Что такое осциллограф?

Типичный осциллограф представляет собой прямоугольную коробку с небольшим экраном, многочисленными входными разъемами и ручками управления и кнопками на передней панели. Чтобы облегчить измерение, сетка, называемая сеткой, нарисована на лицевой стороне экрана. Каждый квадрат в сетке известен как разделение. Измеряемый сигнал подается на один из входных разъемов, который обычно является коаксиальным разъемом, например BNC или N-типа. Если источник сигнала имеет собственный коаксиальный разъем, то используется простой коаксиальный кабель; в противном случае используется специальный кабель, называемый зондовым датчиком, который поставляется вместе с осциллографом.

В простейшем режиме осциллограф многократно рисует горизонтальную линию, называемую следом, по середине экрана слева направо. Один из элементов управления, элемент управления временной базой, устанавливает скорость, с которой рисуется линия, и калибруется в секундах на деление. Если входное напряжение отклоняется от нуля, трасса отклоняется вверх или вниз. Другой элемент управления, вертикальный элемент управления, устанавливает масштаб вертикального отклонения и калибруется в вольтах на деление. Результирующий график представляет собой график зависимости напряжения от времени (настоящее время изображено в различных положениях, самое последнее прошлое слева, менее недавнее прошлое справа).

Если входной сигнал является периодическим, то почти стабильная трасса может быть получена только путем установки временной базы в соответствии с частотой входного сигнала. Например, если входной сигнал представляет собой синусоидальный сигнал частотой 50 Гц, то его период составляет 20 мс, поэтому временная база должна быть отрегулирована таким образом, чтобы время между последовательными горизонтальными развертками составляло 20 мс. Этот режим называется непрерывной разверткой. К сожалению, временная база осциллографа не совсем точна, а частота входного сигнала не совсем стабильна, поэтому трасса будет перемещаться по экрану, затрудняя измерения.

Для обеспечения более стабильной трассировки осциллограф имеет функцию, называемую триггером. Это заставляет прицел останавливаться после достижения правой части экрана и ждать указанного события, прежде чем вернуться в левую часть экрана и нарисовать следующую трассу.

Эффект заключается в повторной синхронизации временной базы с входным сигналом, предотвращая горизонтальный дрейф трассы. Триггерные схемы позволяют отображать непериодические сигналы, такие как единичные импульсы, а также периодические сигналы, такие как синусоидальные и прямоугольные волны.

Типы триггера включают в себя:

• внешний триггер, импульс от внешнего источника, подключенного к выделенному входу на прицеле.
• крайний триггер, детектор фронта, который генерирует импульс, когда входной сигнал пересекает указанное пороговое напряжение в указанном направлении
• триггер видео, схема, которая извлекает импульсы синхронизации из видеоформатов, таких как PAL и NTSC, и запускает временную базу в каждой строке, указанной строке, каждом поле или каждом кадре. Эта схема обычно находится в устройстве контроля формы сигнала.
• отложенный триггер, который ждет заданное время после запуска фронта перед началом развертки. Ни одна схема триггера не действует мгновенно, поэтому всегда есть определенная задержка, но схема задержки триггера расширяет эту задержку до известного и настраиваемого интервала.

Большинство осциллографов также позволяют обходить временную базу и подавать внешний сигнал в горизонтальный усилитель. Это называется режимом XY и полезно для просмотра фазовых отношений между двумя сигналами, что обычно делается в радио и телевизионной технике. Когда два сигнала являются синусоидами различной частоты и фазы, результирующий след называется кривой Лиссажу.

Некоторые осциллографы имеют курсоры, которые представляют собой линии, которые можно перемещать по экрану для измерения интервала времени между двумя точками или разницы между двумя напряжениями.

Большинство осциллографов имеют два или более входных канала, что позволяет им отображать более одного входного сигнала на экране. Обычно осциллограф имеет отдельный набор вертикальных регуляторов для каждого канала, но только одну систему запуска и временную базу.

Осциллограф с двойной временной базой имеет две системы запуска, так что два сигнала можно просматривать на разных временных осях. Это также называется режимом «увеличения». Пользователь захватывает нужный сложный сигнал, используя подходящую настройку триггера. Затем он активирует функции «увеличения», «увеличения» или «двойной временной шкалы» и может перемещать окно, чтобы посмотреть детали сложного сигнала.

Иногда событие, которое хочет видеть пользователь, может происходить только изредка. Чтобы поймать эти события, некоторые осциллографы являются «областями хранения», которые сохраняют самые последние развертки на экране.

Некоторые цифровые осциллографы могут перемещаться со скоростью, такой же низкой, как один раз в час, эмулируя магнитофон. То есть сигнал прокручивается по экрану справа налево. Большинство модных осциллографов переключаются из режима развертки в режим стрип-чарта примерно один раз в десять секунд. Это потому, что в противном случае область видимости нарушена: она собирает данные, но точка не видна.