Настройка осциллографа

Для проведения измерений осциллограф нужно настроить, для чего следует задать:

• расположение осей, по которым откладывается сигнал;

• нужный масштаб развертки по осям;

• смещение начала координат по осям,

• режим работы по входу: закрытый или открытый;

• режим синхронизации: внутренний или внешний.

Настройка осциллографа производится при помощи полей управления, расположенных на панели управления. Панель управления имеет общий для обеих модификаций осциллографа вид и разделена на четыре поля управления:

а) Поле управления горизонтальной разверткой (масштабом времени).

б) Поле управления синхронизацией (запуском).

в) Поле управления каналом А.

г) Поле управления каналом В.

 

а) Управление масштабом времени. Поле управления горизонтальной разверткой (масштабом времени) служит для задания масштаба горизонтальной оси осциллографа при наблюдении напряжения на входах каналов А и В в зависимости от времени. Временной масштаб задается в s/div, ms/div, ms/div, ns/div (с/дел, мс/дел, мкс/дел, нс/дел соответственно). Величина одного деления может быть установлена от 0, 1 нс до 1 с. Масштаб может дискретно уменьшаться на один шаг при щелчке мышью на кнопке справа от поля и увеличиваться при щелчке на кнопке .

Чтобы получить удобное для наблюдения изображение на экране осциллографа, установите масштаб времени таким образом, чтобы цена двух делений на горизонтальной оси примерно была равна величине, обратно пропорциональной частоте исследуемого сигнала, т. е. составляла бы период сигнала.

С помощью кнопок , расположенных в поле строки Х position, можно дискретно сдвигать начало осциллограммы по горизонтальной оси.

 

Приложение 3 (продолжение)

 

В этом же поле расположены кнопки: Y/T, А/В, В/А. Они позволяют задавать вид зависимости отображаемых сигналов. При нажатии кнопки Y/T (обычный режим, включен по умолчанию) по вертикальной оси откладывается напряжение, по горизонтальной оси - время, при нажатии кнопки А/В по вертикальной оси откладывается амплитуда напряжения на входе канала А, по горизонтальной оси - канала В и при нажатии на кнопку В/А наоборот. Масштаб осей определяется установками соответствующих каналов. В режимах А/В и В/А можно наблюдать частотные и фазовые сдвиги (фигуры Лиссажу), петли гистерезиса, вольтамперные характеристики и т.д.

б) Управление синхронизацией. Верхнее правое поле управления Trigger определяет момент начала отображения осциллограммы на экране осциллографа. Кнопки в строке Edge задают момент запуска осциллограммы по фронту или по срезу импульса на входе синхронизации. Поле Level задает уровень, при превышении которого происходит запуск осциллограммы. Значение уровня можно сдвинуть на 3 деления вниз или вверх.

Осциллограф имеет четыре режима синхронизации:

• автоматический режим (Auto) - запуск осциллограммы производится автоматически при подключении осциллографа к схеме или при её включении. Когда " луч" доходит до конца экрана, осциллограмма снова прописывается с начала экрана (новый экран).

• режимы запуска по входу " А" или " В", в которых запускающим сигналом является сигнал, поступающий на соответствующий вход.

• режим " Внешний запуск" (Еxt - external). В этом случае сигналом запуска является сигнал, подаваемый на вход синхронизации.

в)Управление каналами А и В. Две нижних части панели осциллографа являются полями управления отображением сигналов, поданных на входы каналов А и В соответственно. Верхнее окно в поле позволяет управлять масштабом оси отображаемого напряжения по вертикальной или горизонтальной оси. Цена деления может дискретно устанавливаться от 10mV/Div до 5 kV/Div. Масштаб для каждой оси устанавливается отдельно. Чтобы получить удобное для работы изображение на экране осциллографа перед началом эксперимента, установите масштаб, соответствующий ожидаемому напряжению.

Приложение 3 (продолжение)

Ниже расположено поле, которое позволяет дискретно сдвигать ось Х вверх или вниз. Для того, чтобы развести изображения от каналов А и В, воспользуйтесь сдвигом по оси Y (Y position) для одного или двух каналов.

Три нижние кнопки реализуют различные режимы работы входа осциллографа по входу . Режим АС предназначен для наблюдения только сигналов переменного тока (его еще называют режимом " закрытого входа", поскольку в этом режиме на входе усилителя включается разделительный конденсатор, не пропускающий постоянную составляющую. В режиме DC (включен по умолчанию) можно проводить осциллографические измерения как постоянного, так и переменного тока. Этот режим еще называют режимом " открытого входа", поскольку входной сигнал поступает на вход вертикального усилителя непосредственно. При нажатии на кнопку О вход осциллографа соединяется с общим выводом осциллографа (с землей), что позволяет определить положение нулевой отметки по оси Y.

Нажатие клавиши на панели осциллографа открывает окно расширенной модели осциллографа, изображенное на рис. B.2.

 

 

Рис. B.2 Изображение передней панели расширенной модели осциллографа

Приложение 3 (продолжение)

 

Панель расширенной модели осциллографа в отличие от простой модели расположена под экраном и дополнена тремя информационными табло, на которые выводятся результаты измерений. Кроме того, непосредственно под экраном находится линейка прокрутки, позволяющая наблюдать любой временной отрезок процесса от момента включения до момента выключения схемы. Расширенная модель осциллографа позволяет намного удобнее и более точно проводить численный анализ процессов.

На экране осциллографа расположены два курсора и (синего и красного цвета), при помощи которых можно измерить мгновенные значения напряжений в любой точке осциллограммы. Для этого просто перетащите мышью курсоры за треугольники в их верхней части в требуемое положение. При этом в индикаторных окошках под экраном приводятся результаты измерения напряжения, временных интервалов и их приращений (между визирными линиями). Координаты точек пересечения первого курсора с осциллограммами отображаются на левом табло, координаты второго курсора - на среднем табло. На правом табло отображаются значения разностей между соответствующими координатами первого и второго курсоров.

Результаты измерений, полученные при помощи расширенной модели осциллографа, можно записать в файл. Для этого нажмите кнопку (Сохранить) и в диалоговом окне введите имя файла. Файлу присваивается расширение *.scp. Он представляет собой текстовый файл в ASCII кодах, в котором записаны данные о значениях напряжений в точках подключения осциллографа через интервал времени, равный масштабу горизонтальной развертки.

Изображение можно инвертировать нажатием кнопки .

Чтобы вернуться к простой модели осциллографа - нажмите клавишу , расположенную в правом нижнем углу.

 

 

Приложение 3 (окончание)

 

Замечание 1: Из-за того, что расширенная модель занимает много места на рабочем поле, рекомендуется начинать исследования простой моделью, а для подробного исследования процессов использовать расширенную модель.

Замечание 2: Вы можете подключить осциллограф к уже включённой схеме или во время работы схемы переставить выводы к другим точкам - изображение на экране осциллографа изменится автоматически.

Замечание 3: В ходе анализа работы схемы нередко возникает необходимость замедлить процесс моделирования, чтобы на экране осциллографа было удобно визуально воспринимать информацию. Это необходимо, например, при исследовании переходных процессов или когда в ходе эксперимента нужно переключить ключ в определенный момент. Для этого нужно увеличить количество расчетных точек на цикл. Это можно сделать, на закладке Instruments выбрав пункт Analysis Options в меню Analysis и установив в строке Time domain points per cycle требуемое значение (обычно достаточно 5000 точек). По умолчанию количество точек равно 100.

Замечание 4: Облегчить анализ осциллограмм может включение режима Pause after each screen (Пауза после каждого экрана) Для этого выполните команду Analysis / Analysis Options и активируйте закладку Instruments. В поле Pause after each screen поставьте галочку. В этом режиме расчет схемы останавливается после того, как луч осциллографа проходит весь экран. Это часто бывает необходимым при затруднениях с синхронизацией изображения на экране осциллографа.

 

Приложение 4

 

Из панели инструментов выберите кнопку Instruments . Из открывшегося набора элементов выберите боде-плоттер Bode Plotter .

На схему выводится уменьшенное изображение боде-плоттера.

Боде-плоттер измеряет отношение амплитуд сигналов в двух точках схемы и фазовый сдвиг между ними. Отношение амплитуд сигналов может измеряться в децибелах. Для измерения Боде-плоттер генерирует собственный спектр частот, диапазон которого может задаваться при настройке прибора.

Боде-плоттер имеет четыре зажима: два входных (IN) и два выходных (OUT). Для измерения отношения амплитуд или фазового сдвига нужно подключить положительные выводы входов IN и ОUТ (левые выводы соответствующих входов) к исследуемым точкам, а два других вывода заземлить.

При двойном щелчке мышью по уменьшенному изображению боде-плоттера открывается его увеличенное изображение.

 

 

Рис. 4.1 Передняя панель боде-плоттера

 

Верхняя панель плоттера задает вид получаемой характеристики: АЧХ или ФЧХ. Для получения АЧХ нажмите кнопку , для получения ФЧХ - кнопку .

Левая панель управления (Vertical) задает:

• начальное (I - initial) и конечное (F - final) значения параметров, откладываемых по вертикальной оси,

• вид шкалы вертикальной оси - логарифмическая (LOG) или линейная (LIN).

Приложение 4 (окончание)

 

Правая панель управления (Horizontal) настраивается аналогично.

При получении АЧХ по вертикальной оси откладывается отношение напряжений:

• в линейном масштабе от 0 до 10Е9 (от нуля до 10⁹);

• в логарифмическом масштабе от -200dB до 200dB.

При получении ФЧХ по вертикальной оси откладываются градусы (от -720° до 720°). По горизонтальной оси всегда откладывается частота в Герцах или в производных единицах.

В начале горизонтальной шкалы расположен курсор. Его можно перемещать нажатием на кнопки со стрелками, расположенными справа от экрана, либо перемещать с помощью мыши. Координаты точки пересечения курсора с графиком характеристики выводятся на информационных полях внизу справа.

 

Замечание: При измерении фазы боде-плоттером необходимо учитывать, что фаза смещена на 180⁰, из-за того, что прибор измеряет угол сдвига фаз между конечной и начальной точками, а расчетные данные определяют угол сдвига фаз между начальной и конечной точкой.