Цифрлық осциллограф негіздері

Қазіргі уақытта көптеген аспаптар мен аспаптар және баптау мамандары өз жұмыстарында цифрлық осциллографтарды пайдаланады және сонымен бірге мүмкіндіктердің аз ғана бөлігін іс жүзінде қолданады, шамасы, оларда AUTO немесе SELF ADJ түймесі болғандықтан ғана. Мұндай түймені басу автоматты түрде орнатуды және синхрондауды білдіреді, бұл, әрине, өте ыңғайлы. Дегенмен, цифрлық осциллографтардың барлық мүмкіндіктерін толық пайдалану үшін цифрлық осциллографтың негіздерін де, басқару элементтері мен дисплейдегі терминология мен белгілерді де білу және түсіну қажет.

Мамандарға жаңа техниканы меңгеруге және оны 100% пайдалануға көмектесу үшін осы мақалада цифрлық осциллографияның негіздері туралы айтатын боламыз.

DSO - Digital storage Oscilloscope. Сандық сақтау осциллографы. Жұмыс принципі салыстырмалы түрде күрделі емес: толқын пішіндеріне (толқын пішіндері, мысалы, периодтар) бөлінген сигналдар осциллограф кірістеріне қолданылады, олар өз кезегінде шағын сегменттерге немесе Samples (үлгілер немесе үлгілер). Бұл сегменттердің ұзақтығы әдетте кіріс сигналының жиілігіне байланысты автоматты түрде орнатылады. Әрбір үлгіге осциллограф жадындағы сигнал амплитудасының бір сандық мәні сәйкес келеді. Мұндай цифрландырудың нәтижесі төменде келтірілген:

Ескертпе. Сынамалау жылдамдығы немесе іріктеу жылдамдығы. Шын мәнінде, іріктеу жиілігі немесе жылдамдығы үлгінің ұзақтығына байланысты, оны кейде іріктеу жиілігі деп те атайды, ол секундтағы үлгілер санымен немесе қарапайымырақ болса, секундына өлшемдермен өлшенеді. Қазіргі DSO-ларда іріктеу жылдамдығы секундына 250 миллионнан 2 миллиардқа дейін немесе одан да көп үлгілерді құрауы мүмкін. Шын мәнінде, бұл параметр анықтаушы болып табылады: осциллограф жылдам жүретін процестерді қаншалықты "көре" алады және сурет қаншалықты егжей-тегжейлі болады.

Үлгілеу немесе цифрлау нәтижесінде деректер жай ғана графиктегі нүктелер жиыны болып табылады, бұл ыңғайлы және көрнекі бейнелеу болып табылмайды, сондықтан, бастау үшін алынған деректерді сызықтандыру немесе үздіксіз жолдарға жуықтау жүргізіледі:

Осыдан кейін кедергілерден ажырату үшін әртүрлі функциялар мен өңдеу технологиялары қолданылады, бұл кездейсоқ кедергілер мен жарылыстарды орташалауға немесе керісінше анықтауға мүмкіндік береді.

ACQUIRE - алу, сатып алу. Осциллографта бұл параметр әдетте деректерді цифрлық түрге түрлендіру түрін немесе оның түрін білдіреді. Әртүрлі үлгілерде әртүрлі әдістер мүмкін, бірақ негізгілерін төменде келтіреміз:

- Sample – цифрландырудың стандартты режимі. Кіріс сигналы дискреттеу сегменттеріне бөлінеді және әрбір сегменттің дисплейдегі өз нүктесі болады. Сигналдың кез келген түрін зерттеу үшін жарамды.

- Peak detect – дисплейде сигналдың тек ең жоғары мәндері цифрланған және көрсетілген кезде іріктеудің ең жоғары режимі. Кедергілерді және кездейсоқ сигналдарды бақылау үшін жақсы жұмыс істейді:

- Average – дисплейде бірнеше кезең бойынша орташаланған мәндер көрсетілгенде орташаланған дискреттеу. Әдетте, орташаландыру орын алатын үлгілер санын төменде таңдауға болады 16 кезеңдегі орташаландырудың мысалы. Тек мерзімді сигналдар үшін жарамды:

- Equivalent – эквивалентті сынамалау, оның стробоскопиялық атауы да бар. Ол кіріс сигналының жиілігі осциллографтың іріктеу жиілігінен едәуір асатын РЖ сигналдары үшін қолданылады. Бұл жағдайда келесі нүктенің мәні ағымдағы емес, келесі тербеліс кезеңінен таңдалады, бұл дисплейде периодтан периодқа үлкен өзгерістер болмайтын периодты сигналдарды көрсетуге толық мүмкіндік береді.

Яғни, зерттеу мақсаттары мен сигнал түріне байланысты іріктеу мен өңдеудің бір немесе басқа әдісін қолдану қажет.

MATH - осциллографтың математикалық функциялары. Осциллографтағы барлық процестер сандық сипатта болғандықтан, бұл сандар арқылы кез келген дерлік математикалық амалдарды орындауға болады, мысалы, әртүрлі арналардан сигналдарды азайту немесе қосу, бірақ одан да күрделі функциялар бар.

FFT - Fast Fourier Transform немесе орыс тілінде қалай аталады, жылдам Фурье түрлендіруі (FFT). Сигналды гармоникалық компоненттерге ыдырату үшін қолданылады. Егер қарапайым болса, онда осциллограф осы режимде сигнал спектрін және барлық гармониканың деңгейін көрсетеді, осылайша кез–келген осциллографты спектр анализаторына айналдырады.

Суретте сары түстің бастапқы сигналы және оның қызыл спектрі көрсетілген:

Сонымен қатар, цифрлық өңдеудің арқасында цифрлық осциллографтар сигналды синхрондауға, яғни дисплейде тұрақты кескін алуға кең мүмкіндіктер береді, алайда қандай синхрондау және не үшін қолданылатынын білу қажет:

TRIGGER – синхрондау. Бұл дисплейдегі түймелер, реттегіштер, белгілер болуы мүмкін. Параметрлердің көптеген түрлерінің ішінен ең қажеттісін таңдаймыз:
EDGE - шеті, майданы. Сигнал жиегі бойынша синхрондау функциясы.
EXT - сыртқы. Әдетте сыртқы синхрондау сигналы үшін кіріс.
FORCE - күш. Мәжбүрлеп іске қосу немесе синхрондау.
FALL - төмендейтін фронт бойынша синхрондау.
LEVEL - деңгей. Әдетте синхрондау деңгейін реттеу.
RISE - өрлемелі шеп бойынша синхрондау.
PULSE – импульстардың параметрлері бойынша, мысалы, ұзақтығы бойынша синхрондау.
AC Line – қоректендіру кернеуімен синхрондау.
Single – сигнал кіріске түскен кезде бір реттік іске қосу.
CH – белгілі бір арна бойынша синхрондау.
VIDEO – бейнесигнал параметрлері бойынша синхрондау.

Әрине, шағын мақалада цифрлық осциллографтардың барлық алуан түрлі мүмкіндіктерін көрсету мүмкін емес, бірақ біз цифрлық осциллографтардың жұмысының негізгі принциптерін түсіндіруге тырыстық.

Дайындаған ЖШС Test instrumnents (www.ti.kz) интернет портал материалдары бойынша PRIBOR.KZ 

Цифрлық осциллографтарды өндірушілердің ресми дистрибьюторы Acute және UNI-T