ออสซิลโลแกรมของแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่อินพุตและเอาต์พุตของไซนัสอยด์ การวัดโดยใช้ออสซิลโลสโคป การวัดกระแสโดยใช้ออสซิลโลสโคป

ออสซิลโลสโคป- อุปกรณ์ที่แสดงรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าเมื่อเวลาผ่านไป นอกจากนี้ยังช่วยให้คุณสามารถวัดพารามิเตอร์สัญญาณจำนวนหนึ่ง เช่น แรงดันไฟฟ้า กระแส ความถี่ มุมเฟส แต่ประโยชน์หลักของออสซิลโลสโคปคือความสามารถในการสังเกตรูปคลื่น ในหลายกรณี มันเป็นรูปคลื่นที่ช่วยให้เราสามารถระบุได้ว่าเกิดอะไรขึ้นในวงจร ในรูป รูปที่ 1 แสดงตัวอย่างสถานการณ์ดังกล่าว

ข้าว. 1. ออสซิลโลแกรมของสัญญาณที่ซับซ้อน

ในกรณีนี้ แรงดันไฟฟ้ามีทั้งส่วนประกอบทางตรงและไฟฟ้ากระแสสลับ และรูปร่างของส่วนประกอบไฟฟ้ากระแสสลับอยู่ไกลจากไซนูซอยด์ โวลต์มิเตอร์จะให้สัญญาณดังกล่าว ความผิดพลาดครั้งใหญ่: ตัวชี้โวลต์มิเตอร์ เครื่องปรับอากาศแสดงแรงดันไฟฟ้า 2.2 โวลต์ และดิจิตอลโดยทั่วไปอยู่ที่ 1.99 โวลต์ โวลต์มิเตอร์ ดี.ซีแสดงไฟได้ 4.8 โวลต์ ค่าแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพที่ถูกต้องแสดงโดยออสซิลโลสโคป - 5.58 โวลต์ (ออสซิลโลสโคปแบบดิจิตอลวัดแรงดันไฟฟ้าและอนุญาตให้คุณบันทึกผลลัพธ์ในรูปแบบคอมพิวเตอร์) นอกจากนี้ ออสซิลโลแกรมยังช่วยให้คุณเห็นคุณสมบัติบางอย่างของสัญญาณ:

• สัญญาณจะเต้นเป็นจังหวะตามธรรมชาติ
• สัญญาณไม่ได้ใช้ค่าลบ (วัดโดยเปิดอินพุตออสซิลโลสโคป)
• สัญญาณเปลี่ยนอย่างรวดเร็วจากศูนย์ถึง 6.4 โวลต์และกลับเป็นศูนย์ (ความไวของช่องการโก่งตัวในแนวตั้งคือ 2 V/div)
• ระยะเวลาของพัลส์มากกว่าสามเท่าของระยะเวลาหยุดชั่วคราว

โดยทั่วไปการเห็นเพียงครั้งเดียวยังดีกว่าการได้ยินร้อยครั้ง

ในกรณีส่วนใหญ่ จะมีการศึกษาสัญญาณเป็นระยะ และเราจะพูดถึงสัญญาณเหล่านั้น

1. หลักการทำงานของออสซิลโลสโคป

“หัวใจ” ของอุปกรณ์คือหลอดรังสีแคโทด (CRT) รูปที่ 2

ข้าว. 2. อุปกรณ์หลอดรังสีแคโทดที่ควบคุมด้วยไฟฟ้าสถิต

ซีอาร์ทีคือ หลอดสุญญากาศและเช่นเดียวกับโคมไฟอื่นๆ คือ "เต็มไปด้วย" สุญญากาศ แคโทดปล่อยอิเล็กตรอนออกมา และระบบโฟกัสจะสร้างลำแสงบางๆ ออกมาจากพวกมัน ลำแสงอิเล็กตรอนนี้กระทบกับตะแกรงที่เคลือบด้วยสารเรืองแสง ซึ่งเรืองแสงภายใต้อิทธิพลของการระดมยิงด้วยอิเล็กตรอน และมีจุดส่องสว่างปรากฏขึ้นที่กึ่งกลางของตะแกรง เพลต CRT สองคู่เบี่ยงเบนลำแสงอิเล็กตรอนในสองทิศทางตั้งฉากกัน ซึ่งถือได้ว่าเป็นแกนพิกัด ดังนั้น ในการสังเกตแรงดันไฟฟ้าที่กำลังศึกษาบนหน้าจอ CRT จึงจำเป็นที่ลำแสงจะเบี่ยงเบนไปตามแกนนอนตามสัดส่วนเวลา และตามแนวแกนตั้ง - ตามสัดส่วนของแรงดันไฟฟ้าที่กำลังศึกษา

แรงดันไฟฟ้าในการสแกนถูกนำไปใช้กับแผ่นปรับทิศทางลำแสงแนวนอน (อยู่ในแนวตั้ง) มันมีรูปร่างเหมือนฟันเลื่อย: ค่อยๆเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงและลดลงอย่างรวดเร็ว (รูปที่ 3) แรงดันลบจะเบนลำแสงไปทางซ้าย และแรงดันบวกจะเบนไปทางขวา (เมื่อมองจากหน้าจอ) เป็นผลให้ลำแสงเคลื่อนที่ผ่านหน้าจอจากซ้ายไปขวาด้วยความเร็วคงที่หลังจากนั้นจะกลับไปที่ขอบด้านซ้ายของหน้าจออย่างรวดเร็วและทำซ้ำการเคลื่อนไหวซ้ำ ระยะทางที่ลำแสงเคลื่อนที่ไปตามแกนนอนจะเป็นสัดส่วนกับเวลา กระบวนการนี้เรียกว่าการสแกน และเส้นแนวนอนที่ลำแสงลากผ่านหน้าจอเรียกว่าเส้นสแกน (บางครั้งเรียกว่าเส้นศูนย์ในการวัด) เธอรับบทเป็นแกนแห่งกาลเวลา ที กราฟิก อัตราการทำซ้ำของพัลส์ฟันเลื่อยเรียกว่าความถี่กวาด แต่ไม่ได้ใช้สำหรับการวัด สำหรับการวัด คุณจำเป็นต้องทราบความเร็วการกวาด ซึ่งจะกล่าวถึงด้านล่างนี้

ข้าว. 3. รูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าแบบกวาด

หากในเวลาเดียวกันแรงดันทดสอบถูกนำไปใช้กับแผ่นโก่งแนวตั้ง (อยู่ในแนวนอน) ลำแสงจะเริ่มโก่งตัวในแนวตั้ง: โดยมีแรงดันไฟฟ้าบวกขึ้นและลงด้วยแรงดันลบ การเคลื่อนไหวในแนวตั้งและแนวนอนเกิดขึ้นพร้อมกัน และเป็นผลให้สัญญาณภายใต้การศึกษา "ปรากฏ" ตามเวลา ภาพที่ออกมาเรียกว่าออสซิลโลแกรม

ในความเป็นจริง นอกเหนือจากการสแกนเชิงเส้นแล้ว ยังมีการสแกนแบบวงกลมและเกลียว เช่นเดียวกับตัวเลข Lissajous เมื่อสัญญาณตัวใดตัวหนึ่งเป็นการสแกนวินาที แต่นั่นเป็นเรื่องราวที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง...

จุดสำคัญคืออัตราส่วนของความถี่ในการสแกนและสัญญาณ หากความถี่เหล่านี้เท่ากันทุกประการ สัญญาณหนึ่งช่วงที่กำลังศึกษาจะปรากฏขึ้นบนหน้าจอ หากความถี่ของสัญญาณเป็นสองเท่าของความถี่กวาด เราจะเห็นสองช่วง ถ้าสามครั้งก็สาม ถ้าความถี่สัญญาณเป็นครึ่งหนึ่งของความถี่กวาด เราจะเห็นช่วงสัญญาณเพียงครึ่งเดียว สามารถปรับความถี่การสแกน (ความเร็ว) ได้ในช่วงกว้าง แต่ภาพจะเสถียรก็ต่อเมื่อการสแกนและความถี่สัญญาณตรงกันทุกประการ เมื่อความถี่มีความคลาดเคลื่อนน้อยที่สุด การเริ่มต้นการเคลื่อนที่ของลำแสงผ่านหน้าจอแต่ละครั้งจะสอดคล้องกับจุดใหม่ของฟังก์ชันสัญญาณอินพุต และกราฟของลำแสงจะถูกวาดในตำแหน่งใหม่ทุกครั้ง ด้วยความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยระหว่างความถี่ (เศษส่วนของเฮิรตซ์) กราฟจะมีลักษณะ "ลอย" ไปทางซ้ายหรือขวา หากความถี่แตกต่างกันหลายเฮิรตซ์ขึ้นไป ออสซิลโลแกรมจะไม่สามารถอ่านได้ (รูปที่ 4)

ข้าว. 4. Oscillogram ในกรณีที่ไม่มีการซิงโครไนซ์

แต่การบรรลุความถี่ที่ตรงกันทุกประการ (โดยเฉพาะในช่วงสิบถึงร้อยกิโลเฮิรตซ์) แทบจะเป็นไปไม่ได้เลย ดังนั้นการกวาดในออสซิลโลสโคปจึงถูกควบคุมโดยวงจรซิงโครไนซ์พิเศษ มันชะลอการเริ่มต้นของลำแสงที่เคลื่อนที่ผ่านตะแกรงเพื่อให้ลำแสงเริ่มเคลื่อนที่ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าขาเข้าถึงค่าที่กำหนด ในกรณีนี้ ลำแสงจะเริ่มเคลื่อนที่ (และวาดออสซิลโลแกรม) ในแต่ละครั้งจากจุดเดียวกันบนกราฟสัญญาณอินพุต เป็นผลให้การเคลื่อนที่ของลำแสงแต่ละครั้งตามมาจะวาดภาพในตำแหน่งเดียวกัน แม้ว่าความถี่ของสัญญาณและการกวาดจะแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัดก็ตาม ภาพมีความเสถียรและมั่นคง แรงดันไฟสัญญาณที่เกิดการซิงโครไนซ์ (ระดับการซิงโครไนซ์) ถูกกำหนดโดยตัวควบคุมออสซิลโลสโคป เมื่อมองเห็นการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้านี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในจุดเริ่มต้นของกราฟที่แสดงซึ่งสัมพันธ์กับจุดเริ่มต้นของช่วงสัญญาณรูปที่ 5.

ข้าว. 5. ออสซิลโลแกรมที่ ระดับที่แตกต่างกันการซิงโครไนซ์

เพื่อที่จะสังเกตสัญญาณต่างๆ พร้อมกัน ออสซิลโลสโคปแบบหลายลำแสงและหลายช่องสัญญาณจึงถูกสร้างขึ้น โดยปกติจำนวนช่องสัญญาณคือสองช่อง (ไม่เช่นนั้นจะซับซ้อนและมีราคาแพงมาก) CRT ของออสซิลโลสโคปแบบลำแสงคู่ทำงานพร้อมกันกับลำแสงสองตัวบนหน้าจอทั่วไป ซึ่งช่วยให้สามารถสังเกตสัญญาณทั้งสองอย่างแยกจากกันโดยสิ้นเชิง แต่อุปกรณ์ดังกล่าวมีความซับซ้อนและมีราคาแพง ดังนั้นออสซิลโลสโคปแบบสองแชนเนลจึงเป็นเรื่องธรรมดามากกว่า CRT ของพวกเขาเป็นพื้นฐานมาก แต่มีอินพุตแยกกันสองตัวและมีแอมพลิฟายเออร์ปรับทิศทางแนวตั้งอิสระสองตัวที่จัดการสัญญาณอินพุต นอกจากนี้ ยังมีสวิตช์ความเร็วสูงในตัวที่จะสลับ CRT (แผ่นโก่งแนวตั้ง) จากช่องหนึ่งไปยังอีกช่องหนึ่งอย่างรวดเร็ว ภาพสัญญาณไม่ใช่เส้นต่อเนื่อง แต่ประกอบด้วยเส้นขีดหลายเส้น แต่บนหน้าจอ ลายเส้นผสานกัน และผลลัพธ์ที่ได้คือกราฟสัญญาณอินพุตสองกราฟ เมื่อสังเกตสัญญาณความถี่สูงและความถี่ในการสแกนที่ไม่สำเร็จเท่านั้นที่ภาพจะกลายเป็นจุดได้

2. การเชื่อมต่อออสซิลโลสโคป

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าถูกวัดระหว่างจุดสองจุด อินพุทของออสซิลโลสโคปจึงมีขั้วต่อสองขั้ว ยิ่งกว่านั้นพวกมันไม่เท่ากัน ขั้วต่อหนึ่งเรียกว่า "เฟส" เชื่อมต่อกับอินพุตของเครื่องขยายสัญญาณการโก่งลำแสงแนวตั้ง เทอร์มินัลที่สองคือ "กราวด์" หรือ "ตัวเรือน" มันถูกเรียกเช่นนี้เนื่องจากมีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าเข้ากับตัวเครื่อง (นี่คือจุดทั่วไปของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด) ออสซิลโลสโคปแสดงแรงดันเฟสสัมพันธ์กับกราวด์.

มันสำคัญมากที่จะต้องรู้ว่าตัวนำอินพุตตัวใดที่เป็นเฟส ในอุปกรณ์ที่นำเข้า มักจะใช้โพรบแบบพิเศษ โดยกราวด์มีคลิปจระเข้ เนื่องจากมักเชื่อมต่อกับตัวเครื่องที่ทดสอบ และเฟสจะสิ้นสุดด้วย "เข็ม" ซึ่งสะดวกและเชื่อถือได้ “ติด” แม้จะเป็นหน้าสัมผัสขนาดเล็กหรือด้วยแคลมป์ ( รูปที่ 6) ในกรณีนี้ เป็นไปไม่ได้เลยที่จะสร้างความสับสนให้กับเฟสและร่างกาย

ข้าว. 6. โพรบออสซิลโลสโคปที่นำเข้า "เข็ม" ทางด้านซ้าย แคลมป์ทางด้านขวา

ออสซิลโลสโคปในประเทศส่วนใหญ่มักติดตั้งสายไฟที่มีปลั๊กมาตรฐานขนาด 4 มม. สำหรับรัสเซีย (บางครั้งก็ใช้ชื่อ "กล้วย" ซึ่งมาจากเครื่องเสียง) รูปที่. 7. ในกรณีนี้ปลั๊กทั้งสองจะเหมือนกัน และใช้คุณสมบัติเพิ่มเติมเพื่อแยกแยะความแตกต่าง มีสัญญาณเหล่านี้หลายประการ และอาจเกิดขึ้นได้ร่วมกับสิ่งใดก็ได้:

อย่างไรก็ตาม น่าเสียดายที่กฎเหล่านี้ไม่ได้ปฏิบัติตามเสมอไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับสายเคเบิลที่ผ่านการซ่อมแซม: สามารถติดตั้งตัวนำไฟฟ้าที่มีอยู่และปลั๊กตัวแรกที่เจอได้ จึงมีอีกวิธีในการกำหนดเฟสและตัวเรือนซึ่งให้การรับประกัน 100%

ข้าว. 7. เสียบปลั๊กออสซิลโลสโคปในบ้าน

ในการพิจารณาว่าตัวนำตัวใดเป็นเฟสและตัวใดเป็นตัวเรือน คุณจะต้องจับหน้าสัมผัสของตัวนำอินพุตตัวใดตัวหนึ่งด้วยมือของคุณโดยที่ออสซิลโลสโคปไม่ได้เชื่อมต่ออยู่ที่ใดเลย ในขณะที่มืออีกข้างไม่สัมผัสสิ่งใดเลย หากตัวนำนี้เป็นตัวเครื่อง ก็จะมีเพียงเส้นสแกนแนวนอนบนหน้าจอ หากตัวนำนี้เป็นเฟส การรบกวนที่มีนัยสำคัญจะปรากฏบนหน้าจอซึ่งแสดงถึงไซนัสอยด์ที่บิดเบี้ยวอย่างมากด้วยความถี่ 50 Hz (รูปที่ 8)

ข้าว. 8. เสียงรบกวนบนหน้าจอออสซิลโลสโคปเมื่อคุณสัมผัสเฟสของสายเคเบิลอินพุตด้วยมือของคุณ

การรบกวนนี้เกิดขึ้นเนื่องจากมีความจุระหว่างร่างกายมนุษย์กับสายเครือข่ายที่วางอยู่ในห้อง และมีกระแสเกิดขึ้นไหลผ่านวงจรดังต่อไปนี้ เฟสของเครือข่ายไฟ AC 220 V 50 Hz - ความจุระหว่างสายเครือข่ายกับร่างกายมนุษย์ - มือมนุษย์ - อินพุตของเครื่องขยายเสียง (เฟสของสายอินพุต) - วงจรอิเล็กทรอนิกส์แอมพลิฟายเออร์ - ตัวเรือนออสซิลโลสโคป - ความจุระหว่างตัวเรือนและโลก - สายกลางของเครือข่าย (ต่อสายดินเสมอ) วงจรปิด กระแสไหล ขนาดของกระแสนี้คือ 10^-8...10^-6 แอมแปร์ แต่อินพุตของออสซิลโลสโคปมีความต้านทานสูงมาก (ประมาณ 10^6 โอห์ม) ดังนั้นจึงมีแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างใหญ่ปรากฏขึ้น คลื่นไซน์ดูบิดเบี้ยวเนื่องจากค่ารีแอกแตนซ์ของเครือข่าย - ส่วนร่างกายมนุษย์ขึ้นอยู่กับความถี่: ยิ่งความถี่สูง ความต้านทานก็จะยิ่งต่ำลง ดังนั้นส่วนประกอบความถี่สูง (ฮาร์โมนิคหลักและการรบกวนที่แทรกซึมเข้าไป) จะสร้างกระแสมากขึ้นและแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นที่อินพุตของออสซิลโลสโคป

เมื่อพิจารณาเฟสและตัวเรือนของสายอินพุตแล้วคุณสามารถเชื่อมต่อออสซิลโลสโคปเข้ากับวงจรที่กำลังศึกษาได้ หากไม่มีสายสามัญที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน ตัวเรือนจะเชื่อมต่อกับจุดใด ๆ ซึ่งต้องตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าระหว่างนั้น หากมีสายไฟร่วมอยู่ในวงจร - จุดที่ถือว่ามีศักยภาพเป็นศูนย์ตามอัตภาพเชื่อมต่อกับตัวเครื่องหรือต่อสายดินจริง ๆ แล้วจะเป็นการดีกว่าถ้าเชื่อมต่อตัวออสซิลโลสโคปเข้ากับจุดนี้

ที่แกนกลางของออสซิลโลสโคปคือโวลต์มิเตอร์ที่แสดงกราฟแรงดันไฟฟ้า แต่ก็สามารถใช้เพื่อสังเกตรูปร่างของกระแสน้ำได้เช่นกัน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ตัวต้านทาน Rt จะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับวงจรที่กำลังศึกษา (ในที่นี้ ดัชนี "t" หมายถึงกระแสไฟฟ้า) รูปที่ 1 9. ความต้านทานของตัวต้านทาน Rt ถูกเลือกต่ำกว่าความต้านทานของวงจรมากจากนั้นตัวต้านทานจะไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานและการรวมไว้จะไม่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในโหมดการทำงานของวงจร ตามกฎของโอห์ม แรงดันไฟฟ้าจะปรากฏคร่อมตัวต้านทาน:

แรงดันไฟฟ้านี้วัดโดยออสซิลโลสโคป และเมื่อทราบค่าของ Rt คุณสามารถแปลงแรงดันไฟฟ้าที่แสดงโดยออสซิลโลสโคปให้เป็นกระแสได้

ข้าว. 9. การวัดกระแสด้วยออสซิลโลสโคป

ออสซิลโลสโคปแบบสองช่องสัญญาณ (และลำแสงคู่) สามารถแสดงรูปคลื่นของสัญญาณสองสัญญาณพร้อมกันได้ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ จะมีอินพุต (ช่องสัญญาณ) สองช่อง ซึ่งโดยปกติจะเรียกว่า I และ II ควรจำไว้ว่าขั้วอินพุตขั้วใดขั้วหนึ่งของแต่ละช่องเชื่อมต่อกับตัวออสซิลโลสโคป ขั้วต่อตัวเรือนของทั้งสองช่องเชื่อมต่อถึงกันดังนั้นจะต้องต่อขั้วต่อเหล่านี้ไว้ที่จุดเดียวกันในวงจร ไม่เช่นนั้น จะเกิดไฟฟ้าลัดวงจรในวงจร (รูปที่ 10)

ข้าว. 10. การเชื่อมต่อออสซิลโลสโคปแบบสองช่องสัญญาณ กราวด์อินพุตสามารถสร้างไฟฟ้าลัดวงจรได้

ในรูป 10a จุดวงจร B และ D ปรากฏว่าปิดกันผ่านตัวออสซิลโลสโคป (ตัวนำปิดจะแสดงด้วยเส้นประ) ส่งผลให้โครงร่างวงจรเปลี่ยนไป

ความสามารถในการสังเกตไม่ใช่แรงดันไฟฟ้าสองตัว แต่มีเพียงแรงดันไฟฟ้าที่มีจุดร่วมเท่านั้นที่เป็นข้อเสีย แต่มีขนาดเล็ก - ในด้านอิเล็กทรอนิกส์ขั้วหนึ่งของแหล่งพลังงานขั้วใดขั้วหนึ่งจะเป็นสายร่วมเสมอและแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดจะถูกวัดโดยสัมพันธ์กับ มัน.

ด้วยการใช้ออสซิลโลสโคปแบบสองช่องสัญญาณ คุณสามารถสังเกตทั้งแรงดันและกระแสในวงจรไปพร้อมๆ กัน และด้วยเหตุนี้จึงวัดการเปลี่ยนเฟสระหว่างกระแสและแรงดัน แผนภาพการเชื่อมต่อออสซิลโลสโคปในกรณีนี้แสดงในรูปที่ 1 11.

ข้าว. 11. การเชื่อมต่อออสซิลโลสโคปเพื่อวัดการเปลี่ยนเฟส

Channel I วัดแรงดัน และ Channel II วัดกระแส การรวมนี้เหมาะสมที่สุดเพราะว่า แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวต้านทาน Rt และจ่ายให้กับช่อง II นั้นน้อยกว่าในช่อง I 30...100 เท่าดังนั้นจึงไวต่อการรบกวนและการซิงโครไนซ์จากแรงดันไฟฟ้าต่ำไม่ดีเท่าที่ควร นอกจากนี้ การออกแบบออสซิลโลสโคปส่วนใหญ่ค่อนข้างเป็นแบบ "ปลายเดียว" - การซิงโครไนซ์จากสัญญาณช่อง I มักจะดีกว่าและมีเสถียรภาพมากกว่า ดังนั้นการเชื่อมต่อช่อง I กับแรงดันไฟฟ้าจึงทำให้ภาพรูปคลื่นมีเสถียรภาพมากขึ้น

ข้อผิดพลาดในการเชื่อมต่อในรูป 11b คือขั้วต่อตัวเรือนของอินพุตทั้งสองไม่ได้เชื่อมต่ออยู่ที่จุดเดียว เป็นผลให้ตัวต้านทาน Rt ลัดวงจรผ่านตัวออสซิลโลสโคป สิ่งที่ไม่พึงประสงค์ที่สุดคือแรงดันไฟฟ้าของตัวต้านทาน Rt ไม่เท่ากับศูนย์ - เนื่องจากความต้านทานของสายเคเบิลอินพุต (ซึ่งตัวต้านทานนี้ปิดอยู่) ไม่เป็นศูนย์ ดังนั้นด้วยการเชื่อมต่อดังกล่าวคุณอาจไม่สังเกตเห็นข้อผิดพลาดนี้ (ท้ายที่สุดแล้วออสซิลโลสโคปจะแสดงบางอย่าง) และผลลัพธ์ของการวัดกระแสจะไม่ถูกต้อง

รวมที่แสดงในรูปที่. 11c ไม่สำเร็จในช่อง I ของออสซิลโลสโคปไม่ได้วัดแรงดันไฟฟ้าในวงจรที่กำลังศึกษา แต่วัดผลรวมของแรงดันไฟฟ้าในวงจรและข้ามตัวต้านทาน Rt (แรงดันไฟฟ้าไม่ได้วัดที่โหลด แต่วัดที่แหล่งกำเนิด) . แรงดันไฟฟ้าบน Rt แม้ว่าจะมีขนาดน้อย แต่ก็ยังทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดแรงดันไฟฟ้า

การเชื่อมต่อออสซิลโลสโคปดังแสดงในรูปที่ 1 11a ไม่เพียงแต่ให้ความแม่นยำในการวัดสูงสุดเท่านั้น แต่ยังช่วยให้ในบางกรณีสามารถใช้ตัวต้านทาน Rt ที่มีความต้านทานค่อนข้างสูงอีกด้วย นี่เป็นสิ่งสำคัญในการวัดกระแสขนาดเล็ก: หากทั้งกระแสในวงจรและความต้านทาน Rt มีค่าน้อย แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ Rt อาจน้อยมากจนความไวของออสซิลโลสโคปไม่เพียงพอที่จะแสดงผล

เมื่อทำการวัดการเปลี่ยนเฟส จำเป็นต้องกลับสัญญาณในช่อง II เนื่องจากช่อง II เชื่อมต่อตรงข้ามกับช่อง I

ลองดูที่แผงด้านหน้าของออสซิลโลสโคปแบบสองช่องสัญญาณ S1-83 (รูปที่ 12)

ข้าว. 12. แผงด้านหน้าของออสซิลโลสโคป S1-83

เอ - การควบคุมช่อง I
B - การควบคุมการแสดงผลช่องสัญญาณ
B - การควบคุมช่อง II
G - การปรับความสว่างของลำแสง การโฟกัส และแสงพื้นหลังของหน้าจอ
D - การควบคุมการสแกน
E - การควบคุมการซิงโครไนซ์

มองเห็นได้ชัดเจนว่าหน้าจอออสซิลโลสโคปแบ่งออกเป็นเซลล์ เซลล์เหล่านี้เรียกว่าการแบ่งส่วนและใช้ในการวัด โดยจะมีสเกลแนวตั้งและแนวนอนทั้งหมดติดอยู่ สเกลแนวตั้งคือโวลต์ต่อการหาร (V/div หรือ V/div) สเกลแนวนอนคือวินาที (มิลลิวินาทีและไมโครวินาที) ต่อการหาร โดยทั่วไปออสซิลโลสโคปจะมี 6...10 ดิวิชั่นในแนวนอน และ 4...8 ดิวิชั่นในแนวตั้ง เส้นแนวตั้งและแนวนอนตรงกลางมีเครื่องหมายเพิ่มเติมโดยแบ่งการแบ่งออกเป็น 5 หรือ 10 ส่วน (รูปที่ 13 มองเห็นได้ในรูปที่ 12 ด้วย) ความเสี่ยงมีไว้สำหรับการวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้น หุ้นแผนก.

ข้าว. 13. การแบ่งหน้าจอออสซิลโลสโคป

การควบคุมทั้งสองช่องจะเหมือนกัน ลองพิจารณาโดยใช้ช่อง I เป็นตัวอย่าง (รูปที่ 14)

ข้าว. 14. ช่องที่ฉันควบคุม

1. สวิตช์โหมดอินพุต ในตำแหน่ง “” ด้านบน ทั้งแรงดันไฟฟ้าตรงและไฟฟ้ากระแสสลับจะจ่ายให้กับอินพุต สิ่งนี้เรียกว่า "อินพุตแบบเปิด" - นั่นคือเปิดเป็นกระแสตรง ในตำแหน่ง "~" ด้านล่าง เฉพาะแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้นที่ส่งผ่านไปยังอินพุต ซึ่งช่วยให้คุณสามารถวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับขนาดเล็กเทียบกับพื้นหลังของค่าคงที่ขนาดใหญ่ เช่น ในเครื่องขยายเสียง สิ่งนี้มีการใช้งานง่ายมาก: อินพุตของเครื่องขยายเสียงเชื่อมต่อผ่านตัวเก็บประจุ สิ่งนี้เรียกว่า "รายการปิด" โปรดทราบว่าเมื่อปิดอินพุต ความถี่ต่ำมาก (ต่ำกว่า 1...5 Hz) จะถูกลดทอนลงอย่างมาก จึงสามารถวัดได้เฉพาะเมื่ออินพุตเปิดอยู่เท่านั้น ในตำแหน่งตรงกลางของสวิตช์ 1 อินพุตของแอมพลิฟายเออร์ออสซิลโลสโคปจะถูกตัดการเชื่อมต่อจากขั้วต่ออินพุตและลัดวงจรลงกราวด์ ซึ่งจะทำให้คุณสามารถใช้ปุ่ม 7 เพื่อตั้งค่าเส้นสแกนไปยังตำแหน่งที่ต้องการได้

2. ช่องต่ออินพุตช่อง

3, 4, 5, 6. ตัวควบคุมความไวสำหรับช่องการโก่งตัวในแนวตั้ง (สเกลแนวตั้ง) สวิตช์ 4 ตั้งมาตราส่วนเป็นขั้นตอน ค่าที่ตั้งไว้จะแสดงอยู่ข้างๆ ค่าที่เลือกจะแสดงด้วยเครื่องหมาย 5 บนสวิตช์ ในรูปแสดงค่า 0.2 โวลต์/ดิวิชั่น ปุ่ม 3 ซึ่งอยู่โคแอกเชียลกับสวิตช์ ช่วยให้คุณลดขนาดได้อย่างราบรื่น 2...3 เท่า ในตำแหน่งขวาสุด (ในรูปที่ 14 ปุ่มหมุนจะ "ราบรื่น" ในตำแหน่งนี้) ปุ่มนี้มีตัวล็อค จากนั้นสเกลแนวตั้งจะเท่ากับค่าที่กำหนดโดยสวิตช์ 4 ทุกประการ ค่าสเกลที่เน้นด้วยวงเล็บเหลี่ยม 6 มีหน่วยเป็นมิลลิโวลต์ต่อการหาร - มีข้อความระบุว่า " เอ็มวี"ภายในวงเล็บ

7. ที่จับมีสองฟังก์ชั่น เมื่อหมุน กราฟช่องจะเลื่อนขึ้นหรือลงในแนวตั้ง เมื่อ "ดึง" จะตั้งค่าตัวคูณมาตราส่วนแนวตั้ง: ที่จับที่ยาว (รูปที่ 15) จะตั้งค่าตัวคูณ x1 และตัวคูณ x10 แบบฝัง ตำแหน่งแบบฝังและแบบขยายจะแสดงเป็นสัญลักษณ์ด้านบนและด้านล่างด้ามจับ

ข้าว. 15. ปุ่มตัวคูณสเกลแนวตั้งถูกดึงไปที่ตำแหน่ง “x1”

Channel II (รูปที่ 16) คล้ายกับช่อง I:

1 - สวิตช์โหมดอินพุต;
2 - ขั้วต่ออินพุต;
3 - ปรับขนาดได้อย่างราบรื่น
4 - สเกลเป็นขั้นตอน;
5 - การเคลื่อนที่ของลำแสงแนวตั้งและตัวคูณขนาด

ข้าว. 16. การควบคุมช่อง II

แต่ช่องที่สองมีสวิตช์เพิ่มเติม 6 ซึ่งช่วยให้คุณสามารถสลับสัญญาณอินพุตได้ ในตำแหน่งที่กด ช่องจะทำงานตามปกติ แต่ในตำแหน่งที่ขยายจะกลับด้าน นั่นคือเมื่อสัญญาณอินพุตเป็นลบ ลำแสงจะเลื่อนขึ้น และเมื่อเป็นบวกก็จะเลื่อนลง ซึ่งจำเป็นเมื่อทำการวัด เช่น การเปลี่ยนเฟส

ในรูป รูปที่ 17 แสดงการควบคุมการแสดงช่องซึ่งกำหนดโดยการกดปุ่มใดปุ่มหนึ่ง

ข้าว. 17. การควบคุมการแสดงช่อง

1 - เฉพาะช่องที่ฉันทำงานอยู่ ช่อง II ถูกปิดใช้งาน

2 - ทั้งสองช่องจะแสดงพร้อมกัน (ลำแสงสลับระหว่างช่องอย่างรวดเร็ว) และตำแหน่งสัมพัทธ์ของรูปคลื่นของทั้งสองช่องนั้นถูกต้อง ในโหมดนี้ สามารถวัดการเลื่อนเฟสได้

3 - ออสซิลโลสโคปแสดงผลรวมหรือความแตกต่างของสัญญาณในช่อง (เครื่องหมายของช่องที่สองถูกกำหนดโดยตำแหน่งของปุ่ม 6 ในรูปที่ 16)

4 - สัญญาณของทั้งสองช่องจะแสดงขึ้น แต่จะเป็นอิสระต่อกันตามเวลา ดังนั้นจึงไม่สามารถทำการเปรียบเทียบสัญญาณตามเวลาและการเปลี่ยนเฟสได้

5 - ใช้งานได้เฉพาะช่อง II เท่านั้น ช่อง I ถูกปิดใช้งาน

แผงควบคุมการสแกน (รูปที่ 18) คล้ายกับแผงควบคุมสำหรับช่องเบี่ยงเบนลำแสงแนวตั้ง ประกอบด้วยปุ่ม 4 ซึ่งช่วยให้คุณเลื่อนภาพไปทางซ้ายและขวาและตัวควบคุมความเร็วการสแกนแบบรวม (1 - ขั้นตอน 3 - อย่างราบรื่น) (สเกลแนวนอน) เครื่องหมาย 2 บนสวิตช์แสดงค่าที่ตั้งไว้ เช่นเดียวกับช่องแนวตั้ง สวิตช์ความเร็วการกวาดมีหน่วยที่แตกต่างกัน: วินาที ส , มิลลิวินาที นางสาว , ไมโครวินาที µs - ปุ่มขยาย/ปิดภาคเรียน 4 “” จะตั้งค่าตัวคูณความเร็วในการสแกน x0.2 และ x1 ตามลำดับ โปรดทราบ: ในรูป 18, ปุ่ม 3 สำหรับปรับความเร็วการกวาดไม่ได้ตั้ง "ราบรื่น" ไปที่ตำแหน่งขวาสุด ซึ่งหมายความว่าความเร็วในการสแกนไม่เท่ากับค่าที่ระบุโดยสวิตช์ 1 แต่น้อยกว่านั้น (ความเร็วของลำแสงน้อยกว่า และค่าเวลา/ส่วนจะมากกว่า!)

ข้าว. 18. การควบคุมการกวาด

บนแผงควบคุมการซิงโครไนซ์ (รูปที่ 19) มีการตั้งค่าต่อไปนี้:

ข้าว. 19. การควบคุมการซิงโครไนซ์

1 - แหล่งที่มาของการซิงโครไนซ์ภายใน: แรงดันไฟฟ้าที่ช่องซิงโครไนซ์การเคลื่อนไหวของลำแสง การซิงโครไนซ์นี้เกิดจากสัญญาณอินพุตและจึงเรียกว่าภายใน โหมดนี้ใช้สำหรับการวัดส่วนใหญ่ ตัวเลือกที่นี่คือ: การซิงโครไนซ์กับสัญญาณของช่อง I เท่านั้น หรือความพยายามในการซิงโครไนซ์จากช่อง I และหากไม่ได้ผล การซิงโครไนซ์จะดำเนินการกับสัญญาณของช่อง II ตัวเลือกแรกบางครั้งทำงานได้ดีขึ้นเล็กน้อย ดังนั้นคุณควรพยายามรักษาสัญญาณของช่องแรกให้ใหญ่เพียงพอสำหรับการซิงโครไนซ์ที่เสถียร ในกรณีส่วนใหญ่ สำหรับการใช้งานปกติ คุณควรเลือกโหมดการซิงโครไนซ์นี้โดยเฉพาะโดยเปิดปุ่ม "I"

2 - การซิงโครไนซ์ภายนอก การเคลื่อนที่ของลำแสงจะถูกซิงโครไนซ์โดยพัลส์ที่จ่ายจากแหล่งภายนอกพิเศษไปยังอินพุตซิงโครไนซ์ของออสซิลโลสโคป บางครั้งจำเป็นต้องใช้โหมดนี้เพื่อศึกษาสัญญาณเฉพาะ หากไม่มีแหล่งการซิงโครไนซ์ภายนอก จะไม่สามารถรับภาพที่เสถียรได้ ปุ่ม “0.5-5” และ “5-50” ตั้งค่าช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตจากแหล่งซิงโครไนซ์ภายนอก ปุ่ม "X-Y" ร่วมกับปุ่ม "II X-Y" สำหรับควบคุมการแสดงช่องสัญญาณ (รูปที่ 17) จะส่งสัญญาณของช่อง II ไปยังแผ่นสแกนแนวนอน ในโหมดนี้ คุณสามารถสังเกตร่างของลิซาจูสได้
3 - ปุ่ม “ระดับการซิงโครไนซ์” ตั้งค่าแรงดันการซิงโครไนซ์ (รูปที่ 5) เมื่อกดปุ่มนี้ (ดังรูป) การสแกนจะเป็นไปโดยอัตโนมัติ ในกรณีนี้ ลำแสงจะเคลื่อนที่แม้ว่าจะไม่มีการซิงโครไนซ์ก็ตาม ลำแสงจะล่าช้าในช่วงเริ่มต้นของการเคลื่อนไหวเป็นระยะเวลาหนึ่งจนกระทั่งถึงช่วงเวลาของการซิงโครไนซ์ แต่หลังจากผ่านไประยะหนึ่งก็ยังคงเริ่มเคลื่อนที่ นี่เป็นโหมด "นุ่มนวล" สะดวกกว่าในการทำงานเนื่องจากลำแสงยังคงมองเห็นได้เสมอ เมื่อขยายที่จับ การกวาดล้างขณะสแตนด์บายจะทำงาน ในโหมดนี้ ลำแสงจะไม่เริ่มเคลื่อนที่จนกว่าจะเกิดการซิงโครไนซ์ หากไม่เกิดการซิงโครไนซ์ ลำแสงจะไม่เคลื่อนที่ โหมดนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสังเกตสัญญาณที่ไม่เป็นระยะ ผลกระทบของปากกานี้กับภาพจะแสดงในรูปที่ 1 4 และ 5

4 - "ขั้ว" ของการซิงโครไนซ์ ที่จริงแล้ว เครื่องหมาย “+” และ “-” หมายถึงบางสิ่งที่แตกต่างกันเล็กน้อย ในตำแหน่ง "+" การซิงโครไนซ์จะเกิดขึ้นที่ด้านหน้าเช่น ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตถึงค่าที่ระบุ (ด้วยปุ่ม "ระดับการซิงโครไนซ์") เมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตเพิ่มขึ้น (เปลี่ยนจาก "-" เป็น "+") รูปที่ 1 20. ในตำแหน่ง "-" การซิงโครไนซ์จะเกิดขึ้นในการลดลง - เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้าลดลง (เปลี่ยนจาก "+" เป็น "-") ในออสซิลโลสโคป จะใช้วงจรที่แตกต่างกันสองวงจรในวงจรซิงโครไนซ์ โดยวงจรหนึ่งจะกำหนดว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุตเท่ากับวงจรที่ระบุหรือไม่ และหากเท่ากัน จะกระตุ้นการเคลื่อนที่ของลำแสง แรงดันไฟฟ้านี้ตั้งค่าด้วยปุ่ม "ระดับการซิงโครไนซ์" วงจรที่สองกำหนดว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุตเปลี่ยนแปลง - เพิ่มหรือลดลงอย่างไร และอนุญาตให้โครงการแรกทำงานได้ตามนั้น

5 - โหมดอินพุตซิงค์ นำไปใช้กับการซิงโครไนซ์ทั้งภายนอกและภายใน ในตำแหน่ง "~" อินพุตจะถูกปิด และการซิงโครไนซ์จะเกิดขึ้นจากแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้น ในตำแหน่ง "" อินพุตจะเปิดอยู่ และวงจรซิงโครไนซ์จะถูกกระตุ้นโดยทั้งแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับและแรงดันไฟฟ้าโดยตรง โหมด "LF" เหมือนกัน แต่สัญญาณเข้าสู่วงจรซิงโครไนซ์ผ่านตัวกรอง ความถี่ต่ำ,ตัดสัญญาณรบกวนความถี่สูง โหมดนี้ไม่สามารถใช้ได้ในออสซิลโลสโคปบางรุ่น

6 - อินพุตสำหรับส่งสัญญาณการซิงโครไนซ์ภายนอก

ข้าว. 20. “ขั้ว” ของการซิงโครไนซ์

4. การวัดออสซิลโลสโคป

ทำการวัดด้วยสายตาและมีข้อผิดพลาดค่อนข้างสูง นอกจากนี้ แรงดันไฟฟ้ากวาดยังมีความเป็นเส้นตรงต่ำ ดังนั้นข้อผิดพลาดในการวัดความถี่และการเปลี่ยนเฟสจึงสูงถึง 5% เพื่อลดข้อผิดพลาด รูปภาพควรมีขนาด 80...90% ของขนาดหน้าจอ เมื่อวัดแรงดันไฟฟ้าและความถี่ (ช่วงเวลา) ต้องตั้งค่าปุ่มหมุนสำหรับการปรับเกนของสัญญาณอินพุตและความเร็วกวาดอย่างราบรื่นไปที่ตำแหน่งขวาสุด

4.1. การวัดแรงดันไฟฟ้า

ใช้สำหรับวัดแรงดันไฟฟ้า คุณค่าที่ทราบขนาดแนวตั้ง ก่อนเริ่มการวัด จำเป็นต้องลัดวงจรขั้วอินพุตของออสซิลโลสโคป (หรือตั้งสวิตช์โหมดอินพุตไปที่ตำแหน่ง) และใช้ที่จับเพื่อกำหนดเส้นสแกนเป็นเส้นแนวนอนของตารางหน้าจอเพื่อให้เป็นไปได้ เพื่อกำหนดความสูงของออสซิลโลแกรมให้ถูกต้อง รูปที่ 1 21ก.

หลังจากนั้น สัญญาณที่กำลังศึกษาจะถูกส่งไปยังอินพุต (หรือสวิตช์โหมดอินพุตถูกตั้งค่าไว้ที่ตำแหน่งการทำงานตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง) กราฟของฟังก์ชันสัญญาณปรากฏบนหน้าจอ รูปที่. 21บี

ข้าว. 21. การวัดแรงดันไฟฟ้า (สกรีนช็อตของออสซิลโลสโคปแบบดิจิตอล): a - การเตรียมการ; ข - การวัด

เพื่อให้วัดความสูงของกราฟได้แม่นยำยิ่งขึ้น ออสซิลโลแกรมจะถูกเลื่อนด้วยที่จับเพื่อให้จุดที่วัดแอมพลิจูดตกลงบนเส้นแนวตั้งตรงกลาง ซึ่งแบ่งเป็นเศษส่วนของการหาร (รูปที่ 22) เราได้: ความไวของช่องเบี่ยงเบนแนวตั้ง = 1 V/div ขนาดของออสซิลโลแกรมคือ 2.6 ดิวิชั่น ดังนั้นแอมพลิจูดของสัญญาณคือ 2.6 โวลต์

ข้าว. 22. การกำหนดความกว้างของสัญญาณ

เรามาสาธิตการวัดแรงดันไฟฟ้าบนออสซิลโลสโคปกันดีกว่า แรงดันไฟฟ้าสูงสุดมีค่า 3.4 ส่วน (รูปที่ 23) คำจำกัดความของมาตราส่วนแนวตั้งแสดงไว้ในรูปที่ 1 24. ด้ามจับถูกตั้งให้อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องที่สุด เครื่องหมายบนสวิตช์ความไวแสดง 0.5 โวลต์/div ตัวคูณสเกลถูกตั้งไว้ที่ x10 (แบบฝัง) ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้คือ:

ข้าว. 23. การกำหนดแอมพลิจูดบนออสซิลโลสโคป S1-83

ข้าว. 24. การกำหนดสเกลแนวตั้งบนออสซิลโลสโคป S1-83

4.2. การวัดความถี่

ออสซิลโลสโคปช่วยให้คุณวัดช่วงเวลา รวมถึงช่วงสัญญาณด้วย ความถี่ของสัญญาณจะแปรผกผันกับระยะเวลาของมัน คาบสัญญาณสามารถวัดได้ในส่วนต่างๆ ของออสซิลโลแกรม แต่จะสะดวกและแม่นยำที่สุดในการวัด ณ จุดที่กราฟตัดกับแกนเวลา ดังนั้น ก่อนการวัด เส้นสแกนจะต้องตั้งค่าเป็นเส้นแนวนอนตรงกลางของตารางหน้าจอ (รูปที่ 21a)

ข้าว. 25. การวัดระยะเวลาสัญญาณ

การใช้ที่จับ จุดเริ่มต้นของช่วงเวลาจะสอดคล้องกับเส้นตารางแนวตั้ง รูปที่ 1 25 (ควรรวมจุดเริ่มต้นของช่วงเวลากับเส้นแนวตั้งซ้ายสุดของหน้าจอ จากนั้นความแม่นยำจะสูงสุด) ระยะเวลาของสัญญาณดังรูป 25 เท่ากับ 6.8 ดิวิชั่น ความเร็วในการกวาด - 100 µs/div (เนื่องจากตัวอักษรกรีก µ ซึ่งหมายถึง "ไมโคร" ไม่สามารถแสดงได้เสมอไป จึงมักถูกแทนที่ด้วยตัวอักษรละติน คุณ คล้ายกันในโครงร่าง) แล้วช่วงสัญญาณ

และความถี่:

โปรดทราบว่ารูปที่ 22 และ 25 แสดงสัญญาณเดียวกัน แต่มี ความหมายที่แตกต่างกันความเร็วในการกวาด การกำหนดความถี่ตามรูป 22 ให้ มูลค่าที่สูงขึ้นข้อผิดพลาด (ค่าความถี่ที่แน่นอน 1.459 kHz) ดังนั้นการวัดที่แม่นยำที่สุดจึงทำได้โดยการยืดภาพในแนวนอนให้มากที่สุด และอีกอย่างหนึ่ง ในรูป 25 ระยะเวลาของช่วงสัญญาณจะยาวกว่า 6.8 ดิวิชั่นเล็กน้อย เนื่องจากช่วงเวลานั้นยาวนานขึ้น ความถี่ของสัญญาณจึงน้อยกว่าความถี่ที่เราได้รับเล็กน้อย จริงๆ แล้วมันคือ 1.459 kHz แต่ความถี่ของเราคือ 1.47 kHz อันที่จริงแล้ว ข้อผิดพลาดในการวัดที่น้อยกว่าหนึ่งเปอร์เซ็นต์ถือว่ามีความแม่นยำสูง รับประกันความแม่นยำนี้ด้วยออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลซึ่งมีการกวาดเป็นเส้นตรง ในออสซิลโลสโคปแบบอะนาล็อก ข้อผิดพลาดในการวัดความถี่น่าจะสูงกว่านี้

4.3. การวัดการเปลี่ยนเฟส

การเปลี่ยนเฟสจะแสดงตำแหน่งสัมพัทธ์ของกระบวนการออสซิลเลชันสองกระบวนการในเวลา แต่ไม่ได้วัดเป็นหน่วยเวลา (ซึ่งพล็อตตามแกนนอน) แต่วัดเป็นเศษส่วนของคาบสัญญาณ (เช่น เป็นหน่วยของมุม) ในกรณีนี้ ตำแหน่งสัมพัทธ์เดียวกันของสัญญาณจะสอดคล้องกับการเปลี่ยนเฟสเดียวกัน โดยไม่คำนึงถึงช่วงเวลาและความถี่ของสัญญาณ (นั่นคือ โดยไม่คำนึงถึงขนาดที่แท้จริงของกราฟตามแกนเวลา) ดังนั้น จะได้ความแม่นยำในการวัดสูงสุดหากขยายช่วงสัญญาณออกไปทั่วทั้งหน้าจอ

เนื่องจากในออสซิลโลสโคปแบบอะนาล็อก กราฟสัญญาณของทั้งสองช่องสัญญาณมีสีเดียวกันและความสว่างเท่ากัน เพื่อที่จะแยกแยะความแตกต่างระหว่างกัน จึงแนะนำให้ทำให้กราฟมีแอมพลิจูดต่างกัน ในกรณีนี้ เป็นการดีกว่าถ้าทำให้แรงดันไฟฟ้าที่วัดโดยช่อง I ของอุปกรณ์มีขนาดใหญ่ขึ้น - ในกรณีนี้การซิงโครไนซ์จะ "เก็บ" รูปภาพได้ดีกว่า การเตรียมการวัดดำเนินการดังต่อไปนี้ (ดูรูปที่ 26 เพื่อความชัดเจนยิ่งขึ้น แรงดันและกระแสจะแสดงเป็นสีที่ต่างกัน):

การใช้ปุ่มหมุนของทั้งสองช่อง เส้นสแกนจะถูกตั้งค่าเป็น เส้นกึ่งกลางตารางหน้าจอ (ในกรณีที่ไม่มีสัญญาณที่อินพุต) การใช้ปุ่มหมุนเพื่อปรับอัตราขยายของช่องการโก่งตัวในแนวตั้ง (แบบเป็นขั้นตอนและราบรื่น) สัญญาณของช่องที่ 1 จะถูกตั้งค่าเป็นแอมพลิจูดขนาดใหญ่ และสัญญาณของช่องที่ 2 จะถูกตั้งค่าเป็นแอมพลิจูดที่เล็กลง ปุ่มปรับความเร็วการกวาดจะตั้งค่าความเร็วการกวาดเพื่อให้แสดงช่วงสัญญาณประมาณหนึ่งช่วงบนหน้าจอ ใช้ปุ่ม "ระดับการซิงโครไนซ์" เพื่อให้แน่ใจว่ากราฟแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นจากแกนเวลา (จากเส้นสแกน) - จุด A ใช้ปุ่มเพื่อให้แน่ใจว่ากราฟแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นจากเส้นแนวตั้งซ้ายสุดของตารางหน้าจอ - จุด A ใช้ปุ่ม "Sweep Speed" (เป็นขั้นตอนและราบรื่น) ตรวจสอบให้แน่ใจว่าช่วงเวลาของกราฟแรงดันไฟฟ้าสิ้นสุดที่เส้นแนวตั้งขวาสุดของตารางหน้าจอ ทำซ้ำขั้นตอนที่ 4...6 จนกระทั่งช่วงเวลาของกราฟแรงดันไฟฟ้าถูกยืดออกไปทั่วทั้งหน้าจอ และจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดจะต้องตรงกับเส้นสแกน (รูปที่ 26)

ก่อนที่จะวัดขนาดของการเปลี่ยนเฟส จำเป็นต้องพิจารณาว่าสัญญาณใด (แรงดันหรือกระแส) ที่กำลังนำอยู่และสัญญาณใดที่ล้าหลัง สัญลักษณ์ของมุมกะเฟส φ ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ ในรูป 26a กระแสจะล่าช้ากว่าแรงดันไฟฟ้า - จุดเริ่มต้นของคาบจะอยู่ในเวลาช้ากว่าจุดเริ่มต้นของคาบแรงดันไฟฟ้า (จุดเริ่มต้นของคาบแรงดันไฟฟ้าที่จุด A และคาบปัจจุบันที่จุด B) กระแสไฟฟ้าเริ่มในภายหลัง ดังนั้นจึงล้าหลังและแรงดันไฟฟ้านำไปสู่ สถานการณ์นี้สอดคล้องกับค่ามุมเฟสบวก ในรูป 26b กระแสไฟฟ้ากำลังนำและแรงดันไฟฟ้าล่าช้า เนื่องจากจุดเริ่มต้นของช่วงเวลาปัจจุบันไม่แสดงบนหน้าจอ จึงมีการเปรียบเทียบจุดสิ้นสุดของครึ่งรอบแรก: กราฟที่เริ่มต้นก่อนหน้านี้จะเป็นจุดแรกที่กลับสู่ศูนย์ (จุด D เกิดขึ้นเร็วกว่าจุด B) มุมการเลื่อนเฟสเป็นลบในกรณีนี้

ข้าว. 26. กระแสไฟฟ้าล่าช้ากว่าแรงดันไฟฟ้า φ>0 (a); แรงดันนำกระแส, φ<0 (б).

โมดูลัสของมุมการเลื่อนเฟส φ คือระยะห่างระหว่างจุดเริ่มต้นหรือระหว่างจุดสิ้นสุดของช่วงเวลา (ครึ่งรอบเชิงบวก) ของสัญญาณในส่วนกริดหน้าจอ (รูปที่ 27) ถัดไป ค่าของโมดูลัส φ หาได้จากสัดส่วน โดยคำนึงว่าหนึ่งคาบเต็มของการแกว่งใดๆ มีค่าเท่ากับ 360 องศา:

โดยที่ N คือจำนวนส่วนของกริดที่ถูกครอบครองโดยช่วงสัญญาณหนึ่งช่วง
α คือจำนวนการแบ่งกริดระหว่างจุดเริ่มต้นของงวด (สิ้นสุดของครึ่งงวดที่เป็นบวก)
ในตัวอย่างในรูป 18 โมดูล φ ในทั้งสองกรณีเท่ากับ:

ก็ควรคำนึงถึงสิ่งนั้นด้วย

ข้าว. 27. การวัดมุมการเลื่อนเฟส

โดยหลักการแล้ว ขนาดของการเปลี่ยนเฟสสามารถวัดได้เมื่อสิ้นสุดช่วงเวลา (จุด D และ E ในรูปที่ 26) แต่ทางด้านขวาของหน้าจอ ความเป็นเส้นตรงของแรงดันไฟฟ้ากวาดจะแย่ที่สุด ดังนั้นการวัด ข้อผิดพลาดจะสูงสุด
ถ้าเฟสชิฟต์เป็นศูนย์ (มีเพียงโหลดแอ็กทีฟในวงจรหรือเกิดการสั่นพ้อง) แรงดันและกระแสจะเริ่มและสิ้นสุดพร้อมกัน รูปที่ 1 28.

ข้าว. 28. ออสซิลโลแกรมที่มีการเปลี่ยนเฟสเท่ากับศูนย์

▌บทความเก่าเกี่ยวกับออสซิลโลสโคปแบบอะนาล็อก
ไม่ช้าก็เร็ววิศวกรอิเล็กทรอนิกส์มือใหม่หากเขาไม่ละทิ้งการทดลองจะเติบโตเป็นวงจรซึ่งจำเป็นต้องตรวจสอบไม่ใช่แค่กระแสและแรงดันไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการทำงานของวงจรในเชิงไดนามิกด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งมักจำเป็นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและอุปกรณ์พัลส์ต่างๆ ไม่มีอะไรให้ทำที่นี่หากไม่มีออสซิลโลสโคป!

อุปกรณ์น่ากลัวใช่ไหม? ปุ่มต่างๆ มากมาย ปุ่มบางปุ่ม และแม้กระทั่งหน้าจอ ซึ่งยังไม่ชัดเจนว่ามีอะไรอยู่หรือเพราะเหตุใด ไม่มีปัญหา เราจะแก้ไขตอนนี้ ตอนนี้ฉันจะบอกวิธีใช้ออสซิลโลสโคป

ในความเป็นจริง ทุกอย่างเรียบง่ายที่นี่ พูดง่ายๆ ก็คือออสซิลโลสโคป... โวลต์มิเตอร์- มีเพียงเจ้าเล่ห์เท่านั้นที่สามารถแสดงการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้

และเช่นเคย ฉันจะอธิบายด้วยตัวอย่างที่เป็นนามธรรม
ลองนึกภาพว่าคุณกำลังยืนอยู่หน้าทางรถไฟ และรถไฟที่ไม่มีที่สิ้นสุดซึ่งประกอบด้วยรถที่เหมือนกันทุกประการกำลังวิ่งผ่านคุณด้วยความเร็วที่เหลือเชื่อ แค่ยืนมองดูก็ไม่เห็นอะไรนอกจากขยะที่พร่ามัว
ตอนนี้เราจะวางกำแพงพร้อมหน้าต่างไว้ข้างหน้าคุณ และเราเริ่มเปิดหน้าต่างเฉพาะเมื่อแคร่ถัดไปอยู่ในตำแหน่งเดียวกับแคร่ก่อนหน้าเท่านั้น เนื่องจากรถของเราเหมือนกันหมด คุณจึงไม่จำเป็นต้องเห็นรถคันเดียวกันเสมอไป เป็นผลให้รูปภาพของรถยนต์ที่แตกต่างกันแต่เหมือนกันจะปรากฏขึ้นต่อหน้าต่อตาคุณในตำแหน่งเดียวกัน ซึ่งหมายความว่าภาพจะหยุดนิ่ง สิ่งสำคัญคือการซิงโครไนซ์การเปิดหน้าต่างกับความเร็วของรถไฟเพื่อไม่ให้ตำแหน่งของรถเปลี่ยนแปลงเมื่อเปิด หากความเร็วไม่ตรงกัน รถจะ "เคลื่อนที่" ไม่ว่าจะเดินหน้าหรือถอยหลังด้วยความเร็วขึ้นอยู่กับระดับของการดีซิงโครไนซ์

สร้างขึ้นบนหลักการเดียวกัน ไฟแฟลช- อุปกรณ์ที่ให้คุณดูอึที่เคลื่อนไหวเร็วหรือหมุนได้ ที่นั่นม่านก็เปิดปิดอย่างรวดเร็วเช่นกัน

ดังนั้น, ออสซิลโลสโคปเป็นแบบแฟลชแบบเดียวกัน เป็นแบบอิเล็กทรอนิกส์เท่านั้น- และจะไม่แสดงรถยนต์ แต่จะมีการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นระยะ ตัวอย่างเช่น สำหรับไซนัสอยด์เดียวกัน แต่ละช่วงต่อมาจะคล้ายกับช่วงก่อนหน้า ดังนั้นทำไมไม่ "หยุด" โดยแสดงทีละช่วง

ออกแบบ
นี้จะกระทำผ่าน หลอดรังสี,ระบบโก่งตัวและเครื่องกำเนิดการสแกน
ในหลอดลำแสง ลำแสงอิเล็กตรอนที่กระทบกับตะแกรงทำให้สารเรืองแสงเรืองแสง และแผ่นของระบบการโก่งตัวทำให้ลำแสงนี้ถูกขับเคลื่อนไปทั่วทั้งพื้นผิวของตะแกรง ยิ่งแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับอิเล็กโทรดสูงเท่าไร ลำแสงก็จะยิ่งเบนออกไปมากขึ้นเท่านั้น ให้อาหารบนจาน เอ็กซ์แรงดันฟันเลื่อยเรา สร้างการสแกน- นั่นคือลำแสงของเราเคลื่อนที่จากซ้ายไปขวาจากนั้นก็กลับมาอย่างรวดเร็วและดำเนินต่อไปอีกครั้ง และบนจาน ยเราใช้แรงดันไฟฟ้าที่กำลังศึกษาอยู่

หลักการทำงาน
จากนั้นทุกอย่างก็ง่ายถ้าจุดเริ่มต้นของการปรากฏตัวของช่วงเวลาเลื่อย (ลำแสงอยู่ในตำแหน่งซ้ายสุด) และจุดเริ่มต้นของช่วงเวลาสัญญาณตรงกันจากนั้นในการสแกนครั้งเดียวผ่านสัญญาณที่วัดได้หนึ่งช่วงขึ้นไปจะถูกวาด และภาพก็ดูเหมือนจะหยุดลง ด้วยการเปลี่ยนความเร็วการกวาด คุณสามารถมั่นใจได้ว่าจะมีช่วงเวลาเดียวที่เหลืออยู่บนหน้าจอ นั่นคือในระหว่างช่วงหนึ่งของเลื่อย สัญญาณที่วัดได้จะผ่านไปหนึ่งช่วง

การซิงโครไนซ์
คุณสามารถซิงโครไนซ์เลื่อยกับสัญญาณด้วยตนเองโดยปรับความเร็วด้วยที่จับเพื่อให้คลื่นไซน์หยุดและ เป็นไปได้ตามระดับ- นั่นคือเราระบุระดับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่เราต้องใช้ในการสตาร์ทเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกวาด ทันทีที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตเกินระดับ เครื่องกำเนิดกวาดจะเริ่มทำงานทันทีและให้ชีพจรแก่เรา
ด้วยเหตุนี้ เครื่องกำเนิดการสแกนจึงสร้างเลื่อยเมื่อจำเป็นเท่านั้น ในกรณีนี้ การซิงโครไนซ์จะเป็นไปโดยอัตโนมัติโดยสมบูรณ์ เมื่อเลือกระดับคุณควรคำนึงถึงปัจจัยเช่นการรบกวนด้วย ดังนั้นหากคุณใช้ระดับต่ำเกินไป สัญญาณรบกวนขนาดเล็กก็สามารถสตาร์ทเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้เมื่อไม่จำเป็น และหากคุณใช้ระดับที่สูงเกินไป สัญญาณก็สามารถผ่านไปได้และจะไม่มีอะไรเกิดขึ้น แต่ที่นี่มันง่ายกว่าที่จะหมุนลูกบิดด้วยตัวเองและทุกอย่างจะชัดเจนทันที
สัญญาณการซิงโครไนซ์สามารถจัดหาจากแหล่งภายนอกได้เช่นกัน

เอาทฤษฎีนี้ไปใส่ในเรือนไฟ เรามาฝึกฝนกันต่อ
ฉันจะแสดงตัวอย่างออสซิลโลสโคปของฉันที่ถูกขโมยไปเมื่อนานมาแล้วจากสำนักออกแบบ "โรเตอร์" ขององค์กรป้องกันประเทศ :) ออสซิลธรรมดาที่ไม่ซับซ้อนมากนัก แต่เชื่อถือได้และเรียบง่ายเหมือนค้อนขนาดใหญ่

ดังนั้น:
ฉันคิดว่าความสว่าง การโฟกัส และการส่องสว่างของสเกลนั้นอธิบายได้ในตัว นี่คือการตั้งค่าอินเทอร์เฟซ

เครื่องขยายเสียง Uและลูกศรขึ้นและลง ปุ่มนี้ใช้สำหรับเลื่อนภาพสัญญาณขึ้นหรือลง เพิ่มออฟเซ็ตเพิ่มเติมเข้าไป เพื่ออะไร? ใช่ บางครั้งขนาดหน้าจออาจไม่เพียงพอที่จะรองรับสัญญาณทั้งหมดได้ เราต้องลดระดับลง โดยให้ขีดจำกัดล่าง แทนที่จะเป็นตรงกลาง เป็นศูนย์

ด้านล่างไป สวิตช์สลับสลับอินพุตจากโดยตรงไปเป็นคาปาซิทีฟสวิตช์สลับนี้ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งพบได้ในออสซิลโลสโคปทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้น

สิ่งสำคัญ! ช่วยให้คุณเชื่อมต่อสัญญาณเข้ากับเครื่องขยายเสียงโดยตรงหรือผ่านตัวเก็บประจุ หากเชื่อมต่อโดยตรงก็จะใช้งานได้ ทั้งองค์ประกอบคงที่และตัวแปร- และมันผ่านไปตามท่อ ตัวแปรเท่านั้น.

ตัวอย่างเช่น เราต้องดูระดับเสียงรบกวนของแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์ แรงดันไฟฟ้ามี 12 โวลต์และปริมาณสัญญาณรบกวนต้องไม่เกิน 0.3 โวลต์ เมื่อเทียบกับพื้นหลังของ 12 โวลต์ ความเลวทรามต่ำช้า 0.3 โวลต์เหล่านี้จะไม่สามารถสังเกตเห็นได้อย่างสมบูรณ์ แน่นอนคุณสามารถเพิ่มผลกำไรได้ ยแต่แล้วกราฟก็จะหลุดออกจากหน้าจอ และออฟเซ็ตจะตามมา ยไม่เพียงพอที่จะเห็นด้านบน จากนั้นเราเพียงต้องเปิดตัวเก็บประจุ จากนั้นแรงดันไฟฟ้าคงที่ 12 โวลต์ก็จะตกลงบนตัวเก็บประจุ และมีเพียงสัญญาณสลับเท่านั้นที่จะผ่านเข้าไปในออสซิลโลสโคป ซึ่งเป็นสัญญาณรบกวน 0.3 โวลต์เช่นเดียวกัน ซึ่งสามารถปรับปรุงและมองเห็นได้เต็มความสูง

ถัดมาคือขั้วต่อโคแอกเชียลสำหรับเชื่อมต่อโพรบ- แต่ละโพรบประกอบด้วย สัญญาณและกราวด์- โดยปกติแล้วกราวด์จะวางอยู่บนขั้วลบหรือบนสายร่วมของวงจร และสายสัญญาณจะถูกจิ้มตามวงจร ออสซิลโลสโคปแสดงแรงดันไฟฟ้าบนโพรบสัมพันธ์กับสายสามัญ เพื่อทำความเข้าใจว่าสัญญาณอยู่ที่ไหนและพื้นอยู่ที่ไหน เพียงแค่จับมือทีละรายการ ถ้าเอาแบบทั่วไป ชีพจรของศพก็จะยังคงอยู่บนหน้าจอ และถ้าคุณรับสัญญาณสัญญาณ คุณจะเห็นเรื่องไร้สาระมากมายบนหน้าจอ - รบกวนร่างกายของคุณ ซึ่งปัจจุบันทำหน้าที่เป็นเสาอากาศ ในโพรบบางตัว โดยเฉพาะออสซิลโลสโคปสมัยใหม่ ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าในตัว 1:10 หรือ 1:100ซึ่งช่วยให้คุณสามารถเสียบออสซิลโลสโคปเข้ากับเต้ารับได้โดยไม่เสี่ยงต่อการไหม้ เปิดและปิดด้วยสวิตช์สลับบนโพรบ

ยังอยู่ในออสซิลโลสโคปเกือบทุกตัว มีเอาต์พุตการสอบเทียบ- ที่คุณสามารถหาได้เสมอ สัญญาณสี่เหลี่ยมที่มีความถี่ 1 KHz และแรงดันไฟฟ้าประมาณครึ่งโวลต์- ขึ้นอยู่กับรุ่นของออสซิลเลเตอร์ ใช้เพื่อตรวจสอบการทำงานของออสซิลโลสโคปและบางครั้งก็มีประโยชน์สำหรับการทดสอบ :)

ปุ่มขนาดใหญ่สองปุ่ม: อัตราขยายและระยะเวลา

ได้รับทำหน้าที่ปรับขนาดสัญญาณตามแนวแกน ย- นอกจากนี้ยังแสดงจำนวนโวลต์ต่อการหารในที่สุด
สมมติว่า หากคุณมี 2 โวลต์ต่อการหาร และสัญญาณบนหน้าจอสูงถึง 2 เซลล์ในตารางมิติ แอมพลิจูดของสัญญาณจะเป็น 4 โวลต์

ระยะเวลากำหนดความถี่การกวาด ยิ่งช่วงเวลาสั้นลง ความถี่ก็จะยิ่งสูงขึ้น คุณก็จะมองเห็นสัญญาณความถี่สูงได้มากขึ้น ที่นี่เซลล์ต่างๆ ได้รับการไล่ระดับแล้วในหน่วยมิลลิวินาทีและไมโครวินาที ดังนั้นด้วยความกว้างของสัญญาณ คุณสามารถคำนวณได้ว่ามีเซลล์จำนวนเท่าใด และคูณด้วยสเกลตามแกน เอ็กซ์คุณจะได้รับระยะเวลาของสัญญาณเป็นวินาที คุณยังสามารถคำนวณระยะเวลาของช่วงเวลาหนึ่งได้ และการทราบระยะเวลาทำให้ง่ายต่อการค้นหาความถี่ของสัญญาณ ฉ=1/ตัน

ด้านบนบิดให้คุณเปลี่ยนสเกลได้อย่างราบรื่น โดยปกติแล้วฉันจะคลิกเพียงครั้งเดียวเพื่อที่ฉันจะได้รู้อย่างชัดเจนเสมอว่าฉันมีสเกลใด

ก็มีเช่นกัน อินพุต Xซึ่งคุณสามารถส่งสัญญาณของคุณแทนเลื่อยกวาด ดังนั้นออสซิลโลสโคปสามารถทำหน้าที่เป็นทีวีหรือจอภาพได้หากคุณประกอบวงจรที่จะสร้างภาพ

บิดด้วยการสแกนที่จารึกและลูกศรซ้ายและขวาทำให้คุณสามารถเลื่อนกราฟไปทางซ้ายและขวาผ่านหน้าจอได้ บางครั้งก็สะดวกในการปรับพื้นที่ที่ต้องการให้เป็นส่วนของตาราง

บล็อกการซิงโครไนซ์

ปุ่มปรับระดับ— ตั้งค่าระดับที่เครื่องกำเนิดเลื่อยจะเริ่มทำงาน
สลับจากภายในสู่ภายนอกอนุญาตให้คุณใช้พัลส์นาฬิกากับอินพุตจากแหล่งภายนอก
สวิตช์ที่มีป้ายกำกับ +/-สลับขั้วระดับ ไม่สามารถใช้ได้กับออสซิลโลสโคปบางรุ่น
จัดการกับความมั่นคง— ให้คุณลองเลือกความเร็วการซิงโครไนซ์ด้วยตนเอง

เริ่มต้นอย่างรวดเร็ว
คุณจึงเปิดออสซิล สิ่งแรกที่คุณต้องทำคือการลัดวงจรโพรบสัญญาณไปยังจระเข้เครื่องปั้นดินเผาของคุณเอง ในกรณีนี้ “Corpse Pulse” ควรปรากฏบนหน้าจอ หากไม่ปรากฏขึ้น ให้หมุนปุ่มปรับเสถียรภาพและออฟเซ็ตและระดับ - บางทีอาจซ่อนอยู่ด้านหลังหน้าจอหรือไม่สตาร์ทเนื่องจากระดับไม่เพียงพอ

ทันทีที่สายปรากฏขึ้น ให้ใช้ปุ่มหมุนเพื่อตั้งค่าเป็นศูนย์ หากคุณมีออสซิลแบบอะนาล็อก โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเป็นออสซิลแบบโบราณ ให้ปล่อยให้เครื่องอุ่นเครื่องก่อน หลังจากเปิดเครื่อง ของฉันก็ลอยต่อไปอีกสิบห้านาที

ตั้งค่าต่อไป ขีดจำกัดการวัดแรงดันไฟฟ้า- ใช้จ่ายเพิ่มหากคุณต้องการลดสิ่งใด ทีนี้ ถ้าคุณต่อสายกราวด์ของออสซิลโลสโคปเข้ากับขั้วลบของแบตเตอรี่ และต่อสายสัญญาณเข้ากับขั้วบวก คุณจะเห็นว่ากราฟกระโดดไปหนึ่งโวลต์ครึ่งอย่างไร อย่างไรก็ตาม ออสซิลโลสโคปแบบเก่ามักจะเริ่มปลอมแปลง ดังนั้นการใช้แหล่งจ่ายแรงดันอ้างอิงจึงมีประโยชน์ในการดูว่าออสซิลโลสโคปแสดงแรงดันไฟฟ้าได้แม่นยำเพียงใด

การเลือกออสซิลโลสโคป
หากคุณเพิ่งเริ่มต้นแล้ว ใครๆ ก็เหมาะกับคุณ- อย่างที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าเขาจะ สองช่อง- นั่นคือจะมีโพรบสองตัวและปุ่มเกนสองตัวสำหรับช่องแรกและช่องที่สองซึ่งช่วยให้คุณได้รับกราฟสองอันพร้อมกัน
เกณฑ์ที่สำคัญที่สุดอันดับสองสำหรับออสซิลโลสโคปคือความถี่ ความถี่สูงสุดของสัญญาณที่สามารถรับได้ จนถึงตอนนี้ 1MHz ก็เพียงพอแล้วสำหรับฉันฉันไม่ได้ตั้งเป้าหมายเพิ่มเติม ออสซิลโลสโคปที่จำหน่ายในร้านค้ามีความถี่ 10 MHz ขึ้นไปแล้ว ออสซิลโลสโคปที่ถูกที่สุดที่ฉันเห็นราคา 5,000 รูเบิล - . สองช่องทางมีราคาอยู่แล้ว 10,000 แต่ฉันตั้งเป้าแล้วซื้อมาหนึ่งกิโล คำขอที่แตกต่างกัน - ของเล่นที่แตกต่างกัน แต่ฉันขอย้ำว่า 1 MHz ก็เพียงพอแล้วสำหรับการเริ่มต้น และจะมีอายุการใช้งานยาวนานอย่างน้อยก็พบว่าตัวเองมีออสซิลโลสโคปบางชนิด แล้วคุณจะเข้าใจสิ่งที่คุณต้องการ

ออสซิลโลสโคปเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการสังเกตรูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้าในช่วงเวลาหนึ่ง อาจมีลักษณะดังนี้:

ที่นี่เราจะเห็นหน้าจอที่แสดงสัญญาณ รูปคลื่นบนออสซิลโลสโคปเรียกว่าออสซิลโลแกรม

ด้านล่างของภาพคุณสามารถเห็นโพรบสำหรับออสซิลโลสโคป

หากโพรบของมัลติมิเตอร์ประกอบด้วยสายไฟธรรมดา โพรบของออสซิลโลสโคปจะประกอบด้วยสายเคเบิล และสายเคเบิลประกอบด้วยสายโพรบสองเส้นซึ่งจะแยกสาขาที่ปลาย สายเคเบิลนี้สามารถวัดแรงดันไฟฟ้าความถี่สูงโดยไม่มีการรบกวน หมุดเล็กๆ ตรงกลางคือโพรบสัญญาณ และหน้าจอคือโพรบกราวด์หรือกราวด์ วิศวกรอิเล็กทรอนิกส์เรียกมันว่าแตกต่างออกไป แต่นั่นคือสิ่งที่ฉันคุ้นเคย ที่ปลายโพรบมีคลิปจระเข้สีขาวอยู่ที่พื้น และคลิปสัญญาณมีเข็ม

เราเชื่อมต่อสายเคเบิลเข้ากับขั้วต่อ ออสซิลโลสโคปของฉันมีขั้วต่อสองตัว ในกรณีของฉัน ออสซิลโลสโคปเป็นแบบสองช่องสัญญาณ ในออสซิลโลสโคปเจ๋งๆ บางรุ่น คุณสามารถดูได้ตั้งแต่ 4 ช่องขึ้นไป

มีสถานการณ์ที่คุณจำเป็นต้องระบุสายสัญญาณ ในการดำเนินการนี้ให้ใช้สายไฟเส้นใดเส้นหนึ่งใช้นิ้วสัมผัสแล้วดูที่หน้าจอออสซิลโลสโคป หากสัญญาณไม่บิดเบี้ยว สัญญาณจะถูกกราวด์ หากผิดเพี้ยนก็ถือเป็นสัญญาณภาพด้านล่างเป็นตัวอย่างการกำหนดสายสัญญาณ

วิธีใช้ออสซิลโลสโคป

ด้วยออสซิลโลสโคป เราสามารถวัดได้เฉพาะรูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้าเท่านั้น เราไม่สามารถวัดกระแสได้โดยตรง!หากเพียงทางอ้อมให้ใช้. ในการวัดขนาดของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง เราจำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง นี่อาจเป็นแบตเตอรี่ธรรมดาหรือแหล่งจ่ายไฟ ในกรณีของฉันนี่คือ หน่วยพลังงาน- เพื่อความชัดเจน เราตั้งค่าเป็น 1 โวลต์

หน่วยวัดออสซิลโลสโคปอยู่ที่ด้านข้างของสี่เหลี่ยมจัตุรัสบนจอแสดงผล ในการวัดในระดับ 1:1 เราได้ตั้งค่า Y ของแคร็กเกอร์เป็น 1

เรายึดติดกับพื้นบน "ลบ" ของแหล่งจ่ายไฟและสัญญาณไปที่ "บวก" ของแหล่งจ่ายไฟ เราเห็นภาพนี้:

เส้นขยับขึ้นมา 1 ช่องแล้ว ซึ่งหมายความว่าเมื่อเวลาผ่านไป สัญญาณจากแหล่งจ่ายไฟจะอยู่ที่ 1 โวลต์เสมอ

แต่เราจะวัดสัญญาณที่เป็น 100 โวลต์ได้อย่างไร นี่คือเหตุผลว่าทำไม U nutcracker จึงถูกประดิษฐ์ขึ้น :-) ปล่อยไฟไว้ 1 โวลต์บนแหล่งจ่ายไฟแล้วคลิกที่เครื่องหมาย "2"

มันหมายความว่าอะไร? ซึ่งหมายความว่าสัญญาณที่ได้รับบนจอแสดงผลจะต้องคูณด้วย 2

มาแล้วสัญญาณ.

บนออสซิลโลแกรมเราจะเห็นค่า Y = 0.5 เราคูณค่านี้ด้วยค่าบนออสซิลโลสโคปและรับค่าที่ต้องการ นั่นคือ 2x0.5 = 1 โวลต์

แต่นี่คือสัญญาณหากเราตั้งค่าแคร็กเกอร์เป็น 5

5x0.2=1 โวลต์

หากเราใช้โพรบในทางกลับกัน ก็ไม่มีอะไรเลวร้ายเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น เราตั้งค่าไฟไว้ที่ 2 โวลต์ กราวด์ออสซิลโลสโคปอยู่ที่ "บวก" ของบล็อก และกราวด์สัญญาณอยู่ที่ "ลบ" ของบล็อก - นั่นคือทุกอย่างเชื่อมต่อแบบย้อนกลับ เส้นของเราเพิ่งลง แต่นั่นไม่ได้เปลี่ยนแปลงอะไรเลย 2 โวลต์ยังคงอยู่เหมือนเดิม

แต่สำหรับการฝึกฝนอย่างที่ผมบอกไปแล้วนั้นคุณต้องรู้รูปร่างของสัญญาณด้วย อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใช้สัญญาณเป็นระยะ 90% ซึ่งหมายความว่าจะมีการทำซ้ำหลังจากช่วงระยะเวลาหนึ่ง บ่อยครั้งคุณจำเป็นต้องค้นหาช่วงเวลาและความถี่ของสัญญาณสลับ นี่คือสิ่งที่อุปกรณ์ลำแสงอิเล็กตรอนของเราใช้

เพื่อไม่ให้ออสซิลโลสโคปไหม้ ฉันจึงเอา . ต้องขอบคุณหม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์ที่เอาต์พุตฉันมีแอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้า (ซึ่งหมายถึงจากศูนย์ถึงจุดสูงสุดหรือต่ำสุด) ภายใน 1.5 โวลต์และแรงดันไฟฟ้า 220 โวลต์จะเข้าสู่ขดลวดปฐมภูมิ

เราติดโพรบออสซิลโลสโคปเข้ากับขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงและแสดงการอ่านบนจอแสดงผล

ตามหลักการแล้ว เราควรส่งคลื่นไซน์บริสุทธิ์ไปยังซ็อกเก็ตของเรา รัสเซียฉันจะพูดอะไรได้อีก))) โอ้ดี. ฉันคิดว่าปลั๊กไฟในบ้านของคุณมีไซนูซอยด์ที่สะอาดกว่าของฉัน :-)

ระยะเวลาและความถี่ของสัญญาณ

ในสัญญาณเป็นระยะ พารามิเตอร์เช่นความถี่ของสัญญาณและรูปร่างมีความสำคัญสำหรับเรา ดังนั้นการจะกำหนดความถี่ได้เราต้องรู้ช่วงเวลาด้วย T – ระยะเวลา, V – ความถี่ พวกมันเชื่อมโยงกันด้วยสูตร:

เรามากำหนดระยะเวลาของสัญญาณกัน ช่วงเวลาคือเวลาที่สัญญาณถูกทำซ้ำอีกครั้ง

เรานับด้านของสี่เหลี่ยมจัตุรัสตาม X ฉันนับ 4 ด้านของสี่เหลี่ยมจัตุรัส

ต่อไป เราจะดูที่ตัวหมุนแกน X ซึ่งมีหน้าที่ในการกวาดเวลา ความเสี่ยงมีค่าเท่ากับ 5 ราคาของแผนกนี้เขียนไว้ที่ด้านบน - msec/div นั่นคือปรากฎว่า 5 มิลลิวินาทีที่ด้านหนึ่งของสี่เหลี่ยมจัตุรัส

มิลลี่เป็นพัน ดังนั้น 0.005 วินาที เราคูณค่านี้ด้วยด้านที่นับได้ของสี่เหลี่ยมจัตุรัส 0.005x4=0.02 นั่นคือหนึ่งช่วงระยะเวลา 0.02 วินาทีหรือ 20 มิลลิวินาที เมื่อทราบระยะเวลาเราจะหาความถี่ของสัญญาณโดยใช้สูตรด้านบน วี= 1/0.02=50 เฮิรตซ์ ความถี่แรงดันไฟฟ้าในเต้ารับของเราคือ 50 เฮิร์ตซ์ ซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็นต้องพิสูจน์

ปัจจุบันฉันได้ซื้อตัวเองแล้ว

คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลได้

บทความนี้จะอธิบายรายละเอียดวิธีใช้ออสซิลโลสโคปว่ามันคืออะไรและเพื่อวัตถุประสงค์อะไร ไม่มีห้องปฏิบัติการใดที่จะดำรงอยู่ได้หากไม่มีอุปกรณ์ตรวจวัดหรือแหล่งกำเนิดสัญญาณ แรงดันไฟฟ้า และกระแส และหากคุณวางแผนที่จะออกแบบและสร้างอุปกรณ์ต่างๆ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเรากำลังพูดถึงเทคโนโลยีความถี่สูง เช่น อุปกรณ์จ่ายไฟแบบอินเวอร์เตอร์) การทำอะไรก็ตามโดยไม่ต้องใช้ออสซิลโลสโคปจะเป็นปัญหาได้

ออสซิลโลสโคปคืออะไร

นี่คืออุปกรณ์ที่ช่วยให้คุณ "เห็น" แรงดันไฟฟ้าหรือรูปร่างของมันในช่วงเวลาหนึ่งได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ด้วยความช่วยเหลือนี้ คุณสามารถวัดพารามิเตอร์ต่างๆ ได้มากมาย เช่น แรงดัน ความถี่ กระแส มุมเฟส แต่สิ่งที่ดีเป็นพิเศษเกี่ยวกับอุปกรณ์นี้คือช่วยให้คุณประเมินรูปร่างของสัญญาณด้วยสายตาได้ ในกรณีส่วนใหญ่เธอเป็นคนที่พูดถึงสิ่งที่เกิดขึ้นในวงจรที่ทำการวัด

ตัวอย่างเช่น ในบางกรณี แรงดันไฟฟ้าอาจไม่เพียงประกอบด้วยค่าคงที่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนประกอบที่สลับกันด้วย และรูปร่างของวินาทีอาจอยู่ไกลจากไซนัสอยด์ในอุดมคติ ตัวอย่างเช่นโวลต์มิเตอร์รับรู้สัญญาณดังกล่าวโดยมีข้อผิดพลาดมาก เครื่องมือพอยน์เตอร์จะให้ค่าเดียว ค่าดิจิตอล - น้อยกว่ามาก และโวลต์มิเตอร์ DC - มากกว่าหลายเท่า การวัดที่แม่นยำที่สุดสามารถทำได้โดยใช้อุปกรณ์ที่อธิบายไว้ในบทความ และไม่สำคัญว่าจะใช้ออสซิลโลสโคป H3013 (วิธีใช้งานจะอธิบายไว้ด้านล่าง) หรือรุ่นอื่น การวัดจะเหมือนกัน

คุณสมบัติของอุปกรณ์

การดำเนินการนี้ค่อนข้างง่าย - คุณต้องเชื่อมต่อตัวเก็บประจุเข้ากับอินพุตของเครื่องขยายเสียง ในกรณีนี้ทางเข้าจะปิด โปรดทราบว่าในโหมดการวัดนี้ สัญญาณความถี่ต่ำที่มีความถี่น้อยกว่า 5 Hz จะถูกลดทอนลง ดังนั้นจึงสามารถวัดได้เฉพาะในโหมดอินพุตแบบเปิดเท่านั้น

เมื่อสวิตช์ถูกตั้งไว้ที่ตำแหน่งตรงกลาง เครื่องขยายเสียงจะถูกตัดการเชื่อมต่อจากขั้วต่ออินพุต และเกิดไฟฟ้าลัดวงจรที่ตัวเครื่อง ด้วยเหตุนี้คุณจึงสามารถติดตั้งเครื่องกวาดได้ เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้ออสซิลโลสโคปและอะนาล็อก S1-49 หากไม่มีความรู้เกี่ยวกับการควบคุมพื้นฐานจึงควรพูดถึงรายละเอียดเพิ่มเติม

อินพุตช่องออสซิลโลสโคป

ที่แผงด้านหน้าจะมีสเกลในระนาบแนวตั้ง - ถูกกำหนดโดยใช้ตัวควบคุมความไวของช่องสัญญาณที่ทำการวัด สามารถเปลี่ยนสเกลได้ไม่ราบรื่น แต่เป็นแบบขั้นตอนโดยใช้สวิตช์ สามารถตั้งค่าใดได้บ้างให้ดูที่เคสข้างๆ บนแกนเดียวกันกับสวิตช์นี้มีตัวควบคุมเพื่อการปรับที่ราบรื่น (ต่อไปนี้คือวิธีใช้ออสซิลโลสโคป S1-73 และรุ่นที่คล้ายกัน)

ที่แผงด้านหน้าคุณจะพบที่จับที่มีลูกศรสองหัว หากคุณหมุน กราฟของช่องนี้จะเริ่มเคลื่อนที่ในระนาบแนวตั้ง (ขึ้นและลง) โปรดทราบว่ามีกราฟิกถัดจากปุ่มนี้ซึ่งจะแสดงวิธีที่คุณต้องหมุนเพื่อเปลี่ยนค่าตัวคูณขึ้นหรือลง ทั้งสองช่องเหมือนกัน นอกจากนี้ที่แผงด้านหน้ายังมีปุ่มสำหรับปรับคอนทราสต์ ความสว่าง และการซิงโครไนซ์ เป็นที่น่าสังเกตว่าออสซิลโลสโคปพกพาแบบดิจิทัล (เรากำลังพูดถึงวิธีใช้อุปกรณ์) มีการตั้งค่าหลายอย่างสำหรับการแสดงกราฟด้วย

มีการวัดผลอย่างไร?

เราจะอธิบายวิธีใช้ออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลหรือแอนะล็อกต่อไป สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าทั้งหมดมีข้อบกพร่อง คุณลักษณะหนึ่งที่ควรกล่าวถึงคือ การวัดทั้งหมดดำเนินการด้วยสายตา ดังนั้นจึงมีความเสี่ยงที่ข้อผิดพลาดจะมีสูง คุณควรคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าแรงดันไฟฟ้ากวาดมีความเป็นเส้นตรงต่ำมาก ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนเฟสหรือความถี่ประมาณ 5% เพื่อลดข้อผิดพลาดเหล่านี้ ต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขง่ายๆ ประการหนึ่ง - กราฟควรใช้พื้นที่ประมาณ 90% ของพื้นที่หน้าจอ เมื่อวัดความถี่และแรงดันไฟฟ้า (มีช่วงเวลา) ควรตั้งค่าการควบคุมการปรับสัญญาณอินพุตและความเร็วกวาดไปที่ตำแหน่งขวาสุด เป็นที่น่าสังเกตว่ามีคุณลักษณะหนึ่ง: เนื่องจากแม้แต่ผู้เริ่มต้นก็สามารถใช้ออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลได้ อุปกรณ์ที่มีหลอดรังสีแคโทดจึงสูญเสียความเกี่ยวข้องไป

วิธีวัดแรงดันไฟฟ้า

ในการวัดแรงดันไฟฟ้าคุณต้องใช้ค่าสเกลในระนาบแนวตั้ง ในการเริ่มต้น คุณต้องทำตามขั้นตอนใดขั้นตอนหนึ่งต่อไปนี้:

1. เชื่อมต่อขั้วอินพุตทั้งสองของออสซิลโลสโคปเข้าด้วยกัน
2. เลื่อนสวิตช์โหมดอินพุตไปยังตำแหน่งที่สอดคล้องกับการเชื่อมต่อกับสายร่วม จากนั้นใช้ตัวควบคุมที่อยู่ติดกับลูกศรสองทิศทางเพื่อให้แน่ใจว่าเส้นสแกนเกิดขึ้นพร้อมกับเส้นกลาง (แนวนอน) บนหน้าจอ

สลับอุปกรณ์ไปที่โหมดการวัดและส่งสัญญาณไปยังอินพุตที่ต้องการตรวจสอบ ในกรณีนี้สวิตช์โหมดจะถูกตั้งค่าไปที่ตำแหน่งการทำงานใดก็ได้ แต่จะใช้ออสซิลโลสโคปแบบดิจิตอลแบบพกพาได้อย่างไร? ซับซ้อนกว่าเล็กน้อย - อุปกรณ์ดังกล่าวมีการปรับเปลี่ยนเพิ่มเติมมากมาย

ส่งผลให้คุณสามารถเห็นกราฟบนหน้าจอได้ หากต้องการวัดความสูงอย่างแม่นยำ ให้ใช้ปากกาที่มีลูกศรสองหัวแนวนอน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าจุดสูงสุดของกราฟตรงกับจุดที่อยู่ตรงกลาง มีการสำเร็จการศึกษาดังนั้นการคำนวณแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพในวงจรจะง่ายกว่ามาก

วิธีวัดความถี่

เมื่อใช้ออสซิลโลสโคป คุณสามารถวัดช่วงเวลา โดยเฉพาะช่วงสัญญาณ คุณเข้าใจว่าความถี่ของสัญญาณใด ๆ จะเป็นสัดส่วนกับช่วงเวลาเสมอ การวัดคาบสามารถทำได้ในพื้นที่ใดก็ได้ของออสซิลโลแกรม แต่จะสะดวกกว่าและแม่นยำกว่าในการวัด ณ จุดที่กราฟตัดกับแกนนอน ดังนั้น ก่อนเริ่มการวัด ต้องแน่ใจว่าได้ตั้งค่าการสแกนเป็นเส้นแนวนอนที่อยู่ตรงกลางทุกประการ เนื่องจากการใช้ออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลแบบพกพานั้นง่ายกว่าการใช้ออสซิลโลสโคปแบบอะนาล็อกมาก ออสซิลโลสโคปแบบดิจิตอลจึงจมหายไปนานแล้วและไม่ค่อยได้ใช้สำหรับการวัด

ถัดไป เมื่อใช้ที่จับที่ระบุโดยลูกศรสองหัวแนวนอน คุณจะต้องเลื่อนจุดเริ่มต้นของช่วงเวลาด้วยเส้นซ้ายสุดบนหน้าจอ หลังจากคำนวณระยะเวลาของสัญญาณแล้ว คุณสามารถใช้สูตรง่ายๆ ในการคำนวณความถี่ได้ ในการดำเนินการนี้ คุณจะต้องหารหน่วยตามระยะเวลาที่คำนวณไว้ก่อนหน้านี้ ความแม่นยำในการวัดแตกต่างกันไป หากต้องการเพิ่มขึ้น คุณต้องยืดกราฟในแนวนอนให้มากที่สุด

ให้ความสนใจกับความสม่ำเสมอประการหนึ่ง: เมื่อระยะเวลาเพิ่มขึ้น ความถี่จะลดลง (สัดส่วนจะผกผัน) และในทางกลับกัน - เมื่อระยะเวลาลดลง ความถี่จะเพิ่มขึ้น อัตราความผิดพลาดต่ำคือเมื่อมีค่าน้อยกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ แต่ไม่ใช่ว่าออสซิลโลสโคปทุกตัวจะสามารถให้ความแม่นยำสูงเช่นนี้ได้ เฉพาะแบบดิจิทัลเท่านั้นที่การสแกนเป็นแบบเส้นตรงจึงจะสามารถวัดค่าที่แม่นยำได้

Phase Shift ถูกกำหนดอย่างไร?

และตอนนี้เกี่ยวกับวิธีใช้ออสซิลโลสโคป S1-112A เพื่อวัดการเปลี่ยนเฟส แต่ก่อนอื่นคำจำกัดความ การเปลี่ยนเฟสเป็นลักษณะที่แสดงว่ากระบวนการทั้งสอง (ออสซิลลาทอรี) ตั้งอยู่สัมพันธ์กันในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง ยิ่งไปกว่านั้น การวัดไม่ได้เกิดขึ้นเป็นวินาที แต่เกิดขึ้นเป็นช่วงๆ ของช่วงระยะเวลาหนึ่ง กล่าวอีกนัยหนึ่ง หน่วยการวัดคือหน่วยมุม หากสัญญาณอยู่ในตำแหน่งที่เท่ากันโดยสัมพันธ์กัน การเปลี่ยนเฟสก็จะเหมือนกันด้วย ยิ่งไปกว่านั้น สิ่งนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับความถี่และช่วงเวลา - สเกลที่แท้จริงของกราฟบนแกนนอน (เวลา) อาจเป็นอะไรก็ได้

ความแม่นยำสูงสุดของการวัดจะเป็นถ้าคุณยืดกราฟจนเต็มความยาวของหน้าจอ ในออสซิลโลสโคปแบบอะนาล็อก กราฟสัญญาณสำหรับแต่ละช่องสัญญาณจะมีความสว่างและสีเท่ากัน หากต้องการแยกกราฟเหล่านี้ออกจากกัน จำเป็นต้องทำให้แต่ละกราฟมีแอมพลิจูดเป็นของตัวเอง และสิ่งสำคัญคือต้องทำให้แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับช่องแรกมีขนาดใหญ่ที่สุด วิธีนี้จะทำให้ดีขึ้นมากในการซิงค์รูปภาพบนหน้าจอ ต่อไปนี้คือวิธีใช้ออสซิลโลสโคป S1-112A อุปกรณ์อื่นๆ มีความแตกต่างในการทำงานเล็กน้อย