Что такое USB-осциллограф, особенности работы, плюсы и минусы

Однажды мы решили купить осциллограф для одного моего товарища. Долго сравнивали цены, прикидывали… Можно было приобрести крутой цифровой осциллограф со всей начинкой подороже (он в данный момент находится на моем рабочем столе) или же выбрать дешевый вариант за 5–10 тысяч рублей в виде советской «цешки».

Глянули на ресурсе «Авито». Там советские осциллографы, как ни странно, достаточно дорогие и по сей день, а стоимость цифровых осциллографов оказалась еще выше. Но здесь нам пришла в голову блестящая идея – посмотреть USB-осциллограф на «АлиЭкспресс». Оказалось, что обладая фактически таким же функционалом, как и цифровой осциллограф, и еще и небольшими габаритами, он оценивался в копейки. USB-осциллограф – это тот же цифровой осциллограф, и отличается от него только отсутствием собственного дисплея.

Хорошо подумав, взвесив все «за» и «против», решили, что доллар будет только расти, а кризис – явление затяжное. Ведь известно, что вложение денег в образование и технику – это вклад в свое будущее. Подумали и решили действовать. Где-то через месяц мы получили USB-осциллограф, который заказывали.

usb осциллограф

В комплекте с ним был диск с программным обеспечением и еще некоторые детали, такие как расходники и пара щупов.

На приборе также можно увидеть пару штырей. Они служат для генерирования пробного сигнала, который позволяет калибровать щупы прибора. Для подключения последних тут сделаны разъемы BNC. Их можно увидеть на другой стороне осциллографа.

генератор тестового сигнала для калибровки щупов осциллографа

Гранично допустимое напряжение, которое безопасно подавать на BNC разъемы, составляет 30 вольт (эту цифру видно на фото осциллографа). Для электронщика-новичка его будет вполне достаточно для работы. Генератор пробного сигнала образует меандр – сигнал прямоугольной формы с диапазоном напряжения в 2 В и частотой в 1 кГц.

Также на осциллографе присутствует светодиод, который подает сигнал о рабочем статусе осциллографа. Для соединения с вашим компьютером на приборе есть USB-вход.

сигнальный светодиод

После того как подключены комплектующие, осциллограф имеет такой вид:

Работа осциллографа

Сперва нужно установить программное обеспечение с диска, который шел в комплекте. Потом подключаем сам USB-осциллограф. Затем начинаем устанавливать драйверы. После этого уже можно делать запуск программы. Данная программа очень проста в использовании. Тут разберется каждый:

работа осциллографа в программе

Развертка по вертикальной и горизонтальной оси для двух каналов находится справа, а рабочая область – слева. Присутствует также очень полезная кнопочка «AUTO». Эта кнопка предназначена для подачи на экран выходного сигнала.

К тестовым штырям необходимо подсоединить щуп. Чтобы включить «первый канал», надо подключиться к нему и затем нажать кнопку «CH1». Можно начинать подготовку осциллографа к работе. Полученный пробный сигнал должен быть строго прямоугольной формы. Для этого на щупе поворачиваем винт.

Осциллограмма должна быть такой:

осциллограмма

Вся регулировка примерно одинаковая на подобных приборах. Подробную информацию об эксплуатации осциллографа можно найти здесь.

При желании есть возможность выбирать характеристики, которые будет отображать осциллограф на своем мониторе. Это общеизвестные волновые параметры: среднее напряжение между максимумами графика, период и частота сигнала.

Частота дискретизации

Частота дискретизации – это, если говорить простым человеческим языком, частота, с которой происходит запись сигнала осциллографом. Вам, наверное, известно, что осциллограмма – это линия определенного вида. Формы этих линий могут быть разными. Вспомним, как в школе мы учили графики функций и откладывали точки, которые потом соединяли. В зависимости от конкретной функции график получался разным. График функции y=x2 был параболой. Если мы отложим только четыре точки, график не будет плавным. Он получится с изломами (смотреть рисунок с кружками).

график параболы

Чем больше точек мы поставим, тем удачнее и красивее у нас получится график.

плавный график параболы

Здесь очень похожая ситуация! Разница в том, что по оси Х нужно откладывать время, а напряжение – по оси Y.

Поэтому для получения более точного отображения сигнала необходимо, чтобы количество точек было так велико, насколько возможно максимально этого добиться. С этой задачей наилучшим образом справляются аналоговые осциллографы. Они выдают множество точек линии сигнала. В результате мы получаем качественное изображение.

Чтобы получить максимальное количество точек изображения, надо увеличивать частоту записи. Также данную характеристику еще называют частотой дискретизации (или сэмплирования). На панели корпуса каждого такого прибора пишут частоту сэмплирования. Единицей измерения данного параметра является мегасэмпл. Приставка «мега» увеличивает цифру на шесть порядков. Шесть порядков – это миллион. Правда, у купленного нами прибора, частота дискретизации указана, как 48 мегасэмплов за секунду. Как это понимать? Осциллограмма в данном случае рисуется с частотой 48 000 000 значений в секунду. Но для сравнения скажем, что, к примеру, у осциллографа OWON это значение составляет 500 MSa/s. Как вы теперь думаете, у какого прибора сигнал будет лучшим? Думаю, вы знаете ответ.

Полоса пропускания

Полоса пропускания – это верхняя частотная граница. Преодолев ее, осциллограф начинает давать искаженное изображение. На приобретенном нами приборе значится, что полоса пропускания равна 20 МГц. Это значит, что если на осциллограф подать сигнал с частотой выше максимально допустимого значения, он будет неверно отображать сигнал по амплитудному показателю. Если честно, то приобретенный нами прибор, отображает сигнал без искажения при полосе пропускание только до 3 МГц, вместо указанных 20 МГц. Это не очень много.

Плюсы осциллографа

  1. Умеренная стоимость и достаточная функциональная нагрузка. Стоимость намного меньше, чем разрекламированные фирменные осцилляторы.
  2. Простая и быстрая установка с диска рабочих программ (процесс займет не более пятнадцати минут).
  3. Удобный для пользования.
  4. Небольшой размер.
  5. Хорошо работает при перебоях с током.
  6. Пара каналов позволяет отображать и изучать пару разных сигналов.

Минусы осциллографа

  1. Низкая частота записи.
  2. Для работы необходим компьютер.
  3. Недостаточный размер встроенной памяти.
  4. Узкая полоса пропуска.

Вывод

Конечно, если сравнивать осциллограф OWON и наш осциллограф, то последний не выдерживает никакой критики. Я не говорю, что купленный нами осциллограф совсем уж плохой и некачественный прибор. Он почти соответствует обозначенным на нем характеристикам. На нем можно сделать осциллограмму с полосой пропускания в разы меньше, чем 20 мегагерц. Мы заплатили за него почти 4 000 рублей. Но его настоящая стоимость, по моему мнению, где-то около 1 000–2 000 рублей. Это была бы справедливая цена для прибора с таким функционалом. Хотя для начинающих электротехников такой осциллограф может сойти в самый раз и стать выходом из ситуации, когда бюджет на покупку прибора небольшой. А опытным профессиональным электронщикам надо все-таки откладывать побольше денег на хороший цифровой осциллограф!

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

comments powered by HyperComments
Оценки статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...