!
!
запуск р3звертки
Рцс. 8.65- Бременньсе 0шаераммьс 3ап!ска ра3верп!к!1 по за0оннолсу вре'1енш
за0ерэюкш
|1ри запуске развертки по собь:тию пользователь мо)кет задать количество со6ьутий (импульсов) от момента появления импульса синхр0низации до момента
запуска ли\1ии ра3вертки (рис. 8.66). |]ользователь мохет регулировать коли!!ество
собь:тий в пределах 2...65000. Б момент лоявления первого импульса 3апускаетс'!
схема задер)кки схемь1 синхронизации. {(оличество импульсов задерхки (на
рис. 8.66 их два) определяется пользователем. |1осле окончания последнего собь:тия линия развертки будет запушена лервь|м импульсом, следующим после окон(1ани'1 времени задерхки (третий импульс).
Б рехиме вь:делёния телевизионнь|х строк возмо)кно вь|деление телеви3ионнь1х строк в системах телевидения РА[, 5всАм' т\]т5с по заданному номеру
3адержка синхронизации
3апуок задержки
синхронизации
3апускающий
3апуок оветвика импульоов задержки момент за/уска развертки
Рцс. 8.66. Бременньсе 0шоера:плсьс 3апуска ра3вер,пкц по со6ьстпт;то
4\2
8.7. €пецшольнь!е
отроки
и
поля'
при!{ем
в
отличии
от
аналоговь]х
вопрось[ осцшллоерафшровоншя
осциллографов,
так)ке
имеющих
такой рехим запуска развертки' яркость свечения луча в этом ре)киме не зависит
от вь:бранного режима.
8.7.в. Бь:строе преобразование Фурье и другие возможности
осциллографов @оо0 \А/!||
Фсциллографьт 800-серии фирмьт 6оо6 \&111 обладают и функцией бь:строго
преобразования Фурье (БпФ). 1. е. они способньт вь1полнять функции цифрового
программного ан€шизатора сг1ектра с больтшим динамическим диапазоном. Фн позволяет оперативно отобразить спектр си[нала присутствующего в настоящий момент на экране осциллографа (рис. 8.67) и измерить параметрь| всех его гар\,{оник.
фвгайп
ггт
Р.{]}6п
0}(1п']
'
||!я!!н
'{й'йЁ{;
е' ;]ф в;!
я"г{,ш"|'!.!.г]
!${!|
Ршс. 8.67. Фсцшллоераммьс лсеан0ро !'! еео спек!пра
14меются в серии осциллографов 6}5-800 и такие достаточно спешифинеские
возмо)кности' как проц9дура обунения и рехим допускового контроля. 3 ре>киме
обу.19"'" осциллограф обунается настройкам и результать| их заносятся во внутр9ннюю энергоне3ависимую память прибора. \4охно залисать состояние всех органов управления включая не только положение переклюнателей Б\лел и
Ёремя\дел, но уровня и ре)кимов синхронизации, ре)кимов работьл каналов, ре)кимов измерения и т. д. вь]зов этих профилей из памяти достаточно лрост и сушест_
венно сокрашает время установки органов управления при проведении большого
числа однотипнь|х операций, при которьгх необходимо периодически устанавливать разнь]е ре)кимь| работь1 осциллографа. 3то необходимо' например, на сборочном конвейере или в цеху' где впервь]е применена привязка вь1зова профилей
ко времени.
, 3то означает' что в ре)киме обучения осциллографа оператор устанавливает необходимь:й профиль. Б этом ре)киме у оператора нет необходимости вообше прои3водить какие-либо манипуляции с органами управления осциллографа. 3то.ре)(им еще более облегчает процесс применения осциллографа на конвейере, где
встреча!отся периодические
последовател ьности одноти л н ь! х операший.
Б рехиме 0опусковоео кон/проля в осциллограф, по одному из портов с компь}отера или в ручном ре)киме с передней панели осциллографа, запись:вается так назь{ваемая маска.9то некий гшаблон в пределах которого дол)кен находиться сигнал. Ёсли входной сигна_[1 находится в пределах этого шаблона' осциллограф индиширует
рехим
<годен>;
если
какая-нибуль
часть
входного
сигнала
вь|ходит
]а
предель! маски _ Ф€|-!'ил,цограф индицирует рехим <,Р€ |ФА0Ё>. !-нездо вь!хода <<го-
4|з
|-лаво 8. Фсцшллоерафшиескце
!!3'!ерен1!я
де1] }{е-годен)> находится на задг;е[т па!{ели' 3тот ре;*<им мохет бьлть применен в
систеп4ах телеко]\,!ь,1уникации для постоянного контроля за формой сигнала' или
при наладке |4 регул14ровке разли!:ного оборудования] когда есть необходимость
поАстройкла с}орш,:ьт сигг{ала по определенноп'{у гшаблону.
8.7.9. [1рименение осциллограФов с {ифровь!м л!оминоФором
1(ак у;<е отме(|алось в главах 3 и 4 в осциллографах серии 3000 фирмьг ]е[1гонова'! концепция [-|ьтс!:ровоео !1юмннофорс. 1ак именуют электрон;тьг[| блок с |1а\,|ятью, вк.цю!{еннь1й ппе->кду А|-{[! и дисплее\,1 _ рис' 8.68.3десь:
т''т1х реал;..тзб|]аг1а
А;-т-;р
оси !,
- вход{]о'1 ус]'|-цитель
- аналого-цифровой преобразователь, Р!^/о
блок
|{т.:фрового ,[юминофора,
01зр1ау
- лисплей, шР - прошес-
9!1а1 Р1'тоьр|-тог
сор управ.,1е|{|1'1 дисплееьц. Фсновное на3на!!ение [ифрового
"г1томинофора заключ:!етс'1 1] повь![шен1'|1| степен'1 визуализации всех' в том !{исле редко 14 €лунд|],'
,'_
вто1]я }о1ц|,1хс'1
' с и г|{а-п ов.
Ршс. 8-68. |прощенная фцнкцшональная схе./'!а осцшллоерафа с цшфровьом
л:о,ишнофороло
Фугткционаць!'{а'1 схе['1а рис. 8.68 проясняет суть осциллографирования с помо-
щь!о так11х осц}{.ц-цограс}ов:
л"то существу
осциллограп.,1ма с дополнительнь!м пара*
в блоке |-{ифрового ,[лопаинофора и с по\1о]дь}о уп||];1вля}ощего процессора пер|4од1{чески и с вь:сокой скоростью передаетс'1 д!'1сп,!е]о лля отображен}4']..3атрант.:в:темое на это время не входит во время
накопле}!!'1'т и т:реобразования ;.'тнс}орш':ацг;:..т. Бсе это ла обеспечивает новь1е воз\'1ет])о\1
!.{г1тенс|."1вность1о с}орш,тг.труется
п,!о)к|]ост|.1 таких осциллографов.
Ёа рт.тс. Б.69 локазана осц}.1ллограм\{а осциллографа с !-1ифровь:м ,г!юминофоропт ()РФ), отобра;<а;ош1ая нестабильнь:й процесс и содержащая сверху гис1огр!1 \{ ш{у и нтенс!.] вности.
:
'./|!}*\ц,
1 пз**:,т
11 ! *+|!!|!
@'-]:&*{_'"'''"_"""'' -_'*5;*_я-г* ?.'-' г_эг*!
Ршс. 6.69. Фсцшллоерал!.1'{а слоэ|сноео неспабьсльно2о процесса с 2шспоерамлсой
ннп[е нсшв нос!т!ш
4\4
8.7. €пецшальнь!е вопрось[ осцшллоерафшровоншя
Рцс. 8.70. [рехмерньсе осц!!ллоараммь| ,пелевц3цоннь!х с!!енолов
Ёа другом рисунке (рис. 3.70) показана трехмерная осциллограмма множества
телевизионнь!х сигн;шов. 1ретье измерение 3десь задано ухе не интенсивность|о'
а вь|сотой осциллограмм
- при их построении помимо осей { ия } введена ось 7,
так что осциллограммь! строятся как поверхности в 3) пространстве.
Ё{аличие третьего измерения (интенсивности сигн'ша или вь!сотьт 7) резко рас;!!иряет объем информашии о сигнале и нередко позволяет вь{яснить такие его осо-
бенности, которь|е не виднь| при обьл.гном двумерном (2)) осциллографировании.
3то открьтвает широкие возмохности в диагностике слохнь1х процессов, например в двигателях внутреннего сгорания при их тестировании в слу;<бах сервиса.
Фсшиллографь: с !{ифровь;м -|1юминофором копируют и функшии аналоговь|х
запоминающих осциллографов, накапливая в блоке !-{ифрового,[юминофора
мно)кество осциллограмм и отображая затем их на экране дисплея. Ёа рис. 8.71
представлена иллюстрация такого рехима работь: )5Ф. Ёетрудно понять' [!то этот
ре)ким, подобньхй рехиму аналогового послесвечения в других осциллографах,
позволяет эффективно отсле)кивать слунайньхе сбои в работе исследуе\4ь1х
устройств или редко повторяюциеся неисправности.
Аля наблюдени'! сложнь|х процессов и построения фигур в плоскости {-| (например' сложнь!х фазовьлх портретов систем с несколькими особь;ми точка\.1и' например фокусами) так)ке полезен |_1ифровой }!юминофор. Рис. 8.72 даот пример
осциллограммь!
м;!} |;Р*}1'
]
ш
!
{в+
такого рода.
]}{}! }1!!
"...
@
.!.
,.'].*; еь,., ""!ъэу]
Рцс. 8.7 |. 1ршлсер рабогпьс
осцшллоерофа с |]шфровьсм
/1;омшнофоро11 в ре?юцме накопленшя
:|г$ - |!"я|$!
11
;! {]1!1
хя".{{;'ф6{,{-{!;;э1х|!|!'{___'-'-
1$у
9
с1!1 .'
- Рцс. 8.72. [1рштлер осц|!ллоерал[л[ь!
процесса, пос,проенной в плоскосгпш 7
осц11лло2рамм
4\5
[лова 8. Фсцшллоерафшнескце
ш371ереншя
| 0'о0ш
| 2о0ш
о'005
120п5
оь1 мах
з45'0 у
сн2 мах
1'310 А
!6 Ёапряжение
Ршс. 8.73. !{люц на мощном полевом
ос нов ной колспоненп
п р е об р оз о в а /пе льнь|х ц с пр о йс гпв
п.ран3цс !поре
Ршс. 8.74. €ершя осц!!ллоеромм
0ля клюца на мощном полевом
Благодатной областью применения осциллографов
,пран3!|с,поре
с !-{ифровь:м,[юминофо-
ром является энергетика и устройства импульсного и иного преобразовани'! электрической энергии. 1(ак известно' ключевь!е преобразователи на современнь|х переключаю!цих приборах (мошньтх полевь1х и биполярнь|х транзисторах' тиристо-
рах, 61Ф модулях и т. А.) теоретически обеспечивают коэффициент полезного
действия до 100%, но характеризуются очень сложнь!ми процессами. Разобраться
в них без современнь!х осциллографов просто невозмохно.
Ё{а рис. 8.73 показано включение ключа на мощном полевом тран3исторе в из-
мерительную схему преобразователя. ( помощью токовой петли контролируется
ток' текущий нерез транзистор. !дя контроля напряжения на нем хелательно
применение осциллографа с оптинеской развязкой входа'
Рис. 8.74 демонстрирует возмох:{ость представления серии осциллограмм напря)(ения и тока ключа рис. $.73, полученнь|х с помощью осциллографа с !]ифровьлм ,г1юминофором. €ледует отметить' что осциллограммь] могут бьлть шветнь!ми,
что заметно повь!1пает их информативность.
йногие преобразователи используют 111иротно-импульсную модуляцию, уровень которой постоянно меняется при и3менении питающего напряхения и нагру3ки. 3то требует запоминания осциллограмм, иллюстрирующих модул'!цию.
[1ример таких осциллограмм представлен на рис. 8.75. 3десь так)ке используется
ре)ки|\'1 накопления
осциллограмм
и представление их с разной интенсивностью.
Рцс. 8.75. Фсцшллоерофшрованше непрерь!вно ц3меня!ощцхся шмпульсов
+16
8-8- Работпо с массовьсмш цшфровь[11ш осццллоерафалсц серцш о3-1000
Разумеется, осциллографьт с |_{ифровьлм }1юминофором име}от и многие другие
во3мохности' ухе описаннь|е вь!!!!е. 3то курсорнь!е вь!числения, автомати!!еские
вь|числения. представление шифровь!х даннь!х на экране дисплея вместе с осшиллограммами, бь;строе лреобразование Фурье и работа в режиме анализатора спектра и т. д. Бсе это делает такие приборь: наиболее универсальнь1ми в мире совре_
меннь|х осциллографов и, несмотря на вь|соку!о стоимость таких приборов, обеспечива9т им массовость применений-и сбьтта. Бь:пуск таких прттборов компанией
1е({го:-т!х достигает десятков ть!сяч в год.
8.8. Работа с массовь|ми цифровь|ми осциллографами
серии 0$_ 1 ооо
8.в.1. Ёачало работь: с осциллографами серии о5_10оо
Бьггше у)ке говорилось о сравнительно де1шевь|х цифровь;х осциллографах го>т<но-
корейской компании Ё7 ||д\та| серии о5-1000 с полосой частот }.1сследуемь!х сигналов 80, 100, 150 и 250 й1_ц (молели п5-10в0, о5-1100, о5-1150 и )5-!250).
3то осциллографь; нового поколения' ко'горь!е построень! на типовой элементной
базе. Ряд других фирм, например' 6оо0\{1|], А1!де::1 и др. вь!пускает подобньле
осциллографь:, но они заметно доро)ке своих собратьев
фирмьт Б7 |1у|{а\'
|1ользователи этими массовь|ми приборами' привь]к11]ие к
работе с обьтчньлпци
ана-поговь1ми осциллографами, могут испь!тать недоумение и дахе
ра3очарование
от работь; с новь!ми цифровь:ми осциллографами. Б связи с этим ниже
работа с
такими приборами описана достаточно подробно. 3ь:бор в качестве основь| для
описани'{ шифрового осциллографа )5-1250 связан с тем, что этот прибор мохно
рассматривать как наиболее типичнь:й для этого класса приборов. ['ля испьхтания
прибора бь:л применен функциональньлй генератор м5с-9в1бА
фирмьт мвтвх,
такхе один из самь[х дешевь|х приборов в этом ю1ассе.
}хе при включении осциллографа кнопкой Рошвк (1 на рис. 8.76) мохно заметить загрузку его встроенного программного обеспечения. Ёа экране появл'|етс'! окно с даннь!ми об этом. €пустя
мерений. Фднако, для повь!шения
несколько секунд устанавливается рехим и3точг{ости измерений рекомендуется прогреть
осциллограф в тенении 10-15 минут.
Ёесмотря на большое число функций осциллографа его передняя панель
(рис. 8.76) вь]глядит очень простой. Ёа ней нет привь}ч,,'"
ру"ек переклюнателей
с ошифрованнь|ми делениями' их заменяет кнопочное управление с применением
мнохества
|] оложение
мен|о и представление
цифровь1х даннь!х прямо на экране дисплея.
ручек-переклточателей отобра>кается на экране дисплея.
Бнизу осциллографа виднь: клемма заземления' петля калибратора (вьгдает меандр с 'ластотой 1 к[_ц и двойной амплитудой 1 3), входьг кан.шов €}{ 1 и €Ё2 и
вход вне111него запуска (триггера) Б{1. |]одкцючив ко входам каналов пробники,
и обь:чнь:м образом проведя их коррекцию по сигн.шу калибратора (см.
раздел
8.1.7), мохно немедленно на(!ать работу с осциллографом. Бс.::и вь: затрудняетесь
в установках прибора (на первьтх порах это не удивительно), то просто нахмите
кнопку 2 А1_]то5в1 в группе кнопок 3. |1рибор автоматически прои3ведет все
ну)кнь1е установки и через несколько секунд вь!даст осциллограммь!
- рис. 8.77.
!!то
€тоит
отметить'
автоматическая
установка
возмо)кна
прость1х сигналах (синус' меандр' треугольное колебание и
.' 14 зак' 33
только
при
достато!!но
др.).
417
[лава 8. Фсцшллоерафш,сескше ш3мереншя
Ауто3вт
{-.]
сн1 2у
€А2: -4
Ршс. 8'76' 17ере0няя панель
осц11ллоарафа Р3'1250 фшр:*ьс Ё2
|!д|[а!
2|з
сн22уф
тп6:+з'920у
'з2оу
поо
Ау1о5е{
Ршс. 8.77. Фсцшллоером]'ь! /преу еольнь!х
ц пря],1оуеольньсх 77 |- шмпульсов фцнуцш9
нально2о тенеро!пора на цас!попе 100 к|-ц
8.8.2. !-!рименение ре)кима усреднения осциллограмм
€ первого взгляда на осциллограммь| видно' (|то они испе11]рень| мелки\!и ступеньками и вь!бросами' которь|е пользователи аналоговь!ми осциллографам|4
обь|чно трактуют как 1-|1ум сигналов. } аналоговь|х осциллограс}ов собственнь1й
шум каналов ничтохно мал и появление подобнь!х искажений скорее всего и
впрямь поро)кдено 1].|у|\,1ами сигнала. }{о у цифровь|х осциллогра(;ов рассматр14ваемого класса этот шум присутствует даже при просмотре идеальньтх (без гшуппа)
сигналов и при 3аземлении входов. 3тот гшум обусловлен шифровьлм представлением сигналов - их квантованием.
Бсть три основнь1х фактора возникновения <(цифрового 1|1ума>>. [1режле всего'
коне!|ная
это
разр'1дность
аналого-шифровьгх
преобразователей
осциллографа.
Фна равна 8, т. е. непрерь!вньпй сигнал имеет 2в:256 уровней, от!!етливо заметнь1х
([исло пиккак его ступеньки. ){(1(||4-дисплей осциллографов то)ке иь'1еет коне!|ное
селей по вертик€ши и горизонтали (320х240 пикселей) и да)ке идеальньгй сигнал
воспрои3водит как ступенчать|й. Ёаконец' имеется шум квантования' связаннь|й
с нестабильностью полохения ступенек. Бсе'эти факторьп и ведут к появлен}4ю характерного <(цифрового шума) на осциллограммах. !( сохалени1о, он наблюдается
почти у всех цифровь:х осциллографов.
явление весьма неприятно и неопь1тнь!е пользователи п'1огут принять его за наличие шума дахе у чисть|х реа]1ьнь|х сигналов. [1оэтому сразу отметим, что для вь1явления м2шого шума цифровь!е осциллографь! данного типа подФписанное
ходят плохо. Аля снихения видимости <<цифрового шума> (или, напротив' дл'|
луч|!|его просмотра шума) разработник рекомендует правильно подобрать яркость
и контрастность изобрахения осциллограмм на экране и примен'!ть синий свето(формат
фильтр. Фднако на осциллограммах' полученнь1х с помощью компьютера
рисунков вмР), такие мерь! не дают эффекта и <<цифровой гшум'> от!!етливо на-
блюдается (см. рио. 8.77).
3аметное подавление 1шума квантования возмохно путем усреднения осциллограмм. !ля этого надо активизировать кног1ку Ас0!|кв (€бор отснетов) в
группе кнопок 4. Б правой части экрана 7, отведенной под мен!о, появится ряд
опций' которь|е мо)кно вводить группой кнопок 6. Бторая сверху опция Амета3е
задать усреднение осциллограмм по 2, 4' 8' 16' 32' 64 и
(}срелнени.)
''.,'',.тили отказаться
от усреднения _ значение опции Ф|[. Ёа
128 осциллограммам
418
8-8. Рабопа с 71ассовь!]!4.ц цшфровьстлш осццллоерафалош серцц о3. 1 000
А!'то сн1 / ос
$тоР
Ро5:о.00оп5
Асо(]!РЁ
Реак 6е(ес|
(>2!5)
и*
Ауега9е
**н
Рег5!5!
кж
га51 тг!00ег
*1&
н-Ро5Ра5|
2усн22у2р5
тпо:14,000у
сн2'.4'240у
сн1
&*
Рцс-.8.78. Фсцшллоера.|!мь! тпре!еольнь|х ц пря1.оуеольньсх [7 !- цмпульсов
фцнкцшонально2о еенерапора на цасгпойе 100 к|ц при усре0нейшш
по !28 осццллоарам1фам
рис.8.78 пока3ань| осциллограммь! рис.2 при введении усреднения по 128 осцил-
лограммам.
Ёадо отметить' что усреднение процесс довольно длительньлй и мо)кет занять с
десяток секунд и более. |1ри этом подавляются только шумь! квантования (но не
погре!'шности ра3рядности А!-{|1 ш лисплея). [1оэтому некоторь!е эффектьл кванто-
сигна.]1а остаются все хе видимь1ми. 1(роме того' надо
учить|вать, (1то по_
давляется и реальнь:й 1шум' присутствующий в сигна]!ах, что практически исключает его отчетливое опо3нание. 1аким образом, усреднение это мера' которую
надо применять с осторохностью и с пониманием.
вания
8.8.з. Рех<им наложения осциллограмм (персистенции)
[еперь пора разобраться с информацией, которая отобрахается на экране дисплея цифрового осциллографа, помимо осциллограмм. Берхняя строка на
рис. 3
Аает информацию о следующих даннь|х:
о А[.]1Ф автоматический рехим ра3вертки;
. €Ё1 _ -запуск ра,,*р'*, сигн€шом первого кан[ша;
.
-/_ -
запуск ра3вертки поло)кительнь|м перепадом;
. }€ - пропускание постоянной составляющей сигн€ша;
. 51ФР - текущее состояние (остановка);
. Роз: 0.0000 г!5 - положение маркера времени 7 горизонтальной оси;
. А€Ф[-.11РБ _ название позиции текущего меню.
€низу экрана представлень| даннь!е о масгптабе по вертикали кан'шов €Ё ! и
€ -2, последнем измененном уровне смещения и пороге запуска 1Р6 (он отмеча_
Ё
ется такхе знаком { в правой части окна дисллоя).
3 правой части окна дисплея отобрахается текущее меню. !(роме к0мандь|
усреднения в меню Ас0ш1кв м0хно задать ряд полезнь:х опций. 1ак, опция Регв|з1 задает рехим аналогового 3апоминания осциллограмм с наслоением
их АР}г на
друга. 3ту операцию мохно наблюдать только на собственном дисплее осциллографа' нто представлено на фото рис.8.79. Ёа нем показано наслоение осциллограмм при плавном и3менении амплитудь! треугольного сигн:ша функшионального
генератора'
14'
ц9
|лава 8. Ф сцшллоерофшиескше ш3мерен1|я
Рцс. 8.79. 6сцшллоерал14ь| п'реуеольнь!х ш пря'1оуаольньох [[]- цмпульсов
фцнкцшонально2о еенера,пора в ре'|сц''е наслоеншя Регз!з!
3тот рисунок _ прямая фотография экрана дисплея. |1ри использовании совместно с осциллографом компьютера наблюдать наслоение осциллограмм на
компьютернь!х копиях экрана нельзя. 3то одна из недоработок программного
обеспечения.
8.8.4. Фсобенности наблюдения сигналов
|!роАолхим рассмотрение системь[ меню осциллографа. !(аждая функшиональная часть прибора имеет свое меню. Фно вь:водится в правую часть экрана дисплея7 и в кахдой позиции имеетдо пяти опций, изменяемь|х синими функциональнь|ми кнопками 6. Ёапример' каналь[ €Ё1 и €Ё2 имеют свои меню (кнопки 9
и 10), содер)кащие 4 яозиции:
. )1зр1ау - вк-}1]очение (Фп) или вь!ключение (ог0 осциллограммь| вь|бранного канала.
. €ошр1|пт8 _ подача на вход переменной составляющей сигнала (А€),
полного
сигнала с постоянной составляющей (ос) или за3емление входа (6гоь::-:6);
. Ргобе _ установка масштабного коэффициента с учетом действия делителя
напряжения пробника (1х, 10х, 100х или 1000х);
. Роз|11о:-: 5е1 1о 0 установка позиции осциллограммь| в исходное полохение
(смешение 0).
-
_
|(анальт вертик?шьного отклонения имеют две поворотнь|е ручки управления
делителя напряхения уо[т5/о|у и смещения по вертикали РФ5!1!Ф\. Б центре
области увкт!сА!- передней панели осциллографа имеется кнопка 1 1 меню
мАтн. Фно поначалу имеет только две позиции:
осциллографов арифметинеские
Аг!{!-:п':е1|с
- стандартнь!е для двухканальнь!х
операции с сигн;шами кан:шов (огг _ операции отклю(|ень|' сн1+сн2'
сн1-сн2, сн2-сн1' €}{1 |пуе( и (А2!птеп).
А0уа:тсе6 Рш:тс{!опз - дополнительнь|е функции (0гг _ отключено' ост€шьнь1е
функгтии будут описань| немного позхе).
[оризонтальньлй тракт осциллографа представлен на передней панели двумя
субпанелями. €убпанель Бог!аоп1а1 имеет поворотную ручку установки масштаба
развертки т1мв/о1у, кнопку 12 меню и поворотную ручку смещения по гори3онт'ши. как характернь|й для цифровь[х осциллографов недостаток мо)кно отметить
возмохность появления стробоскопического эффекта, при котором похо)кее на
420
8.8. Ра6огпо с ]у'ассовь|}ш1! цшф р ов ьслт. ш о с ццлло е р с|ф алс ш с е р |1 ц о3-1000
А{..]т0 сн1 /
ос $тоР Ро5:200,0р5
ног!2оп|а|
А('т0 он1 / ос
но!6о'' т!пе
$тоР Ро5:136'0п5
[
51ер
#]]'ё
[
т!пе
тк!6сЁп
!
!
туре
|Ё]'{)Ё]
оо0р!|п9
А6
;09*00.ф:$
но!оо1| т!пе
зе1 {о м!п
\
ь
|
[
|
[
('лоо
!1Ашэ:1
тагмо6е
1!пе
сн] 2у -
он2: _2,000у
сн2']у:
тп6:+3,040у
ке'егепсе
50|15
Рцс. 8.80. €гпробоскопцческшй
эффекп
прш наблюае ншц .1мпцльсов
с цоспопой 5 /т1|-ц
в16!пс
мо6е
5е1 {о м!п
]:га{:
5!оре
он1 2у ф
сн2: -2,76оу
(50п5'0.15)
сн2 1у:
тп6:+0'000пу
50п5
:о'':
Ршс. 8.8 1. |7равшльньсе осц!1лло2рам''ль!
11.]'1пц льсов
с цаспо,пой 5 А4[ц
правду
осциллограм[.1 наблюдается при грубо неверной установке
-изобра)кение
масштаба
развертки по 'горизонтали. такой случай представлен на рис. 8.80.
Ёдинственное, !!то указь1вает на неверность установки' это мас11!таб длительност|4 развертки в 50 мкс на деление' !1то -]ает значение частоть! н:}много мень|]|е истинного 3начения. !(роме того' осц1тл-цограммь} в этом случае обь1чно неустойчивь1. просто уменьшив длительность развертки' мохно |1Флу.1д1, правильнь|е и
вполне устойчивь|е осциллограп,1мь!
- рис. 8.81. [1ри этом масштаб длительности
развертки составляет 50 нс/дел, т. е. в 1000 раз мень111е' чем в слу(|ае прос]\1отра в
стробоскоп
и!|еском
режиме.
в.8.5. Работа с разверткой и системой запуска
!(ак видно из рис.8.80 и 8.8! меню Ёог!:о;':{а| имеет 5 установок:
' Ёо10о[ 11п-:е 51ер - установка 11]ага времени удерхания Ёо16о11 ]1:-:.:е
(€оагзе
- больгшого и Р!пе - малого).
. !{о1с1о$1!:-т.те
- установка вреп.{ени Ёо|0о|[ 1|:.:.:е (рункой 5).
о Ёо16о[[11п':е 5ет
1о \41:-: --. установка мини[,{ального времени Ёо[6о11[1п1е'
о [-.]:-тс!о 5е{ 1о \4!:-: возврат к предь!дуце:! установке времени Ёо10о[[1|л.:-:е.
. ]!:-т-'те &еЁге:-:се Р19[:1
- установка отс![ета временного маркера 7 (€еп(ег по центру временной оси, Р!д|,;1
- справа и [о{1 - слева).
Аз этих установок наиболее сушественна последняя. поскольку она задает нулеву|о точку отсчета вреп,1ени. {(ак нетрудно заметить, она 'не обязательно находитс'! в начале линии развертки и это тохе слецифика цифровь:х осшиллографов.
1(анал запуска развертки и синхронизации 13 представлен панелью тк1ссвк.
|1оворотная рунка !Б!8! 14 задает плавное
порога запуска. €ам порог
'зп,:е,ен'е
отображается на дисплее знаком { что позволяет
наглядно судить о том' какая
точка осциллограммь| соответствует моменту 3апуска. 1(нопка 5о{_-]ксв позвол'|ет
вь:брать источник (сн|
- канал €Ё];,сн2 - кан!ш сн2, вхт - со входа вне1шнего запуска и !-!\Б
от питающей сети переменного тока). Рунка
5Б[ !-вув[
то 50% устанавливает- уровень запуска в середине сигнала, исполь3уемого дл'1 3апуска. 3 большинстве случаев это дает наиболее
устойнивь:й запуск.
1(нопка мвш|-,] панели запуска открь!вает меню запуска. Фно имеет следу!оцие
установки:
421
.|лава &. Фсцшллоерофшнескце ш37{ереншя
. туре :- \А| запуска (Б6ве - перепадом сигнала запуска' ту - телевизионнь|м сигналом).
. €оцр1!п8 - (А€_закрь:ть;й
вход, !€_открь:тьхй вход, !Р Ре.]ес1 - с фильт_с фильтром верхних настот).
ром нихних частот' ЁР Ре9ес1
. 5[оре вьлбор для запуска нарастаюшего (&|з1:':в _г) или спадаюшего
-
(Ра!1|п9
\)
перепада.
. йо6е _ рехим ра3вертки (Аш1о -
автоколебательнь:й' \ог::':а! - нор1\'1альнь:й, 51:'т9!е - одиночнь:й).
. Ро|1 \4о0е (50 :тз, 0.1 з) - ре>ким прокрутки для указаннь1х разверток.
Б слунае запуска [! остальнь|е позишии меню (кроме 1уре) ис!1езают и появляется по3иция 5уг:с (синхронизация ]!-сигналов по строкам !-|:':е и по кадрап4
Р1е16). Бьпбор правильного рехима 3апуска весьма вахен' но он ни!!9м не отли[|ается для такового у аналоговь|х осциллографов. |1оэтому в его детали вдаваться не
будем.
8.8.6. Работа с основной группой кнопок меню
Фсновная группа 4 из улести кнопок вводит 1шесть различнь1х дополнительнь1х
меню:
. йБА5|-]&Б - шифровь:х измерений;
о 5А!Б/&РсА! - залиси осциллограмм в память и вь|зова их из памяти;
. А€0!-.]1РЁ, - сбор даннь|х (меню бьтло описано);
. €0к5ок - курсорнь|е и3мерения:
о (-)11[|1{ - утилить| обслу>кивания осциллографа;
о )15Р[А1 - дисплея.
йеню о|5Р!Ау содер)кит следую1цие опции:
о [уре тип представления осциллограмм (!ес1ог - векторнь:й с соединени-
-
ем точек линий, [о1в - тоненньгй);
о Рогп-:а1 _ формат вь|вода осциллограмм (}? - временная зависимость,
ху полярнь:й для просмотра фигур,[иссоку);
. 6г!0- - вь|вод сетки (Рш11 - полной' €гозз - упрощенной в виде креста,
Боаг0 _ в виде <<ящика)> с делениями по его периметру);
о €оп1газ1 !:тсгеазе увеличение контраста изобрахения;
-
)есгеазе _ умень1]1ение контраста изобрахения.
Фтметим' что увеличение и уменьшение контраста на экране вь|полняется |]!агами в 5/о, но кнопка [г':о6 5 позволяет делать это с разре||1ением в \/о.0т контрао €оп{газ{
ста сильно зависит степень видимости на осциллограммах шумов и коротких вь1бросов. .[|ля повь:шения контраста рекомендуется устанавливать на экран осциллографа светофильтр зеленого или синего цвета.
8.8.7. [!рименение режима ху
Б ре;<име {} задается построение функшии от двух сигналов (ось { канал €Ё
и ось { канал €Ё2) как параметринеской кривой. €лелует сра3у отметить. что ре1
жим {{ в описьтвАемь1х осциллографах реализован настолько неудачно' что его
реальное применение для измерений весьма сомнительно. [!араметри!|еские графики тила фигур }!иссаху в этом ре)киме строятся по точкам (ре>кипп !ес{огз отклюнается)' при этом отобролсается ли1шь дви)кущаяся тасть фигурьг с обновлени422
8-8' Работпа с 1'ассовьсмш щшфровь!мш осццллоерафатвш серцц о3-1000
ем примерно раз в секунду. |1олунить отчетливую 3амкнутую
фигуру просто не
удается. 14ногда положение спасает рехим наложения наблюдаемь:х кривь:х. Б
этом ре)(име ан:шоговьлй осциллограф намного более
удобен.
8.8.8. Работа с курсорами и курсорнь!е измерения
1(нопка с(-]к5ок группь| 4 позволяет лерейти к
рехиму курсорнь!х измерений.
3водимое ею меню имеет следуюцие установки:
' [уре _ _тип курсора (огг _ нет, !о[1а9е _ напря)кение, 1!п':е - время).
о
5ошгсе
вь:бор источников (€Ё1 или сн2).
. €шгзог 1 _ вь:вод первого курсора.
. €шгзог 2-- вь:вод второго курсора.
о 0е1{а вь1вод разности показаний курсоров.
-
Ра рис. 8.82 показано применение горизонт:шьнь1х курсоров для измерения
двойной амплитудь| треугольнь|х импульсов. !(аждь:й *ур.'р передвигается п.г|ав-
но с помощь}о ручки 5 многооборотного потенциометра. [!араметр Ре|{а определяет исходнь;й параметр. А на рис. 8.83 показан пример измерения периода
коле_
6аний тех )ке импульсов с помощью вертикальнь!х курсоров.
с|,Р$опз
А0т0 сн1 / ос
$тоР Ро5:54,4ор5
ошп5ов$
туре
туре
$г!й€*
*ш*ац|*
Бо0гсе
3оцгсе
$8{11
с;ж
с0г5ог 1
4'4ооу
с0г5ог'1
24.80цз
1ё;1]1цф.#*
124,врз
-- оый_
о€!1а
сн1 2уъ
сн2:
20д5
+1,20оу сн22у:
тв6:+о,000пу
9.120у
Рцс. 8.82. 1ршмер ц3.|1ерен1|я 0войной
ам пл ш гп у 0 ьс п! р е ! еольнь! х !,!.м п льс о в
у
сн1 2у !
он2: +1.200у
100,0рэ
сн22у:
тп6:+0.о00пу
20}15
10.00кн2
Рт,сс. 8.83. [!ршмер ц3меренця першо0а
коле6анцй
1(урсорньле измерения особенно удобньл при измерении тонких
особенностей
сигналов' поскольку возмохно автоматическое и3мерение параметров.
8.8.9. Автоматические измерения
|1родол>ким рассмотрение во3можностей осциллографов,
ре:ш изован нь1х с помощью меню' вводимь!х группой кнопок 4. \4еню мвА5шкв (14змерение)
превра-
щает осциллограф в цифровой мультиметр. !,ля кахлого из двух кан:шов вертика_
льного отклонения измеряется десять параметров сигналов' но в
область меню экрана вь]водится только пять пар и3 них
рис.8.84. €верху отобрахаются значения
измеряемь|х параметров сигн€ша первого кан'ша, сни3у
- второго. Бсли один из
кан'шов отключен' то вь|водятся пока3ания для сигн€ша только
одного кан'ша.
Б рехиме измерений кахдая из функциона-1ьнь!х синих кнопок группь:
6 позволяет установить один из следующих параметров:
о \ол-:е _ отсутствие измеряемого параметра.
423
|лава &. 9сцшллоерафшнескше
ш3л1ереншя
мЁА$|',вЁ
ж.!ж
з'697у
2'179у
ж*
м
м
9'44оу
4'00оу
5,000мн2
5'о00мн2
48,00п5
42'о0пз
ёЁ1 1!-
он2: _6,о80у
сн22у:
тпо:+0,0ооу
0,1р5
ва|$!**'нн#
46'00п5
14'0оп5
Рцс. 8.84. [!аблуо0енше 0вух процессов с вьсво0ом резульгпагпов вьсчцсленцй
о Р[_Р& - напряжение от пика до пика (двойная амплитуда).
. Р\45 - среднеквадратическое значение 3а период.
о йеа:': - среднее значение за период.
.
частота (нисло периодов в секунду).
ргечше!"!су
о Р!з1:':8 11:те- _ время нарастания (на уровнях |0 и 90/о от Р}<-Р[).
о Ра[1!:.:8 11п':е _ время спада (на уровнях 90 пц |0% от Р&-Р&).
о Рег|о6 - период повторения сигн2ша.
о *\&|61!-: т Ф1ЁФ€|410льная 1|]ирина полохительной полуволньт (в %).
. _\{161}: - относительная 1|]ирина отрицательной полуволнь! (в %).
. )ш1у - относительная длительность импульса (в %).
[1араметрь: автоматически не измеряются' если размах осциллограмм меньгше 2
Аелений' а период наблюдаемь|х сигн€шов меньше 0'4 деления. |1ри этом на экран
дисплея вь|водится 3нак <,?,>. Ёсли период повторения наблюдаемого сигн€ша больше периода регистрации' то вь|водится сообщение <,|пуа1!0,>.
в.8.1 Ф. |!рименение пикового детектора
Фбнарухение тонких деталей осциллограмм - одна из привлекательнь|х во3-
[,1о)кностей цифровь|х осциллографов.
синусоидь!'
на которую
н;шожень[
Ёа рис. 8.85 представлена осциллограмма
короткие
вь:брось:.
Фни
настолько
коротки'
!|то
просто не виднь|. |(оп<ется, что синусоида идеальна.
Фпция Реа1с 0е1ес1ог меню Ас0|кв включает пиковь:й детектор с минимальной длительностью обнарухиваемь;х вьпбросов сигнала 10 нс. Фн облегчает вь!явление кратковременнь!х импульсов' если они присутствуют в сигналах. всли задать эту опцию вк_[1юченной (Фг-:), то на осциллограмме буАут от.:етливо просматриваться вьпбросьт и шумь! - рис. 8.86.
8.8.1 1. !'!росмотр деталей осциллограмм
Бще одна характерная особенность цифровьпх осциллографов это большая дли*
на 3аписи' ограниченная памятью, отведенной под осшиллограмму' } осшиллогра(байта, что намного больше длинь| видимой !1асфов серии р5-1000 она равна 32
ти осциллограммь1. Ёо, у многих более дорогих осциллографов она еще больше от 128 1(байт до нескольких десятков мегабайт.
Фпция Раз{ 1г!33ег мен ю А€Ф1 РБ; по умолчан ию вкл юченная' 3адает ускоре н ньл й
запуск развертки. Аругая опция Ё-Роз Рав1 позволяет ускорить перемещение окна
424
8,6. Рабогпа с 19[ассовы!'1ш цнфровьсмш осц!|ллоерафалсш
Ашт0 сн1 / ос
$тоР Ро5:0,000п5
Ашт0 он1 / ос
Аоо!']!кв
се ршц
5тоР Ро5:0,000д5
Асо(]]кЁ
Реак ое{ес(
Реак 6е{ес!
(>2!в)
(>2шз)
оЁ
ю#
/
!
Ауега9е
!
,1
/
1н{$
!
\
\
Рег5!51
ж
1
|
Ёаз| 1г|99ег
!
!
\
тк6]32,0опу
1Фл
ж
0,5п5
Рег5!5{
Ёа5{ тг!99ег
н-Ро9га5|
сн22уф
Амега9е
;0'л
!$!
1/
к*$
он1 0'1уф
сн1: +16,00пу
о5-1000
н_Ро5га51
сн1 0,1у-
сн1: +16,о0пу
Рцс. 8.85. |7росмотпр сшнусош0ьс' на
ко,пору!о
нало'!сень!
коропк!1е
вьсбросьс
п р ц о п1 кл ю це н но]!4 п11 ко в ом 0 е тпе к тпо
ре
сн22уф'
тксэ24,о0пу
!1',;1
о,5п5
Рцс- 8.86. !7рослотпр с!!н!сошаь!' на
ко,?'ору!о нало?!сень! коропкше выбрось[
прц в кл!оценно}| пцковом 0етпе кгпо ре
просмотра осциллограмм при его перемещении по горизонтали. 1ут сразу
уместно
отметить. что осциллограф вьлволит на экран дисплея 8 только небольшую (!асть зарегистрированной осциллограммь|
- эта часть размещается в окне просмотрп.
!ля плавного перемещения окна просмотра по оси времени нухно использо_
вать ручка Ро5|т!ош горизонт'шьного тракта. Более того' если осциллограф находится в ре)киме 5тоР' то мохно осуществлять зум (7оогп) или просмотр особенностей осциллограмм в увеличенном масштабе (в аналоговь|х осциллографах
такая возмо)кность часто назь|вается <<лупой времени>). 9то делается за счет вь:бора меньшего мас1|]табного коэффициента развертки. Ёа рис. 8.87 показана эта
возмохность применительно к наблюдению короткого вь:броса на вершине сигнала и измерения его амплитудь| с помощью курсоров.
А{..,т0 сн1 /
ос $тоР Ро5э2,844п5
сшп$оп5
[уре
*#|*ъэ
5оцгсе
ЁЁ&
с!г3ог'1
200'0пу
1ж
8'00опу
ое!1а
сн1 0'1уф
сн1: +16,00пу
сн22уф
]Р6:-24,00п!
192'0пу
20дэ
: Рцс- 8.87. |1росло!пр коропкоео пцка н(' верц!цне сцнусо|1аь| ц ц3мерен!1е еео
амплшпц0ьо с п9мощью курсоров
}{аличие памяти позволяет фиксировать значительнь|й участок исследуемого
процесса и затем изучать его. однако считать это однозначно достоинством цифровь|х осциллографов нельзя. !,ело в том' что это ведет к умень1шению частоть| об_
новления содерхимого памяти и видимо:"{ части изображения. 3 обь:чном
рехиме
}1 это не вь|зь]вает особь!х неудобств' поскольку *!(!4-экран имеет память. но в
ре)киме || это ведет к невозмохности получения плавно враща}ощихся фигур
_|!иссат<у и сильно ограничивает возможности этого
рехима. 3то ухе отмечалось.
+25
|'лава 8. 9сцшллоерафшиескце ш3мерен!1я
8.8.12. @охранение осциллограмм и установок осциллографа
Ёа самом деле приборь{ имеют достаточнь1й объем памяти /|шя хранения до 10
осциллограмм и 10 настроек. [оступ к памяти осуществляется из меню 5А!Б/&Б€А!. 6пция 1уре (1ип) позволяет 3адать тип хранимой в памяти информашии:
!{'ауе[огп'т (Фсциллограмма) или 5е1шр (}становка) - установки осциллографа.
Фпция Ре[егепсе (нисла от 0 до 9) задает номер экрана или комплекта установок.
Фпции 5ауе и Реса11 (со знанениями Фп и Ф!) слр:<ат для записи или счить|вания
даннь!х (осциллограмм или настроек). Фпция 5ошгсе (со знанениями €Ё1 и €Ё2)
слухит для вь:бора источника. Работа с меню 5Аув/квсА! вполне очевидна.
8.8.13. [опусковь!й контроль осциллограмм
1еперь рассмотрим дополнительньте функции (А6тапсе4 Рш:':с1|о:'тз) меню
мАтн (кнопка 11). ||4хлве:
. Разз-Ра1! _ пороговь]й контроль.
. РР1 - бь:строе преобразование Фурье (Раз| Роьпг1ег 1гагтз{оггп).
Функция Разз-Ра|1 позволяет вь:брать канал €Ё1 или €А2 для построения двух
пороговь|х 3ависимостей, с которь|ми сравнивается осциллограмма измеряемого
сигн€ша' Фни строятся с помощью установки 7оле Б01{ (релактирование пороговой зонь:), которая позволяет задать верхнюю пороговую осциллограмму (0ррег
5!0е) и ни)кнюю (!ошег 5!0е) и перейти к построению основной осциллограммь|
(в центре рис. 8'88). Ёсли основная осциллограмма вь|ходит 3а заданную 3ону,
осциллограф перехолит в ре)ким остановки и в верхней строке дисплея появляется
надпись 5тоР. ||ереход в другио ре)(имь] работь: отменяет действие функшии
Равз-Ра|1. Фпция Ф{|/Ф:т дает отключение или включение функции Разз-Ра1[.
Ацт0 сн1 / Ас
$тоР Ро5:54'40|,5
мАтн
#
Аг!{пе1!с
!
\'
\
/
А6уапое6
Ё0пс|!оп
н*н"ж|
5оцгое
Ёв|}{
\
сн1 0'5уф
сн1: +4о'о0пу
\
2опе Ёо!1
аишн
/
сн22у ф
тпо!0,'120у
2о]',5
Рцс. 8.88. [1ршмер 0опусковоео конпроля осццлло2ра11'!ь!
8.8.14. Бь:строе преобразование Фурье и получение
спектрограмм
Бьлстрое преобразование Фурье (РР1) это еще одна принципиально новая и
вахная возмо)(ность, присущая цифровьтм осциллографам и позволяюцая получать спектрограммь! сигн€ша. |!ри таком преобразовании точки массива временной зависимости исследуемого сигнала преобразуются в точки его частотной зависимости _ см. подраздел 1.1.8. €пектрограмма это зависимость уровня частотнь!х составляющих спектра сигна.'|а' вь|ра>кенная в децибелах (дБ), от частоть|.
426
8.&. Ра6огпа с ,{цссовьслсш цшфровь!мц осццллоерафат,сш сершш о3-1000
Фсциллограф реализует так назь1ваемое оконное бь:строе преобразование Фурье (подразлел 1.4.3). Бид спектрограммь| при нем сильно зависит от вида окна
(\{1п0ош), в котором осуществляются преобразования. йо>кно задать окно следующего типа: кес1а:-:91е
прямоугольное окно' Ёа:тгп|:':9 _ окно }эмминга, Ёапт_
-3!ас(п'та!1
:':|:':д
окно
!,эннинга.
- окно Блэкмана и Р1аттор - окно со скругленной плоской вершиной.
Бьтбор типа окна 3ависит от решаемой залачи. |( примеру, прямоугольное окно
дает вь|сокое разре}]1ение по частоте' но плохое по амплитуде. Фкна !,эмминга,
{эннинга и Блэкмана по3воляют улуч|].1ить амплитудное разре1||ение и более .летко наблюдать вь[сшие гармоники спектра.
[|ри использовании опции РР? появляется во3можность вьлбора канала (€!{1
или (А2), окна РЁ1 и рехима представления даннь!х на экране (огг
даннь1е
отоброл<ается только спектрограмма, !{1{1-: 5!3па1
отобра>:<ается спектрограмма и осц|1ллограмма сигнала
рис. 8.89).
|1ривьткшие к представлению слектров в
пользователи
РР] не отобра;*<аются, Ф:-:1у
осциллогра-
унебниках
фов будут нимало удивлень| страннь!м видом спектрограмм цифровь:" осцилло._
рафов. Бместо тонких вертикальнь|х черточек' которь!ми обозначаются линии
спектра в унебниках' реальнь!е спектрограммь! представлень| довольно сло)кнь|ми
кривь|ми и имеют постоянно меняюгшийся уровень шума внизу. Бил кривь|х спектральнь!х составляющих сильно зав!4сит от вь:бранного окна. А шум впол'не
реально присутствует в реашьном сигна]1е. а потому и виден на спектрограмме. йасштаб спектрограмм 3адается в логарифппических единицах
- дБ (0 дБ соответствует
уровню 1 3), нто усиливает ви3уализацию слабьтх сигналов и шума.
!'ля измерения уровня и частоть! спектраш|ьнь!х составляющих мохно исполь-
3овать курсорь|' активизировав кнопку мвА5шкв. Б позиции меню 5оцгсе надо
вь:брать РР]. а в позишии [уре йа9п!1ц6е для измерения уровня с помошью гори-
зонта.[1ьнь|х курсоров или Ргечшепсу для измерения частоть| с помощью вертикальнь|х курсоров. !,ля перемещения курсора используется ручка 6' Ёа
рис. 8.90 пока3ан пример измерения основной спектр:шьной составляющей по.|ти чистого синусоид[шьного сигн;ша. [1ревь;шение им уровня }|1умов составляет около 45 дБ
или почти 200 раз. 1аким образопя, 1шум не так ух и 3начителен, как это может показаться при просмотре спектрограммь|.
мАтн
А|]то сн1 / оо
$тоР Ро5:_2.844п5 12.5кн2
Аг!'пе[!с
с(]к5ов5
туре
'#1'
маз.ъ:]ц.+Ё
т6"а"фо
5оцгсе
Ё0пс|!оп
нЁ*
н,Ё.Ё
$оцгсе
Ё1[*{
с0г5ог 1
-5'40о0в
,ва]*аЁЁ1ц
-50'20ов
с0г5ог 2
гЁт
н!!л]н|}$:';
.вЁ]!к*
сн1 1у-
сн2 5уф
сн1: +2,0о0у
Рс:.с. 8.89. |7 ршмер бьссгпроео
преобразованшя Фцрье 0ля
пр я'!о! 2ольнь!х цмпульсов ( лсеан0 р а)
гЁт20ав о,2пБ
44.8о06в
ткс:+2,000у
Р:,ас. 8.90. |{црсорное ц3'{ерен||е цровня
с пе кп р аль но й со с тпав л я тоще й
сшнц сош0ально2о - с це нала
427
|лава 8. Фсцшллоер.афшпескше ц3меренця
в.8.15. |-|одкл:очение осциллограФов к принтеру
Бозмохности осциллографов серии !5-1000 сушественно рас!_|]ир'1ются пр!'1
использовании периферийного обор1цования - печатаюцих устройств и коп'{пьютеров. !,ля этого необходима дополнительная интерфейсная карта, которая вставляется сзади осциллографа. Фсциллографь; описьтчаепцой серии на на||1 рь!нок поставляются с такой картой и необходимь1м программнь|м обеспечением. Бсе это
входит в стоимость осциллогра(;а.
|1ринтер мо)кет подключаться к осциллографу !1ерез параллельнь:й или последовательнь!й порт. [1ри этом !|ере3 последовательнь1й порт к5-232 возмо)кно под_
клю|тение термопринтера Рг1:-тту 2тм фирштьт 5а;-теу 11ес1г1с 1:-:с., а !|ере3 параллель-
ньлй
принтер |-азег.|е1тм или )ез(.!е1т[1 корпорашиг"т
- лазщнь:й или струйнь:й
Ёеш1е1{ Рас|(аг6. !'ля полунения распе!!атки на принтере достато!|но активизиро-
вать первую кнопку нАкосоР1 в группе кнопок 3.
8.8.16. [1одкл*очение осциллографа к компьютеру
с осциллографа, управления им и полу!1ения распе({?1-
Аля вь:вода информации
ток принтером может использоваться настольньтй или мобильнь:й персон:тльнь:!!
компьютер. Бго мо>кно подключить к осциллографу нерез порт Р5-232 ил:"т порт
универсальной бьтстрой последовательной |{!инь1 |.-)5Б. Аля этого также ну)кна интерфейсная плата и програм\,1ное обеспечение (програмпца 5о[1!!еш). }становка
самая обь!чная.
обеспечения
программного
Ёа рис. 8.91 показано полностью открь1тое окно программь| 5о[с!!еш. 1акой
вид оно имеет при осциллографировании синусоид:шьного и 11! сигна'!ов функцион:шьного генератора й56-9810А. 1(ак нетрудно заметить' окно дисплея просто копирует экран осциллографа. Флнако даже для осциллографа с монохром_
нь!м экраном осциллограммь! представлень1 в цвете (это заставляет 3адуматьс'| о
$_!
се?
т1]!е]
'ч д 1-: 5}{ :] ]:Ё ! ;.:
ц !!* ц:
вс*я* ]:па9ет:е"т] г;о:ез |
! 0!|,1з,:
......
с.57'
''"-'-'"'!
;:
||]1'':]] 1!
сн2 ]!
'т
Р а.;л16!в | !л1огп
] Ас
: ].с
а1!!п
эсор€ |л|91п.лоп
.#]1 .:] 0.5'
сн|
': 'т
'
зс
: ё(
шчЁ
т[|[
сн1 +]
'Р6',
]::]|1:.|1}1]ч :]''1 |',
'{
]':*'
!
,',1
|Ё;**:
пццз-'-^^^:::'
]
Рагафё{Ё' !п!0'ла{!оп:
сн 1 ]]
!:т
сн>:|
.',':'
с1.1
.н:
1|]п а'
Ршс 8 91'
428
.""' "',.;|,1:;:ь::::ж: пр
11 ос цшлло ер |ф т*ров аншш 0 в у
еенера!пора м3с'9810А
х с ш 2 ноло в
8.8. Рабопа с
''ассовьслсш
приобретения
шелесообразности
цшфровь[мш осццллоерафалсш серцш о3-1000
осциллографов
с
цветнь|м
экраном!
например'
более дорогой модели п5-.1250с)' |1року от наблюдения двух осциллограмм прямо на экране дисплея с ра3нь|ми цветами не так у)к и много, а при просмотре их
на экране дисплея они и так воспроизводятся с разнь|ми и произвольно вь:бирае-
мь]ми цветами'
Ёетрудно заметить' что вид окна программьл 5о[1!!еш (рис. 8.91) существенно
отличается от вида передней панели осциллографа (рис. 8.76). Фднако основнь|е
органь| управления (хотя и в }{есколько ином виде) налицо. 1ак, в п.равой насти
окна программь! имеются области для установки вида масгштабной сетки осциллографа' даннь!е о поло)кении курсоров (кстати, они перемещаются мь::лью), спи_
сок вьтбора типа курсоров и установки канш1ов вертикального и горизонтального
отклонения. Ёаиболее впечатляет панель внизу окна с вь!водо]!'1 всех 10 пар изме-
ряемь]х автоматически параметров сигналов по обоим кан€шап,1
€Ё2.
- сн1 икнопка
!(нопка 5е{шр Рага. слу)(ит для инициы1изации связи с осциллографом,
Р|)\ запускает и3мерения (лрш этом ее название меняется на 51ФР).
\4еню программь1 имеет следуюцие позиции:
. Р!1е - типовь!е операции с файлашти (открьлтие нового файла, 3апись' загрузка и печать принтером).
о €оп1го]
- управление осциллографом от компьютера (на рис. 8.91 это меню
представлено в открь!том виде).
о 1#|п0отмз
гом).
- расположение окон (каскалное, как на рис. 8.91, или друг за дру-
. €о:т!8 - вь;бор используемого порта, его параметров и панели вьгбора шветов (рис. 8.92).
о А6ош1
- вь1вод окна с даннь11!1и о программе.
€ работой окна (рис. 8.91) не все благополучно. |1равильно вь|водятс'| на
вкладке 5соре только обьтчньле осциллограммь|
- как с одн0го' так и с двух кана-
лов. {(урсорь!' которь!е вь!водятся на экран дисплея осциллографа, в окне программь! не виднь|' но мохно задавать свои курсорь!' перемещаемь|е мьгш;ью (они,
однако' отсутствуют на экране осциллографа). Ё!е отобрапсаются такхе спектрограммь| в рехиме г'г'т. к счастью' на вк.,!адке |па9е!!еш спектрограммь1 просматриваются (рис. 1 1). !{о на ней не виднь1 курсорь| для измерения спектрограмм.
0*в*!е ц*тв:
#:!_*[:Ёгжнж|*€
ж'г*г!1'1гжжвж
{;${':]*1]!п.9
; оь1 со]ог: ;.....:...-.."..'..'.: :с
{
| -'с!?,99"|-:1т:*
*,**-*"-. с
1[э1ег9е €о!ог
с
]пфа!!со|о' ....._ .._ .' ] с
8{;. со]ёг м
ё;!й; ";;
Ёё{ац|| !озе
: $жг[жгж: ж
]ж3!$]|33
]:;][|'|:
шжжжж*#]_г
'!!|:]1|1
; |!!!Ё,[[]
с
ддповителыве
!фта:
3яквя'ьь*т>>
чч*
Ршс. 8.92. ]7анель вьсбора цве,пов
429
|лава 8. 9сцшллоерафшнескце ц3мереншя
11
п €г|:.д!11
&/']!*:щ1'*|д!]]:'ч
'{}."д}ч
:!жя:, о д]
1:|:
2!2] :
1966{!
Рцс.8.93. Бкло0ка [пса9е||еш (на пере0нем плане вц0но окно с огпкрьсгпой
вкла0кой 8соре, на копорой опсу/пспвуеп спекпроёрамма)
Аля вьгвода изобра>кения, присутствующего на экране осциллографа (да>:<е
если его нет на вкладке 5соре), надо активизировать кнопку €ар1ь:ге. 1(нопка 5ауе
Аз позволяет записать изобрахение в формате графинеских файлов .бп':р. Бклалка
\о1ез окна программь[ позволяет записать вместе с файлом осциллогра[,1мь!
в
формате .6зо текстовь:й файл комментария с форматом .1х1.
8.8. 1 7. [!рименение сервиснь|х утилит
9 заключении стоит отметить возмохности сервисного меню !.-.]т1[|ту осциллографа.
Фна
вь;водит
набор
утилит'
которь]е
виднь|
в правой
!|асти
окна
осцил-
лографа на рис. 8.93. Фпция 5уз1еп': 51а{шз позволяет просмотреть все установки
осциллографа, а опшия Фр1|о:':з (Фпшии) установить опции подключения осциллографа периферийньтх устройств. €остав установок здесь зависит от наличи'[ и
типа интерфейсной карть|. Фпция !а:':3гга9е (9зьтк) позволяет установить язь1к
меню осциллографа. йохно надеяться, что в будущем в ее составе появится и
русский язь;к (пока есть английский, французский и японский).
Фсобо следует отметить утилить| )о $е!| !;':{егро1а1ог €а!16га{!ог-: (автокалибровка интерполятора) и )о 5е1[ €а1!бга1|о:'т (автокалибровка). 9ти сервиснь|е угилить1
автоматически осущесты1яют настройку осциллографа, обеспенивающую максимальную точность представления осциллограмм и точность измерений. [1ерел началом этих процедур нужно отключить все входь[ от источников сигналов и отключить все пробники. |!рошелурь| рекомендуется вь1полнять при первом вю1ючении осциллографов, при изменении температурьл более чем на 5 '€ и через
кахдь|е 1000 часов работь:. Бремя вь|полнения этих процедур достигает нескольких минут.
430
8-9. Фсобенносп!ш работпьо осцшллоерофов с ра3лццньгмш с.це[[ал&'1ц
8.9. @собенности работь! осциллографов
с различнь|ми сигналами
8.9.1 . [!одклпочение осциллографа к источникам сигналов
]4сточниками сигналов для осциллографов могут бьлть как специ€шьнь!е генераторь1 (нч' вч, функциональнь!е и т. д.), так и исследуемь;е устройства на интегральнь1х микросхемах и дискретнь!х компонентов. [1ри работе со специальнь1\4и генераторами подклю({ение к ним осциллографа, как правило, осуществляетс'!
с помощью специальньтх кабелей. [ут нужно соблюдать следующие правила:
. использовать кабели со стандартнь|м волновь|м сопротивлением. (в осшилло-
гра(эинеской технике 50 Фм, а в телевизионной 75 Фп,:);
. исполь3овать только кабели, гарантированно предназначеннь|е дл'| данного
осциллографа;
. при необходимости использовать специальнь1е переходник!-'1, например пере_
ходник со входнь1м сопротивлениеп,т 75 Фм и вьтходом 50 Фь: для подклю(1е|]ия к осциллографу 75-омньтх вь|водов телевизионнь|х сигна,1ов]
. применять по возмо)кности наиболее короткие кабели из и\4еющ}4хся;
' использовать в канале | и в канале 3апуска-синхронизации развертки кабели одинаковой длиньг для вь|равнивания временнь|х 3адержек сигна1ов: исследуемого и запуска;
. если есть возмохность' откалибровать тракт измерений с помош{ью генератора тестовь|х прямоугольнь!х импульсов с м:шь|м временем нарастания и спада.
Фсобенно (!асто осциллографь: исполь3уются л'ля просмотра сигн;шов на вь|водах тран3исторов и интегральнь!х микросхем. !ля этого мо)кет использоваться
стандартная конструкция осциллографинеского пробника с насадкой в виде жест_
кого крю(!ка
- рис.8.94. 3емляной зажим 1 с крокодилом 2 следует подклю!|ать
достаточно близко к микросхеме 3, сигналь| на вь!водах которой предполагаетс'|
исследовать. !(ак видно и3 рис.8.94, хотя кр}очок вполне устой.ливо цепляетс'| за
вь|ход сравнительно больгшой (по размеру) микросхемь!,
!}ода с соседними вь|водами.
Ё'сли крепление пробника на вь!воде микросхемьг
удобньтм
является
подклю!|ение
с
помоцью
иглового
есть риск за[,1ь|кания вь|необязательно'
наконе!1ника
то более
пробника
-
рис. 8.95. {ля доступа к игле достато!!но снять с пробника насадку с крю!!ком.
Рулс. 8.94. 1о0клюценше осцшллоерофшиескоео
про6ншка к вьсво0у мшкросхе']|.ь!
с помощью крюцка
4з\
|лаво 8. Ф сцшллоерафшнескше
ш3]|||ерен!!я
Ршс. 8.95. ]7о0клтоценше осц|1ллоерафшиескоео пробншка к вьсво0ц мшкросхе]\4ь[
с помощью ш?ль[
[{о и в этом случае при неаккуратной работе возмохно замь1кание вь1водов
микросхемь|. поэтому в состав аксессуаров пробника входит простой пластмассовь:й наконечник с двумя я3ь]чками' со3дающими изолированную прослойку между основнь|м вь|водом' к которому подводится игла' и соседними вьлводашци. [1одключение пробника к вь!воду микросхемьг с такой насадкой показано на рис. 8.96.
Ршс.8.96. 1о0клточенше осцшлло2рафшоескоео про6ншка к вьсво0ц
'1!1кросхел[ь!
с по.|1ощь1о !!ель! с наконецн11ко',тл 0ля 1воляцшш огп сосе0нулх вьсво0ов
14ногда возникает необходимость в подключении стандартного пробника к коакси:шьному разъему. !,ля этого в состав аксессуаров пробника включен специальнь!й переходник
рис. 8.97. Ёа рис. &.98 показан шуп пробника с коаксиальнь!х переходником
-
Беизменньлм является следующее правило измерений - длина соединитель-
нь1х проводников долхна бь:ть минимальной. 14наче просмотр сигналов с наносе-
кунднь1ми (и тем более субнаносекундньтми) фронтами будет невозможен и3-за
сильнь!х колебательнь!х процессов во входнь!х цепях.
Фбь:чнь;е пробники имеют слишком длинньтй провод заземления (10-15 см).
3то ведет к больгшой индуктивности цепи и <<звону) на осциллограммах. ,г1унгше
всего
при
просмотре
сигн:шов
с короткими
фронтами
снять
н;1коне!!ник
пробника
и подкючить землю максим€!пьно коротким и толсть|м проводом. Р1ногда к проб4з2
8.9. 9собеннос/пц робогпьс осц!!ллоерафов с рс|3лшцнь[мш сшэналомш
Ршс' 8.97. !{оаксшальнь!й перехоон!1к оля поокл1оцен1]я к осццллоераф!1ческол!ц
пробншку
Рцс. 8'98. !1!уп пробншка с коаксшальнь!х перехо0ншком
с короткип,1 вь1водом! которая одевается на зе\'{ляну}о
трубку пробника и слухит для короткого подключения земли.
никам придается прухинка
в.9.2. [!росмотр сигналов с цифровь|х устройств
€ гнапьт с цифровь1х устройств могут бь]ть повтор'1ющитх.'!ися 1.] неповтор'1!ои
с!'1г}|ащимися' Р1апример, хаотично из\'1еняющимися. просмотр повторяюцихся
]1росп1отру
и
аналоги!]ен
не
имеет
тонкостей
лов с цифровь|х устройств особьтх
с!.{гналов с генерат0ров синусоидальнь1х или и'},1пульснь!х сигналов. А вот рег}4с1'пр}{ 1"1спораци'| неповторяю1цихс'1 сигналов мохет вь1звать трудности. Фсобегтно
срав!{!{тельсовременнь1е,
|(
счасть}о
даже
осциллографов.
анапоговь1х
льзовании
но недорогие, ци4)ровь1е осциллографь: в этош1 отношен1ти и[,1еют р'{д полож11те-
льнь1х свойств. |1ре>кле всего это возмо)кность работь! в однократном ре)(}'|ь'1е
запуски развертки, сохранении осциллограммь1 в памяти и во3можност!'1 прос]\1от_
![астям
ра по
сохраненной
осшиллограп1мь!.
Рис. 8.99 показь1вает типичную осциллограм[4у одного из ра3рядов вход}]ой
шинь1 \,1икропроцессора, установленного на систешцной плате коп,1пьютера, сняту|о
в ре)(и[4е однократной развертки (5!пд1е). Б рехиштах Аьт1о и \ог:-т-та1 стабильну|о
картиг{у полу({ить нельзя. <3аморо;т<енньтй> сигнал и{\.{еет хоро|]!ую пр'!п,1оугольну!о
с}орьту и его а|{ал14з ь'{ожет легко вь!полнятьс'1.
Ёа рис. 8.]00 показан подобньтй сигнап со входов ]\{икросхеп4ьт динапт:'т'тескс::!|
лаш{']ти. 3лесь форма сигнапа заметно отл14чается от пря\1оугольг:от]т 11 :!н.}л}!]
осциллограм\,1ь1 позволяет сделать вь1вод о работе ]\'{икросхе[,1ь1 г||1 преде'1е с|]оих
во3мохностей. !(ля удобства анаг1и3а целесообра3но вь|водить сразу несколько
+-)-)
|лаво &. Фсцшллоерофшшескце ш3'1еренця
$!\]6!-Ёон1 / ос $тоР Ро5
тп!с6Ёп
с -"1
|
п
туре
;в!(,в
п
г
ооцр!!п9
!!
!Ё
5!оре
!!
ч ч
!
) ,,
.]
;в!ён]5:
йо6е
!
.-!
1$!пя!6:
тфма;
(50п5,0.15)
сн1 1у&
сн1 +0,640у
он22у:
тп6:+0,680у
::о#;
2дз
Рулс. 8.99. 9сцшллоерамма с ооно2о шх вхо0ов слшньс 0аннь!х 1!!!кропроцессора
$!шо[Ёсн1 /ос $тоР Ро5:_10,00!5
!|
'1
!!
сн2
1 ^ !1 ( !!
и
он2:
/
"!
{
-з'920у
он1 2у
:об
со0р]!п9
!с
п
Ргобе
:.'1*1
А
^
о5р|ау
сн22у :
"!
ткс:+3,840у
|
1,/
Ро5!!!оп
$е1 [о 0у
2д5
Р::с. 8.!00' 9сцшллоерам|'1а с о0ноео шз вхо0ов сслцньс 0аннь!х м!1кросхе'1ь[
0цнала.шце с кой палсяпц
сигналов' !1то оправдь!вает лрименение {\,!ногоканальнь|х осциллограс!ов' Б нагшем
случае пока3ана пара сигналов при 3апуске развертки такхе в режиме одино!!ного
запуска 5|п91е.
Б целом осциллографинеское исследование цифровь|х устройств низкого и
умере!{ного бь;стродействия [52] особь|х трулностей не вь|зь!вает. 3десь ва)кна не столько техника сн'1тия осциллограмм, сколько логический ана.|1из [1Флуг19цч,'*
ре3ультатов. €овсем другое дело вь1сокоскоростнь1е импульснь1е устро:?ства: злесь буквально
каждь|й сантиметр (а порою и миллиметр) длиньт проводников мо)кет привест|4 к
с|4льному звону и искахению осциллогрампц. Б этом случае надо стремиться к пре-
дельному
сокращению
длинь!
проводов
и переходу
к подклю(|ени!о
!|ерез согласо-
ваннь|е коаксиальнь|е разъемь|. 3тот вопрос детально обсухлается в
|54].
в.9.з' йзмерение крутизнь| и нелинейности пилоо6разнь|х
сигналов
€хемь: развертки' функшиональнь1е генераторь! и другие устройства генериру-
}от сигналь! с примерно линейньлм нарастанием и спадом. Б этом [,г|ут1д9 возника-
ет задача измерения крутизнь! и нелинейности таких сигналов. !ля измерен:..:я:
крут!4знь| достаточно измерить на некотором отрезке // (коненнопл) пргтрашение,
сигнала 7ц на его практически линейном участке. 1огда средн'!'{ крути3на опреде-
л'|ется как 7и/4т'
4з4
8.9. Фсобеннос!пш рабогпьс осщшллоерафов с ро3лшцнь[!|[ш сшенола]у[н
|1рекрасньлм датчиком крути3нь] 6ш/01 является конденсатор малой еьцкости.
1ок, текуший нерез него равен:
!с(!) =
сщ9.
а/
Фн пропорционапен крутизне напря)кения' поданного на конденсатор. [4зпте-
нение тока слухат мерой коэффициента
нелинет;{ности изменяюцегос'!
напр'|)ке-
ния и(т).
|1рактинески измерение крутизнь{ и нелинейности сигн:шов с линейнь1\,1 нара_
станием и спадом мох9т и3меряться по параметрам импульсов' полу[{аеш1ь1х на
вь1ходе дифференцирующей Р€-цепи с постойной времени лс<т/5, где г - период повторения напряжения, крутизна изме!-{ения которого из[,1еряется. Ё:т
рис. 8.101 показань| входнь!е треугольнь|е ип'{пульсь1 с вь|хода функшионального
генератора и сигн€ш на вь!ходе дифференшируюшей ;{6-цепи (л:100 1(Фпц и
с:100 пФ). Б данном случае .г?6:10 мкс, а период 7ъ1 мс'
Ашт0 сн1 / оо
$тоР Ро5:1'000р5
Асо{-.]!кЁ
Реак ое(ес1
(>2д5)
о{
Ауега9е
,{16|
Рег5!5]
р!'
1
-1
га51 тг199ег
1
;од
\
|
н_Ро5Ёа51
сн1 о,1у:
сн2: +3,680у
са22у:
1Р6:-0,188!
з2я
0'2п5
Рцс.8.101. Фсцшллоераммь|' ,преуаольноео !|.мпцльса на вхо0е 0шфференцшрутощей
Р€-цепоикш
ц на ее вьсхо0е
}}4мпульсьл на вь!ходе .&6-цепи имеют близкую к пря]\,1оугольной форш':у пр;'т
практически неизменной вершине поло)(ительного и отрицательного по.цупе1]}40дов. это говорит о вь!сокой степени линейного треугольного сигнала. 1(рутттзну
изменения сигн:ша нетрудно вь|!!ислить как !/€, пр1{ этош{ | опрелеляетс'1 делег!|4_
ем амплитудь1 сигн;ша на вь|ходе ,&6-цепи на значение л.
8.9.4. @сциллографирование телевизионнь|х сигналов
Ёесмотря на то' что телевидение известно у)(е ь,1ногие дес'!тки лет, прос:х1от1]
телевизионнь!х сигналов остается вахной сферой применени'1 осшиллограс!ов.
Ёовое поколение телевизоров работает с цель1]!1 рядом телевиз11оннь:х с:.'тстешц (5ЁсАм, РА|, шт5с и др.), использует новейшую эле\,|ентную базу, плазштеннь!е
)(1( панели. Бсе это делает осциллографирование телевизионньтх (в ш]|{рокош!
смь|сле этого слова) сигналов необходимь!]\4, как при проведении исследователь_
ских и конструкторских работ, так и в нападке и ремонте совре\,1еннот1 телевизи_
онной техники.
11
Больгшинство современнь!х осциллографов, как аналоговь1х, т|!к и шт.'т(;ровь:х.
имеет те или инь|е специальнь!е средства для просмотра телевиз11оннь1х с]1гг|алов.
йь: рассмотрим ли1шь наиболее прость1е из них. |( ним относятс'] с14нхрон143ац!1я
(и запуск) развертки от телевизионного сигнала. Ёа рис. 8.102 и 8.103 представле-
4з5
|лава $. Фсцшллоарафшнескше
ш3мереншя
тк!соЁк
туре
п$в
5упс
|Ё$!Ёц
сн1 о'2у ъ
сн1: +о'264у
он'1 [!пе
Ро$]2,320р5
тк!совп
туре
]тЁ.]
зупс
!
&!]*"ё*
)
сн1 0'2у-
сн1; +0,264у
сн22у:
2!5
Рцс. 8.|03. @сцшллоера'1л[а ,пелевц3цонноео сцена/!а с а0апгпера [/ !{
(в сере0шне вш0ен сгпроиньсй сшнхро!1мп!льс ш вспь!ц1ка цвегповой п'о0несцщей)
нь1 осциллограммь! с кадровь1м и строчнь{м синхроимпульсом' полученнь|е с помощью цифрового 250_й[ц осциллографа Р5-1250. Б первом слу!!ае ислользуется
ре)ким 1! Р]1е0 (запуск кадровь1м синхроимпульсом), а во втором 1! [!пе (запуск
строчнь1м синхроимпульсов). Б обоих случаях наблюдается четкая синхронизация'
а на рис. 8.103 отчетливо просматривается вспь!1|1ка цветовой поднесущей на
средней г|олочке строчного синхроимпульса.
€пециальнь|е телевизионнь1е осциллографь: имеют болеё с..гго>кнь|е схемь1 запуска развертки' позволяющие отдельно просматривать любой заданньлй кадр или
любую 3аданную строку и анализировать телевизионнь|е сигналь| самь|м детальней|:лим образом. Фднако описание таких у3коспециализированнь1х осциллографов вь:ходит за рамки данной книги.
4з6
|_лава 9. !'!рактическая работа
с компьк)теризированнь!ми
лабораториями
|(омпь;отеризированг!ьте (виртуальньле) лаборатории это новьтй этап совреме1]ной техники измерений. Ах возмохности трудно переоценить. Фдгтако ]\,1ног|.]с
огпибо.тно полагают, что такие лаборатории по карману только о(!ень крупг|ь|\|
научнь1м лабораториям. !-1ель этой главьт заклю(!ается в том' чтобьг пок1тзать. !!т0
это не так и что ухе есть общедоступнь!е виртуальнь;е лаборатории с ш1ош!.!ь!]\.1]|
средства]\,1и обработкл.'т вполне реальнь|х сигналов. |1рип,тенение таких лабора'гс'':1.::.:1!
показано на ряде прость|х и нагл'|днь!х примеров.
9. 1 . ],1нтерфейс компь}отеризированной
Р€_!_аб 2ооо
9.1.1. @бщий вид окна ла6оратории Р€-!аь
лаборатории
2ооо
1(омпьлотеризированная лаборатория Р€_[а6 2000, описпнн21'| в главе 7, ятвля:_
ется достаточно де1шевь1м комплексом' обеспе(|ива|ощим вместе с персо11а'||ьг! ь!\!
ко]\,1пьютером класса |вм-Рс
вполне полноценную 11 доступную обработку с!.|гг1а_
лов в двух каналах с полосой частот до 50 й{-ц. 3та лаборатория ь,1о)кет использо_
ваться Б Ё3ус1ц61у исследованиях электроннь;х устройств умеренного бьтстроле[.;с':'-
вия' в качестве унебного комплекса [т6 143уг19ч11ю возмо)кностей цис!ровой обр:тботки сигналов и даже квалифишированнь|ми радиолюбител'|ми.
Ёи>ке прелставлено описание достаточно массовой версии 1.38 лаборатор],!||
Р€-[аБ, появивгшейся в конце 2004 года и более новой реализации Р€-|-а|-.
2000 у.2.01, поягвивгцейся в начале 2006 г. Бнегшний вид окн;1 лаборатори11. р!|.]вернутого во весь экран д[4спле'! ко]\4пьютера, представлен на рис. 9' 1.
)(ирнь:ми надписями поясг1яется место располохения основнь!х 01)г1т1|()
управлени'1 и ва><нейших функшиона_л1ьнь1х .;астей лаборатории. Фтметипа !.1х }-{а_
зна!!ение:
. йеню
-
основное
1\{ен!о лаборатории
с открь!ваюшимися
позишияшти (н:т
рис' 9.1 открь:т:т позишия Р11е);
. !(нопки рехи[,{ов работьл
больгших кнопок' зада}ощих ре)ки\,1ь! работь:
- р'|д
лаборатории в качестве осшиллогра(;а' ана_,1изатора спектра, регистратора собьттий, функционального генератора и анализатора схем в .:астотной области;
. 3кран - область экрана' в которой отобрахаются осциллограммь|' маркерь!
(курсорь;) для вь|лолнения курсорнь!х измерений и даннь|е основнь1х изме_
рен и й,
. йаркерь|
(горизонтапьнь1е и вертикальг:ь:е) то.!е,|г:ь:х лг:гп:.:й
- две ларьт
представляющих пере]\,1ещаемь!е мь!шью курсорь!;
. Фргань: управления ка!|а_1ом сн ] * \ног|к!! вь:бора и авт()усгпн0|]к{! (',,}' '
1, слайдер Роз!1!ог-т с\'{ещения осц|.'1.]1,1ограп,1;\,|Б! !']Ф вертикал}.!' !{!.!Ф|1(|4 (ь)эг|)
фишиентов чувствительности кана-ца €Ё 1 и кнопки вь:бора ти!1а вхо/1|1;
.
437
|-лава 9. Робогпа с ко]у'пью1т[ерш3шрованньслсш
лаборапоршя7{ш
:ч| ь-.' чч","ч] с'".'ц*'." _] /*э1,Р}! гечу:|лоа рё;( : ь!
.''::::: - |''\
?::.::1:":].тт::::-:т];]_.::::'!*_":] ]т'пс/0;у.
":
--.
|;;: ,,,
::.
]...:д]:т] т*.] :'',,.,
:ш,, ] ъ' ] а,. | :,,
1
"чй:й;|
"];,*,""
:'',:т;зт":.. Ёа!в*р"!к!1
]]] :'.,
!.''д.]':ц:з,!':*,].
].
!!.::..--:,:-...--,-:-'::.--------....:-:.',
:
']:1 !
!|'ах,]м
5!'9|]_!'..у"'а
Ршс. 9.1. Бнецлнцй вш0 окно лаборагпоршто на 0шске
. Фрганьт управления каналом сн2
- кнопки вьгбора и ав1'оустановк|4 канала
2, слайп:ер Роз|11о:'': смещения осциллограм[,{ь! по вертик:!ци' кнопки коэффишиентов чувствительности канала €Ё2 и кнопки вь:бора типа входа;
о 1(нопка управления рехимом накопления кнопка Рвк5!5т, задающая ре-
хим накопления (запоминания) осциллограп,1м;
. |(оэффициенть| развертки
- набор кнопок' зада}ощих коэффициенть1 развертки (ллительность на 1 больгшое делении масгштабной сетки экрана);
. Ре;кимь; запуска
кнопки для многократного и разового пуска ра3вертки;
. Ре>сим триггера -- три группь{ кнопок' управляющих си|{хронизацией и
триггером развертки (вклюнения и вь!юпючения синхронизации Фп/Ф[[, вь:бора истонника синхронизации 5ошгсе и управления на!1равлением запуска
Б63е_
о }ровень запуска триггера
запуска.
- слайдер [еуе1, задаюший уровень и полярность
3ти органь| управления являются вполне типовь1п.1и дл'1 современнь!х шифроосциллографов. 3то значит' что пользователь' освоивш-лий работу с Р€-[аб 2000, готов к грамотному применению любого современного шиф!]ь{х заломинающих
рового запоминающего осциллографа. Бпронем, верно и обратное
таким осциллографом не встретит трудностей лри работе с данной -лабораторией.
Б области каналов окна осциллографа следует особо вьтделить кнопки Ф\ и
А{'-.]то5вт. |1ервая, будуни отхатой, отюцючает канал и е[Ф лус1 не отобра;л<а9тс'|.
А вторая включает ре)ким автоматической установки коэффишиентов чувств14тельности и развертки' при которь!х можно достаточно удобно наблюдать сигнал. 3то
особенно удобно, если параметрь1 сигн.ша не известнь1 и получение его на экране
пользователь
осциллографа связано с трудностями.
€разу уместно отметить' .лто работа с органами управления лабораторий осу.
ществ.|1'!ется мь1шью. Ёапример, для нажатиу; той или иной кнопки достато!!но
установить на нее курсор мь|тли и щелкнуть левой клавигшей мь11||и. Аля переме-
4з8
9.1 . !,1нгперфейс компью!перш3шрованной
лоборотпоршш Р€-[а0
2000
щения курсора' дви)кка слаидера или линеики прокрутки достаточно установить
на них курсор мь|1ши, нахать левую ю1ави11]у мь|1|1и и, удержива'1 эту клави|шу) !.|а_
чать перемещение мь!ш.1и. 3авергшается оно отпусканием левой клави}11и мь1|11}.1.
9.1 .2. [обавление текста в окно экрана
Функции правой клави1ши мь!ши в лаборатории Р€-|-аб 2000 ограни.лень:. Ф;та
предназначена только для задания на экране и позиц1{онирования текстовог(]
комментария. !становив курсор мь!|]1и в нухноп.п месте экрана надо щелкнуть
правой клавип.:ей мь!1ши
- появится окно добавления текста А66 1ехт - рхлс.9.2,
которь|м мо)кно задать ну>кньтй текст.
;6.1-!]
Рцс. 9.2. !о6авленше г/!екс!па в экран
|(
сожалению'
вставить
в
экран
мо)кно
только
одну
надпись,
для
чего
достато!{_
но в окне А00 1ех1 нажать мь|11]ью кнопку А06 1ех{ оп 5сгееп. [{адпись с экрана
мо)кно убрать, на)(ав кнопку &еп-тоуе. йожно закрь!ть окно А00 [ех[, нажав кноп_
ку €1озе. Фон текстовой надписи непрозрачньлй' поэтому изобра>кени'! курсоров
или осциллограмм под текстовой надписью исчезают
рио.9.3'
-
Ршс. 9.3. |еспоовоя но0пцсь, 3акрь!вающая осцшлло2раммц ц маркерь!
Бсли установить опцию 1гапзраге111 {ех1, то вь|водимая надпись приобретает
прозраннь:й фон и через нее мо)кно видеть осциллограмму и маркерь|' 3тот вари_
ант вь|вода представлен на рис. 9.4.
€ледует отметить' что куда более сло>кное тестовое и цветовое офорп,1ление
осциллограмм возмо)кно с помощью обь!.лньтх графинеских редакторов. 11оэтош,ту
4з9
|лаво 9. Рабогпа с компь1о/перш3шров&ннь|мш
лаборатпоршялсш
Ршс- 9.4. 7естповая на0пшсь с про3роцньом фоном, не тс|крь!во|ощоя осц!|лло2рам-му
ш маркерь|
услохнять комментирование в Р€-!аб
2000 не оправдано. 1ем более, что Р€-!-аб
2000 создает графинеские файльт экрана и их мохно обрабать;вать в любом графи-
ческо\,1 редакторе. 3то нрезвь:чайно удобно при оформлении презентаций научнь1х докладов на конференциях' подготовке отчетов' диссертаций и дипломньтх
проектов.
9.1.з. ]9!ен:о ла6оратории Рс-|_аь 2ооо
(ак всякая программная система' вирту'шьная лаборатория Р€-[аб
стандартное меню (рис. 9.1) с рядом позиций:
2000 имеет
. Р1!е операции с файлами:
. Ё'611 -- вь|полнение команд копирования €ору и переноса Раз1е;
. Фр(!о:-:з - установка опций лаборатории;
. 91етм - установка
видимости параметров на экране;
. йа1!-т - установка математических операций;
.
Ёе1р
- открь!тие окна справки.
1(окдая позиция меню открь!вается указанием на нее курсором мь!1ши и щел!|-
ком левой клави1ши мь|ш|и (см. рис.9.1 с открь:той позицией Р|1е). [1ри этом становится возмохнь|м исполнение относящихся к ней команд. \4еню Р€-!-аб 2000
является контекстно-зависимь!м. |1роявляется это в отсутствии позиции йа|1'': в
меню рехима регистрации и частотного ан'шиза схем.
11екоторьле из позиций меню содер>л<ат обтт{епринять|е командь|. Ёапример, таковь| командь: €ору и Раз1е в по3иции !6!1 меню. 1(оманда €ору копирует содер)(имое экрана в буфер €1|рбоаг6 операционной системь; \{!гт0ошз (для определенности отметим' что приведенное 3десь описание относится к работе Р€-[аБ 2000 в
среде операционной системь1 ${'!п6о:мз {Р любой модификашии)' |(оманда Раз{е
вь!зь|вает из буфера изобрш<ение и размещает его на экране. 1аким'образом,
мо)кно возвратить изобрахение на экран, если оно бь:ло размещено в буфере.
[{елчок левой клави1ши мь|1ши при курсоре' установленном на экране .стирает
изобрахение осциллограмм' введеннь1х командой Раз1е.Ёо изобрахения курсоров
и масгштабной сетки остаются.
9.1 .4. [1озиция Фр{!опз меню
Б позиции меню Фр1|оп3 задается установка следующих опций:
о РР1 \#|п0о:мз - установка частотнь|х окон при Б|!Ф;
. РР1 Фр11опв - установка опций Б[{Ф;
. Ёаг0шаге 5е1шр... - установка порта, используемого осциллографом;
о €о|ог... - установка цвета объектов экрана;
. 1г!88ег Фр11ог:з - установка опции очистки сигна.па синхронизации'от 1|{ума.
[|ервьле две опции относятся к применению лаборатории в качестве анализатора слектра и мь1 рассмотрим их немного по3хе. |1озиция Ёаг6шаге 5е{шр... открь|-
440
9. 1 . |,!нгперфейс компь!о1перш3шрованной лаборатпоршш Р€-|-аб
2000
Рцс.9'5. 6кно цсгпановк!1 реэ!сцма работпьс осцшллоерафа ш а0реса порпта ['Р7
-]
]']!.;
]!!ф,: :*1'{]||!]:!:{1
.:.
'
:
г м*
'-"
!:'':''
:.|.4.ч1|
-
'6]х
'.т:з:з::з! ':*,*]*:зР.] ]/::*-6.:чч]
:1;.*1д.ч"1з:!
.'!-,1
!:
*] .-]::.]1 1* ::::1
:.' Ф'.Ф :ц:]
],ш.щы::]
,г__*_'!'Ё;!!;щ,
|]
5в9.+* {3Ё|
;ц"й;"!Рш'];;*г'|тЁ
цва!]6пивЁв яиооЁ |].ц
с'вф !!
Рцс.9.6. Фкна смень! цвепов объекпсов экрана.(слево, сверхц) ш вьсбора цве/пов
(справа снт'зу)
'
вает окно установки ре)кима работь: осциллографа (ре>л<им демонстрации 14ли реа1льной работь1), а так)(е адрес параллельного порта, по которо\,1у осциллограф
Рс5500 подкл}очается к компьютеру. 3то окно представлено на рис. 9.5 и в особьгх комментариях не нухдается.
3а>г<ное 3начение имеет позиция €о1ог, по3воля|ощая и3менить цвета всех объектов экрана и его фона' 3та опция вь1водит окно смень! цветов объекта экрана и
окно вь!бора цветов _ рис. 9.6. Аействие с этими окнами вполне о!|евидно. второе окно появляется при активизации одной из кнопок первого окна.
[|о умолнанию экран имеет чернь!й фон и разнь|е цвета осциллогра['{м },1 и!-1ь!х
объектов, например мас111табной сети' курсоров и т. д. така'1 цветова'1 гапсш:а улобна при работе с дисплеем, но не всегда. Более четкое представление осциллограмм получается' если они имеют нерньлй цвет на белом фоне - рис.9.7. 1акая;
цветовая схема соответствует принятой при нерно-белой печати книг и статей и в
дальнейшем будет исполь3ована именно она'
441
|лава 9. Робогпа с ко7[пь1о!перш3шрованньслсш лаборапоршя1''ш
50м$/з
'!ш:
!||!
!
*^/|
0у:67'19пу 01:4'76!5 1/0{;210,о8кн7 угп5:5з,44пу -23,2авп
Ршс. 9.7. Фсцшллоарамма фрае,пенпа пелев113шонно2о с!!енала, шмеющая иерньсй
цве/п на 6елом фоне
9.1.5. @пции позиции у!еу1'
|1озиция !]еш менто содер)кит контекстно_зависимь;й набор команд' это,
прежде всего, опции осшиллографа:
о &й5 уа1ше - вь1вод даннь!х об измерении значения км5 Ас сигнала;
. 6Б;-:-: уа1гге вь1вод даннь|х об измерении зна!1ения 6Бпт А€ сигн'ша;
., 5агт':р1е Ра1е вьтвод даннь]х о скорости дискретизации (в 5/в);
. \#ауе|оглт Рагалте1егз... вь1вод окна задания и вь!вода значений автоматиче_
ск1',1 измеряемь|х
€ледующая
параметров сигналов'
группа команд задает вь|вод следующих маркеров:
. [4аг[ег: 05Ф
. йаг[егз РРт г&у
. йаг1<егз рРт г&0у
. йаг[егз РР[ [&5рес1га1 !е;:з|{у 6!зч:т(Ё)
Бсть еще две ва)(нь|е командь!:
о Бг|81-'т{ 6г|0 задание повь!т1|енной яркости мас:лтабной сетки;
. !о1 .}о|:-т - -задание соединения точек'
€оответствующие
п редставля}от
даннь|е ра3мещаются в верхней или ули>кней частях экрана и
числен нь1е 3нач ения вьлбранньлх параметров.
9.1.6. [1озиция !9|а{Б задания математических операций
Фсшиллограф Рс5500 мохет вь!полнять р"д операций с сигналами каналов
тт €Ё2.
они задань{ в позиции йа|1': меню:
€Ё1
. €Ё ! + сн2 - построение осциллогра}4мь! суммь! сигн€шов двух кан'шов,
. €Ё1 - сн2 - построение осциллограммь| разности двух кан:шов;
о {} Р1от - работа в ре)киме {| (канал €Ё{]:1, сн2:х)
. !;-туегзе сн2 - инверсия сигнала в канале €Ё2.
|(окдьтй вкпю!!еннь|т:| ре>кипс вь]водит изобрахение
кнопки со своим на3ванием
под кг{опкой Рвк$!5т. !дя примера на рис. 9.8 показана подготовка к работе с
режимом слохения осциллограмм каналов €Ё1 и €[|2.
442
9. 1 . |,1 нтперфе йс колспьюпе р ц3цров анной лаборагпор шш Р€
";-,:о;1цп
оп |
|-а6 2000
{;* -:(
:*1-!*1
:*-
.::..!чФ$н:
]
-
:!
-са9е|
::!!у']:]:;:;::]]::
'
Ршс. 9.8. 1ршмер ус'пановк!! реэ|сцма сн1 + сн2
1(нопка рехима мо)кет бьгть нажатой пл\4 отхатой. |1ри на>катоЁ.| копке вь!полняется соответствующая операция
- рис. 9.9. [1олу.19ц"^' осциллограмма '!|]ляется
суммой осциллогра]\,1м' показаннь|х на рцс. 9.9. |1ри от>катой кнопке осциллограф
возвращается к стандартному режиму отобра)кения сигналов от обоих каналов.
!ыь/.;[
':
:
.' .,
!, ]*-] т||:ы;ф
!.
г
п:з,{'ш.] :ът] ъ,|
г: **,;"*
!:
| р',*-'
[?|
:
-!!-]
цц'{
Ру:с. 9.9. |!ршмер рабогпьс в реэ!сцме €Ё1
+ снэ
Ба рис. 9.|0 показан пример работь1 в ре)(име сн1
- €Ё2. Ёетрудно убед!|ть_
с'! в том' что на этот раз полученная осциллограмма представляет разность осциллограм['1, представленнь1х на рис. 9.8. 3тот ре>ким позволяет осциллографировать
44з
|лова 9. Рабогпо с компьюперш3шровонньсмш
лобора1поршямш
зх]
,!'',,:ш{:
'
|; ь]^.{ ,*![сй
,,йййз*
::фз||:,ч*
:!,
]1'$!.$
;*,!,,:1:',,
;.:1:
,],1-] 1:1::.1,11тс91*,1:,11;1 1,1],::1,
',',!
" ;
; !::::;,:1::':':':
,',{:
.''-1 и'',]*.*,
-)
:':1:
-,...,..:.;
:;;.|'::1. ::':::'
:'.':':':
':
::
::
.
::
:1::'.:,':,1: :, 11'':.''.4:',,,,:,!,:'
]!,:.]-1],:]'
: !::,ч!:,,.!
:!::::. :,; .::.!:.::: :. . _ .
...,.....::.. :.,...:.;,..!...
!:::
|:в'.;1 :: : : :' :] ''' '
{*::... | ..",ъ -]
г:
:,]:.д1д
п;'в..г*;]
:ч!
]
уо!!./0!у.
г]: ++ ю*:
п;т,]
| ]
;
:.:
]
,,:'.''.',,
| :;*;;;|,] .ю]1 Бг''!1!ы :::.]
-.::,1,::.1:::;;',:
йй
"у]
!
1:{
э* [:ЁЁ. сг]о}
:
]:1
!:| ,|
1
:я,зц:у9]д !-1
]'|
,э.у] :.у]
: . ].||':|й!;;й''.
{
!
:
!,|;
: ..:.:;!1,,|;;::,1
Рт,сс. 9.10. 1ршмер
рабоп'ьс в реэ!сс1ме сг|! - н2
ра3ность потенц!4алов двух любь1х точек, но при услови1.1' !!то потенциал
то!1к!{ находится в допустиь,]ь!х пределах.
каждой
А рис. 9.11 показь!вает действие ре)ки\{а {1. 3тот ре)(иш| и]\1еет особо важное
3на!{ение, поскольку по3воляет строить пара]\'{етрически заданнь|е кривь1е при раз_
дельг{ой подаче сигналов на оси х (сн2) и у (сн1). Благолар'! этому мо)кно стро_
ить фигурь| ,г1иссажу, вь1числять фазовьле сдвиги' контролировать кратнь|е !|астоть1 и |4споль3овать осциллограф в канестве характериографа.
!,ействие командь1 1:'туегзе €Ё2 вполне о!!евидно' Фна ведет к перевороту фазь1
сигнапа, набл}одаемого в кана.1е сн2.
:::ыд_*.]й|:
:!
]
]г
;
: !]т'"] _0^]:.]]я", '_]9::.]:'
:Р:]н-:5"]'*-]
м.33:].дц':!
.'Ё$/6
.:"1 : '! '"1
! ::.::,*.:-:-
,
:]
"'^ ] .'^1ч
-$---.:-;,.:,".--:,"-
зуп|[:]о!у *,.,,
']
, :у| у{'*];1!]
;ййд
1.;] ::,:]- ;,,..
]]1
,
_*{_-;
о.-! .н
].,
.т! т:]:у1 !:ч, ,[
:| !: "^'Б
*: -:!
:
.:
]
"",;."г; *ч.! !"]
0]м
1..'' 1'{'] -г
т|;99е'
.г;.::.';*!,
: сФ]р!лФ:,]];:
]] :;Рв;{а] : ::#] г!г: 6н0]
г'. Р[гЁ{#='
5Ф''.1
._:*[9
,]
*дс |-]]| ]:р.] р"'.. ;]
1
!
:
го+|_?]
] : **'
_:']
__-_
Ршс. 9'1 !. 1ршлоер рабопьо в реасшме \!
144
1
-:...-:,-:,,-,,,1
]
9. 1 . [,1 нпер ф ейс колспь1о !перц3шров
анной лобо р агпо р шш Р € - |-а0 200 0
9.1.7. [йен:о файловь:х операций Р|!е
(ак известно, компьютер хранит информацию в виде файлов. 3то особая струк-
тура кодов, хранящихся на магнитном диске или во флэгш-памяти' имею!|1ая на3вание и рас1!]ирение. Растширение отделяется от названия точкой. Ёапример, 0а{а.{х(
это текстовь:й файл с именем 4а!а и расширением (х{. Расширение файла характетекстовь:й
ризует его тип' например' .1х1 _ текстовь:й файл формата А5с!1, .0ос
\#ог6, .ехе
исполняемьтй файл ит. д.
файл формата текстового редактора
Биртуальная лаборатория Р€-[аб 2000 обменивается даннь1ми с компьютером
нерез файльт. [ля этого она позволяет создавать и счить|вать файль: ряда характернь!х для нее форматов. Фсновньле файловь:е операции Р€-[а6 2000 сосрелоточень1 в г1озиции Р11е меню. Фна содерхит следующие командьл (см' рис.9.1, гле
-
-
эта позиция открьлта):
о Фреп |гпа9е... _ открь1тие окна загрузки файла изобрахения экрана (формат
'б'р);
о @рег-: )5Ф Ра|а ...
- открь1тие окна загрузки файла даннь!х осциллографа (в
формате .тхт);
о 5ауе !гпа9е... открь1тие окна зап|4си изобрахения экрана в формате.б:':-:р:
- _
. 5ауе Р$@ )а{а...
открь|тие окна записи даннь|х осциллографа в формате
.1х1;
о $ауе РР1 )а1а ... _ открь1тие окна записи даннь]х анализатора спектра (в
формате .{х{);
. 5ауе 5е111:-т3з ... запись сделаннь!х установок в формате .зе1;
. &еса11 5е1{1п9з ...- - сброс сделаннь]х установок и загрузка ранее сделаннь|х;
о Рг1п1 ... вь!вод окна печати изоброкения экрана;
о Рг|п1 5е{шр
...
- вь|вод окна установок печати'
. Б,х!{ - завер1|]ение
работь: с программой;
о €а!|бга{е & Ёх!1 калибровка и вь|ход и3 программь|.
-
3нак ... о3начает' что соответствую1цая команда открь!вает окно файловь1х операций - 3агрузки или сохранения файла. 3ти окна идентичнь] и отличаются только титульной строкой. |1оэтому ограничимся приведением на рис.9.12 окна открь|тия файла рисунков
копий экрана.
-
Ршс. 9.1 2. Фкно отпкрьспот^ся фойлов
Фтметим' что все записаннь|е файль: хранятся в папке (директории) с именем
6а{а, которая имеется в директории программь: Р€-[аб 2000.
445
{ лаво 9. Рабогпш с ко7'пь!о1перш31!ровонньс:*ш лабора'поршя.*.ц
9.1.8. Работа со справкой Р@-|-аб 2ооо
|1озг.тц:ця |{е1р меню открь|вает
Р€-1-аб
.
доступ к справке по вирту:шьной лаборатории
2000. 3та позиция содер)1(ит три коп,{андь|:
€ог-т{е:-:{з
вь!вод окна справки;
о 1:-:з1а1]1г-т8 -\&|т-т0ошз {,1 0г!уег - инсталляция драйвера, необходимого при ра-
боте Р€-!-аь 2000 в среде операционной системь; \&!:'т6ошз \[;
о Абоьт[ ... вь!вод окна с даннь|ми о текущей версии осшиллографа.
Фсновная команда €от':1е:'т{в вь!водит стандартное и принятое в прилохен!4'!х
под операционную систему \{1гт6ошз окно справки' пока3анное на рис.9.13. Фкно
по3воляет работать со справкой и содер)|(ит 4 вкладки:
. €одер>г<ание
работа с указателем по контексту (содерхимому разделов):
. !казатель - -работа с алфавитнь1м указателем;
. |1оиск - поиск нухнь1х даннь!х по }спючевь|м словам;
. }4збранное - просмотр лтзбраннь1х разделов.
*:1Ё:|:в:й
,
;;;;
,
.
] л. --'"",
'1т,
1,'".,
н.'т:*,
1]
ог
-
.:
\'Р.
т..
п0!е:.{а01!й'е:1ф'('!1]*1)\0АтА|о'п1а9еап'!{ал!е99..еэ1еавпег
]]
г''
1'|'г!
"
{]'|'
!
! | огР1 !''.''.
.-
]
|
{
|] оре1[5('0.'.'
;]
']1-'!а]]0.ра!.1ьРпаув{0!1!!а1а6а!е!!п1егг110ппа1!5'181ье5!!.
05о 0л!! | |.
{ ]
!|
{
] 1 :"у'::' 'пт"
!]'"
.'!.'..'"'_...)о'.9в.!1а|гв1!]!о..а'
[п1!а 9 11ш0 п !]а' ;са! ц9е [1|,й]):{ ь 9л ь! оФог па!е5 10 ы[ц'
эрр].э1'019
5..уе
.1
5а!.9 1[Р пз!е'0гп аа1а 11 1.х| {..пз1 А1].ар!0!ва 4а!э (4!96
Ба,/вэ !ьР ггт !а1а 1 1ея| [|йа1 !]п1у 1пе р0п[]. 0|1!е 0аз 0!5Р]э1е0
| ' .|!.'
]]
.:}
;']
050 0.1.
..!,о. ( 0ро".
0п
Ба'еэ 1[,о5с!о..0|:е $[Р'!'|Ап?у?Ё1
!0 а [ е А5! г!пс