Что такое usb осциллограф

Обновлено: 04.07.2024

Каждый уважающий себя радиолюбитель обязан иметь в своем инструментарии осциллограф. Без него практически невозможно производить целый пласт технических заданий, особенно связанных с импульсными схемами. Но правда в том, что даже бюджетные модели обычных осциллографов стоят в разы дороже большинства других измерительных приборов. Далеко не каждый готов сразу отдать такую сумму. И раньше это действительно было большой проблемой, но сейчас, в наш замечательный век передовых технологий, на рынке есть множество компромиссных решений.

Одно из них - USB-осциллографы, приставки к компьютеру, о которых мы и поговорим. А точнее, об одном осциллографе из большой линейки — о модели ISDS205B от компании INSTRUSTAR.

Почему же он такой маленький? Ну, а что из себя представляет любой осциллограф? Это измерительная часть, органы управления и экран, на который выводятся результаты измерений и обработки. Измерительная часть — вот она, а экрана и кнопок управления здесь нет . Это все у нас будет в компьютере или ноутбуке.

Так вот, USB-осциллограф INSTRUSTAR ISDS205B — цифровой виртуальный осциллограф , подключающийся к ПК посредством USB-интерфейса . Все манипуляции с сигналом и его обработкой производятся непосредственно из ПО, установленном на компьютере (его можно скачать из интернета, оно же есть на диске в комплекте). Сам же осциллограф практически полностью лишен органов управления. Благодаря возможности убрать все регуляторы из корпуса и внедрить их в программную оболочку, прибор значительно выигрывает у автономных моделей в удобстве управления и занимаемых на рабочем столе габаритах.

По характеристикам осциллограф ISDS205B относится скорее к базовым моделям, однако его полоса пропускания до 20 МГц, достаточно большое количество функций и очень простое использование делают его едва ли не идеальным вариантом для начинающих и любителей .

Помимо, собственно, осциллографа, в модель встроен регистратор сигналов, анализатор спектра FFT и генератор произвольной частоты до 20 МГц. У него есть еще старшие модели, 205С и 205Х. В модели 205С есть на борту логический анализатор, а в 205Х встроены обе функции (и генератор, и анализатор). Младшая модель ISDS205A этих функций не имеет, но зато самая доступная в плане бюджета. Также есть серии 210 и 220, которые отличаются большей пропускной способностью, до 40 и 60 МГц соответственно.

Давайте не будем тянуть и перейдем к практическому обзору осциллографа.

Включаем осциллограф. В комплекте к нему идут два щупа, для двух каналов соответственно. Кстати, максимальная частота пропускания в этом случае делится на два. На щупах есть переключатели деления сигнала. Этот переключатель уменьшает амплитуду сигнала в то количество раз, какое написано. Перед тем, как начать работу с осциллографом, нужно провести его калибровку. Для этого в нем есть два специальных контакта, на которых всегда есть прямоугольный сигнал с частотой 1 кГц. Нужно проследить, чтобы осциллограф показывал именно такую картинку, как в руководстве по эксплуатации.

После установки программного обеспечения у нас появляется следующая программа. Запуская ее, мы можем выбрать, в каком режиме нам хочется работать. Работа с осциллографом может вестись в упрощенном или профессиональном режиме. Отличается она количеством настроек и разных фишек, но для большинства случаев первого режима достаточно.

На экране мы видим саму осциллограмму, ручки управления вертикальной и горизонтальной разверткой, и другие штуки. Очень удобной есть кнопка “авто” - при любом сигнале она автоматически подстраивает значения регуляторов так, чтобы он поместился на экране.

В общем, процесс работы такой же, как и на обычном осциллографе, останавливаться мы на нем особо не будем.

Окей, и все-таки стоит немного поговорить о минусах этого осциллографа. Один из его главных нюансов - в нем отсутствует гальваническая развязка от питания USB , а в том, в свою очередь, от сети, потому что импульсные блоки питания внутри компьютера гальванической развязки не имеют. Поэтому на разных низковольтных схемах и схемах, питающихся от батареек проблем, конечно же, не будет, а вот исследование “горячей части” девайсов, включенных в сеть (например, импульсных блоков питания) может здорово повредить осциллограф, а вместе с ним USB-порты и даже материнскую плату. Но этот нюанс легко решается гальванической развязкой всего компьютера, либо работой от батареи , если вы работаете за ноутбуком. При соблюдении всех мер безопасности юсб осциллограф является отличным приобретением, который обладает уникальным свойством компактности и универсальности при совершенно не бъющей по карману стоимости.

Еще один небольшой минус в том, что, поскольку значительная часть обработки сигнала переносится из USB-осциллографа в ПК, устройство требует подключения к достаточно мощному компьютеру , способному без задержек справляться со всей поступающей информацией. Тем не менее, если в наличии есть компьютер с достаточной вычислительной мощностью, виртуальный USB-осциллограф будет работать абсолютно исправно и никаких проблем с ним не возникнет.

При покупке относительно дорогих приборов, таких как осциллографы, анализаторы спектра и цепей, у радиолюбителя (и у руководителя радиотехнической лаборатории тоже) периодически возникает желание сэкономить и купить вместо «полноценного» прибора USB-вариант, иногда называемый с некоторой долей уничижения «приставкой». Известно, что мнения о таких устройствах у профессионалов довольно полярны — кто-то предпочитает с ними не связываться, кто-то, наоборот, хочет полностью заменить все приборы на такие «приставки». Конечно, всем понятно, что usb-осциллограф занимает меньше места, имеет более широкую полосу частот, но имеет менее удобный интерфейс, переключаемый мышкой, при этом более развитую математику и огромный буфер, размером с винчестер настольного компьютера. Вернее, это понятно всем, кто умеет пользоваться поисковиком. А вот если Вы зайдете в соответствующую тему на радиолюбительском форуме, то все ответы будут или крайне уклончивыми в духе «ну все зависит от цены и бренда» или будут в духе «вот мне лучше подходит …., а для Вас — рещайте сами».

Попытаемся разобраться, когда же usb-прибор это плохо, а когда, наоборот, это самый оптимальный вариант, в чем не прав поисковик и почему никто не хочет четко указать сомневающемуся, какой же прибор ему лучше.

В аналого-цифровых преобразователях обоих типов устройств разницы нет — в нижнем и среднем ценовом диапазоне на этом сильно не сэкономишь, АЦП там и так ставят максимально дешевые.
Дальше возникают варианты. Можно, как и в большом осциллографе, накапливать буфер измеренных значений на месте, а в компьютер отправлять его по сигналу запуска (или триггера, как его любят сейчас называть), уровень и тип которого задан с компьютера. В этом случае работа USB-прибора никак не отличается от настольного кроме того, что экран у него находится на компьютере. Однако, если полоса пропускания достаточно узкая (до сотни мегагерц), а стоимость прибора достаточно малая, можно вместо дорогой «быстрой» памяти использовать тоже дорогой, но, все таки не настолько, «быстрый» контроллер USB и весь поток данных сразу отправлять на компьютер. При этом мы получаем определенные преимущества — процессор компьютера значительно мощнее и можно реализовать более глубокую обработку сигнала и множество различных условий для срабатывания триггера. Однако при каком-то сбое (а USB достаточно чувствительна к сбоям) теряется значительная часть информации (буфера нет, восстановить её не откуда). Максимальная скорость возможна только при условии, что осциллограф включен в порт непосредственно, нет никаких хабов (причем на некоторых ноутбуках хаб может оказаться и внутри). Программное обеспечение становится чувствительным к установленным драйверам (а иногда и к режимам контролера USB, устанавливаемых в BIOS компьютера). Все это приводит к тому, что впечатления от одного и того же экземпляра USB-осциллографа могут быть совершенно различными у двух разных людей. Нам достоверно известен случай, когда прекрасно работающий с одним кабелем осциллограф вообще отказался работать с другим.

Ну и, наконец, интерфейс пользователя. Настольным моделям он достался уже готовым, отлаженным на аналоговых динозаврах по крайней мере тремя поколениями инженеров. Программный же интерфейс каждый изготовитель делает свой, никаких стандартных наработок тут пока нет, поэтому вынужден согласится, что часто он бывает очень неудобным, особенно когда он красивый, с 3D и «крутилками», ведь работать надо одной рукой и быстро, и похожесть на стандартную панель управления тут никак не помогает.

Ну и в заключении хочу сказать — USB устройства сами по себе ничем не плохи, ведь не зря же все ведущие производители современной техники делают её по принципу PCI (а иногда и USB!) устройство + обычный компьютер + клавиатура в виде стандартных «крутилок» и «кнопок». Просто при выборе надо учитывать, что экономия тут возможна только на стоимости жк-экрана и панели управления (т.е. 3-5 тысяч) и внимательно смотреть на технические параметры и интерфейс. А удобство пользования зависит в первую очередь от способа применения. Если там, где Вы паяете или ремонтируете стоит компьютер, который одновременно не используется как сервер, или Вам надо делать измерения раз в месяц и есть возможность свободно поставить ноутбук, то мы однозначно рекомендуем USB- приборы. В противном случае настольные варианты будут удобнее.

Покупку нового осциллографа, стоит начать с вопросов, на которые вы должны, прежде всего, дать ответ себе:

Где будет использоваться прибор?
Для каких целей он Вам нужен?
Нужно ли вам измерять сигналы в нескольких точках одновременно?
Чему равна (в цифровом исчислении) амплитуда измеряемых вами сигналов?
Какова частота измеряемых вами сигналов?
Производится измерение повторяющихся сигналов или одиночных?
Вы проводите исследование сигналов в частотной области?

Главный вопрос: Аналоговый или Цифровой?

Возможно, Вы все еще являетесь приверженцем аналоговых приборов, но современный цифровой мир диктует свои условия, и возможности аналоговых не сравнятся с цифровыми запоминающими осциллографами.

Небольшой и сравнительно легкий
Широкая полоса пропускания
Можно измерить одиночный сигнал
Удобный интерфейс
Цветной дисплей
Возможность сохранить и распечатать данные
Возможность цифровой обработки сигнала (быстрое преобразование Фурье, сложение, вычитание, интегрирование и др.)
Возможность использования цифровой фильтрации

Часто цифровые осциллографы могут включать в том же корпусе дополнительные устройства:

Логический анализатор (позволяет анализировать пакеты данных, например передаваемые через интерфейсы I2C, USB, CAN, SPI и прочие)
Генератор функций (сигналов произвольной формы)
Генератор цифровых последовательностей

Если осциллограф выполнен в виде переносного устройства, то часто он совмещается с мультиметром, их еще называют скопметрами (иногда очень даже с неплохими характеристиками).

Неоспоримые достоинства этих устройств –универсальность, автономность и не большие размеры.

Выбрать новый осциллограф является достаточно сложной задачей, в связи с тем, что на рынке представлен широкий выбор производителей и их моделей.

В первую очередь обратите внимание на производителя. Изучая различные модели, вы убедитесь, что внимание стоит обращать на производителя, постоянно усовершенствующего софт своей продукции и добавляющего новые возможности, при этом, не меняя платформу.

Сегодня обратим внимание на таких производителей как Hantek, Instrustar, SainSmart .

Их официальные сайты приведены по ссылкам ниже:

Рассматривая модели, стоит остановиться на приборах с полосой 40-60 мГц. Хотя последние модели техники, в частности новые ЖК_ТВ, могут в скором времени потребовать 100-120 мГц.

Но вы вряд ли после этого чтения и просмотра, вы сможете сделать какой- либо реальный технически обоснованный вывод, на чем же вам остановится.

Возвратимся к оценкам на зарубежных форумах.

Далее – Hantek (первый в списке),

фирма с именем, выпускает внушительный модельный ряд, включающий и бюджетные варианты. Однако и бюджетные и некоторые более поздние модели имеют одинаковый софт, при этом достаточно скромный. Функционал: обычный двулучевой осциллограф + простейший набор инструментов. Ни каких бонусов в виде добавочного софта с анализирующими прогами и т.д. нет. Это печалит.

Окно в режиме professional, открыло четыре формы.

Вывод из всего выше сказанного напрашивается сам:

не спешите, анализируйте, исследуйте и делайте покупки с умом. Вам же пользоваться! До следующих обзоров лучших моделей.

Добавляю небольшую статью на тему выбора домашнего компактного осциллографа начального уровня для работы и хобби.

Почему речь пойдет про карманные и компактные — потому что это самые бюджетные варианты. Настольные осциллографы – это более громоздкие, функциональные устройства, и, как правило, достаточно дорогие модели ($200-400 и дороже) на 4 канала со множеством функций.
А вот компактные модели на 1 канал для простых измерений и оценки формы сигнала можно приобрести буквально за $20. $40.

Итак, основные технические характеристики карманных осциллографов — это рабочая полоса, которая измеряется в МГц, а также частота дискретизации, которая напрямую влияет на качество измерений.

В статье постараюсь описать осциллографы, которые лично были в руках и дать небольшие плюсы и минусы данных моделей.

Начальный вариант, через который прошли многие радиолюбители — это осциллограф на базе микроконтроллера ATmega, на Али есть множество вариантов, в том числе для самостоятельной сборки, например, DSO138. Его развитие на базе микроконтроллера STM32 называется DSO150.

Осциллограф DSO150 — это неплохой осциллограф для радиолюбителя начального уровня. В комплекте есть щуп Р6020. Сам осциллограф имеет полосу около 200кГц. Построен на базе STM32, АЦП до 1М семплов. Хороший вариант для проверки простых блоков питания (ШИМ) и аудиотрактов. Подойдет для начинающих, например, для исследования звуковых сигналов (настройке усилителя и т.п.). Из минусов отмечу невозможность сохранить картинку осциллограммы, а также небольшую полосу пропускания.

Частота выборки в режиме реального времени: 1 Мвыб/с
Аналоговая полоса пропускания: 0 — 200 кГц
Диапазон чувствительности: 5 – 20 мВ/дел
Максимальное входное напряжение: 50 В макс. (1х щуп)
Временной диапазон развёртки: 500с/дел– 10 мкc/дел

Но хобби быстро прошло, перешел к серьезным моделям.

В начале 2018 года попался один из популярных вариантов осциллографов начального уровня — простой, но неплохой осциллографический пробник — DSO188.

Осциллограф DSO188 — простой «показометр» с одним каналом, без памяти, но с цветным дисплеем, аккумулятором 300mAh и очень маленький по размерам. Его плюс именно в компактности и портативности, а полосы частот хватит для большинства приложений (например, настройка звукотехники).

При небольшой стоимости ($30) он отображает сигналы с частотой 1МГц (семплирование 5MSA/s). Для работы используются MMCX щупы, но в комплекте есть адаптер MMCX-BNC. Установлен отдельный АЦП на 5MSPS, полоса до 1МГц, корпус сборный из панелей, что очень даже неплохо выглядит. В плюсах отмечу компактные размеры и приличную полосу, по сравнению с DSO150 (1МГц), а также компактные размеры. Очень удобно использовать вместе с обычным тестером. Легко помещается в карман. Из минусов — корпус имеет открытую конструкцию, не защищенную от внешних воздействий (нужно дорабатывать), а также отсутствие возможности перенести на компьютер сохраненные снимки. Наличие коннектора MMCX это удобно, но для полноценной работы потребуется адаптер на BNC или специальные щупы. За свои деньги это очень хороший вариант начального уровня.

Частота выборки в режиме реального времени: 5 Мвыб/с
Аналоговая полоса пропускания: 0 — 1 МГц
Диапазон чувствительности: 50 mV/div

Если одного мегагерца мало, можно посмотреть в сторону карманных осциллографов в корпусе с BNC коннектором, например, недорогой карманный осциллограф DSO FNISKI PRO.

Это очень хороший вариант за свои деньги. Полоса 5МГц (синус). Есть возможность сохранения графиков во внутреннюю память устройства.

Частота выборки в режиме реального времени: 20 Мвыб/с
Аналоговая полоса пропускания: 0 — 5 МГц
Диапазон чувствительности: 50 mV/div

Я бы взял первый вариант (с крокодилами) и докупил бы щупы отдельно. Ссылка на щупы есть ниже.

По результатам использования отмечу удобный корпус, большой дисплей. Тестовый сигнал на 5МГц (синус) показывает без особых проблем, другие периодические и апериодические сигналы нормально показывает до 1 МГц.

Если полоса выше 1МГЦ не критична, и не требуется работать с большими напряжениями, то DSO FNIRSI PRO c BNC коннектором — хороший выбор. Он использует стандартные щупы и может применяться как быстрый карманный осциллографический пробник — потыкать и посмотреть, жив ли обмен, микросхема и т.п. А потом топать за большим осциллографом, либо нести пациента на стол и вскрывать.

А вот если требуется полоса еще чуть больше — обратите внимание на недорогой осциллографический пробник DSO168

Осциллограф DSO168 имеет необычный дизайн, смахивающий на популярные МР3 плееры. Это одновременно и плюс (металлический стильный корпус), и минус устройства. Не самый удачный выбор разъема — MiniUSB для зарядки аккумулятора. А также отмечу подключение через джек 3.5 мм — самый главный минус данной модели.

Частота выборки в режиме реального времени: 50 Мвыб/с
Аналоговая полоса пропускания: 0 — 20 МГц
Диапазон чувствительности: 50 mV/div

Гораздо лучше огромного количества подобных DSО138, которые строятся на базе микроконтроллеров со встроенным АЦП (200kHz).

В данной модели DSO168 установлен отдельный АЦП AD9283, который обеспечивает уверенный анализ сигналов до 1МГц. До 8 МГц можно использовать данный прибор, но как «отображалку» сигналов, без каких либо серьезных измерений. А вот до 1МГц — без проблем.

В комплекте идет стандартный щуп Р6100 BNC, а также адаптер с джека 3.5мм на BNC.

Осциллограф DSO168 имеет полосу 20МГЦ (при частоте семплирования 60MSA/s), не самый удачный, но более-менее аккуратный корпус аля iPod, встроенный аккумулятор 800 мАч (может питаться от USB). Сходство с плеером добавляют щупы через джек 3,5 мм (есть адаптер BNC-3.5mm). Памяти для сохранения осциллограмм — нет. Отмечу конструктивный просчет — джек 3,5 мм не предназначен для передачи СВЧ сигналов, присутствуют искажения формы сигнала на частотах более 1МГц. Так что устройство интересное, но я бы выбрал другой вариант.

Далее предлагаю посмотреть еще одну недорогую модель осциллографа DSO338 с полосой 30МГц.
Карманный осциллограф DSO 338 FNISKI 30MHZ

Это карманный аккумуляторный осциллограф на один канал с частотой семплирования аж 200Msps. Характеристики неплохие, многим такой модели хватает за глаза. В наличии один канал, дисплей имеет хорошие углы обзора, время работы до 8 часов с одного заряда непрерывно.

Частота выборки в режиме реального времени: 200 Мвыб/с
Аналоговая полоса пропускания: 0 — 30 МГц
Диапазон чувствительности: 50 mV/div

Для измерений используется стандартный щуп P6100 BNC.

Осциллограф достаточно хорошо себя показывает на частотах более 10-20 МГц.

Хороший вариант, но, учитывая его стоимость, можно посмотреть и другие модели.
Например, чуть дороже можно приобрести мощный осциллограф FNIRSI-5012H 100МГц

Новая модель и один из лучших за свои деньги – одноканальный 100-МГцовый осциллограф с памятью. Частота семплирования достигает 500 Msps.

Осциллограф является одним из самых «мощных» и «навороченных» в своем ценовом диапазоне. Имеется 1 канал BNC, но осциллограф может отображать синусоидальный сигнал до 100МГц. Другие периодические и апериодические сигналы нормально смотрятся до 70-80 МГц.
В комплекте с осциллографом есть неплохой щуп Р6100 с делителем 10х и полосой до 100МГц, а также кейс для хранения и переноски.

Частота выборки в режиме реального времени: 500 Мвыб/с
Аналоговая полоса пропускания: 0 — 100 МГц
Диапазон чувствительности: 50 mV/div

Отмечу отсутствие связи с компьютером (отчасти это не минус, так как нет необходимости осуществлять гальваническую развязку), а также наличие всего одного канала для измерения.

DSO Fniski 100MHz — это хороший выбор, особенно если нет подходящего прибора и остро стоит вопрос стоимости. Если есть возможность добавить — лучше добавить и взять что-то на два канала и с возможностью сохранения результатов.

Хит 2019 года — портативный осциллограф с частотой 40 МГц (есть модель 2C72 до 70МГЦ) на два канала и с генератором частоты. Встроенный мультиметр. Поставляется с сумкой для переноски. Цена от $99.

В комплекте есть все необходимое + кейс для переноски. Частота оцифровки до 250MSa/s — это самый лучший результат для портативных осциллографов. Существуют версии 2С42/2С72 без встроенного генератора, но они не так интересны с точки зрения цены и функционала.

Частота выборки в режиме реального времени: 250 Мвыб/с
Аналоговая полоса пропускания: 0 — 40 МГц
Диапазон чувствительности: 10 mV/div

В остальном, Hantek не хуже своих старших собратьев. Отмечу наличие встроенного мультиметра, что делает данную модель устройством 3-в-1.

Осциллографы, которые у меня есть закончились, но я отмечу еще одну модель, которая имеет право на жизнь. В этом ценовом диапазоне есть удобная и качественная модель портативного осциллографа JDS6031 1CH 30M 200MSPS.

Частота выборки в режиме реального времени: 200 Мвыб/с
Аналоговая полоса пропускания: 0 — 30 МГц
Диапазон чувствительности: 10 mV/div

Рекомендую обратить внимание на полезные аксессуары для осциллографа:

Подобные портативные девайсы — то, что я часто использую. Очень удобно, особенно при настройке различных приборов, проверке, пуско-наладке. Могу рекомендовать брать вариант DSO150, а еще лучше, похожий DSO138 (200kHz) в варианте DIY для обучения пайки и азам радиоэлектроники. Из функциональных моделей отмечу DSO Fniski 100MHz, как осциллограф с самым лучшим соотношением цена/рабочая полоса, а также Hantek 2D72 как самый функциональный (3-в-1).

Какой осциллограф выбрать начинающему диагносту, радиолюбителю, электрику? Какие типы осциллографов бывают? На какие критерии опираться при выборе нового осциллографа? Ответы на эти и другие фундаментальные вопросы – в статье.

Осциллограф – это графический инструмент для наблюдения характера поведения процессов в электронных схемах. Служит для записи и измерений временных параметров и амплитуды электрического сигнала, который подается на вход устройства. Измеряет искажения, появляющиеся при неисправном компоненте схемы, определяет изменения шума и другие параметры. Данные отображаются на экране или в записи. При использовании измерительного преобразователя соответствующего типа можно контролировать любые природные явления.

Осциллографы классифицируются на цифровые и аналоговые, а по способу регистрации на приборы реального и эквивалентного времени.

Цифровой осциллограф или аналоговый, что лучше?

Отличие цифровых от аналоговых устройств предполагает отображение на приборном экране сигнала с различными градациями яркости.

Аналоговые осциллографы выполняют развертку сигнала, работают с изменяющимися физическими величинами, например, напряжением.

Цифровые осциллографы делают выборку характеристик сигналов, работают с дискретными двоичными числами, которые представляют значение напряжения. Концепция системы запуска основана на детектировании событий, происходящих в наблюдаемом процессе.

Аналоговая система запуска работает с помощью усилителей, которые могут служить источниками линейных и нелинейных погрешностей, например, задержка и колебания амплитуды, что проявляется в виде сдвигов положения запуска (джиттера запуска), видимого на экране. Работают с меняющимся в процессе наблюдения напряжением.

Цифровая система запуска функционирует точно, без искажений, способна разобраться с отчетами АЦП (аналогово-цифровых преобразователей) напрямую. Получаемый сигнал идентичный захваченному и отображенному на экране.

Ознакомьтесь с моделями цифровых осциллографов в соответствующем разделе каталога магазина инструментов.

Для цифровых приборов характерно:

Работа в режиме эквивалентного и реального времени с полосой пропускания до 70 ГГц и более.
Прямая регистрация оптических сигналов с помощью модулей.
Невысокий уровень шума, менее 200 пс.
Повторяющийся характер работы, что идеально для наблюдения за характеристиками сигнала.

Информация, выдаваемая цифровым устройством, отображается на экране текстом, что точнее, чем графики на мониторе аналогового осциллографа. Процессы обработки сигнала происходят на основе метода Фурье. Данные записывают в память компьютера и распечатывают. Цифровые устройства бывают запоминающими, люминофорными и стробоскопическими.

А теперь обратимся к каталогу осциллографов, посмотрим какие бывают модели.

Какие бывают цифровые осциллографы

Благодаря точности наблюдений и функциональности цифровые осциллографы более востребованы, чем аналоговые.

В конструкцию входит аналого-цифровой преобразователь. Благодаря АЦП измеряемый сигнал оцифровывается, в памяти устройства сохраняют захваченные выборки, а информация отображается на экране.

Возможности цифрового устройства:

обработка сигнала, который поступает на входные каналы;
отображение результатов исследований на экране;
сохранение в записи процессов для упрощенного масштабирования и растяжки;
отметка событий, которые происходят во времени;
расчет средних значений и прочие математические действия. измерение амплитуды, периодов, время нарастания/спада импульса, и др.

Рисунок 1. Осциллограф эконом-класса с верхней полосой пропускания до 100 МГц

Типы осциллографов:

Запоминающие обычные цифровые устройства (DSO). Характеризуются обширным временем для хранения данных, расширенными пределами скорости считывания информации. Замедленно воспроизводят события, происходящие в сигнале. Среди моделей запоминающих осциллографов можно видеть и карманные и стационарные устройства.
Люминофорные цифровые приборы (DPO) имитируют изменение процессов, показывают подробности изменений модулированных сигналов на экране, как у аналоговых моделей. Сигналы анализируются и запоминаются.
Стробоскопические цифровые приборы. Работают на эффекте последовательного стробирования сигнала. Повторение сигнала заставляет выбирать мгновенное значение в новой точке. Приборы характеризуются большой полосой пропускания. Исследуют короткие периодические сигналы.
Портативные осциллографы – это модифицированные приборы небольшого размера, веса, незначительным расходом электроэнергии. Применяются для научных исследований в промышленности, для поиска неисправностей автомобилей и оборудования. Магазин «Суперайс» предлагает широкий модельный ряд портативного оборудования.

Рисунок 2. Портативный осциллограф JINHAN JDS2012A со встроенным мультиметром

сохранение данных на накопитель и работа с ними в текстовом формате;
высокая скорость переработки информации в электронный текстовый вид;
удобная эксплуатация из-за небольших габаритов;
совмещение в одном устройстве нескольких приборов: осциллографа, цифрового анализатора, генератора сигналов и генератора цифровых последовательностей.

Недостаток USB-осциллографа – погрешности и худшие характеристики в отличие от стационарного оборудования. Для большинства осциллографов характерно отсутствие гальванической развязки. Присутствует риск сжечь компьютер при неосторожном обращении с прибором. Ознакомьтесь с моделями USB-осциллографов, представленных в каталоге магазина «Суперайс».

Область применения

Осциллограф считается ключевым прибором, необходимым для ремонта и проектирования электронного оборудования. Используется в следующих областях:

Электроника. Изображение на экране показывает работающий элемент, определяет рабочую частоту, грамотность выбора типа деталей, режима работы устройства. Применяется для наладки, разработки и проектирования оборудования.
Ремонт бытовой техники. Определение неисправности отдельных электрических элементов схем.
Авторемонт. Автомобильная диагностика и обнаружение сбоев в работе электронных компонентов системы зажигания, впрыска топлива, проверка генератора и т. д.

Современный радиорынок предлагает огромный выбор осциллографов.
Среди них не последнее место занимают китайские модели.

Однако, китайцы стремятся создать универсальные приборы. Речь пойдет об осциллографах со встроенным генератором сигналов. При покупке китайского прибора, например можно нарваться на неприятности. Например, часто встречается шумность, особенно 1-го канала. Спектр шумов различается от инфранизких до мегагерц. В цепях питания может отсутствовать развязка. Другой недостаток некачественного прибора – плохая работа генератора, выдающего свалку частот, из которых трудно определить основную частоту. В выходном немодулированном синус-сигнале сам синус модулируется по амплитуде и по фазе, и по нескольким частотам. То есть получается, что немодулируемый сигнал оказывается модулирован более низкими по скважности сигналами, поэтому осциллографу сложно зацепиться за импульс синхронизации, который берется из грязного канала.

Чтобы начинающий радиолюбитель выбрал осциллограф обращаем внимание на то, что достоверность снятой информации влияет на успех поставленной задачи.

При выборе оборудования руководствуются:

ценой;
фирмой-производителем;
функциональностью;
рабочими характеристиками.

Параметры осциллографа, которые влияют на выбор

Главное условие выбора – рабочие характеристики должны соответствовать потребностям пользователя. Рассмотрим более подробно самые важные характеристики.

Полоса пропускания

Характеристика определяет диапазон видимых на мониторе сигналов, характеризуется скоростью нарастания фронта исследуемого сигнала. Цифровые модели обладают полосой, позволяющей работать с высшими гармониками, частота которых превышает частоту основной гармоники. Достоинство цифрового осциллографа – способность расширить полосу пропускания в соответствии с выполняемой задачей.

Рисунок 4. Тактовая полоса пропускания величиной 100 МГц, захваченная прибором с полосой пропускания с частотой 100 МГц

Рисунок 5. Тактовая полоса пропускания 100 МГц, на экране осциллографа с полосой пропускания частотой 500 МГц

Рекомендация выбора: для определения нужной полосы пропускания применяйте «правило пятикратного превышения» максимального значения полосы наблюдаемого сигнала. Если полосы пропускания будет недостаточно, вы можете не увидеть: составляющее сигнала. Неизбежно искажение амплитуды, а фронт может быть завален. Неправильно подобранная полоса пропускания не дает полную осциллограмму и способствует росту погрешностей.

Например. Для наблюдения высокоскоростных и сложных цифровых сигналов, и для сигналов последовательных шин требуются модели с полосой пропускания частотой выше 500 МГц. Прибор с меньшей полосой пропускания понадобится для начинающих радиолюбителей, которым не нужны навороченные дорогие устройства.

Вывод: благодаря увеличенной полосе пропускания снижается коэффициент погрешности при наблюдении сигнала, фиксируются отдельные происходящие события.

Количество каналов

Рисунок 6. Разновидности каналов

Однако многоканальный прибор не всегда отвечает качеству диагностики. Рассмотрим, для каких задач подходит то или иное число каналов:

Двух или четырех каналов хватает для измерения и сравнения временных характеристик сигналов, поступающих с аналоговых устройств.
8 или 16 каналов помогают отладить цифровую систему для параллельного экспорта данных.
Дополнительные каналы комбинированных устройств с РЧ входом используются при проведении высокочастотных измерений.
Изолированные каналы рекомендуются для работы с гальванической развязкой.
Двадцать каналов синхронизируют регистрацию и просмотр сигналов по времени.

Вывод: каналы любого осциллографа должны иметь удовлетворительный частотный диапазон, линейность, точность усиления, равномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и стойкость от электростатического разряда.

Частота дискретизации

Дискретизация или число выборок по времени определяет рабочую способность прибора фиксировать и отображать мельчайшие детали, которые происходят в изучаемом сигнале.

Рекомендация выбора частоты дискретизации осциллографа. Правило «пятикратного превышения» частоты прибора частотной составляющей сигнала. Величина должна быть не менее чем в 2,5 раза и более чем в 3 раза выше аналоговой полосы. Для устройств начального уровня частота дискретизации – 1 – 2 Гвыб./с. Устройства средней стоимости – 5 – 10 Гвыб./с.

Чем выше частота дискретизации, тем качественнее представляется сигнал, тем больше информации сохраняется.

Вывод: более высокая частота дискретизации увеличивает разрешение, дает возможность видеть происходящие одновременно события, например, непериодические глитчи.

Глубина памяти

Рекомендация выбора: После определения глубины памяти осциллограф проверяется на производительность.

Вывод: оцените скорость реакции прибора с планируемой глубиной памяти.

Скорость обновления осциллограмм

Параметр характеризует быстроту захвата и обновления изображений на дисплее. Чем быстрее обновления, тем более точно происходит захват и регистрация редких событий, например, выбросов. Чем выше скорость обновления, тем быстрее работает прибор и фиксируются события.

Рекомендация выбора: Производители указывают максимальную скорость обновления. Это неверно, чтобы достигнуть максимального параметра могут потребоваться дополнительные режимы захвата, которые ограничивают глубину памяти, частоту дискретизации, качество отображения сигналов.

Вывод: скорость обновления – параметр улучшающий комфорт использования прибора и позволяющий производить точную регистрацию событий.

Триггер

Схема синхронизации, при которой прибор выдает устойчивое изображение. Система может задержать запуск развертки до определенного события. Триггерный запуск синхронизирует захват сигнала и одновременно отображает единичные события. Используется для синхронизации снимков.

Работа с последовательными интерфейсами

В осциллографах, которые имеют дело с цифровыми и смешанными сигналами, используются несколько последовательных интерфейсов I2C, SPI, RS232/UART, CAN, USB. С помощью интерфейсов декодируют протоколы последовательной шины и триггерного запуска. От числа интерфейсов зависит многофункциональность и способность выполнять различные задачи.

Большое количество интерфейсов нужно для экспорта информации в Интернет или в программу просмотра на компьютере. Анализируемые данные, захваченные одним осциллографом, можно передавать другим членам исследовательской группы.

Измерения и анализ сигналов

Наличие прикладных программ, статические и математические функции в составе осциллографа приспособлены для быстрого преобразования Фурье. Используя прикладные программы выявляют нарушения целостности сигнала.

Вывод: Необходимо знать о наличии программного обеспечения. С помощью ПО, вы больше узнаете о возможностях прибора.

Рисунок 7. Приложения, расширяющие возможности устройства

Осциллографические пробники

Важный элемент, необходимый для работы прибора – пассивный пробник или измерительный щуп с делителем.

Согласованность пробника заключается в соответствии полос пропускания и прибора, и самого инструмента для измерения.

Рекомендация выбора: Учитывайте параметры, что предстоит измерять: ток или напряжение, частота, амплитуда, сопротивление. Например, высоковольтные пробники работают с напряжением до 40 кВ. Рекомендуемая входная емкость пробника не более 10 пф. Магазин инструментов предлагает различные пробники, необходимые для выполнения любых задач. Ознакомьтесь с типами пробников и измерительных щупов более подробно в разделе каталога.

Вывод. На выбор пробника влияют тип решаемой задачи и исследуемые сигналы.

Рисунок 8. Специальный пробник для отображения тока, мощности и напряжения

Естественно, покупая осциллограф тратится определенная сумма денег. Однако, смотрите какие выгоды вы получаете. Вы сами следите за рабочими процессорами, сами делаете выводы. Помните, прибор, который вы выбрали, должен соответствовать, выполняемой задаче и характеру работы, а еще:

точно регистрировать происходящие события;
экономить ваше время и повышать возможности;
отвечать заявленным и подтвержденным документами характеристикам.

Покупая дорогое осциллографическое оборудование, будьте уверены в правильности выбора. Описанные выше характеристики помогут вам определить прибор необходимый для выполнения требуемых задач.

Читайте также: