오실로스코프는 널리 사용되는 전자 측정 장비입니다. 그것은 육안으로 보이지 않는 전기 신호를 보이는 이미지로 변환하여 사람들이 각종 전기 현상의 변화 과정을 연구할 수 있게 한다. 오실로스코프는 고속 전자로 구성된 좁은 전자빔을 사용하여 형광 물질로 칠해진 화면에 부딪혀 작은 광점을 생성할 수 있습니다 (이것은 전통적인 아날로그 오실로스코프의 작동 원리입니다). 테스트된 신호의 작용으로 전자빔은 펜촉처럼 측정된 신호의 순간 값의 변화 곡선을 화면에 그릴 수 있습니다. 오실로스코프는 시간에 따라 다양한 신호 진폭의 파형 곡선을 관찰하거나 전압, 전류, 주파수, 위상차, 진폭 변조 등과 같은 다양한 전기를 테스트하는 데 사용할 수 있습니다.
분류
신호의 다른 분류에 따라
아날로그 오실로스코프는 아날로그 회로 (전자총 기반 오실로스코프) 를 사용합니다. 전자총은 전자를 화면에 발사하고, 발사된 전자는 초점을 맞춰 전자빔을 형성하고, 화면을 맞춘다. 화면의 내부 표면에는 형광물질이 칠해져 전자빔에 맞은 점이 빛을 발한다.
디지털 오실로스코프는 데이터 수집, A/D 변환, 소프트웨어 프로그래밍 등 다양한 기술을 통해 제조된 고성능 오실로스코프입니다. 디지털 오실로스코프의 작동 모드는 아날로그 변환기 (ADC) 를 통해 측정된 전압을 디지털 정보로 변환하는 것입니다. 디지털 오실로스코프는 웨이브 형상의 일련의 샘플을 캡처하여 누적 된 샘플이 웨이브 형상을 묘사 할 수 있는지 여부를 결정할 때까지 저장합니다. 그런 다음 디지털 오실로스코프가 파형을 재구성합니다. 디지털 오실로스코프는 디지털 스토리지 오실로스코프 (DSO), 디지털 형광 오실로스코프 (DPO) 및 샘플링 오실로스코프로 나눌 수 있습니다.
아날로그 오실로스코프의 대역폭을 높이기 위해서는 오실로스코프, 수직 확대 및 수평 스캐닝을 전면적으로 추진해야 합니다. 디지털 오실로스코프의 대역폭을 높이고 프런트 엔드 A/D 변환기의 성능만 높이면 됩니다. 오실로스코프 및 스캔 회로에 대한 특별한 요구 사항은 없습니다. 또한 디지털 오실로스코프는 메모리, 저장 및 처리, 다양한 트리거 및 고급 트리거 기능을 최대한 활용할 수 있습니다. 1980 년대에는 디지털 오실로스코프가 새로운 힘으로 부상하여 많은 성과를 거두었으며 아날로그 오실로스코프를 완전히 대체 할 가능성이 높습니다. 아날로그 오실로스코프는 확실히 프런트에서 무대 뒤로 물러났다.
구조와 성능에 따라 다릅니다.
① 일반 오실로스코프. 회로 구조는 간단하고, 밴드는 좁으며, 스캔 선형도 차이가 난다. 웨이브 형상을 관찰하는 데만 사용됩니다.
② 다기능 오실로스코프. 주파수 대역폭, 스캔 선형성은 DC, 저주파, 고주파, 초고주파 신호 및 펄스 신호를 정량적으로 테스트할 수 있습니다. 진폭 교정기와 시간 교정기의 도움으로 측정 정확도는 5% 에 달할 수 있다.
③ 멀티 라인 오실로스코프. 다중 빔 오실로스코프를 사용하면 동일한 주파수 신호의 파형을 두 개 이상 동시에 화면에 표시할 수 있습니다. 시간차가 없고 시간 관계가 정확합니다.
④ 다 채널 오실로스코프. 전자 스위치와 도어 회로의 구조를 사용하여 단일 빔 오실로스코프 화면에 두 개 이상의 동일한 주파수 신호의 파형을 동시에 표시할 수 있습니다. 그러나 시간차가 있어 시간관계가 정확하지 않다.
⑤ 샘플링 오실로스코프. 샘플링 기술을 사용하여 고주파 신호를 아날로그 저주파 신호로 변환하여 표시합니다. 유효 주파수 대역은 GHz 수준에 달할 수 있습니다.
⑥ 메모리 오실로스코프. 저장 오실로스코프 또는 디지털 저장 기술을 사용하여 단일 전기 신호의 과도, 비주기 및 초 저주파 신호를 오실로스코프 화면 또는 반복 테스트를 위해 회로에 저장합니다.
⑦ 디지털 오실로스코프. 내부는 마이크로프로세서이고 외부는 디지털 모니터입니다. 일부 제품은 오실로스코프 화면에 파형과 문자를 동시에 표시할 수 있습니다. 측정 신호는 아날로그-디지털 변환기 (A/D 변환기) 를 통해 데이터 메모리로 전송됩니다. 키보드 작업을 통해 수집된 웨이브 형상 매개변수 데이터를 추가, 빼기, 곱하기, 나누기, 평균, 제곱근 및 제곱근 연산을 수행하고 응답 숫자를 표시할 수 있습니다.
기본 성분
디스플레이 회로
디스플레이 회로에는 오실로스코프 및 제어 회로가 포함됩니다. 오실로스코프는 오실로스코프의 중요한 구성 요소인 특수한 전자관이다. 오실로스코프는 전자총, 편향 시스템, 형광 화면의 세 부분으로 구성됩니다.
(1) 전자총
전자총은 고속으로 뭉친 전자류를 만들어 형광등을 폭격하여 빛나게 하는 데 쓰인다. (윌리엄 셰익스피어, 전자총, 전자총, 전자총, 전자총, 전자총, 전자총, 전자총) 주로 필라멘트 F, 음극 K, 제어 전극 G, 제 1 양극 A 1 및 제 2 양극 A2 로 구성됩니다. 필라멘트를 제외한 다른 전극은 모두 금속 원통으로, 그 축은 같은 축에 남아 있다. 음극이 가열되면 축을 따라 전자를 방출 할 수 있습니다. 제어 전극은 음극과 관련하여 음전하를 가지고 있다. 전위를 변경하면 마이크로구멍을 제어하는 전자 수, 즉 스크린에 있는 광점의 밝기를 조절할 수 있습니다. 현대 오실로스코프에서는 전자빔 편향에 대한 민감도를 낮추지 않고 형광화면에서 광점의 밝기를 높이기 위해 편향 시스템과 형광화면 사이에 후면 가속 전극 A3 을 추가했습니다.
제 1 양극은 음극에 약 수백 볼트의 양전압을 가한다. 첫 번째 양극보다 높은 양의 전압이 두 번째 양극에 적용됩니다. 제어 구멍을 통과하는 전자빔은 첫 번째 양극과 두 번째 양극의 높은 전위에 의해 가속되고 고속으로 스크린으로 이동합니다. 전하의 반발로 전자빔이 점차 흩어질 것이다. 제 1 양극과 제 2 양극 사이의 전기장의 초점 효과를 통해 전자가 재결합되어 한 지점에서 만난다. 제 1 양극과 제 2 양극 사이의 전위차를 적절히 제어함으로써 초점이 스크린에 딱 떨어지면서 밝고 작은 점이 나타날 수 있다. 첫 번째 양극과 두 번째 양극 사이의 전위차를 변경하여 플레어의 초점을 조정할 수 있습니다. 이것이 바로 파동기의 "초점" 과 "보조 초점" 조정 원리입니다. 세 번째 양극은 오실로스코프의 원뿔 내부에 흑연을 발라 형성된 것으로, 일반적으로 높은 전압을 가지고 있으며, 3 가지 역할을 한다. 1 편향 시스템을 통과하는 전자를 더욱 가속화하여 전자가 충분한 밝기를 얻을 수 있도록 충분한 에너지를 화면에 폭격할 수 있게 한다. (2) 전체 원뿔의 흑연 코팅은 차폐 역할을 할 수 있습니다. (3) 전자빔이 스크린을 폭격하면 2 차 전자가 생성되어 높은 전위 하에서 A3 에 흡수될 수 있다.
(2) 편향 시스템
오실로스코프 편향 시스템은 대부분 정전기 편향식이며, 서로 수직인 두 쌍의 평행 금속판으로 구성되어 있으며, 각각 수평 편향판과 수직 편향판이라고 합니다. 수평 및 수직 방향의 전자빔 이동을 각각 제어합니다. 전자가 편향 판 사이에서 움직일 때 편향 판 사이에 전압이 없으면 편향 판 사이에 전기장이 없고 두 번째 양극을 떠난 후 편향 시스템으로 들어가는 전자는 축을 따라 이동하며 화면 중심을 향합니다. 편향 판에 전압이 있으면 편향 판 사이에 전기장이 있고 편향 시스템에 들어가는 전자는 편향 전기장의 작용으로 스크린에 지정된 위치로 방출됩니다.
두 편향 판이 서로 평행하고 전위차가 0 인 경우 편향 판 공간을 통과하는 속도가 υ 인 전자빔이 원래 방향 (축 방향으로 설정) 을 따라 이동하고 형광판의 좌표 원점에 부딪힙니다. 두 편향 판 사이에 일정한 전위차가 있으면 편향 판 사이에 전기장이 형성되고 전기장은 전자의 운동 방향에 수직이기 때문에 전자는 전위가 높은 편향 판으로 편향됩니다. 이렇게 하면 두 편향 판 사이의 공간에서 전자는 이 점에서 포물선형 접선 방향으로 움직입니다. 마지막으로 전자는 스크린 원점 (0) 에서 어느 정도 떨어진 스크린에 있는 A 점에 떨어집니다. 이 거리를 처짐이라고 하며 Y 로 표시됩니다 .. 편향 Y 는 편향 판에 가해진 전압 Vy 에 비례합니다. 마찬가지로, DC 전압이 수평 편향판에 적용될 때, 광점이 수평 방향으로 편향되는 것을 제외하고는 유사한 상황이 발생합니다.
(3) 스크린
스크린은 오실로스코프 단말기에 위치하며, 관찰할 수 있도록 편향된 전자빔을 표시하는 역할을 합니다. 오실로스코프의 화면 내벽에는 발광 물질이 코팅되어 있어 화면이 고속 전자의 충격을 받는 곳에 형광이 나타난다. 이 시점에서 라이트 점의 밝기는 전자빔의 수, 밀도 및 속도에 따라 달라집니다. 전극을 제어하는 전압이 변경되면 전자빔의 전자 수가 변경되고 플레어의 밝기도 변경됩니다. 오실로스코프를 사용할 때 오실로스코프의 화면에 밝은 점이 나타나서는 안됩니다. 그렇지 않으면 장기 전자 충격으로 인해 점의 형광 물질이 소실되어 발광 능력이 상실됩니다.
다른 형광 물질로 코팅 된 스크린은 전자에 의해 충격을 받으면 다른 색상과 다른 잔광 시간을 보여줍니다. 일반적으로 일반 신호 파형을 관찰하는 녹색광 방출 오실로스코프, 비주기 및 저주파 신호의 오렌지색 오실로스코프. 사진용 오실로스코프에서는 일반적으로 파란색 짧은 잔광 오실로스코프를 사용합니다.
Y 축 증폭기 회로
일반적으로 사용되는 모델 13SJ38J 의 오실로스코프와 같이 오실로스코프의 편향 감도가 낮기 때문에 수직 편향 감도는 0.86mm/V (약 12V 전압 생성 1cm 편향) 입니다.
X 축 증폭기 회로
오실로스코프는 수평 방향의 편향 감도도 낮기 때문에 오실로스코프 수평 요판에 연결된 전압 (톱니 파동 전압 또는 기타 전압) 은 수평 확대 회로를 통해 확대한 다음 오실로스코프의 수평 요판에 추가되어야 수평 방향으로 적절한 크기의 그래픽을 얻을 수 있습니다.
동기식 회로 스캔
스캔 회로는 톱니파 전압을 생성합니다. 톱니파 전압의 주파수는 일정 범위 내에서 연속적으로 조정할 수 있다. 톱니 전압의 역할은 오실로스코프 음극에서 방출되는 전자빔이 화면에 주기적 수평 변위를 형성하도록 하는 것입니다. 이 변위는 시간에 비례합니다. 즉, 시간 기준선을 형성합니다. 이렇게 하면 수직 방향으로 적용된 측정 신호가 시변 파형에 따라 화면에 표시될 수 있습니다.
전원 회로
전원 회로: 수직 및 수평 증폭 회로, 스캔 및 동기화 회로, 오실로스코프 및 제어 회로에 필요한 음의 고전압 및 필라멘트 전압을 제공합니다.
오실로스코프의 원리에 따르면, 기능 상자는 측정 된 신호 전압이 오실로스코프의 Y 축 입력에 추가되고 수직 증폭 회로를 통해 오실로스코프의 수직 편향 판에 추가된다는 것을 알 수있다. 오실로스코프의 수평 편향 전압은 대부분 들쭉날쭉한 웨이브 전압 (파형을 관찰하는 데 사용됨) 이지만 주파수, 위상차 등을 측정하는 데 사용되는 추가 전압도 사용되는 경우가 있습니다. ) 따라서 수평 증폭 회로의 입력부에 수평 신호 선택 스위치가 있어 필요에 따라 오실로스코프 내부의 들쭉날쭉한 파동 전압이나 X 축 입력부에 적용되는 기타 전압을 수평 편향 전압으로 선택할 수 있습니다.
또한 스크린에 표시된 그래픽을 안정적으로 유지하기 위해 톱니 파동 전압 신호의 주파수와 측정 신호의 주파수가 동기화되어야 합니다. 이렇게 하면 톱니파 전압의 주파수를 연속적으로 조정할 수 있을 뿐만 아니라 톱니파를 생성하는 회로에 동기화 신호를 입력해야 합니다. 이렇게 하면 연속 스캔 (즉, 연속 톱니파) 만 생성할 수 있는 단순 오실로스코프 (예: 국산 SB 10 오실로스코프) 의 경우 스캔 회로에 관찰된 신호 주파수와 관련된 동기화 신호를 입력하여 톱니 파동의 진동 주파수를 포함해야 합니다. 오실로스코프 (예: 국산 ST- 16 오실로스코프, SR-8 듀얼 트랙 오실로스코프 등) 의 경우 ) 이들은 스캔을 기다리는 기능 (즉, 평상시에는 들쭉날쭉한 파동을 생성하지 않고, 테스트된 신호가 도착할 때만 들쭉날쭉한 파동을 생성함) 을 가지고 있으며, 다양한 요구를 충족하기 위해 동기화 또는 트리거 신호 선택 스위치를 통해 동기화 (또는 트리거) 신호를 선택할 수 있습니다. 일반적으로 세 가지 소스가 있습니다. ① 테스트된 신호는 수직 증폭 회로에서 가져옵니다. (2) "외부 동기화" (또는 "외부 트리거") 신호라고 하는 동기화 (또는 트리거) 신호로 관련된 외부 신호를 도입하여 외부 동기화 (또는 외부 트리거) 입력에 추가합니다. (3) 일부 오실로스코프에는 "전원 동기화" 스위치가 있으며, 220V, 50Hz 의 전원 전압은 변압기 2 차 강압에 의해 동기 신호로 사용됩니다.
기본 원리
웨이브 형상 표시
오실로스코프 원리에 따르면, DC 전압이 한 쌍의 편향판에 더해지면, 광점은 스크린에 고정된 변위를 가지며, 이 변위는 추가된 DC 전압에 비례한다. 두 DC 전압이 수직 및 수평 편향판에 모두 추가된 경우 스크린에서의 광점 위치는 두 방향의 변위에 의해 결정됩니다.
이중선 오실로스코프
전자 실습 기술 과정에서 두 개 이상의 신호가 시간에 따라 변하는 것을 동시에 관찰해야 하는 경우가 많다. 그리고 이러한 다른 신호를 테스트하고 비교하십시오. 이를 위해 일반 오실로스코프의 원리를 적용하여 여러 웨이브 형상을 동시에 표시하는 두 가지 방법이 있습니다. 하나는 이중선 (또는 다중선) 시파법입니다. 다른 하나는 이중 트랙 (또는 다중 트랙) 오실로스코프 방법입니다. 이 두 가지 방법으로 제조된 오실로스코프는 각각 이중선 (또는 다중선) 오실로스코프와 이중트랙 (또는 멀티트랙) 오실로스코프라고 합니다.
듀얼 트랙 오실로스코프
이중 추적 (또는 다중 추적) 오실로스코프는 단선 오실로스코프를 기반으로 두 개 이상의 웨이브 형상을 별도로 표시할 수 있는 특수 전자 스위치를 추가하는 것입니다. 이중 트랙 (또는 다중 트랙) 오실로스코프는 이중 트랙 (또는 다중 트랙) 오실로스코프보다 구현하기 쉽기 때문에 구조가 복잡하고 비용이 많이 드는 "이중 캐비티" 또는 "다중 캐비티" 오실로스코프를 사용할 필요가 없으므로 이중 트랙 (또는 다중 트랙) 오실로스코프가 널리 사용됩니다.
기기 분류
오실로스코프는 아날로그 오실로스코프와 디지털 오실로스코프로 나눌 수 있습니다. 대부분의 전자 응용 프로그램에서는 아날로그 오실로스코프와 디지털 오실로스코프를 모두 사용할 수 있습니다. 아날로그 오실로스코프와 디지털 오실로스코프의 특성이 다르기 때문에 특정 응용 프로그램에만 적합하고 적합하지 않은 부분이 있습니다.
아날로그
아날로그 오실로스코프는 신호 전압을 직접 측정하여 왼쪽에서 오른쪽으로 오실로스코프 화면의 전자빔을 통해 전압을 수직으로 그립니다.
디지털
디지털 오실로스코프의 작동 모드는 아날로그 변환기 (ADC) 를 통해 측정된 전압을 디지털 정보로 변환하는 것입니다. 디지털 오실로스코프는 웨이브 형상의 일련의 샘플을 캡처하여 누적 된 샘플이 웨이브 형상을 묘사 할 수 있는지 여부를 결정할 때까지 저장합니다. 그런 다음 디지털 오실로스코프가 파형을 재구성합니다.
디지털 오실로스코프는 디지털 스토리지 오실로스코프 (DSO), 디지털 형광 오실로스코프 (DPO) 및 샘플링 오실로스코프로 나눌 수 있습니다.
아날로그 오실로스코프의 대역폭을 높이기 위해서는 오실로스코프, 수직 확대 및 수평 스캐닝을 전면적으로 추진해야 합니다. 디지털 오실로스코프의 대역폭을 높이고 프런트 엔드 A/D 변환기의 성능만 높이면 됩니다. 오실로스코프 및 스캔 회로에 대한 특별한 요구 사항은 없습니다. 또한 디지털 오실로스코프는 메모리, 저장 및 처리, 다양한 트리거 및 고급 트리거 기능을 최대한 활용할 수 있습니다. 1980 년대에는 디지털 오실로스코프가 새로운 힘으로 부상하여 많은 성과를 거두었으며 아날로그 오실로스코프를 완전히 대체 할 가능성이 높습니다. 아날로그 오실로스코프는 확실히 프런트에서 무대 뒤로 물러났다.
응용 프로그램 테스트
전압 측정
오실로스코프에 의해 수행 된 모든 측정은 전압 측정으로 귀결될 수 있습니다. 오실로스코프는 다양한 파형의 전압 진폭을 측정할 수 있으며, DC 전압과 사인 전압뿐만 아니라 펄스 또는 비정현파 전압 진폭을 측정할 수 있습니다. 더 유용한 것은 펄스 전압 파형의 각 부분에 대한 전압 크기를 측정할 수 있다는 것입니다 (예: 위 펀치 또는 상단 강하). 이것은 다른 어떤 전압 측정기와도 비교할 수 없는 것이다.
1. 직접 측정 방법
직접 측정이란 화면에서 측정된 전압 파형의 높이를 직접 측정한 다음 전압 값으로 변환하는 것입니다. 정량적으로 전압을 테스트할 때 일반적으로 Y 축 민감도 스위치의 미세 조정 손잡이를 "교정" 위치로 옮기면 "V/div" 의 표시 값과 측정된 신호가 차지하는 누진 값에서 측정된 전압 값을 직접 계산할 수 있습니다. 따라서 직접 측정법은 곧은 자 방법이라고도 한다.
(1) AC 전압 측정
(2)DC 전압 측정
측정 방법 비교
비교 측정은 알려진 표준 전압 파형을 측정된 전압 파형과 비교하여 측정된 전압 값을 얻는 것입니다.
측정된 전압 Vx 입력 오실로스코프의 Y 축 채널을 조정하고 Y 축 민감도 선택 스위치 "V/div" 및 미세 조정 손잡이를 조정하여 쉽게 측정할 수 있는 높이 Hx 가 스크린에 표시되고 기록되도록 합니다. "V/div" 스위치와 미세 조정 손잡이의 위치는 그대로 유지됩니다. 측정된 전압을 제거하고 Y 축에 알려진 조정 가능한 표준 전압 대 표준 전압의 출력 진폭을 조정하여 테스트된 전압과 동일한 진폭을 표시합니다. 이 경우 표준 전압의 출력 진폭은 측정된 전압의 진폭과 같습니다. 비교법은 수직 시스템으로 인한 및 오류를 방지하여 측정 정확도를 높입니다.
시간의 측정
오실로스코프의 시간 기반은 시간과 선형 관계를 이루는 스캔라인을 생성할 수 있으므로, 스크린의 수평 스케일은 주기신호의 반복 주기, 펄스 신호의 폭, 시간 간격, 상승 시간 (상승) 및 하강 시간 (하강), 두 신호의 시간차 등과 같은 파형의 시간 매개변수를 측정하는 데 사용할 수 있습니다.
오실로스코프의 스캔 속도 스위치 "t/div" 의 "미세 조정" 장치가 교정 위치로 이동할 때 "t/div" 스위치의 지시 값에 따라 수평 방향 표시 웨이브 형상의 스케일이 나타내는 시간을 직접 읽고 계산하여 측정된 신호의 시간 매개변수를 보다 정확하게 계산할 수 있습니다.
위상 측정
파동기로 두 사인 전압 사이의 위상차를 측정하는 것은 실질적인 의의가 있다. 주파수와 시간은 카운터로 측정할 수 있지만 정현파 전압 사이의 위상 관계는 직접 측정할 수 없습니다. 오실로스코프를 사용하여 위상을 측정하는 방법에는 여러 가지가 있으며 일반적으로 사용되는 간단한 방법입니다.
1. 이중적법
2. 위상 측정을위한 리사 루의 그래픽 방식
주파수 측정
1. 주기적인 방법
2. 이측파도법.