6.3 Цифрові осцилографи

Цифровий осцилограф - це надійний пристрій для пошуку несправностей і проведення монтажних робіт у промислових умовах. Осцилографи володіють високою міцністю, компактні та зручні у використанні. Цифрові осцилографи - це інтегрований випробувальний інструмент, що поєднує осцилограф, мультіметр і "безпаперовий" реєстратор в одному зручному приладі, що пропонується за прийнятну ціну. За допомогою цього приладу можна швидко визначити та усунути джерело проблем в системах устаткування, вимірювання, управління та зв'язку. Цифрові осцилографи мають функцію для вимірювання параметрів перетворювачів частоти та телекомунікацій. Висока швидкість оновлення зображення дозволяє відразу ж побачити динамічні зміни. Портативні двоканальні цифрові осцилографи можуть застосовуватися на виробництві та в лабораторіях і мають можливість тестування протоколів передачі сигналів.

На рисунку 2 представлений зовнішній вигляд цифрового осцилографа ATTEN ADS1102CML

Рисунок 2 - Цифровий осцилограф ATTEN ADS1102CML

Принципи дії та методи цифрової осцилографії зрозумілі із узагальненої структури цифрового осцилографа, рисунок 3.

Рисунок 3 - Структура цифрового осцилографа

Цифровий осцилограф (ЦО) та його спрощена структурна схема містить наступні функціональні вузли та блоки:

МП - масштабуючий пристрій (підсилювач і подільник напруги);

АЦП - аналого-цифровий перетворювач;

ОЗП - оперативний запам'ятовувальний пристрій;

К - контролер;

ЗП - запам'ятовуючий пристрій;

Д - дисплей;

ОК - органи керування ( кнопки, ручки).

Принцип дії цифрового осцилографа полягає в наступному. Пройшовши через МП, вхідний сигнал u(t) перетворюється в АЦП у дискретну послідовність кодових слів N_i , що відображають миттєві значення u_i цієї напруги. Кожне нове кодове слово записується в ОЗП. При цьому всі попередні записані відліки зсуваються на одну комірку (регістр зсуву), а найперший N₁ зникає, як би «виштовхується». Якщо ОЗП складається з М комірок, то в ньому, постійно оновлюючись, утримується М останніх, «свіжих», кодових слів. Так триває доти, поки не буде виконана якийсь задана умова, наприклад, коли яке-небудь u_i вперше перевищить заданий оператором рівень («запуск за рівнем»). Після цього вміст деякої кількості комірок ОЗП переписується в запам'ятовувальний пристрій ЗП, що входить до складу контролера К.

Кожній з комірок ЗП відповідає піксель на екрані, який за кольором відрізняється від фону. Її абсцису визначає номер комірки, а ординату кодове слово N_i, що перебуває в цій комірці.

Ще одна принципова відмінність від аналогових осцилографів полягає в тому, що в ЦО можна бачити передісторію сигналу до появи імпульсу запуску. Це називають «передзапуском». Кодові слова надходять з ОЗП в ЗП так, що в момент появи імпульсу запуску першою коміркою ЗП буде та, що дає крапку на вертикальній лінії, що проходить через центр екрана, наступні крапки розташовуються праворуч від неї, попередні - ліворуч. Положення першої комірки можна змістити вліво або вправо від центру і тим самим, відповідно, зменшувати або збільшувати видимий інтервал передісторії.

Частоту дискретизації (частоту «вибірок») можна змінювати в широких межах, що відповідає зміні масштабу по горизонталі й аналогічно зміні швидкості розгортки в аналогових осцилографах.

Для зміни масштабу по вертикалі, як і в аналогових осцилографах, можна змінювати коефіцієнти підсилення або розподілу вхідного підсилювача або подільника напруги.

Всі цифрові осцилографи працюють шляхом вибірки аналогових вхідних сигналів із оцифровкою їх значень і відображенням на вихідному пристрої (екрані).

У цілому ЦО має більше подібності з комп'ютером, ніж з аналоговим осцилографом. Він дозволяє виконувати різні математичні операції: розтягувати в часі фрагменти записаного в пам’ять сигналу, складати й віднімати сигнали в різних каналах, визначати частотний спектр сигналу шляхом застосування швидкого перетворення Фур'є.

7 Зміст звіту

7.1 Тема та мета звіту.

7.2 Список необхідного обладнання.

7.3 Короткий опис приладів: призначення, параметри, режими роботи, органи управління.

7.4 Короткий опис послідовності виконання роботи.

7.8 Висновки по результатам роботи.

7.9 Список літератури та інтернет ресурсів.