Зачем нужен осциллограф

Данный термин на многих людей, не связанных с радиоэлектроникой, производит завораживающее впечатление. Широкой аудитории даже не известно, зачем он нужен. Большинство, немного знакомое со школьным курсом физики, не очень понимает, что может обозначать ЭЛО (электронно-лучевой осциллограф)? Это вызывает нескрываемое удивление и искренний интерес. Для специалистов электронщиков данный прибор - обычный инструмент, а непосвященным сложно самостоятельно разобраться, зачем нужен осциллограф.

Осциллограф: назначение и применение

Работа с электрическим током требует использования различных инструментов, которые бы показывали основные параметры данного физического явления. Электросигнал имеет обязательные характеристики, которые могут изменяться во времени. Чтобы работать с такой информацией, создан осциллограф.

Функции

Это электронно-лучевой (рис. 1) или цифровой измерительный аппарат.

Рисунок 1.

Зачем в радиоэлектронике применяют осциллограф, что проверяют, подключая его к аппаратуре? Он с большой точностью снимает самые важные параметры, например:

1. Определяет амплитуду;
2. Позволяет определить частоту электросигнала по временным показателям;
3. Графически показывает, как сдвигаются фазы на различных участках;
4. Дает картинку искажений;
5. Предоставляет информацию для расчета постоянной составляющей (DC) и его переменной (AC);
6. Показывает зависимость сигнал/шум, позволяет уточнить эти характеристики (постоянная величина или изменяемая во времени).

Его прямое назначение - давать изображение измеряемого электросигнала, преобразуя изменения напряжения в графический вид (рис. 2).

Рисунок 2.

Получается двухмерный график, в котором по одной оси (Х) отложены временные параметры, а по другой (У) – напряжение. Временная развертка сигнала появляется на экране или распечатывается на печатном устройстве.

Основные элементы конструкции

Для осциллографа с дисплеем на базе ЭЛТ характерно такое устройство:

• ЭЛТ (электронно-лучевая трубка)
• Вычислительный аппарат, отвечающий за разверстку;
• Усилитель входного сигнала;
• Вычислительный аппарат, управляющий яркостью;
• Калибраторы: длительности и амплитуды;
• Дисплей.

На рис. 3 представлена схема - устройство осциллографа:

Рисунок 3.

Зачем нужен осциллограф?

Ценным в применении является то, что форма изображения показывает процессы, которые проходят в электроцепи. Все параметры, получаемые в результате исследования сигнала, а именно: показатели напряжения, частоты, а также сдвиг фаз – помогают создать точную картину происходящего.

Что можно проверить осциллографом и вольтметром

Более подробно, как работает этот электроприбор, можно рассмотреть на примере осциллограммы (рис. 4).

Рисунок 4.

Данный график идеализирован. Реальный прибор не показывает такие ровные линии. Но на картинке хорошо видно, что переменная составляющая показана в виде прямоугольного импульса разной полярности.  Эффективное значение напряжения и среднеквадратичное – совпадают. Обычно действующее значение не доходит до амплитудного показателя.

Если рассматривать показания вольтметра, то можно увидеть, что большинство таких приборов показывают действующее значение напряжения, не учитывая полярность.

Осциллограмма показывает:

• Форму периодического электросигнала;
• В отличие от вольтметра – оба значения полярности
• Пределы, в которых происходит изменение (чувствительность);
• Длительность отрицательного и положительного периода.

Основные области применения осциллографа

Важным качеством многоканального измерительного прибора является его свойство визуализировать собранную информацию, получаемую из различных единиц схемы. Можно увидеть и проанализировать, каким образом они соотносятся друг с другом. Экран покажет форму сигнала на входе и на выходе. По ее изменениям можно сделать выводы об амплитуде, временной задержке (по сдвигу фаз).

Самые распространенные области применения осциллографа – это ремонт различной техники, диагностика компьютера, ноутбука, различных электронных изделий.

Для сбора точных данных, используют электронно-лучевые и цифровые модели.