Elektronisches Oszilloskop - Gerät, Funktionsprinzip

Amateurfunk als Hobby ist eine sehr aufregende Aktivität und macht süchtig. Viele kommen in den wundervollen Schuljahren dazu, und im Laufe der Zeit kann dieses Hobby ein Beruf fürs Leben werden. Selbst wenn Sie keine höhere Ausbildung in Funktechnik erhalten können, können Sie mit einem unabhängigen Studium der Elektronik sehr hohe Ergebnisse und Erfolge erzielen. Zu einer Zeit nannte das Radio-Magazin solche Fachingenieure ohne Diplome.

Die ersten Experimente mit der Elektronik beginnen in der Regel mit dem Zusammenbau der einfachsten Schaltkreise, die sofort ohne Einstellung und Einrichtung zu arbeiten beginnen. Meist handelt es sich dabei um verschiedene Generatoren, Anrufe, unprätentiöse Netzteile. All dies kann durch Lesen einer minimalen Menge an Literatur gesammelt werden, nur durch Beschreibungen wiederholbarer Muster. In dieser Phase ist es in der Regel möglich, mit einem minimalen Werkzeugsatz auszukommen: einem Lötkolben, Seitenschneidern, einem Messer und mehreren Schraubendrehern.

Allmählich werden die Designs komplizierter, und früher oder später stellt sich heraus, dass sie ohne Anpassung und Abstimmung einfach nicht funktionieren. Daher müssen Sie dünne Messinstrumente erwerben, und je früher, desto besser. Die ältere Generation von Elektronikingenieuren hatte einen Zeigertester mit einem solchen Gerät.

Gegenwärtig hat der Schaltertester, der oft als Avometer bezeichnet wird, ersetzt Digitalmultimeter. Dies finden Sie im Artikel "Verwendung eines Digitalmultimeters". Obwohl der gute alte Zeigertester seine Positionen nicht aufgibt, ist seine Verwendung in einigen Fällen im Vergleich zu einem digitalen Gerät vorzuziehen.

Mit beiden Geräten können Sie Gleich- und Wechselspannungen, Ströme und Widerstände messen. Wenn konstante Spannungen leicht zu messen sind, reicht es aus, nur den Wert herauszufinden, dann gibt es bei Wechselspannungen einige Nuancen.

Tatsache ist, dass sowohl Zeiger- als auch moderne digitale Geräte zur Messung einer sinusförmigen Wechselspannung ausgelegt sind und in einem eher begrenzten Frequenzbereich: Das Ergebnis der Messung ist der tatsächliche Wert der Wechselspannung.

Wenn solche Geräte eine Spannung in rechteckiger, dreieckiger oder sägezahnförmiger Form messen, sind dies natürlich die Messwerte auf der Skala des Geräts, aber Sie müssen nicht für die Genauigkeit der Messungen bürgen. Nun, es gibt nur Spannungen, und welche ist nicht genau bekannt. Und wie kann man in solchen Fällen die Reparatur und Entwicklung neuer, immer komplexer werdender elektronischer Schaltungen fortsetzen? Hier kommt der Funkamateur auf die Bühne, wenn Sie ein Oszilloskop kaufen müssen.

Ein bisschen Geschichte

Mit Hilfe dieses Geräts können Sie mit eigenen Augen sehen, was in elektronischen Schaltkreisen geschieht: Was ist die Form des Signals, wo es erschien oder verschwand, die Zeit- und Phasenbeziehungen der Signale. Zur Beobachtung mehrerer Signale ist mindestens ein Zweistrahloszilloskop erforderlich.

Hier können wir uns an eine ferne Geschichte erinnern, als 1969 das vom Werk Vilnius in Massenproduktion hergestellte Fünfstrahl-Oszilloskop C1-33 hergestellt wurde. Das Gerät verwendete eine CRT 22LO1A, die nur in dieser Entwicklung verwendet wurde. Kunde dieses Gerätes war natürlich der militärisch-industrielle Komplex.

Strukturell bestand diese Vorrichtung aus zwei Blöcken, die auf einem Gestell mit Rädern angeordnet waren: dem Oszilloskop selbst und der Stromversorgung. Das Gesamtgewicht der Struktur betrug 160 kg! Das Scope-Kit enthielt eine am Bildschirm angebrachte RFK-5-Aufnahmekamera, die die Aufzeichnung von Wellenformen auf Film sicherstellte. Das Erscheinungsbild des Fünfstrahl-Oszilloskops C1-33 mit installierter Kamera ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1. Fünfstrahl-Oszilloskop C1-33, 1969

Moderne Elektronik ermöglicht die Herstellung von digitalen Handoszilloskopen in der Größe eines Mobiltelefons. Eines dieser Geräte ist in Abbildung 2 dargestellt. Dies wird jedoch später erläutert.

Abbildung 2. Digitales Oszilloskop DS203 Pocket

Oszilloskope verschiedener Typen

Bis vor kurzem wurden verschiedene Arten von Elektronenstrahloszilloskopen hergestellt. Zunächst sind dies Universaloszilloskope, die am häufigsten für praktische Zwecke verwendet werden. Darüber hinaus wurden Speicheroszilloskope auf Basis von Speicher-CRTs, Hochgeschwindigkeits-, Stroboskop- und Spezial-Oszilloskopen hergestellt. Die letzteren Typen waren für verschiedene spezifische wissenschaftliche Aufgaben gedacht, mit denen moderne digitale Oszilloskope derzeit erfolgreich fertig werden. Daher werden wir uns weiter auf universelle elektronische Universaloszilloskope konzentrieren.

CRT-Gerät

Der Hauptteil des elektronischen Oszilloskops ist natürlich die Kathodenstrahlröhre - CRT. Das Gerät ist in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3. CRT-Gerät

Strukturell ist eine CRT ein langer Glaszylinder 10 mit einer zylindrischen Form und einer kegelförmigen Verlängerung. Die Unterseite dieser Erweiterung, bei der es sich um einen CRT-Bildschirm handelt, ist mit einem Leuchtstoff bedeckt, der ein sichtbares Leuchten abgibt, wenn ein Elektronenstrahl auf ihn trifft. 11. Viele CRTs haben einen rechteckigen Bildschirm mit Teilungen, die direkt auf das Glas aufgebracht werden. Dieser Bildschirm ist die Anzeige des Oszilloskops.

Ein Elektronenstrahl wird von einer Elektronenkanone gebildet

Die Heizung 1 erwärmt die Kathode 2, die beginnt, Elektronen zu emittieren. In der Physik wird dieses Phänomen als thermionische Emission bezeichnet. Aber die von der Kathode emittierten Elektronen fliegen nicht weit weg, sie lehnen sich einfach auf der Kathode zurück. Um einen Strahl von diesen Elektronen zu erhalten, sind mehrere weitere Elektroden erforderlich.

Dies ist die Fokussierelektrode 4 und die Anode 5, die mit dem Aquadag 8 verbunden sind. Unter dem Einfluss des elektrischen Feldes dieser Elektroden brechen die Elektronen von der Kathode ab, beschleunigen, fokussieren in einen dünnen Strahl und rasen zu dem mit dem Leuchtstoff bedeckten Schirm, wodurch der Leuchtstoff glüht. Zusammen werden diese Elektroden Elektronenkanonen genannt.

Der Elektronenstrahl erreicht die Oberfläche des Bildschirms und verursacht nicht nur ein Leuchten, sondern schlägt auch Sekundärelektronen aus dem Leuchtstoff aus, wodurch der Strahl defokussiert. Der oben erwähnte Aquadag, bei dem es sich um eine Graphitbeschichtung der Innenfläche der Röhre handelt, dient zur Entfernung dieser Sekundärelektronen. Darüber hinaus schützt aquadag den Strahl in gewissem Maße vor externen elektrostatischen Feldern. Ein solcher Schutz reicht jedoch nicht aus, weshalb der zylindrische Teil der CRT, in dem sich die Elektroden befinden, in einem Metallschirm aus Elektrostahl oder Permalloy angeordnet ist.

Ein Modulator 3 befindet sich zwischen der Kathode und der Fokussierelektrode. Sein Zweck ist die Steuerung des Strahlstroms, wodurch der Strahl während des Rückwärtsdurchlaufs gelöscht und während des Vorwärtshubs hervorgehoben werden kann. In Verstärkungslampen wird diese Elektrode als Steuergitter bezeichnet. Der Modulator, die Fokussierelektrode und die Anode haben zentrale Löcher, durch die der Elektronenstrahl fliegt.

Ablenkplatten Eine CRT besteht aus zwei Paaren von Ablenkplatten. Dies sind die Platten der vertikalen Ablenkung des Strahls 6 - die Platte Y, an die das zu untersuchende Signal geliefert wird, und die Platten der horizontalen Ablenkung 7 - die Platte X und die horizontale Abtastspannung werden an sie angelegt. Wenn die Ablenkplatten nirgendwo angeschlossen sind, sollte in der Mitte des CRT-Bildschirms ein leuchtender Punkt erscheinen. In der Abbildung ist dies der Punkt O2. Natürlich muss die Versorgungsspannung an die Röhre angelegt werden.

Hier sollte ein wichtiger Punkt hervorgehoben werden. Wenn der Punkt stillsteht, ohne sich irgendwo zu bewegen, kann er einfach den Leuchtstoff verbrennen, und ein schwarzer Punkt bleibt für immer auf dem CRT-Bildschirm. Dies kann während des Reparaturprozesses des Oszilloskops oder bei der Eigenproduktion eines einfachen Amateurgeräts geschehen.Daher sollten Sie in diesem Modus die Helligkeit auf ein Minimum reduzieren und den Strahl defokussieren - Sie können immer noch sehen, ob ein Strahl vorhanden ist oder nicht.

Wenn eine bestimmte Spannung an die Ablenkplatten angelegt wird, weicht der Strahl von der Mitte des Bildschirms ab. In Abbildung 3 wird der Strahl zum Punkt O3 abgelenkt. Wenn sich die Spannung ändert, zeichnet der Strahl eine gerade Linie auf dem Bildschirm. Dieses Phänomen wird verwendet, um das Bild des untersuchten Signals auf dem Bildschirm zu erstellen. Um ein zweidimensionales Bild auf dem Bildschirm zu erhalten, müssen zwei Signale angelegt werden: Das Testsignal wird an die Y-Platten angelegt, und die Wobbelspannung wird an die X-Platten angelegt. Wir können sagen, dass ein Diagramm mit den Koordinatenachsen X und Y auf dem Bildschirm erhalten wird.

Horizontaler Scan

Es ist der horizontale Scan, der die X-Achse des Diagramms auf dem Bildschirm bildet.

Abbildung 4. Wobbelspannung

Wie in der Figur zu sehen ist, wird die horizontale Abtastung durch eine Sägezahnspannung durchgeführt, die in zwei Teile unterteilt werden kann: vorwärts und rückwärts (Fig. 4a). Während des Vorwärtshubs bewegt sich der Strahl gleichmäßig von links nach rechts über den Bildschirm und kehrt beim Erreichen der rechten Kante schnell zurück. Dies wird als Rückwärtshub bezeichnet. Während des Vorwärtshubs wird ein Hintergrundbeleuchtungsimpuls erzeugt, der dem Röhrenmodulator zugeführt wird, und ein leuchtender Punkt erscheint auf dem Bildschirm und zeichnet eine horizontale Linie (Fig. 4b).

Die Durchlassspannung, wie in Abbildung 4 gezeigt, beginnt bei Null (ein Strahl in der Mitte des Bildschirms) und ändert sich in eine Spannung von Umax. Daher bewegt sich der Strahl von der Mitte des Bildschirms zum rechten Rand, d. H. nur die Hälfte des Bildschirms. Um den Scan vom linken Bildschirmrand aus zu starten, wird der Strahl durch Anlegen einer Vorspannung nach links verschoben. Der Strahlversatz wird über einen Griff an der Frontplatte gesteuert.

Während des Rückhubs endet der Hintergrundbeleuchtungsimpuls und der Strahl geht aus. Die relative Position des Hintergrundbeleuchtungsimpulses und der Sägezahn-Wobbelspannung ist auf dem in 5 gezeigten Oszilloskop-Funktionsdiagramm zu sehen. Trotz der Vielzahl von Oszilloskop-Schaltplänen sind ihre Funktionsschaltungen ungefähr gleich, ähnlich den in der Abbildung gezeigten.

Abbildung 5. Funktionsdiagramm des Oszilloskops

CRT-Empfindlichkeit

Sie wird durch den Abweichungskoeffizienten bestimmt, der angibt, wie viele Millimeter der Strahl abgelenkt wird, wenn eine konstante Spannung von 1 V an die Platten angelegt wird. Für verschiedene CRTs liegt dieser Wert im Bereich von 0,15 ... 2 mm / V. Es stellt sich heraus, dass der Strahl durch Anlegen einer Spannung von 1 V an die Ablenkplatten den Strahl nur um 2 mm bewegen kann, und dies ist im besten Fall. Um den Strahl um einen Zentimeter (10 mm) abzulenken, ist eine Spannung von 10/2 = 5 V erforderlich. Bei einer Empfindlichkeit von 0,15 mm / V für dieselbe Bewegung werden 10 / 0,15 = 66,666 V benötigt.

Um eine merkliche Abweichung des Strahls von der Mitte des Bildschirms zu erhalten, wird das untersuchte Signal daher von einem vertikalen Kanalverstärker auf mehrere zehn Volt verstärkt. Der Kanal der horizontalen Verstärkung, mit dem ein Scan durchgeführt wird, hat die gleiche Ausgangsspannung.

Die meisten Universaloszilloskope haben eine maximale Empfindlichkeit von 5 mV / cm. Bei Verwendung einer CRT vom Typ 8LO6I mit einer Eingangsspannung von 5 mV benötigen Ablenkplatten eine Spannung von 8,5 V, um den Strahl 1 cm zu bewegen. Es ist leicht zu berechnen, dass dies eine mehr als 1.500-fache Verstärkung erfordert.

Eine solche Verstärkung muss im gesamten Durchlassbereich erhalten werden, und je höher die Frequenz, desto geringer die Verstärkung, die Verstärkern inhärent ist. Das Durchlassband ist durch eine obere Frequenz f up gekennzeichnet. Bei dieser Frequenz nimmt die Verstärkung des vertikalen Ablenkkanals um das 1,4-fache oder um 3 dB ab. Für die meisten Universaloszilloskope beträgt dieses Band 5 MHz.

Und was passiert, wenn die Frequenz des Eingangssignals die obere Frequenz überschreitet, beispielsweise 8 ... 10 MHz? Wird sie es auf dem Bildschirm sehen können? Ja, es wird sichtbar sein, aber die Signalamplitude kann nicht gemessen werden. Sie können nur sicherstellen, dass ein Signal vorhanden ist oder nicht. Manchmal reichen solche Informationen völlig aus.

Vertikale Kanalabweichung. Eingangsteiler

Das untersuchte Signal wird über den in 6 gezeigten Eingangsteiler dem Eingang des Kanals der vertikalen Abweichung zugeführt. Oft wird der Eingangsteiler als Dämpfungsglied bezeichnet.

Abbildung 6. Der Eingangsteiler der vertikalen Kanalabweichung

Mit dem Eingangsteiler wird es möglich, das Eingangssignal von einigen Millivolt bis zu mehreren zehn Volt zu untersuchen. Wenn das Eingangssignal die Fähigkeiten des Eingangsteilers überschreitet, werden Eingangssonden mit einem Teilungsverhältnis von 1:10 oder 1:20 verwendet. Dann wird die Grenze von 5 V / Div zu 50 V / Div oder 100 V / Div, was es ermöglicht, Signale mit signifikanten Spannungen zu untersuchen.

Offener und geschlossener Eingang

Hier (Abbildung 6) sehen Sie den Schalter B1, mit dem ein Signal über einen Kondensator (geschlossener Eingang) oder direkt an den Eingang des Teilers (offener Eingang) angelegt werden kann. Bei Verwendung des Modus "Geschlossener Eingang" ist es möglich, die variable Komponente des Signals zu untersuchen, wobei die konstante Komponente ignoriert wird. Das in Abbildung 7 gezeigte einfache Diagramm hilft zu erklären, was gesagt wurde. Das Diagramm wird im Multisim-Programm erstellt, sodass alles in diesen Abbildungen, obwohl praktisch, ziemlich fair ist.

Abbildung 7. Verstärkerstufe an einem einzelnen Transistor

Ein Eingangssignal mit einer Amplitude von 10 mV über einen Kondensator C1 wird der Basis des Transistors Q1 zugeführt. Durch Auswahl des Widerstands R2 wird die Spannung am Kollektor des Transistors gleich der Hälfte der Versorgungsspannung (in diesem Fall 6 V) eingestellt, wodurch der Transistor in einem linearen (Verstärkungs-) Modus arbeiten kann. Die Ausgabe wird vom XSC1 überwacht. Abbildung 8 zeigt das Messergebnis im offenen Eingangsmodus. Auf dem Oszilloskop wird die DC-Taste (Gleichstrom) gedrückt.

Abbildung 8. Messungen im offenen Eingangsmodus (Kanal A)

Hier sehen Sie (Kanal A) nur die Spannung am Kollektor des Transistors, die gleichen 6 V, die gerade erwähnt wurden. Der Strahl in Kanal A "startete" bei 6 V, aber die verstärkte Sinuskurve am Kollektor trat nicht auf. An der Empfindlichkeit des 5V / Div-Kanals ist dies einfach nicht zu erkennen. Kanal Ein Strahl in der Abbildung ist rot dargestellt.

Das Signal vom Generator wird an Eingang B angelegt, die Abbildung ist blau dargestellt. Dies ist eine Sinuswelle mit einer Amplitude von 10 mV.

Abbildung 9. Messungen im geschlossenen Eingangsmodus

Drücken Sie nun die AC-Taste in Kanal A - Wechselstrom, dies ist eigentlich ein geschlossener Eingang. Hier sehen Sie das verstärkte Signal - eine Sinuskurve mit einer Amplitude von 87 Millivolt. Es stellt sich heraus, dass die Kaskade an einem Transistor das Signal mit einer Amplitude von 10 mV um das 8,7-fache verstärkte. Die Zahlen im rechteckigen Fenster unter dem Bildschirm zeigen die Spannungen und Zeiten an den Positionen der Markierungen T1, T2. Ähnliche Marker sind in modernen digitalen Oszilloskopen erhältlich. Das ist eigentlich alles, was man über offene und geschlossene Eingänge sagen kann. Und jetzt lassen Sie uns die Geschichte über den Vertikalablenkungsverstärker fortsetzen.

Vorverstärker

Nach dem Eingangsteiler gelangt das zu untersuchende Signal zum Vorverstärker und tritt über die Verzögerungsleitung in den Endverstärker von Kanal Y ein (Abbildung 5). Nach der notwendigen Verstärkung tritt das Signal in die vertikalen Ablenkplatten ein.

Der Vorverstärker teilt das Eingangssignal in Paraphasenkomponenten auf, um es dem Endverstärker Y zuzuführen. Zusätzlich wird das Eingangssignal vom Vorverstärker dem Sweep-Trigger zugeführt, der während des Vorwärts-Sweeps ein synchrones Bild auf dem Bildschirm liefert.

Die Verzögerungsleitung verzögert das Eingangssignal relativ zum Beginn der Wobbelspannung, wodurch die Vorderflanke des Impulses beobachtet werden kann (siehe Abbildung 5 b). Einige Oszilloskope haben keine Verzögerungsleitung, was die Untersuchung periodischer Signale im Wesentlichen nicht beeinträchtigt.

Sweep-Kanal

Das Eingangssignal vom Vorverstärker wird auch dem Eingang des Sweep-Trigger-Impulsformers zugeführt.Der erzeugte Impuls startet den Wobbelgenerator, der eine gleichmäßig ansteigende Sägezahnspannung erzeugt. Die Anstiegsgeschwindigkeit und die Wobbelspannungsperiode werden mit dem Time / Div-Schalter ausgewählt, wodurch Eingangssignale in einem weiten Frequenzbereich untersucht werden können.

Ein solcher Scan wird als intern bezeichnet, d.h. Die Auslösung erfolgt über das untersuchte Signal. In der Regel verfügen Oszilloskope über einen Trigger-Trigger „Intern / Extern“, der aus irgendeinem Grund im Funktionsdiagramm in Abbildung 5 nicht dargestellt ist. Im externen Triggermodus kann der Trigger nicht durch das zu untersuchende Signal ausgelöst werden, sondern durch ein anderes Signal, von dem das zu untersuchende Signal abhängt.

Dies könnte beispielsweise ein Verzögerungsleitungs-Triggerimpuls sein. Selbst mit einem Einstrahl-Oszilloskop können Sie dann das Zeitverhältnis zweier Signale messen. Aber es ist besser, dies mit einem Zwei-Strahl-Oszilloskop zu tun, wenn es natürlich zur Hand ist.

Die Dauer des Sweeps sollte basierend auf der Frequenz (Periode) des untersuchten Signals ausgewählt werden. Angenommen, die Signalfrequenz beträgt 1 kHz, d.h. Signalperiode 1ms. Das Bild einer Sinuskurve mit einer Abtastzeit von 1 ms / Div ist in Abbildung 10 dargestellt.

Abbildung 10

Bei einer Abtastzeit von 1 ms / Div nimmt eine 1-kHz-Sinuswellenperiode genau eine Skalenteilung entlang der Y-Achse ein. Die Abtastung wird vom Strahl A entlang einer aufsteigenden Flanke in Bezug auf einen Eingangssignalpegel von 0 V synchronisiert. Daher beginnt die Sinuswelle auf dem Bildschirm mit einer positiven Halbwelle.

Wenn die Scandauer auf 500 μs / Div (0,5 ms / Div) geändert wird, belegt eine Periode der Sinuskurve zwei Divisionen auf dem Bildschirm, wie in Abbildung 11 dargestellt, was natürlich für die Beobachtung des Signals bequemer ist.

Abbildung 11

Zusätzlich zur Sägezahnspannung selbst erzeugt der Wobbelgenerator einen Hintergrundbeleuchtungsimpuls, der dem Modulator zugeführt wird und den Elektronenstrahl „entzündet“ (Abb. 5 g). Die Dauer des Hintergrundbeleuchtungsimpulses entspricht der Dauer des Vorwärtsstrahls. Während des Rückhubs gibt es keinen Hintergrundbeleuchtungsimpuls und der Strahl geht aus. Wenn der Strahl nicht ausgeblendet wird, erscheint etwas Unverständliches auf dem Bildschirm: Der Rückwärtshub, der sogar durch das Eingangssignal moduliert wird, streicht einfach alle nützlichen Inhalte der Wellenform durch.

Eine Sägezahn-Wobbelspannung wird an den Anschlussverstärker von Kanal X angelegt, in ein Paraphasensignal aufgeteilt und den horizontalen Ablenkplatten zugeführt, wie in Fig. 5 (e) gezeigt.

Externer Eingang des Verstärkers X.

Dem Klemmenverstärker X kann nicht nur die Spannung vom Wobbelgenerator, sondern auch die externe Spannung zugeführt werden, wodurch die Frequenz und Phase des Signals anhand von Lissajous-Zahlen gemessen werden kann.

Abbildung 12. Lissajous Figuren

Der Eingangsschalter X ist jedoch im Funktionsdiagramm in Fig. 5 nicht gezeigt, ebenso wie der Schalter der Art von Wobbeloperationen, der oben etwas erwähnt wurde.

Zusätzlich zu den Kanälen X und Y verfügt das Oszilloskop wie jedes elektronische Gerät über eine Stromversorgung. Kleine Oszilloskope, z. B. C1-73, C1-101, können mit einer Autobatterie betrieben werden. Übrigens waren diese Oszilloskope für ihre Zeit sehr gut und werden immer noch erfolgreich eingesetzt.

Abbildung 13. Oszilloskop C1-73

Abbildung 14. Oszilloskop C1-101

Das Aussehen der Oszilloskope ist in den Abbildungen 13 und 14 dargestellt. Das Überraschendste ist, dass ihnen immer noch angeboten wird, sie in Online-Shops zu kaufen. Der Preis ist jedoch so hoch, dass es billiger ist, kleine digitale Oszilloskope bei Aliexpress zu kaufen.

Zusätzliche Oszilloskopgeräte sind eingebaute Amplituden- und Sweep-Kalibratoren. Dies sind in der Regel ziemlich stabile Generatoren von Rechteckimpulsen, die sie mit dem Eingang des Oszilloskops verbinden. Mithilfe der Abstimmelemente können Sie die Verstärker X und Y konfigurieren. Moderne digitale Oszilloskope verfügen übrigens auch über solche Kalibratoren.

Die Verwendung des Oszilloskops, Methoden und Messmethoden werden im nächsten Artikel erläutert.

Fortsetzung des Artikels: Verwendung des Oszilloskops

Boris Aladyshkin