Digitální paměťové osciloskopy ( DSO )
Oproti analogovým osciloskopům digitální paměťové osciloskopy nezobrazují snímaný děj nebo jev na obrazovku okamžitě, ale se zpožděním. Tyto přístroje tedy umí tento děj uložit do vnitřní paměti, kdykoli ho vyvolat a zobrazovat jej po libovolně dlouhou dobu. Další velké plus je možnost komunikace s počítačem, řízení a zpracování hodnot počítačem a ukládání dat např. na USB disk. Běžné přístroje jsou 2 – kanálové ( 2 vstupy – X, Y ), kvalitnější jsou i 4 – kanálové ( 4 vstupy ). Tyto výhody samozřejmě vůbec neznamenají, že tyto osciloskopy jsou „automaticky“ přesnější než analogové přístroje.
Blokové schéma digitálního paměťového osciloskopu
Vstupy X, Y, přívod měřeného napětí. Vstupní impedance ja stejná jako u analogových přístrojů - 1MΩ, 15 – 30 pF. Maximální mezivrcholové napětí, přivedené přes sondu 10:1, nesmí přesáhnout 400 V. To znamená, že síťové napětí se přímo na vstup osciloskopu připojit nesmí!! Nesmíme zapomenout, že v síti je napětí 230 V v efektivní hodnotě. Na vstupu osciloskopu by v tomto případě bylo tedy mezivrcholové ( špičkové ) napětí UPP = 230 • √2 • 2 = 650 V!!
Vstupní vazba se volí obvyklým způsobem – tlačítkem F1.
Vstupní děliče – kalibrované děliče napětí – úprava vstupního napětí – VOLTS / DIV.
Kanálový zesilovač – zesílení vstupního napětí na úroveň, vhodnou pro další zpracování.
Spouštěcí obvody – vnitřní nebo vnější spouštění časové základny.
Časová základna – kalibrovaná volba rozsahů času – SEC / DIV.
Vzorkovač a - A/D převodník – převedení analogového signálu na digitální. Rychlost převodu se udává jako rychlost vzorkování, většinou v milionech vzorků / sekundu.
Číslicová paměť – ukládání měřeného děje pro zpracování mikroprocesorem.
CPU – mikroprocesor – digitální zpracování měřeného signálu.
Vstup a výstup – ukládání dat a spojení s počítačem.
Klávesnice – volba funkcí – ovládací menu.
Displej – obrazovka. Obvyklé rastrové dělení pro analogový odečet hodnot času a napětí.
Kalibrační výstup – zdroj kalibrovaného výstupního napětí. Jedná se o přesné napětí symetrického obdélníkového průběhu. Slouží ke kompenzaci sondy.
Pro připojení osciloskopu k měřeným obvodům je přístroj vybavený osciloskopickou sondou. Jedná se o běžné příslušenství a je třeba používat sondy, které patří k přístroji. Sonda obsahuje odporový dělič 1:1 a 1:10. Pro přesné měření je nutné provést impedanční přizpůsobení – kompenzaci - pro vstupy konkrétního osciloskopu. Pro toto měření využíváme výstup kalibračního napětí. Na sondě přepneme dělič na 10 : 1 a kompenzaci provedeme kapacitním trimrem tak, aby zobrazovaný průběh byl přesně obdélníkový.
Příklad čelního panelu „běžného“ digitálního osciloskopu
Orientační popis některých spínačů čelního panelu:
Displej - „klasické“ dělení rastru, v dolní části doplňkové zobrazení rozsahu V/dílek a Time/dílek, v pravém sloupku jsou symboly zapnutých funkcí v menu.
USB konektor – možnost připojení USB flash disku pro kopírování a ukládání průběhů na obrazovce.
F1 – F5 – tlačítka pro volbu funkcí ve zvoleném menu.
CH1, CH2 – tlačítka pro spínání ovládání obou kanálů. Tlačítkem OFF je možné zvolený kanál na displeji vypnout a opět zapnout.
Measure – tlačítko pro zapnutí funkcí pro numerické měření hodnot zobrazených průběhů.
Displej – tlačítko pro zapnutí funkcí pro nastavení displeje.
Storage – zapnutí funkce pro zálohování měřeného děje.
Auto ( autoscale ) – asi „nejdůležitější“ a nejpoužívanější tlačítko. Po sepnutí se osciloskop automaticky pokusí nastavit na přivedený signál.
RUN/STOP – tlačítko pro zastavení a opětné spuštění měření děje na displeji. Používáme pro snažší prohlédnutí měřených stop.
Tyto uvedené a ostatní předvolby je možné dále rozšířit a ovládat tlačítky F1 – F5, podle postupně zobrazovaných symbolů v pravém sloupku displeje.
BNC konektory CH1 a CH2 – vstupní konektory pro připojení měřicích kabelů – osciloskopických sond.
BNC konektor EXT TRIG – vstup pro připojení vnějšího ( externího ) spouštění časové základny. Vnitřní časová základna běží, ale je synchronizována na externí signál přivedený na EXT TRIG.
PROBE COMP konektor – výstup pravoúhlého kalibračního signálu.
VOLTS/DIV – ruční volba rozsahů vstupních napěťových děličů. Jednotlivé kanály je třeba předvolit tlačítky CH1 a CH2.
SEC/DIV - ruční volba rozsahu časové základny.
Position – posuv stop svisle a vodorovně.
LEVEL – spouštění ( „zastavení děje“ ). Úroveň spuštění časové základny.
Na zadním panelu je umístěn další USB konektor pro spojení osciloskopu s počítačem.
Digitální osciloskop má velmi mnoho funkcí a jeho ovládání je nutné „zažít“. Je třeba podrobně prostudovat ovládací návod a potom trpělivě vyzkoušet požadované funkce. Měření s těmito přístroji umožňuje získat pohodlněji větší objem informací o měřeném stavu v obvodu. Oproti analogovému přístroji brzy zjistíme, že stopa není plynulá, hladká, ale že je vyobrazená z „obdélníčků“ - vektorů. Ve většině případů to nevadí. Tento jev je možné částečně odstranit průměrováním průběhu.
Následující obrázky jsou příkladem zkopírování dějů a naměřených hodnot na USB Flash disk:
Příklad měření v režimu XT
„Klasické“ zobrazení měřených napětí obou kanálů. Na vodorovné ose ( x ) měříme čas periody, na svislé ose ( y ) měříme napětí. Rozsahy děličů …./DIV jsou uvedeny na spodní části displeje, takže je možné „analogicky“ odečíst hodnoty z rastru obrazovky. Kanál ( vstup ) CH1 je vykreslený modře, kanál ( vstup ) CH2 je žlutý.
Příklad numerického měření - kanál CH1
Příklad měření v režimu XY
V tomto režimu je vypnutá časová základna. Obě osy se ovládají voliči VOLTS/DIV. Toto měření se používá pro odečtení fázového posunu obou stop.
Příklad využití funkce „MATH“
Příklad propojení osciloskopu s počítačem
(screen monitoru)
