Не секрет, что у начинающих радиолюбителей не всегда есть под рукой дорогое измерительное оборудование. К примеру осциллограф, который даже на китайском рынке, самая дешевая модель стоит порядка нескольких тысяч.
Бывает осциллограф нужен для ремонта различных схем, проверка искажений усилителя, настройки звуковой техники и т.п. Очень часто низкочастотный осциллограф используется при диагностике работы датчиков в автомобиле.
В этом ряде случаем вам поможет наипростейший осциллограф, сделанный из вашего персонального компьютера. Нет, ваш компьютер никак не придется разбирать и дорабатывать. Вам понадобится всего на всего спаять приставку – делитель, и подключить её к ПК через звуковой вход. А для отображения сигнала установить специальный софт. Вот за пару десятков минут у вас появится собственный осциллограф, который вполне может сгодится для анализа сигналов. Кстати можно использовать не только стационарный ПК, но и ноутбук или нетбук.
Конечно, такой осциллограф с большой натяжкой сравним с настоящим прибором, так как имеет маленький диапазон частот, но вещь в хозяйстве очень полезная, чтобы посмотреть выхода усилителя, различные пульсации источников питания и тп.
Схема приставки
Согласитесь, что схема невероятна проста и не потребует много времени для её сборки. Это делитель - ограничитель, который защитит звуковую карту вашего компьютера от опасного напряжения, которое вы можете случайно падать на вход. Делитель может быть на 1, на 10 и на 100. Переменным резистором регулируется чувствительность всей схемы. Подключается приставка к линейному входу звуковой карты ПК.Собираем приставку
Можно взять бокс от батареек как я или другой пластиковый корпус.
Программное обеспечение
Программа «осциллограф» будет визуализировать сигнал, поданный на вход звуковой карты. Я предложу вам на скачивание два варианта:1) Простая программа без установки с русским интерфейсом, качаем.
(cкачиваний: 9807)
2) И вторая с установкой, скачать её можно – .
Какой пользоваться – выбирать вам. Возьмите и установите обе, а там выберете.
Если у вас уже установлен микрофон, то после установки и запуска программы можно уже будет наблюдать звуковые волны, которые поступают в микрофон. Значит все хорошо.
Для приставки никаких драйверов больше не потребуется.
Подключаем приставку ко линейному или микрофонному входу звуковой карты и пользуемся на здоровье.
Если у вас никогда в жизни не было опыта работы с осциллографом, то я искренне рекомендую вам повторить эту самоделку и поработать с таким виртуальным прибором. Опыт очень ценный и интересны.
В наше время использование различных измерительных устройств, построенных на базе взаимодействия с персональным компьютером, достаточно много. Значительным преимуществом их использования является возможность сохранения полученных значений достаточно большого объема в памяти устройства, с последующим их анализом.
Цифровой USB осциллограф из компьютера , описание которого мы приводим в данной статье, является одним из вариантов подобных измерительных инструментов радиолюбителя. Его можно применить в качестве осциллографа и устройства записывающего электрические сигналы в оперативную память и на жесткий диск компьютера.
Схема не сложная и содержит минимум компонентов, в результате чего удалось добиться хорошей компактности устройства.
Основные характеристики USB осциллографа:
- АЦП: 12 разрядов.
- Временная развертка (осциллограф): 3…10 мсек/деление.
- Временной масштаб (рекордер): 1…50 сек/выборка.
- Чувствительность (без делителя): 0,3 Вольт/деление.
- Синхронизация: внешняя, внутренняя.
- Запись данных (формат): ASCII, текстовый.
- Максимальное входное сопротивление: 1 МОм параллельно к емкости 30 пФ.
Описание работы осциллографа из компьютера
Для осуществления обмена данными, между USB осциллографом и персональным компьютером, применен интерфейс Universal Serial Bus (USB). Данный интерфейс функционирует на базе микросхемы FT232BM (DD2) фирмы Future Technology Devices. Она представляет собой преобразователь интерфейса . Микросхема FT232BM может функционировать как в режиме прямого управления битами BitBang (при использовании драйвера D2XX), так и в режиме виртуального COM-порта (при применении драйвера VCP).
В роли АЦП применена интегральная микросхема AD7495 (DD3) фирмы Analog Devices. Это не что иное, как аналого-цифровой преобразователь с 12 разрядами, с внутренним источником опорного напряжения и последовательным интерфейсом.
В микросхеме AD7495 также есть синтезатор частот, который определяет, с какой скоростью будет происходить обмен информацией между FT232BM и AD7495. Для создания необходимого протокола обмена данными, программа USB осциллографа наполняет выходной буфер USB отдельными значениями битов для сигналов SCLK и CS так, как указано на следующем рисунке:
Измерение одного цикла определяется серией из девятьсот шестидесяти последовательных преобразований. Микросхема FT232BM с частотой, определяемой встроенным синтезатором частот, отправляет электрические сигналы SCLK и CS, параллельно с передачей данных преобразования по линии SDATA. Период 1-го полного преобразования АЦП FT232BM, устанавливающий частоту выборки, соответствует продолжительности периода отправки 34 байтов данных, выдаваемых микросхемой DD2 (16 бит данных + импульс линии CS). Поскольку быстрота передачи данных FT232BM обусловливается частотой внутреннего синтезатора частот, то для модификации значений развертки нужно всего лишь менять значения синтезатора частот микросхемы FT232BM.
Данные, принятые персональным компьютером, после определенной переработки (изменение масштаба, корректировка нуля) выводятся на экран монитора в графическом виде.
Исследуемый сигнал поступает на разъем XS2. Операционный усилитель OP747 предназначен для согласования входных сигналов с остальной схемой USB осциллографа.
На модулях DA1.2 и DA1.3 построена схема сдвига двухполярного входного сигнала в зону положительного напряжения. Поскольку внутренний источник опорного напряжения микросхемы DD3 имеет напряжение 2,5 вольт, то без использования делителей охват входных напряжений равен -1,25..+1,25 В.
Чтобы была возможность исследовать сигналы, имеющие отрицательную полярность, при фактически однополярном питании от разъема USB ( а), использован преобразователь напряжения DD1, который для питания ОУ OP747 вырабатывает напряжение отрицательной полярности. Для защиты от помех аналоговой части осциллографа применены компоненты R5, L1, L2, C3, C7-C11.
Для вывода информации на экран монитора компьютера предназначена программа uScpoe. При помощи данной программы появляется возможность визуально оценивать величину исследуемого сигнала, а так же его форму в виде осциллограммы.
Для управления разверткой осциллографа предназначены кнопки ms/div. В программе можно сохранять осциллограмму и данные в файл при помощи соответствующих пунктов меню. Для виртуального включения и выключения осциллографа используются кнопки Power ON/OF. При отсоединении схемы осциллографа от компьютера, программа uScpoe автоматически переводится в режим OFF.
В режиме записи электрического сигнала (recorder), программа создает текстовый файл, имя которого можно задать по следующему пути: File->Choice data file. изначально формируется файл data.txt. Далее файлы можно импортировать в другие приложения (Excel, MathCAD) для дальнейшей обработки.
(3,0 Mb, скачано: 5 653)
Виртуальные цифровые запоминающие осциллографы (ВЦЗО) объединяют возможности аналогичных автономных осциллографов с гибкостью и удобством ПК, что позволяет эффективно автоматизировать измерительные задачи. При использовании устройств сбора данных для создания многоканального виртуального осциллографа сигналы записываются в файлы на жестком диске ПК.
Для измерения амплитудных и временных параметров исследуемого сигнала используется специальный курсор, который может передвигаться по изображению сигнала. В программе предусмотрено автоматическое вычисление среднего, среднеквадратического значений сигнала, отображение на экране минимального и максимального значений сигнала. Для более подробного наблюдения формы сигнала используется растяжка изображения, интерполяция (сигнал изображается непрерывной линией, а не точками), наложение масштабной сетки.
Программа обработки сигнала является многооконной. В окнах кроме исследуемых сигналов могут быть отображены, например, суммарный сигнал u 1 (t )+u 2 (t ); сигнал произведенияu 1 (t )u 2 (t ) и др. Сигнал каждого окна можно перенести на экран ПК для более подробного анализа. Сигналы могут быть сжаты или расширены во времени.
Двухканальные осциллографы компании National Instruments с частотой дискретизации 20 МГц могут быть использованы с интерфейсамиCompact PCI ;PCMCIA иISA . На рис. 7.3 представлена упрощенная схема платы для создания двухканального виртуального ЦЗО. Плата содержит: внутреннюю шину ввода-вывода; 8-разрядный АЦП в каждом канале с частотой выборки 20 млн выб./с (20 МГц); оперативное запоминающее устройство (буферную память типаFIFO , где запись информации выполняется в последовательности поступления выборок); выход на шину ПК. Программируемое постоянное запоминающее устройство хранит и перепрограммирует режимы работы осциллографа. Калибровочные ЦАП используются для калибровки каналов «В/дел. ». Таймер – генератор временной выборки – обеспечивает необходимую частоту выборки. Синхронную работу всех блоков реализует синхронизатор.
Синхронизатор работает в режимах внутренней и внешней синхронизации, а также обладает расширенными возможностями записи сигнала. Имеется дополнительная шина синхронизации.
Рис. 7.3. Структурная схема платы двухканального цифрового запоминающего осциллографа National Instruments
Длительность записи напрямую зависит от объема памяти, отведенной под хранение оцифрованных выборок для обработки и отображения на экране. Длительность записи ограничивает максимальную продолжительность одиночного захвата сигнала. Например, при буфере на 1000 выборок и частоте дискретизации 20 МГц продолжительность захвата составляет 50 мкс. При буфере 100000 выборок и частоте 20 МГц продолжительность захвата составляет 5 мс. Использование шины PCI увеличивает число выборок до нескольких миллионов на канал, так как они немедленно переносятся в системную память компьютера. Осциллограф имеет аналоговый и цифровой запуск. Программное обеспечение поставляется вместе с платой. Интерфейс программы представляет собой панель, с которой можно управлять осциллографом без предварительного программирования.
Осциллограф снабжен специальными схемами контроля: функционирования отдельных блоков; пути прохождения данных; работы синхронизатора; ЦАП; усилителей и др. Ниже приводятся ориентировочные данные виртуальных осциллографов компании National Instruments (PCI -5102,PXI -5102,DAQCard -5102,AT -5102).
На рис. 7.4 показаны структурная схема и внешний вид модуля PC S 500 фирмыVelleman , подключаемого кIBM -совместимому компьютеру, а также соединительные кабели и компакт-диск с программойPC Lab 2000 под операционные системыWindows 95/98.
Рис. 7.4. Внешний модуль PC S500:
а) – упрощенная структурная схема; б) – внешний вид
Плата имеет два Y -входа для реализации двухканального цифрового запоминающего осциллографа. Аналоговые измеряемые сигналы преобразуются в цифровые. Время выборки АЦП задается таймером. Записанные в ОЗУ цифровые данные передаются через параллельный принтерный порт в компьютер для последующей обработки, запоминания и отображения на экране дисплея.
Программная часть, заложенная в памяти компьютера, создает на экране дисплея компьютера виртуальную переднюю панель осциллографа, полностью эмулирующую панель стационарного ЦЗО. Такая панель может быть перепрограммирована и оптимизирована для конкретных задач. Управление процессом измерения реализуется при помощи мыши. Горизонтальные и вертикальные курсоры позволяют выполнять измерения амплитудных и временных параметров сигнала. На экране высвечиваются соответствующие коэффициенты отклонения и развертки, мгновенные значения сигнала, временные интервалы, среднеквадратическое значение сигнала, частота.
Программное обеспечение позволяет реализовать: анализатор спектра (и показать на экране частотный спектр сигнала с использованием быстрого преобразования Фурье); автоматическую запись медленно протекающих процессов; функциональный генератор сигналов (с библиотекой специальных функций и волновым редактором, позволяющим создавать колебания любой формы); анализатор частотных характеристик усилителя, фильтра и т.д.
Ниже приводятся характеристики виртуального двухканального ЦЗО, реализованного на плате PC S 500.
Минимальные системные требования для подключения S500 к ПК: IBM-совместимый компьютер под управлением Windows 95/98, NT4; VGA-видеокарта с разрешением 600 х 800; жесткий диск на 3 Мбайт; мышь или устройство указания; устройство для чтения компакт-дисков; свободный параллельный порт.
Основные возможности программного обеспечения:
сохранение данных и экранной информации;
просмотр сохраненных изображений;
стандартный интерфейс Windows , копирование, вставка удаленного текста;
широкие возможности измерения сигнала с использованием маркеров;
прямое считывание истинного среднеквадратического значения сигнала, затухания в децибелах и частоты;
возможность растяжения изображения на экране;
применение математических функций к сигналу;
выбор цвета сигнала на экране;
добавление текста на экран.
PCS 500A - двухканальный осциллограф фирмыVelleman в серии PC совместимых осциллографов. Отличительные особенностиPCS 500A : внешний триггер, улучшенная входная чувствительность, улучшенная временная развертка осциллографа, расширенный частотный диапазон спектроанализатора.
Стандартная комплектация PCS 500A : прибор, две пары щупов, адаптер, кабель параллельного интерфейса, программное обеспечение, инструкция.
Подробные технические характеристики PCS500A:
Источ. сигнала: кан. 1, кан. 2, триггер или своб. запуск
Частота дискретизации: 1 Гвыб./с
Врем. развертка: 20 нс -100 мс/дел.
Входн. чувствит.: 5 мВ -15 В/дел.
Част, стробиров.: 1.25 кГц - 50 МГц при повт. 1 ГГц
Интерполяция: линейная или сглаженная
Длина записи: 4096 выб./канал
Частотн. диапазон: 0..1-2 кГц до 25 МГц
Принцип действия: БПФ (быст. преобр. Фурье)
БПФ разрешение: 2048 строк
БПФ входн. каналы: канал 1 или канал 2
Доп. функции: функция масштабир.
Маркеры: для напряжения и частоты
Временной масштаб: 20 мс/дел. - 2000 с/дел.
Макс. время записи: 9.4 ч/экран
Мин., макс. част, выбор.: 1 выб./20 с, 100 выб./с
Запись данных: автом. в течении 1 года и более
Доп. функции: функция масштабирования
Маркеры: для времени и напряжения
Осциллограф Фурье анализатор Самописец
Входной импеданс: 1 МОм/ЗО пФ
Мах входное напряж.: 100 В (пост, перем.)
Частот, характер. ±3 дБ: 0 Гц - 50 МГц
Напряжение питания: 9-10 В/1000 мА
Размеры: 230 х 165 х 45 мм
Windows 95, 98, 2000 или NT
SVGA видеокарта (мин. 800 х 600)
Принтерный порт LPT1, LPT2 или LPT3
Арифметический сопроцессор для спектроанализатора.
В ЗАО «Центр АЦП» разработан виртуальный цифровой двухканальный запоминающий осциллограф ЦЗО-01. Его основные характеристики: частота дискретизации 50 МГц; полоса пропускания 0–50 МГц; входной импеданс 1 МОм, 17 пФ; разрядность АЦП 8; объем памяти 256 К; диапазон измеряемых напряжений ± 50 мВ ±50 В; сохранение сигнала в памяти 262144 отсчетов (реальное время); запись предыстории. Программные функции: автоматическое измерение амплитуды, частоты, скорости нарастания. Кроме того, печать графиков, запись файлов в двоичномASCII формате и одновременный просмотр всего массива данных на экране.
На рис. 7.5 показаны лицевые панели осциллографов, реализованные пользователем.
Рис. 7.5. Лицевые панели осциллографов
Digital Oscilloscope V3.0 – популярная радиолюбительская программа, которая превратит ваш компьютер в виртуальный осциллограф
Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “ “
Сегодня на сайте мы рассмотрим простую радиолюбительскую программу , превращающую домашний компьютер в осциллограф .
Есть два способа превращения персонального компьютера в осциллограф . Можно купить или сделать приставку, которую подключать к ПК. Приставка будет представлять собой АЦП, программно-управляемый. А на ПК установить соответствующую программу. Но это затратный способ. Второй способ – без затратный, в любом ПК есть уже АЦП и ЦАП – звуковая карта. Используя ее можно компьютер преобразовать в простой низкочастотный осциллограф , только установкой программного обеспечения, ну и придется спаять простой входной делитель. Таких программ существует не мало. Сегодня мы рассмотрим одну из них – Digital Oscilloscope V3.0 .
(149.8 KiB, 63,124 hits)
После запуска программы на экране появится окно внешне очень похожее на обычный осциллограф. Для подачи сигнала используется линейный вход звуковой карты. Подавать на вход обычно нужно сигнал не более 0,5-1 вольт, иначе происходит ограничение, поэтому нужно спаять входной делитель по простой схеме, как показано на рисунке №2.
Диоды КД522 нужны для защиты входа звуковой карты от слишком большого сигнала. После подключения цепи и входного сигнала нужно включить осциллограф. Для этого нажимаем мышкой поле RUN и выбираем START или нажать мышкой треугольник во втором сверху ряду окна. Осциллограф станет показывать сигнал. В нижнем правом углу экрана будут высвечиваться частота и период сигнала. А вот напряжение показанное осциллографом может не соответствовать действительности. При налаживании входного делителя нужно постараться переменным резистором так выставить коэффициент деления, чтобы величина показанного на экране напряжения была максимально реальной.
Назначение органов управления. TIME/DIV – время/деление; TRIGGER – синхронизация; CALIB – уровень; VOLT/DIV – напряжение/деление. И еще одно достоинство этой программы – осциллограф запоминающий – работу можно остановить, а на экране останется осциллограмма которую можно сохранить в памяти ПК или распечатать.
SoundCard Oszilloscope – программа превращающая компьютер в двухканальный осциллограф, двухканальный генератор низкой частоты и анализатор спектра
Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Каждый радиолюбитель знает, что для создания более-менее сложных радиолюбительских устройств необходимо иметь в своем распоряжение не только мультиметр. Сегодня в наших магазинах можно купить практически любой прибор, но – есть одно “но” – стоимость приличного качества любого прибора не менее нескольких десятков тысяч наших рублей, и не секрет, что для большинства россиян это значительные деньги, а посему эти приборы недоступны вовсе, или радиолюбитель покупает приборы давно находящиеся в употреблении.
Сегодня на сайте
, мы попробуем оснастить лабораторию радиолюбителя бесплатными виртуальными приборами –
цифровой двухканальный осциллограф
,
двухканальный генератор звуковой частоты
,
анализатор спектра
. Единственный недостаток этих приборов – все они работают только в полосе частот от 1 Гц до 20000 Гц. На сайте уже давалось описание похожей радиолюбительской программы:
“ “
– программа превращающая домашний компьютер в осциллограф
.
Сегодня я хочу предложить вашему вниманию очередную программу – “
SoundCard Oszilloscope
“. Меня эта программа привлекла неплохими характеристиками, продуманным дизайном, простотой изучения и работы в ней. Данная программа на английском, русского перевода нет. Но я не считаю это недостатком. Во-первых – разобраться как работать в программе очень легко, вы сами это увидите, во-вторых – когда нибудь вы обзаведетесь хорошими приборами (а у них все обозначения на английском, хотя сами китайские) и сразу и легко освоитесь с ними.
Программа разработана C. Zeitnitz и является бесплатной, но только для частного использования. Лицензия на программу стоит около 1500 рублей, и есть еще так называемая “частная лицензия” – стоимостью около 400 рублей, но это скорее пожертвование автору на дальнейшее совершенствование программы. Мы, естественно, будем пользоваться бесплатной версией программы, которая отличается только тем, что при ее запуске каждый раз появляется окошко с предложением купить лицензию.
Скачать программу (последняя версия на декабрь 2012 года):
(28.1 MiB, 52,914 hits)
Для начала давайте разберемся с “понятиями”:
Осциллограф
– прибор предназначенный для исследования, наблюдения, измерения амплитудных и временных интервалов.
Осциллографы классифицируются:
♦ по назначению и способу вывода информации:
– осциллографы с периодической разверткой для наблюдения сигналов на экране (на Западе их называют oscilloscop)
– осциллографы с непрерывной разверткой для регистрации кривой сигнала на фотоленте (на Западе называются oscillograph)
♦ по способу обработки входного сигнала:
– аналоговый
– цифровой
Программа работает в среде не ниже W2000 и включает в себя:
- двухканальный осциллограф с частотой пропускания (зависит от звуковой карты) не менее чем от 20 до 20000 Гц;
– двухканальный генератор сигналов (с аналогичной генерируемой частотой);
– анализатор спектра
– а также имеется возможность записи звукового сигнала для его последующего изучения
Каждая из этих программ имеет дополнительные возможности, которые мы рассмотрим в ходе их изучения.
Начнем мы с генератора сигналов (Signalgenerator):
Генератор сигналов, как я уже говорил, – двухканальный – Channel 1 и Channel 2.
Рассмотрим назначение его основных переключателей и окошек:
1
– кнопки включения генераторов;
2
– окно установки формы выходного сигнала:
sine
– синусоидальный
triangle
- треугольный
square
- прямоугольный
sawtooth
- пилообразный
white noise
– белый шум
3
– регуляторы амплитуды выходного сигнала (максимальная – 1 вольт);
4
– регуляторы установки частоты (нужную частоту можно установить вручную в окошках под регуляторами). Хотя на регуляторах максимальная частота – 10 кГц, но в нижних окошках можно прописать любую допускаемую частоту (зависит от звуковой карты);
5
– окошки для выставления частоты вручную;
6
– включение режима “Sweep – генератор”. В этом режиме выходная частота генератора периодически изменяется от минимального значения установленного в окошках “5” до максимального значения установленного в окошках “Fend” в течение времени, установленного в окошках “Time”. Этот режим можно включить или для любого одного канала или сразу для двух каналов;
7
– окна для выставления конечной частоты и времени Sweep режима;
8
– программное подключение выхода канала генератора к первому или второму входному каналу осциллографа;
9
- установка разности фаз между сигналами с первого и второго каналов генератора.
10
- у
становка скважности сигнала (действует только для прямоугольного сигнала).
Теперь давайте рассмотрим сам осциллограф:
1
– Amplitude
-
регулировка чувствительности канала вертикального отклонения
2
– Sync
– позволяет (установив или сняв галочку) производить раздельную, или одновременную регулировку двух каналов по амплитуде сигналов
3, 4
– позволяет разнести сигналы по высоте экрана для их индивидуального наблюдения
5
– установка времени развертки (от 1 миллисекунды до 10 секунд, при этом в 1 секунде – 1000 миллисекунд)
6
– запуск/остановка
работы осциллографа. При остановке на экране сохраняется текущее состояние сигналов, а также появляется копка Save (16
) позволяющая сохранить текущее состояние на компьютере в виде 3-х файлов (текстовые данные исследуемого сигнала, черно-белое изображение и цветное изображение картинки с экрана осциллографа в момент остановки)
7
– Trigger
– программное устройство, которое задерживает запуск развертки до тех пор, пока не будут выполнены некоторые условия и служит для получения стабильного изображения на экране осциллографа. Имеется 4 режима:
– включение/выключение
. При выключенном триггере, изображение на экране будет выглядеть “бегущим” или даже “размазанным”.
– автоматический режим
. Программа сама выбирает режим (нормальный или одиночный).
– нормальный режим
. В этом режиме осуществляется непрерывная развертка исследуемого сигнала.
– одиночный режим
. В этом режиме осуществляется одноразовая развертка сигнала (с промежутком времени, установленным регулятором Time).
8
– выбор активного канала
9
– Edge
– тип запуска сигнала:
- rising
– по фронту исследуемого сигнала
– falling
– по спаду исследуемого сигнала
10
– Auto Set
– автоматическая установка времени развертки, чувствительности канала вертикального отклонения Amplitude, а так-же изображение выгоняется в центр экрана.
11
- Channel Mode
– определяет как будут выводится сигналы на экран осциллографа:
– single
– раздельный вывод двух сигналов на экран
- СН1 + СН2
– вывод суммы двух сигналов
– СН1 – СН2
– вывод разницы двух сигналов
– СН1 * СН2
– вывод произведения двух сигналов
12 и 13
– выбор отображения на экране каналов (или любой из двух, или два сразу, рядом изображается величина Amplitude
)
14
– вывод осциллограммы канала 1
15
– вывод осциллограммы канала 2
16
– уже проходили – запись сигнала на компьютер в режиме остановки осциллографа
17
– шкала времени (у нас регулятор Time
стоит в положении 10 миллисекунд, поэтому шкала отображается от 0 до 10 миллисекунд)
18
– Status
– показывает текущее состояние триггера а также позволяет выводить на экран следующие данные:
- HZ and Volts
– вывод на экран текущей частоты напряжения исследуемого сигнала
– cursor
– включение вертикальных и горизонтальных курсоров для измерения параметров исследуемого сигнала
– log to Fille
– посекундная запись параметров исследуемого сигнала.
Производство измерений на осциллографе
Для начала давайте настроим генератор сигналов:
1. Включаем канал 1 и канал 2 (загораются зеленные треугольники)
2. Устанавливаем выходные сигналы – синусоидальный и прямоугольный
3. Устанавливаем амплитуду выходных сигналов равную 0,5 (генератор генерирует сигналы с максимальной амплитудой 1 вольт, и 0,5 будет означать амплитуду сигналов равную 0,5 вольта)
4. Устанавливаем частоты в 50 Герц
5. Переходим в режим осциллографа
Измерение амплитуды сигналов:
1. Кнопкой под надписью Measure
выбираем режим HZ and Volts
, ставим галочки у надписей Frequency и Voltage
. При этом у нас сверху появляются текущие частоты для каждого из двух сигналов (почти 50 герц), амплитуда полного сигнала Vp-p
и эффективное напряжение сигналов Veff
.
2. Кнопкой под надписью Measure
выбираем режим Cursors
и ставим галочку у надписи Voltage
. При этом у нас появляются две горизонтальные линии, а внизу надписи, показывающие амплитуду положительной и отрицательной составляющей сигнала (А
), а также общий размах амплитуды сигнала (dA
).
3. Выставляем горизонтальные линии в нужном нам положении относительно сигнала, на экране мы получим данные по их амплитуде:
Измерение временных интервалов:
Проделываем те-же операции, что и для измерения амплитуду сигналов, за исключением – в режиме Cursors галочку ставим у надписи Time . В результате вместо горизонтальных мы получим две вертикальные линии, а внизу будет высвечиваться временной интервал между двумя вертикальными линиями и текущая частота сигнала в этом временном интервале:
Определение частоты и амплитуды сигнала
В нашем случае специально высчитывать частоту и амплитуду сигнала нет необходимости – все отображается на экране осциллографа. Но если вам придется воспользоваться первый раз в жизни аналоговым осциллографом и вы не знаете как определить частоту и амплитуду сигнала мы в учебных целях рассмотрим и этот вопрос.
Установки генератора оставляем как и были, за исключением – амплитуду сигналов устанавливаем 1,0, а установки осциллографа выставляем как на картинке:
Регулятор амплитуды сигнала выставляем на 100 милливольт, регулятор времени развертки на 50 миллисекунд, и получаем картинку на экране как сверху.
Принцип определения амплитуды сигнала:
Регулятор Amplitude
у нас стоит в положении 100 милливольт
, а это означает, что цена деления сетки на экране осциллографа по вертикали составляет 100 милливольт. Считаем количество делений от нижней части сигнала до верхней (у нас получается 10 делений) и умножаем на цену одного деления – 10*100= 1000 милливольт= 1 вольт
, что означает, что амплитуда сигнала у нас от верхней точки до нижней составляет 1 вольт. Точно так-же можно измерить амплитуду сигнала на любом участке осциллограммы.
Определение временных характеристик сигнала:
Регулятор Time
у нас стоит в положении 50 миллисекунд
. Количество делений шкалы осциллографа по горизонтали равно 10 (в данном случае у нас на экране помещается 10 делений), делим 50 на 10 и получаем 5, это значит что цена одного деления будет равна 5 миллисекундам. Выбираем нужный нам участок осциллограммы сигнала и считаем в какое количество делений он умещается (в нашем случаем – 4 деления). Умножаем цену 1 деления на количество делений 5*4=20
и определяем что период сигнала на исследуемом участке составляет 20 миллисекунд
.
Определение частоты сигнала.
Частота исследуемого сигнала определяется по обычной формуле. Нам известно, что один период нашего сигнала равен 20 миллисекунд
, остается узнать сколько периодов будет в одной секунде- 1 секунда/20 миллисекунд= 1000/20= 50 Герц.
Анализатор спектра
Анализатор спектра
– прибор для наблюдения и измерения относительного распределения энергии электрических (электромагнитных) колебаний в полосе частот.
Низкочастотный анализатор спектра
(как в нашем случае) предназначен для работы в диапазоне звуковых частот и используется, к примеру, для определения АЧХ различных устройств, при исследовании характеристик шума, настройки различной радиоаппаратуры. Конкретно, мы можем определить амплитудно-частотную характеристику собираемого усилителя звуковой частоты, настроить различные фильтры и т.д.
Ничего сложного в работе с анализатором спектра нет, ниже я приведу назначение основных его настроек, а вы сами, уже опытным путем легко разберетесь как с ним работать.
Вот так выглядит анализатор спектра в нашей программе:
Что здесь – что:
1. Вид отображения шкалы анализатора по вертикали
2. Выбор отображаемых каналов с генератора часто и вида отбражения
3. Рабочая часть анализатора
4. Кнопка записи текущего состояния осциллограммы при остановке
5. Режим увеличения рабочего поля
6. Переключение горизонтальной шкалы (шкалы частоты) из линейного в логарифмический вид
7. Текущая частота сигнала при работе генератора в свип-режиме
8. Текущая частота в позиции курсора
9. Указатель коэффициента гармоник сигнала
10. Установка фильтра для сигналов по частоте
Просмотр фигур Лиссажу
Фигуры Лиссажу – замкнутые траектории, прочерчиваемые точкой, совершающей одновременно два гармонических колебаниях в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Вид фигур зависит от соотношения между периодами (частотами), фазами и амплитудами обоих колебаний.
Если подать на входы «X » и «Y » осциллографа сигналы близких частот, то на экране можно увидеть фигуры Лиссажу. Этот метод широко используется для сравнения частот двух источников сигналов и для подстройки одного источника под частоту другого. Когда частоты близки, но не равны друг другу, фигура на экране вращается, причем период цикла вращения является величиной, обратной разности частот, например, период оборота равен 2 с - разница в частотах сигналов равна 0,5 Гц. При равенстве частот фигура застывает неподвижно, в любой фазе, однако на практике, за счет кратковременных нестабильностей сигналов, фигура на экране осциллографа обычно чуть-чуть подрагивает. Использовать для сравнения можно не только одинаковые частоты, но и находящиеся в кратном отношении, например, если образцовый источник может выдавать частоту только 5 МГц, а настраиваемый источник - 2,5 МГц.
Я не уверен, что эта функция программы вам пригодится, но если вдруг потребуется, то я думаю, что вам легко удастся разобраться в этой функции самостоятельно.
Функция записи звукового сигнала
Я уже говорил, что программа позволяет записать какой-либо звуковой сигнал на компьютере с целью его дальнейшего изучения. Функция записи сигнала не представляет сложностей и вы легко разберетесь как это делать:
