В положении «~» вход закрытый, и синхронизация происходит только от переменного напряжения. Измерения временных параметров – это набор наиболее расширенных и точных видов измерений цифрового осциллографа. Но на этом и заканчивается идентичность подходов при измерения временных интервалов различных производителей цифровых осциллографов. Рис. 25. Измерение периода сигнала. Это напряжение и измеряется осциллографом.

Осциллограф – прибор, показывающий форму напряжения во времени. Также он позволяет измерять ряд параметров сигнала, такие как напряжение, ток, частота, угол сдвига фаз. Но главная польза от осциллографа – возможность наблюдения формы сигнала.

В этом случае напряжение содержит как постоянную, так и переменную составляющие, причем форма переменной составляющей далека от синусоидальной. В подавляющем большинстве случаев исследуются периодические сигналы, именно про них мы и будем говорить. В результате луч движется по экрану слева направо с определенной постоянной скоростью, после чего очень быстро возвращается к левой границе экрана и повторяет свое движение.

Рис. 3. Форма напряжения развертки. Если эти частоты в точности равны, то на экране отображается ровно один период исследуемого сигнала. Но изображение будет стабильным только в том случае, если частоты развертки и сигнала точь-в-точь совпадают.

Рис. 4. Осциллограмма при отсутствии синхронизации. Поэтому разверткой в осциллографе управляет специальная схема синхронизации. В этом случае луч начинает движение (и рисование осциллограммы) каждый раз с одной и той же точки графика входного сигнала.

4. Измерения осциллографом

Напряжение сигнала, при котором происходит синхронизация (уровень синхронизации), задается органами управления осциллографа. Для того чтобы можно было наблюдать несколько сигналов одновременно, выпускают многолучевые и многоканальные осциллографы.

ЭЛТ двухлучевых осциллографов работает одновременно с двумя лучами на общем экране, которые позволяют наблюдать два сигнала абсолютно независимо. Поэтому больше распространены двухканальные осциллографы. Но на экране штрихи сливаются, и в результате получается два графика входных сигналов. Лишь при наблюдении высокочастотных сигналов и неудачной частоте развертки изображение может стать пунктирным.

Работа с осциллографом

Поскольку напряжение измеряется между двумя точками, то вход осциллографа имеет две клеммы. Особенно это относится к кабелям, прошедшим ремонт: туда могут поставить любой проводник, имеющийся в наличии и первый попавшийся штекер. Рис. 7. Штекер отечественного осциллографа. Эти помехи возникают из-за того, что существует емкость между телом человека и проводами сети, проложенной в помещении.

Измерения временных параметров

Поэтому высокочастотные составляющие (гармоники сети и проникшие в нее помехи) создают больший ток и большее напряжение на входе осциллографа. По своей сути осциллограф является вольтметром, показывающим график напряжения. Двухканальный (и двухлучевой) осциллограф может показывать осциллограммы двух сигналов одновременно.

Кроме того, конструкция большинства осциллографов несколько «несимметричная» – синхронизация от сигнала канала I обычно более качественная и стабильная. Ошибка подключения на рис. 11б состоит в том, что клеммы корпуса обоих входов не соединены в одной точке. В результате резистор Rт оказывается замкнут накоротко через корпус осциллографа.

Поэтому при таком подключении можно не заметить эту ошибку (ведь осциллограф что-то показывает), а результат измерения тока при этом будет неверным. Напряжение на Rт хоть и небольшое по величине, но все равно вносит погрешность в измерение напряжения. В – управление каналом II. Г – регулировка яркости луча, фокусировки и подсветки экрана. Эти клетки называются делениями, и используются при измерениях: к ним привязываются все масштабы по вертикали и горизонтали.

Обычно осциллограф имеет 6…10 делений по горизонтали и 4…8 делений по вертикали. Рис. 13. Деления экрана осциллографа. 1 – Источник внутренней синхронизации: напряжением какого канала синхронизируется движение луча. Эта синхронизация производится входным сигналом, поэтому называется внутренней.

Движение луча синхронизируется импульсами, подаваемыми со специального внешнего источника на вход синхронизации осциллографа. Кнопки «0,5-5» и «5-50» задают диапазон входных напряжений от внешнего источника синхронизации. Задает напряжение синхронизации (рис. 5). В нажатом положении этой ручки (как на рисунке) развертка автоматическая. В этом режиме луч не начнет движения до тех пор, пока не произойдет синхронизации.

Это режим есть не во всех осциллографах. Рис. 20. «Полярность» синхронизации. Измерения производятся визуально и их погрешность получается довольно высокой. При измерении напряжения и частоты (временных интервалов) необходимо ручки плавной регулировки усиления входного сигнала и скорости развертки необходимо установить в крайнее правое положение. Для измерения напряжения используется известное значение масштаба по вертикали.

Период сигнала можно измерять в различных частях осциллограммы, но наиболее удобно и точно измерять его в точках пересечения графиком оси времени. Обратите внимание, что на рисунках 22 и 25 показан один и тот же сигнал, но при различных значениях скорости развертки.

Такую точность обеспечивает цифровой осциллограф, у которого развертка линейна. Поскольку в аналоговом осциллографе графики сигнала обоих каналов имеют одинаковый цвет и одинаковую яркость, то для того, чтобы их различать между собой, рекомендуется сделать их разной амплитуды. При этом напряжение, измеряемое каналом I прибора, лучше делать большим – в этом случае синхронизация будет лучше «держать» изображение.

3. Управление осциллографом

Ручками «Скорость развертки» (ступенчато и плавно) добиваются того, чтобы период графика напряжения заканчивался на крайней правой вертикальной линии сетки экрана. Эти возможности в том или ином виде присутствуют практически в любом современном цифровом осциллографе. Но и даже эти специализированные виды измерений базируются на основных результатах измерения амплитудно-временных параметров сигнала.

Так на рисунке 1 при измерении циклического СКЗ, виды маркеры, выделяющие полный цикл (полное число периодов) измеряемого сигнала. Ранее уже отмечалось, что любой средний вольтметр способен производить измерения амплитуды гораздо более точно, чем цифровой осциллограф.

Подключение осциллографа, показанное на рис. 11а не только обеспечивает наибольшую точность измерений, но и позволяет в ряде случаев использовать резистор Rт с довольно большим сопротивлением.