Краткая история осциллографа

осциллограф широко используемый электронный измерительный прибор. Он может преобразовывать невидимые электрические сигналы в видимые изображения, облегчая людям изучение изменяющихся процессов различных электрических явлений.

Некоторые люди думают, что мультиметра достаточно, чтобы справиться со всем, так зачем тратить время и силы на изучение осциллографов? Короче говоря, времена изменились. Сложность и рабочая частота современных систем электронного оборудования превосходят то, с чем в прошлом могли сравниться даже черно-белые телевизоры или радиоприемники. Научившись пользоваться осциллографом, вы определенно сможете значительно снизить нагрузку на техническое обслуживание и повысить эффективность работы.

Более того, применение осциллографов не ограничивается областью электроники. При установке соответствующих датчиков осциллографы могут измерять различные явления. Такие как датчики звука, механического давления, давления, света или тепла. Медицинский персонал также может использовать осциллографы для измерения мозговых волн. Поэтому осциллограф – очень универсальный электронный измерительный прибор, и это ни в коем случае не преувеличение.

Сегодня давайте сделаем общий обзор истории развития осциллографа.

I. Нарисуйте форму волны вручную

История осциллографа восходит к 1820-м годам. После подключения гальванометра к механической системе построения графиков формы сигналов записывались вручную. Это устройство представляло собой специальный одноконтактный коммутатор, установленный на вращающемся валу ротора. Точки контакта могли перемещаться вокруг ротора в соответствии с точной шкалой градусного индикатора, а выходной сигнал появлялся на гальванометре, который затем вручную фиксировался техническими специалистами. Поскольку этот процесс формировался в течение тысяч волновых циклов, он мог дать лишь очень грубые аппроксимации форм сигналов.

II. Автоматическое рисование сигналов с помощью оборудования

Первый автоматический осциллограф использовал гальванометр и ручку для записи диаграмм формы сигналов на непрерывно движущийся рулон бумаги. Из-за относительно высокой частоты сигналов по сравнению со временем реакции механических компонентов, сигналы не отображались непосредственно в виде изображений, а создавались в течение определенного периода времени путем объединения множества небольших сегментов различных сигналов. Он автоматически заряжал бы конденсатор от 100-го сигнала и записывал его, а каждая последующая зарядка конденсатора начиналась бы с точки чуть дальше по волне. Такие измерения формы сигнала по-прежнему представляли собой среднее значение сотен циклов волны, но были более точными, чем ранее нарисованные от руки диаграммы формы сигнала.

III. Имитированный осциллограф

Аналоговый осциллограф в основном основан на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ). Испускаемый им электронный луч проходит через системы горизонтального и вертикального смещения и попадает на флуоресцентное вещество на экране, отображая форму волны.

Электронно-лучевая трубка для осциллографов:

1. Электрод отклонения напряжения

2. Электронная пушка

3. Электронный луч

4. Катушка фокусировки

5. Экран покрыт слоем люминофора.

В 1940-х годах развитие радиолокации и телевидения потребовало инструментов наблюдения за формой сигналов с отличными характеристиками. Компания Tektronix успешно разработала синхронный осциллограф с полосой пропускания 10 МГц, который лег в основу современных осциллографов.

Прицел с функцией синхронного сканирования

Для увеличения полосы пропускания аналогового осциллографа необходимо комплексно улучшить характеристики осциллографической трубки, вертикального усиления и горизонтальной развертки. Чтобы улучшить полосу пропускания цифрового осциллографа, необходимо повысить только производительность аналого-цифрового преобразователя на входе. Особых требований к трубке осциллографа и схеме сканирования не предъявляется. Кроме того, цифровые осциллографы могут полностью использовать возможности памяти, хранилища и обработки, а также различные функции запуска и предварительного запуска. В 1980-е годы на рынке доминировали цифровые осциллографы, и многие производители прекратили выпуск аналоговых осциллографов. Аналоговые осциллографы постепенно сошли с исторической сцены.

IV. Цифровой осциллограф

Цифровые осциллографы — это высокопроизводительные осциллографы, которые производятся с использованием ряда технологий, таких как сбор данных, аналого-цифровое преобразование и программирование. Цифровые осциллографы обычно поддерживают многоуровневые меню, предоставляя пользователям различные параметры и множество функций анализа. Некоторые осциллографы также предлагают возможности хранения данных, позволяющие сохранять и обрабатывать сигналы.

Что касается осциллографов с полосой пропускания в пределах нескольких сотен мегагерц, то осциллографы отечественных марок уже способны конкурировать с зарубежными марками по производительности и имеют очевидные преимущества по соотношению цена-качество.

Цифровые осциллографы обладают большинством основных функций аналоговых осциллографов. Например, функция отображения сигналов, рабочий режим xY, основные методы запуска и т. д. Они также включают в себя такие функции, как задержка запуска, режим связи входного сигнала, регулировка отклонения и калибровка выхода источника сигнала.

В цифровые осциллографы добавлено еще несколько полезных функций по сравнению с аналоговыми осциллографами. К наиболее распространенным из них относятся автоматический выбор диапазона, автоматическое измерение различных параметров, сохранение форм сигналов и состояния настроек, интерфейсной шины, отображение аппроксимации средней кривой (метод интерполяции), фильтрация верхних и нижних частот полосы пропускания, режим работы триггера и выбор условий триггера, курсорное измерение и т. д.

V. Сенсорный осциллограф

В современную эпоху человечество переживает цифровую революцию. Новые технологии, такие как 5G, Интернет вещей, большие данные, облачные вычисления и искусственный интеллект, постоянно развиваются и развиваются. Осциллографы также переживают революцию. Сенсорный режим работы смартфонов по сравнению с традиционным нажатием клавиш оказался более эффективным. Производители осциллографов также рассматривают возможность применения сенсорной технологии в осциллографах для замены традиционных методов управления с помощью клавиш и ручек.

Устаревание исходного технического оборудования и медленное совершенствование существующих технологий доставляли инженерам немало головной боли. Сенсорный осциллограф предоставил инженерам совершенно новый опыт использования, значительно повысив первоначальную эффективность работы. Этот новый интерактивный метод позволяет инженерам быстро выявлять проблемы во всей конструкции продукта и использовать результаты испытаний для анализа, чтобы обнаруживать и решать проблемы, не беспокоясь больше о том, как работать с осциллографом.