Советские осциллографы

Осциллографы

Осциллографы. Виды и особенности. Устройство и работа. Применение

Для любого профессионального настройщика электронных устройств или для инженера по радиоэлектронным устройствам основным рабочим устройством является осциллограф. Без него нельзя обойтись при настройке телевизора, передатчика. Осциллографы служат для контроля и наблюдения за периодическими сигналами различных форм, в том числе синусоидальной. Благодаря широкому интервалу развертки он дает возможность развернуть импульс даже для контроля наносекундных промежутков времени. Осциллограф подобен работе телевизора, который изображает электрические сигналы.

Устройство и принцип действия

Для лучшего понимания действия прибора, разберем блок-схему типового осциллографа, так как все их основные виды имеют аналогичное устройство.

На этой схеме не изображены блоки питания: низковольтный блок, подающий питание для работы узлов, и источник повышенного напряжения, применяющийся для генерирования высокого напряжения, приходящего на электронно-лучевую трубку. Также на схеме нет калибратора для настройки и подготовки прибора к работе.

Тестируемый сигнал поступает на канал вертикального отклонения «Y», далее на аттенюатор, выполненный в виде многопозиционного переключателя, настраивающего чувствительность осциллографа. Его шкала размечена в вольтах на сантиметр или в вольтах на одно деление. Это обозначает одно деление сетки координат на экране лучевой трубки. Там же изображены сами величины. Если амплитуда сигнала неизвестна, то устанавливается наименьшая чувствительность. В этом случае даже большой сигнал на 300 В не повредит прибору.

Обычно в комплекте с осциллографом есть делители , в виде специальных насадок с разъемами. Они работают так же, как аттенюатор. Эти насадки компенсируют емкость кабеля при работе с малыми импульсами. На фото показан делитель. Коэффициент деления равен 1:10.

С помощью делителя возможности прибора расширяются, можно исследовать сигналы в несколько сотен вольт. После делителя сигнал проходит на предварительный усилитель , раздваивается и приходит на переключатель синхронизации и линию задержки , которая служит для компенсации времени сработки генератора развертки. Оконечный усилитель создает напряжение, поступающее на «Y» -пластины, и отклоняет луч в вертикальной плоскости.

Генератор развертки создает пилообразное напряжение, поступающее на пластины «Х» и горизонтальный усилитель, при этом луч отклоняется в горизонтальной плоскости.

Устройство синхронизации создает условия для работы генератора развертки в одно время с появлением сигнала. В итоге на дисплей осциллографа выводится изображение импульса.

Переключатель синхронизации работает в положениях синхронизации от:

• Исследуемого сигнала.
• Сети.
• Внешнего источника.

Первое положение применяется чаще, так как оно более удобно.

Классификация

Осциллографы являются распространенным видом измерительных приборов. Существует несколько видов осциллографов, имеющих разные характеристики, устройство и работу.

Аналоговые осциллографы

Такие осциллографы являются классическими моделями этого типа измерительных приборов. Любые аналоговые осциллографы имеют делитель, вертикальный усилитель, синхронизацию и отклонение, блок питания и лучевую трубку.

Такие трубки имеют больший диапазон частоты. Отклонение луча на экране прямо зависит от напряжения пластин. Горизонтальная развертка работает по линейной зависимости от напряжения горизонтальных пластин.

Нижний предел частоты равен 10 герцам. Верхняя граница определяется емкостью пластин и усилителем. Сегодня аналоговые устройства вытесняются цифровыми приборами со своими достоинствами. Но аналоговые приборы пока не исчезают ввиду их малой стоимости.

Цифровые запоминающие

Если цифровые приборы сравнивать с аналоговыми, у них больше возможностей. Стоимость их постепенно снижается. Цифровой осциллограф включает в себя делитель, усилитель, преобразователь аналогового сигнала, памяти, блока управления и выведения на ЖК панель.

Принцип действия такого вида осциллографов придает им большие возможности. Входящий аналоговый сигнал модифицируется в цифровую форму, и сохраняется. Скорость сохранения определяется управляющим устройством. Ее верхняя граница задается скоростью преобразователя, а нижняя граница не имеет ограничений.

Преобразование сигнала в цифровой код дает возможность увеличить устойчивость отображения, сохранять данные в память, сделать растяжку и масштаб проще. Применение дисплея вместо электронной трубки позволяет отображать любые данные и осуществлять управление прибором. Дорогостоящие приборы оснащаются цветным экраном, что позволяет различать сигналы других каналов, курсоры, выделять цветом разные места.

Параметры цифровых осциллографов намного выше аналоговых моделей, в больших пределах находится растяжка сигнала. Кроме простых схем включения синхронизации, может использоваться синхронизация при некоторых событиях или параметрах сигнала. Синхронизацию можно увидеть непосредственно перед включением развертки.

Применяемые процессоры обработки сигнала дают возможность обработки спектра сигнала с помощью анализа преобразованием Фурье. Информация в цифровом виде позволяет записать в память экран с итогами измерения, а также распечатать на принтере. Многие приборы оснащены накопителями для записи изображения в архив и последующей обработки.

Цифровые люминофорные

Такой тип осциллографов работает на новой структуре построения, основанной на цифровом люминофоре. Он имитирует по подобию с аналоговыми приборами изменение изображения на экране. Люминофорные цифровые типы осциллографов дают возможность наблюдать на дисплее все подробности модулированных сигналов, как и аналоговые типы. При этом обеспечивается их анализ и хранение в памяти.

Люминофорные приборы, как и предыдущая рассмотренная модель, имеет свою память для хранения различной информации, в том числе хранится разница задержки времени между разными пробниками. Возможность люминофорных осциллографов выводить данные с изменяемой интенсивностью значительным образом упрощает поиск повреждений в импульсных блоках. Это выражено при вычислении глубины модуляции сигнала при регулировке напряжения на выходе, приводящее к нестабильному функционированию блоков.

В люминофорных цифровых осциллографах объединены достоинства цифровых и аналоговых устройств, а во многом превосходят их. Люминофорные приборы обладают всеми преимуществами запоминающих осциллографов, обеспечивая возможности аналоговых приборов: быструю реакцию на смену сигнала и его отображение с разной яркостью.

Цифровые стробоскопические

В этом виде осциллографов применяется эффект последовательного стробирования сигнала. При повторении сигнала выбирается мгновенное значение в определенной точке. При поступлении нового сигнала точка выбора смещается по сигналу. Так продолжается до полного стробирования сигнала. Модифицированный таким образом сигнал в виде огибающей линии мгновенных величин сигнала входа, повторяет форму сигнала.

Продолжительность модифицированного сигнала на много больше продолжительности тестируемого сигнала, а значит, имеется сжатие спектра. Это соответствует увеличению полосы пропускания. Стробоскопические виды осциллографов имеют большие полосы пропускания, и дают возможность производить исследования периодических сигналов с наименьшей продолжительностью. Стоимость стробоскопических осциллографов очень высока, поэтому их применяют чаще всего для сложных задач.

Виртуальные осциллографы

Новый вид приборов может быть отдельным устройством с параллельным портом для вывода или ввода информации, а также с портом USB, а также встроенным вспомогательным прибором на базе карт ISA. Программная оболочка виртуальных осциллографов позволяет полностью управлять устройством, и имеет несколько возможностей сервиса: импорт и экспорт информации, цифровая фильтрация, разнообразные измерения, обработка информации математическим способом и т.д.

Осциллографы с применением персонального компьютера могут применяться для широких возможностей измерения. Например, для обслуживания и разработки радиотехнической и электронной аппаратуры, в телекоммуникационной связи, при изготовлении компьютеризированного оборудования, при выполнении диагностических мероприятий средств автотранспорта на станциях технического обслуживания и для многих других случаев, где требуется оценка и тестирование неустойчивых переходных процессов.

Виртуальные модели осциллографов являются хорошим альтернативным вариантом для стандартных запоминающих цифровых осциллографов, так как они обладают достоинствами в виде малой стоимости, простоте применения, компактных размеров и высокого быстродействия. К недостаткам виртуальных осциллографов относится невозможность измерения и отображения постоянной величины сигналов.

Портативные осциллографы

Цифровые технологии быстро развиваются, в результате чего цифровые стационарные приборы модифицируют в портативные устройства с хорошими параметрами габаритных размеров и массы, а также низким расходом электрической энергии.

При этом портативные осциллографы с питанием от гальванических элементов не уступают по характеристикам стационарным приборам по количеству функций, имеют большие возможности использования в разных областях научных исследований, промышленном производстве.

Технические характеристики

Такой прибор, как осциллограф с1 94, характеристики свои демонстрирует после 5-минутного прогрева. Аппарат обеспечивает непрерывную работу в течение 8 часов и все время сохраняет свои технические характеристики.

Параметры экрана

Общие размеры осциллографа составляют 300/190/100 мм, но видимая часть экрана – 40Х60. Этого вполне достаточно, чтобы вести наблюдения. Масса осциллографа С1-94 составляет 3,5 кг.

Ширина линии

По электрическим параметрам ширина линии составляет не больше 0,8 мм. Прибор также обеспечивает наблюдение сигнала с полосой частот и пропуском в 10МГц.

Погрешность прибора

Погрешность коэффициентов развертки не бывает выше 5% во всех диапазонах, кроме коэффициента с 0,1 мкс/деления. Если берется развертка ОД, то процент не будет превышать 8%. Луч передвигается по горизонтали и обеспечивает установку начала и конца развертки.

Настройки синхронизации развертки

Чтобы настроить осциллограф следует следовать инструкции:

1. Время нарастания ПХ должно быть не больше 35 с.
2. Выброс на вершине не должен превышать 10%.
3. Установление ПХ не больше 120 нс.
4. Смещение луча усилителя за час не должно превышать 0,5 делений. За одну минуту смещение может быть 0,2 деления.
5. В период переключения деления не могут превышать 0,5 делений.
6. Случайные отклонения луча от внутренних источников не может превышать 0,2 деления, а импульсы амплитуды 10В, не больше 0,4 делений.
7. Перемещение луча по вертикали не может быть более двух значений вертикального отклонения. Если перемещать изображение, используя ручку Ф в пределах экрана, то может произойти искажение импульса. Величина искажения амплитуды не может превышать 2 деления с минимальной длительность развертки 0,1 мкс.

1. Входное сопротивление 0,05 МОм с параллельной емкостью 40 пФ с делителем 11 и параллельной емкостью 150 пФ.
2. Если делитель 1/10, то параллельная емкость МОм не должна быть больше 25 пФ.
3. Вход сигнала при минимальном коэффициенте отклонения не может быть больше 30В.
4. Общее значение постоянного и переменного напряжения не должно превышать 250 В.
5. Сигнал может задерживаться не менее чем на 20 нс при внутренней синхронизации.

Внимание! Развертка способна работать в ждущем режиме или в автоколебательном.

Рабочее напряжение

Мощность, которую потребляет осциллограф, равна 32 В. Если напряжение понижается в сети, изображение импульса увеличивается, что приводит к нестабильности синхронизации до 100 нс.

Принципиальная электрическая схема

Рассматривая осциллограф с1 94, схема электрическая принципиальная в себя включает:

1. Разъем Ш1, куда входит сигнал и переключатель В1-1.
2. Сигнал поступает на усилитель КВО, а на транзисторе Т1-У1 собирается истоковый повторитель.
3. Делитель на резисторах R1-Y1, Я5-У1 обеспечивает сопротивление при вхождении. Диод Д1-У1 и стабилитрон Д2-У1 нужны для исключения перегрузки.
4. Усиление производиться за счет изменения сопротивления транзисторов УТ2-У1, VT3-У1.
5. Запитка производиться через фильтры R42-У1, С10-У1, R25-yi, СЗ-У1 от источника -12 В и через фильтр R30-yi, С7-У1, R27-yi, С4-У1 от источника +12 В.

Содержание драгоценных металлов

Исследуя осциллограф с 1 94, следует рассмотреть содержание драгметаллов. Они содержаться в смеси с алюминием. С помощью аффинажа можно произвести отсев или обжиг и получить фракции с драгметаллами. Основной металла – алюминий, его содержится в аппарате до 1,1 кг, латунь в количестве 0,07 кг, медь – 0,4 кг. Если рассматривать подробнее, осциллограф с1 94, содержание драгметаллов, следующее:

1. Золота содержится всего 0,067 гр.
2. Серебра -2,71 гр.

Важно! Извлечение драгоценного металла – это химия, и надо учитывать обращение с вторичными металлами, так как это регулируется законом.

Преимущества и недостатки прибора

Осциллограф С1-94 имеет множества достоинств:

1. Интерфейс настолько прост, что с ним справиться новичок.
2. Экран имеет свойство быстро обновляться при любых изменениях сигналов и времени работы.
3. Средства управления понятные.
4. Невысокая стоимость прибора.
5. Если есть необходимость, то можно остановить изображение на некоторое время.
6. Точность всех измерений имеет минимальную погрешность.
7. Полоса пропуска достаточно широкая.
8. Экран яркий и хорошо фокусируется на любой скорости развертки.
9. Аппарат быстро обнаруживает помехи импульса.
10. Можно измерить параметры сигнала в реальном времени.
11. На сегодняшний день осциллограф С1-94 можно подключить к компьютеру, принтеру или плоттеру.
12. Сигнал обрабатывается в математическом и статистическом ракурсе.
13. Имеются средства самодиагностирования и самокалибровки, что значительно упрощает эксплуатацию и ремонт.

Прибор С1-94 имеет один важный недостаток. Многие пользователи указывают, что нет плавности в установке длительности горизонтальной развертки. Из-за этого при поступлении сложных сигналов, их не удается синхронизировать, изображение получается не четким по горизонтали. Наличие плавной подстройки частоты развертки, могло бы картинку остановить и сделать ее яркой с четкими контурами.

Осциллографы. Виды и особенности. Устройство и работа. Применение

Для любого профессионального настройщика электронных устройств или для инженера по радиоэлектронным устройствам основным рабочим устройством является осциллограф. Без него нельзя обойтись при настройке телевизора, передатчика. Осциллографы служат для контроля и наблюдения за периодическими сигналами различных форм, в том числе синусоидальной. Благодаря широкому интервалу развертки он дает возможность развернуть импульс даже для контроля наносекундных промежутков времени. Осциллограф подобен работе телевизора, который изображает электрические сигналы.

Устройство и принцип действия

Для лучшего понимания действия прибора, разберем блок-схему типового осциллографа, так как все их основные виды имеют аналогичное устройство.

На этой схеме не изображены блоки питания: низковольтный блок, подающий питание для работы узлов, и источник повышенного напряжения, применяющийся для генерирования высокого напряжения, приходящего на электронно-лучевую трубку. Также на схеме нет калибратора для настройки и подготовки прибора к работе.

Тестируемый сигнал поступает на канал вертикального отклонения «Y», далее на аттенюатор, выполненный в виде многопозиционного переключателя, настраивающего чувствительность осциллографа. Его шкала размечена в вольтах на сантиметр или в вольтах на одно деление. Это обозначает одно деление сетки координат на экране лучевой трубки. Там же изображены сами величины. Если амплитуда сигнала неизвестна, то устанавливается наименьшая чувствительность. В этом случае даже большой сигнал на 300 В не повредит прибору.

Обычно в комплекте с осциллографом есть делители , в виде специальных насадок с разъемами. Они работают так же, как аттенюатор. Эти насадки компенсируют емкость кабеля при работе с малыми импульсами. На фото показан делитель. Коэффициент деления равен 1:10.

С помощью делителя возможности прибора расширяются, можно исследовать сигналы в несколько сотен вольт. После делителя сигнал проходит на предварительный усилитель , раздваивается и приходит на переключатель синхронизации и линию задержки , которая служит для компенсации времени сработки генератора развертки. Оконечный усилитель создает напряжение, поступающее на «Y» -пластины, и отклоняет луч в вертикальной плоскости.

Генератор развертки создает пилообразное напряжение, поступающее на пластины «Х» и горизонтальный усилитель, при этом луч отклоняется в горизонтальной плоскости.

Устройство синхронизации создает условия для работы генератора развертки в одно время с появлением сигнала. В итоге на дисплей осциллографа выводится изображение импульса.

Переключатель синхронизации работает в положениях синхронизации от:

• Исследуемого сигнала.
• Сети.
• Внешнего источника.

Первое положение применяется чаще, так как оно более удобно.

Классификация

Осциллографы являются распространенным видом измерительных приборов. Существует несколько видов осциллографов, имеющих разные характеристики, устройство и работу.

Аналоговые осциллографы

Такие осциллографы являются классическими моделями этого типа измерительных приборов. Любые аналоговые осциллографы имеют делитель, вертикальный усилитель, синхронизацию и отклонение, блок питания и лучевую трубку.

Такие трубки имеют больший диапазон частоты. Отклонение луча на экране прямо зависит от напряжения пластин. Горизонтальная развертка работает по линейной зависимости от напряжения горизонтальных пластин.

Нижний предел частоты равен 10 герцам. Верхняя граница определяется емкостью пластин и усилителем. Сегодня аналоговые устройства вытесняются цифровыми приборами со своими достоинствами. Но аналоговые приборы пока не исчезают ввиду их малой стоимости.

Цифровые запоминающие

Если цифровые приборы сравнивать с аналоговыми, у них больше возможностей. Стоимость их постепенно снижается. Цифровой осциллограф включает в себя делитель, усилитель, преобразователь аналогового сигнала, памяти, блока управления и выведения на ЖК панель.

Принцип действия такого вида осциллографов придает им большие возможности. Входящий аналоговый сигнал модифицируется в цифровую форму, и сохраняется. Скорость сохранения определяется управляющим устройством. Ее верхняя граница задается скоростью преобразователя, а нижняя граница не имеет ограничений.

Преобразование сигнала в цифровой код дает возможность увеличить устойчивость отображения, сохранять данные в память, сделать растяжку и масштаб проще. Применение дисплея вместо электронной трубки позволяет отображать любые данные и осуществлять управление прибором. Дорогостоящие приборы оснащаются цветным экраном, что позволяет различать сигналы других каналов, курсоры, выделять цветом разные места.

Параметры цифровых осциллографов намного выше аналоговых моделей, в больших пределах находится растяжка сигнала. Кроме простых схем включения синхронизации, может использоваться синхронизация при некоторых событиях или параметрах сигнала. Синхронизацию можно увидеть непосредственно перед включением развертки.

Применяемые процессоры обработки сигнала дают возможность обработки спектра сигнала с помощью анализа преобразованием Фурье. Информация в цифровом виде позволяет записать в память экран с итогами измерения, а также распечатать на принтере. Многие приборы оснащены накопителями для записи изображения в архив и последующей обработки.

Цифровые люминофорные

Такой тип осциллографов работает на новой структуре построения, основанной на цифровом люминофоре. Он имитирует по подобию с аналоговыми приборами изменение изображения на экране. Люминофорные цифровые типы осциллографов дают возможность наблюдать на дисплее все подробности модулированных сигналов, как и аналоговые типы. При этом обеспечивается их анализ и хранение в памяти.

Люминофорные приборы, как и предыдущая рассмотренная модель, имеет свою память для хранения различной информации, в том числе хранится разница задержки времени между разными пробниками. Возможность люминофорных осциллографов выводить данные с изменяемой интенсивностью значительным образом упрощает поиск повреждений в импульсных блоках. Это выражено при вычислении глубины модуляции сигнала при регулировке напряжения на выходе, приводящее к нестабильному функционированию блоков.

В люминофорных цифровых осциллографах объединены достоинства цифровых и аналоговых устройств, а во многом превосходят их. Люминофорные приборы обладают всеми преимуществами запоминающих осциллографов, обеспечивая возможности аналоговых приборов: быструю реакцию на смену сигнала и его отображение с разной яркостью.

Цифровые стробоскопические

В этом виде осциллографов применяется эффект последовательного стробирования сигнала. При повторении сигнала выбирается мгновенное значение в определенной точке. При поступлении нового сигнала точка выбора смещается по сигналу. Так продолжается до полного стробирования сигнала. Модифицированный таким образом сигнал в виде огибающей линии мгновенных величин сигнала входа, повторяет форму сигнала.

Продолжительность модифицированного сигнала на много больше продолжительности тестируемого сигнала, а значит, имеется сжатие спектра. Это соответствует увеличению полосы пропускания. Стробоскопические виды осциллографов имеют большие полосы пропускания, и дают возможность производить исследования периодических сигналов с наименьшей продолжительностью. Стоимость стробоскопических осциллографов очень высока, поэтому их применяют чаще всего для сложных задач.

Виртуальные осциллографы

Новый вид приборов может быть отдельным устройством с параллельным портом для вывода или ввода информации, а также с портом USB, а также встроенным вспомогательным прибором на базе карт ISA. Программная оболочка виртуальных осциллографов позволяет полностью управлять устройством, и имеет несколько возможностей сервиса: импорт и экспорт информации, цифровая фильтрация, разнообразные измерения, обработка информации математическим способом и т.д.

Осциллографы с применением персонального компьютера могут применяться для широких возможностей измерения. Например, для обслуживания и разработки радиотехнической и электронной аппаратуры, в телекоммуникационной связи, при изготовлении компьютеризированного оборудования, при выполнении диагностических мероприятий средств автотранспорта на станциях технического обслуживания и для многих других случаев, где требуется оценка и тестирование неустойчивых переходных процессов.

Виртуальные модели осциллографов являются хорошим альтернативным вариантом для стандартных запоминающих цифровых осциллографов, так как они обладают достоинствами в виде малой стоимости, простоте применения, компактных размеров и высокого быстродействия. К недостаткам виртуальных осциллографов относится невозможность измерения и отображения постоянной величины сигналов.

Портативные осциллографы

Цифровые технологии быстро развиваются, в результате чего цифровые стационарные приборы модифицируют в портативные устройства с хорошими параметрами габаритных размеров и массы, а также низким расходом электрической энергии.

При этом портативные осциллографы с питанием от гальванических элементов не уступают по характеристикам стационарным приборам по количеству функций, имеют большие возможности использования в разных областях научных исследований, промышленном производстве.

Технические характеристики

Такой прибор, как осциллограф с1 94, характеристики свои демонстрирует после 5-минутного прогрева. Аппарат обеспечивает непрерывную работу в течение 8 часов и все время сохраняет свои технические характеристики.

Параметры экрана

Общие размеры осциллографа составляют 300/190/100 мм, но видимая часть экрана – 40Х60. Этого вполне достаточно, чтобы вести наблюдения. Масса осциллографа С1-94 составляет 3,5 кг.

Ширина линии

По электрическим параметрам ширина линии составляет не больше 0,8 мм. Прибор также обеспечивает наблюдение сигнала с полосой частот и пропуском в 10МГц.

Погрешность прибора

Погрешность коэффициентов развертки не бывает выше 5% во всех диапазонах, кроме коэффициента с 0,1 мкс/деления. Если берется развертка ОД, то процент не будет превышать 8%. Луч передвигается по горизонтали и обеспечивает установку начала и конца развертки.

Настройки синхронизации развертки

Чтобы настроить осциллограф следует следовать инструкции:

1. Время нарастания ПХ должно быть не больше 35 с.
2. Выброс на вершине не должен превышать 10%.
3. Установление ПХ не больше 120 нс.
4. Смещение луча усилителя за час не должно превышать 0,5 делений. За одну минуту смещение может быть 0,2 деления.
5. В период переключения деления не могут превышать 0,5 делений.
6. Случайные отклонения луча от внутренних источников не может превышать 0,2 деления, а импульсы амплитуды 10В, не больше 0,4 делений.
7. Перемещение луча по вертикали не может быть более двух значений вертикального отклонения. Если перемещать изображение, используя ручку Ф в пределах экрана, то может произойти искажение импульса. Величина искажения амплитуды не может превышать 2 деления с минимальной длительность развертки 0,1 мкс.

1. Входное сопротивление 0,05 МОм с параллельной емкостью 40 пФ с делителем 11 и параллельной емкостью 150 пФ.
2. Если делитель 1/10, то параллельная емкость МОм не должна быть больше 25 пФ.
3. Вход сигнала при минимальном коэффициенте отклонения не может быть больше 30В.
4. Общее значение постоянного и переменного напряжения не должно превышать 250 В.
5. Сигнал может задерживаться не менее чем на 20 нс при внутренней синхронизации.

Внимание! Развертка способна работать в ждущем режиме или в автоколебательном.

Рабочее напряжение

Мощность, которую потребляет осциллограф, равна 32 В. Если напряжение понижается в сети, изображение импульса увеличивается, что приводит к нестабильности синхронизации до 100 нс.

Принципиальная электрическая схема

Рассматривая осциллограф с1 94, схема электрическая принципиальная в себя включает:

1. Разъем Ш1, куда входит сигнал и переключатель В1-1.
2. Сигнал поступает на усилитель КВО, а на транзисторе Т1-У1 собирается истоковый повторитель.
3. Делитель на резисторах R1-Y1, Я5-У1 обеспечивает сопротивление при вхождении. Диод Д1-У1 и стабилитрон Д2-У1 нужны для исключения перегрузки.
4. Усиление производиться за счет изменения сопротивления транзисторов УТ2-У1, VT3-У1.
5. Запитка производиться через фильтры R42-У1, С10-У1, R25-yi, СЗ-У1 от источника -12 В и через фильтр R30-yi, С7-У1, R27-yi, С4-У1 от источника +12 В.

Содержание драгоценных металлов

Исследуя осциллограф с 1 94, следует рассмотреть содержание драгметаллов. Они содержаться в смеси с алюминием. С помощью аффинажа можно произвести отсев или обжиг и получить фракции с драгметаллами. Основной металла – алюминий, его содержится в аппарате до 1,1 кг, латунь в количестве 0,07 кг, медь – 0,4 кг. Если рассматривать подробнее, осциллограф с1 94, содержание драгметаллов, следующее:

1. Золота содержится всего 0,067 гр.
2. Серебра -2,71 гр.

Важно! Извлечение драгоценного металла – это химия, и надо учитывать обращение с вторичными металлами, так как это регулируется законом.

Преимущества и недостатки прибора

Осциллограф С1-94 имеет множества достоинств:

1. Интерфейс настолько прост, что с ним справиться новичок.
2. Экран имеет свойство быстро обновляться при любых изменениях сигналов и времени работы.
3. Средства управления понятные.
4. Невысокая стоимость прибора.
5. Если есть необходимость, то можно остановить изображение на некоторое время.
6. Точность всех измерений имеет минимальную погрешность.
7. Полоса пропуска достаточно широкая.
8. Экран яркий и хорошо фокусируется на любой скорости развертки.
9. Аппарат быстро обнаруживает помехи импульса.
10. Можно измерить параметры сигнала в реальном времени.
11. На сегодняшний день осциллограф С1-94 можно подключить к компьютеру, принтеру или плоттеру.
12. Сигнал обрабатывается в математическом и статистическом ракурсе.
13. Имеются средства самодиагностирования и самокалибровки, что значительно упрощает эксплуатацию и ремонт.

Прибор С1-94 имеет один важный недостаток. Многие пользователи указывают, что нет плавности в установке длительности горизонтальной развертки. Из-за этого при поступлении сложных сигналов, их не удается синхронизировать, изображение получается не четким по горизонтали. Наличие плавной подстройки частоты развертки, могло бы картинку остановить и сделать ее яркой с четкими контурами.

Электроннолучевой осциллограф

Электронно-лучевые (электронные) осциллографы предназначены для визуального наблюдения, измерения и регистрации электрических сигналов. Возможность наблюдения изменяющихся во времени сигналов делает осциллографы чрезвычайно удобными при определении различных амплитудных и временных параметров наблюдаемых сигналов. Важными достоинствами осциллографов являются широкий частотный диапазон (до 100 МГц), высокая чувствительность и большое входное сопротивление. Все это обусловило их широкое практическое применение.

В основе работы любых электронных осциллографов лежит преобразование исследуемых сигналов в видимое изображение, получаемое на экране электронно-лучевой трубки.

Электронно-лучевые трубки.

Простейшая однолучевая трубка (ЭЛТ) представляет собой стеклянный баллон, из которого откачан воздух и в котором расположены (рис.4.20) подогреваемый катод К, модулятор (сетка) М, фокусирующий анод А₁ ускоряющий анод А₂, две пары взаимно перпендикулярных откло­няющих пластин ОП_х и ОП_у (горизонтальные и вертикальные отклоняющие пластины). Внутренняя поверхность дна баллона (экран Э) покрыта люминофором, способным светиться под действием бомбардировки электронами.

Рис. 4.20. Схема управления лучем электронно-лучевой трубки

Совокупность электродов К, M, A₁, А₂ называют электронной пушкой. Конструктивно эти электроды выполнены в виде цилиндров, расположенных по оси трубки. Электронная пушка излучает узкий пучок электронов — электронный луч. Для этого на электроды пушки подают напряжение, как показано на рис.4.20, где ЦУЭЛ — цепи управления электронным лучом.

Интенсивность электронного луча регулируют путем изменения отрицательного относительно катода напряжения на модуляторе , что приводит к изменению яркости свечения люминофора. Напряжения на первом и втором анодах формируют электронную линзу для фокусировки потока электронов в узкий луч, позволяющий получить на экране трубки светящееся пятно малого размера. Для ускорения электронов до скорости, необходимой для свечения люминофора, служит третий анод А3, на который подается высокое положительное напряжение.

Сформированный электронный луч проходит между парами отклоняющихся пластин ОП_х и ОП_у и под действием напряжений, приложенных к этим пластинам, отклоняется, соответственно, по осям координат X и У, вызывая смещение светящегося пятна на экране трубки. На рис.4.20 также показана упрощенная схема управления начальной установки луча по оси Y (по оси X управление аналогичное). Меняя положение подвижного контакта переменного резистора («Смещение Y»), можно изменять напряжение на пластинах Y и тем самым смещать луч по экрану.

Чувствительность электроннолучевой трубки равна

(4.37)

где l_t — отклонение луча на экране трубки, вызванное напряжением U_t приложенным к отклоняющим пластинам. Обычно S_T = 0,5 ÷ 5 мм/В.

Устройство и принцип действия осциллографа.

Упрощенная функциональная схема осциллографа (рис.4.21) включает в себя электронно-лучевую трубку ЭЛТ, входной делитель напряжения ВД, усилитель вертикального отклонения УВО, состоящий из предварительного усилителя ПУ, линии задержки ЛЗ и выходного усилителя ВУ, блок синхронизации БС, генератор развертки ГР, усилитель горизонтального отклонения УГО и калибраторы амплитуды КА и длительности КД.

Рис.4.21. Функциональная схема электронно-лучевого осциллографа

Исследуемый сигнал подается на вход Y канала вертикального отклонения, включающего в себя входной делитель и усилитель вертикального отклонения. Выходное напряжение УВО, поступая на вертикальные отклоняющие пластины, управляет отклонением электронного луча в трубке по оси Y.

При подаче переменного напряжения на вход Y электронный луч вычерчивает на экране осциллографа вертикальную линию. Для получения изображения исследуемого сигнала, развернутого во времени, необходимо смещать (развертывать) луч по оси X с равномерной скоростью. Это осуществляется подачей на отклоняющие пластины ОП_х линейно изменяющегося пилообразного напряжения, вырабатываемого генератором развертки ГР.

Принцип развертки изображения иллюстрируется рис.4.22, где даны кривые изменения напряжения и_х и u_у, подаваемые на пластины ОП_х и OП_y и получающееся при этом изображение на экране осциллографа. Цифрами 1 — 4, 1’— 4′ обозначены точки кривых в соответствующие моменты времени. Из рисунка видно, что при равенстве периодов напряжений и_х и u_Y на экране получается неподвижное изображение одного периода исследуемого сигнала. При увеличении периода пилообразного напряжения и_х в п раз на экране появится изображение п периодов исследуемого сигнала.

Для получения устойчивого изображения на экране осциллографа частота пилообразного напряжения развертки должна быть кратна частоте исследуемого сигнала. Выдержать точно кратность частот напряжений их и uY на практике оказывается достаточно сложно вследствие «ухода» частоты генератора ГР и изменения частоты исследуемого сигнала. Это приводит к неустойчивости изображения сигнала. Для обеспечения устойчивости изображения в осциллографе имеется блок синхронизации БС, который осуществляет изменение частоты генератора ГР (в некоторых пределах) в соответствии с частотой исследуемого процесса.

Для наблюдения непериодических или однократных сигналов используется ждущий режим работы генератора развертки, при котором пилообразный импульс вырабатывается только с приходом исследуемого импульса. Для того, чтобы не потерять изображение на экране начальной части сигнала, в канале вертикального отклонения используется линия задержки ЛЗ. Благодаря ей исследуемый сигнал поступает на пластины вертикального отклонения спустя некоторое время t_ЗАД после начала работы генератора развертки.

В осциллографах предусматривается также возможность запуска генератора развертки от внешнего источника сигналов, подключаемого к специальному входу «Вход синхронизации».

Основные характеристики осциллографов.

Коэффициент отклонения К_U – отношение напряжения входного сигнала к отклонению луча (в делениях шкалы), вызванному этим напряжением. Типовой диапазон значений 50 мкВ/дел – 10 В/дел.

Коэффициент развертки К_t — отношение времени Δt к отклонению луча, вызванному напряжением развертки за это время. Типовой диапазон значений 0,01 мкс/дел – 1 с/дел.

Полоса пропускания – диапазон частот, в пределах которого коэффициент отклонения изменяется не более чем на 3 дБ относительно значения на средней частоте. Современные осциллографы имеют полосу пропускания 100 МГц.

Классы точности осциллографов — 1, 2, 3 или 4 при величине основной погрешности измерения напряжения и временных интервалов, соответственно, не более 3, 5, 10, 12%.

Параметры входов осциллографов определяется активным сопротивлением R_ВХ (>1 Мом) и входной емкостью С_ВХ (единицы пикофарад)

Основные параметры

При рассмотрении принципа действия осциллографа обязательно нужно упомянуть о его характеристиках. Параметры оборудования крайне важны для изучения сигналов. Основные характеристики измерительного прибора:

• Полоса пропускания. Это рабочий диапазон частот, в котором спад АЧХ не превышает 3 дБ относительно опорной частоты. На опорной частоте спад АЧХ отсутствует.
• Неравномерность характеристики (АЧХ).
• Нелинейность амплитудной характеристики усилителей.
• Параметры выходов. Обязательно указывается сопротивление с входной ёмкостью.
• Форма сигнала, синусоида, пилообразные импульсы, прямоугольные импульсы, единичные выбросы
• Длительность импульса или ширина. Обозначается в мс или мкс.

Характеристики неисправного обследуемого оборудования всегда отличаются от тех, что указаны в заводском паспорте. Именно эта особенность электрических сигналов позволяет быстро диагностировать неполадку, используя осциллограф.

Как пользоваться осциллографом и для чего он вообще нужен. Часть I

К осциллографам у меня особая любовь. Кому-то бентли нравятся, а кому-то осциллографы. У каждого свои причуды. Бентли мне тоже нравится, но в отличии от всех других её владельцев, мне еще и осциллографы нравятся! =)

Главная задача осциллографа: регистрировать изменения исследуемого сигнала и выводить его на экран для просмотра. Это самый незаменимый прибор в лаборатории радиолюбителя. Можно и частоту прикинуть и амплитуду посмотреть и, что часто ещё важней, форму сигнала изучить. Решил заниматься электроникой — обязательно купи.

Краткая история

История осциллографа насчитывает уже 100 с лишним лет. В разное время над усовершенствованием прибора работали такие известные люди как Адре Блондель, Роберт Андреевич Колли, Уильям Крукс, Карл Браун, И. Ценнек, А. Венельт, Леонид Исаакович Мандельштам и многие другие.

Кстати, а вы знали, что первое подобие осциллографа создали в Российской Империи? Это сделал В 1885 году русский физик Роберт Колли. Прибор назывался осциллометр. Осциллографы того времени сильно отличались от тех, что используются сейчас!

Общий принцип работы

Надо сказать, что сейчас существует огромное количество разных осциллографов. Но для нас важен общий принцип работы, который заключается в том, что прибор регистрирует изменение напряжения сигнала и выводит его на экран. Да, именно для этого и нужен осциллограф, и всё. Но это настолько важно для физиков и инженеров, что словами передать сложно. Важность этого прибора сравнима с открытием закона всемирного тяготения.

На картинке выше приведена типичная панель управления осциллографа. Куча всяки регуляторов, кнопочек, разъемов и экран. Ужас, как во всём это разобраться? Да легко. Поехали.

Никто не обидится, если я скажу, что у осциллографа два главных органа управления. Над ними обычно написано «Развертка» или «Длительность», «В/дел». Разберемся!

Сначала про «В/дел». На вход прибора ты можешь подавать сингал разной амплитуды. Захотел подал синусоиду с амплитудой в 1В, а захотел 0.2В или 10В. Как видно на картинке сверху, экран прибора обычно разделен на клеточки. Да, это та самая всем привычная декартова система координат. Так вот «В/дел» позволяет изменять масштаб по оси Y. Другими словами можно менять размер клеточки в вольтах. Если выбрать 0.1В и подать синусоиду амплитудо в 0.2В, тогда вся синусоида займёт на экране 4 клетки.

А при исследовании сигнала в реальной схеме амплитуда сигнала может быть такой, что весь сигнал не сможетпоместиться на экране прибора. Вот тогда ты и будешь крутить ручку регулировки «В/дел», устанавливая необходимый масшатб оси Y таким, чтобы увидеть весь сигнал.

Теперь про «Длительность». Большую часть истории развития электронных осциллографов они были аналоговыми. В качестве экрана использовались ЭЛТ (электронно-лучевые трубки). Те самые, что уже и в телевизорах трудно встретить. Кому интересно, посмотрите видео ниже. Оно прекрасно объясняет принцип рисования исследуемого сигнала на экране ЭЛТ-осциллографа. Либо читаем дальше, если лень смотреть, — я расскажу о самом главном.

Итак, ручка «длительность» («разёртка») нужна для того, чтобы задать с какой скоростью будет бегать луч на экране прибор слева на право. (Ты думал, что там рисуется линия целиком? Нет, это в современных цифровых приборах так, но оних позже) Для чего это нужно? Да собственно на этом и строится работа осциллографа. Луч бегает слева-направо, а подаваемый на вход сигнал просто отклоняет его вверх или вниз. В итоге ты и видишь на экране прибора красивую картинку синусоиды или какого-нибудь шума.

Ладно, зачем это нужно теперь понятно. Остался вопрос зачем менять скорость перемещения или, другими словами, частоту пробегания луча по экрану (частоту развертки)?

Может ты замечал сам или видел на каком-нибудь шоу или концерте такой эффект, что когда в темноте вспихивал яркий свет на долю секунды, тогда казалось, что все движение прекратилось, мир замер? Поздравляю ты подметил стробоскопический эффект. Есть даже такое устройство — стробоскоп. Стробоскоп позволяет разглядывать быстродвижущиеся предметы. В осциллографе тоже самое, он по сути представляет собой «электронный» стробоскоп! Только с помощью изменения частоты развертки мы добиваемся замирания картинки на экране прибора. И если частота развертки будет близка или совпадать с частотой сигнала, то на экране ты увидишь статичную картинку, которая словно нарисована на бумаге.

А иначе будет казаться, что синусоида куда-то бежит. Я не буду рассказывать как это достигается. Главное понять принцип, а детали конкретной реализации уже не столь важны. Все остальные функции осциллографа уже являются дополнением. Их наличие сильно упрощает исследование сигналов. И если каких-то из них нет в твоём приборе, то можно жить спокойно.

Какие бывают осциллографы

Пока что ещё можно выделить три основных вида осциллографов: аналоговые, цифровые и аналогово-цифровые. Цифровых с 80х годов 20 века становится всё больше. Сейчас они представляют самую многочисленную группу. Обладают множеством полезных дополнительных функций, маленьким размером, весом и приличной стоимостью.

На момент написания этих строк, средняя цена за цифровой прибор будет от 15 тысяч за самую корявую модель. Более-менее нормльный прибор можно купить от 25 000. В то время как старый советский прибор с серьезными характеристиками, многократно превосходящими среднюю цифровую модель, можно найти за 3-6 тысяч, но вес, размеры и некоторые другие характеристики могут подойти не каждому =)

Основные характеристики

У осциллографов есть много характеристик. Обо всех радиолюбителю знать бесполезно. Разве что радиолюбитель решил стать профессионалом =) Но есть такие, о которых следует быть в курсе и понимать что они означают.

• Полоса пропускания или параметры переходной характерис­тики
• Время нарастания переходной характеристики τ_н
• Чувствительность
• Параметры входов
• Размер экрана, габариты
• Минимальная частота развертки
• Минимальное коэф. В/дел

Что дальше

Заголовок этой записи начинается с фразы «Как пользоваться», однако получилось длинней, чем планировалось и поэтому практические приёмы я решил вынести во вторую часть

И на последок ещё одна крутая картинка, найденная на просторах сети и иллюстрирующая работу осциллографа:

Органы регулировки и управления осциллографа С1-65

Область экрана осциллограммы: x64 пикселей.

Для охлаждения нагревающихся деталей осциллографа в днище просверлены вентиляционные отверстия, а для того чтобы между ней и плоскостью стола всегда было достаточное расстояние, привинчены резиновые ножки соответствующей высоты. Один из таких приборов показан на рисунке 2. Выбор источника синхронизации внутренний; внешний; от сети; от сети, уменьшенный в 10 раз осуществляется переключателем ВЗ.

Спустя несколько секунд можно будет наблюдать синусоидные волны и шкалу при выключенном щупе. Для большинства универсальных осциллографов эта полоса составляет 5МГц.

После того как плату просушили, ещё раз проверяем качество пайки. Провода гибкие, прочные, у меня в процессе ремонта ничего не оторвалось, сделано все на совесть — это не современные нежные китайские приборы, где при первом же демонтаже может отвалится половина проводки и часть их креплений. Предусилитель синхронизации предназначен для усиления внутренних сигналов синхронизации до уровня, необходимого для работы схемы синхронизации, а также для согласования выходного уровня усилителя Y с нулевым уровнем входа синхронизации.

Видео работы осциллографа С1-94

Если все параметры соответствуют нужным значениям, нужно отключить прибор от питания и установить JP4 перемычку. Подстроечный конденсатор С1— керамический. Масштаб времени для отображения может быть легко изменён функцией changeTimeDivision.

Для удобства наблюдения фронта исследуемого сигнала в К В О включена линия задержки ЛЗ1 в данной конструкции отсутствует. Выходная обмотка трансформатора Тр1 служит источником сетевого синхросигнала для схемы синхронизации. Если постоянные напряжения измерить просто, достаточно узнать только величину, то с переменными напряжениями имеют место быть некоторые нюансы.

Характеристики осциллографа

Узел питания и входного операционного усилителя. Я пробовал питать его от повербанка, работает отлично. Сборка прибора самому по имеющимся схемам и приобретенных в разных точках радиодеталях не всегда может оказаться дешевле, чем приобретение конструктора, поэтому необходимо предварительно оценивать стоимость затеи, ее оправданность. Ротор этой секции удаляют. Облегчает работу наличие практически на всех деталях и самой плате соответствующей маркировки, что действительно превращает процесс в собирание детского конструктора взрослым.

Естественно, что на трубку должны быть поданы напряжения питания. Питание Напряжение поступает с 9-вольтовой батареи на интегральный стабилизатор напряжения TC В базовую цепь транзистора VT1 включен диод VD1, предохраняющий вход усилителя синхронизации от перегрузок. Переключатель разбирают, экранирующую перегородку рис. Исследуемый сигнал через входной разъем поступает на переключатель «Откр.
Осциллограф Первое знакомство