Oscyloskop − najważniejszy przyrząd pomiarowy 4.pdf

Miernictwo

Oscyloskop − najważniejszy

przyrząd pomiarowy

w pracowni elektronika

W tym odcinku zostaną omówione dwa tematy:

możliwości przeróbki oscyloskopu jednokanało−

wego na wielokanałowy oraz sposoby pomiaru

przebiegów jednorazowych.

W poprzednim odcinku przedstawiono oscylo−

skopy dwukanałowe. Amatorzy często zastanawia−

ją się nad możliwością przeróbki oscyloskopu jed−

nokanałowego na wielokanałowy. W literaturze

spotyka się opisy przystawek zwiększających licz−

bę kanałów. Głównym zagadnieniem przy konstru−

owaniu jakich przystawek jest wymaganych zakres

napięć sygnałów wejściowych. Jeśli poszczególne

kanały przystawki miałyby mierzyć sygnały

o znacznie różniących się amplitudach, wtedy ko−

nieczne byłoby zastosowanie w każdym kanale

wzmacniaczy i tłumików, pozwalających dostoso−

wać się do poziomu sygnału. Wykonanie dobrego

szerokopasmowego tłumika jest bardzo trudną

sprawą, dlatego przystawki opisywane w literatu−

rze przeznaczone są zazwyczaj do badania prze−

biegów cyfrowych. Do wykonania takiej przystaw−

ki wystarczy kilka układów cyfrowych: multiplek−

ser, licznik i kilka bramek. Blokowy schemat naj−

prostszej przystawki pokazany jest na rysunku 18a .

Obraz na ekranie przedstawia rysunek 18b . Wyko−

rzystuje się tu pracę przemienną − poszczególne

przebiegi rysowane są podczas kolejnych przebie−

gów podstawy czasu. Duże znaczenie ma sprawa

synchronizacji − podstawa czasu oscyloskopu pra−

cuje w trybie wyzwalania sygnałem zewnętrznym.

Do wyzwalania trzeba zastosować jeden z sygna−

łów − ten, który ma najdłuższy okres. Wtedy na

uzyskanym obrazie zachowane będą zależności

czasowe miedzy poszczególnymi przebiegami. Do

przesunięcia w pionie poszczególnych obrazów

wykorzystuje się przetwornik D/A, a właściwie

prosty generator napięcia schodkowego, składający

się z kilku rezystorów. Do prawidłowego działania

przystawki potrzebny jest sygnał podstawy czasu,

lub sygnał bramkujący podstawy czasu − wiele os−

cyloskopów ma gniazdo wyjściowe z takim sygna−

łem. W najprostszych oscyloskopach trzeba taki

sygnał wyprowadzić na zewnątrz przewodem.

Możliwe byłoby również zastosowanie pracy

siekanej i sterowanie licznika przystawki z własne−

go generatora taktującego. Przy pracy siekanej mo−

gą jednak wystąpić kłopoty z wygaszaniem

“przejść” między poszczególnymi przebiegami, co

może doprawadzić do zamazania obrazu.

W przypadku sygnałów analogowych sprawa

jest nieco bardziej skomplikowana, ale budowa ta−

kiego układu również jest możliwa. Jeśli Czytelnicy

byliby zainteresowani taką przystawką, redakcja

zleci pracowni konstrukcyjnej opracowanie sto−

sownego układu. Prosimy o listy w tej sprawie.

CZĘŚĆ 4

Badanie przebiegów

wolnozmiennych

i jednorazowych

Każdy użytkownik oscyloskopu wie, iż trudno

jest obejrzeć zwykłym oscyloskopem przebiegi

o częstotliwościach mniejszych niż kilkadziesiąt

herców, ponieważ dają one na ekranie obraz miga−

Rys. 18a. Schemat blokowy przystawki wielokanałowej.

Rys. 18b. Przebiegi na ekranie.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97

Miernictwo

Rys. 19. Drgania styków.

tać w całkowitej ciemności. To nie żart. Jasność lu−

minoforu maleje wykładniczo w czasie, i przy cał−

kowitym zaciemnieniu być może ślad pozostawio−

ny przez plamkę będzie wystarczający do zaobser−

wowania przebiegów jednorazowych. Przy takiej

prymitywnej metodzie badania przebiegów jedno−

razowych należy oczywiście wykorzystać tryb pra−

cy wyzwalanej, a może nawet wykonać dodatko−

wy układ synchronizacji, dołączony do gniazda

synchronizacji zewnętrznej oscyloskopu.

Niektóre starsze oscyloskopy zawierają lampę

z podwójnym luminoforem. Wtedy obok normal−

nej (automatycznej) oraz wyzwalanej pracy podsta−

wy czasu, możliwa jest praca jednorazowa. Odpo−

wiednia pozycja przełącznika jest oznaczona SIN−

GLE, ONE SHOT lub ÎÄÍÎĘÐ (ŕňíŕ˙) . W takich os−

cyloskopach zawsze występuje też przycisk oraz

lampka gotowości oznaczone READY lub ĂÎŇÎÂ .

Po naciśnięciu wspomnianego przycisku zapala się

lampka gotowości. Generator jest gotowy do pracy

i pierwszy przychodzący impuls wyzwalający uru−

chamia go. Lampka gotowości gaśnie. Wyzwalanie

przy tym sposobie pracy jest identyczne jak w try−

bie wyzwalanym, z tą różnicą, że następne nad−

chodzące przebiegi nie uruchomiają generatora pi−

ły. Narysowany jednokrotnie przebieg można do−

kładnie obejrzeć, o ile tylko pomieszczenie jest

wystarczająco zaciemnione. Właśnie w trybie jed−

norazowym często przydaje się wspomniana w po−

przednim odcinku linia opóźniająca, umożliwiają−

ca obejrzenie także przedniego zbocza badanego

przebiegu.

Lampy pamiętające

Pokrewną i podobną w obsłudze metodą zatrzy−

mania obrazu na ekranie jest wykorzystanie spe−

cjalnej lampy pamiętającej. Budowa takiej lampy

jest skomplikowana, dziś już się takich lamp nie

stosuje. Być może jednak ktoś z Czytelników ma

dostęp do oscyloskopu wyposażonego w taką lam−

pę.

Wykorzystanie lampy pamiętającej jest dobrym

sposobem pozwalającym na obserwację przebie−

gów wolnozmiennych i jednorazowych, ale nieste−

ty drogim i dziś już przestarzałym.

Metody cyfrowe

Kolejną możliwością badania przebiegów nie−

powtarzalnych jest zastosowanie przetwornika

analogowo−cyfrowego, pamięci półprzewodniko−

wej RAM i przetwornika cyfrowo−analogowego.

Jest to sposób bardzo dobry − stosowany jest we

współczesnych oscyloskopach.

Przebieg napięcia jest zamieniony na ciąg pró−

bek − liczb, a następnie zapamiętany w szybkiej

pamięci półprzewodnikowej. Tak zapamiętany

przebieg może być wielokrotnie odtwarzany na ek−

ranie.

Doszliśmy do oscyloskopów cyfrowych − będą

one bliżej omówione w jednym z następnych od−

cinków.

jący. Zwykły oscyloskop w zasadzie nie nadaje się

od obserwacji przebiegów o częstotliwościach

mniejszych niż 10...20Hz. Plamka porusza się wte−

dy na ekranie bardzo wolno, a więc zaobserwowa−

nie kształtu przebiegów i określenie ich paramet−

rów jest bardzo utrudnione.

Jeszcze gorzej wygląda to przy próbie pomiaru

przebiegów jednorazowych, czyli niepowtarzal−

nych. Przebieg taki raz mignąłby na ekranie, a ob−

serwator na pewno nie zdążyłby czegokolwiek za−

uważyć. Przykładem przebiegów niepowtarzal−

nych są napięcia na stykach wyłączników i prze−

kaźników. Jak zapewne wiedzą wszyscy Czytelnicy

EdW, przy łączeniu i rozłączaniu styków mecha−

nicznych łączenie nie następuje w jednym ułamku

sekundy − występują drgania i przebieg napięcia na

obciążeniu nie jest czystym prostokątem, zawiera

oscylacje. Przykład takich oscylacji pokazano na

rysunku 19 . Nie ulega wątpliwości, że przy każ−

dym włączeniu lub wyłączeniu styku S, przebieg

tych oscylacji będzie nieco inny.

Do zobrazowania na oscyloskopie takich przy−

padkowych przebiegów nie można więc wykorzys−

tać metody wielokrotnego rysowania, jak to jest

przy normalnej pracy oscyloskopu. Trzeba znaleźć

sposób na “zatrzymanie na ekranie” przebiegu jed−

norazowego.

Sposobów jest kilka. Najprostszy, ale w warun−

kach amatorskich jedyny dostępny, polega na wy−

korzystaniu lampy oscyloskopowej z długą poświa−

tą. W typowych lampach z zielonym luminoforem

świecenie ekranu zmniejsza się bardzo szybko po

ustaniu pobudzenia. Ale są luminofory, które świe−

cą jeszcze dłuższy czas po jednokrotnym pobudze−

niu. Niektóre lampy mają na ekranie dwa rodzaje

luminoforu: jeden “szybki”, świecący zwykle w ko−

lorze zielonym, oraz drugi świecący słabiej ale

znacznie dłużej (zwykle w kolorze żółtozielonym

lub żółtoniebieskim). Warto sprawdzić, czy w po−

siadanym oscyloskopie zastosowano taki podwój−

ny luminofor. Należy ustawić jak najmniejszą pręd−

kość plamki (0,2 lub więcej sekundy na działkę),

podać sygnał prostokątny z generatora o częstotli−

wości rzędu pojedynczych herców i obserwować,

czy obraz na ekranie utrzymuje się jeszcze po

przejściu plamki. Ponieważ jasność świecenia tego

drugiego luminoforu jest bardzo mała, próby nale−

ży przeprowadzić przy zgaszonym świetle, w dob−

rze zaciemnionym pomieszczeniu. Jeśli okaże się,

że czytelny obraz utrzymuje się sekundę lub dłu−

żej, oscyloskop może być używany do wielu cieka−

wych celów, między innymi w trybie X−Y jako

wskaźnik do wobulatora m.cz.

Nawet jeżeli, co bardzo prawdopodobne, lampa

nie ma podwójnego luminoforu, warto sprawdzić,

czy podanej prostej metody nie uda się wykorzys−

(red)

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: