Ce este un osciloscop digital si cand iti poate fi de folos?

Ti s-a intamplat vreodata sa lucrezi la depanarea unui circuit si sa ai nevoie de mai multe informatii decat iti poate oferi un simplu multimetru? Daca vrei sa obtii informatii precum frecventa, zgomotul, amplitudinea sau orice alt parametru care s-ar putea schimba in timp, ai nevoie de un osciloscop! Osciloscoapele sunt instrumente esentiale in domeniul masuratorilor si al analizelor electonice, de aceea nu trebuie sa lipseasca din laboratorul oricarui electronist. Te invitam sa descoperi mai multe despre acest echipament, modul sau de functionare si avantajele pe care ti le poate oferi, in cele ce urmeaza!

Ce este un osciloscop digital?

Un osciloscop digital este un instrument de masurare electronica ce transforma fluctuatiile semnalelor electrice intr-o reprezentare grafica pe un ecran, permitand astfel analiza detaliata a unor parametri precum amplitudinea, frecventa, timpul si distorsiunea semnalelor electrice. Cele mai multe unelte pentru electronica de acest tip produc un grafic bidimensional cu timpul pe axa X si tensiunea pe axa Y.

Osciloscopul digital ofera o serie de avantaje semnificative comparativ cu varianta sa analogica. In primul rand, acesta permite stocarea si reanaliza semnalelor, ceea ce este de mare ajutor domeniile in care este necesara analiza detaliata a semnalelor electrice. De asemenea, osciloscopul digital are o precizie mai mare si permite lucrul cu semnale complexe. Nu in ultimul rand, acesta poate fi utilizat intr-o varietate de aplicatii, de la analiza semnalelor de radiofrecventa la diagnosticarea problemelor in sistemele electrice!

Principalele tipuri de osciloscoape digitale

In principal, osciloscoapele digitale pot fi clasificate in functie de numarul de canale. In forma sa cea mai simpla, un osciloscop cu un singur canal poate afisa o singura forma de unda la un moment dat. Aceasta varianta este utila atunci cand se analizeaza o singura sursa de semnal. 

Instrumentele cu doua sau patru canale, pe de alta parte, pot afisa mai multe forme de unda simultan. Spre exemplu, un osciloscop digital cu 2 canale sau chiar cu mai multe este esential atunci cand lucrezi cu semnale complexe sau cand analizezi interactiunile dintre mai multe semnale.

Un alt criteriu de clasificare a acestor instrumente este performanta lor. Osciloscoapele cu latime de banda mare sunt capabile sa masoare semnale de frecventa inalta, in timp ce echipamentele cu rezolutie inalta pot afisa detalii fine ale semnalului. Osciloscoapele cu frecventa de esantionare rapida, pe de alta parte, permit captarea semnalelor tranzitorii sau a evenimentelor rapide.

In plus, exista si osciloscoape specializate, concepute pentru aplicatii specifice. Osciloscoapele de stocare, de exemplu, pot stoca forme de unda pentru o analiza ulterioara. Cele cu semnal mixt (MSO) combina capacitatea unui osciloscop cu cea a unui analizator logic. Osciloscoapele cu rezolutie inalta si cele cu frecventa de esantionare rapida sunt adesea folosite in aplicatii care necesita o precizie deosebita.

Ce poate determina un osciloscop?

Pe langa aceste caracteristici fundamentale, multe osciloscoape au instrumente de masurare, care ajuta la cuantificarea rapida a frecventei, amplitudinii si a altor caracteristici ale formei de unda. In general , un osciloscop poate masura atat caracteristicile bazate pe timp, cat si bazate pe tensiune.

Caracteristici ce tin de timp:

• Frecventa si perioada - frecventa este definita ca numarul de repetari pe secunda a formei de unda, iar perioada este reciproca acesteia (durata necesara fiecarei formei de unda repetate). Frecventa maxima pe care o poate masura un osciloscop variaza, dar este adesea cuprinsa in intervalul de 100 de MHz (1E6 Hz);
• Factorul de umplere - reprezinta procentul unei perioade in care o unda este fie pozitiva, fie negativa;
• Timpul de crestere si descrestere - semnalele nu pot trece instantaneu de la 0 V la 5 V, ele trebuie sa creasca fara probleme. Durata unei unde care merge de la un punct scazut la un punct inalt se numeste timp de crestere, iar timpul de descrestere masoara opusul. Aceste caracteristici sunt importante atunci cand se analizeaza cat de repede poate raspunde un circuit la semnale.

Caracteristicile tensiunii:

• Amplitudinea - amplitudinea este o masura a marimii unui semnal. Exista o varietate de masuratori de amplitudine, inclusiv amplitudinea de la varf la varf, care masoara diferenta absoluta dintre un punct de inalta si joasa tensiune al unui semnal. Amplitudinea de varf, pe de alta parte, masoara doar cat de ridicat sau scazut este un semnal peste 0V;
• Tensiunile maxime si minime - instrumentul poate spune exact cat de ridicata si scazuta devine tensiunea semnalului utilizat;
• Tensiunea medie - osciloscoapele pot calcula media tensiunii minime si maxime a semnalului.

Cand poti folosi un osciloscop?

Acest dispozitiv este util intr-o varietate de situatii de depanare si cercetare. Il poti folosi pentru:

• Determinarea frecventei si amplitudinii unui semnal, care poate fi critica in depanarea intrarii, a iesirii sau a sistemelor interne ale unui circuit. Astfel, se poate determina daca o componenta din circuit functioneaza defectuos;
• Identificarea cantitatii de zgomot din circuit;
• Identificarea formei de unda - sinusoidala, dreptunghiulara, triunghiulara, dinti de ferastrau, etc;
• Cuantificarea diferentelor de faza intre doua semnale diferite.

Specificatiile unui osciloscop

Unele osciloscoape pot fi mai potrivite pentru anumite aplicatii decat alte modele. Pentru a determina cat de bine te poti astepta sa performeze echipamentul pe care il alegi, tine cont de urmatoarele aspecte:

• Latimea de banda - latimea de banda a unui osciloscop specifica gama de frecvente pe care acesta le poate masura in mod fiabil. In general, se recomanda ca un osciloscop sa aiba o latime de banda de cel putin cinci ori mai mare decat frecventa maxima a semnalului care urmeaza sa fie masurat. Astfel, daca se masoara un semnal de 20 MHz, osciloscopul ar trebui sa aiba o latime de banda de cel puțin 100 MHz pentru a reproduce semnalul cu precizie;
• Digital vs. analogic - osciloscoapele analogice folosesc un fascicul de electroni pentru a mapa direct tensiunea de intrare pe un afisor. Cele digitale incorporeaza microcontrolere, care esantioneaza semnalul de intrare cu un convertor analog-digital si mapeaza aceasta citire pe afisor. In general, aparatele analogice sunt mai vechi, au o latime de banda mai mica si mai putine functii, dar pot avea un raspuns mai rapid. Un osciloscop digital poate fi integrat si intr-un multimetru digital;
• Numarul de canale - multe osciloscoape pot citi mai mult de un semnal, afisandu-le pe toate simultan. Fiecare semnal citit este alimentat intr-un canal separat. Cel mai frecvent, dispozitvul este prevazut cu 2 sau 4 canale;
• Frecventa de esantionare - aceasta caracteristica este unica pentru osciloscoapele digitale si defineste de cate ori pe secunda este citit un semnal. O frecventa de esantionare mai mare permite captarea unor detalii mai fine ale semnalului. In practică, un osciloscop ar trebui sa aiba o rata de esantionare de cel putin doua ori mai mare decat latimea de banda;
• Timpul de crestere - timpul de crestere specificat al unui osciloscop defineste pulsul cu cea mai rapida crestere pe care il poate masura. Timpul de crestere al unui osciloscop este foarte strans legat de latimea de banda.  Acesta poate fi calculat ca timp de crestere = 0,35 / latime de banda;
• Tensiunea maxima de intrare - fiecare dispozitiv electronic are limitele sale atunci cand vine vorba de tensiune inalta. Daca semnalul utilizat depaseste aceasta tensiune, exista sanse mari ca osciloscopul sa fie deteriorat;
• Rezolutia - rezolutia unui osciloscop reprezinta cat de precis poate masura acesta tensiunea de intrare. Aceasta valoare se poate modifica pe masura ce scara verticala este ajustata;
• Sensibilitatea verticala - aceasta valoare reprezinta valorile minime si maxime ale scalei verticale de tensiune. Aceasta valoare este afisata in volti per div;
• Baza de timp - baza de timp indica de obicei intervalul de sensibilitati pe axa orizontala a timpului. Aceasta valoare este afisata in secunde per div;
• Impedanta de intrare - cand frecventele semnalului devin foarte mari, chiar si o impedanta mica (rezistenta, capacitate sau inductanta) adaugata unui circuit poate afecta semnalul. Fiecare osciloscop va adauga o anumita impedanta circuitului pe care il citeste, numita impedanta de intrare.

Structura unui osciloscop

Cele mai comune sisteme ale unui osciloscop portabil sunt: afisajul, sistemul orizontal, sistemul vertical, declansarea si intrarile.

Afisajul

Sistemul vertical

Sectiunea pentru verticala controleaza scala de tensiune de pe afisaj. In mod traditional, exista doua butoane in aceasta sectiune, care permit controlul individual  al pozitiei pe verticala si volti/div.

• Butonul de volti/div permit setare scalei verticale pe ecran;
• Butonul de pozitie controleaza offset-ul vertical al formei de unda de pe ecran.

Sistemul orizontal

Sectiunea pentru orizontala controleaza scala de timp de pe ecran. La fel ca sistemul vertical, controlul orizontal are doua butoane: pozitie si secunde/div.

• Butonul secunde pe diviziune (s/div) se roteste pentru a creste sau a micsora scara orizontala;
• Butonul de pozitie poate muta forma de unda la dreapta sau la stanga afisajului, ajustand offset-ul orizontal.

Folosind sistemul orizontal, poti ajusta cate perioade dintr-o forma de unda vrei sa vezi. Poti sa micsorezi si sa afisezi mai multe varfuri si minime ale unui semnal.

Sistemul de declansare

Sectiunea de declansare a osciloscopului este de obicei compusa dintr-un buton de nivel si un set de butoane pentru a selecta sursa si tipul declansatorului. Butonul de nivel poate fi rasucit pentru a seta un declansator la un anumit punct de tensiune. Exista o varietate de tipuri de declansare, care manipuleaza modul in care este activat declansatorul: declansator de margine, declansator de impuls si declansator de panta.

Sondele

Un osciloscop este bun doar daca il poti conecta efectiv la un semnal, iar pentru asta ai nevoie de sonde. Sondele sunt dispozitive cu o singura intrare care directioneaza un semnal de la circuitul tau catre osciloscop. Acestea au un varf ascutit care sondeaza intr-un punct din circuitul tau. Varful poate fi, de asemenea, echipat cu carlige, pensete sau cleme pentru a face fixarea pe un circuit mai usoara. Fiecare sonda include, de asemenea, o clema de impamantare, care ar trebui sa fie fixata in siguranta la un punct comun de impamantare pe circuitul testat.

Aplicatii ale osciloscoapelor

Osciloscoapele sunt folosite astazi in mai multe domenii, de la stiinte si inginerie, pana la medicina. Instrumentele de uz general sunt extrem de utile pentru intretinerea echipamentelor electronice si in diverse lucrari de laborator. 


 

Iata principalele domenii in care osciloscoapele sunt utilizate frecvent:

• Inginerie - ingineria electronica, a sunetului si a proiectarii computerelor se bazeaza in mare masura pe osciloscoape. Acestea se folosesc pentru atat masuratori complicate, cat si pentru a urmari sunetul si vibratiile motorului;
• Electronica - tehnicienii electronici, inclusiv cei care intretin si repara electronicele de uz casnic sau pe cele industriale (televizoare, computere si sisteme audio-video) folosesc osciloscoape pentru testarea echipamentelor, a componentelor electronice si a ansamblurilor din aceste dispozitive;
• Telecomunicatii - osciloscoapele joaca un rol crucial in analiza semnalelor digitale si analogice. Ele sunt folosite pentru a determina calitatea semnalului, pentru a detecta distorsiuni sau interferente si pentru optimizarea performantelor sistemelor de telecomunicatii;
• Medicina - osciloscoapele sunt folosite ca instrumente de masurare medicala, mai ales pentru a verifica anomaliile cardiace. Ele permit vizualizarea si interpretarea semnalelor electrice generate de corp, contribuind la diagnosticarea precisa si la tratamentul eficient al pacientilor.
• Repararea vehiculelor - mecanicii folosesc osciloscoapele pentru a testa injectoarele de combustibil sau pentru a examina si repara o masina care nu porneste;
• Educatie - osciloscoapele sunt folosite pentru predarea si studierea conceptelor legate de electronica, semnale si circuite electrice. Ele permit vizualizarea si analiza semnalelor in timp real, facilitand intelegerea fenomenelor electrice de catre studenti.

Acum ca ai aflat totul despre caracteristicile si beneficiile acestui instrument, nu ezita sa-ti procuri un osciloscop de calitate pentru bancul de lucru. Descopera selectia noastra de osciloscoape si alege-l pe cel potrivit pentru laboratorul tau. Pentru orice intrebari poti contacta echipa Bitmi cu incredere!