В этой статье мы расскажем о том, какие бывают осциллографы, какие имеют плюсы и минусы. Также поговорим о том, как правильно выбрать данный прибор и на что обратить внимание при покупке.

Как сделать правильный выбор?

Выбор нового осциллографа может стать достаточно сложной задачей, поскольку сегодня на рынке представлен широкий выбор моделей. Перед покупкой нужно постараться ответить для себя на такие вопросы:

• где вы намерены пользоваться прибором?
• нужно ли вам измерять сигналы в нескольких точках схемы одновременно?
• какая амплитуда сигналов, которые вы планируете измерять?
• какие частоты имеются в измеряемых вами сигналах?
• вам нужно мерять периодические или одиночные сигналы?
• понадобится ли вам в вашей работе функция быстрого преобразования Фурье?

Виды осциллографов

Существует несколько типов осциллографов:

• аналоговые
• цифровые. Эта группа в свою очередь делится на запоминающие, люминофорные, стробоскопические и виртуальные или USB – осциллографы. 

Главное преимущество аналогового осциллографа заключается в отсутствии шумов, которые фактически имеют цифровую природу. Если для вас крайне важен уровень точности при передаче формы исследуемого сигнала, тогда вам стоит выбрать — аналоговый прибор.
К достоинствам цифрового осциллографа можно отнести:

• небольшие габариты и малый вес
• большая полоса пропускания
• можно измерять одиночный сигнал
• дружественный интерфейс
• можно проводить измерения на экране
• цветной дисплей
• можно хранить и печатать данные
• возможна цифровая обработка сигналов (в форме быстрого преобразования Фурье, сложения, вычитания, интегрирования и другое)
• можно применять к сигналам цифровую фильтрацию.

Цифровые осциллографы также способны на высокоскоростной сбор данных, их можно интегрировать в систему автоматического тестирования, что является актуальным на производстве.
Кроме этого, цифровые приборы часто имеют в одном корпусе и дополнительные устройства:

• цифровой (логический) анализатор. Подобные приборы могут анализировать пакеты цифровых данных, к примеру, передаваемых через различные интерфейсы I2C, USB, CAN, SPI
• генератор функций (сигналов произвольной формы)
• генератор цифровых последовательностей.

Когда осциллограф создают в виде переносного устройства, его зачастую совмещают с мультиметром. К главным преимуществам цифрового прибора относят:

• независимость от питающей сети
• компактные размеры
• высокий уровень мобильности
• универсальность. 

Цифровой осциллограф состоит из:

• делителя
• усилителя
• преобразователя аналогового сигнала
• памяти
• блока управления и выведения на ЖК панель.

Принцип действия цифрового запоминающего осциллографа придает ему большие возможности. Поступающий аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму, и сохраняется. Скорость сохранения зависит от управляющего устройства. Верхнюю границу задает скорость преобразователя, а у нижней границы нет ограничений.
Путем преобразования сигнала в цифровой код можно увеличить устойчивость отображения, сохранить информацию в память, упростить растяжку и масштаб. Наличие дисплея вместо электронной трубки дает возможность показывать любую информацию и осуществлять управление прибором. Более дорогие модели имеют цветной экран, вследствие чего появляется возможность различать сигналы других каналов, а при помощи курсоров выделять цветом разные места.
Используемые процессоры обработки сигнала позволяют обработать спектр сигнала при помощи анализа преобразованием Фурье. Цифровые данные дают возможность записать в память экран с результатами измерения, а после распечатать на принтере. Большая часть приборов оснащена накопителями для записи изображения в архив и дальнейшей обработки.
Цифровые люминофорные осциллографы работают на новой структуре построения, которая базируется на цифровом люминофоре. Он осуществляет имитацию по подобию с аналоговыми устройствами изменения изображения на экране. Такие приборы позволяют видеть на дисплее все детали модулированных сигналов, как и аналоговые виды. Стоит отметить, что обеспечивается их анализ и хранение в памяти.
Люминофорные устройства, как и запоминающиеся, обладают своей памятью для хранения разных данных, среди прочего там сохраняется разница задержки времени между разными пробниками. Поиск повреждений в импульсных блоках существенно упрощается вследствие возможности люминофорных осциллографов выводить информацию с изменяемой интенсивностью.
В люминофорных цифровых осциллографах разработчики соединили плюсы цифровых и аналоговых приборов. Люминофорные устройства отличаются всеми плюсами запоминающих осциллографов, гарантируя возможности аналоговых приборов: скорую реакцию на смену сигнала и его отображение с разным уровнем яркости.
В цифровых стробоскопических осциллографах используется эффект последовательного стробирования сигнала. В процессе повторения сигнала выбирается моментальное значение в конкретной точке. С поступлением нового сигнала точка выбора перемещается по сигналу. Это осуществляется до окончательного стробирования сигнала. Преобразованный таким образом сигнал в форме огибающей линии мгновенных величин сигнала входа, повторяет форму сигнала.
Длительность модифицированного сигнала на много больше длительности тестируемого сигнала, а следовательно, присутствует сжатие спектра. Вследствие чего увеличивается полоса пропускания. Стробоскопические типы осциллографов отличаются довольно большими полосами пропускания, чем дают возможность исследовать периодические сигналы с наименьшей длительностью. Однако, цена таких приборов довольно высока, их используют для сложных задач.
Виртуальный электронный осциллограф – это новейшая разработка в линейке осциллографов. Эти приборы могут быть как отдельным устройством с параллельным портом для вывода или ввода данных, портом USB, так и встроенными вспомогательными приборами на базе карт ISA. Благодаря наличию программной оболочки в виртуальных осциллографах можно осуществлять полное управление устройством. Кроме этого присутствует несколько возможностей сервиса:

• импорт и экспорт данных
• цифровая фильтрация
• различные измерения
• математическая обработка данных.

Осциллографы с использованием персонального компьютера применяют для широких возможностей измерения. К примеру, чтобы обслуживать и разрабатывать радиотехническую и электронную аппаратуру. Также они используются в телекоммуникационной связи, при разработке компьютеризированных устройств.
Такие приборы вполне доступны по стоимости, они просты в использовании, имеют компактные размеры. Из недостатков стоит выделить невозможность измерения и отображения постоянной величины сигналов.
Среди USB-приставок часто можно встретить настоящих гигантов, которые совмещают в своем корпусе несколько устройств, например, осциллограф, цифровой анализатор, генератор сигналов произвольной формы и генератор цифровых последовательностей.

Характеристики осциллографа

Работа с осциллографом включает знание основных характеристик этого прибора. И, пожалуй, самыми основными являются полоса пропускания и частота дискретизации. При измерении переменных сигналов помните, что они отличаются определенной максимальной частотой и если показатели окажутся выше, то уровень точности измерения снизится. Это и устанавливает полосу пропускания. Она должна быть в 5 раз больше показателей частоты определяемого сигнала.
Для несложных работ с усилителями звуковой частоты и цифровыми схемами вам подойдут приборы с частотой 25 МГц. А вот профессиональные исследования и схемы радиочастот нуждаются в приборе с частотой от 100 до 200 МГц. С ростом значения верхней полосы растет и стоимость устройства.
От показателя дискретизации зависит скорость обработки входного сигнала осциллографом. Также дискретизация оказывает влияние и на качество картинки, отображаемое на экране.
Еще один важный параметр – это тип питания. Он зависит от условий использования прибора. К примеру, если работа будет осуществляться в разных помещениях, то стоит выбирать модели, работающие от аккумуляторной батареи. Максимальное время работы такого устройства составляет восемь часов. Осциллограф, который способен работать от электрической сети, используют в мастерских, учебных классах или в лабораториях.
Численность каналов оказывает влияние на количество воспроизводимых на экране независимых сигналов. Функция наблюдения за несколькими графиками одновременно, дает возможность провести анализ и сопоставить их. Стандартом является наличие от двух до четырех каналов.
Устройство и принцип действия
Инструкция по эксплуатации осциллографа идет в комплекте с каждым устройством. Перед использованием прибора вы обязательно должны ознакомиться с ней. Именно в ней детально описывается, как пользоваться осциллографом.
Работа с осциллографом позволяет:

• выяснить форму сигнала
• выяснить частоту и период сигнала
• провести измерение амплитуды сигнала
• измерить силу тока, но не напрямую 
• выяснить угол сдвига фазы сигнала
• провести сравнение сигналов между собой (при наличии такой функции)
• определить АЧХ.

При наличии возможности используемый прибор необходимо заземлить. В том случае, если в вашем приборе присутствует встроенный калибратор, то по инструкции к прибору его нужно откалибровать.
Подключение осциллографа к исследуемой цепи проводится при помощи щупа. Щуп – это коаксильный провод, один конец которого является разъемом для подключения к осциллографу, а второй нужен для подключения к исследуемой цепи.
Любой осциллограф имеет регулятор сигнала, при помощи которого проводится изменение масштаба выводящегося на экран изображения. К примеру, если выставить масштаб напряжения 1 В на 1 клетку и создать экран высотой в 10 клеток, то сигнал, который передает напряжение в 30 В будет не заметен. И в противоположном случае — для того, чтобы наблюдать осциллограмму низкого напряжения, необходимо увеличить масштаб. Для устранения «невидимости» сигнала стоит выстроить масштаб согласно измеряемым величинам.