Корзина
+7 (383) 218-73-21
ПроизводителиПоказать всеСвернуть
Контакты
ООО "ТЕХНОЦЕНТР"
Наличие документов
Знак Наличие документов означает, что компания загрузила свидетельство о государственной регистрации для подтверждения своего юридического статуса компании или индивидуального предпринимателя.
+73832048663
+73832187321
+73832048553
Андрей Егорович
РоссияНовосибирская областьНовосибирскул. Фабричная 19а
Карта

Выбираем осциллограф

Выбираем осциллограф

Осциллограф является обязательным атрибутом любой современной лаборатории. В то же время, современная осциллография представлена очень широким набором приборов с различными характеристиками.

Выбери себе осциллограф

Осциллограф обязательный атрибут любой современной лабораторииВ настоящее время осциллограф является обязательным атрибутом любой современной лаборатории. В то же время, современная осциллография представлена очень широким набором приборов с различными характеристиками. Поэтому при оснащении новой лаборатории или переоборудовании старой встает задача выбора "правильного" осциллографа. При этом простое сравнение характеристик и возможностей осциллографов различных производителей не всегда может дать ответ на вопрос, какой прибор лучше подходит для решения тех или иных конкретных задач.
Для всякой задачи выбора существует алгоритм ее оптимального решения. Мы предлагаем нашим читателям примерный порядок оценки технических характеристик приборов при выборе "правильного" осциллографа. При этом неважно, кто конкретно является производителем осциллографов — следование данному алгоритму поможет оценить каждый прибор объективно.
Очень часто при выборе нового осциллографа в первую очередь интересуются его ценой. Думается, нет необходимости пояснять, что цена любого современного прибора определяется множеством факторов, главным образом, его техническими и метрологическими характеристиками (полоса пропускания, частота дискретизации, число каналов, объем памяти, погрешность измерений и т. д.) и функциональными возможностями (обработка и анализ сигналов, их документирование, автоматизация измерений и т. д.). Поэтому, если при выборе прибора ориентироваться только на его стоимость, то вполне возможно, что в реальных измерениях и обработке их результатов будет больше недоразумений, чем реальной работы. Так, выбрав простой дешевый осциллограф, Вы можете не суметь с его помощью решить все стоящие перед Вами задачи. В то же время, возможности дорогого, "навороченного", прибора могут использоваться не полностью (но это, как говорится, меньшее из зол...). 
Поэтому, прежде, чем приступить к выбору осциллографа, мы рекомендуем четко определиться с тем, какие задачи Вы собираетесь решать с помощью этого прибора. При этом, естественно, необходимо иметь в виду и перспективы: оборудование приобретается не на один год.
Итак...

Шаг 1. Какой выбрать: аналоговый или цифровой?
Цифровые и аналоговые осциллографы имеют свои достоинства и недостатки. Постоянное совершенствование цифровых технологий позволяет создавать цифровые приборы более мощными и производительными по сравнению со своими аналоговыми братьями. В то же время, имея в виду наиболее простые модели цифровых приборов, разница в стоимости постоянно сокращается.
Ниже перечислены достоинства и недостатки цифровых и аналоговых осциллографов.

Достоинства аналоговых осциллографов:

возможность непрерывного наблюдения аналогового сигнала в реальном масштабе времени;
привычный интерфейс;
прямые, понятные средства управления для часто используемых настроек (чувствительность, скорость развертки, смещение сигнала, уровень запуска и т. д.);
невысокая стоимость.
Недостатки аналоговых осциллографов:

низкая точность;
мерцание и/или малая яркость экрана в зависимости от частоты сигнала и скорости развертки;
невозможность отображения и изучения сигнала до момента запуска (это не позволяет, например, анализировать процессы, предшествовавшие выходу оборудования из строя);
полоса пропускания ограничена полосой аналогового тракта;
ограниченные средства измерения параметров сигналов.
Достоинства цифровых осциллографов:

высокая точность измерений;
яркий, хорошо сфокусированный экран на любой скорости развертки;
возможность отображения сигнала до момента запуска (в «отрицательном» времени);
возможность детектирования импульсных помех между выборками сигнала;
автоматические средства измерения параметров сигналов (что, в частности, позволяет автоматизировать настройку прибора в условиях неизвестного сигнала);
возможность подключения к внешним регистрирующим устройствам (компьютеру, принтеру, плоттеру и т. д.);
широкие возможности математической и статистической обработки сигнала;
средства автодиагностики и автокалибровки.
Недостатки цифровых осциллографов:

более высокая стоимость;
более сложные в управлении;
в отдельных случаях, отображение несуществующих сигналов.


Шаг 2. Определите необходимую полосу пропускания
Одной из основных характеристик осциллографа, влияющих на выбор прибора, является полоса пропускания, которая зависит от того, какие сигналы и с какой точностью необходимо измерять.
Полоса пропускания является одним из параметров амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), описывающей динамические свойства осциллографа (рис. 1):

Полоса пропускания осциллографа
Рис. 1. Основные параметры АЧХ осциллографа: fоп — опорная частота; Δfн — нормальный диапазон, в котором неравномерность АЧХ не превышает погрешности коэффициента отклонения; Δfр — расширенный диапазон, в котором неравномерность АЧХ не превышает 10%; Δf — полоса пропускания, соответствующая уменьшению коэффициента передачи на 3 дБ относительно kном

Каждый цифровой осциллограф имеет два принципиально разных значения полосы пропускания: полоса для повторяющихся сигналов (или аналоговая) и полоса для однократных сигналов. Многие цифровые осциллографы имеют полосу пропускания для повторяющихся сигналов гораздо более высокую, чем та, которую, казалось бы, может обеспечить их частота дискретизации. Однако, если сигнал повторяющийся, то осциллографу не обязательно оцифровывать весь сигнал сразу. Прибор может захватить только часть сигнала при каждом запуске и затем воспроизвести на экране весь сигнал за несколько циклов запуска, причем этот процесс протекает обычно настолько быстро, что он практически не заметен. Таким образом, полоса пропускания повторяющихся сигналов не зависит от частоты дискретизации, а является характеристикой аналогового тракта цифрового осциллографа. 
Полоса пропускания для однократных сигналов применима только для непериодических (или однократных) сигналов, которые захватываются и оцифровываются осциллографом за один такт. Таким образом, полоса для однократных сигналов зависит от частоты дискретизации данного осциллографа (более подробно о влиянии частоты дискретизации на полосу пропускания см. шаг 4).
Следует отметить, что большинство реальных сигналов содержит частотные компоненты, частота которых во много раз превышает частоту основного компонента. Так, например, прямоугольный импульс может содержать частотные составляющие, которые имеют частоту, по крайней мере, в десять раз больше основной частоты сигнала. Поэтому осциллографы с большей полосой пропускания способны предоставить более детальную информацию об этих высокочастотных составляющих. На рисунке 2 приведены осциллограммы одного и того же прямоугольного сигнала с частотой 50 МГц, измеренные осциллографами с различной полосой пропускания.

Осциллограмма прямоугольного сигнала    Осциллограмма прямоугольного сигнала
а    б
Осциллограмма прямоугольного сигнала    Осциллограмма прямоугольного сигнала
в    г

Рис. 2. Осциллограмма прямоугольного сигнала частотой 50 МГц, измеренная осциллографом с полосой пропускания: а) 20 МГц; б) 50 МГц; в) 150 МГц; г) 500 МГц
Как видно из рисунков, наиболее полную информацию о сигнале и наилучшее воспроизведение фронтов сигнала обеспечивает осциллограф с наиболее широкой полосой пропускания. Осциллограф с полосой 20 МГц, т. е. меньшей, чем основная частотная составляющая прямоугольного импульса очень сильно искажает сигнал: фронты сигналов кажутся более длинными, кроме того, наблюдается уменьшение амплитуды.
Объясняется это очень просто. Как известно, длительность фронта наблюдаемого сигнала τизм определяется по формуле:

длительность фронта наблюдаемого сигнала

где τн — время нарастания переходной характеристики осциллографа, вычисляемое по формуле τн=0,35/Δf; τф — время нарастания фронта входного сигнала.
Отсюда вытекает правило измерения временных параметров: чем больше соотношение длительности фронта сигнала и фронта осциллографа, тем меньше ошибка измерения (см. табл.).

Соотношение τф/τн    Ошибка измерений
1:1    41,4%
3:1    5,4%
5:1    2,0%
10:1    0,5%
Таким образом, при проведении точных измерений временных характеристик величина полосы пропускания осциллографа должна по крайней мере в три раза превышать значение основной частотной составляющей наиболее быстрого ожидаемого сигнала. А для точных измерений амплитуды желательно, чтобы полоса пропускания осциллографа была в десять раз больше, чем частота измеряемого сигнала.

Кроме того, следует помнить, что:

на точность результатов измерений также влияют пробники и щупы;
в спецификациях на некоторые осциллографы указывается только наилучшее значение полосы пропускания и только для определенных диапазонов чувствительности, в то время как на других диапазонах значение полосы может значительно отличаться от наилучшего;
полоса пропускания аналоговых осциллографов редко превышает 400 МГц, в то время как цифровые осциллографы могут иметь полосу до 50 ГГц.

 

Шаг 3. Определите необходимое количество каналов
Количество необходимых каналов очевидно зависит от исследуемого изделия и вида решаемых задач.
Пока наибольшей популярностью пользуются двухканальные осциллографы. Однако в последнее время все больший спрос находят четырехканальные модели, поскольку удельная стоимость канала у них меньше, чем у двухканальных моделей, а возможности существенно шире.

Некоторые замечания:

Есть ли необходимость получать данные одновременно по нескольким каналам? Если да, то есть смысл выбирать осциллограф с одновременным запуском или раздельными АЦП для каждого канала. Если исследуемые сигналы повторяются, одновременный сбор данных по разным каналам не требуется.
Некоторые осциллографы, обозначенные в спецификации «2+2», имеют 2 полных канала и 2 дополнительных канала с ограниченным диапазоном чувствительности. В этом случае в осциллографе имеются только 2 аналого-цифровых преобразователя (АЦП), входы которых разделены между 4 каналами. Дополнительные каналы могут использоваться, например, для анализа цифровых сигналов.
На двуканальных осциллографах желательно иметь отдельный канал внешнего запуска, т.к. в этом случае нет необходимости использовать один из основных каналов в качестве входа сигнала внешней синхронизации.
Если при проведении временных измерений цифровых сигналов обнаруживается, что 4 каналов недостаточно, то целесообразно приобретение логического анализатора. Хотя логические анализаторы не позволяют измерить амплитуду сигнала, зато они предоставляют большее число каналов и дополнительные возможности по запуску прибора и обработке информации.
Далее

vkontakte facebook twitter
Предыдущие статьи