DIY pingejagur ostsilloskoobi jaoks. Lihtsaim ostsilloskoop arvutist. Lairiba sagedus eraldi vidina abil

Ostsilloskoop on seade, mis aitab teil näha võnkumiste dünaamikat. Tema abiga saate diagnoosida erinevaid rikkeid ja hankida vajalikke andmeid raadioelektroonikas. Varem kasutati transistortorudel põhinevaid ostsilloskoope. Need olid väga mahukad seadmed, mis olid ühendatud eranditult sisseehitatud või spetsiaalselt disainitud ekraaniga.

Tänapäeval on põhisageduse, amplituudi karakteristikute ja signaali kuju mõõtmise instrumendid mugavad, kaasaskantavad ja kompaktsemad seadmed. Neid teostatakse sageli arvutiga ühendatud eraldi konsoolina. See manööver võimaldab monitori pakendist eemaldada, vähendades oluliselt seadmete maksumust.

Saate vaadata, kuidas klassikaline seade välja näeb, vaadates mis tahes otsingumootoris ostsilloskoobi fotot. Esinduslikuma välimuse saavutamiseks saate selle seadme paigaldada ka kodus, kasutades odavaid raadiokomponente ja muude seadmete korpuseid.

Kuidas saada ostsilloskoopi?

Seadmeid on võimalik hankida mitmel viisil ja kõik sõltub ainult rahasummast, mis on võimalik seadmete või osade ostmiseks kulutada.

Ostke valmis seade spetsialiseeritud kauplusest või tellige see Internetist;
Ostke ehituskomplekt, näiteks raadiokomponentide ja korpuste komplektid, mida müüakse Hiina veebisaitidel, on nüüd laialt populaarsed;
iseseisvalt kokku panna täieõiguslik kaasaskantav seade;
Paigaldage ainult manus ja sond ning korraldage ühendus personaalarvutiga.

Need valikud on loetletud madalamate riistvarakulude järjekorras. Valmis ostsilloskoobi ostmine läheb kõige rohkem maksma, kuna tegemist on juba tarnitud ja töötava seadmega, millel on kõik vajalikud funktsioonid ja seadistused ning vale töö korral võite pöörduda müügikeskuse poole.

Disainer sisaldab lihtsa isetegemise ostsilloskoobi vooluringi ja hinda vähendatakse, makstes ainult raadiokomponentide maksumust. Selles kategoorias on vaja eristada ka konfiguratsiooni ja funktsionaalsuse poolest kallimaid ja lihtsamaid mudeleid.

Seadme ise kokkupanemine olemasolevate skeemide ja erinevatest punktidest ostetud raadiokomponentide järgi ei pruugi alati osutuda odavamaks kui disainerkomplekti soetamine, mistõttu tuleb esmalt hinnata ettevõtmise maksumust ja selle põhjendatust.

Odavaim viis ostsilloskoobi hankimiseks on jootma ainult selle kinnitus. Kasutage ekraani jaoks arvutimonitori ning erinevatest allikatest saab alla laadida programme vastuvõetud signaalide hõivamiseks ja teisendamiseks.

Ostsilloskoobi projekteerija: mudel DSO138

Hiina tootjad on alati olnud kuulsad oma võime poolest luua professionaalsete vajaduste jaoks väga piiratud funktsionaalsusega elektroonikat ja üsna väikese raha eest.

Ühest küljest ei suuda sellised seadmed täielikult rahuldada professionaalselt raadioelektroonikaga tegeleva inimese mitmeid vajadusi, kuid algajatele ja selliste "mänguasjade" austajatele on neid enam kui küll.

Üheks populaarseks Hiinas toodetud ostsilloskoobi konstruktsiooniga mudeliks peetakse DSO138. Esiteks on see seade odav ning sellega on kaasas kõik vajalikud osad ja juhised, seega ei tohiks tekkida küsimusi selle kohta, kuidas komplekti kuuluvat dokumentatsiooni kasutades oma kätega ostsilloskoopi õigesti teha.

Enne paigaldamist tuleb tutvuda pakendi sisuga: tahvel, ekraan, sond, kõik vajalikud raadiokomponendid, montaažijuhend ja skeem.

Töö teeb lihtsamaks vastavate märgiste olemasolu pea kõikidel osadel ja plaat ise, mis muudab protsessi tõesti täiskasvanule mõeldud laste ehituskomplekti kokkupanemiseks. Diagrammid ja juhised näitavad selgelt kõiki vajalikke andmeid ja saate selle välja mõelda isegi võõrkeelt oskamata.

Väljund peaks olema seade, millel on järgmised omadused:

Sisendpinge: DC 9V;
Maksimaalne sisendpinge: 50 Vpp (sond 1:1)
Voolutarve 120 mA;
Signaali ribalaius: 0-200KHz;
Tundlikkus: elektrooniline eelpinge vertikaalse reguleerimise võimalusega 10mV/div - 5V/Div (1 - 2 - 5);
Diskreetne sagedus: 1 Msps;
Sisendtakistus: 1 MOhm;
Ajavahemik: 10 µs / Div - 50s / Div (1 - 2 - 5);
Mõõtmistäpsus: 12 bitti.

Samm-sammult juhised ehituskomplekti DSO138 kokkupanekuks

Peaksite üksikasjalikumalt kaaluma selle kaubamärgi ostsilloskoobi valmistamise üksikasjalikke juhiseid, kuna teised mudelid on kokku pandud sarnaselt.

Väärib märkimist, et selle mudeli puhul on tahvliga kohe kaasas joodetud 32-bitine Cortex™ mikrokontroller M3-südamikul. See töötab kahe 12-bitise sisendiga karakteristikuga 1 μs ja töötab maksimaalses sagedusalas kuni 72 MHz. Kui see seade on juba installitud, muudab ülesande mõnevõrra lihtsamaks.

Samm 1. Kõige mugavam on installimist alustada SMD komponentidega. Jootekolvi ja plaadiga töötamisel tuleb arvestada reeglitega: mitte üle kuumeneda, hoida mitte kauem kui 2 sekundit, mitte ühendada erinevaid osi ja radu omavahel, kasutada jootepastat ja jootet.

Etapp 2. Kondensaatorid, induktiivpoolid ja takistused jootma: peate sisestama määratud osa plaadil selleks ette nähtud ruumi, lõikama ära jala liigse pikkuse ja jootma selle plaadile. Peaasi on mitte segi ajada kondensaatorite polaarsust ja mitte sulgeda külgnevaid radu jootekolvi või joodisega.

Samm 3. Paigaldame ülejäänud osad: lülitid ja pistikud, nupud, LED, kvarts. Erilist tähelepanu tuleks pöörata dioodi ja transistori poolele. Kvartsi konstruktsioonis on metall, seega peate tagama, et selle pind ei puutuks otse kokku plaadi rööbastega, või hoolitsema dielektrilise voodri eest.

4. samm. Näidikuplaadi külge on joodetud 3 pistikut. Pärast jootekolbiga manipuleerimist peate plaati loputama alkoholiga ilma abitoodeteta - ilma vati, kettade ega salvrätikuteta.

Samm 5. Kuivatage plaat ja kontrollige, kui hästi oli jootmine tehtud. Enne ekraani ühendamist peate plaadile jootma kaks džemprit. Selleks tulevad kasuks olemasolevad osade ärahammutatud tihvtid.

Etapp 6. Töö kontrollimiseks peate seadme ühendama võrku, mille vool on 200 mA ja pinge 9 V.

Kontroll koosneb järgmistest näitajatest:

9 V pistik;
Katsepunkt 3,3 V.

Kui kõik parameetrid vastavad nõutavatele väärtustele, peate seadme toiteallikast lahti ühendama ja paigaldama JP4 hüppaja.

Samm 7. Peate sisestama ekraani 3 saadaolevasse konnektorisse. Peate sisendiga ühendama ostsilloskoobi sondi ja ise toite sisse lülitama.

Õige paigaldamise ja kokkupaneku tulemuseks on selle numbri, püsivara tüübi, versiooni ja arendaja veebisaidi kuvamine. Mõne sekundi pärast näete siinuslaineid ja skaalat, kui sond on välja lülitatud.

Arvuti konsool

Selle lihtsa seadme kokkupanemisel vajate minimaalset arvu osi, teadmisi ja oskusi. Elektriskeem on väga lihtne, välja arvatud see, et seadme kokkupanekuks peate plaadi ise valmistama.

Isetegemise ostsilloskoobi kinnituse suurus on umbes tikutoosi suurune või veidi suurem, seega on kõige parem kasutada selle suurusega plastmahutit või akukarpi.

Kui olete kokkupandud seadme koos valmisväljunditega sellesse asetanud, saate hakata arvutimonitoriga tööd korraldama. Selleks laadige alla programmid Oscilloscope ja Soundcard Oscilloscope. Saate nende tööd testida ja valida endale meelepäraseima.

Ühendatud mikrofon suudab ka helilaineid ühendatud ostsillaatorile edastada ja programm kajastab muudatusi. See digiboks on ühendatud mikrofoni või liinisisendiga ja ei vaja täiendavaid draivereid.

DIY ostsilloskoobi fotod

Igal raadioamatööril on raske ette kujutada oma laborit ilma nii olulise mõõteriistata nagu ostsilloskoop. Ja tõepoolest, ilma spetsiaalse tööriistata, mis võimaldab analüüsida ja mõõta vooluringis toimivaid signaale, on enamiku kaasaegsete elektroonikaseadmete remont võimatu.

Teisest küljest ületab nende seadmete maksumus sageli keskmise tarbija eelarvevõimalusi, mis sunnib teda otsima alternatiivseid võimalusi või oma kätega ostsilloskoopi valmistama.

Probleemi lahendamise võimalused

Kallite elektroonikatoodete ostmist saate vältida järgmistel juhtudel:

Nendel eesmärkidel arvutis või sülearvutis sisseehitatud helikaardi (SC) kasutamine;
USB-ostsilloskoobi valmistamine oma kätega;
Tavalise tableti täiustamine.

Kõik ülaltoodud valikud, mis võimaldavad teil oma kätega ostsilloskoopi teha, ei ole alati kohaldatavad. Isemonteeritud lisaseadmete ja moodulitega täielikuks töötamiseks peavad olema täidetud järgmised eeltingimused:

Teatavate piirangute lubatavus mõõdetud signaalidele (näiteks nende sageduse järgi);
Keeruliste elektroonikalülituste käsitlemise kogemus;
Tableti muutmise võimalus.

Seega ei võimalda helikaardilt pärit ostsilloskoop mõõta võnkeprotsesse sagedustega, mis jäävad väljapoole selle töövahemikku (20 Hz-20 kHz). Ja arvuti jaoks USB-digiboksi tegemiseks on teil vaja kogemusi keerukate elektroonikaseadmete kokkupanemisel ja seadistamisel (nagu tavalise tahvelarvutiga ühendamisel).

Märge! Valik, mille puhul on võimalik sülearvutist või tahvelarvutist ostsilloskoopi teha lihtsaima lähenemisviisi abil, taandub esimesele juhtumile, mis hõlmab sisseehitatud kaitselüliti kasutamist.

Vaatame, kuidas kõiki ülaltoodud meetodeid praktikas rakendatakse.

PO kasutamine

Selle kujutise saamise meetodi rakendamiseks peate tegema väikese suurusega manuse, mis koosneb vaid mõnest kõigile juurdepääsetavast elektroonilisest komponendist. Selle diagrammi leiate allolevalt pildilt.

Sellise elektroonilise ahela peamine eesmärk on tagada uuritava välise signaali ohutu sisenemine sisseehitatud helikaardi sisendisse, millel on oma "oma" analoog-digitaalmuundur (ADC). Selles kasutatavad pooljuhtdioodid tagavad, et signaali amplituud on piiratud tasemele kuni 2 volti, ja järjestikku ühendatud takistitest valmistatud jagaja võimaldab sisendisse anda suure amplituudiväärtusega pingeid.

Plaadile joodetakse ühendusotsas 3,5 mm pistikuga juhe takistite ja dioodidega väljundi poolel, mis sisestatakse kaitselüliti pesasse nimega “Linear input”. Uuritav signaal suunatakse sisendklemmidele.

Tähtis!Ühendusjuhtme pikkus peaks olema võimalikult lühike, et tagada minimaalne signaalimoonutus väga madalatel mõõdetud tasemetel. Sellise pistikuna on soovitatav kasutada vaskpunutises (ekraanis) olevat kahesoonelist traati.

Kuigi sellise piiraja poolt läbitavad sagedused jäävad madalate sageduste vahemikku, aitab see ettevaatusabinõu edastuskvaliteeti parandada.

Programm ostsillogrammide saamiseks

Lisaks tehnilistele seadmetele tuleks enne mõõtmiste alustamist ette valmistada vastav tarkvara. See tähendab, et peate oma arvutisse installima ühe utiliitidest, mis on spetsiaalselt loodud ostsillograafi kujutise saamiseks.

Seega on kõigest tunni või veidi enamaga võimalik luua statsionaarse PC (sülearvuti) abil tingimused elektrisignaalide uurimiseks ja analüüsimiseks.

Tahvelarvuti lõpetamine

Sisseehitatud kaardi kasutamine

Tavalise tahvelarvuti kohandamiseks ostsillogrammide salvestamiseks võite kasutada eelnevalt kirjeldatud heliliidesega ühendamise meetodit. Sel juhul on võimalikud teatud raskused, kuna tahvelarvutil pole mikrofoni jaoks diskreetset liinisisendit.

Selle probleemi saab lahendada järgmiselt.

Peate telefonist võtma peakomplekti, millel peaks olema sisseehitatud mikrofon;
Seejärel tuleks selgeks teha ühendamiseks kasutatava tahvelarvuti sisendklemmide juhtmed (pinout) ja võrrelda seda peakomplekti pistiku vastavate kontaktidega;
Kui need ühtivad, saate mikrofoni asemel turvaliselt ühendada signaaliallika, kasutades eelnevalt käsitletud kinnitust dioodidel ja takistitel;
Lõpuks jääb üle vaid tahvelarvutisse installida spetsiaalne programm, mis suudab analüüsida mikrofoni sisendis olevat signaali ja kuvada selle graafikut ekraanile.

Selle arvutiga ühendamise meetodi eelised on rakendamise lihtsus ja madal hind. Selle puudused hõlmavad mõõdetud sageduste väikest vahemikku, samuti tahvelarvuti 100% ohutuse garantii puudumist.

Neid puudusi saab ületada spetsiaalsete elektrooniliste digibokside kasutamisega, mis on ühendatud Bluetooth-mooduli või Wi-Fi-kanali kaudu.

Isetehtud kinnitus Bluetooth-mooduli jaoks

Ühendus Bluetoothi kaudu toimub eraldi vidina abil, milleks on digiboks, millesse on sisse ehitatud ADC mikrokontroller. Sõltumatu infotöötluskanali abil on võimalik laiendada edastatavate sageduste ribalaiust 1 MHz-ni; sel juhul võib sisendsignaali väärtus ulatuda 10 voltini.

Lisainformatsioon. Sellise isetehtud kinnituse tegevusulatus võib ulatuda 10 meetrini.

Kuid mitte igaüks ei suuda sellist muunduri seadet kodus kokku panna, mis piirab oluliselt kasutajate ringi. Kõigil, kes ei ole valmis ise digiboksi valmistama, on võimalus soetada valmistoode, mis on alates 2010. aastast tasuta müügil.

Ülaltoodud omadused võivad sobida kodumehaanikule, kes remondib mitte väga keerulisi madalsageduslikke seadmeid. Töömahukamate remonditööde jaoks võib vaja minna professionaalseid muundureid ribalaiusega kuni 100 MHz. Neid võimalusi saab pakkuda Wi-Fi kanal, kuna andmevahetusprotokolli kiirus on sel juhul võrreldamatult suurem kui Bluetoothis.

Wi-Fi kaudu andmeedastusega digiostsilloskoobid

Selle protokolli abil digitaalsete andmete edastamise võimalus laiendab oluliselt mõõteseadme läbilaskevõimet. Sellel põhimõttel töötavad ja vabalt müüdavad digiboksid ei jää oma omadustelt alla mõnele klassikaliste ostsilloskoopide näitele. Siiski ei peeta nende maksumust ka keskmise sissetulekuga kasutajatele vastuvõetavaks.

Kokkuvõtteks märgime, et arvestades ülaltoodud piiranguid, sobib Wi-Fi-ühenduse võimalus ka vaid piiratud arvule kasutajatele. Neile, kes otsustavad sellest meetodist loobuda, soovitame teil proovida kokku panna digitaalne ostsilloskoop, millel on samad omadused, kuid ühendage see USB-sisendiga.

Seda võimalust on ka väga raske rakendada, nii et neil, kes pole oma võimetes täiesti kindlad, oleks targem soetada valmis USB-digiboks, mis on müügil.

Video

Ostsilloskoop on kaasaskantav seade, mis on mõeldud mikroskeemide testimiseks. Lisaks sobivad paljud mudelid tööstuslikuks juhtimiseks ja neid saab kasutada mitmesuguste mõõtmiste jaoks. Ostsilloskoopi ei saa oma kätega teha ilma zeneri dioodita, mis on selle põhielement. See osa on paigaldatud erineva võimsusega seadmetesse.

Lisaks võivad seadmed olenevalt modifikatsioonist sisaldada kondensaatoreid, takisteid ja dioode. Mudeli peamised parameetrid hõlmavad kanalite arvu. Sõltuvalt sellest indikaatorist muutub maksimaalne ribalaius. Ostsilloskoobi kokkupanemisel peaksite arvestama ka diskreetimissageduse ja mälu sügavusega. Vastuvõetud andmete analüüsimiseks ühendatakse seade personaalarvutiga.

Lihtsa ostsilloskoobi vooluahel

Lihtsa ostsilloskoobi vooluring sisaldab zeneri dioodi 5 V. Selle läbilaskevõime sõltub kiibile paigaldatud takistite tüüpidest. Võnkumiste amplituudi suurendamiseks kasutatakse kondensaatoreid. Ostsilloskoobi sondi saate oma kätega teha mis tahes juhist. Ports valitakse sel juhul poes eraldi. Esimese rühma takistid peavad ahelas vastu pidama minimaalsele takistusele 2 oomi. Sel juhul peaksid teise rühma elemendid olema võimsamad. Samuti tuleb märkida, et ahelas on dioodid. Mõnel juhul moodustavad nad sildu.

Ühe kanaliga mudel

Ühe kanaliga digitaalse ostsilloskoobi saate oma kätega teha ainult zeneri dioodi abil, mille pinge on 5 V. Pealegi on võimsamad modifikatsioonid sel juhul vastuvõetamatud. See on tingitud asjaolust, et suurenenud maksimaalne pinge ahelas põhjustab diskreetimissageduse suurenemist. Selle tulemusena ebaõnnestuvad seadme takistid. Süsteemi kondensaatorid valitakse ainult mahtuvuslikku tüüpi.

Takisti minimaalne takistus peaks olema 4 oomi. Kui arvestada teise rühma elemente, peaks edastusparameeter sel juhul olema 10 Hz. Selle tõstmiseks soovitud tasemele kasutatakse erinevat tüüpi regulaatoreid. Mõned eksperdid soovitavad ühe kanaliga ostsilloskoopide jaoks kasutada ortogonaalseid takisteid.

Sel juhul tuleb märkida, et nad tõstavad diskreetimissagedust üsna kiiresti. Kuid sellises olukorras on endiselt negatiivseid külgi ja nendega tuleks arvestada. Kõigepealt on oluline märkida vibratsiooni teravat ergutamist. Selle tulemusena suureneb signaali asümmeetria. Lisaks on probleeme seadme tundlikkusega. Lõppkokkuvõttes ei pruugi näitude täpsus olla parim.

Kahe kanaliga seadmed

Kahe kanaliga ostsilloskoobi valmistamine oma kätega (skeem on näidatud allpool) on üsna keeruline. Kõigepealt tuleb märkida, et zeneri dioodid sobivad sel juhul nii 5 V kui ka 10 V jaoks. Sel juhul tuleb süsteemi kondensaatoreid kasutada ainult suletud tüüpi.

Tänu sellele võib seadme ribalaius suureneda 9 Hz-ni. Mudeli jaoks kasutatakse tavaliselt ortogonaalset tüüpi takisteid. Sel juhul stabiliseerivad nad signaali edastamise protsessi. Lisafunktsioonide täitmiseks valitakse mikroskeemid peamiselt MMK20 seeriast. Ostsilloskoobi jagaja saate oma kätega teha tavalisest modulaatorist. See pole eriti raske.

Mitme kanaliga modifikatsioonid

USB-ostsilloskoobi oma kätega kokkupanemiseks (skeem on näidatud allpool) vajate üsna võimsat zeneri dioodi. Probleemiks on antud juhul ahela läbilaskevõime suurendamine. Mõnes olukorras võib piirava sageduse muutumise tõttu takistite töö häirida. Selle probleemi lahendamiseks kasutavad paljud abijaoturid. Need seadmed aitavad oluliselt suurendada lävipinge piiri.

Jagaja saate teha modulaatori abil. Süsteemi kondensaatorid tuleb paigaldada ainult zeneri dioodi lähedusse. Ribalaiuse suurendamiseks kasutatakse analoogtakisteid. Negatiivse takistuse parameeter kõigub keskmiselt 3 oomi ümber. Blokeerimisvahemik sõltub ainult zeneri dioodi võimsusest. Kui piirav sagedus seadme sisselülitamisel järsult langeb, tuleb kondensaatorid välja vahetada võimsamate vastu. Sel juhul soovitavad mõned eksperdid paigaldada dioodsildu. Siiski on oluline mõista, et süsteemi tundlikkus selles olukorras halveneb oluliselt.

Lisaks on vaja seadme jaoks teha sond. Tagamaks, et ostsilloskoop ei läheks vastuollu personaalarvutiga, on soovitav kasutada MMP20 tüüpi mikrolülitust. Saate teha sondi mis tahes juhist. Inimene peab lõpuks ostma talle vaid sadama. Seejärel saab jootekolvi kasutades ülaltoodud elemente ühendada.

5 V seadme kokkupanek

5 V juures tehakse isetegemise ostsilloskoobi kinnitus ainult MMP20 tüüpi mikroskeemi abil. See sobib nii tavalistele kui ka võimsatele takistitele. Maksimaalne takistus vooluringis peaks olema 7 oomi. Sel juhul sõltub ribalaius signaali edastuskiirusest. Seadmete jagajaid saab kasutada erinevat tüüpi. Tänapäeval peetakse staatilisi analooge tavalisemaks. Ribalaius on selles olukorras umbes 5 Hz. Selle suurendamiseks on vaja kasutada tetroode.

Need valitakse poes piirava sageduse parameetri alusel. Pöördpinge amplituudi suurendamiseks soovitavad paljud eksperdid paigaldada ainult isereguleeruvad takistid. Sel juhul on signaali edastuskiirus üsna kõrge. Töö lõpus peate vooluringi personaalarvutiga ühendamiseks tegema sondi.

10 V ostsilloskoobid

Ise-tegemise ostsilloskoop on valmistatud zeneri dioodiga, samuti suletud tüüpi takistitega. Kui arvestame seadme parameetreid, peaks vertikaalse tundlikkuse indikaator olema 2 mV tasemel. Lisaks tuleb arvutada ribalaius. Selleks võetakse kondensaatorite mahtuvus ja korreleeritakse see süsteemi maksimaalse takistusega. Seadme takistid on väljatüübist kõige sobivamad. Diskreetimissageduse minimeerimiseks soovitavad paljud eksperdid kasutada ainult 2 V dioode, tänu millele on võimalik saavutada suuri signaaliedastuskiirusi. Jälgimisfunktsiooni üsna kiireks täitmiseks paigaldatakse mikroskeemid nagu MMP20.

Kui plaanite salvestus- ja taasesitusrežiime, peate kasutama teist tüüpi. Kursori mõõtmised pole sel juhul saadaval. Nende ostsilloskoopide peamiseks probleemiks võib pidada piirava sageduse järsku langust. Tavaliselt on see tingitud andmete kiirest laienemisest. Probleemi saab lahendada ainult kvaliteetse jaoturi kasutamisega. Samal ajal toetuvad paljud ka zeneri dioodile. Jaoturi saate teha tavalise modulaatori abil.

Kuidas teha 15 V mudelit?

Ostsilloskoobi kokkupanek oma kätega lineaarsete takistite abil. Nad taluvad maksimaalset takistust 5 mm. Tänu sellele pole zeneri dioodil palju survet. Lisaks tuleb seadme kondensaatorite valimisel olla ettevaatlik. Selleks on vaja mõõta lävipinget. Eksperdid kasutavad selleks testrit.

Kui kasutate ostsilloskoobi häälestustakisteid, võib tekkida suurenenud vertikaalne tundlikkus. Seega võivad testimise tulemusel saadud andmed olla valed. Arvestades kõike ülaltoodut, on vaja kasutada ainult lineaarseid analooge. Lisaks tuleks hoolitseda pordi paigaldamise eest, mis on sondi kaudu mikroskeemiga ühendatud. Sel juhul on otstarbekam paigaldada jagaja läbi siini. Et võnkeamplituudi liiga suur ei oleks, soovitavad paljud kasutada vaakum-tüüpi dioode.

PPR1 seeria takistite kasutamine

Nende takistite abil oma kätega USB-ostsilloskoobi valmistamine pole lihtne ülesanne. Sel juhul on vaja kõigepealt hinnata kondensaatorite mahtuvust. Tagamaks, et maksimaalne pinge ei ületaks 3 V, on oluline kasutada mitte rohkem kui kahte dioodi. Lisaks peaksite meeles pidama nimisageduse parameetrit. Keskmiselt on see näitaja 3 Hz. Ortogonaalsed takistid ei ole sellise ostsilloskoobi jaoks ainulaadselt sobivad. Ehituslikke muudatusi saab teha ainult jagaja abil. Töö lõpus peate tegema pordi tegeliku paigaldamise.

PPR3 takistitega mudelid

USB-ostsilloskoopi saate oma kätega teha, kasutades ainult võrgukondensaatoreid. Nende eripära on see, et ahela negatiivse takistuse tase võib ulatuda 4 oomini. Selliste ostsilloskoopide jaoks sobivad väga erinevad mikroskeemid. Kui võtame MMP20 tüüpi standardversiooni, siis on vaja süsteemis varustada vähemalt kolm kondensaatorit.

Lisaks on oluline pöörata tähelepanu dioodide tihedusele. Mõnel juhul mõjutab see ribalaiust. Jagamisprotsessi stabiliseerimiseks soovitavad eksperdid enne seadme sisselülitamist hoolikalt kontrollida takistite juhtivust. Lõpuks on regulaator otse süsteemiga ühendatud.

Vibratsiooni summutusega seadmed

Ostsilloskoope, millel on võnke summutamise seade, kasutatakse tänapäeval üsna harva. Need sobivad kõige paremini elektriseadmete testimiseks. Lisaks tuleb märkida nende kõrget vertikaalset tundlikkust. Sel juhul ei tohiks ahela piirsageduse parameeter ületada 4 Hz. Tänu sellele ei kuumene zeneri diood töö ajal oluliselt üle.

Ostsilloskoobi saate ise teha, kasutades võre tüüpi mikrolülitust. Sel juhul on vaja kohe alguses otsustada dioodide tüübid. Paljud inimesed selles olukorras soovitavad kasutada ainult analoogtüüpe. Kuid sel juhul võib signaali edastuskiirus oluliselt väheneda.

Olenemata seadmete klassist on teatud signaalide analüüsimiseks vaja viia uuritavad signaalid seadmete sisenditesse. Väga harva on võimalik nende allikaid ostsilloskoopide ja analüsaatorite sisenditele väga lähedale viia. Sageli asuvad need meetri murdosa kuni mitme meetri kaugusel. See tähendab, et on vaja spetsiaalseid sobitusseadmeid, mis on ühendatud signaaliallikate ning ostsilloskoobi ja analüsaatorite sisendite vahel.
Tavaliselt kasutatakse sonde järgmistel olulistel eesmärkidel:

ostsilloskoobi kaugühendus uuritava objektiga;
vertikaalsete (mõnikord horisontaalsete) läbipaindekanalite tundlikkuse vähendamine ja kõrgetasemeliste signaalide uurimine (passiivsed sondid);
mõõteahelate lahtisidumine ostsilloskoobiseadmetest (optilised sondid);
kõrge signaali sumbumine ja signaalide uurimine kõrgepingeahelates (kõrgepinge sondid);
sisendtakistuse suurendamine ja sisendmahtuvuse vähendamine (kompenseeritud jagajad ja repiiteri sondid);
sondi-ostsilloskoobi süsteemi amplituud-sagedusreaktsiooni korrigeerimine;
vooluostsillogrammide (voolusondide) saamine;
antifaasiliste signaalide valik ja ühisrežiimi signaalide summutamine (diferentsiaalsondid);
ostsilloskoopide (aktiivsete sondide) tundlikkuse suurendamine;
eriotstarbelised (näiteks lairiba signaaliallikate väljundite sobitamine ostsilloskoobi 50-oomise sisendiga).

On üsna ilmne, et sondide roll on väga oluline ja mõnikord ei jää see kuidagi alla ostsilloskoopide ja analüsaatorite endi tähtsusele. Kuid sageli alahinnatakse sondide rolli ja see on nende seadmete algajate kasutajate jaoks tõsine viga. Allpool on toodud ostsilloskoopide, spektrianalüsaatorite, signaalianalüsaatorite ja loogikaanalüsaatorite peamised sondid ja muud tarvikud.

Sondid põhinevad kompenseeritud jaguril

Lihtsaim ja kaua kasutusel olnud sondide tüüp on kompenseeritud pingejaguriga passiivsondid – Joon. 5.1. Pingejagur on ehitatud takistitele R1 ja R2 ning R2 võib olla lihtsalt ostsilloskoobi sisendtakistus.

Riis. 5.1. Kompenseeritud jaotusahel

Alalisvoolujaguri parameetrid arvutatakse järgmiste valemite abil:

Näiteks kui R2 = 1 MOhm ja R1 = 9 MOhm, siis on sellel RВХ = 10 MOhm ja KD = 1/10. Seega suureneb sisendtakistus 10 korda, kuid 10 korda langeb ka ostsilloskoobi sisendisse antav pingetase.

Üldjuhul (vahelduvvoolul) jagaja ülekandeteguri jaoks saate kirjutada avaldise (τ1= R1C1 ja τ2= C2R2):

. (5.3)

Seega, kui ajakonstandid τ1 ja τ2 on võrdsed, lakkab jagaja ülekandetegur sõltumast sagedusest ja on võrdne selle väärtusega alalisvoolul. Sellist jagajat nimetatakse kompenseerituks. Mahtuvus C2 on kaabli, kinnituse ja ostsilloskoobi sisendmahtuvus. Praktikas tuleb kompensatsioonitingimuse saavutamiseks mahtuvust C1 (või C2) reguleerida näiteks muutuva kondensaatoriga trimmeri - trimmeri abil (vt. joon. 5.2.). Reguleerimine toimub spetsiaalse plastikust kruvikeerajaga, mis sisaldub sondi tarvikute komplektis. See sisaldab erinevaid näpunäiteid, adaptereid, värvilisi kleebiseid ja muid kasulikke pisiasju.

Riis. 5.2. HP-9250 standardse passiivse sondi disain, mis põhineb sageduskompenseeritud jaguril

Kompenseerimisel ei esine ristkülikukujulise impulsi (meander) moonutusi, mille tekitab tavaliselt ostsilloskoobi sisseehitatud kalibraator (vt joonis 5.3). Kui pulsi tipp langeb, täheldatakse alakompensatsiooni ja kui see tõuseb, siis ülekompensatsiooni. Ostsillogrammide olemus on näidatud ka joonisel fig. 3 (pildistatud TDS 2024 ostsilloskoobiga koos P2200 sondiga). Kompensatsioon on soovitatav teostada vastava kanali ostsillogrammi võimalikult suure kujutisega.

Riis. 5.3. Tektronix TDS 2024 ostsilloskoobi kalibraatori impulsside ostsillogrammid erineva kompensatsiooniastmega (ülalt alla): normaalne kompensatsioon, ülekompenseerimine ja alakompensatsioon

Mitmekanalilise ostsilloskoobiga töötades peaksite sonde kasutama iga kanali jaoks eraldi. Selleks tuleb need märgistada (kui seda pole veel tehases tehtud) erinevat värvi kleebistega, mis vastavad tavaliselt ostsillogrammi joonte värvidele. Kui te seda reeglit ei järgi, on iga kanali sisendmahtuvuse vältimatu kõikumise tõttu kompenseerimine ebatäpne.

1:10 jagaja puhul peaks takisti R1 olema võrdne 9R2-ga. See tähendab, et mahtuvus C1 peab olema 9 korda väiksem kui sisendmahtuvus C2. Jagaja sisendmahtuvus määratakse C1 ja C2 jadaühendusega:

(5.4)

Ligikaudne väärtus kehtib KD»1 ja C1«C2 puhul. KD =10 juures on jagaja sisendmahtuvus peaaegu 10 korda väiksem kui ostsilloskoobi sisendmahtuvus. Tuleb meeles pidada, et C2 ei sisalda mitte ainult ostsilloskoobi tegelikku sisendmahtuvust, vaid ka C1 mahtuvust suurendatakse paigaldusmahtuvuse võrra. Seetõttu ei ole tegelikult jagaja sisendmahtuvuse vähenemine võrreldes ostsilloskoobi sisendmahtuvusega nii märgatav. Sellegipoolest on see just see, mis seletab jaguriga töötamisel impulsi frondi moonutuste olulist vähenemist.

Jagaja sisendtakistuse aktiivkomponendi suurendamine ei ole alati kasulik, kuna see toob kaasa ka testitava seadme koormuse muutumise ning jaguri puudumisel ja kasutamisel saadakse erinevaid tulemusi. Seetõttu on jaoturid sageli konstrueeritud nii, et ostsilloskoobi sisendtakistus jääb muutumatuks nii ilma jagurita kui ka sellega töötades. Sel juhul ei suurenda jagaja ostsilloskoobi sisendtakistust, kuid siiski vähendab sisendmahtuvust.

Uuritavate signaalide taseme tõstmine

Maksimaalne pinge ostsilloskoobi sisendis määratakse selle skaalavõrgu jaotuste arvu korrutisega vertikaalhälbe koefitsiendiga. Näiteks kui võrestiku jaotuste arv on 10 ja hälbetegur on 5 V/div, siis kogu pinge kõikumine sisendis on 50 V. Sageli ei piisa sellest isegi mõõdukalt kõrge tasemega signaalide uurimiseks – üle kümnete. voltidest.

Enamik sonde võimaldab tõsta alalisvoolul ja madalal sagedusel maksimaalset katsepinget kümnetelt V-lt 500-600 V-ni. Kõrgetel sagedustel aga reaktiivvõimsus (ja sondi kondensaatorite kadutakistusega vabanev aktiivvõimsus) suureneb järsult ja sondi sisendis on vaja vähendada maksimaalset pinget - Joon.5.4. Kui te seda asjaolu arvesse ei võta, võite proovi lihtsalt põletada!

Riis. 5.4. Maksimaalse pinge sõltuvus sondi sisendis sagedusest

Sondi maksimaalset sisendpinget ei tohi kõrgetel signaalisagedustel kunagi ületada. See võib põhjustada sondi ülekuumenemist ja rikke.

Passiivse sondi tüüp on kõrgepingesond. Nende jaotussuhe on tavaliselt 1/100 või 1/1000 ja sisendtakistus 10 või 100 MΩ. Madala võimsusega sondijagaja takistid taluvad tavaliselt rikketa pingeid kuni 500-600 V. Seetõttu tuleb kõrgepingesondides takisti R1 (ja kondensaatori C1) valmistamiseks kasutada jadaühendatud komponente. See suurendab sondi mõõtepea suurust.

Tektronix P6015A kõrgepingesondi vaade on näidatud joonisel fig. 5.5. Sondil on hästi isoleeritud korpus koos väljaulatuva rõngaga, mis takistab sõrmede libisemist ahelasse, mille pinge lainekuju salvestatakse. Sondi saab kasutada pingetel kuni 20 kV alalisvoolul ja kuni 40 kV kõrge töötsükli impulsside korral. Sellise sondiga ostsilloskoobi sagedusvahemik on piiratud 75 MHz-ga, mis on kõrgepingeahelates mõõtmiseks enam kui piisav.

Riis. 5.5. Kõrgepingesondi Tektronix P6015A välimus

Kõrgepingesondidega töötades tuleb võtta kasutusele võimalikult suured ettevaatusabinõud. Esmalt ühendage maandusjuhe ja alles seejärel ühendage sondi nõel punktiga, kus soovite saada pinge lainekuju. Soovitatav on mõõtmise ajal sond kinnitada ja käed sellest üldiselt eemaldada.

Kõrgepinge sondid on saadaval nii digitaalsete kui ka analoogostsilloskoopide jaoks. Näiteks HV-P30 sond on saadaval ainulaadsete ACK7000/8000 seeria lairiba analoogostsilloskoopide jaoks, mille ribalaius on kuni 50 MHz, jaotussuhe 1/100, siinuslaine pinge tipust tipuni 30 kV ja tippsagedus kuni 40 kV. impulsi pinge. Sondi sisendtakistus 100 MΩ, sisendmahtuvus 7 pF, kaabli pikkus 4 m, BNC väljundpistik. Teisel sondil, HV-P60, on jaotussuhe 1/2000 ja seda saab kasutada maksimaalsel pingel kuni 60 kV siinuslaine puhul ja kuni 80 kV impulsssignaali puhul. Sondi sisendtakistus on 1000 MΩ, sisendmahtuvus 5 pF. Nende toodete tõsidust näitab kõnekalt nende kõrge hind - umbes 66 000 ja 124 000 rubla (vastavalt ettevõtte Elixi hinnakirjale).

Sagedusreaktsiooni korrigeerimisega sondid

Ostsilloskoopide sagedusreaktsiooni korrigeerimiseks kasutatakse sageli passiivseid sonde. Mõnikord on see sagedusriba laiendamiseks mõeldud parandus, kuid sagedamini lahendatakse pöördprobleem - sagedusriba kitsendamine, et vähendada müra mõju madala taseme signaalide vaatlemisel ja kiirete piikide kõrvaldamine impulsssignaalide servadel.
Need sondid (P2200) on kaasas Tektronix TDS 1000B/2000B seeria kaubanduslike ostsilloskoopidega. Nende välimus on näidatud joonisel fig. 5.6.

Sondide peamised parameetrid on toodud tabelis. 5.1.

Tabel 5.1. P2200 passiivsondide põhiparameetrid

Riis. 5.6. P2200 passiivsond koos sisseehitatud madalpääsfiltriga 1/10 jagamislüliti asendis

Laualt 5.1 näitab selgelt, et 1/1 jaotussuhtega sondi kasutamine on soovitatav ainult madalsageduslike seadmete uurimisel, kui piisab kuni 6,5 MHz sagedusalast. Kõigil muudel juhtudel on soovitatav töötada sondiga jaotussuhtega 1/10. Sel juhul vähendatakse sisendmahtuvust 110 pF-lt ligikaudu 15 pF-ni ja sagedusriba laiendatakse 6,5 MHz-lt 200 MHz-ni. Ruutlaine ostsillogrammid sagedusega 10 MHz, näidatud joonisel fig. 5.7, illustreerivad hästi ostsillogrammide moonutamise astet jagamissuhetel 1/10 ja 1/1. Mõlemal juhul kasutati standardset sondiühendust, millel oli lukustusots ja pikk maandusjuhe (10 cm) koos alligaatoriklambriga. Tektronix AFG 3101 generaatorist saadi ruutlaine tõusuajaga 5 ns.

Riis. 5.7. 10 MHz ruutlainete lainekujud, kasutades 200 MHz Tektronix TDS 2024B ostsilloskoopi koos P2200 sondidega jaotussuhtega 1/10 (ülemine lainekuju) ja 1/1 (alumine lainekuju).

Lihtne on märgata, et mõlemal juhul on vaadeldava signaali ostsillogrammid (ja AFG 3101 generaatorite puhul sagedusel 10 MHz on see ideaalilähedane ja sujuvad piigid ilma “helina vihjeta”) tugevalt moonutatud. Moonutuse olemus on aga erinev. Jagaja asendiga 1/10 on signaali kuju meanderilähedane ja lühiajaliste esikülgedega, kuid seda moonutavad pika maandusjuhtme induktiivsusest tulenevad summutatud võnkumised - joon. 8. Ja 1/1 jagaja asendis kadusid summutatud võnkumised, kuid sondi-ostsilloskoobi süsteemi ajakonstandi märkimisväärne tõus oli selgelt märgatav. Selle tulemusena täheldatakse meanderi asemel eksponentsiaalse tõusu ja langusega saehamba impulsse.

Riis. 5.8. Skeem sondi ühendamiseks RL-koormusega

Sisseehitatud korrektsiooniga sonde tuleb kasutada rangelt ettenähtud otstarbel, võttes arvesse sageduskarakteristikute tugevat erinevust pingejaguri erinevates asendites.

Sondi parameetrite arvestamine

Esitame joonisel fig. 5.8: signaaliallika sisetakistus Ri=50 Ohm, koormustakistus RL>>Ri, sondi sisendtakistus RP=10 MOhm, sondi sisendmahtuvus CP=15 pF. Selliste vooluahela elementide andmetega degenereerub see jadavõnkeahelaks, mis sisaldab takistust R≈Ri, maandusjuhtme induktiivsust L≈LG (umbes 100-120 nH) ja mahtuvust C≈CP.

Kui sellise vooluahela sisendile rakendatakse ideaalne pingelang E, siis C pinge (ja ostsilloskoobi sisendi) sõltuvus ajast näeb välja järgmine:

(5.5)

Arvutused näitavad, et sellel sõltuvusel võib olla suur L ja väike R juures märkimisväärne ületamine, mida on täheldatud joonisel fig. 5.7. α/δ=1 korral ei ole see tõus suurem kui 4% erinevuse amplituudist, mis on täiesti rahuldav näitaja. Selleks tuleb väärtus L=LG valida võrdseks:

Näiteks kui C = 15 pF ja R = 50 Ohm, siis L = 19 nH. L-i vähendamiseks sellise väärtuseni (tavaliselt 100–120 nH 10 cm pikkuse maandusjuhtme puhul) on vaja maandusjuhet (võib-olla signaali) lühendada pikkusega alla 2 cm. , eemaldage otsik sondipeast ja loobuge tavaliste maandusjuhtmete kasutamisest. Sel juhul tähistab sondi algust kontaktnõel ja madala induktiivsusega silindriline maandusriba (joonis 5.9).

Riis. 5.9. Sondipea eemaldatud otsaga (vasakul) ja adapter koaksiaalpistikuga (paremal)

Helina vastu võitlemiseks kasutatavate meetmete tõhusust illustreerib joonis fig. 5.10. See näitab 10 MHz ruutlaine lainekujusid, kui sond on normaalselt sisse lülitatud ja kui sond on sisse lülitatud eemaldatud otsaga ja ilma pika maandusjuhtmeta. Selgelt on näha alumise ostsillogrammi ilmsete summutatud võnkeprotsesside peaaegu täielik kõrvaldamine. Väikesed kõikumised ülaosas on seotud laineprotsessidega ühendavas koaksiaalkaablis, mis sellistes sondides töötab ilma väljundis sobitamiseta, mis põhjustab signaali peegeldusi.

Riis. 5.10. 10 MHz ruutlaine ostsillogrammid, kui sond on normaalselt sisse lülitatud (ülemine lainekuju) ja sisse lülitatud eemaldatud otsikuga ja ilma pika maandusjuhtmeta (alumine lainekuju)

Äärmiselt lühikeste tõusuaegade ja helinaga ostsillogrammide saamiseks tuleks võtta meetmeid mõõdetud vooluringi induktiivsuse minimeerimiseks: eemaldada sondi ots ja ühendada sond nõela ja silindrilise maandussisendi abil. Tuleks võtta kõik võimalikud meetmed, et vähendada vooluahela induktiivsust, milles signaali jälgitakse.
Sondi-ostsilloskoobi süsteemi olulised parameetrid on süsteemi tõusuaeg (0,1 ja 0,9 tasemel) ja ribalaius või maksimaalne sagedus (3 dB tundlikkuse tõusutasemel). Kui kasutame ahela resonantssageduse teadaolevat väärtust

, (5.7)
siis saame R väärtust väljendada ahela resonantssageduse kaudu, mis määrab ära kõrvalekaldesüsteemi tee piirava sageduse:

. (5.8)
On lihtne tõestada, et aeg, mil pinge u(t) jõuab langusamplituudi väärtuseni E, on võrdne:

. (5.10)

Seda väärtust peetakse tavaliselt sondi settimisajaks optimaalse mööduva reaktsiooniga. Sondiga ostsilloskoobi kogutõusu aega saab hinnata järgmiselt:

, (5.11)
kus tosc on ostsilloskoobi tõusuaeg (kui signaal suunatakse otse vastava kanali sisendisse). Ülemine piirsagedus fmax (mis on ka sagedusriba) on määratletud kui

. (5.12).
Näiteks ostsilloskoobil, mille t0=1 ns on fmax=350 MHz. Mõnikord suurendatakse kordajat 0,35 0,4-0,45-ni, kuna paljude kaasaegsete fmax> 1 GHz ostsilloskoopide sageduskarakteristik erineb Gaussi omast, mida iseloomustab kordaja 0,35.

Ärge unustage veel ühte olulist sondide parameetrit - signaali viivitusaega tз. Selle aja määrab ennekõike lineaarne viivitusaeg (1 m kaabli pikkuse kohta) ja kaabli pikkus. Tavaliselt ulatub see ühikutest kümnete ns-ideni. Selleks, et viivitus ei mõjutaks ostsillogrammide suhtelist asendit mitmekanalilise ostsilloskoobi ekraanil, peate kõigis kanalites kasutama sama tüüpi sonde sama pikkusega kaablitega.

Sondide ühendamine signaaliallikatega

Sondide ühendamine uuritavate seadmete soovitud punktidega saab toimuda erinevate otsikute, düüside, konksude ja “mikrokrokodillide” abil, mis sageli sisalduvad sondi tarvikute komplektis. Enamasti tehakse kõige täpsemad mõõtmised siiski primaarse sondi nõelaga ühendamisel – vt joon. 5.11 ehk kaks nõela. Kõrgsagedus- ja impulssseadmete väljatöötamisel trükkplaadil on selleks spetsiaalsed kontaktpadjad või metalliseeritud augud.