Публикация пресс-релизов Поиск по компании
Решения, технологии, стандарты Рынок, отрасль, люди Основы
Отменить подписку Подписка
Производители Системные интеграторы Дистрибьюторы
Продукты месяца Поиск по категории Добавить продукт
Добавить мероприятие
Добавить вакансию Специалисты по АСУ ТП, КИП Специалисты по электротехнике, энергетике Главные инженеры, технологи, электрики Менеджеры по продажам, консультанты, другое
Технические требования Публикация статей Публикация пресс-релизов Media Kit 2014
 


 

Рынок, отрасль, люди - в интервью и репортажах Ua.Automation.com

Основы осциллографов: Устройство и принципы измерений. Часть 10. Окончание
 
Ссылка на веб-сайт

Основы осциллографов: 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")
 

 

 
Ссылка на веб-сайт