Измерение тока осциллографом: Осциллограмма постоянного напряжения на выходе. Измерение силы тока с помощью осциллографа. Принцип функционирования прибора

Содержание

Измерение малых токов на осциллографе

Как правильно производить измерения с осциллографом

Особенности измерения малых токов на осциллографе, как можно облегчить проведение этих измерений. На что влияет разрешающая способность осциллографа? Смотрите видео!

Инструкция по правильному оформлению результатов поверки осциллографа. При положительных результатах поверки данные измерений заносятся в формуляр прибора. Запрещается выпуск в обращение к применение приборов, прошедших поверку с отрицательными результатами. Прибор в этом случае бракуется и направляется в ремонт.

Примеры применения прибора C7-I2. Измерение динамических параметров маломощных транзисторов. Схема подключения приведена в инструкции. На экране осциллографа наблюдаются два импульса: на выходе и входе испытуемого устройства С помощью прибора можно измерить: время запаздывания включения транзистора, нарастания, рассасывания и длительность спада тока.

А также коэффициент передачи схемы на испытуемом транзисторе (последний определяется по соотношению амплитуд импульсов на входе и выходе).

Погрешность измерения указанных параметров может не превышать 5%, если длительность фронта и спада импульсов на выходе испытуемой схемы не менее 3 Сн (Тн — установленное время нарастания канала), то есть не менее 1,5 не (0,5 не при широкой полосе), а длительность импульса более 10-й, то есть более 5,0 мс.

Инструкция по измерению параметров любого четырехполюсника

. Схема подключения для этого случая имеет вид, представленный в руководстве по эксплуатации, поскольку минимальное время установления прибора не превышает 0,5 мс, гарантируемая погрешность временных измерений соответствует длительности фронта и спада исследуемых импульсов 1,5 мс. Погрешность амплитудных измерений при этом может гарантироваться при длительностях импульсов от 5,0 не и более.

Исследование СВЧ импульсных колебаний и сигналов с большой скважностью. Схема подключения при исследовании СВЧ импульсных колебаний с малой скважностью приведена в инструкции Синхронизация осциллографа осуществляется либо непосредственно исследуемым сигналом, либо через СВЧ синхронизатор Я4С-20А, если частота повторения исследуемых сигналов превышает 300 МГц. На вход синхронизации сигнал ответвляется с помощью тройникового согласованного разветвителя. На экране наблюдается изображение исследуемого колебания.

Возможно измерение следующих параметров: длительности импульсов, периода повторения, длительности фронта и спада импульсов, амплитуда импульсов, амплитуда импульсов с выбросом и т.п. Следует учесть уменьшение амплитуды за счет разветвителя. При исследовании источников сигналов с большой скважностью, не имеющих выхода опережающих импульсов, для детального изучения формы сигнала необходимо включение в тракт сигнала линий задержки, заложенной в прибор. Схема подключения имеет вид, представленный в мануал на русском языке. Однако следует иметь, в виду, что собственное время нарастания осциллографа при наличии линии задержки увеличивается.

Это особенно существенно, когда в приборе используется «широкая» полоса. Поэтому в тракт сигнала необходимо включать корректор переходной характеристики кабеля. Место включения особого значения не имеет. Можно включать его или до линии задержки или после нее. Коэффициент передачи линии передачи по амплитуде при использовании корректора уменьшается в 2 раза.

Изучение синхронно связанных колебании. При наличии синхронно связанных колебаний возможно изучение параметров каждого колебания и соотношения между ними. Примерная схема подключения для случая малой скважности сигналов показана на рисунках в инструкции. Осциллограф находится в режиме двухканальной работы. На экране наблюдаются одновременно изображение первого и второго источников. На экране ЭЛТ, кроме указанных выше параметров каждого колебания, возможны измерения временных соотношений между сигналами (сдвиг фаз, запаздывание и т.п.) Следует особо подчеркнуть, что если источником II исследуемых сигналов является делительное устройство типа пересчетной декады, то синхронизировать осциллограф следует обязательно с выхода декады.

При постановке блока 12ПС-1 в режим функциональной работы на экране осциллографа наблюдаются фигуры Лиссажу, по которым возможно измерение соотношения между частотами исследуемых колебаний, а также при наличии точного фазовращателя измерение сдвига фаз между колебаниями в диапазоне частот до 300 МГц или с использованием СВЧ синхронизатора Я4С-20А до 1-1,5 ГГп.

Осциллограф можно использовать при отборе быстродействующих диодов с накоплением заряда (ДНЗ) по основным параметрам. Схема подключения приведена на изображениях в руководстве по эксплуатации. В схеме используется генератор импульсов наносекундной длительности (например, типа Г5-П или Г5-43 и т.д.), формирующее устройство на испытуемом диоде, источник постоянного тока, аттенюатор. На экране осциллографа наблюдается изображение переходного процесса в диоде после переключения его из открытого состояния в закрытое. Отчетливо видны первая фаза восстановления обратного сопротивления рассасывание накопленного заряда и вторая фага резкий спад тока.

Схема подключения измерения времени. На экране осциллографа можно измерить: длительность первой фазы при различных значениях прямого тока через диод и разных амплитудах запирающего импульса, длительность спада тока на разных уровнях в различных режимах. Возможен отбор с минимальным значением параметра, если величина не менее 0,2-0,3 мс. В этом случае хотя абсолютная погрешность измерения длительности спада тока может достигать значительной величины, однако относительное изменение длительности спада тока у разных диодов заметно на экране осциллографа. С помощью прибора возможно также определить степень ослабления импульса при формировании, величину «пьедестала» (полочки) и другие параметры.

Инструкция по выделению сигнала из шума. Стробоскопический осциллограф в режиме накопления можно эффективно использовать для выделения сигнала из аддитивных нормально распределенных шумов. Известно, что при кратном считывании данной точки сигнала в шумах и при последующем усреднении отсчетов получается выигрыш в отношении сигнал/шум в несколько раз.

Если, например, каждую точку сигнала считывать 1000 раз, то легко достигнуть уменьшения уровня шума на экране по сравнению с шумом на входе в 33 раза. Схеме подключения в этом случае показана на рисунке в инструкции. От специального запускающего генератора включается исследуемое устройство и синхронизируется стробоскопический осциллограф. На выходе устройства действует некоторый сигнал, скрытый в шумах. Блок развертки в режиме записи на самописец или в режиме ручной развертки при настройке. Прибор в режиме двухканальной работы. Аналоговый сигнал основного канала, снимаемый с выходных разъемов, предназначенных для подключения самописца через RC-цепочку, подается на вход вспомогательного канала.

Схема подключения для исследования. На экране можно наблюдать одновременно сигнал в шумах (I канал) и сигнал, «очищенный» от шумов (II канал). Для удобства изучения к выходу аналогового сигнала II канала целесообразно подключить самописец. Если движение луча по экрану занимает одну минуту, то постоянная времени интегрирующей цепи должна быть порядка 0,1 с.

Инструкция по исследованию однородности СБЧ трактов. Применение прибора при исследовании однородности СВЧ особенно эффективно при использовании лупы времени. На экране осциллографа можно одновременно наблюдать картину распределения неоднородности в целом и распределение и величину на отдельных участках тракта. При этом могут рассматриваться участки тракта с электрической длиной I не на расстояниях до 0,1мкс при расчете расстояний-до места отражения следует иметь в виду, что положение импульса отражения на временной оси соответствует двойному пробегу импульса по линии передачи.

Примерная схема подключения приведена в инструкции на русском языке. Для запуска генератора зондирующих импульсов используется выход импульса синхронизации прибора. Наличие сквозного входного устройства особенно полезно в данном применении, так как позволяет в 2 раза повысить чувствительность. Блок развертки I2PC-I в режиме автоколебаний или в режиме запуска от любого генератора. На установке, собранной по схеме, можно измерять расстояние до любой не однородности.

Переключая режим осциллографа таким образом, чтобы в увеличенном масштабе времени рассмотреть интересующий участок, можно измерить все параметры импульса соответствующего отражения от данной неоднородности (длительность, фронт, спад, амплитуда) и, следовательно, определить характер и величину неоднородности. Поскольку собственное время установления преобразователя 12ПС-1 составляет 0,5 мс, для исследования трактов целесообразно использовать импульсы длительностью порядка 0,2 мс или перепады напряжения соответствующей длительности например, генератор перепада Я4-С-2СА. При этом в тракте с малой дисперсией возможно обеспечить временное разрешение двух соседних неоднородностей (одинаковой величины) порядка 0,2-0,3 не (3-6 см в тракте передач-с воздушным заполнением). Величина фиксируемого отражения может составлять десятки милливольт, что соответствует коэффициенту отражения порядка 0,01-0,05.

Инструкция по исследованию огибающей радиоимпульсов. Как указывалось, прибор может быть использован при наблюдении формы огибающей радиоимпульсов с частотой заполнения до 1-1,5 ГГц. Примерная схема подключения в этом случае приведено в руководстве пользователя, а осциллограмма напряжения на экране ЗЛТ приведена на рис.14-. Блок развертки I2PC-I ставится в режим ручной развертки или задней. Синхронизация осуществляется либо импульсом запуска генератора радиоимпульсов (при большой скважности), либо опережающим импульсом синхронизации (при малой скважности). При применении подобной блок-схемы включения прибора возможно наблюдение и изучение структуры заполнения радиоимпульсов или их части как при ЧМ модуляции внутри радиоимпульса, так при ее отсутствии. Однако начальная фаза колебаний внутри импульса в этом случае должна быть одна и та же (в полосе частот до 700 МГц). Все перечисленные примеры применения прибора относятся к СВЧ технике, то есть при работе на наносекундных развертках прибора. Эти примеры далеко не исчерпывают всех возможных применений осциллографа в этой области. На развертках микросекундной и миллисекундной длительности прибор может использоваться как обычный (не стробоскопический осциллограф).

Как на осциллографе измеряется напряжение сигнала. Измерение силы тока с помощью осциллографа

В прошлой статье мы познакомились с назначением и областями применения осциллографов, рассмотрели какие бывают осциллографы и что из себя представляют современные цифровые осциллографы.

Теперь обсудим более принципиальные для проведения точных и адекватных измерений моменты. Познакомимся с тем, что такое запуск осциллографа и разберемся, как основные характеристики цифровых осциллографов влияют на проведение измерений.

Как уже упоминалось ранее, система запуска обеспечивает стабильное, удобное для работы представление сигнала и позволяет синхронизировать систему захвата осциллографа с той частью осциллограммы, которую необходимо исследовать. Органы управления этой системой позволяют подобрать вертикальный уровень запуска (например, напряжение, при котором должен запускаться процесс захвата данных осциллографом) и выбирать между различными возможностями запуска. Ниже рассматриваются примеры наиболее распространенных типов запуска.

Запуск по фронту сигнала

Запуск по фронту сигнала является наиболее часто используемым видом запуска. Событие запуска наступает, когда входной сигнал пересекает заданный пороговый уровень напряжения. Вы можете выбрать запуск по нарастающему или по спадающему фронту сигнала. На рисунке 1 показано графическое представление запуска по нарастающему фронту.

Рис. 1. При использовании запуска по нарастающему фронту запуск осциллографа осуществляется при достижении напряжения сигнала заданного порогового значения

Запуск по импульсной помехе (глитчу)

Запуск по глитчу позволяет осуществлять запуск по событиям или импульсам, длительность которых больше или меньше некоторого заданного промежутка времени. Эта функция очень полезна для поиска случайных импульсных помех или ошибок. Если такие аномалии проявляются не очень часто, то увидеть их бывает довольно затруднительно. Между тем, запуск по глитчу позволяет успешно захватывать бóльшую часть из этих ошибок. На рисунке 2 показана импульсная помеха, захваченная с помощью осциллографа Keysight серии InfiniiVision 6000.


Рис. 2. Редкая случайная импульсная помеха, захваченная с помощью осциллографа Keysight серии InfiniiVision 6000

Запуск по длительности импульса

Запуск по длительности импульса похож на запуск по глитчу и используется для обнаружения импульсов определенной длительности. Вместе с тем, это более общий вид запуска, так как он дает возможность осуществлять запуск по импульсам любой заданной длительности. При этом может быть выбрана полярность импульса — положительная или отрицательная. Кроме того, можно установить положение запуска по горизонтальной оси. Это позволяет увидеть события, которые произошли до события запуска или после него. Так, например, можно настроить запуск по глитчу, а затем, обнаружив ошибку, исследовать сигнал, предшествующий событию запуска, чтобы найти причину возникновения этой импульсной помехи. Если установить задержку по горизонтальной оси равной нулю, то событие запуска будет расположено в центре экрана. События, произошедшие непосредственно перед событием запуска, будут отображаться в левой части экрана, а те, которые произошли после события запуска, — в правой. Кроме того, пользователь может настроить режим входа запуска, а также установить источник сигнала, по которому будет осуществляться запуск. При этом совсем не обязательно запуск должен осуществляться по исследуемому сигналу, для этого можно использовать любой другой сигнал, имеющий отношение к данной измерительной задаче. На рисунке 3 показан блок органов управления системой запуска на передней панели осциллографа.


Рис. 3. Блок органов управления системой запуска осциллографа Keysight серии 2000 X

В современных цифровых осциллографах есть и базовые, и расширенные возможности запуска. Например, по определенным последовательным протоколам или ошибкам в этих цифровых сигналах. Также есть и революционные технологии запуска, такие как запуск по прямоугольной зоне, которую сигнал пересекает на экране осциллографа. О таких весьма интересных и продвинутых вещах мы поговорим в других статьях нашего блога.

Органы управления входными каналами

Как правило, осциллограф имеет два или четыре аналоговых канала. Они пронумерованы, при этом для каждого канала обычно имеется отдельная кнопка, которая позволяет включать или отключать соответствующий канал (рис. 4).


Рис. 4. Блок органов управления входными каналами осциллографа Keysight серии 2000 X

На передней панели может располагаться специальный переключатель (или функциональная клавиша), который позволяет задавать тип входа: закрытый (AC) или открытый (DC). Если выбран режим открытого входа, входной сигнал не подвергается обработке и подается непосредственно на усилитель системы вертикального отклонения осциллографа. В режиме закрытого входа фильтруется постоянная составляющая сигнала, и осциллограмма центрируется относительно уровня приблизительно 0 вольт («земля»). Кроме того, с помощью клавиши выбора может быть задан импеданс пробника для каждого канала. Органы управления позволяют также установить тип дискретизации входного сигнала. Используется два основных метода дискретизации сигнала: дискретизация в режиме реального времени и дискретизация в эквивалентном масштабе времени.

Дискретизация в режиме реального времени

При дискретизации в режиме реального времени осциллограф захватывает выборки сигнала с частотой, достаточной для точного отображения формы сигнала. Некоторые современные высокопроизводительные осциллографы способны захватывать одиночные сигналы с частотой до 63 ГГц, оцифровывая их в режиме реального времени.

Дискретизация в эквивалентном масштабе времени

Дискретизация в эквивалентном масштабе времени позволяет построить форму сигнала по данным нескольких захватов. Одна часть сигнала оцифровывается в процессе первого захвата данных, другая часть — в ходе второго захвата и так далее. Затем все эти данные собираются воедино для воссоздания формы сигнала. Режим дискретизации в эквивалентном масштабе времени особенно полезен для изучения высокочастотных сигналов, которые слишком быстры для использования дискретизации в режиме реального времени (частота более 63 ГГц).

Функциональные клавиши

Функциональными клавишами оснащены осциллографы, операционная система которых основана не на ОС Windows. Эти клавиши позволяют перемещаться по меню, отображаемому на дисплее осциллографа. На рисунке 5 показано, как выглядит всплывающее меню, когда нажата функциональная клавиша. Показанное на рисунке конкретное меню предназначено для выбора режима запуска. Вы можете циклически перемещаться по пунктам меню, непрерывно нажимая на функциональную клавишу или вращая поворотный регулятор на передней панели.


Рис. 5. Меню выбора типа запуска появляется при нажатии на функциональную клавишу, расположенную под соответствующим пунктом меню запуска.

Основные виды измерений

Цифровые осциллографы позволяют выполнять широкий спектр измерений параметров сигналов. Виды и степень сложности доступных измерений зависят от набора функциональных возможностей вашего осциллографа. Большинство современных осциллографов позволяют выполнять все основные виды измерений.

Полный размах (амплитуда) напряжения

При выполнении этого вида измерений определяется разность между самым низким и самым высоким значением напряжения сигнала в течение некоторого периода времени.


Рис. 6. Измерение амплитуды сигнала

Среднеквадратичное значение напряжения

При выполнении этого вида измерений определяется среднеквадратичное значение напряжения сигнала. Эта величина может использоваться затем для вычисления мощности.

Время нарастания

Этот вид измерений позволяет определять интервал времени, в течение которого напряжение сигнала меняется от самого низкого до самого высокого предельного значения. Обычно измеряется время, необходимое для перехода с 10% до 90% от полного размаха сигнала.


Рис. 7. Пример измерения времени нарастания (показано измерение по уровню 0-100% вместо обычно используемого 10-90%).

Длительность импульса

При измерении длительности положительного импульса вычисляется промежуток времени, в течение которого напряжение сигнала возрастает от уровня, соответствующего 50% от амплитуды, до его максимального значения, а затем уменьшается до уровня 50%. При измерении длительности отрицательного импульса вычисляется промежуток времени, в течение которого напряжение сигнала снижается от уровня, соответствующего 50% от амплитуды, до его минимального значения, а затем возрастает до уровня 50%.

Период

Этот вид измерений служит для определения периода, т.е. интервала времени, через который периодический сигнал повторяет свои значения.

Частота

Данный вид измерений служит для определения частоты, т.е. величины, обратной периоду.

Этот перечень приведен здесь для того, чтобы дать вам общее представление о том, какие виды измерений можно выполнять с помощью осциллографа. Вместе с тем, следует иметь в виду, что большинство осциллографов обеспечивают намного большее количество измерительных функций.

Основные математические функции

Помимо описанных выше видов измерений существует множество других математических операций функций, которые можно производить над сигналами. Ниже приведены примеры таких операций.

Преобразование Фурье

Эта математическая функция позволяет видеть гармонические компоненты (частоты), из которых состоит исследуемый сигнал.

Абсолютное значение

Эта математическая функция показывает абсолютное значение величины сигнала, выраженное в единицах напряжения.

Интегрирование

Эта математическая функция позволяет вычислить интеграл исследуемого сигнала.

Сложение и вычитание

Эти математические функции позволяют складывать или вычитать мгновенные значения исследуемых осциллограмм и отображать на дисплее результирующий сигнал.

Хотелось бы еще раз отметить, что это — лишь небольшая часть измерительных возможностей, доступных при использовании современных цифровых осциллографов.

Основные технические характеристики осциллографов

Многие характеристики осциллографа оказывают значительное влияние на производительность прибора и, соответственно, на вашу способность выполнять точные измерения параметров разрабатываемых устройств. В этом разделе рассматриваются самые важные из этих характеристики. Кроме того, здесь вы ознакомитесь с терминологией, используемой в осциллографии, а также узнаете, как принять обоснованное решение по выбору осциллографа, наилучшим образом отвечающего потребностям тестирования.

Полоса пропускания

Полоса пропускания является самой важной характеристикой осциллографа, так как именно она дает представление о диапазоне прибора в частотной области. Иначе говоря, она определяет частотный диапазон, которые осциллограф способен корректно отображать и правильно измерять параметры сигналов. Полоса пропускания измеряется в герцах. Если полоса пропускания не достаточно широка, то осциллограф не сможет точно представить реальный сигнал. Так, например, в этом случае амплитуда сигнала может быть искажена, фронты осциллограммы окажутся не вполне чистыми, а некоторые детали сигнала могут быть потеряны. Полоса пропускания осциллографа — это самое низкое значение частоты, на которой входной сигнал ослабляется на 3 дБ. Другими словами полосу пропускания можно определить так: если на вход осциллографа подается чистый синусоидальный сигнал, то полоса пропускания будет равна минимальной частоте, на которой измеренная амплитуда составляет 70,7% от фактической амплитуды сигнала.

В отдельной статье блога мы рассмотрим, как определить минимальную требуемую полосу пропускания для анализа аналоговых или цифровых сигналов.

Количество каналов

Термин «канал» означает независимый вход осциллографа. Количество каналов в осциллографе может изменяться в пределах от двух и до двадцати. Обычно в осциллографе два или четыре канала. Каналы могут различаться также в зависимости от типа подаваемого сигнала. Некоторые осциллографы имеют только аналоговые каналы, и такие приборы называются «цифровые запоминающие осциллографы» (DSO). Другие, которые называются «осциллографы смешанных сигналов» (MSO), содержат как аналоговые, так и цифровые каналы. Так, например, осциллографы смешанных сигналов Keysight серии InfiniiVision могут иметь до двадцати каналов, из которых шестнадцать — цифровые, а четыре — аналоговые каналы.

Очень важно, чтобы в осциллографе было достаточное для решения данной прикладной задачи количество каналов. Если используется двухканальный прибор, но при этом требуется отображать четыре сигнала одновременно, то это, очевидно, может привести к проблемам.

Частота дискретизации

Частота дискретизации осциллографа — это количество выборок, которые осциллограф может захватить за одну секунду. Рекомендуется, чтобы частота дискретизации осциллографа была, по крайней мере, в 2,5 раза больше полосы пропускания прибора. В идеале частота дискретизации должна быть в 3 и более раза больше полосы пропускания.

Нужно быть очень осторожным при оценке заявляемых производителем характеристик приборов, в том числе, частоты дискретизации осциллографа. Производители, как правило, указывают максимальное значение частоты дискретизации, которое может обеспечить осциллограф, но иногда эта максимальная скорость оцифровки доступна только при использовании одного или двух каналов. Если одновременно используется большее число каналов, то частота дискретизации может уменьшаться. Поэтому было бы целесообразно проверить, сколько каналов можно использовать, сохраняя при этом указанное максимальное значение частоты дискретизации. Если частота дискретизации слишком низкая, сигнал может не совсем точно отображаться на экране осциллографа. В качестве примера представьте, что вы хотите посмотреть форму сигнала, но частота дискретизации такова, что захватывается всего две точки на период (рис. 8).

Рис. 8. Осциллограмма, полученная при частоте дискретизации, обеспечивающей оцифровку двух точек за период

Теперь рассмотрим тот же сигнал, но захваченный при более высокой частоте дискретизации, обеспечивающей оцифровку семи точек за период (рис. 9).

Рис. 9. Осциллограмма, полученная при частоте дискретизации, обеспечивающей оцифровку семи точек за период

Понятно, что чем больше выборок захватывается за секунду, тем более точно будет отображаться сигнал. Если бы мы продолжили увеличивать частоту дискретизации для сигнала, рассмотренного в ранее приведенном примере, то выборки, в конечном счете, выглядели бы практически непрерывными. На самом деле, чтобы заполнить промежутки между выборками, в осциллографах, как правило, используется интерполяция sin(x)/x.

Для получения более подробной информации, касающейся частоты дискретизации в осциллографах, советуем ознакомиться с рекомендациями по применению «Сопоставление частоты дискретизации осциллографа и достоверности оцифровки: как выполнять самые точные измерения цифровых сигналов».

Глубина памяти

Как уже упоминалось ранее, в цифровом осциллографе для оцифровки входного сигнала используется аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Оцифрованные данные затем сохраняются в быстродействующей памяти осциллографа. Глубина памяти указывает, какое точное количество выборок или точек и, соответственно, какой продолжительности временной интервал могут быть сохранены.

Глубина памяти имеет большое значение для частоты дискретизации осциллографа. В идеальном мире частота дискретизации будет оставаться постоянной вне зависимости от настроек осциллографа. Между тем, такой идеальный осциллограф потребует огромного объема памяти при больших значениях коэффициента развертки, и, соответственно, будет иметь такую цену, которая способна сильно ограничить количество возможных заказчиков. Вместо этого частота дискретизации уменьшается по мере увеличения интервала времени. Величина объема памяти важна потому, что чем больше глубина памяти осциллографа, тем больше времени можно затратить на захват осциллограмм на полной скорости оцифровки.

Математически это можно представить следующим выражением:

Глубина памяти = (частота дискретизации) × (продолжительность временного интервала)

Таким образом, если вы хотите просматривать длительные интервалы времени с большим разрешением (т.е. малым расстоянием между точками), то вам потребуется прибор с большой глубиной памяти. Также важно проверить быстроту реакции осциллографа на управляющие воздействия, когда он настроен на максимально большой доступный объем памяти. В этом режиме у осциллографов обычно наблюдается серьезное снижение скорости обновления, поэтому многие инженеры используют глубокую память только тогда, когда это критически важно для решения стоящих перед ними задач.

Скорость обновления сигналов на экране

Скорость обновления показывает, насколько быстро осциллограф способен запустить сбор данных, обработать захваченную информацию, отобразить ее, а затем подготовиться к следующему запуску. Иногда человеческому глазу может казаться, что осциллограф отображает «живой» сигнал, но это происходит потому, что обновления происходят так быстро, что человеческий глаз просто не успевает заметить изменения. На самом деле, между захватами сигнала существует некоторое мертвое время (рис. 10). В течение этого мертвого времени часть осциллограммы не отображается на экране осциллографа. В результате, если какое-либо редкое событие или глитч произойдут именно в этот момент времени, то их невозможно будет увидеть.

Легко понять, почему так важно иметь высокую скорость обновления сигналов на экране. Чем выше скорость обновления сигналов, тем меньше у него величина мертвого времени, что означает более высокую вероятность того, что осциллограф сможет захватить и отобразить редкую аномалию или глитч.

Предположим, например, что требуется отобразить сигнал, который содержит глитч, появляющийся один раз на 50 000 циклов. Если осциллограф обеспечивает скорость обновления сигналов на экране 100 000 осциллограмм в секунду, то вы сможете захватить эту аномалию в среднем два раза в секунду. Однако если бы осциллограф имел скорость обновления 800 осциллограмм в секунду, то для того, чтобы увидеть помеху потребуется в среднем одна минута. Это слишком долго.

Нужно очень внимательно читать технические характеристики, касающиеся скорости обновления сигналов на экране. В осциллографах некоторые производителей для достижения «баннерных» характеристик скорости обновления требуется обеспечить особые режимы сбора данных. Такие режимы захвата сигналов могут серьезно ограничивать производительность осциллографа, в том числе, сократить объем памяти, уменьшить частоту дискретизации и ухудшить достоверность восстановления формы сигнала. Поэтому было бы целесообразно проверить характеристики осциллографа по отображению осциллограмм при максимальной скорости обновления сигналов на экране.


Рис. 10. Графическое представление мертвого времени. Кружками выделены две редкие аномалии, которые не могут быть отображены на дисплее прибора

Возможности подключения осциллографов

Современные осциллографы обеспечивают широкий выбор возможностей подключения. Часть из них оснащена портами USB, дисководами DVD-RW, возможностью подключения внешних жестких дисков, портами для подключения внешних мониторов и многим другим. Все эти функциональные возможности упрощают использование осциллографов и передачу данных. Некоторые осциллографы также оснащены операционными системами, которые позволяют осциллографу функционировать в качестве персонального компьютера. Благодаря внешнему монитору, мыши и клавиатуре вы можете смотреть на дисплей своего осциллографа и управлять своим осциллографом так, как будто он встроен в корпус компьютера. Кроме того, в ряде случаев вы можете также передавать данные с осциллографа на ПК через интерфейсы USB и LAN.

Хорошие возможности подключения помогают сэкономить массу времени и упростить выполнение стоящих перед вами задач. Так, например, они позволяют быстро и легко передавать данные на ноутбук или делиться полученными данными с коллегами, находящимися в других странах или даже на других континентах. Они обеспечивают также дистанционное управление осциллографом с компьютера. В мире, в котором эффективная передача данных во многих случаях является настоятельной потребностью, приобретение осциллографа с качественными возможностями подключения представляется очень хорошим вложением средств.

Подведем итоги. Мы познакомились с устройством современных цифровых осциллографов, с тем, как выглядит их передняя панель, где находятся и за что отвечают различные органы управления: кнопки и рукоятки. Также мы затронули вопросы правильного запуска осциллографа, основных автоматических измерений и математических функций. И, кроме того, рассмотрели основные характеристики осциллографов, которые в первую очередь влияют на возможность и точность тех или иных измерений.

Конечно, в нашем блоге вы еще много раз встретите уже описанные функции и характеристики, и мы будем затрагивать эти вопросы более подробно. Надеемся, каждый найдет для себя что-нибудь полезное. Так что в добрый путь и удачи в ваших измерениях!

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 10 КЛАСС.

Знакомство с интерфейсом цифрового осциллографа.

Измерение силы тока с помощью осциллографа

1. Вспомните, что перед изъятием устройства «флэш»-памяти из USB-порта, Вы всегда отключаете напряжение на этом порту, используя опцию «Безопасное извлечение».

Будьте внимательны с USB-портом компьютера, короткое замыкание его контактов может привести к выходу из строя не только порта, но и всего компьютера!!!

Источником постоянного тока в работах по электродинамике будет служить один из USB-портов компьютера. Подсоедините блок коммутации USB-порта с электрической цепью (в дальнейшем источник тока ) к одному из USB-портов. Ко второму USB-порту подсоедините кабелем датчик напряжения осциллографический (в дальнейшем осциллограф ).Подключите щупы осциллографа к выходным клеммам источникапостоянного тока.

Если возникают проблемы с настройкой осциллографа или иного датчика, возможно, вы запустили программу раньше установления драйвера датчика, опросите еще раз датчик

(кнопка ) или перезагрузите программу.

2. Запустите программу «Цифровая лаборатория». В открывшемся окне со списком работ выберите сценарий работы 3.1 «Знакомство с интерфейсом осциллографа». Окно со списком работ можно вызвать и нажав кнопку в верхнем меню программы.

3. Осциллограф – устройство позволяющее измерять напряжение постоянного и

меняющегося во времени электрического сигнала. Используя кнопку , откройте окно настроек параметров компьютера (рис.1)


Рис.1 Ознакомьтесь с содержанием вложенных списков параметров настройки в каждом из

окошек настройки параметров. Осциллограф может измерять одновременно напряжение на двух участках цепи по двум каналам. Установите «галочку» в окошке выбора «красного» канала (Канал №1). Режим работы «авто» и развертку «5 мс/дел», чувствительность Канала №1 «1 В/дел», положение нулевой линии «0», вид сигнала «Постоянный» * , установите «галочку» в окошках «Отображение сигнала» и

* Опция «Переменный» в окне «Вид сигнала» при настройке параметров регистрации осциллографического датчика позволяет отсечь постоянную или медленно меняющуюся (с характерным временем около 0,1 с) составляющую напряжения и показывать только быстро меняющийся сигнал (с характерным временем 0,05с и менее). В наборе работ «Цифровая лаборатория. Базовый уровень» такая опция нигде не используется.

«Отображение нулевой линии». Параметры в остальных окнах можно пока не менять. Зафиксируйте выбранные параметры (кнопка )

4. Запустите измерения в программе «Цифровая лаборатория (кнопка ) и после прописывания нулевой линии красной линией подключите выводы осциллографа в «красной» оплетке к клеммам источника тока. Обратите внимание, в какую сторону смещается сигнал при подключении кабеля с синим наконечником к клемме источника

«+», а с красным наконечником – к клемме «минус». Остановите измерения (кнопка )

и левой кнопкой мыши установите желтый вертикальный маркер на рабочем поле на первом делении по горизонтали. Обратите внимание на числовые значения напряжения

и времени в левом верхнем углу (или в нижней части окна) окна регистрации. Время

отсчитывается от зеленого вертикального маркера, стоящего на левой границе рабочего поля. Вы можете сместить зеленый маркер правой кнопкой мыши. Клик правой кнопкой за левой границей окна регистрации возвращает зеленый маркер на левый край поля.

5. Вернитесь в окно установки параметров осциллографа, измените чувствительность по напряжению Канала №1 и временную развертку. Включите регистрацию по Каналу №2, установив в окне вида сигнала (рис.1) – «Постоянный». Приняв параметры, проверьте, как изменились показания осциллографа на рабочем поле. Заменив щупы Канала №1 (красного) на щупы Канала №2, проверьте, как работает Канал №2, затем снимите сигнал с источника обоими каналами, присоединив клеммы каналов так, чтобы сигнал от них был разной полярности.

6. Соберите электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора с сопротивлением 200 Ом, переменного сопротивления (его сопротивление меняется от 0 до 100 Ом), светодиода, ключа и источника тока. К выходным клеммам источника тока подключите клеммы Канала №1 осциллографа, а к концам резистора 200 Ом – клеммы Канала №2 (рис.2). Замкнув ключ и вращая ручку переменного сопротивления, убедитесь, что показания на клеммах источника тока не меняется, а напряжение на резисторе 200 Ом меняется синхронно с изменением яркости светодиода (светодиод будет гореть, только если соблюдена верная полярность подведенного напряжения). Остановите регистрацию при максимальной яркости светодиода и замерьте напряжение на резисторе в 200 Ом.


сопротивлением Rш=10 Ом (рис.3), оставив щупы осциллографа на резисторе 200 Ом. Замкните цепь, запустите регистрацию, и, остановив регистрацию, убедитесь, что напряжение на резисторе в 200 Ом и яркость светодиода не изменились. Резистор в 10 Ом с сопротивлением малым по сравнению с общим сопротивлением цепи будем называть шунтом . Шунт в данной цепи уменьшает силу тока примерно на 5%, то есть

не влияет и на напряжение на элементах в цепи и яркость светодиода. Включая его в участок цепи, через который нужно измерить силу тока, измеряя напряжение на нем, измеряют силу тока, поскольку для резистора выполняется закон Ома I=U/R.

8. Исключите из цепи (рис.3) светодиод. Переключите щупы Канала №1 осциллографа с

источника тока, на шунт. Откройте вкладку «Исходные данные» (кнопка ) и внесите в

таблицу значение сопротивления шунта = 10 Ом (рис. 4).


Рис.4 Выберите полярность подключения осциллографического датчика таким образом, чтобы

по каждому из каналов регистрировался положительный сигнал. Запустите регистрацию и, получив сигнал с обоих каналов осциллографа, остановите регистрацию. Установив желтый маркер на экран. Перейдите на вкладку «Таблица окна «Обработка» и выберите ячейку в столбце «U, В» (рис. 5).


(синяя оплетка кабеля осциллографа и синий цвет сигнала на экране) осциллографа в выбранную ячейку Таблицы. Для заполнения столбца с напряжением на шунте выберите ячейку в столбце «Uш, В» (рис.5) и нажмите кнопку красного цвета — значение напряжения измеренного на Канале №1 (красная оплетка и красный цвет сигнала на экране) отправится в соответствующую ячейку Таблицы. Рассчитайте значение силу тока через шунт и внесите ее в ячейку в нижней части таблицы (рис.5). После внесения «Исходных данных» эта «серая» ячейка становится «желтой», при внесении правильного значения – «зеленой», при внесении ошибочного значения – «красной». При «зеленой» ячейке дальнейшие расчеты значения и заполнение соответствующих ячеек в Таблице осуществляется автоматически (рис.6).


9. Запустите регистрацию и, меняя положение ручки резистора с переменным напряжением, добейтесь смены напряжения на резисторе 200 Ом и силы тока (и соответственно напряжения на шунте) в цепи. Останавливая запись, зарегистрируйте несколько значений напряжений на резисторе и шунте. Без заполнения нескольких строк в Таблице построения Графика (см.п.10) не будет осуществляться.

ВНИМАНИЕ! Напоминаем, что увеличение числа строк в Таблице осуществляется кнопкой на клавиатуре при заполнении хотя бы одной ячейки в предыдущей строке.

10. Перейдите на вкладку «График U(Iш) зависимости напряжения на резисторе 200 Ом от силы тока через резистор (она равна силе тока через шунт) и проанализируйте полученный график. Выбрав в окошке подбора функций для описания экспериментального графика функцию Y=AX (подбор наилучшей прямой осуществляется по нажатию на кнопку рядом с окном выбора вида функции, рис. 7), убедитесь, что закон Ома U=RI выполняется, а коэффициент пропорциональности А соответствует

значению сопротивлению резистора R 200 Ом.


11. Занесите в Отчет (кнопка ) один из экранов с сигналом осциллографа, содержание вкладок « Исходные данные» и «Таблица», полученный график U(I), а также фото последней электрической цепи, на которой проводились измерении, сделанное с помощью ВЕБ — камеры, и скриншот окна настроек осциллографа (сочетание клавиш Alt-PrtScr), при которых проводились измерения.

ВНИМАНИЕ! Копирование в Отчет содержимого любой вкладки окна «Обработка» и кадр видео с установкой, регистрируемый ВЕБ – камерой, осуществляется в место, указываемое не курсором клавиатуры, а КУРСОРОМ МЫШИ. Содержимое вкладки НЕ ВСТАВЛЯЕТСЯ В ОТЧЕТ, ЕСЛИ ВЫ НЕ ОТКРЫВАЛИ эту вкладку.

Генератор развертки вырабатывает импульсы напряжения пилообразной формы (рис.3). Эти импульсы подаются на пластины, вызывающие отклонение луча по оси X . Под действием напряжения пилообразной формы луч движется медленно с постоянной скоростью слева на право и скачком, незаметно для наблюдающего, в обратном направлении. Медленное движение луча называется прямым ходом, а быстрое — обратным ходом луча. Рис. 3

Если на У пластины напряжение не подано, то при прямом ходе луч на экране осциллографа вычерчивает горизонтальную линию — линию развертки. При одновременной подаче переменного напряжения на У — пластины, на экране вычерчивается кривая изменения входного напряжения во времени. Частота генератора развертки должна соответствовать частоте исследуемого напряжения. Чаще всего частота генератора развертки ниже или равна частоте исследуемого сигнала, кроме этого, каждое новое колебание генератора начинается при одной и той же фазе исследуемого напряжения. В противном случае изображение на экране становится неустойчивым и затрудняет измерения.

Современные осциллографы снабжены генератором развертки с калиброванной частотой. Это означает, что частота генератора изменяется ступенчато и каждому положению переключателя частоты генератора развертки соответствует обозначенное на переключателе значение времени  прохождения луча в горизонтальном направлении (например, = 1 мс/дел.). Известное время прохождения луча по экрану осциллографа позволяет довольно просто измерять интервалы времени между двумя мгновенными значениями напряжения исследуемого сигнала. Например, измеряют время одного или нескольких периодов исследуемого сигнала t = mT и рассчитывают его частоту по формуле

f = m / t = m / , (1) где m число полных колебаний измеряемого сигнала (m = 1, 2, 3…),

Т период колебаний входного напряжения.

Измерение напряжений и токов

Усилитель вертикального отклонения снабжен ступенчатым делителем напряжения. Каждое положение переключателя соответствует определенному значению напряжения k , приходящемуся на одно деление шкалы осциллографа (например k = 1 В/дел.). Для измерения амплитудного значения входного напряжения его изображение рукояткой установить так, чтобы осевая линия проходила симметрично относительно верхнего и нижнего края осциллограммы. Отсчитав расстояние от осевой линии до точки, соответствующей максимальному отклонению луча по вертикали в делениях шкалы осциллографа, рассчитать напряжение, умножив получившееся значение на цену деления шкалы k . При синусоидальном входном напряжении действующее значение напряжения получится путем введения множителя

или, если измерен размах амплитуды – от нижнего края осциллограммы до верхнего,

или (2)

Если измерен размах амплитуды – от нижнего края осциллограммы до верхнего.

Для измерения силы тока в разрыв исследуемой цепи включают резистор минимально возможной величины, напряжение на котором пропорционально протекающему току. Величину тока рассчитывают по закону Ома.

Не следует забывать, что осциллограф в первую очередь предназначен для визуализации электрических процессов. Относительная погрешность измерения напряжений составляет в лучшем случае несколько процентов. Для более точных измерений необходимо использовать соответствующие измерительные приборы.

Устройство и принципы измерений. Часть 10. Окончание

Работа с осциллографом

 

Настройка

 

В этом разделе кратко описывается, как настроить и начать использовать осциллограф, в частности, как заземлить осциллограф, откалибровать осциллограф и выполнить компенсацию пробника.


Правильное заземление — важный шаг при настройке для проведения измерений или работы в цепи. Правильное заземление осциллографа защищает вас от опасного поражения электрическим током, а собственное заземление защищает ваши схемы от повреждений.

Заземление осциллографа

 

Заземлить осциллограф означает подключить его к электрически нейтральной контрольной точке, например, к заземлению. Заземлите осциллограф, вставив трехконтактный шнур питания в розетку, заземленную на землю.

 

Заземление осциллографа необходимо для безопасности. Если высокое напряжение контактирует с корпусом незаземленного осциллографа — любой частью корпуса, включая ручки, которые кажутся изолированными, — это может вызвать электрошок. Однако с правильно заземленным осциллографом ток проходит через заземляющий путь к земле, а не через вас к земле.

 

Заземление также необходимо для точных измерений с помощью осциллографа. Осциллограф должен иметь то же заземление, что и все цепи, которые вы тестируете.

 

Некоторые осциллографы не требуют отдельного заземления. Эти осциллографы имеют изолированные корпуса и элементы управления, что защищает пользователя от любой возможной опасности поражения электрическим током. 

Заземление себя

 

Если вы работаете с интегральными схемами (ИС), вам также необходимо заземлить себя. Интегральные схемы имеют крошечные пути проводимости, которые могут быть повреждены статическим электричеством, которое накапливается на вашем теле. Вы можете испортить дорогую ИС, просто пройдя по ковру или сняв свитер, а затем прикоснувшись к выводам ИС. Чтобы решить эту проблему, наденьте заземляющий браслет, как показано на Рис. 64. Этот браслет безопасно передает статические заряды на вашем теле на землю.

 

Настройка органов управления

 

После подключения осциллографа взгляните на переднюю панель. Как описано ранее, передняя панель обычно делится на три основные секции: вертикальной развёртки, горизонтальной развёртки и триггерную. В вашем осциллографе могут быть и другие секции, в зависимости от модели и типа прибора, будь то аналоговый или цифровой.
 
Обратите внимание на входные разъемы на вашем осциллографе — именно сюда вы подключаете пробники. Большинство осциллографов имеют как минимум два входных канала, и каждый канал может отображать сигнал на экране.  


Для сравнения сигналов полезно использовать несколько каналов.

 

Некоторые осциллографы имеют кнопки АВТОУСТАНОВКА и / или ПО УМОЛЧАНИЮ, с помощью которых можно настроить элементы управления за один шаг для согласования сигнала. Если ваш осциллограф не имеет такой функции, то перед выполнением измерений полезно установить элементы управления в стандартные положения.

 

Общие инструкции по установке осциллографа в стандартные положения следующие:

 

Настройка осциллографа на отображение канала 1

 

• Установите вертикальную шкалу вольт / деления и элементы управления положением в среднее положение.

• Отключите переменную вольт / деление

• Отключить все настройки увеличения

• Установите входную связь канала 1 на постоянный ток.

• Установите режим триггера на автоматический

• Установите источник триггера на канал 1

• Установите удержание триггера на минимум или выключите

• Установите регулятор интенсивности на номинальный уровень просмотра, если он доступен.

• Отрегулируйте фокусировку для получения четкого изображения, если доступно

• Установите элементы управления временем / делением и положением по горизонтали на средние значения

• Настройте канал 1 вольт / деление так, чтобы тестируемый сигнал занимал как можно больше из 10 вертикальных делений без ограничения или искажения этого сигнала.

 

Калибрование показаний прибора

 

В дополнение к правильной настройке осциллографа для точных измерений рекомендуется периодическая самокалибровка прибора.

 

Калибровка необходима, если температура окружающей среды изменилась более чем на 5 ° C (9 ° F) с момента последней самокалибровки или один раз в неделю. В меню осциллографа это можно запустить как «Компенсация пути прохождения сигнала».

 

Более подробные инструкции см. В руководстве, прилагаемом к осциллографу. В разделе «Системы и элементы управления осциллографа» данного учебного пособия более подробно описаны элементы управления осциллографом.

 

Задействование пробников

 

Теперь вы готовы подключить пробник к осциллографу. Пробник, если он хорошо согласован с осциллографом, позволит вам получить доступ ко всей мощности и производительности осциллографа и обеспечит целостность измеряемого сигнала.

 

Для получения дополнительной информации см. «Полная система измерения» раздела «Системы и элементы управления осциллографом» или «Азбука датчиков» Tektronix.

 

Подключение заземляющего зажима

 

Для измерения сигнала требуется два соединения: соединение наконечника пробника и соединение заземления. Фиксаторы (датчики) пробника поставляются с зажимом типа «крокодил» для заземления датчика в проверяемой цепи. На практике вы прикрепляете зажим заземления к известной точке заземления в цепи, например, к металлическому шасси ремонтируемой стереосистемы, и касаетесь наконечником щупа контрольной точки в цепи тестирования. 

 

 

Рис 65. Последствия неправильной компенсации пробника

 

Компенсация пробника

 

Пробники напряжения с пассивным затуханием должны быть скомпенсированы относительно осциллографа. Перед использованием пассивного пробника необходимо его скомпенсировать — сбалансировать его электрические свойства с конкретным осциллографом.

 

Вы должны выработать привычку компенсировать пробник каждый раз при настройке осциллографа. Плохо отрегулированный зонд может снизить точность ваших измерений. На рисунке 65 показано влияние тестового сигнала 1 МГц при использовании пробника, который не скомпенсирован должным образом.


Большинство осциллографов имеют опорный сигнал прямоугольной формы, поступающий на вывод на передней панели, используемый для компенсации пробника. 

 

Общие инструкции по компенсации пробника следующие: 

 

•    ✓ Присоедините щуп к вертикальному каналу

•    ✓ Подключите наконечник пробника к датчику компенсации, т. е. к прямоугольному опорному сигналу.

•    ✓ Присоедините заземляющий зажим зонда к земле

•    ✓ Убедитесь в наличии квадратичного опорного сигнала

•    ✓ Отрегулируйте пробник так, чтобы углы прямоугольной волны были именно что прямоугольными.

 

Когда вы компенсируете пробники, при этом последовательно прикрепляете какие-либо дополнительные необходимые для тестов наконечники, то всё равно всегда подсоединяйте пробник к вертикальному каналу, который вы собираетесь задействовать. Это гарантирует, что осциллограф будет иметь те же электрические свойства, что и измеряемые контура и объекты. 

 

Осциллографические методы измерений

 

В этом разделе рассматриваются основные методы измерения. Два основных измерения, которые вы можете сделать, являются измерения напряжения и времени. Практически любое другое измерение основано на одном из этих двух фундаментальных методов.

 

В этом разделе обсуждаются методы выполнения визуальных измерений с помощью экрана осциллографа. Это распространенный метод с аналоговыми приборами, который также может быть полезен для «быстрой» интерпретации дисплеев DSO и DPO.

 

Обратите внимание, что большинство цифровых осциллографов включают в себя инструменты автоматизированного измерения. Знание того, как производить измерения вручную, как описано здесь, поможет вам понять и проверить автоматические измерения DSO и DPO. Автоматические измерения объясняются далее в этом разделе.

Измерения напряжения 

 

Напряжение — это величина электрического потенциала, выраженная в вольтах, между двумя точками в цепи. Обычно одна из этих точек заземление (ноль вольт), но не всегда. Напряжения также можно измерять от пика до пика — от точки максимума сигнала до точки его минимума. Необходимо точно указывать, какое напряжение имеется в виду.

 

Осциллограф — это прежде всего прибор для измерения напряжения. После того, как вы измерили напряжение, другие величины можно будет просто вычислить. Например, закон Ома гласит, что напряжение между двумя точками в цепи равно току, умноженному на сопротивление. Из любых двух из этих величин вы можете вычислить третье по следующей формуле:

 

Напряжение = Ток x Сопротивление

Ток = Напряжение/ Сопротивление   
 

Сопротивление  =  Напряжение/ Ток

Закон мощности:  Мощность = Напряжение x Ток

 

Еще одна удобная формула — это степенной закон: мощность сигнала постоянного тока равна напряжению, умноженному на ток. Для сигналов переменного тока вычисления более сложны, но суть в том, что измерение напряжения — это первый шаг к вычислению других величин. На рис. 66 показано напряжение одного пика (Vp) и размах напряжения (Vp – p).

 

Самый простой метод измерения напряжения — это подсчет количества делений, на которое проходит осциллограмма по вертикальной шкале осциллографа. Настройка сигнала для покрытия большей части экрана по вертикали обеспечивает наилучшие измерения напряжения (см. рис. 67).Чем больше вы задействуете площади экрана, тем точнее будут результаты измерений. 

 

Многие осциллографы имеют экранные линейные курсоры, которые позволяют автоматически выполнять измерения формы сигнала на экране без необходимости подсчитывать отметки на сетке. Курсор — это просто линия, которую вы можете перемещать по экрану. Две горизонтальные линии курсора можно перемещать вверх и вниз, чтобы ограничить амплитуду формы волны для измерения напряжения, а две вертикальные линии перемещаются вправо и влево для измерения времени. Показания фиксируют напряжение или время в их положениях.

 

Измерения времени и частоты

 

Вы можете производить измерения времени, используя горизонтальную шкалу осциллографа. Измерения времени включают измерение периода и ширины импульсов. Частота является обратной величиной периода, поэтому, если вы знаете период, частота делится на единицу, деленную на период. Как и измерения напряжения, измерения времени становятся более точными, если вы настраиваете часть измеряемого сигнала, чтобы покрыть большую площадь экрана, как показано на рис. 68. 

 

Измерения ширины импульса и времени нарастания

 

Во многих приложениях важны детали формы импульса. Импульсы могут искажаться и вызывать сбои в работе цифровой схемы, а синхронизация импульсов в последовательности импульсов часто бывает значительной.

 

Стандартные измерения импульсов — это ширина и время нарастания импульса. Время нарастания — это время, необходимое импульсу для перехода от низкого напряжения к высокому. Обычно время нарастания измеряется от 10% до 90% полного напряжения импульса. Это устраняет любые неровности на переходных углах импульса. Ширина импульса — это время, которое требуется импульсу для перехода от низкого уровня к высокому и снова к низкому. Обычно ширина импульса измеряется при 50% от полного напряжения. На рисунке 69 показаны эти точки измерения.

 

Измерения импульсов часто требуют точной настройки запуска. Чтобы стать экспертом в захвате импульсов, вы должны узнать, как использовать задержку запуска и как настроить цифровой осциллограф на захват данных до запуска, как описано в разделе «Системы и элементы управления осциллографом». Горизонтальное увеличение — еще одна полезная функция для измерения импульсов, поскольку она позволяет видеть мелкие детали быстрого импульса. 

 

 Рис.70 Паттерны Лиссажу

 

Измерения фазового сдвига 

 

Один из методов измерения фазового сдвига — разницы во времени между двумя в остальном идентичными периодическими сигналами — заключается в использовании режима XY. Этот метод измерения включает в себя ввод одного сигнала в вертикальную систему, как обычно, а затем другого сигнала в горизонтальную систему — это называется измерением XY, поскольку оси X и Y отслеживают напряжения.

 

Форма волны, возникающая в результате такой компоновки, называется паттерном Лиссажу (назван в честь французского физика Жюля Антуана Лиссажу и произносится как LEE – sa – zhoo). По форме паттерна Лиссажу можно определить разность фаз между двумя сигналами. Вы также можете определить их соотношение частот. На рис. 70 показаны паттерны Лиссажу для различных соотношений частот и фазовых сдвигов.

Методика измерения XY возникла в аналоговых осциллографах. У DSO могут возникнуть трудности с созданием дисплеев XY в реальном времени. Некоторые DSO создают изображение XY, накапливая сработавшие точки данных с течением времени, а затем отображают два канала как отображение XY. 

 

DPO, с другой стороны, могут получать и отображать подлинное изображение в режиме XY в реальном времени, используя непрерывный поток оцифрованных данных. DPO также могут отображать изображение XYZ с усиленными участками. В отличие от дисплеев XY на DSO и DPO, эти дисплеи на аналоговых осциллографах обычно ограничены полосой пропускания в несколько мегагерц.

 

Другие методы измерения

 

В этом разделе рассмотрены основные методы измерений. Другие методы измерений включают настройку осциллографа для проверки электрических компонентов на сборочной линии, улавливание неуловимых переходных сигналов и многие другие. Методы измерения, которые вы будете использовать, будут зависеть от вашего приложения, но вы уже узнали вполне достаточно, чтобы начать работу. Самостоятельно попрактикуйтесь в использовании осциллографа и узнайте о нем больше. 

 

Скоро его работа станет для вас второй натурой!

 

По материалам компании Gtest (ООО «Контентус»)

 

 

Катодный осциллограф — Справочник химика 21

    Для измерения сопротивления электролитов пользуются мостами переменного тока (рис. 17). Натянутая калиброванная проволока аЬ имеет три контакта — неподвижные а и Ь п подвижный й. К неподвижным контактам присоединены исследуемое сопротивление Ях и магазин сопротивления J м Скользящий контакт соединяется с телефоном Т или другим нуль-инструментом, например с катодным осциллографом или ламповым вольтметром. Второй провод от телефона соединяется с точкой с, лежащей между и Нм- Кроме того, к контактам а и Ь присоединяется генератор переменного тока звуковой частоты ГЗ. [c.56]
    Подобные соображения привели к использованию катодного осциллографа и приемника давления, а также и других оптических индикаторов типа Цейсс-Икон , Сперри и др. [c.611]

    Огромное значение имеет применение люминофоров в различных электронно-лучевых приборах катодных осциллографах, телевизорах и других. Экраны телевизора обычно изготовляют из сульфида цинка. [c.545]

    Г — источник синусоидального напряжения О — катодный осциллограф [c.55]

    Уравнение (37.13) называется уравнением Ильковича для мгновенного тока (т. е. для тока в любой заданный момент времени). Согласно уравнению (37.13) ток на растущую каплю должен возрастать пропорционально /I/. Такая зависимость, действительно, наблюдается, если измерить ток при постоянном потенциале при помощи какого-либо безынерционного прибора, например катодного осциллографа, подключенного к некоторому эталонному сопротивлению в цепи капельного электрода. Как видно из рис. 96 (кривая I), за период жизни кап- [c.180]

    Осциллографическая полярография в широком смысле предполагает сочетание двух элементов измерительной установки ртутного капельного электрода (или электрода в виде висячей ртутной капли) и катодного осциллографа, регистрирующего зависимость тока или потенциала от времени. Если на ячейку накладывается разность потенциалов, изменяющаяся во времени по определенному закону, то определяют зависимость тока от времени. Если же через ячейку пропускается ток, изменяющийся во времени по заданной программе, то при помощи осциллографа регистрируют зависимость потенциала электрода от времени. [c.206]

    Г—генератор синусоидального напряжения Я1, 2—эталонные сопротивления О — катодный осциллограф J — магазины сопротивления и емкости Я — электрохимическая ячейка 1 — рабочий электрод 2 — вспомогательный электрод 3 — электрод сравнения КВ — катодный вольтметр Д — дроссель р — делитель напряжения [c.155]

    Зависимость 1 от I можно зарегистрировать с помощью любого безынерционного прибора, например катодного осциллографа или короткопериодного гальванометра, когда период собственных коле- [c.225]

    В последние годы сконструированы устройства, основанные на принципе фазового детектирования, которые при условии (1.17) автоматически регистрируют емкость двойного слоя С и сопротивление раствора R. При этом средний потенциал исследуемого электрода медленно изменяется во времени по линейному закону и кривые зависимости R и С от Е регистрируются на ленте самописца или на экране катодного осциллографа. Протекание электрохимического процесса характеризуется резким увеличением сопротивления в схеме, изображенной на рис. 1.9. Поэтому по зависимости R от Е можно легко выделить область идеальной поляризуемости, где измеренные значения емкости дают сведения об адсорбции органических веществ на поверхности электрода. [c.24]


    I ваемый катодным осциллографом. [c.168]

    Напряжение с усилителя 4 и передается на пластины, отклоняющие зайчик катодного осциллографа в вертикальном напра-17  [c.259]

    Разность потенциалов между поляризуемым электродом 8 и электродом 9 подают на самописец, перо которого может пройти всю шкалу за одну секунду и лента которого имеет достаточную скорость движения. Если вместо самописца пользоваться катодным осциллографом, то компенсирующий потенциометр 3 не нужен, поскольку луч осциллографа можно установить в любом положении, изменяя напряжение в выходном контуре усилителя, управляющего горизонтальным смещением. [c.260]

    Ступенчатое изменение потенциала исследуемого электрода или тока поляризации обеспечивается с помощью двух источников задающего напряжения. В случае циклических измерений для записи наблюдаемых скачков во времени используют короткопериодный гальванометр, самописец или катодный осциллограф. По абсолютной величине скачки потенциалов между поляризуемым электродом и электродом сравнения первоначально полностью определяются значениями фр и ф,-, затем эта величина поддерживается постоянной. Усилитель постоянного напряжения прямого действия позволяет существенно сократить время скачкообразного изменения потенциала (до 10 с и меньше). [c.55]

    Резкий скачок потенциала обычно достигается при помощи электронного потенциостатического устройства — потенциостата, а для записи по времени используют короткопериодный гальванометр, самописец или катодный осциллограф. Основой измерительной схемы является потенциостат 3 (рис. 71), регулирующий величину тока, протекающего через ячейку (двухэлектродная ячейка подобна полярографической ячейке), так что разность потенциалов между поляризуемым капельным ртутным электродом и электродом сравнения пер- [c.311]

    Для визуального наблюдения спектра турбулентных пульсаций использовался катодный осциллограф ЭО-05. Измерение среднего квадратичного значения пульсаций тока на выходе из усилителя производилось статическим вольтметром. [c.237]

    В ряде работ [25, 26] предложены методы измерения мощности, поглощаемой ЭЛК с помощью катодного осциллографа. В работе [27] описан метод [c.180]

    При прохождении волны сжатия по заряду датчик вовлекается в движение. Э.д.с., наведенная на его концах, записывается на катодном осциллографе. При постоянных Н тз. Ь величина э.д.с. является функцией только скорости движения датчика, которая равна массовой скорости вещества в волне. [c.20]

    Магнитное поле обычно создается электромагнитом. Электромагниты, используемые в ИХФ, имеют напряженность магнитного поля в центре зазора 400—800 э с однородностью 1%. В качестве регистрирующего устройства использовали двухлучевой катодный осциллограф ОК-17 с частотой пропускания по обоим каналам 10 мгц и временем нарастания переходной характеристики [c.20]

    Кратковременные усилия, действующие на образец, удобно регистрировать осциллографическим методом. Схема состоит из емкостного датчика,производящего амплитудную модуляцию тока высокой частоты, усилителя, детектора и катодного осциллографа. Благодаря высокой частоте собственных колебаний датчика (до 100 кГц) достигается неискаженная запись усилий в диапазоне частот от О до 5000—10 000 Гц. Прибор работает следующим образом. Усилие, действующее на образец, вызывает прогиб мембраны датчика, изменение емкости которого преобразуется в изменение электрического напряжения. Полученный электрический сигнал усиливается и производит вертикальное смещение луча на экране трубки осциллографа. Одновременно с подачей тока на катушку I (см. рис. 1.8) включается временная разверстка, которая осуществляет горизонтальное смещение луча осциллографа. На экране трубки осциллографа регистрируется изменение приложенного к образцу усилия во времени. [c.30]

    Измерение температуры образца проводится хромель-копелевой термопарой И. Термо-ЭДС термопары измеряется компенсационным методом на стандартном потенциометре типа ПП. Ошибка измерения температуры не превышает 0,5 °С. В другом варианте температура записывается на электронном автоматическом потенциометре 10 (рис. 1.13) с его помощью она может поддерживаться постоянной с точностью до 1°С. Контроль за синусоидальностью колебаний осуществляется наблюдением формы синусоидальной кривой на экране катодного осциллографа 15 и в отдельных затруднительных случаях по шкале анализатора гармоник. Коэффициент нелинейных искажений (оценка гармонических составляющих основного тока) не превышает 1 %  [c.37]

    Для реализации последней схемы сигнал от датчика колебаний подается на горизонтальные пластины катодного осциллографа, а к вертикальным пластинам подводят синусоидальный сигнал от генератора звуковой частоты, причем частота этого сигнала измеряется с [c.152]

    Для лучшего регулирования /пост и (Уперем с целью получения нужных соотношений полупериодов рекомендуется использовать катодный осциллограф в качестве контрольного прибора для проверки и регулирования силы тока и напряжения. [c.251]

    Измерения проводят при помощи моста для измерения импеданса (см. рис. 80). Источником переменного тока различных частот от 50 до 100 000 Гц служит генератор 7 нуль-инструментом — катодный осциллограф 5 с чувствительностью 3 мВ/см. Емкостная и омическая составляющие компенсируются отдельно при помощи прецизионных магазинов емкостей С с пределом измерений от 0,001 до 15 мкФ и магазина сопротивлений с постоянной индуктивностью и с пределом измерений от 0,01 до 10000 Ом. Индуктивность магазина, равная 10- 2Г, компенсируется катущкой из медного провода, включенной последовательно с измерительной ячейкой 4. Два постоянных плеча моста состоят из прецизионных конденсаторов на 1 мкФ каждый. Для увеличения точности измерений 50-периодную частоту отфильтровывают трансформатором (без сердечника с параллельным включением групп витков). [c.191]


    Потенциометр 3 компенсирует значение фр так, что на входе усилителя до изменения плотности заряда электрода напряжение равно нулю. Снизить время заряжания двойного электрического слоя можно, если потенциометр 3 зашунтировать большой емкостью (Сг— —300 мкф). Значение т] регистрируется с помощью катодного осциллографа. Экстраполяция г)—/-кривых на нулевое время в координатах Igii—/ позволяет определить величину т1(=о и емкость двойного слоя при протекании электрохимической реакции, так как [c.317]

    I — стальная пластина 2 — покрытие 3—стакан — клломельный электрод 5 —платиновый электрод 5 —клемма 7 — катодный вольтметр 5 —генератор переменного тока 5 — усилитель к осциллографу — катодный осциллограф //—крышка стакана /2 — электролитический ключ Ri и Ri —плечи моста —магазин сопротивлений от 0,1 до 10 МОм С4 —магазин емкостей от 0,0001 до III мкФ [c.63]

    Пламя у плоской стенкн фотографировали с разной экспозицией, а температуру потока измеряли на различных расстояниях от стенки при похмощи малоинерционного термометра сопротивления (с толщиной няти 0,005 мм), выходной сигнал которого через ламповый усилитель подавался на экран катодного осциллографа I-1 и фотографировался с него кинокамерой КС-50Б. [c.31]

    Другим типом усилительного устройства была динамическая станция Т-ПМ конструкции и изготовления ЦКТИ. Схема измерения приведена на рис. 4,6, из которого видно, что в этом случае при измерении отпадает потребность в изготовлении датчика с двумя тензометрами. Тензостанция Т-ПМ обычно работала совместно со шлейфным осциллографом Н-102 и двухлучевым катодным осциллографом 2 КО-1 фирмы КРТ или ЭНО-1. [c.270]

    Щель v4i, освещенная ртутной лампой S, питаемой от сети переменного тока, со светофильтром W, выделяющим линию X = 579 нм, проектируется на исследуемую пленку ТТ с помощью фотообъектива L. Здесь — апертурная диафрагма — иодхининовый поляроид — поляроид, приводившийся во вращение вокруг отраженного пучка как оси с частотой около 1 Гц. Модулированный свет падает на фотоэлектронный умножитель, напряжение которого усиливается промежуточным усилителем R и подается на катодный осциллограф О, который служит индикатором наличия или отсутствия модуляции фототока. Ку я — две пластинки XIА. Главные направления пластинки К расположены под углом 45° к плоскости падения, а пластинка К находится в отсчетном лимбе. Две толстые (1 см) пластинки, вырезанные из исландского шпата параллельно оптической оси, служат Dp для деполяризации лучей с целью устранения влияния чувствительности фотокатода к направлению поляризации D ддя устранения когерентности колебаний продольной (II) и поперечной (J ) слагающих луча. При вдвинутом декогеренторе [c.216]

    Г— / С-генератор Z — измерительная ячейка — эталонное сопротивление У —усилитель ФД —фазовый детектор ф-фазоука-затель ЭЯ—электронный переключатель ОЯ —катодный осциллограф вольтметр  [c.242]

    Г —/ С-генератор —нзмернтельная ячейка —эталонное сопротивление У —усилитель ФД —фазовый детектор ф-фазоука-затель ЭП— электронный переключатель ОЯ —катодный осциллограф К—вольтметр  [c.242]

    Датчик представляет собой медный стержень диаметром 1,1 мм с намотанной виток к витку спиралью, выполненной из провода ПЭВКТ диаметром 0,1 мм [20]. Один конец намотки припаивается к медному стержню, а другой вместе со стержнем — к коак-сиальному кабелю. Датчик вместе с частью кабеля помещается в исследуемый заряд (в основном для этого применяются литые заряды или заряды жидкого ВВ). Свободные концы коаксиального кабеля соединяются с катодным осциллографом, регистрирующим изменение сопротивления датчика при прохождении процесса. [c.16]

    Пьезоалектрический метод. Пьезоэлектрическая аппаратура основана на том, что измеряемое давление р посредством пьезоэлектрика преобразуется в пропорциональное по величине электрическое напряжение V. Получаемый сигнал усиливается и затем регистрируется при помощи шлейфного или катодного осциллографов. Измеряемое давление, воздействуя на пьезоэлектрик, вызывает появление на его гранях электрического заряда [c.17]

    Замена капельного электрода на стационарный ртутный позволила Делахею и Берзинсу [46] значительно упростить аппаратуру. Позднее Делахей и Маттакс [54] заменили также катодный осциллограф на самописец. [c.488]


Как осциллограф может измерить ток?

Большинство осциллографов напрямую измеряют только напряжение, а не ток, однако есть несколько способов измерить ток с помощью осциллографа:

1. Измерьте падение напряжения на шунтирующем резисторе — в конструкции некоторых блоков питания могут быть встроены шунтирующие резисторы для обратной связи. Один из способов — измерить падение дифференциального напряжения на таком резисторе. Обычно это резисторы небольшого номинала, часто менее 1 Ом.

2. Измерение тока с помощью токового пробника — При использовании в сочетании с возможностями измерения напряжения осциллографа, токовые пробники позволяют выполнять широкий спектр важных измерений мощности, таких как мгновенная мощность, средняя мощность и фаза.

Чтобы ваши текущие измерения были максимально точными, необходимо выбрать и правильно применить наиболее подходящую технику. У каждого из двух вышеперечисленных методов есть свои преимущества и недостатки, которые мы рассмотрим ниже:

Измерение тока как падения напряжения на шунтирующем резисторе

Если в блоке питания встроен резистор считывания тока («шунтирующий» резистор), это наиболее удобный подход.Измерение падения напряжения на измерительном резисторе с помощью активного дифференциального пробника даст хорошие результаты, если синфазный сигнал находится в пределах указанного рабочего диапазона пробника, а падение напряжения достаточно велико.

Однако использование дифференциального пробника для сигналов низкого уровня требует некоторого внимания к снижению шума в системе измерения.

  • Используйте наименьшее доступное затухание пробника и ограничьте полосу пропускания пробника или осциллографа
    , чтобы уменьшить шум измерительной системы.
  • Кроме того, имейте в виду, что емкость и сопротивление зонда будут подключены параллельно
    с резистором считывания, и хотя они предназначены для минимизации воздействия на
    тестируемое устройство, вы должны знать, что они существуют.


Подключение сенсорного резистора последовательно с нагрузкой требует тщательного проектирования. Когда значение сопротивления
увеличивается, падение напряжения на ампер увеличивается в соответствии с законом
Ома, тем самым улучшая качество измерения тока.Однако рассеиваемая мощность в резисторе увеличивается пропорционально квадрату тока, и необходимо учитывать дополнительное падение напряжения. Кроме того, резисторы добавляют цепи индуктивное сопротивление. И не забывайте, что входная емкость дифференциального пробника появляется параллельно измерительному резистору, образуя RC-фильтр.

Если вы добавляете в схему резистор считывания, постарайтесь добавить его как можно ближе к земле, чтобы минимизировать синфазные сигналы на резисторе, которые система измерения должна отклонить.И, в отличие от высокопроизводительных токовых пробников, характеристика подавления синфазного сигнала при измерениях дифференциального напряжения имеет тенденцию к падению по частоте, что снижает точность измерений высокочастотного тока с помощью измерительных резисторов.

Измерение тока с помощью токоизмерительного щупа

Ток, протекающий через проводник, вызывает формирование поля электромагнитного потока вокруг проводника
. Токовые пробники предназначены для определения силы этого поля и преобразования ее в соответствующее напряжение
для измерения с помощью осциллографа.

Это позволяет просматривать и анализировать формы сигналов тока с помощью осциллографа. При использовании в
в сочетании с возможностями измерения напряжения осциллографом, токовые пробники
также позволяют выполнять широкий спектр измерений мощности. В зависимости от математических возможностей осциллографа формы сигнала
эти измерения могут включать в себя мгновенную мощность
, истинную мощность, полную мощность и фазу.

Существует два основных типа токовых пробников для осциллографов:

  • Пробники переменного тока
  • Пробники постоянного / переменного тока


Оба типа используют принцип действия трансформатора для измерения переменного тока (AC) в проводнике
.Для работы трансформатора через проводник должен протекать переменный ток.

Этот переменный ток заставляет магнитное поле нарастать и коллапсировать в соответствии с амплитудой и направлением тока. Когда чувствительная катушка помещается в это магнитное поле, изменяющееся магнитное поле индуцирует пропорциональное напряжение на катушке за счет простого действия трансформатора. Этот связанный с током сигнал напряжения затем преобразуется и может отображаться на осциллографе в виде масштабированного по току сигнала.

Простейшие датчики переменного тока представляют собой пассивные устройства, которые представляют собой просто катушку, которая
намотана на магнитный сердечник, например, из ферритового материала, в соответствии с точными характеристиками. Некоторые из них представляют собой твердотельные тороиды
и требуют, чтобы пользователь проложил проводник через сердечник. В токовых пробниках с разъемным сердечником используется точно спроектированная механическая система, которая позволяет открывать сердечник и зажимать его вокруг проводника без разрыва цепи при испытании. Пробники тока с разъемным сердечником обладают высокой чувствительностью и работают без питания, но являются механически жесткими и обычно имеют небольшую апертуру, что может ограничивать их универсальность.

Пробники переменного тока

, основанные на технологии катушки Роговского, являются альтернативой токовым пробникам со сплошным и разъемным сердечником
. Катушка Роговского использует воздушный сердечник и является механически гибкой,
позволяет открывать катушку и наматывать ее на провод или вывод компонента. И поскольку сердечник не является магнитным материалом, катушки Роговского не насыщаются магнитным полем при высоких уровнях тока, даже в тысячи ампер. Однако они, как правило, имеют более низкую чувствительность, чем пробники с разъемным сердечником, и для них требуются активные формирователи сигнала для интеграции сигнала с катушки и, следовательно, требуется источник питания.

Для многих приложений преобразования энергии пробник переменного / постоянного тока с разъемным сердечником является наиболее универсальным, точным и простым в использовании решением. В датчиках переменного / постоянного тока используется трансформатор для измерения переменного тока и устройство на эффекте Холла для измерения постоянного тока. Поскольку они включают в себя активную электронику для поддержки датчика Холла, для работы зондов переменного / постоянного тока требуется источник питания. Этот источник питания может быть отдельным источником питания или может быть интегрирован в некоторые осциллографы.

Видеообзор того, как измерить ток осциллографом:

Ознакомьтесь с продуктами Tektronix на RS:

Как использовать датчики тока

Узнайте больше о том, как использовать датчики тока.Обзор основных методов и мер предосторожности

Обзор

Поскольку свойства электричества невидимы, невозможно сразу определить природу проблем, когда они возникают. В некоторых случаях становится необходимым измерять ток, например, в программах повседневного обслуживания, направленных на предотвращение возникновения проблем в первую очередь, и в попытках определить причину, когда проблемы действительно возникают. Ток можно измерить с помощью различных инструментов, включая цифровые мультиметры, токоизмерительные клещи и токоизмерительные щупы.

  • Цифровой мультиметр DT4282

  • Токоизмерительные клещи переменного тока CM4141

  • Датчик тока CT6710

Эта страница предлагает легкое для понимания введение в такие темы, как основные методы использования датчиков тока и соответствующие меры предосторожности.

Основы измерения тока

Измерение тока — один из самых фундаментальных методов измерения электронных устройств, который используется во многих ситуациях. Примеры включают не только проверки качества во время разработки продукта, но и работы по техническому обслуживанию, предназначенные для проверки состояния работающих электронных устройств и подтверждения того, протекает ли ток, когда электронные устройства работают со сбоями или выходят из строя.

Для измерения тока используются различные устройства. К основным приборам, которые могут измерять ток, относятся следующие:

  • Цифровые мультиметры
  • Токоизмерительные клещи
  • Токовые пробники (просмотр выходного напряжения токового пробника с помощью осциллографа)

Цифровые мультиметры предлагают доступный способ измерения не только тока, но и также такие свойства, как напряжение и сопротивление. Доступны самые разные типы, от больших настольных до портативных карточных моделей.

Многие люди уже хорошо понимают, как пользоваться цифровым мультиметром. Однако немногие имеют достаточное представление о текущих пробниках и других инструментах.

Токовые пробники: измерение тока в полевых условиях без отключения питания

Токовые пробники могут использоваться с осциллографами для обеспечения дополнительных функций измерения. Их больше всего отличает то, что они могут измерять ток, не требуя отключения цепи. В большинстве мультиметров цепь должна быть отключена, чтобы прибор можно было подключить последовательно со схемой для ее измерения.

Однако, поскольку токовые пробники не требуют отключения цепи, они способны производить более точные измерения, чем цифровые мультиметры, при минимальном воздействии на цепь. Тем не менее, вы можете задаться вопросом, почему токовые пробники могут измерять ток, просто прикрепляясь к проводу.

Причина в том, что они используют различные методы для обнаружения магнитного поля, возникающего вокруг измеряемого тока.
Подробности этих методов выходят за рамки данной статьи, но достаточно сказать, что датчики тока доступны в различных моделях, в том числе некоторые предназначены для измерения только переменного тока, а другие могут измерять как переменный, так и постоянный ток.Существуют также высокочувствительные модели, которые можно подключить к осциллографу для наблюдения за осциллограммами тока.

Как использовать токовый щуп

Использовать токовый щуп не составляет особого труда. Пробники тока используются путем подключения их к осциллографу. Этот процесс может быть довольно простым, например, при подключении токовых пробников к Hioki Memory HiCorder, у которых есть разъемы BNC, позволяющие управлять одним касанием.

Некоторые модели имеют функции, которые делают измерения более эффективными, например автоматическая регулировка нуля и размагничивание (которое можно выполнить, нажав и удерживая кнопку).

  • Закрыть

  • Автоматическая установка нуля и размагничивание одной кнопкой

Пробники тока, разработанные для использования с осциллографами, включают датчики тока с нулевым потоком переменного / постоянного тока, в которых для определения тока используется элемент Холла. Когда метод CT сочетается с элементом Холла, можно измерять как постоянный, так и переменный ток.

Помимо возможности измерения постоянного и переменного тока, этот тип токового пробника обеспечивает отличную линейность без влияния магнитных характеристик B-H магнитного сердечника.Он также обеспечивает широкую полосу частот с высокими характеристиками отношения сигнал / шум. Кроме того, отсутствие шума тока возбуждения означает, что общий шум во время измерения очень низкий.

Меры предосторожности при использовании токового пробника

Некоторые токовые пробники предназначены для измерения цепей, по которым проходят большие токи, в то время как другие могут измерять чрезвычайно малые токи с высокой степенью точности. Обычно формы сигналов слишком малых токов не видны из-за шума. В таких случаях попробуйте несколько раз обмотать контурный кабель, измеряемый, вокруг измерительной жилы.Величина отображаемой формы волны будет увеличиваться пропорционально количеству петель, предлагая способ более надежного измерения таких токов.

Помимо датчиков тока, Hioki предлагает линейку датчиков тока и других продуктов.
Например, клещи для измерения переменного тока можно разделить на «зажимные датчики», «токовые датчики», которые предназначены для наблюдения за формой волны, и «зажимные датчики, датчики переменного / постоянного тока», которые предназначены для наблюдения за уровнями. .

  • Датчик тока CT6701

  • Зажим на датчике 9272-05

  • Датчик постоянного / переменного тока CT6904

Приборы, предназначенные для наблюдения за формами сигналов, отличаются широким частотным диапазоном.Поскольку и пробники, и датчики имеют показатели точности по амплитуде и фазе, которые определяются диапазоном частот, важно определить свое измерительное приложение, чтобы вы могли выбрать правильный продукт.

Использование токовых пробников для измерения тока после тщательного изучения мер предосторожности

Для измерения тока используются такие инструменты, как цифровые мультиметры, токоизмерительные клещи и токоизмерительные щупы. Токовые пробники, которые могут использоваться с осциллографами для обеспечения дополнительных функций измерения, могут измерять постоянный и переменный ток.

Поскольку токовые пробники могут измерять ток, не требуя отключения цепи, они способны выполнять точные измерения, минимизируя влияние на цепь. Почему бы не попробовать измерить ток после определения правильного токового пробника для вашего приложения на основе введения в этой статье о том, как использовать токовые пробники и связанных с ними мер предосторожности?

Приложения

Сопутствующие товары

Осциллограф

против мультиметра | Fluke

Разница между аноскиллоскопом и цифровым мультиметром выражается просто как «картинки vs.числа ». Цифровой мультиметр — это инструмент для точных измерений дискретных сигналов, позволяющий получать показания с разрешением до восьми разрядов для напряжения, тока или сопротивления сигнала. Осциллограф предназначен для визуального отображения форм волны, чтобы показать мощность сигнала. , форма волны и значение сигнала. Но как разница между числами и изображениями влияет на тестирование или устранение неисправностей в реальных условиях?

Сравнение осциллографа и мультиметра

Зачем использовать цифровой мультиметр?

Портативный цифровой мультиметры обычно имеют 3 штуки.Разрешение от 5 до 4,5 разрядов и хорошая точность. Они портативны и легки, обычно используются для непосредственного тестирования и измерений общего назначения. Они также содержат расширенные функции для специальных испытаний, такие как быстрое

  • Мин. / Макс.
  • Проводимость
  • Относительная ссылка
  • Рабочий цикл / ширина импульса
  • Регистрация

Вы также можете найти высокоточные (от 5 до Разрешение 8 разрядов), настольные цифровые мультиметры с питанием от сети, не предназначенные для использования в полевых условиях.Эти цифровые мультиметры используются в лаборатории, в основном, для исследований и разработок или для производственных систем. Усовершенствованный настольный прецизионный цифровой мультиметр может стоить столько же, сколько портативный осциллограф.

Зачем нужен осциллограф? Осциллографы

предназначены для инженерных работ или систем поиска и устранения неисправностей, которые могут содержать сложные сигналы, которые отправляются со скоростью, намного превышающей скорость передачи цифрового мультиметра. Осциллографы имеют гораздо более быстрые механизмы измерения и гораздо более широкую полосу пропускания, чем цифровые мультиметры, но обычно не имеют такой же точности и разрешающей способности, как мультиметры.Осциллографы обычно имеют разрешение, эквивалентное 3,5–4-значному цифровому мультиметру.

Одним из преимуществ осциллографа перед мультиметром является то, что осциллографы также могут визуально отображать сложные сигналы (часть «изображения» в пословице), способные отображать переходной сигнал, который может представлять угрозу для системы. отображается, измеряется и выделяется с помощью осциллографа. Он также графически покажет искажения и шум, которые могут присутствовать в сигнале.

Осциллографы могут питаться от сети или от батарей; они могут быть большими или маленькими.Батарея и меньший размер для портативности обычно требуются для использования в полевых условиях. Некоторые осциллографы имеют встроенные мультиметры, такие как осциллограф Fluke 120B, которые отображают как числа, так и изображения. Во многих случаях такие осциллографы могут заменить мультиметр.

Осциллограф и мультиметр

Обязательно держите цифровой мультиметр при себе для любых электромонтажных работ. Возьмите один, чтобы с высокой точностью проверять напряжение, ток, сопротивление, частоту и другие электрические параметры.Если ваш мультиметр поднимает красный флаг, возможно, вам понадобится осциллограф или более мощный инструмент для дальнейшей диагностики.

Возьмите осциллограф, если вы хотите проводить как количественные, так и качественные измерения. Для универсального обслуживания или общего тестирования электроники вполне подойдет цифровой мультиметр, но при тестировании или поиске и устранении неисправностей в системе управления машиной или других сложных системах или при выполнении работ по проектированию электроники необходим осциллограф.

  • Промышленные электронные приложения, такие как автоматизация и управление технологическими процессами: осциллограф с двумя изолированными входами и полосой пропускания 60 МГц, 100 МГц или 200 МГц является выбором.
  • Применение в промышленных машинах для измерения трехфазной силовой электроники или трехосных систем управления, сравнивающих и противопоставляющих несколько сигналов: идеально подходит осциллограф с четырьмя изолированными входными каналами и полосой пропускания 100 или 200 МГц.
  • Промышленные сетевые приложения: некоторые осциллографы добавляют алгоритмы аналоговых измерений физического уровня промышленной сети для проверки работоспособности сети.

Связанные ресурсы

Teledyne LeCroy — Current Probes

Токовые пробники

Teledyne LeCroy не требуют размыкания цепи или установки шунта для точных и надежных измерений тока.Токовые пробники Teledyne LeCroy, основанные на сочетании эффекта Холла и трансформаторной технологии, идеально подходят для точных измерений переменного, постоянного и импульсного тока.

Изучите текущие пробники

Токовые пробники


9026

Токовые пробники

Токовые пробники Teledyne LeCroy доступны в различных моделях для широкого спектра применений.Полный ассортимент токовых пробников Teledyne LeCroy включает модели с полосой пропускания до 100 МГц, пиковыми токами до 700 А и чувствительностью до 1 мА / дел. Токовые пробники Teledyne LeCroy часто используются в таких приложениях, как проектирование и испытание импульсных источников питания, моторных приводов, электромобилей и источников бесперебойного питания.

  • CP030 — пробник тока 30 А, 50 МГц
  • CP030-3M — Пробник тока 30 А, 10 МГц — переменный / постоянный ток, среднеквадратичное значение 30 А, пиковый импульс 50 А, кабель 3 метра
  • CP030A — ток высокой чувствительности 30 А, 50 МГц Пробник
  • CP031 — 30A, пробник тока 100 МГц
  • CP031A — 30A, 100 МГц высокочувствительный пробник тока
  • CP150 — 150 A, пробник тока 10 МГц — переменный / постоянный ток, 150 A среднеквадратичное значение, 500 A пиковый импульс
  • CP150-6M — Пробник тока 150 А, 5 МГц — переменный / постоянный ток, 150 А среднеквадратичного значения, пиковый импульс 500 А, кабель 6 метров
  • CP500 — Пробник тока 500 А, 2 МГц — переменный / постоянный ток, 500 А среднеквадратичного значения, пиковый импульс 700 А
  • DCS025 — источник калибровки Deskew для CP030, CP030A, CP031, CP031A,
    AP015, CP150, CP500

Адаптер датчика тока

CA10 — это программируемое и настраиваемое устройство интерфейса, которое легко включает в себя датчики тока сторонних производителей. трансформаторы с осциллографами Teledyne LeCroy или анализаторами моторных приводов.Простой в использовании интерфейс дает возможность программировать CA10, чтобы он содержал спецификации датчика тока, что позволяет ему автоматически корректировать усиление или затухание и отображать результаты в единицах ампер. Это позволяет распознавать стороннее устройство и работать так, как если бы это был зонд Teledyne LeCroy.

  • CA10 — Программируемый адаптер датчика тока ProBus для использования с датчиками тока сторонних производителей
  • CA10-QUADPAK — Набор из 4 программируемых адаптеров датчика тока ProBus CA10 для использования с датчиками тока сторонних производителей

CP030 — 30 А, 50 МГц Токовый пробник — переменный / постоянный ток, 30 А среднеквадратичное значение, пиковый импульс 50 А, 1.5-метровый кабель
CP030-3M — 30 А, 10 МГц Токовый пробник — переменный / постоянный ток, 30 А среднеквадратичное значение, пиковый импульс 50 А, кабель 3 метра
CP030A — 30 А, 50 МГц, высокий Чувствительный токовый пробник — переменный / постоянный ток, 30 А, среднеквадратичное значение, пиковый импульс 50 А, кабель 1,5 м кабель
CP031A — 30 А, 100 МГц высокочувствительный токовый пробник — переменный / постоянный ток, 30 А среднеквадратичное значение, пиковый импульс 50 А, 1.5-метровый кабель
CP150 — 150 А, 10 МГц Токовый пробник — переменный / постоянный ток, 150 А среднеквадратичного значения, пиковый импульс 500 А, кабель 2 метра
CP150-6M — 150 А, 5 МГц Пробник тока — переменного / постоянного тока, 150 А, среднеквадратичное значение, пиковый импульс 500 А, кабель 6 метров
CP500 — Пробник тока 500 А, 2 МГц — переменный / постоянный ток, 500 А среднеквадратичное значение, пиковый импульс 700 А, 6 метров кабель
CA10 — Программируемый датчик тока для адаптера ProBus для использования с датчиками тока сторонних производителей
DCS025 — Источник калибровки смещения для CP030, CP030A, CP031, CP031A, AP015, CP500

Измерение тока индуктора в импульсных источниках питания

ВОПРОС:

Как вы измеряете ток катушки индуктивности?

Ответ:

В импульсных источниках питания

обычно используются индукторы для временного хранения энергии.При оценке этих источников питания часто бывает полезно измерить ток катушки индуктивности, чтобы получить полное представление о схеме преобразования напряжения. Но как лучше всего измерить токи индуктивности?

На рисунке 1 показана предлагаемая установка для такого измерения на примере типичного понижающего преобразователя (понижающая топология). Небольшой вспомогательный кабель вставлен последовательно с индуктором. Он используется для подключения токового пробника и отображения тока индуктора с помощью осциллографа.Рекомендуется проводить измерения на стороне индуктора, где напряжение стабильно. В большинстве топологий импульсных регуляторов индуктивность используется таким образом, что напряжение на одной стороне переключается между двумя крайними значениями, но остается относительно стабильным на другой стороне. В понижающем преобразователе, показанном на рисунке 1, напряжение в коммутационном узле, то есть на левой стороне индуктора L, переключается между входным напряжением и напряжением земли со скоростью фронтов переключения. На правой стороне индуктора находится выходное напряжение, обычно относительно стабильное.Чтобы уменьшить помехи из-за емкостной связи (связи электрического поля), контур измерения тока должен быть размещен на тихой стороне индуктора, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема, показывающая измерение тока индуктора в импульсном источнике питания.

На рис. 2 показана практическая установка для этого измерения. Индуктор поднимается и припаян наискось к одному из двух выводов на плате. Альтернативный вывод подключается к плате вспомогательным проводом.Это преобразование может быть выполнено довольно легко. Распайка горячим воздухом — проверенный метод отсоединения индуктора. Многие паяльные станции SMD предлагают горячий воздух с регулируемой температурой.

Рисунок 2. Практическая установка для измерения тока катушки индуктивности.

Токовые пробники предлагаются производителями осциллографов. К сожалению, они обычно довольно дороги, поэтому постоянно возникает вопрос, можно ли измерить ток катушки индуктивности с помощью шунтирующего резистора.В принципе это возможно. Однако это измерение имеет недостаток, заключающийся в том, что шум переключения, генерируемый в импульсном источнике питания, может легко влиять на измерение напряжения через шунтирующий резистор. Таким образом, особенно в точках, представляющих интерес, когда ток в катушке индуктивности меняет направление, результаты измерений не будут точным отображением поведения тока в катушке индуктивности.

Рис. 3. Измерение тока индуктора показано синим цветом, а поведение насыщенного индуктора добавлено фиолетовым.

На рис. 3 показано измерение тока катушки индуктивности (синим цветом) для импульсного источника питания, измеренного с помощью токового пробника, совместимого с используемым осциллографом. В дополнение к измерениям, показанным синим цветом, была добавлена ​​пурпурная маркировка, показывающая, как будет выглядеть ток, протекающий через катушку индуктивности, когда катушка индуктивности начнет чрезмерно насыщаться в направлении пиковых токов. Это происходит, когда выбирается катушка индуктивности, номинальный ток которой недостаточен для данного приложения. Одна из основных причин для измерения тока катушки индуктивности в импульсном источнике питания заключается в том, чтобы можно было определить, правильно ли выбран индуктор или произойдет ли насыщение индуктора во время работы или во время неисправности.

Измерение с использованием шунтирующего резистора вместо токовых клещей покажет сильно связанный шум, особенно при пиковых токах, что затруднит обнаружение насыщения катушки индуктивности.

Измерение тока катушки очень полезно при оценке источника питания и может быть легко выполнено с помощью подходящего оборудования.

Как рассчитать напряжение по осциллографу? — MVOrganizing

Как рассчитать напряжение на осциллографе?

Шаг 7: Самый простой способ рассчитать напряжение — это подсчитать количество делений сигнала сверху вниз и умножить его на вертикальную шкалу (вольт / деление).Обратите внимание, что деления также помечены в вольтах по оси Y, поэтому вы можете легко рассчитать напряжение вашего сигнала с помощью этих меток.

Что такое осциллограф частоты?

Частота волны — это количество раз в секунду, когда волна повторяет свою форму. Мы не можем напрямую измерить частоту на осциллографе, но мы можем измерить тесно связанный параметр, называемый периодом; период волны — это время, необходимое для завершения одного полного цикла.

Как измеряются амплитуда и частота в CRO?

Чтобы измерить амплитудную частоту осциллографа, пользователь должен сначала подать сигнал на входной порт осциллографа.Сигналы можно использовать через специальный пробник или через менее сложный кабель. Затем пользователь должен установить источник запуска, чтобы осциллограф мог начать сканирование.

Что такое частота?

Частота в физике — количество волн, которые проходят фиксированную точку за единицу времени; также количество циклов или колебаний, которым подвергается тело в периодическом движении за одну единицу времени.

Как вы рассчитываете частоту в CRO?

Подсчитайте количество горизонтальных делений от одной высокой точки до следующей (т.е. от пика до пика) вашего колебательного сигнала. Затем вы умножите количество горизонтальных делений на время / деление, чтобы найти период сигнала. Вы можете рассчитать частоту сигнала с помощью следующего уравнения: частота = 1 / период.

Как CRO рассчитывает настройку временной базы?

Обратите внимание, что каждый экран C.R.O имеет фиксированное количество делений, то есть 8. Это означает, что каждый раз, когда электронный луч проходит по экрану, он перемещается на 8 делений. Следовательно, за одну секунду он проходит 25 * 8 = 200 делений.Таким образом, временная база = 1/200 = 0,005 с / дел = 5 мс / дел.

Что используется для измерения частоты?

Обычно частота измеряется в герцах, названных в честь немецкого физика 19 века Генриха Рудольфа Герца. Измерение в герцах, сокращенно Гц, — это количество волн, проходящих за секунду.

Как измеряются частота и фаза в CRO?

Фигура Лиссажу отображается на экране, когда синусоидальные сигналы подаются как на горизонтальные, так и на вертикальные отклоняющие пластины CRO.Если фигура Лиссажу представляет собой прямую линию с наклоном 135 ° и положительной осью x, то разность фаз между двумя синусоидальными сигналами будет 180 °.

Какое количество измеряет CRO?

Пояснение: Обычно CRO — это прибор для измерения напряжения. Ток измеряется путем пропускания тока через известное значение сопротивления. Напряжение на сопротивлении отображается на экране CRO. 8.

Что такое метод Лиссажу?

Паттерн Лиссажу указывает разность фаз по форме графика X-Y.Прямая линия указывает разность фаз 0 ° или 180 °. Угол линии зависит от разницы амплитуд между двумя сигналами, линия под углом 45º к горизонтали означает, что амплитуды равны.

Может ли осциллограф измерять напряжение переменного тока?

Большинство осциллографов могут напрямую измерять только напряжение, но не ток. Одним из способов измерения переменного тока с помощью осциллографа является измерение напряжения, падающего на шунтирующем резисторе. Однако нужно быть очень осторожным при подключении осциллографа к любой части заземленной системы, как и многие системы электроснабжения.

Какая часть называется сердцем CRO?

Основная часть CRO — ЭЛТ (электронно-лучевая трубка). Вот почему CRT называют сердцем CRO.

Почему мы используем CRO?

ВВЕДЕНИЕ. Электронно-лучевой осциллограф (CRO) — это обычный лабораторный прибор, который обеспечивает точное измерение времени и амплитуды сигналов напряжения в широком диапазоне частот. Его надежность, стабильность и простота эксплуатации делают его пригодным в качестве лабораторного прибора общего назначения.

Что такое CRO и как она работает?

Определение: Электронно-лучевой осциллограф (CRO) — это тип электрического прибора, который используется для отображения измерений и анализа форм сигналов и других электронных и электрических явлений. Это очень быстрый X-Y плоттер, который показывает зависимость входного сигнала от другого сигнала или от времени.

В чем состоит основная часть CRO?

Электронно-лучевой осциллограф (CRO) состоит из набора блоков. Это вертикальный усилитель, линия задержки, схема запуска, генератор временной развертки, горизонтальный усилитель, электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) и источник питания.Блок-схема CRO показана на рисунке ниже.

В чем разница между CRO и CRT?

Укажите два различия между электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) телевизора и электронно-лучевым осциллографом (CRO). В телевизоре (CRT) отклонение осуществляется магнитным полем, а в CRO отклонение — электрическим полем. Пластины X-Y. ATV (CRT) имеет две временные базы, а CRO — только одну.

Что такое устройство Cro?

Осциллограф, ранее называвшийся осциллографом, неофициально известный как осциллограф или осциллограф, CRO (для электронно-лучевого осциллографа) или DSO (для более современного цифрового запоминающего осциллографа), представляет собой тип электронного испытательного прибора, который графически отображает изменяющиеся напряжения сигналов, обычно в виде калиброванных двух-…

Может ли осциллограф измерять ток?

Большинство осциллографов напрямую измеряют только напряжение, а не ток, однако есть несколько способов измерить ток с помощью осциллографа: Измерение напряжения, падающего на шунтирующем резисторе — некоторые конструкции источников питания могут иметь шунтирующие резисторы, встроенные в конструкцию для Обратная связь.

Что такое шунт постоянного тока?

Shunt Series Линия шунтов постоянного тока Accuenergy специально разработана для измерения электрических систем постоянного тока. Принцип использования шунтов заключается в измерении электрических токов на основе небольшого падения напряжения, создаваемого на прецизионном резисторе, включенном последовательно с нагрузкой.

Что я могу измерить с помощью осциллографа?

Хотя осциллографы в первую очередь предназначены для измерения вольт, они могут обнаруживать и измерять множество других сигналов, в том числе:

  • Текущий.
  • Звук.
  • Емкость.
  • Напряжение постоянного тока.
  • Частота.
  • Индуктивность.
  • Подберите осциллограф, подходящий для вашего приложения.

Как рассчитать среднеквадратичное значение?

Разделите среднеквадратичное значение напряжения на полное сопротивление, чтобы рассчитать действующий ток.

% PDF-1.6 % 2075 0 объект > эндобдж xref 2075 115 0000000016 00000 н. 0000003947 00000 н. 0000004085 00000 н. 0000004409 00000 п. 0000004455 00000 н. 0000004845 00000 н. 0000005236 00000 п. 0000005815 00000 н. 0000006127 00000 н. 0000006396 00000 н. 0000006678 00000 н. 0000006908 00000 н. 0000006987 00000 н. 0000007070 00000 н. 0000007156 00000 н. 0000008383 00000 п. 0000009856 00000 н. 0000011064 00000 п. 0000012472 00000 п. 0000012754 00000 п. 0000012977 00000 п. 0000013016 00000 п. 0000013106 00000 п. 0000013168 00000 п. 0000014706 00000 п. 0000016065 00000 п. 0000017468 00000 п. 0000018817 00000 п. 0000021512 00000 п. 0000026678 00000 п. 0000026715 00000 н. 0000026823 00000 п. 0000027100 00000 н. 0000027671 00000 п. 0000027871 00000 п. 0000028045 00000 п. 0000028225 00000 п. 0000028429 00000 п. 0000028982 00000 п. 0000029173 00000 п. 0000029410 00000 п. 0000029933 00000 н. 0000030108 00000 п. 0000030642 00000 п. 0000030909 00000 п. 0000031101 00000 п. 0000031138 00000 п. 0000031361 00000 п. 0000031559 00000 п. 0000032047 00000 п. 0000032217 00000 п. 0000032778 00000 п. 0000033275 00000 п. 0000033504 00000 п. 0000033715 00000 п. 0000033842 00000 п. 0000033879 00000 п. 0000034087 00000 п. 0000034260 00000 п. 0000034495 00000 п. 0000034703 00000 п. 0000035080 00000 п. 0000035795 00000 п. 0000035980 00000 п. 0000036360 00000 п. 0000037352 00000 п. 0000037492 00000 п. 0000037529 00000 п. 0000037751 00000 п. 0000037937 00000 п. 0000037986 00000 п. 0000038061 00000 п. 0000038167 00000 п. 0000038302 00000 п. 0000038359 00000 п. 0000038491 00000 п. 0000038549 00000 п. 0000038696 00000 п. 0000038808 00000 п. 0000038865 00000 п. 0000038955 00000 п. 0000039098 00000 н. 0000039249 00000 п. 0000039305 00000 п. 0000039428 00000 п. 0000039564 00000 п. 0000039620 00000 п. 0000039736 00000 п. 0000039792 00000 п. 0000039913 00000 н. 0000039969 00000 н. 0000040079 00000 п. 0000040135 00000 п. 0000040239 00000 п.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.