Осциллограф

Работа осциллографа

Сперва нужно установить программное обеспечение с диска, который шел в комплекте. Потом подключаем сам USB-осциллограф. Затем начинаем устанавливать драйверы. После этого уже можно делать запуск программы. Данная программа очень проста в использовании. Тут разберется каждый:

Развертка по вертикальной и горизонтальной оси для двух каналов находится справа, а рабочая область – слева. Присутствует также очень полезная кнопочка «AUTO». Эта кнопка предназначена для подачи на экран выходного сигнала.

К тестовым штырям необходимо подсоединить щуп. Чтобы включить «первый канал», надо подключиться к нему и затем нажать кнопку «CH1». Можно начинать подготовку осциллографа к работе. Полученный пробный сигнал должен быть строго прямоугольной формы. Для этого на щупе поворачиваем винт.

Осциллограмма должна быть такой:

Вся регулировка примерно одинаковая на подобных приборах. Подробную информацию об эксплуатации осциллографа можно найти здесь.

При желании есть возможность выбирать характеристики, которые будет отображать осциллограф на своем мониторе. Это общеизвестные волновые параметры: среднее напряжение между максимумами графика, период и частота сигнала.

Настройка

Для работы с осциллографом предварительно необходимо произвести калибровку его канала (каналов). Калибровка производится после прогрева прибора (примерно минут 5). Калибратор встроен в большинство осциллографов. Для калибровки высокочастотных моделей желательно иметь шнур с двумя разъемами (на выход калибратора и на вход осциллографа) иначе возможны искажения сигнала. Для низкочастотных моделей возможно просто коснуться щупом выхода калибратора. Далее ручка вольт/дел. ставится так, чтобы сигнал калибратора занимал 2—4 деления на экране (то есть, если калибратор 1 вольт,- то на 250 милливольт). После этого канал включается на переменное напряжение и на экране появится сигнал. Далее, в зависимости от частоты калибратора, ручка развёртки ставится в положение при котором видно не менее 5—7 периодов сигнала. Для частоты 1 килогерц частота развёртки, при которой каждый период занимает одно деление экрана, равен 1 мс (одна миллисекунда). Далее необходимо убедиться, чтобы сигнал на протяжении этих 5-7 периодов попадал точно по делениям экрана. Для аналоговых осциллографов нормируется как правило ±4 деления от центра экрана, то есть на протяжении восьми делений должен совпадать точно. Если не совпадает, следует поворачивать ручку плавного изменения развёртки добиваясь совпадения. Заодно проверяется амплитуда (размах) сигнала — она должна совпадать с тем, что написано на калибраторе. Если не совпадает, то необходимо добиться совпадения, поворачивая ручку плавного изменения чувствительности вольт/дел. Необходимо помнить, что если установлена чувствительность канала в 250 милливольт, то сигнал в 1 вольт занимает при правильной настройке 4 деления. После калибровки прибор будет показывать сигнал точно. Теперь можно не только смотреть, но и измерять сигналы.

Схемы входных аттенюаторов

Пожалуй наиболее часто встречается входной аттенюатор (делитель), собранный по схеме, приведенной на рисунке 1.

Схема может быть нарисована по разному, это не принципиально. Зачастую вместо переключателя используют специальные микросхемы – мультиплексоры, суть от этого не меняется. Просто вместо механики, используют микросхему, имеющую цифровое управление и позволяющую реализовать большее количество ступеней делителя, да еще и управляется это все счастье программно, кнопками.

Удобно вроде. Правда есть жирное «НО» в этом деле. При настройке осциллографа обычно подают на его вход прямоугольный сигнал и настраивают емкость С1 и С3, добиваясь плоских вершин импульсов. Примерно вот так. (Здесь и далее идут скриншоты из программы «Мультисим 12»).

Настройка обычно производится один раз. На одном конкретном диапазоне чувствительности. И на этом считается законченной.

Но вот при переключении на другие диапазоны чувствительности, при рассмотрении сигналов с другим напряжением, нас как правило ожидает проблема. Мы вместо прямоугольника можем увидеть такое:

Или такое:

И только конденсаторами С2 и С4 по схеме 1, не меняя настройки конденсатора С1, нам не удается никак это скомпенсировать.

Должен заметить, что на последних двух картинках изображены еще достаточно простые случаи, относительно понятные. А могут быть и куда круче. Вплоть до полной невменяемости. Что делать? Каждый раз настраивать С1? По моему опыту, многие просто даже не обращают внимания на этот нюанс настройки. Ну и в результате видят неизвестно что.

Конечно я не готов утверждать, что в принципе невозможно подобрать конфигурацию корректирующих цепей, составляя отдельные резисторы делителя из нескольких последовательно, со своими компенсирующими емкостями на каждом. Просто мне это не удалось. Ни в железе, ни в Мультисиме.

Чтобы избавиться от данного недостатка лучше применять другую схему входного аттенюатора. По рисунку 2.

Отличие от первой только в том, что переключается не только нижнее плечо делителя, но и верхнее. И частотно компенсирующая емкость для верхнего плеча каждого из делителей настраивается отдельно.

То есть при переключении диапазонов чувствительности картинка прямоугольного импульса меняться не будет.  Как мы настроим каждый диапазон отдельно, так это и будет работать.

Но. Эта схема требует уже переключателя с двумя группами контактов. И для верхнего плеча уже в принципе невозможно применить мультиплексоры. Потому, что там действуют уже входные напряжения осциллографа. Т.е. программное управление затруднено.

Можно конечно применить мультиплексоры с электромагнитными реле на выходах и применять аттенюатор по схеме 2, но это вызовет резкий рост габаритов и энергопотребления осциллографа, что весьма нездорово для устройств с батарейным питанием.

Это и определяет то обстоятельство, что я считаю оптимальными именно механические переключатели. О чем упоминал выше.

Как вариант можно применить принцип как в DSO-138 и его последователях.

Клик для увеличения

Та же схема 2, но резисторы верхнего плеча соединены между собой. Но за это придется расплачиваться уменьшением входного сопротивления на диапазоне с максимальной чувствительностью. Из-за влияния ступеней делителя друг на друга.

Словом, на сегодняшний день, считаю оптимальным для несложных самодельных осциллографов использовать входной аттенюатор (делитель) по схеме 2.

Осциллограф Hantek DSO4254C – с функцией генератора произвольных форм сигналов

Четырехканальный цифровой осциллограф Hantek DSO4254C со встроенным генератором и с полосой пропускания 250 МГц обладает большим ЖК экраном с высоким разрешением и диагональю 7 дюймов.

Осциллограф применяется для реализации задач по разработке и анализу различных электронных систем. С помощью прибора ремонтирует частотники и работают с трехфазными электрическими сетями, для одновременной работы с которыми могут понадобиться три канала.

Приборы Hantek вообще отличаются интуитивно понятным интерфейсом, так что DSO4254C не исключение. Все кнопки и регуляторы на лицевой панели расположены удобно и логично упорядочены.

Комплектация цифрового осциллографа Hantek DSO4254C

1. Щупы пробники для осциллографа – 4 шт. После приобретения устройства щупы надо откалибровать.
2. Кабель BNC – BNC для присоединения к различным устройствам – 1 шт.
3. Питающий сетевой кабель.
4. USB-шнур.
5. Диск с программным обеспечением.
6. Инструкция по эксплуатации прибора.

Прибор может выполнять стандартные математические функции: сложение сигналов, вычитание и прочее. В устройство встроен диджитал вольтметр.

В конструкции предусмотрен триггер с различными регулировками среди которых присутствуют настройки системных шин, например, CAN-шина и другие.

Как работает встроенный генератор сигналов

Осциллограф с функцией генератора произвольных форм сигналов. Генератор используется для тестирования электронных устройств, например, усилителя. Во время испытания вы просто подаете на его вход сигнал и можете сразу посмотреть его одним каналом, а после промежуточного каскада увидеть, как ведет себя волна на втором и третьем канале. А на последнем, конечном канале, вся картинка сигнала будет показана полностью. Пределы измерений определяются автоматически.

Можно выбрать различные формы сигналов: синусоидальный, прямоугольный, треугольный, пилообразный и в виде шума.

Особенности программного обеспечения

С помощью программного обеспечения, записанного на флешке, вы можете нарисовать сигнал произвольной своей формы.

Недостатком программного обеспечения может считаться отсутствие русификации прошивки. Обновления только на английском или некоторых европейских языках.

Осциллограф Hantek DSO4254C нельзя назвать бюджетным прибором. Однако, по сравнению с европейскими аналогами, 4 канала dso4254c и полоса пропускания в 250 МГц стоит затраченных денег.

Автоматическое измерение параметров сигнала

Для получения более четких представлений о проводимых измерениях необходимо воспользоваться в качестве примера установленными параметрами. Поэтому в генераторе частоты, который установлен в приборе, необходимо выбрать форму сигнала прямоугольную, а частоту выставить на отметке 1000 КГц (что также может обозначаться как 1 МГЦ).

На дисплее осциллографа должно появиться следующее изображение, которое соответствует сигналу с указанными выше параметрами:

В результате таких манипуляций изначально форма сигнала далека от правильной прямоугольной. Подобные искривления и неточности возникают за счёт несовершенства радиоэлементов и цепей, которые используются для конструирования осциллографа. Подобная осциллограмма хорошо просматривается на диапазоне высоких частот.

Поэтому необходимо разобраться в соответствии элементов изображения, которое в этом случае выводится на дисплей прибора.

Прибор оснащен «магической» кнопкой для получения точных значений параметров измеряемого сигнала. Обозначается она как «Measure», что соответствует английскому «измерять». После ее нажатия выводятся необходимые параметры сигнала, который измеряется прибором.

Для дальнейшей работы с этой информацией необходимо нажать на «Add», что выполняется посредством кнопки «H1».

Получить все снимаемые осциллографом сведения можно через клавишу «Show All», что с английского дословно переводится как «показать все», нажимая кнопку «F3».

Такие действия вызовут таблицу со всеми параметрами сигнала, которые измерялись прибором:

Необходимо также осветить вопрос типов и видов параметров сигналов, которые бывают в принципе. Как известно, на осциллографе отображаются изменяющиеся во времени колебания напряжения сигнала. Именно по этой причине выделяют такие типы параметров сигналов:

• временные;
• амплитудные.

В таблице данные показатели имеют собственные обозначения, которые для удобства лучше расшифровать. Нужно отметить, что описание будет производиться в направлении слева направо.

Period – с английского слово переводится как «период» и обозначает время, за которое сигнал полностью себя повторяет. Для обозначения данного параметра применяется буква «Т». Отображение этого показателя на осциллограмме следующее:

Для подсчета данного показателя самостоятельно нужно знать цену деления горизонтальной части ячейки. Подсказка по таким значениям находится в нижней части дисплея:

Исходя из установленных для конкретного примера значений цена деления одной клетки составляет 500 наносекунд. Поскольку длительность периода 2 ячейки, то период находится как умножение количества занимаемых сигналом клеток на цену их деления и составляет в этом примере 2 х 500 = 1 микросекунда (1000 наносекунд).

Чтобы проверить правильность произведенных вычислений, можно воспользоваться автоматическими показаниями.

Как видно из изображения, расчеты совпали на все 100%.

Для обозначения дробных значений в физике применяются такие буквенные символы:

• p = 10-12 «пико»;
• n = 10-9 «нано»;
• u = 10-6 «микро»;
• m = 10-3 «милли».

Для помощи в этих измерениях используется следующая таблица

Следующий параметр – это частота сигнала, которая обозначается символом «F» и расшифровывается как frequency или сокращенно Freq. При наличии значения периода определение частоты выполняется по следующей формуле:

F=1/T

В рассматриваемом примере:

1/(10-6) = 106 = 1 МГц (MHz)

Для проверки можно воспользоваться подсказкой с автоматическими измерениями:

В данном случае можно отметить, что расчеты также были произведены верно, поскольку результаты ручного определения и автоматического полностью совпали.

Для измерения значения постоянного напряжения или определения средней величины сигнала применяется параметр Mean, который обозначается сокращенно как V и актуален только для постоянного тока. В случае измерения переменного тока такая величина не используется вовсе. При измерении постоянного тока на дисплей выводится соответствующее значение.

Измерить напряжение между пиками сигнала позволяет параметр Peak-to-Peak, который на приборе обозначается в сокращении как PK-PK, а в измерениях – как величина Vp. На соответствующей осциллограмме приведено изображение данного вида напряжения:

Слева внизу выводится значение стороны квадрата шкалы, которое в примере установлено на уровне 1 В.

Подобным образом вычисляется межпиковое напряжение, которое в рассматриваемом примере равно приблизительно 5 В. После сверки с автоматическими измерениями получается примерно такой же результат.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Hantek DSO4102C

Характеристики настольного осциллографа
Серия	DSO4000C
Полоса пропускания	100 МГц
Количество каналов	2
Максимальная частота дискретизации в реальном времени	1 ГВыб / с в одноканальном режиме 500 МВыб / с в двухканальном режиме
Входные параметры
Развязка входа	DC, AC, GND
Входной импеданс	1 МОм ± 2 %, 20 пФ ± 3 пФ
Установка коэффициента затухания датчика	1 Х, 10 Х, 100 Х, 1000 Х
Максимальное входное напряжение	± 300 Vrms (10X)
Горизонтальная система
Погрешность временной базы	± 50 ppm (в любой промежуток времени больше 1 мс)
Интерполяция формы волны	sin (х) / х
Размер памяти	40 Кб в одноканальном режима 20 Кб в двухканальном режиме
Коэффициент развёртки	2 нс / дел — 40 с / дел, 2, 4, 8 шаг
Точность измерения временного интервала	однократный: ± (1 интервал выборки + 100ppm x чтение + 0,6 нс) больше 16 средних значений: ± (1 интервал выборки + 100ppm x чтение + 0,4 нс) интервал выборки = секунды / сетка ÷ 200
Вертикальная система
Вертикальное разрешение	8 — битное разрешение, одновременная выборка для каждого канала
Вертикальная развёртка	500 мкВ / дел — 10 В / дел на входе BNC
Время нарастания	<3.5 нс
Режимы захвата	реального времени, детектор пика, усреднение, повышенное разрешение (HR)
Диапазон вертикального смещения	2 мВ / дел — 20 мВ / дел, ± 400 мВ 50 мВ / дел — 200 мВ / дел ± 2 В 500 мВ / дел — 2 В / дел, ± 40 В 5 В / дел — 10 В / дел , ± 50 В
Ограниченная полоса пропускания	20 МГц
Низкочастотный отклик (-3 дБ)	≤ 10 Гц (на входе BNC)
Точность усиления постоянного тока	± 3% при вертикальной развертке от 10 В / дел до 10 мВ / дел (в режиме простой выборки или выборки с усреднением) ± 4% при вертикальной развертке от 5 мВ / дел до 2 мВ / дел (в режиме простой выборки или выборки с усреднением) примечание: ширина полосы пропускания уменьшается до 6 МГц при использовании зонда 1X
Система синхронизации
Режимы триггера	фронт, импульс, видео (NTSC,PAL,SECAM), наклон, овертайм, частота
Время задержки	100 нс — 10 с
Диапазон уровня запуска триггера	CH1, CH2: ± 8 деления от центра экрана
EXT: ± 1.2 В
EXT/5: ± 6 В
Чувствительность триггера	CH1: 1,5 дел 10 МГц-100 МГц
CH2: 2 дел 100 МГц и выше
EXT: 200 мВ 100 МГц, 350 мВ 100 МГц-200 МГц
EXT/5: 1 В 100 МГц, 1.75 В 100 МГц-200 МГц
Точность уровня триггера	CH1, CH2: 0,2 дел * В / дел в пределах ± 4 деления от центра экрана
EXT: ± (6 % от настройки + 40 мВ)
EXT/5: ± (6 % от настройки + 200 мВ)
Запуск по фронту
Режим запуска	запуск по нарастающему фронту, по ниспадающему фронту, по нарастающему и ниспадающему фронту
Источник запуска	CH1, CH2 EXT
Запуск по длительности импульса
Режим запуска	положительная полярность импульса >, <, =, ≠
отрицательная полярность импульса >, <, =, ≠
Источник запуска	CH1, CH2
Диапазон удержания триггера	20 нс ~ 10 с
Запуск по видео сигналу
Стандарт сигнала	NTSC, PAL, SECAM
Источник запуска	CH1, CH2
Запуск по наклону
Режим запуска	положительный наклон >, <, =, ≠
отрицательный наклон >, <, =, ≠
Источник запуска	CH1, CH2
Диапазон удержания триггера	20 нс ~ 10 с
Запуск по истечении времени
Режим запуска	запуск по возрастающему / ниспадающему фронту
Источник запуска	CH1, CH2
Диапазон удержания триггера	20 нс ~ 10 с
Запуск по частоте
Разрешение считывания	6 цифр
Точность	± 30 ppm
Диапазон частот	переменный ток, от 4Гц номинальной полосы пропускания
Система измерения
Курсорные измерения	ручные: разность напряжений между курсорами ΔV разница во времени между курсорами ΔT, частота трассировка: напряжение и время по точкам сигнала
Автоматическое измерение	период, частота, время нарастания фронта, время спада фронта, задержка, положительное время импульса, отрицательное время импульса, положительное / отрицательное заполнение импульса, ширина всплесков, положительный / отрицательный выброс на фронте импульса, фаза, пиковое, амплитуда, максимальное, минимальное, среднее значение, RMS, цикл RMS
Генератор сигналов произвольной формы
Количество каналов	1 (1CH)
Диапазоны частот	синусоидальная: 1 Гц ~ 25 МГц прямоугольная: 1 Гц ~ 5 Гц линейная : 1 Гц ~ 10 МГц EXP: 1 Гц ~ 900 кГц
ЦАП	2 кГц — 200 МГц регулируемый
Разрешение по частоте	0,1%
Глубина памяти	2К точек
Вертикальное разрешение	12 бит
Общие характеристики
Тип дисплея	7 дюймов TFT ЖК — экран, 800 * 480 точек, подсветка LCD
Питание	120-240 В, 45-66 Гц, < 30 Вт
Рабочая температура	от 0 °С до 50 °С
Рабочая влажность	до 90% RH
Рабочая высота	рабочая до 3000 м
хранения до 15000 м
Интерфейс передачи данных	USB 2.0 Full Speed
Температура хранения	в рабочем состоянии 0℃ — 40℃ в выключенном состоянии -20℃ — 60℃
Габариты	313 мм х 142 мм х 108 мм
Вес	3,5 кг
Комплектация	цифровой осциллограф Hantek DSO4102C — 1 шт
	щупы для осциллографа — 2 шт кабель питания — 1 шт кабель BNC — BNC — 1 шт диск с программным обеспечением — 1 шт USB шнур — 1 шт инструкция по эксплуатации — 1 шт

Сравнение аналоговых и цифровых осциллографов

Как цифровые так и аналоговые осциллографы имеют свои достоинства и недостатки. Постоянное совершенствование цифровых технологий позволяет создавать цифровые приборы более мощными и производительными по сравнению с аналоговыми. В то же время, имея в виду наиболее простые модели цифровых приборов, разница в стоимости постоянно сокращается.

Ниже перечислены достоинства и недостатки цифровых и аналоговых осциллографов.

Достоинства аналоговых осциллографов:

• возможность непрерывного наблюдения аналогового сигнала в реальном масштабе времени;
• привычные и понятные органы управления для часто используемых настроек (чувствительность, скорость развертки, смещение сигнала, уровень запуска и т. д.);
• невысокая стоимость.

Недостатки аналоговых осциллографов:

• низкая точность;
• мерцание и/или малая яркость экрана в зависимости от частоты сигнала и скорости развертки;
• невозможность отображения и изучения сигнала до момента запуска (это не позволяет, например, анализировать процессы, предшествовавшие выходу оборудования из строя);
• полоса пропускания ограничена полосой аналогового тракта;
• ограниченные средства измерения параметров сигналов.

Достоинства цифровых осциллографов:

• высокая точность измерений;
• яркий, хорошо сфокусированный экран на любой скорости развертки;
• возможность отображения сигнала до момента запуска (в «отрицательном» времени);
• возможность детектирования импульсных помех между выборками сигнала;
• автоматические средства измерения параметров сигналов (что, в частности, позволяет автоматизировать настройку прибора в условиях неизвестного сигнала);
• возможность подключения к внешним регистрирующим устройствам (компьютеру, принтеру, плоттеру и т. д.);
• широкие возможности математической и статистической обработки сигнала;
• средства автодиагностики и автокалибровки.

Недостатки цифровых осциллографов:

• более высокая стоимость;
• более сложные в управлении;
• в отдельных случаях отображение несуществующих сигналов.

История

Ондограф Госпиталье

Электрический колебательный процесс изначально фиксировался вручную на бумаге. Первые попытки автоматизировать запись были предприняты Жюлем Франсуа Жубером в 1880 году, который предложил пошаговый полуавтоматический метод регистрации сигнала. Развитием метода Жубера стал полностью автоматический ондограф Госпиталье. В 1885 году русский физик Роберт Колли создал осциллометр, а в 1893 году французский физик Андре Блондель изобрел магнитоэлектрический осциллоскоп с бифилярным подвесом.

Подвижные регистрирующие части первых осциллографов обладали большой инерцией и не позволяли фиксировать быстротечные процессы. Этот недостаток был устранён в 1897 году Уильямом Дадделлом, который создал светолучевой осциллограф, использовав в качестве измерительного элемента небольшое лёгкое зеркальце. Запись производилась на светочувствительную пластину. Вершиной развития этого метода стали в середине XX века многоканальные ленточные осциллографы.

Практически одновременно с Дадделлом Карл Фердинанд Браун использовал для отображения сигнала изобретённый им кинескоп. В 1899 году устройство было доработано Йонатаном Зеннеком, добавившим горизонтальную развертку, что сделало его похожим на современные осциллографы. Кинескоп Брауна в 1930-е годы заменил кинескоп Зворыкина, что сделало устройства на его основе более надёжными.

В конце XX века на смену аналоговым устройствам пришли цифровые. Благодаря развитию электроники и появлению быстрых аналого-цифровых преобразователей, к 1980-м годам они заняли доминирующую позицию среди осциллографов.

Что необходимо для создания осциллографа

Если вам нужен более точный осциллограф из ПК, то придётся сделать специальную USB-приставку. Это чуть более сложная задача – пользователю желательно владеть такими базовыми навыками радиолюбителя как построение схем, спайка, а также знать, где приобретать необходимые материалы.

• MCP1700;
• STM32F042Fx;
• MCP6S21.

В том случае, если целью работы с прибором не является что-то серьёзное, более простым и быстрым вариантом будет простой осциллограф из звуковой карты, не требующий дополнительных манипуляций со схемами.

Программы

Без специального программного обеспечения ничего работать не будет – к счастью, всё необходимое любой желающий может найти в интернете и скачать. Заниматься запуском программ необходимо после настройки оборудования.

Разобраться в работе программ будет несложно – большинство из них адаптированы под русскоязычную аудиторию и русский интерфейс поддерживают.

Лучшие программы осциллографы:

1. Winscope. Одна из самых популярных программ, может быть использована для анализа любого типа сигналов. Также может сохранять данные в удобном для пользователя формате, измерять частоты, строить диаграммы и совершать другие аналитические действия.
2. Visual Analyzer. Программа для Windows 10. Особенностью является подача полученной и обработанной информации на двух экранах. Первый показывает стандартные данные, а второй БПФ сигнала. Также пользователь может настроить фильтры программы для любых своих целей.
3. Soundcard Oscilloscope. Для личного пользования эту программу можно использовать бесплатно. Плюсами софта считается его многофункциональность, возможность направить сигнал на динамики устройства, а также генерация пользовательских каналов сигнала и шумов.
4. Oscilloscope. Программа, предназначенная не для анализа, а для просмотра – с её помощью можно только визуализировать на экране XY-спектры сигнала или аудиофайла. В основном используется, как развлекательный софт.
5. Frequency Analyzer. Может работать через микрофон, показывает анализ сигнала в реальном времени. Широко настраивается – пользователь может выбрать FFT, частоты выборки и точек на преобразовании, а также между 8 и 16 бит.
6. Real-time Spectrum. Считывает спектры сигнала (приём через аудио-разъём в 3.5 мм.) и выводит их на экран. Пользователь может посмотреть сигнал с любого канала (или с обоих), настроить динамический диапазон графического отображения, а также частоту кадров.
7. AUDio MEasurement System. Работает с помощью микрофона. Среди функционала есть генератор сигналов, измерение частотных характеристик и анализ спектра. Простая программа, без особых функций, идеальна для несложного анализа сигналов.

Все эти программы можно найти в свободном доступе – в этом вам поможет поиск или любой компьютерный форум. В зависимости от того, для чего вам нужно настроить осциллограф онлайн, выбирайте простые или сложные программы.

Оборудование

Как говорилось ранее, большинство необходимого оборудования уже находится внутри вашего ПК. Для анализа простых сигналов достаточно использовать микрофон (звук будет поступать через динамик), аудио-разъём или USB-порт. Если цель вашей работы с самодельным осциллографом – простое любопытство, то и сам комп может не понадобится, можно сделать осциллограф из планшета.

Звуковая карта

Звуковая карта обязательно присутствует во всех персональных компьютерах и даже в мобильных устройствах. Выход на неё (порт) – это обычно аудио-разъём на 3.5. мм. Использовать её очень просто, достаточно подключить к ней устройство подачи сигнала или устройство, которое принимает сигнал (например, микрофон).

Монитор

Монитор, как и звуковая карта, есть у любого ПК. У стационарного компьютера это отдельный монитор, у ноутбука – встроенный. Для анализа аудиосигнала достаточно любого монитора, даже несовременного.

Частотомер

Как и предыдущий прибор, легко и дёшево приобретается. Настоящий частотометр нужен пользователю редко, так как давно есть его виртуальные аналоги, которые действуют не хуже, но в то же время не требуют никаких специальных навыков.

Развёрнутая классификация прибора

Современные осциллографы обладают весомым набором приложений для измерения, глубокой памятью, сенсорным ёмкостным дисплеем и способностью к скоростному обновлению сигналов на дисплее. Ознакомление с классификацией — неотъемлемый шаг в работе с техникой. Аппаратура подлежит внутреннему делению по назначению и логике работы:

1. Стробирующий.
2. Реального времени или аналоговый.
3. Запоминающий: сходный с ЭЛТ аналоговый и цифровой.

В отдельную группу выделяются приборы с непрерывной развёрткой. Они позволяют регистрировать кривую на особой фотоленте. По числу лучей бывают двулучевые, однолучевые, трехлучевые и так далее. Вершиной автоматизации считается 16 лучей и более. Параметр влияет на синхронизацию данных.

Для техники с периодической развёрткой характерно следующее деление: стробоскопические, скоростные, обычные и универсальные, специальные запоминающие. Цифровым моделям свойственно сочетание нескольких параметров. Реже встречаются осциллографы, назначение которых совмещено с другим измерительным прибором. Их официальное название — скопметры.

USB осциллограф

USB-осциллограф представляет из себя прибор, который не имеет собственного экрана.

У нас на обзоре USB осциллограф INTRUSTAR.

В придачу с ним шли 2 щупа, шнур USB, расходники, диск с ПО, а также отвертка для регулировки щупов

С одной стороны осциллографа мы видим два разъема для подключения щупов. Первый разъем CH1, что означает первый канал, а второй разъем CH2, то есть второй канал. Следовательно, осциллограф двухканальный.  Справа видим два штыря. Эти штыри – генератор тестового сигнала для калибровки щупов осциллографа. Один из них земля, а другой – сигнальный. Калибруем точно также, как и простой цифровой осциллограф. Как это делать, я писал выше в статье.

В рабочем состоянии USB осциллограф выглядит вот так.

После установки программного обеспечения на компьютер или ноутбук, открываем программу и запускаем осциллограф. Здесь я уже сразу подцепил тестовый сигнал, чтобы подготовить осциллограф к работе.

Также можно вывести значение сигналов, которые осциллограф сразу бы показывал на экране монитора.

Плюсы и минусы USB осциллографа

Плюсы:

1. Умеренная цена и функционал. Стоит в разы дешевле, чем крутые цифровые осциллографы
2. Настройка и установка ПО занимает около 10-15 минут
3. Удобный интерфейс
4. Малогабаритный размер
5. Может производить операции как с постоянным, так и с переменным током
6. Два канала, то есть можно измерять сразу два сигнала и выводить их на дисплей

Минусы:

1. Малая частота дискретизации
2. Обязательно нужен ПК
3. Малая полоса пропускания
4. Глубина памяти тоже никакая

Более подробно про характеристики цифровых осциллографов вы можете прочитать, скачав учебное пособие по цифровым осциллографам.

Классификация

Так как осциллоскоп работает с входящими сигналами, то по виду обработки импульсов приборы делятся на:

• аналоговые;
• цифровые.

В аналоговых аппаратах применяются ЭЛТ с электростатическим смещением.

Внешний вид аналогового осциллографа

Цифровые аппараты оснащены жк-дисплеем. Они имеют память, позволяющую рассматривать уже зафиксированные сигналы, делать их скриншоты. ЖК-цветной монитор способствует улучшению восприятия картинки.

Следующее деление можно провести по числу лучей:

• однолучевые;
• двухлучевые;
• многолучевые.

Важно! N-лучевой прибор показывает сразу n-графиков на дисплее. У него n-входов

Но количество входов (каналов) не всегда равно количеству лучей. Так, двухканальный измеритель может отображать два сигнала одним лучом, но не одновременно.

Цифровой прибор с осциллограммой на жк дисплее

Цифровые осциллографы можно разделить на модели:

• стробоскопические;
• запоминающие;
• люминофорные;
• виртуальные.

Стробоскопические осциллографы сжимают спектр исследуемого сигнала путём моментального стробирования в определённой точке. С каждым новым появлением сигнала точка смещается по кривой, пока не простробируется сигнал. На дисплей выдаётся преобразованная кривая, повторяющая форму основного сигнала, но состоящая из мгновенных значений.

В запоминающих моделях цифровой формат информации позволяет сохранять результаты измерений в памяти или выводить на печать. У большинства моделей в наличии накопитель, где можно хранить картинки в виде файлов.

Технология «цифрового люминофора» даёт возможность имитировать изменение интенсивности картинки, присущее аналоговым моделям, но уже в цифровом формате. Люминофорные осциллографы выдают на дисплей модулированные сигналы в мельчайших подробностях, как и аналоговые устройства. При этом они обеспечивают измерение, сравнение и хранение, как цифровые запоминающие модели.

Отдельный класс виртуальных осциллографов может быть внешним или внутренним дополнительным гаджетом на базе ISA или PCI карт. ПО любого виртуального осциллоскопа разрешает полностью управлять прибором и предоставляет линейку сервисных опций: цифровая фильтрация, экспорт и импорт данных и иные возможности.

Двухканальный прибор

Модели типа «два канала – один луч» имеют два канала вертикальной развёртки и однолучевую ЭЛТ. Конструктивно это переключаемые электронным переключателем входы Y1 и Y2. Переключатель поочерёдно соединяет выходные сигналы каналов с пластинами вертикального отклонения.

Hantek iDSO1070A – беспроводной осциллограф для проверки планшетных компьютеров

Портативный USB осциллограф iDSO1070A еще один представитель серии Hantek. Только для него свойственна такая особенность как поддержка Wi-Fi. Работа по Wi-Fi возможна через точку доступа или подключение осциллографа может производиться через USB порт.

Профессионалы любят использовать подобный прибор для проверки айфонов. И правда, двухканальный iDSO идеально подходит для проверки и поиска неисправностей планшетных компьютеров и телефонов. Он может быть присоединен и к iPad, и к iPhone одновременно. Изменения в рабочих процессах одного устройства отображаются на экране другого или на мониторе персонального компьютера.

Что входит в комплект поставки iDSO1070A

Портативный беспроводной осциллограф Hantek iDSO1070A комплектуется:

• двумя пассивными пробниками Probe (1.5m). 1:1 (10:1)
• электрическим блоком питания от сети 220 В
• USB шнур
• пластиковой отверткой для регулировки компенсации сигнала в наборе с маркировочными цветными кольцами
• мануалом по работе с прибором

Особенности работы портативного осциллографа iDSO1070A

Прибор предназначен найти неисправности в аналоговых цепях. Взамен встроенного экрана используется планшетный компьютер iOS Android или Windows персонального компьютера. Поскольку фактическим соединением между приставкой и компьютером можно не пользоваться, а работать по беспроводной связи, прибор может считаться безопасным и защищенным устройством от внешних воздействий повышенным напряжением или нагрузкой.

Питание происходит за счет литий-ионной батареи, заряда которой хватает на 4 часа.

Вывод

Конечно, если сравнивать осциллограф OWON и наш осциллограф, то последний не выдерживает никакой критики. Я не говорю, что купленный нами осциллограф совсем уж плохой и некачественный прибор. Он почти соответствует обозначенным на нем характеристикам. На нем можно сделать осциллограмму с полосой пропускания в разы меньше, чем 20 мегагерц. Мы заплатили за него почти 4 000 рублей. Но его настоящая стоимость, по моему мнению, где-то около 1 000–2 000 рублей. Это была бы справедливая цена для прибора с таким функционалом. Хотя для начинающих электротехников такой осциллограф может сойти в самый раз и стать выходом из ситуации, когда бюджет на покупку прибора небольшой. А опытным профессиональным электронщикам надо все-таки откладывать побольше денег на хороший цифровой осциллограф!