Jak používat osciloskop

V článku „Elektronický osciloskop - zařízení, princip činnosti“ tento univerzální přístroj byl stručně popsán. Uvedené informace postačují k tomu, aby byl proces měření vědomý, ale v případě opravy takového komplexního zařízení bude zapotřebí hlubších znalostí, protože obvody elektronických osciloskopů jsou velmi rozmanité a poměrně komplikované.

Nejčastěji má začínající radioamatér k dispozici osciloskop s jedním paprskem, ale po zvládnutí metod použití takového nástroje nebude obtížné přejít na dvou paprskový nebo digitální osciloskop.

Obrázek 1 ukazuje poměrně jednoduchý a spolehlivý osciloskop C1-101 s tak malými úchyty, že je naprosto nemožné se zmást. Vezměte prosím na vědomí, že se nejedná o nějaký osciloskop pro výuku fyziky ve škole, ale o to, že byl použit ve výrobě teprve před dvaceti lety.

Výkon osciloskopu nejen 220V. Může být napájen 12 V DC zdrojem, jako je například autobaterie, která vám umožní používat zařízení v terénu.

Obrázek 1. Osciloskop C1-101

Pomocné úpravy

Na horním panelu osciloskopu jsou knoflíky pro nastavení jasu a zaostření paprsku. Jejich účel je jasný bez vysvětlení. Na předním panelu jsou všechny ostatní ovládací prvky.

Dva knoflíky označené šipkami vám umožňují nastavit polohu paprsku svisle a vodorovně. To vám umožní přesněji kombinovat obraz signálu na obrazovce s mřížkou a zlepšit tak čtení divizí.

Úroveň nulového napětí je umístěna na středové ose svislé stupnice, což vám umožní pozorovat bipolární signál bez konstantní složky.

Pro studium unipolárního signálu, například digitálních obvodů, je lepší přesunout paprsek do spodního dělení stupnice: dostanete jednu svislou stupnici šesti divizí.

Na předním panelu je také vypínač a indikátor napájení.

Zisk signálu

Přepínač „V / div“ nastavuje citlivost vertikálního vychylovacího kanálu. Zisk kanálu Y je kalibrován, mění se v krocích po 1, 2, 5, nedochází k plynulému nastavení citlivosti.

Otáčením tohoto spínače by mělo být zajištěno, že amplituda studovaného pulsu je alespoň 1 dělení vertikální stupnice. Pouze tehdy lze dosáhnout stabilní synchronizace signálu. Obecně byste se měli snažit dosáhnout co největšího rozpětí signálu, dokud to nepřekročí síť. V tomto případě se zvyšuje přesnost měření.

Obecně platí, že doporučení pro výběr zesílení může být toto: odšroubujte spínač proti směru hodinových ručiček do polohy 5V / div a potom otočte knoflíkem po směru hodinových ručiček, dokud se amplituda signálu na obrazovce nezlepší, jak je doporučeno v předchozím odstavci. Je to jako v případě multimetru: není-li velikost měřeného napětí známa, spusťte měření od nejvyššího rozsahu napětí.

Poslední poloha spínače citlivosti ve směru hodinových ručiček ve svislém směru je označena černým trojúhelníkem s nápisem „5DEL“. V této poloze se na obrazovce objevují obdélníkové impulzy s rozpětím 5 divizí, frekvence pulsů je 1 KHz. Účelem těchto pulzů je kontrola a kalibrace osciloskopu. V souvislosti s těmito impulsy se připomíná poněkud komický případ, který lze říci jako vtip.

Jednou do naší dílny přišel jeden soudruh a požádal o osciloskop k vytvoření nějaké vlastní struktury.Po několika dnech tvůrčího mučení jsme od něj slyšeli takové vykřiknutí: „Ach, vypnul jsi sílu, ale jaké impulsy jsou tak dobré!“ Ukázalo se, že z nevědomosti jednoduše zapnul kalibrační pulsy, které nejsou ovládány žádnými knoflíky na předním panelu.

Otevřený a uzavřený vchod

Přímo pod spínačem citlivosti je třípolohový spínač provozních režimů, které se často nazývají „otevřený vstup“ a „uzavřený“. V krajní levé poloze tohoto spínače je možné měřit přímé a střídavé napětí s konstantní složkou.

Ve správné poloze je vstup zesilovače s vertikální odchylkou zapnut kondenzátorem, který neprochází konstantní složkou, ale můžete vidět proměnnou, i když je konstantní složka daleko od 0V.

Jako příklad použití uzavřeného vstupu lze uvést takový rozšířený praktický problém, jako je měření zvlnění zdroje energie: výstupní napětí zdroje je 24 V a zvlnění by nemělo překročit 0,25 V.

Pokud předpokládáme, že napětí je 24 V s citlivostí na vertikální odchylkový kanál 5 V / div. zabírající téměř pět dělení stupnice (nula bude muset být nastavena na nejnižší linii svislé stupnice), paprsek bude létat až k samému vrcholu a pulzy v desetinách voltu budou téměř neviditelné.

Pro přesné měření těchto pulzací stačí uvést osciloskop do uzavřeného vstupního režimu, umístit paprsek do středu vertikální stupnice a zvolit citlivost 0,05 nebo 0,1 V / div. V tomto režimu bude měření zvlnění docela přesné. Je třeba poznamenat, že konstantní složka může být poměrně velká: uzavřený vstup je navržen tak, aby pracoval s konstantním napětím až 300 V.

Ve střední poloze spínače je měřicí sonda jednoduše VYPNUTA od vstupu zesilovače Y, což umožňuje nastavit polohu paprsku bez odpojení sondy od zdroje signálu.

V některých situacích je tato vlastnost docela užitečná. Nejzajímavější je, že tato pozice je na panelu osciloskopu označena ikonou společného drátu, země. Zdá se, že sonda je připojena ke společnému vodiči. A co se potom stane?

U některých modelů osciloskopů nemá přepínač režimu vstupu třetí pozici, je to pouze tlačítko nebo přepínač, který přepíná mezi režimy otevřeného / zavřeného vstupu. Je důležité, aby v každém případě takový přepínač byl.

Chcete-li předběžně vyhodnotit výkon osciloskopu, stačí se prstem dotknout signálu (někdy horkého) konce sondy: na obrazovce by se měla objevit špička sítě ve formě rozmazaného paprsku. Pokud je zametací frekvence blízká síťové frekvenci, objeví se rozmazaná, roztržená a chraplavá sinusová vlna. Když se prst dotkne „hliněného“ konce snímačů na obrazovce, přirozeně to nebude.

Zde si můžete vzpomenout na jeden ze způsobů, jak zkontrolovat kondenzátory na přestávku: pokud si vezmete opravitelný kondenzátor do ruky a dotknete se ho horkým koncem, objeví se na obrazovce stejný chlupatý sinusoid. Pokud je kondenzátor otevřený, na obrazovce nedojde k žádným změnám.

Správa zametání

Přepněte "Time / div." nastavte délku rozmítání. Při pozorování periodického signálu otáčením tohoto přepínače je nutné zajistit, aby byla na obrazovce zobrazena jedna nebo dvě signální periody.

Obrázek 2

Knoflík synchronizace zametání C1-101 je označen pouze jedním slovem „Level“. Kromě tohoto pera má osciloskop C1-73 knoflík „stability“ (některá vlastnost zametacího obvodu), pro některé osciloskopy se stejné pero jednoduše nazývá „SYNCHR“. Použití tohoto pera by mělo být podrobněji popsáno.

Jak dosáhnout stabilního signálu signálu

Při připojení k studovanému obvodu může obrazovka nejčastěji zobrazovat obrázek znázorněný na obrázku 3.

Obrázek 3

Chcete-li získat stabilní obraz, otočte ovladačem „Sync“, který je označen „Level“ na předním panelu osciloskopu C1-101. Na různých osciloskopech se z nějakého důvodu nacházejí různá označení ovládacích prvků, ale ve skutečnosti je to stejné pero.

Obrázek 4. Synchronizace obrazu

Chcete-li získat stabilní signál z rozmazaného obrazu zobrazeného na obrázku 19, otočte ovladačem „SYNCHR“ nebo v našem případě „úroveň“. Když se otáčí proti směru hodinových ručiček ke znaménku minus, na obrazovce se objeví signální obraz, v tomto případě sinusoid, znázorněný na obrázku 20a. Synchronizace začíná na sestupné hraně signálu.

Když otočíte stejným knoflíkem na znaménko plus, bude stejná sinusová vlna vypadat jako na obrázku 4b: skenování začne na vzestupné hraně. První perioda sinusové vlny začíná těsně nad nulovou čarou, což ovlivňuje čas zahájení rozmítání.

Pokud má osciloskop zpožďovací linii, nedojde k žádné takové ztrátě. U sinusoidů to nemusí být znatelné, ale při studiu pravoúhlého pulsu můžete na obrázku ztratit celou přední stranu pulsu, což je v některých případech docela důležité. Obzvláště při práci s externím skenováním.

Práce s externím skenováním

Vedle ovládacího prvku „ÚROVEŇ“ je přepínač, označený jako „EXT / IN“. V poloze „VNUTR“ začíná rozmítání od vyšetřovaného signálu. Stačí použít testovaný signál na vstup Y a otáčet knoflíkem „LEVEL“, dokud se na obrazovce neobjeví stabilní obraz, jak je znázorněno na obrázku 4.

Pokud je přepínač přepnut do polohy „OUT“, pak nelze otočením knoflíku „LEVEL“ získat stabilní obraz. Chcete-li to provést, musíte odeslat signál, přes který bude obraz synchronizován na externí synchronizační vstup. Tento vchod je umístěn na bílém plastovém panelu umístěném vpravo od vstupu Y.

Tam jsou také umístěny výstupní rampové výstupní konektory (používané k ovládání různých GKCh), kalibrační výstup napětí (lze použít jako generátor impulsů) a společná zásuvka drátu.

Jako příklad, kde může být nutné pracovat s externím skenováním, můžeme použít obvod zpoždění pulsu znázorněný na obrázku 5.

Obrázek 5. Obvod pulzního zpoždění na časovači 555

Když je kladný puls aplikován na vstup zařízení, výstupní puls se objeví se zpožděním určeným parametry RC řetězce, doba zpoždění je určena vzorcem znázorněným na obrázku. Ale podle vzorce je hodnota stanovena velmi přibližně.

V přítomnosti dvou paprskového osciloskopu je velmi snadné určit čas: stačí použít oba signály na různé vstupy a změřit dobu zpoždění impulsu. A pokud neexistuje osciloskop s dvojitým paprskem? Zde přichází k záchraně režim externího skenování.

První věc, kterou musíte udělat, je přivést vstupní signál obvodu (obr. 5) na externí synchronizační vstup a zde připojit vstup Y. Potom otočte knoflíkem LEVEL, abyste dosáhli stabilního obrazu vstupního impulsu, jak je znázorněno na obrázku 5b. V tomto případě musí být splněny dvě podmínky: přepínač VNESH / VNUTR je nastaven do polohy VNESh a vyšetřovaný signál musí být nastaven na periodické, a ne jednotlivé, jak je znázorněno na obr. 5.

Poté si musíte zapamatovat pozici vstupního signálu na obrazovce a použít výstupní signál na vstup Y. Zbývá pouze vypočítat požadované zpoždění na dílcích stupnice. Samozřejmě to není jediný obvod, kde může být nutné určit dobu zpoždění mezi dvěma impulsy, existuje mnoho takových obvodů.

Následující článek bude hovořit o typech zkoumaných signálů a jejich parametrech, jakož i o tom, jak provádět různá měření pomocí osciloskopu.

Pokračování článku: Měření osciloskopu

Boris Aladyshkin