ЭлТехн-МетУказV1_00

большого шунтирующего воздействия емкости на исследуемые цепи.

4.Подключение с помощью согласованной нагрузки – основано на том, что в длинных линиях установка терминальных резисторов с сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля, позволяет обеспечить наиболее качественную передачу сигнала с минимальным воздействием на него помех. На практике такой вариант обеспечить крайне сложно. К тому же волновое сопротивление кабелей обычно мало (75 или 50Ом) и требует применения схем с большой нагрузочной способностью.

5.Подключение с помощью специализированных щупов (рисунки Б.15, Б.17). Это наиболее правильный вариант. За счет высокого входного сопротивления и малой входной емкости щупа, составляющей единицы пФ, его воздействие на исследуемую схему даже на высоких частотах достаточно мало. Например, щуп НР-9150 имеет входное сопротивление 10МОм при емкости 17пФ (корректирующая емкость 10-35пФ). Он способен наблюдать сигналы в диапазоне до 150МГц и передавать фронты импульсов длительностью 2.3нс. Кроме того, такие щупы имеют специальные приспособления (см. рисунок Б.17), облегчающих подключение щупа к самым различным участкам схемы. Применение встроенного в щуп делителя напряжения 1:10 позволяет дополнительно расширить и диапазон входных напряжений осциллографа. Однако, как видно из следующего рисунка Б.18, взятого из описания щупа НР9150, оно увеличивается далеко не в 10 раз и к тому же падает с ростом частоты наблюдаемого сигнала. Кроме того, при коэффициенте передачи 1:1 параметры таких щупов

161

кость входа осциллографа (около 30-50пФ), а время нарастания фронта увеличивается до 58нс.

Синхронизация

Синхронизация предназначена для получения устойчивого изображения на экране осциллографа. Это обеспечивается за счет согласования времени начала подачи генератором развертки отклоняющего напряжения с началом появления на наблюдаемом периодическом

Рисунок Б.18 – Зависимость максимально допустимого входного напряжения от частоты для щупа НР-9150

сигнале определенного характерного момента. Для этого сигнал, относительно которого нужно синхронизировать работу генератора, подается на специальную схему, фиксирующую момент пересечения синхросигналом некоторого уровня напряжения и вырабатывающую в этот момент сигнал управления генератором развертки.

Для того чтобы синхронизация была максимально устойчивой, необходимо соблюдать следующие правила.

1.Выбирать в качестве синхронизирующего сигнал с минимальной частотой из всех сигналов, присутствующих в анализируемой схеме, содержащий резкие перепады уровня напряжения (например, ступенчатый сигнал), амплитуда и форма которого в процессе работы почти не меняется. Иногда у сигнала резкими бывают только передние, либо, наоборот, только задние фронты. В этом случае требуемый фронт можно выбрать переключателем (11) так, как это показано на рисунке Б.19. Хотя, конечно, не всегда удается использовать режим наилучшей синхронизации, поскольку иногда

162

интерес представляют как раз участки сигнала с пологим и неустойчивым фронтом.

2.Если подходящий для синхронизации сигнал «лишний», и два входа осциллографа нужны для других целей, то такой сигнал следует подать на специальный вход синхронизации (19) и установить переключатель входов синхронизации (18) в положение ЕХТ. В противном случае лучше используемый для синхронизации (и

Рисунок Б.19 – Зависимость момента запуска (Starting) сигнала пилообразной формы (Sawtooth Waveform) от выбора фронта синхронизации. Positive Slope – положительный фронт, Negative Slope – отрицательный фронт

одновременно для наблюдения) сигнал подавать на вход канала 1, поскольку у него более широкий выбор режимов синхронизации.

3.Если наблюдаемые процессы синхронны с частотой питающей сети, идеальным вариантом будет включение входа синхронизации (18) в положение LINE. Во всех остальных случаях вход синхронизации должен быть подключен либо в положение СН1,

либо VERT.

163

4.Если наблюдаемый сигнал не является полным телевизионным сигналом, переключатель режимов сигнализации (14) следует устанавливать в положение AUTO. Это позволяет всегда контролировать на экране осциллографа величину напряжений на его входах. При этом для повышения устойчивости наблюдаемого изображения можно подкрутить регулятором (9) уровень запуска. Кроме того, уровнем запуска при пологих фронтах сигнал можно плавно менять начало развертки, а значит, и момент начала просмотра исследуемого сигнала, как это показано на рисунке Б.20. И лишь в исключительных случаях, если добиться ус-

тойчивого изображения не удается, нужно переходить на режим синхронизации

NORM.

Выполнение измерений

Осциллограф позволяет непосредственно выполнять измерения размаха и периода периодических колебаний. Для этого достаточно размер соответствующих параметров сигнала, измеренный в клетках, умножить на значение коэффициента развертки, соответственно, по оси Х и Y (см. рисунки Б.21, Б.22). При наличии двух сигналов не составляет труда определить фазовый сдвиг между ними. Величину этого сдвига в единицах времени можно найти точно так же, как это только что было описано. Однако, учитывая, что фазовый сдвиг обычно измеряют в радианах или в градусах, гораздо удобнее его величину определить по формуле φ = 2π*Δt / T в радианах или φ = 360º *Δt / T в градусах, где Т – длительность периода сигналов в делениях шкалы, а Δt – сдвиг между сигналами, также выраженный в делениях шкалы. Процесс измерения фазового сдвига иллюстрируется рисунком Б.23. Очевидно, фазовые сдвиги можно определять только для сигналов с одинаковой частотой.

В некоторых случаях, когда протяженность наблюдаемого участка сигнала мала, удобно применять растяжку развертки по горизонтали в 10 раз. Это позволяет существенно повысить точность измерений. Так, например, на следующем рисунке Б.24 показано, как применение растяжки позволяет легко измерить передний фронт сигнала.

164

Другой совет – стараться применять такую синхронизацию, чтобы интересуемый участок сигнала находился в левой части экрана. Тогда

Рисунок Б.21 – Измерение размаха сигнала и его периода. Пусть коэффициенты отклонения по амплитуде и времени соответственно равны 10 В/дел и 2 мс/дел. Тогда размах сигнала будет равен 4 дел.*10 в/дел=40В, а период - 2.2дел * 2мс/дел=4.4мс, или (1/4.4) кГц = 227Гц

Рисунок Б.22 – Измерение параметров ступенчато изменяющегося сигнала. Если коэффициент отклонения по амплитуде равнее 2 В/дел, а вертикальный размер составляет 5клеток, то размах сигнала в Вольтах будет составлять 5дел.*2 В/дел.=10В

необходимого разрешения по времени можно добиться, используя более мелкий временной масштаб.

165

Рисунок Б.24 – Применение растяжки развертки по горизонтали х10 для измерения переднего фронта сигнала.

выходе источника питания, вырабатывающего напряжение в несколько Вольт, то вход осциллографа обязательно нужно переключить в режим отсечки постоянной составляющей (АС).

Наблюдение разностного сигнала

В некоторых случаях возникает необходимость наблюдать сигнал, являющийся разностью двух близких по форме, но имеющих незначительные отличия сигналов. Осциллограф OS-5030 легко позволяет провести такие измерения. Для этого нужно на обоих входах установить идентичные коэффициенты отклонения по амплитуде, переклю-

166

чатель режима вертикальной развертки установить на ADD, и переключателем (6) включить инвертирование сигнала второго канала. В этом случае на выходе будет отображаться сигнал ∆S=S1-S2, где S1 и S2 – сигналы, поступающие на входы соответствующих каналов осциллографа. Единственное неудобство такого режима – необходимость синхронного переключения коэффициентов отклонения по обоим каналам при необходимости изменения масштаба изображения по

Y.

Режим X-Y

Одно из назначений данного режима – наблюдение фигур Лиссажу, которые позволяют легко и просто сопоставлять значение частот двух источников сигнала. Если частоты и форма напряжений совпадают или кратны, то вид фигуры позволяет судить о величине фазового сдвига между сигналами и соотношении частот (см. рисунок Б.25). Если частота сигналов несколько отличается, такая фигура будет совершать периодический плавный переход из одной формы в другую с

Рисунок Б.25 – Определение сдвига фаз между двумя синусоидальными сигналами по фигуре Лиссажу

167

сложнее отношение частот сигналов, тем труднее по форме фигуры определить фазовый сдвиг между ними.

Другой пример применения режима X-Y – использование осциллографа в качестве характериографа – прибора, позволяющего наблюдать вольтамперную характеристику (ВАХ) компонента электронного устройства. Осциллограф OS-5030С имеет встроенную приставку для наблюдения ВАХ. Обычные осциллографы OS-5030 такой приставки не имеют, поэтому в них для наблюдения ВАХ необходимо использовать отдельный источник переменного напряжения синусоидальной, треугольной или пилообразной формы (Рисунок Б.26).

Б.8 Портативный осциллограф HPS-10

Общая характеристика

168

Внешний вид осциллографа показан на рисунке Б.27.

Разъемы

В верхней торцевой части корпуса на приборе размещены два разъема. Один коаксиальный (ВNC) – для подключения щупа, и второй – для подключения внешнего блока питания.

Органы управления

Все органы управления можно разделить на две группы. К первой группе относятся белые клавиши, позволяющие непосредственно изменять режим работы прибора, а ко второй – серые клавиши, в том числе 4 клавиши управления курсором (рисунок Б.27). Нажатие серых

169

клавиш с формой, близкой к прямоугольной, позволяет лишь указать, какой параметр или режим необходимо изменить. Само же изменение осуществляется с помощью клавиш управления маркером.

Действие, выполняемое при нажатии отдельных клавиш, может зависеть от продолжительности их нажатия. Это отмечается на клавише изображением трех точек, из которых одна символизирует кратковременное нажатие, а две других, соединенных отрезком прямой – продолжительное нажатие. Управляющая клавиша с надписью t-V/div, в зависимости от состояния текущего режима работы осциллографа, выполняет сразу две функции. Она задает настройку масштабов отображения и осуществляет переключение между текущим зафиксированным сигналом и сигналом, хранимым в памяти прибора.

Слева от левой кнопки управления курсора находится отверстие, обеспечивающее доступ к кнопке Reset. Удерживание этой кнопки в нажатом состоянии свыше 10 с возвращает систему в исходное состояние.

170