1.4.1 Осцилограф

Визначення коливань: основний термін для визначення процесу, який повторюється з часом, є хвиля. За своєю природою хвилі бувають різними, але якщо ми говоримо про осцилографи, то цей прилад працює з хвилями (тимчасовими коливаннями) напруги. Один період хвилі - найменший проміжок часу, за який система здійснює одне повне коливання. Дисплей осцилографа призначений для графічного відображення форми сигналу, а саме, для відображення напруги по вертикальній осі і, відповідно, часу по горизонтальній осі.

Форма коливань напруги може нести багато корисної інформації про сигнал в цілому. У будь-який момент часу користувач за допомогою горизонтальної та вертикальної осей може зробити висновки про тимчасові зміни напруги. Найбільш поширеними видами коливань можна назвати: синусоїдальні, квадратні або прямокутні, трикутні або зубчасті, ступінчасті або імпульсні.

Синусоїдальна форма сигналу - володіє всіма гармонійними математичними властивостями, більшість джерел живлення змінного струму продукують коливання цієї форми. Одним з варіантів синусоїдальних коливань є затухаючі синусоїдальні коливання, які можна спостерігати в контурах, де відбувається коливання напруги, але амплітуда яких зменшується з часом.

К

Грибахо О.І.

Пересипкін О.А.

вадратна і прямокутна форми сигналу - така графічна залежність коливань є досить поширеною, і актуальна в тих випадках, коли зміни напруги (зростання або спад) відбувається через рівні інтервали. Ця форма сигналу використовується для тестування підсилювачів, у хорошого підсилювача зміни амплітуди мають квадратну форму з мінімальним спотворенням. Така форма сигналів також широко використовується в теле-, радіо- і комп'ютерних схемах.

З приводу прямокутної форми сигналу слід зазначити, що в цілому вона ідентична до квадратної, за винятком того, що тимчасові інтервали високих і низьких значень амплітуди є різними.

Трикутна і зубчаста форми сигналу - продукують схеми, що служать для контролю лінійності напруги, такі як горизонтальна розгортка аналогових осцилографів або ж растрове телевізійне сканування. Переходи між рівнями напруги в цих хвилях змінюються в постійному діапазоні і називаються пилоподібним змінами.

Ступенева і імпульсна форми сигналу - такі форми сигналів є або одноразовими, або короткочасними і вказують на раптові зміни напруги. Набір рухомих імпульсів визначається як імпульсна послідовність. Цифрові компоненти в комп'ютері «спілкуються» один з одним за допомогою імпульсів, також такі імпульсні групи поширені в рентгенівському і комунікаційному устаткуванні.

Частота і період: будь повторюється сигнал має частоту коливань, яка вимірюється в Герцах і дорівнює числу повних циклів, скоєних за одиницю часу, наприклад, за одну секунду. Ще однією характеристикою коливального процесу є період - найменший проміжок часу, за який система повертається в той же стан, в якому вона перебувала в початковий момент, вибраний довільно. Ці дві характеристики обернено пропорційні один до одного, тобто, якщо частота коливань 5Гц, то період коливань рівний 0,2 с. Як правило, для визначення цих параметрів служить горизонтальна тимчасова шкала осцилографа, і, відповідно меню інтерфейсу для тимчасових характеристик. Сучасні цифрові осцилографи мають ряд додаткових можливостей по визначенню тимчасових характеристик. Для прикладу, осцилографи RIGO L серії DS 1000, надають можливість автоматичного вимірювання наступних параметрів часу: частота (Freq); період (Period); тривалість наростаючого і спадаючого фронтів

Грибахо О.І.

Пересипкін О.А.

імпульсу (Rise Time і Fall Time); тривалість позитивного і негативного імпульсів (+ Width і-Width); відносна тривалість негативного чи позитивного імпульсів; затримка спадаючого або наростаючого фронтів каналу 2 щодо каналу 1.

Напруга є електричним потенціалом між двома обраними точками в схемі. Зазвичай однією з цих точок є земля (0 В). Також користувач може виміряти напругу між максимальним і мінімальним значеннями напруги, що називається розмахом напруги сигналу. Знов-таки, як показано вище для тимчасових характеристик, цифрові осцилографи разом з основним значенням напруги дають можливість користувачам паралельно визначати додаткові значення напруги. Як показано на осцилографи RIGOL серії DS1000 надають можливість автоматичного вимірювання наступних параметрів напруги: Vpp - розмах напруги сигналу; Vmax і Vmin - максимальне і мінімальне значення напруг сигналу, отриманих при реєстрації всій осцилограми сигналу; Vamp - амплітуда напруги сигналу між рівнями Vtop і Vbase; Vtop і Vbase - напруги вершини й підстави імпульсу, які використовуються для прямокутних імпульсних сигналів; Overshoot і Preshoot-позитивний викид на вершині і негативний викид у підстави, які використовуються для прямокутних імпульсних сигналів; Vavg і Vrms - середнє арифметичне і середньоквадратичне значення напруги для всієї осцилограми сигналу.

Фаза: ця характеристика, як правило, служить для опису гармонійних (синусоїдальних) коливань. Один цикл таких коливань має 360 градусів. Використовуючи це, користувач може визначити кут зсуву фази гармонійного коливання, коли потрібно описати величину пройденого сигналом періоду. Зсув по фазі використовують при визначенні тимчасової різниці (затримки) між двома схожими сигналами.

Грибахо О.І.

Пересипкін О.А.

Розділ 2. Комбіновані прилади