Что такое осциллограф и для чего он используется?

Ключевые выводы

• Осциллограф позволяет вам видеть и анализировать сигналы, с которыми вы работаете в электронике, помогая повысить точность и принятие решений.
• Осциллографы фиксируют и отображают входящие сигналы, что позволяет проводить их углубленное изучение и анализ.
• При покупке осциллографа учитывайте такие факторы, как скорость передачи данных, частоту дискретизации, разъемы и типы пробников, чтобы обеспечить точное измерение и мониторинг сигналов.

Если вы работаете с электроникой, вам понадобится осциллограф, даже если вы еще не осознаете этого. Осциллограф позволяет вам фактически видеть сигналы, с которыми вы работаете, и более точно работать с вашей электроникой, что, в свою очередь, может помочь с точностью и принятием решений.

Для чего используются осциллографы?

Роль осциллографа заключается в захвате и отображении входящего сигнала. Иногда сигнал также записывается, чтобы вы могли позже изучить его более подробно.

Как работают осциллографы?

Осциллограф поставляется как минимум с двумя разъемами. Один идет на землю, а другой используется для «зонда» точки цепи. Разница в напряжении между двумя точками — это то, что фиксируется. Прицелы могут быть аналоговыми или цифровыми, но оба работают практически одинаково.

Какие функции нужны осциллографу?

Покупка осциллографа означает необходимость разобраться в жаргоне, но мы вам поможем.

Битрейт и частота дискретизации

Большинство современных прицелов являются цифровыми и оснащены встроенными АЦП (аналогово-цифровыми преобразователями). Качество преобразования зависит от двух факторов: частоты дискретизации входящего сигнала и количества бит, используемых для описания каждой выборки.

В мире осциллографов частота дискретизации выражается в MSPS или GSPS (мега или гигавыборки в секунду). Это отличается от пропускная способность, что выражается в Гц. Полоса пропускания применяется к аналоговой части устройства — компонентам, которые вместе действуют как фильтр нижних частот, оставляя более низкие частоты и исключая более высокие. «Пропускная способность» здесь — это частота, на которой сигнал ослабляется на заданную величину. Обычно это 3 дБ, что соответствует уменьшению мощности сигнала вдвое.

Разрядность тоже имеет значение. Имея один бит на выборку, мы можем записать два состояния: включено и выключено или 0 и 1. Чем с большим количеством битов нам приходится работать, тем больше значений мы можем использовать для аппроксимации входящего сигнала:

16-битный осциллограф может отображать 65 536 значений, а 12-битный — только 4 096. Но имейте в виду, что для того, чтобы эта цифровая точность имела смысл, соотношение сигнал/шум должно быть довольно приличным. Мы написали в другом месте о двоичном формате и почему это важно.

Разъемы

Осциллографы, по большей части, поставляются либо с БНК или СМА-разъемы типа. Сопоставьте свой выбор с датчиками, которые вы покупаете. Если вы измеряете определенные виды сигналов, например линейный звук, вам может понадобиться адаптер, который принимает входы TS, TRS или RCA.

Еще одним соображением является количество доступных разъемов. Осциллографы с множеством входов могут одновременно контролировать множество сигналов. Если вы подключение устройств через I2C или SPI, то это позволит вам наложить сигналы и проверить, все ли синхронизируется.

Пассивный или активный зонд?

Зонды могут быть пассивными и активными. Пассивные пробники имеют встроенный резистор и регулируемый конденсатор, соединенные внутри параллельно. Активные более сложны и работают через крошечные встроенные усилители. Активный пробник может быть предпочтительнее для работы с быстрыми сигналами, поскольку он менее подвержен влиянию на измеряемый сигнал.

Сопротивление

Значение внутреннего резистора пробника определяет величину получаемого импеданса. Два основных варианта — один мегаом или пятьдесят ом. Если вы только начинаете, то обычно подойдет соединение с сопротивлением 1 МОм. Пробники с сопротивлением 50 Ом обычно предназначены для низковольтных высокочастотных цепей.

Осциллограф — очень полезное устройство, работаете ли вы в элитной лаборатории или в садовом сарае. Пытаться построить и устранить неполадки в схемах без него — все равно, что жарить без вока. Просто делайте инвестиции и не оглядывайтесь назад!