OSCILOSKOPY. Základní vlastnosti osciloskopů

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "OSCILOSKOPY. Základní vlastnosti osciloskopů"

Petra Kopecká
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 OSCILOSKOPY Základní vlastnosti osciloskopů režimy y t pozorování časových průběhů, měření v časové oblasti x y napětí přivedené k vertikálnímu vstupu je funkcí napětí přivedeného k horizontálnímu vstupu účely použití osciloskopů analýza časového průběhu měření napětí, napěťových rozdílů, ss složky, špičkové hodnoty měření časových rozdílů, periody, frekvence, doby náběhu a poklesu, doby překmitů, šířky pulzu měření ě fázového áoé orozdílu odudoup dvou průběhů ů napětí (Lissajousovy obrazce) měření V A charakteristik elektronických prvků měření dynamické hysterezní křivky feromagnetických materiálů

2 Základní rozdělení osciloskopů analogové + reagují bezprostředně na změny nezachytí jednorázové děje obtížně zobrazují pomalé děje neumožňují zkoumat signál před příchodem spouštěcího impulzu není možný záznam signálu s číslicovou pamětí (digitální) + umožňují mnohakanálový záznam + umožňují zachytit jednorázový děj + umožňují záznam signálu a jeho další zpracování + možnost sledování signálu před příchodem spouštěcí podmínky + umožňují řadu nových způsobů spouštění + možnost odečítání dat pomocí kurzorů, automatická měření chyba aliasing při nesplnění vzorkovací věty menší rychlost obnovování průběhů na displeji (wfms/s)

3 parametry sledovaného signálu Režim y t

4 Režim x y měření fáze a poměru frekvencí dvou harmonických signálů Lissajousovy obrazce t A t t A t x 1 1 sin příklady pro 1 = 2 y 2 2 sin příklady pro =π/2, 1 ǂ Liss. obrazce na stínítku osciloskopu

elektrod a dopadá na stínítko s luminoforem (nejčastěji zelený) používá se elektrostatické vychylování (do poměrně vysokých

5 zpracovávají analogový signál základním prvkem je obrazovka Analogové osciloskopy = elektronka, generující paprsek elektronů, který je vychylován ve vertikálním i horizontálním směru paprsek je urychlen a zaostřen soustavou pomocných elektrod a dopadá na stínítko s luminoforem (nejčastěji zelený) používá se elektrostatické vychylování (do poměrně vysokých frekvencí nezávislé na kmitočtu, ale malý úhel rozmítání) na vnější straně stínítka je mřížka usnadňuje odečítání hodnot Wehneltův válec

6 Princip analogového osciloskopu PR spouštěcí pulzy čas. základna PZ vstupní dělič a předzesilovač VZ vertikální zesilovač zesiluje průběh měřeného napětí vert. destičky GSP generátor spouštěcích impulzů spouští časovou základnu horizontální vychylování zpětný běh modulace jasu paprsku ČZ časová základna generuje signál o pilovitém průběhu PR přepínač režimů y t a x y HZ horizontální zesilovač ovládá horizontální destičky ZL zpožďovací linka zajišťuje synchronizaci měřeného signálu s časovou základnou

7 Spouštění časové základny Nastavení spouštěcího bodu 5 nastavovacích prvků: úroveň (amplitudová podmínka) hrana (časová podmínka) vzestupná sestupná zdroj spouštění interní externí vazba spouštění stejnosměrná (DC) střídavá (AC) síťová frekvence 50Hz způsob spouštění automatické spouštění s frekvencí 20Hz LF reject (potlačení nízkých frekvencí) HF reject (potlačení vysokých frekvencí) auto fast spouštění s frekvencí 20kHz normal spouštění synchronizačními pulzy (obraz se na stínítku neobjeví, dokud není splněna spouštěcí podmínka)

8 Příklad analogového osciloskopu

9 Osciloskopy s číslicovou pamětí (digitální osciloskopy) měřicí signál je digitalizován pomocí vzorkovače a AČ převodníku ukládán do rychlé paměti typu FIFO (first in first out) po úplném zaplnění se přepisuje nejdříve přijatý vzorek zobrazen na displeji (nejčastěji LCD) vše je řízeno mikropočítačem VZ vstupní dělič VZP vzorkovač s pamětí AČP analogově číslicový převodník ČP Číslicová paměť (FIFO)

10 spouštění z jednoho zdroje signálu základní spouštěcí režim zdroj je jeden z kanálů nebo vnější Druhy spouštění spouštěcí úroveň + spouštěcí hrana způsob spouštění normální čeká na spouštěcí podmínku (SP), po zpracování signálu čeká na další SP automatické vzorkuje stále jednorázové (single sweep) čeká na SP a zobrazí pouze jeden průběh nastavení vazby DC, AC, LF reject, HF reject spouštění s nastavitelným zpožděním spouštěcího pulzu (hold off off time) volba délky hold off intervalu volba počtu hold off podmínek spouštění ě s využitím zvolené édélky pulzu (<, =, >zvolený Dt) spouštění s využitím zvolené délky intervalu dvě po sobě jdoucí náběžné nebo sestupné hrany spouštění pomocí definované obálky signálu spouštění z několika zdrojů logické spouštění množinou logických stavů (pattern) kombinace stavů na vybraných kanálech spouštění logickým analyzátorem kombinace stavů na logických kanálech u osciloskopů, které jsou vybaveny zároveň logickým analyzátorem

11 Základní charakteristiky osciloskopů s číslicovou pamětí počet kanálů (obvykle 2 nebo 4) vzorkovací frekvence dnes (2010) max. 40GS/s šířka pásma v reálném čase až 100GHz umožněno paralelním zpracováním jednotlivých úseků signálu několika AČ převodníky hloubka paměti 4kB jednotky GB, dnes standard cca 1MB s maximální frekvencí lze zachytit delší časový interval moderní možnost využití paměti: uložení zvoleného počtu obrazovek, kdy je splněna spouštěcí podmínka (neukládají se nezajímavá data) možnost listování mezi jednotlivými obrazovkami rozlišovací schopnost AČ převodníku rozlišení vertikální osy obvykle 8bitů (až 11b) přesnost vertikálního kanálu 1 3% přesnost horizontálního kanálu 0,01 0,1% rychlost obnovování průběhu (display update rate nebo WaveForms/s = wfms/s) max 100k možnost sběru dat sběrnice GPIB, RS232, USB, LAN měření a zobrazení parametrů měřeného signálu (max, min, střední, efektivní (RMS), průměrná (AVG), doba náběhu (t r ), doba doběhu (t f ), matematické operace (FFT, statistická analýza)) možnost uložení nastavení možnost automatického zjištění základních parametrů signálu autoset možnost filtrace signálu režim AVERAGE (zobrazení signálu až po získání íká ía zprůměrování ů ě ídfi definovaného množství průběhů) režim digitální filtrace signálu (odstranění šumu)

12 Příklady osciloskopu s číslicovou pamětí Agilent DSO7000 přední panel Rigol DS1000 Agilent DSO7000 zadní panel

13 závisí na impedanci zdroje signálu Přivedení signálu ke vstupu osciloskopu je třeba zohlednit vstupní impedanci osciloskopu (cca 1M / 20pF) pro zvýšení vstupní impedance je možno použít napěťovou sondu pasivní napěťová sonda obsahuje koax. kabel a kompenzovaný dělič zvýšení impedance na M, ale zeslabení signálu (10 100x) musí být správně vykompenzována (kapacitním trimrem): ekvivalentní obvod ekv. obvod, překreslený jako frekvenčně kompenzovaný dělič napětí kalibrace sondy (nastavení kapacity C 1 ) pomocí obdélníkového signálu R1 C1 Ri CK Ci R1 C1 R i C K C i R1 C1 R i C K C i aktivní napěťová sonda obsahuje aktivní prvky (FET, zesilovač) zapojené jako napěťový sledovač nutnost napájecího zdroje

/ 100000$ řada 5000 500MHz / 6000$ řada 8600

14 Světoví výrobci osciloskopů AGILENT (bývalý HP) řada MHz / 1200$ řada 9000 Infineon 13GHz / $ řada MHz / 6000$ řada 8600 Infineon 80GHz (vzorkovací) 20000$ řada GHz / 15000$

15 Tektronix Světoví výrobci osciloskopů řada TPS MHz řada DPO GHz řada DSO MHz řada DPO MHz řada DSA GHz

16 LeCroy Světoví výrobci osciloskopů řada Wave Ace 200MHz Yokogawa řada Wave Surfer/Runner (6GHz) řada Wave Expert (40GHz) DL6000/9000 1,5GHz DL MHz

17 Výrobci osciloskopů levnější kategorie Rigol (Čína) GW Instek (Taiwan) EZ Digital (východ) BK Precision (USA) Metrix Hameg (Německo)

18 Dodavatelé osciloskopů na českém trhu HTEST Agilent ( TM Direct Tektronix ( Blue Panther LeCroy ( Yokogawa T&R Instruments Yokogawa ( nbn.cz) Micronix Rigol ( Empos GW Instek ( AMT EZ Digital ( TR Instruments BK Precision (wwwtrinstruments (

Podobné dokumenty

Osciloskopická měření

Osciloskopická měření Lubomír Slavík TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Materiál vznikl v rámci projektu ESF (CZ.1.07/2.2.00/07.0247), který je spolufinancován Evropským