Сервисные осциллографы
В наше время простые и вполне современные аналоговые осциллографы часто именуют сервисными, поскольку такие приборы широко используются в радио- и телевизионных мастерских, на рабочих местах предприятий, где осуществляется осциллографический контроль работы различных изделий, в учебных лабораториях, а также в радиолюбительской практике. Основное назначение этих приборов -контроль формы сигналов и простейшие грубые измерения их параметров. Для наблюдения сигналов используется обычная электронно-лучевая трубка (ЭЛТ).
Несмотря на разработку новейших цифровых осциллографов, потребность в простых сервисных осциллографах остается большой в силу следующих причин:
• аналоговые осциллографы намного дешевле цифровых;
• работа в реальном времени исключает искажения, принципиально присущие цифровым приборам (связанные с квантованием сигналов);
• исключаются пропуски сигналов и задержки в них при отображении на экране;
• ремонт аналоговых приборов намного проще и дешевле, чем цифровых.
Можно выделить два характерных типа таких приборов: малогабаритные осциллографы с полосой частот до 5-10 МГц и до 10-30 МГц.
Типичным представителем простейших сервисных осциллографов являются одноканальные осциллографы GOS-305 фирмы Good Will с полосой частот 5 МГц и GOS-310 с полосой частот усилителя вертикального отклонения 10 МГц. Приборы внешне почти идентичны и отличаются только исполнением (вертикальное - рис. 1 или горизонтальное). Осциллограф G0S-310 имеет дополнительно синхронизацию телевизионным сигналом. Приборы имеют режим X-Y, хороший дизайн и приемлемом соотношение качество/цена.
Рис. 1. Универсальный малогабаритный осциллограф GOS-310 в вертикальном исполнении
К отечественным сервисным одноканальным осциллографам относится портативный осциллограф С1-118. Он выполнен в пластмассовом корпусе и имеет габариты 336x212x133 мм, размер экрана 60x80 и массу 4,5 кг. С1-118 - один из немногих портативных осциллографов, имеющий два канала, полосу пропускания 20 МГц и развертку с возможностью синхронизации ТВ сигналом. Многие из таких приборов выпускались крупными сериями еще во времена СССР и до сих пор складские запасы их распродаются на рынке, нередко по вполне доступным ценам.
Рис. 2. Сервисный универсальный осциллограф С1-159 в горизонтальном исполнении
Сервисный одноканальный 10 МГц осциллограф С1-159 (рис. 2) - это простой в обращении малогабаритный осциллограф. Он может быть рекомендован специалистам по ремонту бытовой аудио- и видеотехники, радиолюбителям, а также для применения в качестве учебного пособия в школах и профессионально-технических учебных заведениях.
Приведем технические характеристики осциллографа C1-159:
• Полоса пропускания: 10 МГц (1 канал Y).
• Время нарастания: 35 нс.
• Коэффициенты отклонения: 2 мВ/дел...10 В/дел.
• Входной импеданс: 1 М0м/30 пФ.
• Максимальное входное напряжение: 250 В.
• Коэффициенты развертки: 20 нс/дел...0,02 с/дел.
• Диапазон частот синхронизации: до 15 МГц.
• Погрешность измерения сигнала и времени: ±5%.
• Источники синхронизации: внутренний, внешний.
• Экран: 60x40 мм (10x6 дел).
• Диапазон рабочих температур: + 5...+35°С.
• Питание: 220 В ± 10%, 50 Гц.
• Потребляемая мощность: 25 Вт.
• Габариты: 350x260x110 мм.
• Масса: 4 кг. Двухканальный осциллограф С1-
137 с полосой пропускания 25 МГц является базовой моделью этой серии и отличается компактной конструкцией, небольшой массой и простотой управления. Высокая чувствительность прибора (до 2 мВ/дел) позволяет обнаружить помехи, шум, наложения и искажения на малых амплитудах исследуемого сигнала.
Модель С1-137/1 может быть использована в качестве базы для создания небольшой измерительной лаборатории радиомастера. Этот комбинированный прибор, объединяющий в одном корпусе двух-канальный осциллограф и 3,5-разрядный цифровой мультиметр с индикацией показаний на ЖК индикаторе, обеспечивает независимые и одновременные измерения.
Серия сервисных двухканальных осциллографов С1-160 (рис. 3), С1-160/1 предназначена для визуального наблюдения и измерения электрических сигналов в реальном масштабе времени в диапазоне напряжений от 4 мВ до 40 В и длительностью от 40 нс до 1 с в полосе частот от 10 Гц до 25 МГц (для С1-160) и от 10 Гц до 20 МГц (для С1-160/1). Размеры экрана у этих приборов - 100x80 мм,потребляемая мощность - не более 65 Вт, габаритные размеры 410x310x145 мм и масса 7,5 кг.
Рис. 3. Сервисный универсальный осциллограф С1-160
Осциллограф С1-160, кроме того, может использоваться для наблюдения параметров 2-и 3-полюсни-ков при помощи встроенного тестера компонентов. Наличие режима синхронизации ТВ сигналом обеспечивает стабильное отображение формы видеосигнала.
Несколько сервисных осциллографов выпускается под маркой ОСУ (Осциллографы Сервисные Универсальные). Это самые дешевые из представленных ныне на рынке отечественных осциллографов. Подобные приборы по конструкции и характеристикам аналогичны приборам китайской корпорации MPC Corp. (Шанхай) и иногда продаются под ее маркой.
Осциллограф 0СУ10А (в вертикальном исполнении)и ОСУ10В (в горизонтальном исполнении) - самый простой и дешевый (цена около 5000 руб.) прибор из этой серии. Это одноканальный осциллограф с полосой частот от 0 до 10 МГц и чувствительностью по оси Y от 5 мВ/дел до 5 В/дел, диапазон разверток (автоколебательный и ждущий режимы) - от 0,1 мкс/дел до 100 мс/дел, входной импеданс усилителя Y - 1 МОм / 30 пФ, максимальное входное напряжение -400 В. Погрешность измерения напряжения и длительности - не более 3%. Размеры рабочей области экрана - 60x50 мм, габариты -220x90x270, масса - 3 кг.
ОСУ20 - простой и недорогой (около 10000 руб.) двухканальный осциллограф. Он имеет полосу частот от 0 до 20 МГц и чувствительность по оси Y от 5 мВ/дел до 20 В/дел, диапазон разверток (автоколебательной и ждущей) - от
0.2 мкс/дел до 0,2 с/дел с возможностью растяжки в 10 раз. Входной импеданс усилителя Y - 1 МОм / 30 пФ, максимальное входное напряжение - 400 В (с делителем 1:19). Режимы отображения: канал 1, канал 2, изменение полярности в канале 2, суммирование сигналов каналов 1 и 2, поочередная коммутация каналов 1 и 2. Погрешность измерения напряжения и длительности - не более 3%. Размеры рабочей области экрана - 100x80 мм, габариты - 316x132x410, масса
7,8 кг. Прибор имеет входы каналов X и Z, что позволяет выполнять специальные измерения, например, контролировать частоты по фигурам Лиссажу или наблюдать вольтамперные характеристики нелинейных приборов.
Универсальные аналоговые осциллографы производства Беларуси
Современные универсальные осциллографы отличаются от сервисных в основном более широкой полосой частот (50 МГц и выше) и более современной элементной базой, позволившей улучшить параметры приборов. Это открывает возможности широкого применения таких приборов в научных исследованиях и разработках, а также в качестве инструментального средства наладки сложных технических изделий в промышленности. Обширная номенклатура этих приборов выпускается Минским приборостроительным заводом.
Осциллограф универсальный С1-126 (рис. 4) предназначен для исследования и измерения параметров однократных и периодических электрических сигналов в полосе частот 0...100 МГц. Может использоваться для научных и экспериментальных исследований в жестких условиях эксплуатации. Обеспечивает следующие типовые режимы отображения: канал А, канал В, изменение полярности сигнала в канале В, канал С, канал D, суммирование сигналов в каналах А+D, поочередная или прерывистая коммутация каналов A,B,C,D. Эти режимы предусмотрены практически во всех осциллографах данного класса.
Рис. 4. Универсальный осциллограф С1-126
рование сигналов в каналах А+D, поочередная или прерывистая коммутация каналов A,B,C,D. Эти режимы предусмотрены практически во всех осциллографах данного класса.
Технические характеристики осциллографа C1-126:
• Количество каналов 2+2.
• Полоса пропускания: 100 МГц.
• Время нарастания: 3,5 нс.
• Коэффициенты отклонения по вертикали: 5 мВ/дел - 5 В/дел (A и D), 0,1 В/дел -0,5 В/дел (В
и С) и 1 мВ/дел - 1 В/дел в режиме x5 (А).
• Входной импеданс: 1 МОм/25 пФ.
• Максимальное входное напряжение: 100 В.
• Коэффициенты разверток: основной 20 нс/дел - 0,2 с/дел, задержанной 20 нс/дел - 20 мс/дел.
• Режимы развертки: автоколебательный, ждущий и однократный.
• Источники синхронизации: канал А, канал В, канал С, канал D, от сети.
• Внутренняя синхронизация: для каналов А и D в диапазоне частот 10 Гц ... 50 МГц и 10 Гц ... 100 МГц - для В и С.
• Внешняя синхронизация: до 100 МГц.
• Калибратор: меандр (1 кГц; 0,6 В).
• Экран: 100x80 мм.
• Питание: 220 В ± 10% (50.60 Гц); 115/220 В ± 5% (400 Гц).
• Потребляемая мощность: 100 Вт.
• Габариты 432x338x171 мм.
• Масса: 8,5 кг.
Удобство и прочность конструкции, высокая временная и температурная стабильность характеризуют портативный 50 МГц двухканаль-ный осциллограф С1-127. В нем есть возможность работы дополнительно от источника постоянного напряжения 27 В (например, от аккумулятора), что позволяет применять прибор не только в стационарных, но и в походных условиях. Благодаря широкому применению микросборок частного применения, а также импульсного блока питания достигнуто значительное снижение веса, габаритных размеров, потребляемой мощности прибора.
Еще один прибор - это С1-157 (рис. 5), который является универсальным 100 МГц двухканальным портативным осциллографом и предназначен для исследования электрических сигналов, измерения их амплитудных и временных параметров. В прибор встроен тестер радиокомпонентов, с помощью которого можно проводить анализ характеристик полупроводниковых приборов. Размеры экрана -100x80 мм (10x8 дел), потребляемая мощность - 75 Вт, габариты -395x338x169 мм, масса - 8 кг.
Рис. 5. Универсальный 100 МГц осциллограф C1-157
Универсальный осциллограф С1-164 (рис. 6) предназначен для исследования в двух каналах периодических электрических сигналов путем измерения в полосе частот от 10 Гц до 150 МГц их амплитудных параметров в диапазоне от 20 мВ до 40 В (с делителем 1:10 - до 250 В), временных параметров в диапазоне от 8 нс до 20 с по шкале экрана ЭЛТ и с помощью маркеров, визуального наблюдения в полосе частот от 10 Гц до 200 МГц, а также для измерения параметров 2- и 3-полюсников при помощи встроенного тестера компонентов. Рабочая часть экрана ЭЛТ - 100x80 мм, габариты - 415x405x170 мм, масса -8 кг, потребляемая мощность - не более 90 Вт.
Рис. 6. Универсальный 150 МГц осциллограф C1-164
В осциллографе применен современный PIC-контроллер, что позволило организовать электронное управление режимами работы и, с помощью маркеров, измерять амплитудные, временные и частотные параметры сигналов. Отличительной особенностью осциллографа является применение импортной ЭЛТ с повышенной яркостью и малыми геометрическими искажениями.
Уровень отечественных (или, точнее, белорусских) осциллографов вполне соответствует среднему мировому уровню подобных приборов. Но по массо-габаритным показателям и внешнему виду наши приборы проигрывают лучшим образцам осциллографов зарубежных фирм.
Современные универсальные осциллографы фирмы Good Will
На российском рынке измерительной аппаратуры широко представлены универсальные аналоговые осциллографы серии GOS компании Good Will (Instek). Их параметры и даже конструкция близки к параметрам и конструкции описанных выше осциллографов. В связи с этим рассмотрим приборы этой серии обзорно.
Приборы G0S-620/620FG - это 20 МГц двухканальные осциллографы с высокой чувствительностью в канале Y - 1 мВ/дел. Приборы имеют синхронизацию телевизионным сигналом, вход Z и выход канала CH1. Модель G0S620FG (рис. 7) имеет встроенный функциональный генератор, генерирующий синусоидальный, прямоугольный и треугольный сигналы с частотами от 0,1 Гц до 1 МГц и полной амплитудой до 14 В при выходном сопротивлении 50 Ом. Входной импеданс приборов - 1 МОм / 25 пФ, габариты - 310x150x455 мм, масса - 8,5 кг. Более новая серия приборов GOS-622G и GOS-626G имеет экранную графику и курсорные измерения.
Рис. 7. Универсальный осциллограф GOS-620GF со встроенным функциональным генератором
Двухканальные осциллографы GOS-635G (рис. 8) имеют полосу частот вертикального отклонения до 35 МГц, максимальную чувствительность - 1 мВ/дел, синхронизацию телевизионным сигналом, вход Z, выход канала CH1, ряд дополнительных функций развертки.
Рис. 8. Универсальный 35 МГц осциллограф GOS-635G
Новая серия четырехканальных двухлучевых осциллографов GOS-6000 содержит 30 МГц приборы G0S-6030/6031 и 50 МГц приборы G0S-6050/6051. Чувствительность приборов по вертикали составляет от 1 мВ/дел до 20 В/дел. Приборы GOS-6031/6051 имеют расширенные возможности: курсорные измерения, 6-разрядный цифровой измеритель частоты, 10 установок памяти для записи осциллограмм. У всех приборов есть синхронизация телевизионным сигналом, выход канала CH1, вход Z, звуковая и ЖК индикация. Размеры приборов 275x130x370 мм.
Серия GOS-6112/6103/6103C -100 МГц двухканальные осциллографы. В модель G0S-6103C встроен 6-разрядный частотомер. В GOS-6103/G0S-6103C предусмотрено 10 установок памяти. В приборах GOS-6103/G0S-6103C предусмотрена автоматическая установка оптимальной длительности развертки. У всех приборов имеются 7 режимов курсорных измерений, панель цифровых контрольных функций, светодиодные и звуковые индикаторы, телевизионная синхронизация, выход триггера, вход Z.
Наиболее широкополосными являются 200 МГц двухканальные осциллографы G0S-6200 (рис. 9) со встроенным цифровым 6-разрядным цифровым измерителем. Особенность осциллографов - возможность выделения из телевизионного сигнала различных цветовых систем (NTSC, PAL, SECAM) отдельных телевизионных строк. Есть 10 установок памяти, 7 видов курсорных измерений,панель установок цифрового мультиметра, звуковая и светодиодная индикация, выход триггера развертки, вход Z. Эти приборы являются самыми "мощными" среди аналоговых универсальных осциллографов фирмы Good Will Instruments.
Рис. 9. Универсальный 200 МГц осциллограф GOS-6103
Осциллографы фирмы PINTEK
К сравнительно дешевым приборам из Юго-Восточной Азии относятся осциллографы тайваньской фирмы PINTEK, появившиеся на российском рынке несколько лет назад. Они ориентированы на отладку электронного оборудования, ремонт и лабораторные исследования. Данные об осциллографах этой фирмы можно найти на ее интернет-сайте www.pintek.com.tw/.
Самым простым прибором этой компании является сервисный аналоговый 20 МГц двухканальный осциллограф PS-200 - рис. 10. Он
Рис. 10. Осциллограф PS-200 фирмы PINTEK
имеет экран 8x10 дел. Чувствительность прибора по вертикали - от 5 мВ/дел до 5 В/дел, возможно ее увеличение в 5 раз, погрешность измерения - 3% и 5% (в режиме умножения чувствительности). Входной импеданс - 1 МОм/25 пФ, длительность развертки - от 0,1 мкс/дел до 2 с/дел, погрешность временных измерений без растяжки развертки 3% и 6% - при растяжке. Модель PS-205 имеет встроенную линию задержки.
Основные данные нескольких аналоговых осциллографов фирмы PINTEK представлены в следующей таблице:
Остальные параметры этих приборов аналогичны приведенным для модели PS-200. Приборы выпускаются в стандартных корпусах и внешне отличаются числом ручек управления и цветом оформления передней панели. Приборы имеют габариты 324x398x132 мм и массу 8,5 кг.
В осциллограф PS-257 встроен цифровой мультиметр, измеряющий постоянное напряжение до 1000 В, переменное до 750 В и сопротивление до 50 МОм. Он позволяет также прозванивать цепи и проверять диоды. Осциллограф PS-705 имеет задержанную развертку - "лупу времени" и простейший характериограф для наблюдения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов.
В новейший 40 МГц двухканальный осциллограф PS-406 встроен цифровой частотомер. Прибор имеет чувствительность по вертикали до 1 мВ/дел и разрешение развертки 10 нс. Частотомер с индикатором на красных светодиодах измеряет частоты от 0,1 Гц до 50 МГц с разрешением в 0,001 Гц и автоматическим выбором предела измерения. Чувствительность частотомера - 1 мВ.
О применении аналоговых осциллографов
Несмотря на бурное развитие цифровых осциллографов аналоговые приборы сохраняют многие области преимущественного применения. К примеру, они обеспечивают более удобное наблюдение ам-плитудно-модулированных колебаний - см. рис. 11, где отчетливо видны модулирующий НЧ сигнал и модулированный ВЧ сигнал. Такую осциллограмму трудно получить при использовании дешевых цифровых осциллографов, поскольку при наблюдении ВЧ сигналов нужно большое число выборок.
Малая точность измерений -главный недостаток аналоговых приборов. Частично он устраняется
Рис. 11. Наблюдение моделированного сигнала на экране трубки аналогового осциллографа
при использовании курсорных измерений. Однако, чудес от таких измерений ждать не стоит - точность позиционирования курсоров (вертикальных и горизонтальных пунктирных линий, перемещаемых потенциометрами) ограничена, в частности, шириной луча трубки. Тем не менее у приборов с курсорными измерениями погрешность измерений уменьшена до 2-3% (против 5-10% у обычных осциллографов).
Для осциллографов с полосой пропускания более 100 МГц актуально измерение их временных параметров, прежде всего, времени нарастания и спада переходной характеристики. Для этого требуются генераторы импульсов с очень малой (доли нс) длительностью фронтов. Ряд фирм выпускает такие генераторы - тестеры. На рис. 13 показан такой прибор - Scope Tester HZ60-3, выпускаемый фирмой HAMEG. Его внешний вид показан на рис. 12.
Рис. 12. Осциллографический тестер Scope Tester HZ60-3
Этот очень простой прибор с батарейным питанием имеет следующие технические характеристики:
• 7 высокостабильных кварцован-ных частот для калибровки разверток: 1-10-100 Гц, 1-10-100 кГц и 1 МГц.
• Калиброванные постоянные напряжения.
• Выход импульсов с временем нарастания менее 1 нс.
• 3 уровня напряжений: 25 мВ на нагрузке 50 Ом, 0,25 В и 2,5 В.
• Работа от батарей - 4x1,5 В (элементы AA).
• Размеры: 125x80x42 мм.
В заключении отметим тенденции развития современных аналоговых осциллографов:
• применение укороченных трубок с плоским экраном и нанесенной на него калибровочной сеткой;
• введение курсорных измерений;
• автоматизация измерений с помощью встроенного микропроцессора;
• вывод результатов вычислений на экран трубки;
• применение встроенных цифровых измерителей временных параметров, частоты, периода, напряжения, тока и т.д.
К сожалению, все это ведет к удорожанию приборов и они из "бюджетных" часто превращаются в уникальные и дорогие универсальные осциллографы [1]. Ныне такие приборы испытывают явную конкуренцию со стороны другого класса осциллографов - цифровых.
Литература
1. Дьяконов В. П. Современная осциллография и осциллографы. Серия: Библиотека инженера. М.: СОЛОН-Пресс, 2005.
Источник: Ремонт и сервис