Цифровой осциллограф:10 шагов при выборе

Выбор осциллографа для ремонта электроники

Рынок электронных осциллографов предлагает широкий выбор различных серий от разных производителей, потому вопрос, какой из них нужно выбирать для ремонта электроники остается очень актуальным.

Итак, на что следует обратить внимание, при выборе данного устройства:

• ценовой диапазон;
• частота измеряемых сигналов;
• количество аналоговых каналов;
• работа с последовательными и параллельными цифровыми шинами;

Правильный выбор цифрового осциллографа – это сэкономленные время, деньги и нервы.

Достоинства аналоговых осциллографов

• знакомый интерфейс
• мгновенное обновление экрана при отображении быстро- изменяющихся сигналов во времени
• прямые, понятные средства управления для часто используемых настроек (коэффициент чувствительности, коэффициент развертки, смещение сигнала, уровень запуска и т.д.)
• Шнизкая стоимость

Главный вопрос: Аналоговый или Цифровой?

Главное достоинство аналогового осциллографа — отсутствие шума АЦП.

Возможно, Вы все еще являетесь приверженцем аналоговых приборов, но  современный цифровой мир диктует свои условия, и возможности аналоговых не сравнятся с цифровыми запоминающими осциллографами.

Если точность передачи формы исследуемого вами сигнала не является для вас приоритетом в ваших наблюдениях и исследованиях — то вы смело останавливаетесь на цифровом.

USB – осциллограф  — является представителем класса именно цифровых осциллографов.  И они, в сравнении с аналоговыми, имеют ряд преимуществ.

А именно:

• Небольшой и сравнительно легкий
• Широкая полоса пропускания
• Можно измерить одиночный сигнал
• Удобный интерфейс
• Цветной дисплей
• Возможность сохранить и распечатать данные
• Возможность цифровой обработки сигнала (быстрое преобразование Фурье, сложение, вычитание, интегрирование и др.)
• Возможность использования цифровой фильтрации

Часто цифровые осциллографы могут включать в том же корпусе дополнительные устройства:

• Логический анализатор (позволяет анализировать пакеты данных, например передаваемые через интерфейсы I2C, USB, CAN, SPI и прочие)
• Генератор функций (сигналов произвольной формы)
• Генератор цифровых последовательностей

Если осциллограф выполнен в виде переносного устройства, то часто он совмещается с мультиметром, их еще называют скопметрами (иногда очень даже с неплохими характеристиками).

Неоспоримые достоинства этих устройств –универсальность, автономность и не большие размеры.

Выбрать новый осциллограф является достаточно сложной задачей, в связи с тем, что на рынке представлен широкий выбор производителей и их моделей.

Если вы решили заменить старый осциллограф или приобрести прибор необходимый для работы, и вы не обладатель больших аппетитов, то лучшим выбором для вас может стать именно USB — осциллограф. Все что вам нужно — это изучив характеристики — остановиться на определенном производителе и модели.

В первую очередь обратите внимание на производителя. Изучая различные модели, вы убедитесь, что внимание стоит обращать на производителя, постоянно усовершенствующего софт своей продукции и добавляющего новые возможности,  при этом, не меняя платформу.

Сегодня обратим внимание на таких производителей как Hantek, Instrustar, SainSmart .

Их официальные сайты приведены по ссылкам ниже:

Их официальные сайты приведены по ссылкам ниже:

• Hantek
• Instrustar
• SainSmart – хотя это скорее дистрибьютор

Рассматривая модели, стоит остановиться на приборах с полосой 40-60 мГц. Хотя последние модели техники, в частности новые ЖК_ТВ, могут в скором времени потребовать 100-120 мГц.

И все же посетив форумы на зарубежных площадках, вы убедитесь, что на них во мнениях отражается практически реальное положение вещей. Что же касается обзоров встречающихся на русскоязычных сайтах и  видеообзоры, то они заключаются в основном из «давайте распакуем» и «наконец получил», и как бонус:  «установим драйвера» и «потыкаем щупом». И как завершение — радость и «оно работает».

Но вы вряд ли после этого чтения и просмотра, вы сможете сделать какой- либо реальный технически обоснованный вывод, на чем же вам остановится.

Возвратимся  к оценкам на зарубежных форумах.

SainSmart (третий по списку) отпал через несколько часов изучения — произведен не плохой продукт, а вот с софтом неувязка. Обновлений нет, а имеющийся — работает с багами. Мы же знаем не понаслышке, что софт решает многое.

Далее – Hantek (первый в списке),

фирма с именем, выпускает внушительный модельный ряд, включающий и бюджетные варианты. Однако и бюджетные и некоторые более поздние модели имеют одинаковый софт, при этом достаточно скромный. Функционал: обычный двулучевой осциллограф + простейший набор инструментов. Ни каких бонусов в виде добавочного софта с анализирующими прогами и т.д. нет. Это печалит.

На выходе, как вы видите: Hantek — пример элементарного минимализма, хотя с помощью софта можно было бы реализовать немалое количество дополнительного функционала и возможностей.

И второй в нашем списке, но не в рейтинге — Instrustar.

Наши (русскоязычные) обзоры утверждают, что практически весь ряд моделей 20,40,60 мГц базируется на основе одной платы с незначительными преобразованиями, а все остальное — делает софт.

В принципе — обычный китайский ход — сделать одну железку и софтом ограничить потенциал нижней линейки моделей. Ан нет. Разные линейки моделей работают на разных чипах и имеют внутри отличное друг от друга программное обеспечение. И это привлекает.

Например, вы можете остановиться на модели Instrustar ISDS220B 60 мГц плюс DDS генератор до 20 мГц. Если вы скачаете и установите программное обеспечение даже в демонстрационном режиме — оно вас действительно порадует. Вы найдете множество настроек, начиная с цвета и фона интерфейса, до спектроанализатора, анализатора частотных характеристик и море различных фишечек с которыми даже в демо режиме вам будет, с чем разбираться.

И вообще —  софт свежий, несмотря на возраст выпускаемой модели. Вывод — производитель «держит руку на» софте — исправляет ошибки и дополняет новыми функции. И это огромный плюс.

Как пример:

Окно в режиме professional, открыло четыре формы.

Вывод из всего выше сказанного напрашивается сам:

не спешите, анализируйте, исследуйте и делайте покупки с умом. Вам же пользоваться! До следующих обзоров лучших моделей.

Осциллограф в помощь радиолюбителю

В радиолюбительской практике не обойтись без различных измерительных приборов. При ремонте и настройке радиоэлектронной аппаратуры многие задачи можно решить с помощью мультиметра, стрелочного или цифрового. Но все таки первое место я бы отдал другому прибору — осциллографу. Особенно при настройке различных схем.

Осциллограф С1-114

Осциллограф представляет собой прибор для наглядного исследования различных сигналов, подаваемых на его вход или входы.

Назначение осциллографа

В зависимости от «навороченности» им можно измерить амплитуду сигнала, временные интервалы, период, частоту, угол сдвига фаз. Особенно много параметров умеют измерять современные цифровые осциллографы.

Конечно, эти параметры можно измерить другими приборами. Например амплитуду различными вольтметрами, а временные параметры частотомером. Но самое главное, с помощью осциллографа можно визуально оценить форму сигнала и сделать определенные выводы.

Ограничение сигнала

Искажение сигнала при неточной настройке приёмника

С помощью же осциллографа сразу видно, как себя проявляет проблема или неисправность и в каком направлении искать решение.

Структурная схема

Устройство аналоговых осциллографов в целом очень схоже, да и у цифровых есть с ними общие блоки.

Рассмотрим например структурную схему осциллографа С1-65

Структурная схема С1-65

Исследуемый сигнал подаётся на Вход Y усилителя вертикального отклонения. Чтобы ослабить слишком большой сигнал и уместить его в рабочей области экрана, нужен входной аттенюатор с фиксированными положениями (и плюс во многих осциллографах есть плавное ослабление).

После усиления в предусилителе сигнал поступает в схему синхронизации и на линию задержки.

Линия задержки нужна для того, чтобы компенсировать задержку срабатывания генератора развёртки. Без неё не получится увидеть самое начало импульса или другого сигнала. Обычно линия сделана из длинного тонкого кабеля или из двух проводов МГТФ намотанных на сердцевину.

После линии задержки сигнал поступает на оконечный усилитель, который подключен к отклоняющим пластинам Y, которые формируют изображение по вертикали.

Схема синхронизации предназначена для запуска генератора развёртки одновременно с началом сигнала. При этом на экране мы будем наблюдать развёрнутый по времени сигнал. Синхронизировать развертку можно от внутреннего запуска, от внешнего сигнала и от сети.

Генератор развёртки предназначен для создания пилообразного напряжения, которое подаётся на усилитель X, а затем и на отклоняющие пластины. В результате изображение сигнала формируется по горизонтали.

Блок питания нужен для питания всех частей схемы, в том числе для выработки высокого напряжения для ЭЛТ.

Калибратор выдаёт сигнал (обычно меандр) эталонной амплитуды и частоты, чтобы по нему можно было откалибровать осциллограф перед началом работы.

Сигнал прямоугольной формы со встроенного калибратора

Аналоговый и цифровой осциллографы

Как и с комбинированными приборами, осциллографы могут быть аналоговыми и цифровыми. Принцип работы аналогового прибора я рассмотрел выше.

У цифрового осциллографа входной сигнал после аналоговой обработки поступит на аналогово-цифровой преобразователь, где уже будет цифровая обработка. И конечное изображение будет выводиться на жидкокристаллический дисплей.

Конечно у цифрового прибора много преимуществ. Это автоматическое измерение параметров сигнала (амплитуда, частота), запоминание (например неповторяющаяся последовательность импульсов в цифровой схеме), возможность вывести разными цветами изображения с разных каналов в цветном осциллографе, меньший вес в конце концов!

Но и недостатки тоже имеются, куда же без них.

Как и с почти любой цифровой техникой это меньшая надежность, большая трудоемкость ремонта и обычно более высокая цена устройства.

У меня был случай, ремонтировал осциллограф С1-83, он бился током)) Оказалось у него был пробит на корпус высоковольтный трансформатор и на корпусе оказался потенциал 800 вольт относительно земли.

В итоге когда поднёс к выводу щуп, на расстоянии пары миллиметров начала проскакивать искра и осциллограф завис)) Выключил и включил, опять поднёс щуп и опять то же самое.

Потом подключил делитель к аналоговому осциллографу С1-65 и без проблем проверил форму сигнала. Тем более он старый, на входе у него вообще стоят радиолампы и сломать его это надо очень постараться)).

Конечно это нештатный режим работы и такие эксперименты проводить не стоит специально. Но в радиолюбительской практике бывает всякое, нельзя заранее все предусмотреть. Мне попадал в ремонт тот же С1-128. Какой-то сигнал на входы подали со слишком большой амплитудой. Но в итоге там просто заменил защитные полевые транзисторы на входе и все, остальная часть схемы никак не пострадала. Совершенно не факт, что с цифровым осциллографом получилось бы так просто отделаться легким испугом.

Конечно если места на столе хватит)

Источник: http://alexpok-lab.ru/osczillograf-v-pomoshh-radiolyubitelyu.html

Осциллограф очень полезен при:

• Измерении частоты и амплитуды сигнала, что может сильно помочь при отладке создаваемой тобой схемы.
• Определении уровня шума в цепи
• Визуальном контроле формы сигнала
• Определение сдвига фаз между двумя сигналами
• …и другие способы применения. Например, анализ работы датчиков автомобиля.

Осциллографы применяются при создании, наладке, ремонте различных электронных приборов:от сотовых телефонов, до эл. цепей автомобильных двигателей. От гражданских до военных. Они нужны везде.

В дополнение к описанным выше возможностям, многие современные приборы имеют дополнительные функции, с помощью которых можно быстро узнать частоту сигнала, его амплитуду и многие другие характеристики. Некоторые приборы уже предоставляют возможность провести с сигналами в реальном времени различные математические преобразования или, например, быстрое преобразование фурье. В целом, осциллограф позволяет наблюдать на экране временные и физические характеристики сигнала. Вот как выглядит такое меню функций у Siglent SDS 1202X-E (38 параметров!):

На мой взгляд, это очень удобно и полезно. Поэтому следует все таки обращать свое внимание на современный инструментарий. Благодаря хорошим измерительным приборам можно сильно сократить время поиска неисправности. Особенно это касается осциллографа, который является единственными “глазами”, которые позволяют заглянуть внутрь происходящего в электронной цепи и оценить временные и физические характеристики сигналов в этой цепи.

→ Временные характеристики:

Частота и период, скважность и коэфф. заполнения (Duty cycle), время спада и нарастания сигнала.

→ Физические характеристики:

Амплитуда,  максимум и минимум сигнала, средне квадратичное, среднее значение напряжения и т.д.

Выбор осциллографа

Работы у меня разовые и обычно бесплатные, сам себя осциллограф не прокормит поэтому бюджет нужен был минимальный. Напишу какие критерии я выбрал для себя и к чему пришел.

• Меня больше интересуют цифровые схемы. В ремонтах это уже готовое техническое решение. Поскольку мне не интересна аналоговая магия и скорее всего не будет или не оказывают влияния какие то редкие и очень короткие изменения сигнала, не смотрел на аналоговые осциллографы, а остановился на цифровых;
• Чтоб более менее нормально смотреть частоты с кварцев, не заваливает ли что то их фронты и вообще более точно восстанавливать форму сигнала решено было брать на 100 МГц. На 200 лучше но уже кусался по стоимости;
• Предполагая, что возможно придется смотреть процессы с синхронизацией от включения, т.е. длительные, решено было брать с памятью побольше — 1М. Еще больше опять же сильно кусается по цене.
• Выбирая из подключаемых к компьютеру (без экрана), портативных с экраном и стационарных осциллографов с экраном выбрал последний вариант. Отдельные прибор удобнее в обращении, имеют больше положительных отзывов. Для меня не маловажно их бОльшая ремонтопригодность. Минус — более высокая стоимость.
• Из фирм производителей осциллографов выбрал Hantek так как по этим параметрам была лучшая цена. Положительные отзывы о продукции. По отзывам фирма на форуме даже помогает советами с самостоятельным ремонтом их продукции.

Изначально выбирал между осциллографами RIGOL DS1102E и Hantek DSO5102P. Модель RIGOL DS1102E на рынке 11 лет — проверенное решение с хорошими отзывами. У Hantek за эту цену чуть больше наворотов просто потому, что на рынке модель появилась позже и технологии ушли вперед. Экран большего размера — уже приятно. Долго колебался и выбрал Hantek — новее, больше заказов и соответственно положительных отзывов к ним.

DSO5102P имеет меньший обьем памяти, чем хотелось (но и значительно дешевле). Так вместо DSO5102P у меня появился DSO5102B с опцией 1М памяти, хотя из-за цены жаба душила довольно долго и возможно многим она не нужна.

Что такое осциллограф?

В 1893 году французский физик Андре Блондель, внесший большой вклад в развитие науки, придумал новое устройство – осциллограф, заменившее стробоскоп, использовавшийся ранее для отслеживания изменений сигнала во времени. Для названия прибора были использованы два слова: осцилл – качаться (латынь) и графо – писать (древнегреческий). При внимательно рассмотрении становится понятно, что простейший осциллограф это вольтметр, к которому подключен кинескоп. Входной сигнал отображается на экране в виде движущейся светящейся волнообразной кривой. По форме линии, быстроте ее изменения можно судить о форме и поведении сигнала. Линия отображается на сетке, проградуированной в секундах (по горизонтали) и Вольтах (по вертикали).

Таким образом, работающий с осциллографом специалист может не пользоваться вольтметром, частотомером, амперметром, омметром. Необходимые ему параметры можно получить, изучая сигнал и рассчитывая нужную величину по закону Ома и другими физическим формулам.

Область применения осциллографов

За прошедшие два с лишним столетия прибор претерпел множество модификаций и изменений. Современный осциллограф имеет широкий спектр использования в радиоэлектронике, научно-исследовательских и производственных лабораториях, ремонтных и сервисных мастерских. Использование специального дополнительного оборудования (преобразователей) позволяет преобразовывать в электрический сигнал волны любого рода, которые также можно изучать при помощи осциллографа. Поэтому, данное устройство сегодня можно встретить в самых различных областях науки и техники. Однако есть несколько сфер, где он используется чаще всего.

Виды осциллографов

По принципу действия осциллографы бывают цифровыми и аналоговыми. Существуют смешанные аналого-цифровые приборы. Всё чаще выпускают виртуальные. Там в качестве экрана используется другой прибор – монитор компьютера, телевизора.

Работа некоторых моделей основана на электромеханическом принципе:

• электродинамический;
• электростатический;
• выпрямительный;
• электромагнитный;
• магнитоэлектрический;
• термоэлектрический.

Прибор может работать самостоятельно или являться приставкой к другому оборудованию (например, компьютеру). Во втором случае цена ниже, но сам прибор зависим от внешнего устройства.

Недостатки аналоговых осциллографов

• низкая точность
• мерцаниие и/или тусклость экрана в зависимости от частоты сигнала и коэффициента развертки
• нет возможности отображения сигнала до запускающего момента
• ограниченная полоса пропускания
• высокая эксплуатационная стоимость
• ограниченные средства измерения параметров сигналов.

Устройство

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

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

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

4. Цифровой или аналоговый осциллограф?

Выбор «цифровой или аналоговый осциллограф» зависит от характера исследуемых процессов. Цифровой имеет память, широчайшие возможности рассматривать уже зарегистрированные кратковременные сигналы (есть возможность делать их скриншоты), цветной дисплей (что очень способствует восприятию информации), множество способов синхронизации, некоторые возможности обработки сигнала. У аналогового – наименьшие искажения наблюдаемого сигнала, что обычно приводится как основной довод в их пользу. Других, более серьезных доводов обычно не приводят.

5. Цифровой осциллограф не покажет ВЧ импульсы

Еще одна особенность цифровых осциллографов: для наблюдения непрерывного сигнала, и для того, чтобы сильно не увеличивать частоту дискретизации (квантования) по времени (а это необходимо из-за того, что точных быстродействующих АЦП пока еще мало, а то и вовсе нет для решения каких-то задач), часто используются для обработки численные методы (аппроксимация, интерполяция, экстраполяция). Современные микроконтроллеры довольно просто с этой задачей справляются. Но в результате мы видим не настоящий сигнал, а эрзац-сигнал, полученный в результате обработки точечных отсчетов численными методами. То есть мы можем не увидеть на сигнале «иглы» высокочастотных импульсных помех, которые будут прекрасно видны на аналоговом осциллографе.

6. Цифровой осциллограф умеет запоминать сигналы

У цифрового осциллографа дополнительное удобство – он может запоминать сигнал и выводить его на экран в увеличенном масштабе (функция экранной лупы). А также достаточно просто реализуются функции автонастройки на сигнал и измерение параметров сигнала (но это уже в дорогих моделях). Еще одно важное достоинство – просмотр или предварительное (возможно и полное) декодирование промышленных протоколов.

Измеряемые процессы

По принципу работы приборы делят на:

• Специальные. Имеют блоки для целевого использования (например, телевизионные осциллографы).
• Стробоскопические. Чувствительные приборы для исследования кратковременных повторяющихся процессов.
• Скоростные. Используют для фиксации процессов с высокой скоростью (с точностью до нано- и пикосекунд).
• Запоминающие. Сохраняют полученное изображение. Обычно применяют для изучения редких однократных действий.
• Универсальные. Исследуют разные процессы.

7. Ограничения АЦП цифровых осциллографов

Цифровой осциллограф работает на принципе преобразования аналогового (т. е. непрерывного) сигнала в цифровой (т. е. дискретный) со всеми вытекающими отсюда последствиями: 

• Для того чтобы передать сигнал как можно точнее, частота дискретизации должна быть намного выше частоты измеряемого сигнала. Т. е. чем больше дискретных отсчетов в единицу времени, тем более непрерывным будет отображение сигнала и более точным его воспроизведение на экране.
• Дискретизация по уровню измеряемого сигнала (как правило, это напряжение). Чтобы его как можно точнее измерить, надо иметь хорошую дискретизацию по уровню. Допустим, мы имеем АЦП 8-бит. Теоретически он дает 256 уровней сигнала. Т. е. сигнал с амплитудой 10 В он может перевести в цифровой код с точностью 0,04 В, а если у АЦП 10 разрядов (1024 уровня), то мы сможем наблюдать этот же сигнал с точностью 0,01 В (правда, на самом деле точность будет ниже, из-за погрешности самого АЦП).
• Многолучевым цифровой осциллограф в принципе быть не может.
• Интерфейс для связи с компьютером имеют не только цифровые, но и многие аналоговые осциллографы.

Проверка малых значений

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

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

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

Как измерительное оборудование работает?

В осциллограф вставляется щуп, который затем соединяется со схемой или входом электрического прибора, напряжение которого необходимо узнать. Если в нем присутствует ток, то он обязательно пойдет через щуп. Попадая в устройство, он обрабатывается. Измерительное оборудование вычисляет его форму, показатели напряжения, частоту, уровень шума и иные параметры, а затем выводит всё на экран.

Если в точке подключения щупа тока нет, то на мониторе будет просто ровная линия. Если присутствует постоянное напряжение, появится линия, направленная вверх или вниз. Если напряжение колеблется, оборудование покажет форму и колебания, дав оператору понять, что происходит внутри схемы и определить проблемный участок электрической цепи.

Где применяют осциллографы?

Информация, которую даёт осциллограф:

• значения напряжения, временные параметры колебаний;
• сдвиг фаз, искажение импульса на разных участках цепи;
• частота (определяется путем фиксирования его временных характеристик);
• переменная и постоянная составляющие колебаний;
• процессы в цепи.

Осциллографы используют как в практических, так и в научно-исследовательских целях. Для простых измерений можно воспользоваться мультиметром, но в большинстве случаев осциллограф незаменим.

Приборы для измерения колебаний применяют при настройке электронного оборудования. К примеру, для регулировки телевизионного сигнала необходимо получить его осциллографическое изображение. Приборы также используются при ремонте блоков питания, диагностике печатных плат.

При ремонте автомобилей устройство поможет получить данные о положении коленчатого и распределительного валов, датчиков положения. Данные осциллограммы расскажут о наличии импульса на катушке, укажут на неисправность свечей и проводов, диодного моста генератора.

Медицинское оборудование (кардиографы, энцефалографы) тоже работает по принципу осциллографирования. Только электрические колебания, измеряемые ими, происходят в живых организмах.

8. Объем памяти цифрового осциллографа

Объем памяти выборок (в английской технической документации используются термины Record Length – длина записи или Memory Depth – глубина памяти) – третья ключевая характеристика цифровых осциллографов, наряду с полосой пропускания и частотой оцифровки. Суть в том, что это память, работающая на частоте оцифровки. Ее нехватка приводит к тому, что на медленных развертках осциллограф вынужден снижать частоту оцифровки во избежание переполнения памяти. Хотя есть «кривые» попытки обойти эту проблему, например, использованием пик-детектора. Если памяти выборок много (от 1 Мегасемплов), то это производителем специально подчеркивается, а если мало, то всячески замалчивается. Или приводится большой объем памяти, но оказывается, что это просто ОЗУ встроенного процессора, а не быстрая память выборок. Допустим, частота выборок – 500 мегавыборок в секунду (полоса пропускания – 50 МГц, 10 выборок на период). Смотрим сигнал 50 Гц (период 20 мс). За это время осциллограф сделает 10 000 000 выборок. С 8-битным АЦП ему надо запомнить 1 байт на выборку. Итого, чтобы зарисовать этот период, ему нужно либо 10 Мб памяти, либо снижать частоту выборок.

Основы управления

Большинство ручек, кнопок, переключателей осциллографа пригодятся только для профессионалов электронщиков. Поэтому рассмотрим основы, которых достаточно для большинства задач. Все остальные опции по сути, это дополнения, упрощающие исследования.

Применение двухканального осциллографа

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

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

Ремонт автомобилей

Современный автомобиль – сложная конструкция, в которой так же есть электрическая система, электронные блоки и компоненты. Диагностика и выявление неисправностей системы зажигания, впрыска топлива, диодного моста генератора, свечей, положения распределительного и коленчатого валов, оборудованных специальными датчиками, невозможны без использования осциллографа.

Покупка осциллографа

В рознице найти осциллограф не удалось, намного дороже. Поэтому рискнул и заказал из Kитая через aliexpress. Нужно учитывать, что с осциллографами часто бывает проблема на таможне и их заворачивают. Поэтому помимо выбора продавца с множеством положительных отзывов желательно покупать осциллограф у которого можно выбрать доставку уже из России.

Моей модели в РФ не было, поэтому даю ссылку на продавца, от которого нормально прошло таможню. Продавец общительный, все обсудили. Доставка 28 дней везде отслеживалась, курьер. Для моего региона с доставкой через Москву это нормально.

Преимущества компании

• Высокая скорость работы. Мы быстро обрабатываем заявки, оперативно доставим со склада нужные модели осциллографов.
• Система скидок. Постоянным клиентам мы продаем оборудование по сниженным ценам.
• Помощь в инсталляции. Осуществим проверку помещений перед установкой приборов, поможем с первым запуском техники.
• Гарантийное и постгарантийное обслуживание оборудования.

10. Время нарастания входного сигнала

Показатель «Время нарастания входного сигнала» – чем меньше, тем лучше. Это значит, что меньше будет «отгрызаться» начало первого сигнала на экране при внутренней синхронизации, и тем лучше частотные свойства осциллографа.

Средний срок службы осциллографа

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

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

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

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

Где купить цифровой осциллограф

Современные интернет-магазины и точки продажи в магазинах электроники предлагают приборы по ценам, которые значительно превышают прайс на Алиэкспрессе. Иногда такая разница достигает двух- или трехкратного размера, что делает выбор способа и места приобретения осциллографа очевидным. Выше рассматривался прибор марки OWON, однако многие пользователи оставляют положительные отзывы о более функциональном приборе Hantek, купить на Алиэкспресс можно по этой ссылке.

На 1 месте — компактный цифровой осциллограф Rigol DS1054Z

Это чудо китайской мысли! Rigol DS1054Z — это осциллограф с 4 (!) каналами и максимальной рабочей частотой 50 МГц (на 2 включенных каналах) или 25 МГц (на 4 канала). Рассчитан на максимальное входное напряжение 300 В.

Видеообозор смотрите в ролике ниже.

Стоимость:

 350 $, а магазинах в России с доставкой выйдет около 400 — 450 $.

Количество каналов: 2 — 4

Аналоги:

• Hantek DSO5102P (240 $, 100 МГц, 2 канала)
• Hantek DSO4102S (300 $, 100 МГц, 2 канала)
• Siglent SDS1102CNL (370 $, 100 МГц, 2 канала)
• Siglent SDS2104 (1700 $, 100 МГц, 2 канала)
• OWON SDS7102 (380 $, 100 МГц, 2 канала).
• UNI-T UTD2102 (450 $, 100 МГц, 2 канала)
• Gwinstek GDS-3352 DSO (6000 $, 250 МГц, 4 канала)

Сфера применения: измерение дискретных сигналов, сигналов кварцевых генераторов и блоков питания с ШИМ, аудио, видео и радиосигналов до 50 МГц. Подойдет для начинающих и профессиональных Мастеров ремонта.

На этом мой рейтинг Топ 5 лучших осциллографов с АлиЭкспресс закончен. Пишите в комментариях какой ослик у Вас и на какой китайский поменяли бы свой.

P.S.: Мне по работе доступен осциллограф Agilent MSO 7104B (4 канала, 1 ГГц, ныне Agilent переименовали в Keysight) и я бы его поменял на Rohde&Schwarz RTO2044 (4 канала, 4 ГГц), но это уже совсем другая история.

Тут старался Мастер Пайки.

Актуальные вопросы по теме

Вопрос №1. Какие измерения можно делать осциллографом помимо напряжения?

Можно измерять любые параметры в электронных схемах вплоть до периодичности импульсов, искажения сигналов, амплитудных характеристик. Все навыки приходят с опытом работы.

Вопрос №2. Какую роль играет регулятор развертки, кроме перемещения графика по экрану?

В этом и заключается его основная польза. Перемещая изображение, можно подогнать его под деление сетки, чтобы удобнее было производить точные расчеты.

Вопрос №3. Как наиболее эффективно использовать регулятор «Длительность»?

С помощью этого регулятора можно определять частоту развертки – чем меньше интервал, тем более высокой частоты сигнал становится различим. Просчитав по клеткам и делениям ширину параметра, умножив его на масштаб X, определяется длительность сигнала, а зная ее, можно просчитать и частоту.

Вопрос №4. Нужно ли сразу приобретать многоканальный, дорогой осциллограф?

Если финансовое положение позволяет, то можно купить самый дорогой прибор. Однако без умения пользоваться его возможностями, он не принесет никакой пользы и останется простым вольтметром. Такие приборы востребованы опытными электронщиками. Для начинающих специалистов, на первых порах, достаточно экземпляров, имеющихся в лаборатории. Хотя если стремление роста присутствует, то функциональный прибор станет хорошим подспорьем.

Оцените качество статьи:

Осциллографы торговой марки «Ригол»

Осциллографы данной компании отличаются высокой производительностью. При этом чувствительность можно очень точно регулировать. Дополнительно следует отметить, что ложные срабатывания устройства практически исключены. Во многом это связано с качественным фильтром. Дисплей в осциллографе имеется двойной с временной разверткой. Для просмотра схем можно использовать запуск. В использовании осциллографы довольно просты. С этой целью производители оснастили устройство регулировщиком интенсивности сигнала. Как правило, каналов предусмотрено 2. Среднее время нарастания составляет 4 нс. Показатель вертикального разрешения равняется 8 бит. Входные соединения постоянного и переменного тока установлены.

Осциллограф (цифровой) Rigol DS1102C является наиболее распространенным. Запускать данное устройство можно в режиме фронта или наклона. Интерфейс имеется довольно понятный. Всего предусмотрено 2 канала и внешний запуск. Среднее время нарастания составляет 5 нс. Параметр вертикального разрешения находится в районе 8 бит. Частотомер установлен довольно точный, и погрешность у него доходит максимум до 0.001 %. Ручной режим фиксации курсоров предусмотрен. Также следует отметить функцию слежения за сигналом. Всего имеется 2 режима формирования (векторный и точечный). Общий объем памяти составляет 32 тыс. точек. Цена на эту модель колеблется в районе 20 тыс. руб.

13. Как связаны шумы и погрешность Когда нужен осциллограф с логическим анализатором?

Современная прикладная электроника – это в большинстве случаев «смесь цифры с аналогом». Расшифровка протоколов здесь не главное (хотя и не без нее). Но вот, допустим, имеем сигнал ШИМ, который в свою очередь может перейти во что угодно – ток, напряжение, температуру, магнитное поле, обороты и т. д. и т. п. Регулирование этих величин, допустим, выполняется с помощью микроконтроллера посредством какого-либо ПИД-регулятора. Как отрабатывать все тонкости этих процессов? Вот тут и придет на помощь встроенный в осциллограф логический анализатор. Конечно, все то же самое можно делать и отдельным анализатором, и синхронизировать его с аналоговыми сигналами. Но все это вы будете видеть на разных мониторах и засечь, что и после чего изменяется «от цифры в аналоге» уже будет очень неудобно и непродуктивно.

Таким образом, если вы собираетесь рассматривать цифровой и аналоговый сигналы одновременно, например, цифровой сигнал зависит (синхронизирован) от аналогового или наоборот, то лучшим решением будет осциллограф с логическим анализатором на борту или хотя бы с возможностью докупить логический анализатор позже (но нужно, чтобы у покупаемого осциллографа была такая опция). Отдельный логический анализатор удобен для работы с чистой цифрой.

14. Как связаны шумы и погрешность Как связаны шумы и погрешность осциллографа с разрешением экрана?

Шумы осциллографа не имеют никакого отношения к разрешению экрана.  Точно так же и погрешность осциллографа не имеет никакого отношения к разрешению экрана.

Измеряем сдвиг фаз

Иногда бывает, что фазы напряжения и тока расходятся (при проходе через конденсаторы, индуктивность). С двухканальным O-scope возможно посмотреть уровень различий.

Сдвиг фаз покажет два процесса в движении, их положение с колебаниями. Измеряют не в ед. времени (горизонталь), а в долях промежутка сигнала (ед. угла). Одинаковому взаимному размещению сигналов соответствует такой же сдвиг, и он не зависит от периода и частоты. Поэтому измерения достовернее при максимальном растяжении периодов на мониторе.

Порядок действий

Этапы (модель С1-83):

1. Крутилками со стрелками 2 каналов (по вертикали) развертку ставят на центральную линию (сигнал на входе отсутствует).
2. Усил. (вертикаль) на первом канале устанавливают (ступени и плавно) большую амплитуду, на втором — делают ее меньшей.
3. Скор. разв. настраивают, чтобы на табло поместился 1 определенный промежуток.
4. Уровнем синхронизации выставляют старт графика с временной линии (развертки, т. А), а селектором с горизонтальной чертой с двумя стрелками — чтобы с крайней левой грани экрана (т. А);
5. Скор. разв. (ступени и плавно) добиваются финиша графика на крайней правой вертикальной грани.
6. Повторяют описанное, растягивая диаграмму на весь монитор, стартовая и финишная точка должны совпадать с полосой развертки.
7. Определяют опережение, угол сдвига (φ) зависит от этого. Ниже на первом рис., ток отстает его старт позже (т. А и Б). На соседнем рисунке (б) он первый, его старт не показывается, поэтому смотрят на финиш первого полупериода: первым к 0 придет диаграмма, начавшаяся раньше (отметка Г подходит быстрее В).

φ — модуль угла, промежуток между начальной и финишной точками периода. Далее, φ узнаем по правилу: 1 промежуток любого колебания = 360° (это стабильная пропорция).

Замеры возможны и по концам периодов (Д и Е), но в правом сегменте монитора линейность плохая, вероятность погрешностей увеличивается.

Пример исчисления с графической иллюстрацией:

15. Эквивалентный режим

Эквивалентный режим используется только для периодических сигналов. Он позволяет повысить частоту дискретизации в десятки раз. Суть в том, что друг за другом делается не одна запись сигнала, а много, но каждый раз с небольшим смещением. Поскольку сигнал все время одинаковый (периодический), потом полученные записи накладывают друг на друга, и получают запись с как-бы очень высокой частотой оцифровки, например 50 ГГц, хотя реальная частота оцифровки была обычная, например 500 МГц. Для однократных сигналов не годится.