Verwendung des Oszilloskops

Im Artikel "Elektronisches Oszilloskop - Gerät, Funktionsprinzip" Dieses Universalgerät wurde kurz beschrieben. Die gegebenen Informationen reichen aus, um den Messprozess bewusst zu machen. Bei der Reparatur eines derart komplexen Geräts sind jedoch tiefere Kenntnisse erforderlich, da die Schaltkreise elektronischer Oszilloskope sehr vielfältig und recht kompliziert sind.

Meistens verfügt ein Funkanfänger über ein Einstrahl-Oszilloskop, aber nachdem er die Methoden zur Verwendung eines solchen Instruments beherrscht, wird es nicht schwierig sein, auf ein Zweistrahl- oder Digitaloszilloskop umzuschalten.

Abbildung 1 zeigt ein recht einfaches und zuverlässiges C1-101-Oszilloskop mit so wenigen Griffen, dass es absolut unmöglich ist, verwirrt zu werden. Bitte beachten Sie, dass dies kein Oszilloskop für den Schulphysikunterricht ist, sondern nur, dass es erst vor zwanzig Jahren in der Produktion verwendet wurde.

Oszilloskopleistung nicht nur 220V. Es kann von einer 12-V-Gleichstromquelle wie einer Autobatterie gespeist werden, mit der Sie das Gerät vor Ort verwenden können.

Abbildung 1. Oszilloskop C1-101

Hilfseinstellungen

Auf der oberen Seite des Oszilloskops befinden sich Knöpfe zum Einstellen der Helligkeit und Fokussierung des Strahls. Ihr Zweck ist ohne Erklärung klar. Auf der Vorderseite befinden sich alle anderen Bedienelemente.

Mit zwei durch Pfeile gekennzeichneten Knöpfen können Sie die Strahlposition vertikal und horizontal einstellen. Auf diese Weise können Sie das Bild des Signals auf dem Bildschirm genauer mit dem Raster kombinieren, um das Lesen der Unterteilungen zu verbessern.

Der Nullspannungspegel befindet sich auf der Mittellinie der vertikalen Skala, sodass Sie ein bipolares Signal ohne konstante Komponente beobachten können.

Um ein unipolares Signal zu untersuchen, z. B. digitale Schaltungen, ist es besser, den Strahl in die untere Teilung der Skala zu bewegen: Sie erhalten eine vertikale Skala mit sechs Teilungen.

Auf der Vorderseite befinden sich außerdem ein Netzschalter und eine Betriebsanzeige.

Signalverstärkung

Der Schalter „V / div“ stellt die Empfindlichkeit des vertikalen Ablenkkanals ein. Die Kanal-Y-Verstärkung ist kalibriert, sie ändert sich in Schritten von 1, 2, 5, es erfolgt keine reibungslose Einstellung der Empfindlichkeit.

Durch Drehen dieses Schalters sollte sichergestellt werden, dass die Amplitude des untersuchten Impulses mindestens 1 Teilung der vertikalen Skala beträgt. Nur dann kann eine stabile Signalsynchronisation erreicht werden. Im Allgemeinen sollten Sie sich bemühen, die Signalspanne so groß wie möglich zu halten, bis sie über das Raster hinausgeht. In diesem Fall erhöht sich die Genauigkeit der Messungen.

Im Allgemeinen kann die Empfehlung für die Auswahl der Verstärkung folgende sein: Schrauben Sie den Schalter gegen den Uhrzeigersinn in die 5V / Div-Position und drehen Sie den Knopf dann im Uhrzeigersinn, bis die Signalamplitude auf dem Bildschirm den Empfehlungen im vorherigen Absatz entspricht. Es ist wie im Falle eines Multimeters: Wenn die Größe der gemessenen Spannung unbekannt ist, starten Sie die Messung ab dem höchsten Spannungsbereich.

Die letzte Position des Empfindlichkeitsschalters im Uhrzeigersinn in vertikaler Richtung wird durch ein schwarzes Dreieck mit der Aufschrift "5DEL" angezeigt. In dieser Position erscheinen rechteckige Impulse mit einer Spanne von 5 Teilungen auf dem Bildschirm, die Impulsfrequenz beträgt 1 kHz. Der Zweck dieser Impulse ist die Überprüfung und Kalibrierung des Oszilloskops. Im Zusammenhang mit diesen Impulsen wird an einen etwas komischen Fall erinnert, der als Witz erzählt werden kann.

Einmal kam ein Freund in unsere Werkstatt und bat darum, mit einem Oszilloskop eine Art selbstgemachte Struktur aufzubauen.Nach mehreren Tagen kreativer Qual hören wir einen solchen Ausruf von ihm: "Oh, du hast den Strom abgeschaltet, aber welche Impulse sind so gut!" Es stellte sich heraus, dass er aus Unwissenheit einfach die Kalibrierungsimpulse einschaltete, die nicht durch irgendwelche Knöpfe auf der Frontplatte gesteuert werden.

Offener und geschlossener Eingang

Direkt unter dem Empfindlichkeitsschalter befindet sich ein Dreistellungsschalter für Betriebsarten, die häufig als "offener Eingang" und "geschlossen" bezeichnet werden. In der äußersten linken Position dieses Schalters ist es möglich, Gleich- und Wechselspannungen mit einer konstanten Komponente zu messen.

In der richtigen Position wird der Eingang des Vertikalabweichungsverstärkers über den Kondensator eingeschaltet, der die konstante Komponente nicht passiert, aber Sie können die Variable sehen, selbst wenn die konstante Komponente weit von 0 V entfernt ist.

Als Beispiel für die Verwendung eines geschlossenen Eingangs kann ein so weit verbreitetes praktisches Problem wie das Messen der Welligkeit einer Stromquelle angeführt werden: Die Ausgangsspannung der Quelle beträgt 24 V, und die Welligkeit sollte 0,25 V nicht überschreiten.

Wenn wir annehmen, dass die Spannung 24 V mit einer Empfindlichkeit des vertikalen Abweichungskanals 5 V / Div beträgt. Bei fast fünf Teilungen der Skala (Null muss auf der untersten Linie der vertikalen Skala eingestellt werden) fliegt der Strahl ganz nach oben und Pulsationen in Zehntel Volt sind fast unsichtbar.

Um diese Pulsationen genau zu messen, reicht es aus, das Oszilloskop in den geschlossenen Eingangsmodus zu versetzen, den Strahl in die Mitte der vertikalen Skala zu stellen und eine Empfindlichkeit von 0,05 oder 0,1 V / Div zu wählen. In diesem Modus ist die Welligkeitsmessung ziemlich genau. Es ist zu beachten, dass die konstante Komponente sehr groß sein kann: Der geschlossene Eingang ist für den Betrieb mit einer konstanten Spannung von bis zu 300 V ausgelegt.

In der mittleren Position des Schalters wird die Messsonde einfach vom Eingang des Verstärkers Y getrennt, wodurch die Position des Strahls eingestellt werden kann, ohne die Sonde von der Signalquelle zu trennen.

In einigen Situationen ist diese Eigenschaft sehr nützlich. Das Interessanteste ist, dass diese Position auf dem Oszilloskopfeld durch das Symbol eines gemeinsamen Drahtes, Erde, angezeigt wird. Es scheint, dass die Sonde an einen gemeinsamen Draht angeschlossen ist. Und was wird dann passieren?

Bei einigen Oszilloskopmodellen hat der Eingangsmodusschalter keine dritte Position, sondern nur eine Taste oder ein Kippschalter, der zwischen offenem / geschlossenem Eingangsmodus umschaltet. Es ist wichtig, dass es auf jeden Fall einen solchen Schalter gibt.

Um die Leistung des Oszilloskops vorab zu bewerten, berühren Sie einfach das (manchmal heiße) Signalende der Sonde mit Ihrem Finger: Auf dem Bildschirm sollte eine Netzwerkspitze in Form eines verschwommenen Strahls angezeigt werden. Wenn die Sweep-Frequenz nahe an der Netzwerkfrequenz liegt, erscheint eine verschwommene, zerrissene und zottelige Sinuswelle. Wenn ein Finger das „irdene“ Ende der Tonabnehmer auf dem Bildschirm berührt, gibt es natürlich keine.

Hier können Sie sich an eine der Möglichkeiten erinnern, Kondensatoren auf Unterbrechung zu prüfen: Wenn Sie einen zu wartenden Kondensator in die Hand nehmen und ihn mit dem heißen Ende berühren, wird dieselbe zottelige Sinuskurve auf dem Bildschirm angezeigt. Wenn der Kondensator geöffnet ist, werden keine Änderungen auf dem Bildschirm angezeigt.

Sweep-Management

Schalten Sie "Zeit / Div." Stellen Sie die Dauer des Sweeps ein. Wenn Sie ein periodisches Signal durch Drehen dieses Schalters beobachten, müssen Sie sicherstellen, dass ein oder zwei Signalperioden auf dem Bildschirm angezeigt werden.

Abbildung 2

Der Sweep-Synchronisationsknopf C1-101 wird durch nur ein Wort "Level" angezeigt. Zusätzlich zu diesem Stift verfügt das Oszilloskop C1-73 über einen Stabilitätsknopf (einige Merkmale der Wobbelschaltung). Bei einigen Oszilloskopen wird derselbe Stift einfach als "SYNCHR" bezeichnet. Die Verwendung dieses Stifts sollte genauer beschrieben werden.

So erzielen Sie ein stabiles Signalbild

Bei Anschluss an die zu untersuchende Schaltung wird auf dem Bildschirm am häufigsten das in Abbildung 3 gezeigte Bild angezeigt.

Abbildung 3

Um ein stabiles Bild zu erhalten, drehen Sie den „Sync“ -Knopf mit der Bezeichnung „Level“ auf der Vorderseite des C1-101-Oszilloskops. Bei verschiedenen Oszilloskopen finden sich aus irgendeinem Grund unterschiedliche Bezeichnungen von Steuerelementen, aber tatsächlich handelt es sich um denselben Stift.

Abbildung 4. Bildsynchronisation

Um ein stabiles Signal von dem in Abbildung 19 gezeigten verschwommenen Bild zu erhalten, drehen Sie einfach den Knopf „SYNCHR“ oder in unserem Fall "Level". Wenn Sie sich gegen den Uhrzeigersinn zum Minuszeichen drehen, wird auf dem Bildschirm ein Signalbild angezeigt, in diesem Fall eine Sinuskurve (siehe Abbildung 20a). Die Synchronisation beginnt an der fallenden Flanke des Signals.

Wenn Sie denselben Knopf auf das Pluszeichen drehen, sieht dieselbe Sinuswelle wie in Abbildung 4b aus: Der Scan beginnt an einer aufsteigenden Kante. Die erste Sinuswellenperiode beginnt knapp über der Nulllinie, dies wirkt sich auf die Sweep-Startzeit aus.

Wenn das Oszilloskop eine Verzögerungsleitung hat, tritt kein solcher Verlust auf. Bei einer Sinuskurve ist dies möglicherweise nicht besonders auffällig. Wenn Sie jedoch einen Rechteckimpuls untersuchen, können Sie die gesamte Vorderseite des Impulses im Bild verlieren, was in einigen Fällen sehr wichtig ist. Besonders bei der Arbeit mit externen Scans.

Arbeiten mit externem Scan

Neben der Steuerung "LEVEL" befindet sich ein Kippschalter mit der Bezeichnung "EXT / IN". In der Position „VNUTR“ beginnt der Sweep mit dem untersuchten Signal. Es reicht aus, das zu testende Signal an den Eingang Y anzulegen und den Knopf „LEVEL“ zu drehen, bis ein stabiles Bild auf dem Bildschirm angezeigt wird (siehe Abbildung 4).

Wenn der Kippschalter auf die Position „OUT“ gestellt ist, kann durch Drehen des „LEVEL“ -Knopfs kein stabiles Bild erhalten werden. Dazu müssen Sie ein Signal senden, über das das Bild mit dem externen Synchronisationseingang synchronisiert wird. Dieser Eingang befindet sich auf einer weißen Kunststoffplatte rechts vom Eingang Y.

Dort befinden sich auch die Rampenspannungsausgangsbuchsen (zur Steuerung verschiedener GKCh), der Kalibrierungsspannungsausgang (kann als Impulsgenerator verwendet werden) und die gemeinsame Kabelbuchse.

Wenn beispielsweise ein externer Scan erforderlich sein kann, können wir die in Abbildung 5 gezeigte Impulsverzögerungsschaltung verwenden.

Abbildung 5. Impulsverzögerungsschaltung am Timer 555

Wenn ein positiver Impuls an den Eingang des Geräts angelegt wird, erscheint der Ausgangsimpuls mit einer Verzögerung, die durch die Parameter der RC-Kette bestimmt wird. Die Verzögerungszeit wird durch die in der Abbildung gezeigte Formel bestimmt. Nach der Formel wird der Wert jedoch sehr ungefähr bestimmt.

Bei Vorhandensein eines Zweistrahloszilloskops ist es sehr einfach, die Zeit zu bestimmen: Es reicht aus, beide Signale an verschiedene Eingänge anzulegen und die Impulsverzögerungszeit zu messen. Und wenn es kein Doppelstrahl-Oszilloskop gibt? Hier kommt der externe Scan-Modus zur Rettung.

Als erstes müssen Sie das Eingangssignal der Schaltung (Abb. 5) an den externen Synchronisationseingang anlegen und hier den Eingang Y anschließen. Drehen Sie dann den LEVEL-Knopf, um ein stabiles Bild des Eingangsimpulses zu erhalten, wie in Abb. 5b gezeigt. In diesem Fall müssen zwei Bedingungen erfüllt sein: Der Kippschalter VNESH / VNUTR ist auf die Position VNESh gestellt, und das zu untersuchende Signal muss in Betrieb sein. periodisch und nicht einfach, wie in Fig. 5 gezeigt.

Danach müssen Sie sich die Position des Eingangssignals auf dem Bildschirm merken und das Ausgangssignal an Eingang Y anlegen. Es bleibt nur die erforderliche Verzögerung auf den Teilungen der Skala zu berechnen. Natürlich ist dies nicht die einzige Schaltung, bei der es erforderlich sein kann, die Verzögerungszeit zwischen zwei Impulsen zu bestimmen, es gibt sehr viele solcher Schaltungen.

Im nächsten Artikel werden wir über die Arten der untersuchten Signale und ihre Parameter sowie über die Durchführung verschiedener Messungen mit einem Oszilloskop sprechen.

Fortsetzung des Artikels: Oszilloskopmessung durchführen

Boris Aladyshkin