Ден Томел - Поиск неисправностей в электронике

В самом упрощенном виде осциллограф представляет собой вольтметр с электронно-лучевой трубкой. Однако у новичка этот прибор, со всеми его органами управления и видеоэкраном, вызывает одновременно восхищение и смущение. Осциллограф может быть одним из наиболее ценных типов оборудования при поиске неисправностей.

Основным преимуществом данного устройства является то, что оно предоставляет изображение формы измеряемого сигнала. Большинство осциллографов используют вертикальное и горизонтальное электростатическое отклонение луча электронной пушки с помощью двух пар вертикальных и горизонтальных пластин.

Хотя осциллограф широко используется для определения амплитуды напряжения, с его помощью можно измерять частоту, период, наблюдать фронты волновых сигналов, фазовый угол и частотные характеристики (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Осциллограф

Основные органы управления осциллографом и их функции.

1. Интенсивность — управление яркостью электронного луча.

2. Фокус — регулировка ширины луча.

3. Управление но вертикали — управление положением электронного луча по вертикали.

4. Управление по горизонтали — управление положением электронного луча по горизонтали.

5. Усиление по вертикали — регулирует высоту представления формы сигнала.

6. Усиление по горизонтали — регулирует ширину представления формы сигнала.

7. Управление разверткой — регулирует частоту генератора горизонтальной развертки.

8. Селектор синхронизации — позволяет выбрать внешнюю или внутреннюю синхронизацию.

9. Регулировка по оси Z — изменяет модуляцию следа сигнала.

10. Шкала калибровки — предоставляет шкалу для измерений колебаний напряжения.

Настройка осциллографа обычно выполняется следующим образом:

1. Поставьте регуляторы интенсивности, фокуса и синхронизации на минимум.

2. Установите регуляторы по вертикали и горизонтали в среднее положение.

3. Включите осциллограф и установите регулятор интенсивности на минимальную яркость.

4. Дайте осциллографу нагреться в течение 1–2 мин и регулятором фокуса установите контрастность.

5. Установите сигнал в центр с помощью соответствующих регуляторов.

6. Подключите источник переменного тока 6,3 В к входу по вертикали для калибровки.

7. Поскольку напряжение 6,3 В является среднеквадратичным значением амплитуды синусоиды 9 В (или двойной амплитуды 18 В), установите усиление по вертикали на диапазон 1,8 делений (рис. 2.4).

8. Настройте синхронизацию, чтобы появилась статическая картинка трех периодов синусоидальной кривой.

9. Теперь осциллограф настроен и откалиброван.

Рис. 2.4. Откалиброванный экран осциллографа

Каждое деление отныне соответствует 10 В. Для измерений других напряжений можно использовать аттенюатор, который позволяет умножить цену деления на 0,1, 1,10 и т. д.

С помощью внутреннего калибратора, можно настроить осциллограф на цену деления 1 В.

Более сложные измерительные приборы имеют встроенные калибраторы, отдельные и независимые средства работы с запуском, средства поиска луча.

Обычно, наряду с осциллографом, используются три основных пробника:

1. С низкой емкостью.

2. С детектором (радиочастотный).

3. С делителем напряжения.

Пробник с низкой емкостью обычно используется для измерения в схемах с высокой частотой или высоким импедансом. При использовании этого пробника уменьшается нагрузочный эффект, что повышает точность измерений.

Пробник с детектором (радиочастотный) нередко используется для измерения радиочастотных сигналов, когда до его демонстрации на осциллографе сигнал сначала необходимо обнаружить.

Пробник с делителем напряжения используется, когда измеряемое напряжение больше максимально допустимого, и его необходимо уменьшить. Обычный коэффициент деления 10:1 или 100:1.

Выбирая осциллограф, необходимо учитывать: полосу пропускания, которая может изменяться от 10 МГц (мегагерц) до более чем 100 МГц, время нарастания сигнала, запуск и другие специфические условия. Могут быть очень серьезные различия при измерениях формы сигнала между двумя осциллографами, особенно при измерениях параметров цифровых импульсов.

Например, для работы с автомобильной техникой вполне достаточно иметь осциллограф с полосой пропускания 10 МГц, а для настройки видеоаппаратуры и промышленных программируемых устройств потребуется более высокочастотный прибор.

Важны также различия между аналоговым и цифровым осциллографом. Первый обычно стоит дешевле и лучше приспособлен для измерений аналоговых и высокочастотных сигналов, в то время как второй используется для специальных измерений в цифровых системах с накоплением информации. Современные технологии предлагают сейчас аналого-цифровые приборы, которые совмещают цифровую запись с традиционными для аналоговых измерителей органами управления.

Другие специальные применения требуют возможностей записи формы сигнала. Типичным примером является аппаратура электромиографии, которая используется в биомедицинской диагностике. Это устройство использует встроенный осциллограф для измерения электрических импульсов и скорости нервной проводимости при стимуляции мышц и обеспечении чувствительности. Говоря простым языком, электроды регистрируют активность зарядов, перемещающихся от одной точки тела к другой, и мышечную или нервную активность за определенный период времени. Для пользователя важно, чтобы он мог наблюдать больше одного сигнала, наблюдать сигнал в статике, сразу получить твердую копию на принтере или сохранить его форму для сравнения результатов. Мастер по поиску неисправностей может использовать специальные возможности запуска, например ждущую развертку или увеличение времени нарастания импульса.

В настоящее время существуют сотни приборов самого разного назначения. Вот некоторые из наиболее востребованных:

♦ тестер транзисторов;

♦ тестер конденсаторов;

♦ частотомер;

♦ генератор сигналов;

♦ мегомметр;

♦ тестер напряжения;

♦ токоизмерительные клещи;

♦ неоновый тестер напряжения;

♦ тестовая лампа;

♦ цифровой логический импульсный генератор;

♦ цифровой логический пробник;

♦ прибор для проверки обмоток;

♦ оптический рефлектометр наблюдения за формой;