Современные портативные осциллографы — виды, характеристики, возможности и особенности использования
Осциллограф – это глаза мастера по ремонту электроники и радиолюбителя. Но стоимость продвинутых моделей непостижима для новичков и даже для многих опытных мастеров. Например, не самый «крутой» цифровой осциллограф UNI-T UTD2025CL с двумя каналами способностью пропускать сигналы частотой до 25 МГц стоит больше 200 долларов, а какой-нибудь RIGOL MSO2302A-S – мощный двухканальный осциллограф с двумя каналами и пропускной способностью в 300 МГц с функцией самописца стоит почти 4000 долларов.
Но куда деваться простому крестьянину? Для начала можно обратиться к продукции производителей из поднебесной. На Aliexpress достаточно много портативных осциллографов с разными характеристиками и возможностями, рассмотрим в этой статье некоторые из них.
Характеристики
Начнем с того, что если говорить о портативных осциллографах, то практически во всех случаях это цифровые приборы. Особой точности измерения напряжения ожидать не стоит, но для проверки наличия и приблизительного уровня разнообразных сигналов, примерного измерения уровня пульсаций, проверки искажений в каскадах.
Как и любого измерительного прибора у осциллографов есть ряд характеристик, прежде всего в бюджетном сегменте следует обращать внимание на две основных:
Частота дискретизации — это количество выборок, которые осциллограф может произвести за секунду. Если говорить простым языком, то этот параметр отражает сколько раз в секунду «мозги» осциллографа «измеряют» или, если угодно, «считывают» сигнал со входа. Чем чаще это происходит, тем большей частоты можно измерять сигнал. Измеряется в количестве выборок (семплов) в секунду, хотя обычно указывается в миллионах семплов в секунду. В характеристиках можно встретить аббревиатуру «MSa/s» — это оно и есть.
Полоса пропускания. Это полоса частот, на верхней границе которой уровень измеряемого сигнала уменьшается на 3 дБ. Этот параметр говорит нам о максимальной частоте сигнала, которую можно измерить. Измеряется этот параметр в герцах, а, вернее, в кило- или мегагерцах. Желательно, чтобы полоса пропускания была в 3…5 раз больше частоты измеряемого сигнала, чтобы проводить измерения без искажений по амплитуде.
Для нормального отображения сигнала частота дискретизации должна быть на порядок (хотя бы) больше, чем частота измеряемого сигнала. Понять это несложно, достаточно просмотреть иллюстрацию, приведенную ниже. Зелёными точками условно изображено «чтение» уровня сигнала с определенной частотой, а линия, которая их соединяет – это внешний вид осциллограммы, которая по ним будет построена.

В верхней части на период синусоиды приходится 4 точки, а в нижней части рисунка точек 8 и линия проведена уже между ними. Как можно увидеть, чем больше частота дискретизации, тем более плавная и точная осциллограмма получится относительно измеряемого сигнала. При этом следует учитывать, что цифровые осциллографы могут сглаживать (и сглаживают) полученную картинку, и осциллограмма получается плавной.
Для аналоговых осциллографов такого понятия как «частота дискретизации» не существует, там возможность измерять какой-либо сигнал определяется в большей степени полосой пропускания прибора.
Соответственно если осциллограф не рассчитан на частоту измеряемого сигнала вы получите либо искаженное подобие, либо вообще непонятную кривую, которая совершенно не соответствует действительности.
Также стоит отметить, что осциллографы бывают одноканальными и с большим количеством каналов. Среди бюджетных распространены одноканальные и двухканальные модели. Несколько каналов позволяют сравнивать сигналы или одновременно наблюдать несколько сигналов, что можно быть необходимо при ремонте или наладке схемы.
Так как осциллограф — это сложный измерительный прибор, то у него есть ряд других параметров, от которых зависит точность измерений, и функций, но в этой статье мы о них упоминать не будем, так как речь пойдет о бюджетных решениях для любителей и начинающих мастеров.
Обзор бюджетных осциллографов
Итак, перейдем к обзорам. Все рассмотренные модели питаются от низкого постоянного напряжения, это значит, что они могут работать как от батареек или аккумуляторов, так и от блока питания с соответствующим напряжением на выходе. Но учтите, что если на выходе блока питания будут сильные пульсации, то и на экране осциллографа вы увидите много шумов и помех. Поэтому пульсации нужно сглаживать с помощью конденсаторов (как электролитических большой ёмкости, так и керамических).
Пожалуй, самый дешевый и народный осциллограф из Китая – это одноканальный 200 кГц осциллограф DSO138. Модель продаётся в виде набора для сборки или в виде уже собранного устройства готового к использованию. Первый вариант несколько дешевле и будет интересен любителям собирать что-либо своими руками. Стоит он около 1000 рублей за собранный вариант, поставляется в виде печатной платы с разъёмами, органами управления и дисплеем. Также встречается в прозрачном корпусе (или корпус продаётся отдельно.

В комплекте идёт щуп с крокодилами на концах. Такой щуп в принципе позволяет измерять низкочастотные сигналы, но не может соперничать с «настоящими» щупами для осциллографов.
Есть версия «DSO138 mini», которая отличается только формой печатной платы и расположением органов управления. У осциллографа есть выход прямоугольного сигнала для настройки щупа, на фото ниже вы можете увидеть его в правом верхнем углу — небольшая перемычка, а на плате нарисован прямоугольный импульс.

Устройство построено на базе ARM микроконтроллера STM32F103C8T6 (32-битный на базе ядра Cortex M3) и имеет такие характеристики:
количество каналов — 1;
полоса пропускания – 0-200 кГц;
частота дискретизации 1 MSa/s;
полное входное сопротивление: 1MОм/20пФ;
максимальное входное напряжение: 50 В со щупом 1:1 и 400 В, если щуп с делителем 1:10;
режимы связи: DC/AC/GND ;
напряжение питания — 9 вольт;
ток потребления — около 100 мА;
чувствительность — 10 мВ/дел — 5 В/дел с точностью 5%;
диапазон развертки от 10 мкс/дел до 500 сек/дел;
дисплей — цветной, 2.4 дюйма с разрешением 320×240;
размер печатной платы — 117*76 мм.
Осциллограф замеряет амплитуду сигнала, его частоту и период, скважность, считает напряжение — максимальное, минимальное, RMS. Также есть возможность настроить по какому фронту синхронизироваться (нарастающему или спадающему). Функции записи в нём нет. Чувствительность регулируется положением двух ползунков SEN1 и SEN2 — множитель и порядок (10 мВ, 0.1В, 1В).

Полоса пропускания в 200 кГц может показаться даже вполне достаточно, но не спешите делать выводы. Обратите внимание, что частота дискретизации составляет всего лишь 1 миллион выборок в секунду. Это в 5 раз больше частоты в 200 кГц, что по определению не позволяет качественно снимать такие сигналы.

Этот осциллограф хорошо себя чувствует в звуковом диапазоне, при выходе за 20 кГц сигнал начинает искажаться, но всё еще остаётся удобоваримым, а выше 50-70 кГц искажения становятся довольно сильными. Развертки в 10 мкс/дел также не особо-то и позволяет разгуляться на высоких частотах, ведь период сигнала с периодом в 100 кГц это уже 10 мкс.
То есть, даже если бы он мог адекватно отобразить осциллограмму сигнала с частотой равной заявленным 200 кГц, то в одной клетке координатной оси на экране было бы 2 периода. Притом что диагональ экрана 2.4 дюйма, а разрешение 320х240 точек – вы даже при желании не сможете нормально разглядеть этот сигнал. В принципе можно «смотреть» простые импульсные источники питания, частота ШИМ, не превышает 50-100 кГц, ниже вы увидите почему.

На иллюстрации выше вы можете наблюдать, как выглядит, а, вернее, как видит этот прибор прямоугольный сигнал на разных частотах, а также то, как изменяется осциллограмма на высоких частотах (сигнал из прямоугольного превращается в искаженную синусоиду). Отмечу что прямоугольный сигнал считается очень сложным, поэтому оценка частоты с его помощью очень даже справедлива.
Обратите внимание на то, что выделено красным. Это цена деления горизонтальной оси, т.е. каждая клеточка — это 10 микросекунд. Это значит, что сильнее растянуть сигнал на экране для более подробного изучения уже не получится, то, о чем я выше и говорил. Если на 60 кГц еще есть очертания прямоугольных импульсов, то на 100, и уж тем более на 200 кГц получается уже непонятно что.
Тем не менее такие характеристики худо-бедно, но позволяют даже применять этот прибор в ремонте компьютерной техники, например, ноутбуков, как авторы следующих роликов.
Есть ряд моделей, которые в какой-то мере являются логическим продолжением DSO138, но отличаются внешним видом и компоновкой, так DSO150 за 1700 рублей, в комплекте которого есть уже неплохой щуп с делителем (фото выше) функционально повторяет предыдущее устройство, но внешне уже более привлекателен и выглядит как готовое устройство. Управление им осуществляется не с помощью набора ползунков, как в предыдущем случае, а 4 кнопками и энкодером. Больше отличий не наблюдается, поэтому не будем на нём останавливаться.

DSO188 – более продвинутый осциллограф на 1 МГц, но также как и предыдущий не имеет памяти и одноканальный. Его стоимость составляет 1600-1900 рублей. Компактный (чуть больше спичечного коробка) и портативный, так как уже питается от аккумулятора – можно не беспокоится о вопросах гальванической развязки с приборами, в которых проводятся измерения. Корпус собран из текстолитовых панелей, но боковые его грани не защищены от попадания посторонних предметов и влаги.

Используются щупы с MMCX разъёмами, в предыдущих были стандартные BNC разъёмы. Это не проблема, потому что обычно поставляется в комплекте с переходником MMCX-BNC. Щуп в комплекте, как и в первой модели – с двумя крокодилами и без делителя.
Его технические характеристики немного превосходят предыдущие варианты:
количество каналов — 1;
полоса пропускания – 0-1 МГц;
частота дискретизации 5 MSa/s;
полное входное сопротивление: 1MОм;
максимальное входное напряжение: 40 В со щупом 1:1 и 800 В, если щуп с делителем 1:10;
источник питания — встроенный аккумулятор на 230 мА*ч;
чувствительность — 50 мВ/дел — 200 В/дел;
диапазон развертки от 2 мкс/дел до 100 мс/дел;
дисплей — цветной, 1.8 дюйма с разрешением 320×240;
размеры устройства — 57*34*11 мм.
Логично, что не стоит надеяться измерять сигналы частотой в 1 МГц, однако, частота дискретизации в 5 миллионов выборов в секунду позволит без проблем измерять сигналы в 300-500 кГц, чего уже хватит для ремонта и какой-либо наладки большинства импульсных источников питания. Для точной настройки и лабораторных исследований этот прибор не годится.
Есть полезная функция «стоп кадр». В целом набор параметров, отображаемых на экране (частота, напряжение и т.д.) совпадает с предыдущими моделями. Ниже приведен видеоролик с обзором и тестированием этой модели. К тому же этот видеоролик будет вам интересен, если вы не знаете какая полоса пропускания и частота дискретизации вам нужны, автор об этом подробно рассказывает.
За 1600 рублей – это менее удобный (из-за габаритов, но это дело вкуса), но более функциональный осциллограф, чем тот же DSO150 или 138.
Если выше приведены несколько довольно старых моделей, то следующую на момент написания статьи можно даже назвать новинкой. Это 100 МГц осциллограф Fnirsi 5012H, стоит он около 4600 рублей. Он одноканальный, разъёмы для щупов универсальные — BNC, а сам прибор работает от аккумулятора ёмкостью целых 5000 мАч (согласно другим источникам — 3000 мАч, возможно, зависит от комплектации или ревизии). Поставляется в комплекте со щупом Р6100 с делителем 10х и полосой пропускания до 100МГц.

Корпус устройства пластиковый в жёлтом силиконом чехле, что обеспечивает хоть какую-то защиту от повреждений.
количество каналов — 1;
полоса пропускания – 100 МГц;
частота дискретизации 500 MSa/s;
полное входное сопротивление: 1MОм/25пФ;
режимы связи: AC/DC;
режим триггера: Single, Normal, Auto;
типы триггеров: Восходящий/нисходящий пробой ;
курсорные измерения: амплитудные, временные ;
максимальное входное напряжение: 80 В со щупом 1:1 и 800 В, если щуп с делителем 1:10;
источник питания — встроенный аккумулятор на 5000 мА*ч;
чувствительность — 50 мВ/дел — 200 В/дел;
диапазон развертки от 6 нс/дел до 50 с/дел;
дисплей — цветной, 2.4 дюйма с разрешением 320×240;
габариты: 114 х 74 х 33 мм, масса: 300 гр.
Такой осциллограф – это относительно недорогое решение для мастерской, реально он может измерять сигналы частотой в 20-30 МГц (и выше – но будет больше искажений), что на пару порядков больше, чем предыдущая в обзоре модель.

Если щуп с делителем, то такого осциллографа хватит для большинства задач в мастерской по ремонту электроники, кому его может не хватить, так это любителям радиостанций. Благодаря наличию встроенного аккумулятора вы можете его использовать, если часто приходится работать на выезде.

Кстати, от этого же производителя есть и другие модели осциллографов, которые стоят дешевле, например, FNIRSI PRO с полосой пропускания в 5 МГц и частотой дискретизации в 20 миллионов выборок. Но стоит он ненамного дешевле, а именно 2500-2600 рублей, поэтому нет особого смысла в такой экономии.
На самом деле модель очень хорошая, но есть пара недостатков:
нет выхода с калибровочным сигналом (нужен для подстройки щупа);
всего один канал (хотя не всем критично наличие двух каналов);
нет возможности подключения к компьютеру.
Ниже приведен ролик, где сравнивают:
JINHAN JDS2022A – это уже двухканальный осциллограф с полосой пропускания в 20 МГц, его стоимость находится в пределах 8000-9000 рублей. Этот прибор внешне напоминает мультиметр, более крупный, чем предыдущий. Питается от сменных аккумуляторов типа 18650. Это удобнее, чем встроенная батарея, поскольку, находясь на работе вне мастерской, если они разрядятся, вы можете быстро заменить их и продолжить работу. Также возможна зарядка через штатный разъём micro-USB, то есть не извлекая аккумуляторы из разъёма.

количество каналов — 2;
полоса пропускания – 20 МГц;
частота дискретизации 200 MSa/s;
полное входное сопротивление: 1MОм/25пФ;
режимы связи: AC/DC;
режим триггера: Single, Normal, Auto;
типы триггеров: Восходящий/нисходящий пробой ;
максимальное входное напряжение: 40 В со щупом 1:1 и 400 В; если щуп с делителем 1:10; 2000 вольт, если щуп 1:100;
источник питания — 2 сменных АКБ 18650 (идут в комплекте, но может и не быть — зависит от продавца);
чувствительность — 10 мВ/дел — 5 В/дел (если щуп 1:1, при наличии делителя, умножьте на коэффициент деления);
диапазон развертки от 10 нс/дел до 5 с/дел;
дисплей — цветной, 3.2 дюйма с разрешением 320×240;
габариты: 19,5см * 9,5см 3,7см.

Очень странная ситуация с аккумуляторами — разъёма под них 2, но к схеме подключен 1. При разрядке первого нужно их поменять местами со вторым.

У JINHAN JDS2022A самый большой дисплей среди конкурентов из этого обзора, поэтому он будет удобнее как для выездной работы, так и в домашней мастерской. Измерять может только амплитудное и пиковое напряжение и частоту измеряемого сигнала, но есть режимы, которые позволяют выполнять математические функции с измеряемыми сигналами на разных каналах и, например, изображать фигуры Лиссажу. Реальные тесты показывают, что прямоугольный сигнал он уверенно отображает на частотах до 5 МГц, на 10 МГц искажения довольно сильные, но в целом наличие сигнала увидеть можно.

В этом приборе также нет калибровочного выхода, что доставляет неудобства при работе на выезде — вам нужно брать с собой генератор. Это удобный и качественный осциллограф, а его внешний вид уже непохож на игрушку. Но стоит отметить, что полоса пропускания у него всё же ниже, чем на Fnirsi, а стоит в почти в 2 раза дороже, зато он двухканальный.
Одной из интересных особенностей является возможность сохранять изображение с экрана. В памяти может храниться до 6 скриншотов, которые можно загрузить на компьютер через micro-USB.
Более подробный обзор прибора вы можете посмотреть на видео ниже:
Есть и одноканальная версия этого прибора, а также двухканальная (один аналоговый и 1 цифровой канал) с генератором сигнала – JDS2023 за 7500-8000 рублей и множество других моделей, основные отличия которых вы видите в таблице, приведенной ниже.

Заключение
Мы рассмотрели несколько популярных моделей китайских осциллографов. Есть и другие приборы, подобные по характеристикам и цене, но приводить абсолютно каждый из них не имеет смысла. Целью этой статьи было показать, на какие модели следует обратить своё внимание при выборе первого осциллографа начинающему мастеру.
Первые две модели в обзоре — бюджетные и не слишком функциональные, последние две – покрывают большую часть любительских и ремонтных нужд. Нельзя сказать конкретно какой лучше, но лично мне нравится Fnirsi из-за возможности измерять относительно высокие частоты.
Если вам нужны еще большие частоты, но нет нужной суммы денег — посмотрите на советские аналоговые осциллографы. Да на них нет возможностей цифровых моделей, таких как запись сигнала или возможности курсорных измерений сигнала в заданной точке, но стоят они значительно дешевле цифровых моделей с аналогичным диапазоном частот.
Неоспоримым достоинством портативных осциллографов, является возможность питания от аккумулятора, а это значит, что никакой гальванической связи с сетью быть не может, поэтому вы не сожжете прибор и вас не ударит током, если вы залезете в сетевое напряжение, при проведении измерений.
Ссылки на перечисленные в статье приборы: Осциллографы на Aliexpress
Рекомендую еще прочитать:
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрообзоры
Узнаем как пользоваться осциллографом? Узнаем как пользоваться портативным цифровым осциллографом?

В статье будет подробно рассказано о том, как пользоваться осциллографом, что это такое и для каких целей он необходим. Никакая лаборатория не может просуществовать без измерительной аппаратуры или источников сигналов, напряжений и токов. А если вы планируете заниматься проектированием и созданием различных устройств (особенно если речь идет о высокочастотной технике, например, инверторных блоках питания), то без осциллографа сделать что-либо окажется проблематично.
Что такое осциллограф

Это такой прибор, который позволяет «увидеть» напряжение, а если точнее, то его форму в течение определенного промежутка времени. С его помощью можно измерить немало параметров – напряжение, частоту, силу тока, углы сдвигов фаз. Но чем хорош особенно этот прибор, так это тем, что он позволяет визуально оценить форму сигнала. Ведь в большинстве случаев именно она говорит о том, что конкретно происходит в цепи, в которой проводится измерение.
В некоторых случаях, например, напряжение может содержать не только постоянную, но и переменную составляющую. И форма второй может быть далека от идеальной синусоиды. Такой сигнал вольтметры, например, воспринимают с большими погрешностями. Стрелочные приборы будут выдавать одно значение, цифровые — намного меньшее, а вольтметры постоянного тока в — несколько раз больше. Самое точное измерение получается провести именно при помощи описываемого в статье прибора. И не имеет значения, применяется ли осциллограф Н3013 (как пользоваться, рассмотрено ниже) либо иной модели. Измерения происходят одинаково.
Особенности прибора

Цифровые осциллографы могут не только показывать в режиме реального времени форму сигнала, но и сохранять все данные, которые впоследствии можно будет прочитать на персональных компьютерах. По осциллограмме, изображенной на рисунке выше, можно определить некоторые особенности сигналов:
- Характер сигнала импульсный.
- Отрицательных значений не имеет входящий сигнал.
- Происходит очень быстрое изменение значений от 0 до максимума и обратно.
- Длительность импульса выше длительности паузы более чем в три раза.
Как правило, при помощи осциллографа проводятся исследования периодических сигналов. Именно о них и пойдет речь в статье.
Как он функционирует

Сердце всех осциллографов – электронно-лучевая трубка. Это, можно сказать, радиолампа, следовательно, внутри находится вакуум. На катоде происходит излучение электронов. При помощи фокусирующей системы производится формирование тонкого луча из этих электронов. Внутренняя часть экрана покрыта ровным слоем люминофора. Он при воздействии электронов начинает светиться. Глядя снаружи на экран, можно видеть посредине светлую точку.
В электронно-лучевой трубке имеется две пары пластинок, которые направляют электронный луч в нужную сторону. Причем его отклонение происходит в перпендикулярных (взаимно) направлениях. Если говорить проще, то получается две координатные системы. Чтобы наблюдать за напряжением на экране трубки, нужно:
- По горизонтали луч следует отклонять таким образом, чтобы значение отклонения было прямо пропорционально времени.
- В вертикальной плоскости необходимо, чтобы значение отклонения было пропорционально тому напряжению, исследование которого проходит.
Развертка

Напряжение развертки необходимо подавать на те пластины, которые расположены в вертикальной плоскости. Оно пилообразной формы, медленно нарастает линейно, и у него очень быстрый спад. При этом положительное напряжение приводит к тому, что луч отклоняется вправо. А отрицательное – к тому, что луч движется влево. Это в том случае, если наблюдатель находится перед экраном, и можно видеть, как луч совершает движение слева направо. При этом скорость его постоянна. После достижения крайней правой границы он быстро идет на исходную. Затем заново повторяется движение.
В данной статье будет максимально подробно рассказано о том, как правильно пользоваться осциллографом. Вышеизложенный процесс и носит название «развертка». Линия развертки – это линия (горизонтальная), прочерчиваемая лучом на экране. Когда проводятся измерения, ее называют линией нуля. Она же является осью времени на графике. Частота развертки – это не что иное, как частота, с которой происходит повторение импульсов пилообразной формы. В процессе измерений она не применяется. Важные параметры для измерений – это скорость.
Как подключить импортный осциллограф

Напряжение мерить нужно в двух точках, значит, вход осциллографа – это две клеммы. Обратите внимание на то, что функции у каждой из клемм разные:
- Первая подключается на вход усилителя, который отклоняет луч в вертикальной плоскости.
- Вторая клемма – это общий провод (земля, минус, корпус). Имеет электрическую связь непосредственно с корпусом прибора.
Отсюда вывод можно сделать о том, что при помощи осциллографа измеряется фазовое напряжение относительно земли. Причем необходимо знать, какой из входов — фаза. В приборах зарубежного производства применяются специальной конструкции щупы. В них общий провод сделан в виде зажима типа «крокодил». Наиболее разумное решение, так как именно этот провод чаще всего соединяется с металлическим корпусом устройства, на котором проходят измерения. А вот фаза выполняется в виде иглы. С ее помощью можно без труда ткнуть в любое место печатного монтажа, даже в одинокую ножку микропроцессора.
Как подключить отечественный осциллограф

В России иные стандарты, поэтому на приборах отечественного производства все по-другому. Чаще всего используются штекеры диаметром 4 мм. Причем они одинаковые, приходится выяснять некоторые признаки, чтобы не спутать подключение:
- Минусовой вывод, как правило, имеет большую длину.
- Черный или коричневый цвет характерен для земляного провода.
- На земляном штекере нанесены УГО «заземление» или «общий провод».
Но такое можно не всегда встретить, так как кабели часто подвергаются ремонту, во время которого на провод устанавливают штекер, имеющийся в наличии. С вероятностью 100% можно определить, какой провод нулевой, а какой — фазовый, одним способом. Сначала коснитесь рукой одного штекера, затем — другого. И это не зависит от модели, неважно, это осциллограф С1-118А (как пользоваться приборами, рассказано будет ниже) или какой-либо другой.
В том случае, если вы будете держать в руке минусовой провод, на экране устройства можно наблюдать ровную горизонтальную линию. А если дотронетесь до фазового провода, то на экране появится искаженная синусоида с огромным количеством помех. Последние наблюдаются по причине того, что имеется некоторая емкость между проводами бытовой электросети в комнате и вашим телом (пространство в помещении – это диэлектрик).
Дальнейшие действия

Когда фаза и минус определены, можно проводить измерения. В том случае, если вы не можете визуально определить общий для всех элементов провод, необходимо подключаться к точкам, между которыми нужно измерить напряжение. Но чаще всего в цепи имеется общий провод, он может даже быть соединен с заземлением. Таким же образом подготавливается и осциллограф ОМШ-2М. Как пользоваться им для измерения величин, будет рассказано ниже. В этом случае земляной провод осциллографа необходимо соединять с ним.
По сути, осциллограф – это вольтметр, который показывает график изменения напряжения на определенном участке времени. Но он позволяет увидеть и форму электрического тока. Для осуществления этого нужно подключить специальное токовое сопротивление. Причем значение его должно быть меньше, нежели полное сопротивление самой цепи. В этом случае резистор не сможет оказывать влияние на работу цепи.
Двухканальный осциллограф
Еще его называют двухлучевым, он обладает одной особенностью – может выдавать на экране сигналы из двух различных источников одновременно. У него есть два канала, которые обозначаются римскими цифрами. Обратите внимание на то, что в обоих каналах минусовые клеммы соединены электрически с корпусом. Поэтому при проведении измерений не допускайте подключения этих проводов к различным участкам цепи. Вот как пользоваться осциллографом С1-68, например, для измерений тока и напряжения одновременно.
Кроме того, есть риск получить неверные сведения, так как цепь кардинально изменяется из-за этого короткого замыкания. Недостаток – это невозможность наблюдения за двумя различными напряжениями. Но он не очень существенный, так как в большинстве приборов один из полюсов (как правило, минусовой вывод источника питания) соединен с корпусом, и он общий. Следовательно, измерения всех напряжений происходят относительно этого общего провода.
Возможности двухканального прибора

Воспользовавшись двухканальным осциллографом, вы получаете возможность контролировать ток и напряжение в цепи одновременно. Следовательно, без труда проводите замер сдвига фаз между напряжением и током. Один канал должен измерять ток, а второй — напряжение в исследуемой цепи. Для измерения тока, как вы помните, необходимо включить в схему некоторый резистор с определенным сопротивлением. Так как пользоваться осциллографом С1-94 и аналогами довольно сложно, нужно держать под рукой рекомендуемые схемы подключений для измерения того или иного параметра.
Стоит обращать внимание на конструкцию осциллографов – она немного несимметричная. Другими словами, синхронизация первого канала намного качественнее и стабильнее, нежели второго. Следовательно, нужно подключать выводы первого канала для измерения напряжения, а не тока. Это позволит получить более стабильное отображение осциллограммы на экране прибора. Никогда не подключайте минусовые клеммы двух каналов к разным точкам цепи! Всегда соединяйте их вместе.
Органы управления

На передней панели прибора имеется несколько рукояток, которые необходимы для проведения точной настройки осциллографа. Два потенциометра — для управления каналами 1 и 2. Также имеется функция управления синхронизацией, разверткой, присутствует возможность регулировки фокусировки, яркости, подсветки. Если присмотреться к экрану, то можно увидеть, что он разбит на небольшие квадраты — деления. Ими необходимо пользоваться при проведении измерений. Именно к этим квадратам следует привязывать масштабы по горизонтали и вертикали. Такие особенности имеет осциллограф С1-67. Как пользоваться приборами такого типа для измерений величин, будет рассказано ниже.
Обратите внимание, что по горизонтали масштаб измеряется в секундах на деление. А по вертикали — в вольтах на деление. Как правило, в осциллографе имеется примерно 6-10 квадратов в горизонтальной плоскости и 4-8 — в вертикальной. На центровые линии нанесены риски, они делят каждый отрезок на 10 частей (равных) или на 5. Благодаря этим делениям можно производить более точные расчеты.
Режим входа


На передней панели имеется специальный переключатель, который переводит прибор в различные состояния. Обозначается символом — сверху прямая черта, ниже нее -волнистая. При переводе в верхнее положение на вход может поступать как переменное, так и постоянное напряжение. Вход открытый считается для постоянного тока. При переключении в нижнее положение допустима подача на вход только переменного напряжения. Благодаря этому появляется возможность проводить замеры очень маленького переменного напряжения (по отношению к очень большим значениям постоянного). Актуально для проведения измерений в усилительных каскадах.
Реализовать это довольно просто – необходимо ко входу усилителя подключить конденсатор. В данном случае вход закрыт. Обратите внимание на то, что в этом режиме измерения НЧ-сигналы с частотой менее 5 Гц ослабевают. Следовательно, измерять их можно лишь в режиме открытого входа.
Когда переключатель установлен в среднее положение, то от разъема входа отключается усилитель, и происходит замыкание на корпус. Благодаря этому имеется возможность установить развертку. Так как пользоваться осциллографом С1-49 и аналогами без знания основных органов управления невозможно, стоит о них более подробно поговорить.
Вход канала осциллографа

На передней панели имеется масштаб в вертикальной плоскости – он определяется при помощи регулятора чувствительности того канала, по которому происходит измерение. Существует возможность сменить масштаб не плавно, а ступенчато, при помощи переключателя. Какие задать значения можно с его помощью, смотрите на корпусе рядом с ним. На одной оси с этим переключателем находится регулятор для плавной корректировки (вот как пользоваться осциллографом С1-73 и аналогичными моделями).
На передней панели можно найти ручку с изображением двунаправленной стрелки. Если вращать ее, то график этого канала начнет перемещаться в вертикальной плоскости (вниз-вверх). Обратите внимание на то, что возле этой ручки имеется графическое обозначение, которое показывает, в какую сторону необходимо ее вращать, чтобы изменить значение множителя в меньшую или большую сторону. Органы управления обоих каналов одинаковые. Кроме того, на передней панели имеются ручки регулировки контрастности, яркости, синхронизации. Стоит отметить, что цифровой карманный осциллограф (как пользоваться девайсом, мы рассматриваем) также имеет ряд настроек отображения графиков.
Как проводятся измерения
Продолжаем описывать, как пользоваться цифровым осциллографом или аналоговым. Важно отметить, что у них у всех есть недостаток. Стоит упомянуть одну особенность – все измерения осуществляются визуально, поэтому имеется риск того, что погрешность окажется высокой. Также следует учитывать тот факт, что напряжения развертки обладают крайне малой линейностью, что приводит к погрешности измерений сдвига фаз или частоты примерно на 5%. Чтобы минимизировать эти погрешности, требуется выполнить одно простое условие – график должен занимать примерно 90% площади экрана. Когда проводятся измерения частоты и напряжения (имеется временной интервал), следует регуляторы корректировки усиления сигнала на входе и скорости развертки выставить в крайние правые положения. Стоит заметить одну особенность: так как пользоваться цифровым осциллографом может даже новичок, приборы с электронно-лучевой трубкой потеряли актуальность.
Как измерить напряжение

Чтобы провести измерение напряжения, необходимо использовать значения масштаба в вертикальной плоскости. Для начала нужно выполнить одно из этих действий:
- Соединить обе входные клеммы осциллографа между собой.
- Перевести переключатель режимов входа в положение, которое соответствует соединению с общим проводом. Затем регулятором, возле которого изображена двунаправленная стрелка, добиться того, чтобы линия развертки совпала с центральной (горизонтальной) чертой на экране.
Переводите прибор в режим измерений и подаете на вход сигнал, который необходимо исследовать. При этом в какое-либо рабочее положение устанавливается переключатель режимов. А вот как пользоваться портативным цифровым осциллографом? Немного сложнее — у таких приборов намного больше регулировок.
В результате можно видеть на экране некоторый график. Для точного измерения высоты следует использовать ручку с изображением горизонтальной двунаправленной стрелки. Добиваетесь того, чтобы верхняя точка графика попадала на вертикальную линию, расположенную в центре. На ней имеется градуировка, поэтому будет намного проще произвести расчет действующего напряжения в цепи.
Как измерить частоту

При помощи осциллографа можно провести измерения временных интервалов, в частности, периода сигнала. Вы понимаете, что частота любого сигнала всегда пропорциональна периоду. Измерение периода можно провести в любой области осциллограммы. Но удобнее и точнее провести замер в тех точках, в которых график пересекается с горизонтальной осью. Следовательно, перед началом измерений обязательно установите развертку четко на горизонтальную линию, расположенную по центру. Так как пользоваться портативным цифровым осциллографом намного проще, нежели аналоговым, последние давно канули в лету и редко используются для измерений.
Далее, используя рукоятку, обозначенную горизонтальной двунаправленной стрелкой, необходимо сместить начало периода с крайней левой линией на экране. После вычисления периода сигнала можно, используя простую формулу, рассчитать частоту. Для этого нужно единицу разделить на вычисленный ранее период. Точность измерений бывает различной. Чтобы увеличить ее, необходимо как можно сильнее растягивать график по горизонтали.
Обратите внимание на одну закономерность: при увеличении периода уменьшается частота (пропорция ведь обратная). И наоборот – при уменьшении периода происходит увеличение частоты. Низкое значение погрешности – это когда она составляет менее 1 процента. Но такую высокую точность не каждый осциллограф способен обеспечить. Только на цифровых, в которых линейная развертка, можно получить такие точные измерения.
Как определяется сдвиг фаз

А теперь о том, как пользоваться осциллографом С1-112А для измерения сдвига фаз. Но для начала – определение. Сдвиг фаз – это характеристика, показывающая, как располагаются относительно друг друга два процесса (колебательных) в течение некоторого времени. Причем измерение происходит не в секундах, а в частях периода. Другими словами, единица измерения – это единицы угла. Если сигналы будут одинаково располагаться взаимно, то у них сдвиг фаз будет также одинаков. Причем это не зависит от частоты и периода – реальный масштаб графиков на горизонтальной (временной) оси может быть любым.
Максимальная точность измерения будет в том случае, если растянуть график на всю длину экрана. В аналоговых осциллографах график сигнала для каждого канала будет иметь одну яркость и цвет. Чтобы отличить эти графики друг от друга, необходимо сделать для каждого свою амплитуду. И напряжение, которое подается на первый канал, важно делать максимально большим. При этом получится намного лучше удерживать синхронизацией изображение на экране. Вот как пользоваться осциллографом С1-112А. Другие приборы отличаются в эксплуатации незначительно.
Изучаем возможности мощного осциллографа: откройте мир невидимых сигналов с Fnirsi 1C15
В мире современной электроники, точный и надежный осциллограф является неотъемлемым инструментом для анализа и измерения электрических сигналов. Портативный осциллограф Fnirsi 1C15 выделяется среди множества устройств благодаря своим многочисленным достоинствам. Устройство обладает частотой дискретизации 500 МВыб/с в секунду и аналоговой полосой пропускания 110 МГц. Fnirsi 1C15 предлагает высокую производительность и точность в реальном времени. Уникальная функция быстрого автоматического управления позволяет легко и быстро захватывать сигналы одним нажатием кнопки, делая его доступным даже для неопытных пользователей. Эти и другие преимущества делают Fnirsi 1C15 универсальным инструментом для технического обслуживания и бытовых работ. В этой статье мы более подробно рассмотрим основные достоинства этого портативного осциллографа и узнаем, почему он становится незаменимым помощником для всех, кто работает в области электроники и радиоэлектроники.
Технические характеристики Fnirsi 1C15
Общие характеристики:
- Количество каналов: 1
- Полоса пропускания: 110 МГц
- Частота дискретизации: 500 МВыб/с
- Глубина записи: 240 Кбит
Входные параметры:
- Развязка входа: DC, AC
- Входной импеданс: 1 МОм
- Установка коэффициента затухания датчика: 1Х, 10Х
- Максимальное входное напряжение: 40 В (1X), 400 В (10Х)
Горизонтальные параметры:
- Горизонтальная развертка: от 5 наносекунд до 10 секунд
- Вертикальная развертка: от 20 мВ/дел до 100 В/дел
- Время нарастания: менее 3 наносекунд
- Разрешение АЦП: 8 бит
Точность измерений:
- Точность измерения напряжения: +- 2%
- Точность измерения частоты: +- 0,01%
Режимы синхронизации и триггера:
- Режимы синхронизации: автоматический, нормальный, однократный
- Режим триггера: по спадающему или возрастающему фронту
Автоматические измерения:
- Частота, от пика к пику, положительный рабочий цикл, амплитуда, положительная амплитуда, отрицательная амплитуда, максимум, минимум, период, среднеквадратичное значение, среднее значение, положительная ширина импульса, отрицательная ширина импульса, отрицательный рабочий цикл
Интерфейс и питание:
- Интерфейс: USB
- Питание: встроенная литиевая батарея 3000 мАч
- Время автономной работы: более 10 часов при полной зарядке
Дополнительные функции:
- Функция быстрого сохранения сигналов: возможность сохранить до 81 изображения
- Возможность приостановки и сравнения сигналов
- Режимы послесвечения и прокрутки для удобного обнаружения и записи сигналов
- Функция паузы
Физические параметры:
- Габариты: 115х75х33 мм
- Вес: 204.6 г
Упаковка и комплект поставки
Портативный одноканальный осциллограф Fnirsi 1C15 поставляется в относительно небольшой коробке черного цвета, на которой можно найти изображение устройства и подробную информацию о технических характеристиках данной модели.

Внутри коробки, в два ряда, расположены ложементы из вспененного полиэтилена, внутри которых расположился комплект поставки, который включает в себя:
- Осциллограф Fnirsi 1C15;
- Щуп высокого напряжения P6100;
- Щуп с зажимом Allgator;
- Кабель для зарядного устройства с разъемом MicroUSB;
- Зарядное устройство;
- Руководство пользователя, на английском языке;
- Транспортировочный кейс (поставляется отдельно от основной коробки).
Внешний вид
Осциллограф Fnirsi 1C15 имеет компактные габаритные размеры. Устройство оснащено прочным корпусом и облачено в силиконовый чехол, который предотвращает скольжение и падение устройства во время использования, обеспечивая тем самым надежный хват.
На лицевой поверхности расположился достаточно большой дисплей, диагональ которого составляет 2.4″, а разрешение 320х240 пикселей. Чуть ниже находится 16 механических кнопок управления и джойстик, который сложно назвать сверхфункциональным, однако он успешно заменяет кнопки со стрелками. Это упрощает и улучшает работу с устройством, позволяя легко перемещаться по меню и выбирать необходимые функции.
Все же хочется более подробно рассказать о кнопках управления, расположенных на корпусе устройства:
- MENU — вход в меню устройства;
- Джойстик — позволяет перемещаться по пунктам меню, передвигать осциллограмму и управлять триггером;
- OK — подтверждение выбранной функции в меню;
- AUTO — автоматическая синхронизация, автоматическая установка триггера при неизвестном сигнале;
- STOP — остановка осциллограммы для детального изучения, повторное нажатие запускает осциллограмму;
- MEAS — вывод на экран всех параметров;
- 1X10X — переключение делителя;
- ACDC — закрытый/открытый вход. AC — для измерения переменного напряжения, DC — для измерения постоянного напряжения;
- mV — уменьшение цены деления клетки вертикального канала (по напряжению);
- V — увеличение цены деления клетки вертикального канал (по напряжению);
- ns — уменьшение развертки по времени;
- s — увеличение развертки по времени;
- SINGLE — запуск одиночного ждущего режима;
- SEL — настройка уровня синхронизации триггера;
- SAVE — сохранение снимка экрана;
- 50% — выравнивание осциллограммы и уровня триггеров по центру экрана;
- REF — фиксация текущего сигнала на экране.
Боковые поверхности устройства лишены элементов управления и дизайна.

На верхней поверхности расположен разъем для подключения вводного кабеля (BNC-разъем), петля выхода генератора 1 кГц (меандр) для самодиагностики и разъем MicroUSB для подключения зарядного устройства.
На нижней поверхности расположился тумблер включения/выключения устройства и светодиодный индикатор заряда.
На тыльной поверхности находится специальная откидная подножка, обеспечивающая удобную постановку осциллографа на горизонтальной поверхности.
Также в комплект входит щуп высокого напряжения P6100 с заявленной полосой в 100 МГц. Он обладает достаточно неплохим качеством исполнения, предусмотрена возможность регулировки/калибровки. Регулировочный винт расположен у основания BNC-разъема. На корпусе щупа предусмотрен переключатель 1х/10х.

Дополнительно в комплект поставки входит щуп с зажимом Allgator, который также обладает вполне приличным качеством исполнения.
Многим будет интересно посмотреть на компоновку внутренних элементов Fnirsi 1C15.

В рабочем состоянии устройство имеет достаточно компактные габаритные размеры.
Функциональные особенности
Осциллограф Fnirsi 1C15, не смотря на свои компактные габаритные размеры, обладает рядом функций, которые делают его мощным инструментом для технических обследований, среди них хотелось бы выделить наиболее важные функции:
Частота дискретизации 500 МВыб/с (на самом деле данная характеристика у меня вызывает большие сомнения). Эта функция обеспечивает высокую скорость сбора данных, что позволяет точно отображать сигналы в реальном времени.
Аналоговая полоса пропускания 110 МГц. С широкой аналоговой полосой пропускания Fnirsi 1C15 имеет возможность обеспечить анализ широкополосных сигналов с высокой детализацией, что дает ему возможность работы с различными типами сигналов, включая аудио и радиочастотные сигналы.
Функция быстрого автоматического управления. С помощью нажатия всего одной кнопки осциллограф автоматически определит и настроит оптимальные параметры для захвата сигнала. Эта функция делает работу с устройством простой и интуитивно понятной.
Функция самопроверки, прямоугольная волна (меандр) 1 кГц. Данная функция дает возможность убедиться в правильной работе устройства. Прямоугольная волна на частоте 1 кГц позволяет легко проверить, насколько точно осциллограф отображает стандартный сигнал.
Глубина хранения 12 Кбит. Это позволяет записывать и анализировать длительные сигналы с высокой детализацией.
Режимы послесвечения и прокрутки. Эти режимы облегчают обнаружение и запись сигналов, позволяя более детально рассмотреть события, которые быстро проходят или постоянно повторяются.
Встроенный аккумулятор 3000 мАч. Принимая во внимание, что перед нами портативное карманное устройство, емкость аккумулятора играет немаловажную роль, так как это устройство изначально планируется использовать без подключения к электрической сети. Производитель обещает время автономной работы устройства до 10 часов.
Fnirsi 1C15 имеет поддержку двух режимов синхронизации:
Автоматический режим: В этом режиме осциллограф самостоятельно выбирает оптимальные параметры синхронизации, чтобы поймать сигнал. Он пытается автоматически синхронизироваться с входным сигналом и начинает отображать его на экране. Этот режим удобен, когда мы не знаем параметров входного сигнала и хотим быстро начать анализ.
Ждущий режим: В этом режиме осциллограф будет ждать стабильного сигнала для синхронизации. Если сигнал не поступает, экран может быть пустым или на нем могут быть видны помехи. Этот режим полезен, когда нужно установить стабильный сигнал на экране для более детального анализа.
В устройстве также имеется поддержка режима триггера:
По спадающему или возрастающему фронту. Этот режим позволяет выбрать, какой фронт сигнала будет использоваться для синхронизации. Вы можете выбрать, чтобы осциллограф срабатывал на спадающем фронте (когда сигнал идет от высокого уровня к низкому) или на возрастающем фронте (когда сигнал идет от низкого уровня к высокому). Это полезно, когда нужно проанализировать только определенную часть сигнала или исключить помехи от других фронтов.
Также важно отметить, что осциллограф Fnirsi 1C15 обладает впечатляющим разнообразием поддерживаемых типов волн, что делает его идеальным инструментом для анализа различных электрических сигналов. Всего поддерживается 14 типов волн, которые позволяют пользователям более полно и точно анализировать их характеристики и свойства.
Еще хотелось бы остановиться на экране, а точнее на цене деления в различных режимах. Цена деления временной шкалы способна принимать значения: 5ns-10ns-20ns-50ns-100ns-200ns-500ns-1us-2us-5us-10us-20us-50us-100us-200us-500us-1ms-2ms-5ms-10ms-20ms-50ms-100ms-200ms-500ms-1s-2s-5s-10s, при этом максимум на экране осциллографа можно наблюдать за сигналом в течении 2 минут. Цена деления шкалы чувствительности при X1: 20mV-50mV-100mV-200mV-500mV-1V-2V-5V-10V, максимальное измеряемое напряжение составляет +-40V. Цена деления шкалы чувствительности при X10: 200mV-500mV-1V-2V-5V-10V-20V-50V-100V, а максимальное измеряемое напряжение составляет +-400V.
Тестирование
Перед началом работы мы проводим автоматическую калибровку устройства. Соответствующий раздел находится в разделе «Меню». Процедура занимает 1-2 минуты, а на экране горит табличка, информирующая нас о том, что запущен процесс калибровки.
Также следует произвести калибровку щупа высокого напряжения P6100. Для этого необходимо подключить щуп к устройству и осуществить зацеп за петлю выхода генератора. На дисплее осциллографа появится меандр на 1 кГц. Если меандр имеет прямые, ровные края, то щуп откалиброван хорошо, если же нет, необходимо осуществить калибровку путем подстройки входной емкости, чтобы снизить влияние щупа. Осуществляется это путем подкручивания плоской отверткой до того момента, пока края не станут ровными, а углы прямыми.
После того, как проведены все первоначальные настройки можно приступить к тестированию. Сразу мы проверяем правильность работы устройства при помощи встроенной функции. Ранее я упоминал, что в устройстве предусмотрен режим самодиагностики. Для этих целей щуп цепляется за специальную металлическую петлю, расположенную на корпусе устройства, после чего мы можем нажать кнопку «Auto». Перед нами меандр с частотой 1 кГц.
Теперь можно приступать к тестированию устройства в бытовых условиях. Прежде всего необходимо проверить осциллографа на стабильность сигнала. С этой целью осуществляется подключение Fnirsi 1C15 к источнику синусоидального сигнала. К сожалению, в моем распоряжении отсутствует генератор сигнала, но его вполне неплохо может заменить звуковая карта. Да, показания могут быть не такими точными, но получить общее представление мы как минимум сможем.
На генераторе выставлялись различные значения частоты, в различных диапазонах. Показания осциллографа и информация, отображаемая на экране компьютера практически полностью совпадала, хотя показания устройства могут колебаться в диапазоне +- 1кГц.

Также при помощи программного обеспечения мы можем проанализировать форму сигнала. Приложение позволяет запустить синусоидальную, пилообразную и прямоугольную (меандр) форму сигнала. Осциллограф отображает именно тот сигнал, который мы ожидали увидеть. Вполне ожидаемо, что на высоких частотах форма сигнала превращается в синусоиду.
Как уже говорилось ранее, FNIRSI 1C15 имеет поддержку двух режимов синхронизации (автоматический и ждущий режим), а также имеется поддержка режима триггеров. Проверка и тестирование этих режимов также возможна с использованием звуковой карты. Данная проверка позволяет убедиться в правильной работе осциллографа при различных условиях и типах сигналов. Fnirsi 1C15 синхронизируется с входным сигналом правильно, а с триггером для захвата различных типов сигналов работать относительно удобно.
Очередным тестом является возможность устройства сохранять во встроенную память несколько осциллограмм. Никаких сложностей у 1С15 с этим не возникло.
Еще одним важным тестом является тест на время автономной работы. Вспомним о том, что Fnirsi 1C15 является карманным устройством, поэтому следует четко понимать, сколько устройство сможет отработать в режиме без нагрузок от полностью заряженной аккумуляторной батареи, емкость которой составляет 3000 мАч. При яркости экрана в 50% устройство отработало примерно 8 часов 26 минут (примерно).
Собственно, на этом я буду заканчивать тестирования, так как отсутствие генератора сигнала накладывает большой отпечаток на возможности, связанные с тестированием устройства.
Достоинства
- Высокая частота дискретизации в 500 МВыб/с (хотя этот показатель под большим вопросом);
- Широкая аналоговая полоса пропускания в 110 Мегагерц;
- Функция быстрого автоматического управления;
- Большая глубина хранения в 12 Кбит;
- Удобные режимы послесвечения и прокрутки;
- Встроенный аккумулятор емкостью 3000 мАч и время автономной работы;
- Прочный корпус и силиконовый чехол;
- Джойстик для удобного управления;
- Компактные габаритные размеры;
- Относительно небольшая стоимость.
Недостатки
- На момент тестирования устройства недостатков не выявлено (возможно это связано с отсутствием у меня генератора сигналов).
Заключение
В заключение стоит подчеркнуть, что осциллограф Fnirsi 1C15 представляет собой отличное решение для технического обслуживания и бытовых нужд. Его высокая частота дискретизации в реальном времени, широкая аналоговая полоса пропускания и большая глубина хранения делают его мощным инструментом для анализа различных сигналов. Безусловно особого внимания заслуживает функция быстрого автоматического управления, которая позволяет даже неопытным пользователям быстро и легко захватывать сигналы с высокой точностью. Режимы послесвечения и прокрутки облегчают обнаружение и запись сигналов, что упрощает работу с устройством. Встроенный аккумулятор с большой емкостью обеспечивает длительное время автономной работы, что делает Fnirsi 1C15 удобным для использования в различных условиях, включая отдаленные места, где нет возможности подключения к сети 220В.
На мой взгляд, Fnirsi 1C15 представляет собой достойный выбор для профессионалов и любителей электроники. Его надежность, компактность и функциональность делают его отличным инструментом для решения различных задач, связанных с анализом сигналов и проведением измерений. Устройство однозначно заслуживает внимания как профессионалов, так и любителей.
Узнать актуальную стоимость Fnirsi 1C15 можно по ссылке.
Еще один важный момент. Начиная с 24.07.2023 по 28.07.2023 при покупке Fnirsi 1C15 можно применить промокод ZK8886US, который поможет получить скидку в $3.00
Как пользоваться осциллографом? Как пользоваться портативным цифровым осциллографом?
В статье будет подробно рассказано о том, как пользоваться осциллографом, что это такое и для каких целей он необходим. Никакая лаборатория не может просуществовать без измерительной аппаратуры или источников сигналов, напряжений и токов. А если вы планируете заниматься проектированием и созданием различных устройств (особенно если речь идет о высокочастотной технике, например, инверторных блоках питания), то без осциллографа сделать что-либо окажется проблематично.
Что такое осциллограф

Это такой прибор, который позволяет «увидеть» напряжение, а если точнее, то его форму в течение определенного промежутка времени. С его помощью можно измерить немало параметров – напряжение, частоту, силу тока, углы сдвигов фаз. Но чем хорош особенно этот прибор, так это тем, что он позволяет визуально оценить форму сигнала. Ведь в большинстве случаев именно она говорит о том, что конкретно происходит в цепи, в которой проводится измерение.
В некоторых случаях, например, напряжение может содержать не только постоянную, но и переменную составляющую. И форма второй может быть далека от идеальной синусоиды. Такой сигнал вольтметры, например, воспринимают с большими погрешностями. Стрелочные приборы будут выдавать одно значение, цифровые — намного меньшее, а вольтметры постоянного тока в — несколько раз больше. Самое точное измерение получается провести именно при помощи описываемого в статье прибора. И не имеет значения, применяется ли осциллограф Н3013 (как пользоваться, рассмотрено ниже) либо иной модели. Измерения происходят одинаково.
Особенности прибора

Цифровые осциллографы могут не только показывать в режиме реального времени форму сигнала, но и сохранять все данные, которые впоследствии можно будет прочитать на персональных компьютерах. По осциллограмме, изображенной на рисунке выше, можно определить некоторые особенности сигналов:
- Характер сигнала импульсный.
- Отрицательных значений не имеет входящий сигнал.
- Происходит очень быстрое изменение значений от 0 до максимума и обратно.
- Длительность импульса выше длительности паузы более чем в три раза.
Как правило, при помощи осциллографа проводятся исследования периодических сигналов. Именно о них и пойдет речь в статье.
Как он функционирует

Сердце всех осциллографов – электронно-лучевая трубка. Это, можно сказать, радиолампа, следовательно, внутри находится вакуум. На катоде происходит излучение электронов. При помощи фокусирующей системы производится формирование тонкого луча из этих электронов. Внутренняя часть экрана покрыта ровным слоем люминофора. Он при воздействии электронов начинает светиться. Глядя снаружи на экран, можно видеть посредине светлую точку.
В электронно-лучевой трубке имеется две пары пластинок, которые направляют электронный луч в нужную сторону. Причем его отклонение происходит в перпендикулярных (взаимно) направлениях. Если говорить проще, то получается две координатные системы. Чтобы наблюдать за напряжением на экране трубки, нужно:
- По горизонтали луч следует отклонять таким образом, чтобы значение отклонения было прямо пропорционально времени.
- В вертикальной плоскости необходимо, чтобы значение отклонения было пропорционально тому напряжению, исследование которого проходит.
Развертка

Напряжение развертки необходимо подавать на те пластины, которые расположены в вертикальной плоскости. Оно пилообразной формы, медленно нарастает линейно, и у него очень быстрый спад. При этом положительное напряжение приводит к тому, что луч отклоняется вправо. А отрицательное – к тому, что луч движется влево. Это в том случае, если наблюдатель находится перед экраном, и можно видеть, как луч совершает движение слева направо. При этом скорость его постоянна. После достижения крайней правой границы он быстро идет на исходную. Затем заново повторяется движение.
В данной статье будет максимально подробно рассказано о том, как правильно пользоваться осциллографом. Вышеизложенный процесс и носит название «развертка». Линия развертки – это линия (горизонтальная), прочерчиваемая лучом на экране. Когда проводятся измерения, ее называют линией нуля. Она же является осью времени на графике. Частота развертки – это не что иное, как частота, с которой происходит повторение импульсов пилообразной формы. В процессе измерений она не применяется. Важные параметры для измерений – это скорость.
Как подключить импортный осциллограф

Напряжение мерить нужно в двух точках, значит, вход осциллографа – это две клеммы. Обратите внимание на то, что функции у каждой из клемм разные:
- Первая подключается на вход усилителя, который отклоняет луч в вертикальной плоскости.
- Вторая клемма – это общий провод (земля, минус, корпус). Имеет электрическую связь непосредственно с корпусом прибора.
Отсюда вывод можно сделать о том, что при помощи осциллографа измеряется фазовое напряжение относительно земли. Причем необходимо знать, какой из входов — фаза. В приборах зарубежного производства применяются специальной конструкции щупы. В них общий провод сделан в виде зажима типа «крокодил». Наиболее разумное решение, так как именно этот провод чаще всего соединяется с металлическим корпусом устройства, на котором проходят измерения. А вот фаза выполняется в виде иглы. С ее помощью можно без труда ткнуть в любое место печатного монтажа, даже в одинокую ножку микропроцессора.
Как подключить отечественный осциллограф

В России иные стандарты, поэтому на приборах отечественного производства все по-другому. Чаще всего используются штекеры диаметром 4 мм. Причем они одинаковые, приходится выяснять некоторые признаки, чтобы не спутать подключение:
- Минусовой вывод, как правило, имеет большую длину.
- Черный или коричневый цвет характерен для земляного провода.
- На земляном штекере нанесены УГО «заземление» или «общий провод».
Но такое можно не всегда встретить, так как кабели часто подвергаются ремонту, во время которого на провод устанавливают штекер, имеющийся в наличии. С вероятностью 100% можно определить, какой провод нулевой, а какой — фазовый, одним способом. Сначала коснитесь рукой одного штекера, затем — другого. И это не зависит от модели, неважно, это осциллограф С1-118А (как пользоваться приборами, рассказано будет ниже) или какой-либо другой.
В том случае, если вы будете держать в руке минусовой провод, на экране устройства можно наблюдать ровную горизонтальную линию. А если дотронетесь до фазового провода, то на экране появится искаженная синусоида с огромным количеством помех. Последние наблюдаются по причине того, что имеется некоторая емкость между проводами бытовой электросети в комнате и вашим телом (пространство в помещении – это диэлектрик).
Дальнейшие действия

Когда фаза и минус определены, можно проводить измерения. В том случае, если вы не можете визуально определить общий для всех элементов провод, необходимо подключаться к точкам, между которыми нужно измерить напряжение. Но чаще всего в цепи имеется общий провод, он может даже быть соединен с заземлением. Таким же образом подготавливается и осциллограф ОМШ-2М. Как пользоваться им для измерения величин, будет рассказано ниже. В этом случае земляной провод осциллографа необходимо соединять с ним.
По сути, осциллограф – это вольтметр, который показывает график изменения напряжения на определенном участке времени. Но он позволяет увидеть и форму электрического тока. Для осуществления этого нужно подключить специальное токовое сопротивление. Причем значение его должно быть меньше, нежели полное сопротивление самой цепи. В этом случае резистор не сможет оказывать влияние на работу цепи.
Двухканальный осциллограф
Еще его называют двухлучевым, он обладает одной особенностью – может выдавать на экране сигналы из двух различных источников одновременно. У него есть два канала, которые обозначаются римскими цифрами. Обратите внимание на то, что в обоих каналах минусовые клеммы соединены электрически с корпусом. Поэтому при проведении измерений не допускайте подключения этих проводов к различным участкам цепи. Вот как пользоваться осциллографом С1-68, например, для измерений тока и напряжения одновременно.
Кроме того, есть риск получить неверные сведения, так как цепь кардинально изменяется из-за этого короткого замыкания. Недостаток – это невозможность наблюдения за двумя различными напряжениями. Но он не очень существенный, так как в большинстве приборов один из полюсов (как правило, минусовой вывод источника питания) соединен с корпусом, и он общий. Следовательно, измерения всех напряжений происходят относительно этого общего провода.
Возможности двухканального прибора

Воспользовавшись двухканальным осциллографом, вы получаете возможность контролировать ток и напряжение в цепи одновременно. Следовательно, без труда проводите замер сдвига фаз между напряжением и током. Один канал должен измерять ток, а второй — напряжение в исследуемой цепи. Для измерения тока, как вы помните, необходимо включить в схему некоторый резистор с определенным сопротивлением. Так как пользоваться осциллографом С1-94 и аналогами довольно сложно, нужно держать под рукой рекомендуемые схемы подключений для измерения того или иного параметра.
Стоит обращать внимание на конструкцию осциллографов – она немного несимметричная. Другими словами, синхронизация первого канала намного качественнее и стабильнее, нежели второго. Следовательно, нужно подключать выводы первого канала для измерения напряжения, а не тока. Это позволит получить более стабильное отображение осциллограммы на экране прибора. Никогда не подключайте минусовые клеммы двух каналов к разным точкам цепи! Всегда соединяйте их вместе.
Органы управления

На передней панели прибора имеется несколько рукояток, которые необходимы для проведения точной настройки осциллографа. Два потенциометра — для управления каналами 1 и 2. Также имеется функция управления синхронизацией, разверткой, присутствует возможность регулировки фокусировки, яркости, подсветки. Если присмотреться к экрану, то можно увидеть, что он разбит на небольшие квадраты — деления. Ими необходимо пользоваться при проведении измерений. Именно к этим квадратам следует привязывать масштабы по горизонтали и вертикали. Такие особенности имеет осциллограф С1-67. Как пользоваться приборами такого типа для измерений величин, будет рассказано ниже.
Обратите внимание, что по горизонтали масштаб измеряется в секундах на деление. А по вертикали — в вольтах на деление. Как правило, в осциллографе имеется примерно 6-10 квадратов в горизонтальной плоскости и 4-8 — в вертикальной. На центровые линии нанесены риски, они делят каждый отрезок на 10 частей (равных) или на 5. Благодаря этим делениям можно производить более точные расчеты.
Режим входа


На передней панели имеется специальный переключатель, который переводит прибор в различные состояния. Обозначается символом — сверху прямая черта, ниже нее -волнистая. При переводе в верхнее положение на вход может поступать как переменное, так и постоянное напряжение. Вход открытый считается для постоянного тока. При переключении в нижнее положение допустима подача на вход только переменного напряжения. Благодаря этому появляется возможность проводить замеры очень маленького переменного напряжения (по отношению к очень большим значениям постоянного). Актуально для проведения измерений в усилительных каскадах.
Реализовать это довольно просто – необходимо ко входу усилителя подключить конденсатор. В данном случае вход закрыт. Обратите внимание на то, что в этом режиме измерения НЧ-сигналы с частотой менее 5 Гц ослабевают. Следовательно, измерять их можно лишь в режиме открытого входа.
Когда переключатель установлен в среднее положение, то от разъема входа отключается усилитель, и происходит замыкание на корпус. Благодаря этому имеется возможность установить развертку. Так как пользоваться осциллографом С1-49 и аналогами без знания основных органов управления невозможно, стоит о них более подробно поговорить.
Вход канала осциллографа

На передней панели имеется масштаб в вертикальной плоскости – он определяется при помощи регулятора чувствительности того канала, по которому происходит измерение. Существует возможность сменить масштаб не плавно, а ступенчато, при помощи переключателя. Какие задать значения можно с его помощью, смотрите на корпусе рядом с ним. На одной оси с этим переключателем находится регулятор для плавной корректировки (вот как пользоваться осциллографом С1-73 и аналогичными моделями).
На передней панели можно найти ручку с изображением двунаправленной стрелки. Если вращать ее, то график этого канала начнет перемещаться в вертикальной плоскости (вниз-вверх). Обратите внимание на то, что возле этой ручки имеется графическое обозначение, которое показывает, в какую сторону необходимо ее вращать, чтобы изменить значение множителя в меньшую или большую сторону. Органы управления обоих каналов одинаковые. Кроме того, на передней панели имеются ручки регулировки контрастности, яркости, синхронизации. Стоит отметить, что цифровой карманный осциллограф (как пользоваться девайсом, мы рассматриваем) также имеет ряд настроек отображения графиков.
Как проводятся измерения
Продолжаем описывать, как пользоваться цифровым осциллографом или аналоговым. Важно отметить, что у них у всех есть недостаток. Стоит упомянуть одну особенность – все измерения осуществляются визуально, поэтому имеется риск того, что погрешность окажется высокой. Также следует учитывать тот факт, что напряжения развертки обладают крайне малой линейностью, что приводит к погрешности измерений сдвига фаз или частоты примерно на 5%. Чтобы минимизировать эти погрешности, требуется выполнить одно простое условие – график должен занимать примерно 90% площади экрана. Когда проводятся измерения частоты и напряжения (имеется временной интервал), следует регуляторы корректировки усиления сигнала на входе и скорости развертки выставить в крайние правые положения. Стоит заметить одну особенность: так как пользоваться цифровым осциллографом может даже новичок, приборы с электронно-лучевой трубкой потеряли актуальность.
Как измерить напряжение

Чтобы провести измерение напряжения, необходимо использовать значения масштаба в вертикальной плоскости. Для начала нужно выполнить одно из этих действий:
- Соединить обе входные клеммы осциллографа между собой.
- Перевести переключатель режимов входа в положение, которое соответствует соединению с общим проводом. Затем регулятором, возле которого изображена двунаправленная стрелка, добиться того, чтобы линия развертки совпала с центральной (горизонтальной) чертой на экране.
Переводите прибор в режим измерений и подаете на вход сигнал, который необходимо исследовать. При этом в какое-либо рабочее положение устанавливается переключатель режимов. А вот как пользоваться портативным цифровым осциллографом? Немного сложнее — у таких приборов намного больше регулировок.
В результате можно видеть на экране некоторый график. Для точного измерения высоты следует использовать ручку с изображением горизонтальной двунаправленной стрелки. Добиваетесь того, чтобы верхняя точка графика попадала на вертикальную линию, расположенную в центре. На ней имеется градуировка, поэтому будет намного проще произвести расчет действующего напряжения в цепи.
Как измерить частоту

При помощи осциллографа можно провести измерения временных интервалов, в частности, периода сигнала. Вы понимаете, что частота любого сигнала всегда пропорциональна периоду. Измерение периода можно провести в любой области осциллограммы. Но удобнее и точнее провести замер в тех точках, в которых график пересекается с горизонтальной осью. Следовательно, перед началом измерений обязательно установите развертку четко на горизонтальную линию, расположенную по центру. Так как пользоваться портативным цифровым осциллографом намного проще, нежели аналоговым, последние давно канули в лету и редко используются для измерений.
Далее, используя рукоятку, обозначенную горизонтальной двунаправленной стрелкой, необходимо сместить начало периода с крайней левой линией на экране. После вычисления периода сигнала можно, используя простую формулу, рассчитать частоту. Для этого нужно единицу разделить на вычисленный ранее период. Точность измерений бывает различной. Чтобы увеличить ее, необходимо как можно сильнее растягивать график по горизонтали.
Обратите внимание на одну закономерность: при увеличении периода уменьшается частота (пропорция ведь обратная). И наоборот – при уменьшении периода происходит увеличение частоты. Низкое значение погрешности – это когда она составляет менее 1 процента. Но такую высокую точность не каждый осциллограф способен обеспечить. Только на цифровых, в которых линейная развертка, можно получить такие точные измерения.
Как определяется сдвиг фаз

А теперь о том, как пользоваться осциллографом С1-112А для измерения сдвига фаз. Но для начала – определение. Сдвиг фаз – это характеристика, показывающая, как располагаются относительно друг друга два процесса (колебательных) в течение некоторого времени. Причем измерение происходит не в секундах, а в частях периода. Другими словами, единица измерения – это единицы угла. Если сигналы будут одинаково располагаться взаимно, то у них сдвиг фаз будет также одинаков. Причем это не зависит от частоты и периода – реальный масштаб графиков на горизонтальной (временной) оси может быть любым.
Максимальная точность измерения будет в том случае, если растянуть график на всю длину экрана. В аналоговых осциллографах график сигнала для каждого канала будет иметь одну яркость и цвет. Чтобы отличить эти графики друг от друга, необходимо сделать для каждого свою амплитуду. И напряжение, которое подается на первый канал, важно делать максимально большим. При этом получится намного лучше удерживать синхронизацией изображение на экране. Вот как пользоваться осциллографом С1-112А. Другие приборы отличаются в эксплуатации незначительно.
