4.3. Осциллограф

Осциллографслужит для отображения сигналов в электронных схемах. На рис. 4.4,а показан значок осциллографа и назначение его клемм. В таком виде он представлен наполкеи используется намонтажном столедля присоединения к точкам схемы. На рис. 4.4,б изображена лицевая сторона осциллографа, где видны органы управления.

Осциллограф имеет два канала: каналAи каналB, так что два сигнала могут быть отображены одновременно.

Левую часть осциллографа занимает экран, на котором постоянно присутствуют ось Xи осьY, размеченные большими и малыми делениями. В правой части в четырех прямоугольных областях сосредочено управлениеразверткой(TIME BASE),синхронизацией(TRIGGER) и каналами(CHANNEL ..).

В области TIME BASEкнопкамиY/T, B/A, A/Bможно выбрать аргумент, в зависимости от которого будет изображаться наблюдаемая величина.

При нажатии кнопки Y/Tна экране будут показаны сигналы в функциивремени(чаще всего используемый режим работы осциллографа). В этом случае по осиXоткладывается время, а осьYградуируется в вольтах на деление(Volts-per-division) - (V/Div).

При выборе A/Bна экране будет показан сигнал, подаваемый на каналA, в функции от сигнала, подаваемого на каналB.

При выборе B/Aна экране будет показан сигнал, подаваемый на каналB, в функции от сигнала, подаваемого на каналA.

Вэтих двух случаях и осьX,и осьYградуируются в вольтах на деление -V/Div.

Рис.4.4. Осциллограф

Когда выбрано Y/T, т.е. сигнал будет просматриваться в функции времени, необходимо подходящим образом задать масштаб на осиX(оси времени). Масштаб выбирается с помощью кнопок со стрелками в окнеTIME BASE. Величина каждогобольшогогоризонтального деления может изменяться от 0,1 наносекунды (0.10 ns/div) до 1 секунды (1.00 s/div).

При выборе масштаба полезно иметь в виду, что на экране осциллографа имеется 14 больших делений (а именно по отношению к ним указывается масштаб). Например, чтобы наблюдать 3 периода частоты 10 Гц (период равен 0,1 с), необходимо установить масштаб около 3*0,1 с/14 дел =0,021 с/дел. Выберем ближайшее значение – 0.02 s/div. На рис. 4.3,б установлено именно это значение для просмотра изображенных для примера кривых.

Окно X POS(X POSition — Положение на оси X) позволяет установить начальную точку сигнала на осиX. Когда вX POSустановлен0, то изображение сигнала начинается на левом краю экрана. Задание положительного значения сдвигает начальную точку вправо, а задание отрицательного значения – влево. Задание значений производится с помощью кнопок со стрелками. Диапазон возможных значений от –5,0 до 5,0 с шагом 0,2. Величина смещения выражена вделениях. Чтобы узнать смещение в абсолютных единицах, нужно перемножитьX POSиTIME BASE. Например, если в полеX POSустановлено1.5, а в полеTIME BASE—0.10 ms/div, то начало сигнала смещено вправо на0.15 мс.

В каждом канале можно установить свой масштаб(фактически – чувствительность) для изображаемого сигнала. Это делается в окне, расположенном под обозначением канала (CHANNEL ..). Масштаб может принимать только некоторые фиксированные значения от 2 мкВ/Дел (2μV/Div) до 5 кВ/Дел (5kV/Div). Выбирают масштаб, щелкая стрелки в правой части окна. Обычно масштаб выбирают таким, чтобы изображение сигнала занимало значительную часть экрана.

На рис. 4.4,б на экране осциллографа показаны два сигнала: прямоугольной формы – с канала A, и треугольной – с каналаB. При выбранных для каналов масштабах 5V/Div и 200mV/Div можно определить, что амплитуда прямоугольного сигнала около 10 В, а треугольного – 240 мВ.

В каждом канале имеется окно Y POS (Y POSition — Положение на оси Y), в котором можно задать смещение соответствующего сигнала по осиY. Величину смещения можно менять от – 3.00 до 3.00большихделенийна осиY. Когда в полеY POSустановлено 0.0, то сигнал соответствующего канала не смещен. Чтобы узнать смещение в абсолютных единицах, нужно перемножитьY POSи масштаб, установленный в соответствующем канале. Например, если в полеY POSустановлено 1.5, а в поле для задания масштаба — 5.0 V/Div, то сигнал смещен вверх на 7.5 вольт.

Возможность смещения сигналов вдоль оси Yудобно использоватьдля разделенияизображений сигналов разных каналов (если они наложились) или, наоборот, для ихналоженияс целью наблюдения различий в них.

Осциллограф позволяет выбрать в каждом канале различные связи его входа со схемой. Тип связи выбирают кнопками AC (Alternating Current- переменный ток), DC (Direct Current-постоянный ток) и0(ноль).

Нажмите кнопку AC, если вы хотите смотреть толькопеременнуюсоставляющую в сигнале.

Нажмите кнопку DC, если вы желаете смотреть суммупостоянной и переменнойкомпонент в сигнале.

Кнопка 0позволяет вместо сигнала из схемы подать в каналнулевойуровень. Нажмите кнопку0, чтобы посмотреть, где в соответствующем канале проходит осьX.

Замечание. В отечественной литературе входACназываютзакрытым(для постоянного тока), а входDC—открытым(для постоянного тока). В схеме осциллографа после клеммызакрытоговхода предусмотренконденсатор.

Не включайте сами конденсатор последовательно с входным зажимом осциллографа! В этом случае система моделирования может рассматривать конденсатор как неправильно включенный и выдаст сообщение об ошибке 1:A capacitor is open-circuited.

Если вы хотите посмотреть только переменную составляющую сигнала, то просто нажмите кнопку ACв соответствующем канале — в осциллографе всё предусмотрено!

Управление синхронизацией развертки осциллографа осуществляется в области TRIGGER.

Кнопки EDGE (ФРОНТ)определяют, как будет синхронизироваться развертка: попереднемуфронту (леваякнопка) илизаднемуфронту (праваякнопка) сигнала.

В окне LEVEL(уровень) может быть задана величина (от –5.00 до 5.00), которая определяет точку на оси Y, которая должна быть пересечена запускающим сигналом прежде, чем начнется отображение сигнала.

Кнопки AUTO(автоматически),A, BиEXT(внешний) определяют сигнал, который запускает развертку в осциллографе. ИспользуйтеAUTO, если вы хотите, чтобы сигналы отображались как можно скорее, или ожидаете, что форма сигнала будет почтиплоской. НажмитеAилиB, чтобы использовать сигнал из этого канала в качествезапускающего. НажмитеEXT, если хотите использовать внешний запускающий сигнал. Не забудьте в этом случае подключить этот сигнал к нижней клемме на правой стороне значка осциллографа (см. рис. 4.4,а).

Замечания

1. Если на экране не видно никакого сигнала, попытайтесь получить изображение, сначала нажав кнопку AUTO.

2. Для получения правильных результатов нет необходимости заземлятьосциллограф, но в исследуемойсхеме заземление должно быть.

3. Если вы хотите использовать в качестве общей(ссылочной) какую-нибудь точку схемы, отличную отземли, не забудьте соединить эту точку с клеммойGROUNDосциллографа (верхняя на правой стороне значка).

Нажатие на кнопкуZOOM(изменение масштаба), расположенную вверху лицевой панели,расширяетэкраносциллографа, перемещая органы управления в нижнюю часть окна (но ими можно пользоваться, как обычно). Вид осциллографа после нажатия на кнопкуZOOMприведен на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Осциллограф после нажатия на кнопку ZOOM

На экране увеличенного размера имеется возможность выполнять точное считывание параметров сигнала. Для этого можно использовать два визира(перемещающиеся вертикальные линии), имеющих расположенные наверху обозначения1и2(в треугольничках). Указав мышью на один из треугольничков, можно при нажатой левой кнопке перетащить визир в нужную точку графика. Значения координат этой точки длявизира 1будут представлены в левом окне под экраном:

T1 – координата точки по оси X;

VA1 – координата точки по оси Yдля сигнала, подключенного к каналуA;

VB1 – координата точки по оси Y для сигнала, подключенного к каналу B.

Соседнее окно показывает такие же величины для визира 2, а в третьем окне приведены значения, равные разности параметров, соответствующих положению визиров.

На рис. 4.5 визиры установлены на расстоянии одного периода наблюдаемых сигналов. В третьем окне под экраном видно, что T2‑T1=0.1 с, следовательно, частота наблюдаемых сигналов равна 10 Гц.. В первом и втором окнах можно увидеть, что амплитуда прямоугольного сигнала (он подан на канал A) VA1=VA2=10 В, а треугольного (он подан на каналB) — VB1=VB2= –2.49 В. Обратите внимание, что это более точные данные по сравнению с теми, которые можно получить на экране неразвернутого осциллографа (см. рис. 4.4,б).

На увеличенном изображении осциллографа в правом нижнем углу имеется кнопка SAVE (СОХРАНИТЬ). Используя ее, можно сохранить данные, на основании которых строились графики на экране осциллографа.

Для сохранения нажмите кнопку SAVE, после чего откроется стандартное диалоговое окно сохраненияSave Scope Date. По умолчанию имя файла совпадает с именем анализируемой схемы, тип файла -.scp. Данные в файле сохраняются в текстовом виде (форматтолько текст).

Для возвращения к нормальному размеру осциллографа нажмите расположенную в правом нижнем углу кнопку REDUCE (УМЕНЬШИТЬ).

Между кнопками REDUCE и SAVE расположена кнопкаREVERSE, которая позволяет изменять цвет экрана осциллографа.

Под экраном осциллографа расположена полоса прокрутки. Перемещаябегунокна этой полосе, можно просматривать все накопленные в процессе моделирования данные.