Category Archives: Oscyloskopy

Czym są?

Oscyloskop jest to podstawowe urządzenie każdego elektronika. Jest dlatego bardzo popularnym i uniwersalnym urządzeniem pomiarowym. Najczęściej jest on stosowany w laboratoriach badawczo-naukowych oraz w przemyśle. Urządzenie to może być bardzo zróżnicowane jakościowo i co za tym idzie cenowo. Służy przede wszystkim do pomiarów, obserwacji oraz analizy kanałów czasowych przebiegów okresowych. Służy także do pomiarów nieokresowych napięcia i prądu. Mierzy on również wartość częstotliwości. Wyznacza on charakterystykę rozmaitych elementów nieliniowych. Rozróżniamy oscyloskopy analogowe oraz oscyloskopy cyfrowe. Ma on bardzo skomplikowaną budowę oraz obsługę, jednak praktyka czyni mistrza i nauczenie się dobrej obsługi oscyloskopu nie powinno nikomu sprawić problemu. Oscyloskopy mogą mieć wyposażenie dodatkowe, takie jak sondy pomiarowe, multimetry cyfrowe czy nawet różnego rodzaju interfejsy. Jest to bardzo duża zaleta tych urządzeń. Oscyloskopy mają także kilka rodzajów pracy. Mogą być one bowiem jednokanałowe, czyli realizuje jeden sygnał oraz dwukanałowe, realizujący dwa sygnały. Innym trybem pracy jest ADD, gdzie sygnały są dodawane lub odejmowane.

Widmo oscyloskopów

Ważnym zjawiskiem oscyloskopów jest ich widmo. Analizator widma to małe urządzenie w oscyloskopach, które służy między innymi do obserwacji i prezentacji sygnałów w układach elektronicznych i elektronicznych do przetwarzania przebiegów i ich wartości chwilowych w czasie. Widmo sygnałów jest zależnością amplitudy składowych harmonicznych sygnału od częstotliwości. Jeśli chodzi o analizatory widma możemy je podzielić na dwie grupy. Analizator widma szeregowy wpływa w taki sposób na oscyloskop, że czas analizy jest długi, a analizowane sygnały mogą być jedynie sygnałami okresowymi i długotrwałymi. Drugi rodzaj analizatora widma to analizator równoległy. Charakteryzuje się on bardzo dużą szybkością przetwarzania i nadają się one do krótkich, nieokreślonych impulsów. Parametry analizatorów widma charakteryzują jego zdolności. Są to między innymi zakres częstotliwości wyznaczonych składników widma. Parametrem jest również rozdzielczość, czyli najmniejsza odległość sąsiadujących częstotliwości wyróżnianych w widmie. Parametrami są również czułość, zakres wartości sygnału mierzonego oraz czas analizy, a także impedancja wejściowa. Są to najważniejsze parametry analizatorów widm oscyloskopu, choć jest ich dużo więcej.

Lampa oscyloskopu

Podstawowym elementem oscyloskopu analogowego jest tak zwana lampa oscyloskopowa. Składa się ona z katody. Jej zadaniem jest przede wszystkim emitowanie elektronów. Mają one w związku z tym potencjał ujemny. W skład lampy oscyloskopowej, jak nie trudno się domyśleć wchodzą również anody. Mają one z kolei potencjał dodatni, co powoduje, że przyciągają one elektrony wygenerowane przez katody naszej lampy oscyloskopowej. Inną częścią takiej lampy w naszych urządzeniach jakimi są oscyloskopy są płytki odchylenia pionowego X. Mają one za zadanie jak sama nazwa mówi odchylanie obrazu w kierunkach pionowych, czyli góra dół. Jak nie trudno wydedukować w skład takiej lampy oscyloskopowej wchodzą także płytki odchylenia poziomego X. W tym wypadku nasze odchylenia realizowane są w kierunkach lewo prawo. W ten sposób możemy zarządzać obrazem na ekranie naszego oscyloskopu. Jedną z największych zalet lamp oscyloskopowych jest ich prostota wykonania oraz działania, a także duża funkcjonalność. W skład naszej lampy wchodzi także tak zwane działo elektronowe, które wyrzuca nasze elektrony z katody.

Próbkowanie

Próbkowanie naszego oscyloskopu można podzielić na kilka rodzajów. Pierwszy z nich to próbkowanie równomierne. W czasie każdego przebiegu okresu jest pobierana maksymalna liczba próbek w określonych, równych odstępach czasowych. Drugim rodzajem próbkowania jest próbkowanie sekwencyjne. Polega ono na tym, że w czasie każdego okresu przebiegu jest pobierana tylko jedna, jedyna próbka. Innym sposobem próbkowania jest pseudo przypadkowe. W takim wypadku częstotliwość próbkowania nie jest skalibrowana z sygnałem badanym. Istnieje również próbkowanie ze zmienną częstotliwością. W takim wypadku jest ona zależna od szybkości zmiany przebiegu badanego. Jeśli chodzi o częstotliwość próbkowania oscyloskopu cyfrowego to wynosi ona do dwustu MHZ. Użyteczne pasmo przetwarzania przebiegu jednorazowego wynosi jednak do dwudziestu MHZ (przy pracy z jednym sygnałem). Próbowanie jest jedną z podstawowych i najważniejszych właściwości oscyloskopów cyfrowych. Próbkowanie jest sposobem zamiany wartości analogowej (bardzo dokładnej) na postać cyfrową (już niestety mniej dokładną, ale jasno określoną w konkretnej liczbie lub za pomocą innego sposobu).

Oscyloskopy cyfrowe

Zasada działania oscyloskopów cyfrowych na pozór może być bardzo skomplikowany, jednak po uszeregowaniu konkretnych funkcji w zespoły i opisane prostym językiem nie są już tak przerażające. Wszystkimi podzespołami oscyloskopu steruje specjalny procesor nadrzędny, realizuje on to poprzez magistralę systemu. Jeśli badamy sygnał wejściowy jest on próbkowany, a następnie przetworzony na postać cyfrową (jest to główna różnica między oscyloskopami cyfrowymi, a analogowymi). Taki sygnał jest wpisywany do pamięci cyfrowej. Jeśli chodzi o pamięć w oscyloskopie cyfrowym, to jest ona zastosowana w taki sposób, który zapewnia wykorzystanie w stu procentach szybkości działania zastosowanego w danym oscyloskopie przetwornika analogowo-cyfrowego. Ciekawym pojęciem jest również pamięć obrazu. Jest to pamięć w której zapamiętywany jest przebieg aktualny lub ewentualnie zamrożony. Dzięki temu widzimy przebieg na ekranach oscyloskopów i możemy go zatrzymać w razie potrzeby naszych pomiarów lub analizy. Z kolei kursory takich oscyloskopów są to punkty, które widzimy na ekranach tych urządzeń. Tworzą one poziome oraz pionowe linie, które pomagają nam w analizowaniu przebiegu. Mogą być one generowane automatycznie lub ręcznie.

Właściwości oscyloskopu analogowego

Oscyloskopy analogowe możemy sklasyfikować, a dokładnie ich właściwości.Jedną z takich właściwości oscyloskopu analogowego jest wzmacniacz X. Odpowiada on za ekspansję, czyli rozciąganie się obrazu na ekranie naszego oscyloskopu. Inną, ważną właściwością jest wzmacniacz Y. Z kolei na jego wejście podajemy badany sygnał. Mają one różne rodzaje wjeść. Mogą być to wejścia bezpośrednie. Na takie wejście podajemy impulsy, o czasie trwania większym niż jedna milisekunda. Z kolei dla impulsów większych od tej wartości stosujemy wejście tak zwane pojemnościowe wzmacniacza Y. Kolejną ważną rzeczą jeśli chodzi o aspekt oscyloskopów analogowych jest dzielnik napięcia, czyli inaczej mówiąc tłumik. Reguluje on współczynnik odchylenia, czyli po prostu czułość oscyloskopu. Ważnym elementem jest również przełącznik elektroniczny. Umożliwia on bowiem jednoczesną emisję przebiegów na ekranie lampy strumieniowej. Przełączenie kanałów może być emitowane – ALT. Może być również siekane – CHOP. Wielkości charakteryzujące oscyloskop to przede wszystkim duża rezystancja wejściowa, duża czułość napięciowa oraz duży zakres częstotliwości.

Działo elektronowe

Poznanym już elementem lampy oscyloskopowej jest działo elektronowe. Jest to urządzenie stosowane nie tylko w takich lampach. Urządzenie to bowiem generuje strumień odpowiednich elektronów, które posiadają odpowiednią energię. Urządzenie takie możemy spotkać również we wszelkich monitorach kineskopowych, czyli przykładowo w telewizorach kineskopowych, czy nawet coraz mniej już popularnych monitorach typu CRT, które są wypierane przez ekrany ciekłokrystaliczne. Są one źródłem elektronów w tak zwanych akceleratorach cząstek. Składa się ona z katody, która w wyniku tak zwanej termoemisji emituje elektrony, jest więc tu zastosowana zależność temperatury. Skoro katoda, to i anoda musi wejść w skład takiego urządzenia. I nie inaczej jest w tym przypadku. Składają się one z elektrod o bardzo różnej średnicy. Ich zadanie jest bardzo proste, ponieważ przyspieszają one oraz ogniskują nasze elektrony. Jest to realizowane również za pomocą soczewek optycznych. Tak więc jak widać, nasze działa elektronowe to naprawdę skomplikowane i realizujące poważne zadania w równanego rodzaju urządzeniach elementy.