Цифрови осцилоскопи

Oсцилоскопите са електронни измервателни уреди за наблюдение на постоянно променящи се величини на напрежението в двузимерна калибрирана скала върху екран, изобразяващ изменението на стойностите на една или повече променливи за даден период от време. Различаваме основно два типа такова оборудване: аналогови осцилоскопи с катодно-лъчева тръба и цифрови осцилоскопи (DSO, digital storage oscilloscope).

Осцилоскопи се използват в радиоелектрониката, телекомуникациите, научноизследователската дейност, медицината, инженерната дейност и т. н. Освен уреди с универсално предназначение, на пазара са достъпни и специализирани осцилоскопи, проектирани за нуждите на специфични приложения, например анализ на работата на запалителните уредби в автомобилостроенето или изобразяване на сърдечна честота под формата на електрокардиограма в медицината и т. н.

Аналогови и цифрови осцилоскопи
За разлика от аналоговите осцилоскопи, цифровите уреди боравят с бинарен код (нули и единици), чрез който се преобразува в цифров вид информацията от измерването на съответните параметри. Аналоговите осцилоскопи директно налагат графиката (амплитудата) на наблюдаваните променливи към електронната двуизмерна скала на екрана на уреда. Флуктуациите на напрежението се изобразяват като вълна върху две координатни оси (X и Y, обозначаващи стойности на променливата и период от време). За да покаже измененията в измервания сигнал, цифровият осцилоскоп първо преобразува данните от измерванията в цифрова информация, която впоследствие обработва и изобразява под формата на стандартна графична осцилограма на дисплея.

Принцип на работа
За да преобразуват аналоговата информация от измерванията в цифрова, дигиталните осцилоскопи използват аналогово-цифрови конвертори (ADC), съхраняват преобразуваните данни в своята памет, където по цифров път обработват сигнала. Накрая обработеният сигнал се конвертира в графичен вид на дисплея. Тъй като цифровата информация се съхранява в паметта на уреда, тя може да бъде обработена както от самия цифров осцилоскоп, така и от компютър, свързан към него. Аналоговите осцилоскопи не разполагат с памет и при тях сигналът може да бъде изобразяван само в момента на измерването, но не и отложено във времето.

В допълнение към изобразяване на кривата на изменение на съответната променлива, цифровите осцилоскопи позволяват и прецизно автоматично измерване на параметри като амплитуда, честота, време на нарастване, изкривяване и др. Освен напрежение, осцилоскопите могат да измерват и други променливи величини като звук, температура или вибрации. Съответната променлива се преобразува в напрежение и се изобразява на дисплея по същия начин – като сигнална вълна с дадена форма и крива на изменение.

Предимства на цифровите осцилоскопи
Цифровите осцилоскопи имат собствена памет и могат да съхраняват поредица от осцилограми, които да бъдат обработвани и възпроизвеждани на дисплея в желания момент. Основно предимство на дигиталните уреди е, че те са много по-компактни от аналоговите, което ги прави подходящи за мобилна работа и полеви измервания в индустрията.

На пазара се предлагат решения с различен работен честотен обхват (честотна лента) и различен брой входни канали, като най-съвременните уреди са 8- или 16-канални (включително за логически елемент) с непаралелни комплекти тригери и разнообразни инструменти за анализ на сигнала.

Приложения
Цифрови осцилоскопи се прилагат масово при проектирането, производството и поддръжката на електронно оборудване. Сред най-важните предимства на цифровите уреди е възможността за наблюдение на бързи или високочестотни процеси. Посредством цифров анализ на входящия сигнал могат да бъдат регистрирани преходни трептения и проблеми/дефекти в сигнала от различен характер като шумове, изкривявания, изменения в честотата и др. Широкият набор от функции на дигиталните инструменти ги прави подходящи както при проектиране на различни електронни устройства, така и при поддръжка и различни проверки при сертифициране.

Съвременните цифрови осцилоскопи най-често разполагат с вградени базови библиотеки със спецификации и стойности на различни параметри, чрез които може лесно да се провери съответствието на електронното устройство с даден стандарт.

Цифрови осцилоскопи за смесени сигнали
Те позволяват едновременно наблюдение на аналогови и цифрови сигнали и установяване на корелации от различен характер между отделните електронни компоненти на дадено устройство. Посредством такива прибори могат да се отстраняват аномалии и дефекти в работата на електронното оборудване, прецизно да се измерват широк набор от параметри и да се осъществява мониторинг на причинно-следствени връзки между отделните сигнали.

Цифровите осцилоскопи за смесени сигнали се предлагат с различни сонди за измерване на напрежение, сонди за постоянен и променлив ток, логически сонди за смесени сигнали, както и специализиран софтуер за измерване, мониторинг, събиране, анализ и съхранение на данни.