1

OSCYLOSKOPY ANALOGOWE

Wybrane zagadnienia teoretyczne

1. Wstęp

Oscyloskopy elektroniczne są to elektroniczne przyrządy pomiarowe służące do wizualnej obserwacji zależności

funkcyjnej między dwiema wielkościami fizycznymi.
Zobrazowana na ekranie, najczęściej w prostokątnym układzie współrzędnych X – Y, zależność funkcyjna, umożliwia
pomiary parametrów obserwowanych wielkości.

Oscyloskopy elektroniczne najczęściej wykorzystywane są do wizualnej obserwacji (zobrazowania) sygnałów

napięciowych w funkcji czasu (jest to podstawowe zadanie oscyloskopów).
Klasyfikacja oscyloskopów elektronicznych:
1

°

W zależności od sposobu przetwarzania sygnału badanego:

- oscyloskopy analogowe,
- oscyloskopy cyfrowe.

2

°

W zależności od przeznaczenia:

- oscyloskopy uniwersalne,
- oscyloskopy specjalne (np. medyczne, telewizyjne itd.).

3

°

Według częstotliwości:

- oscyloskopy m.cz. (pasmo do ~ 10MHz),
- oscyloskopy w.cz. (pasmo do ~ 100 MHz),
- oscyloskopy b.w.cz. (pasmo do ~ 40GHz).

4

°

Według liczby kanałów:

- oscyloskopy jednokanałowe,
- oscyloskopy dwukanałowe,
- oscyloskopy wielokanałowe.

2. Podstawowe parametry użytkowe oscyloskopów

Lampa oscyloskopowa:
- Pole pomiarowe ekranu: 6

×

10 cm oraz 8

×

10 cm.

- Czas poświaty (świecenie po zaprzestaniu działania pobudzenia): w oscyloskopach uniwersalnych stosuje się czasy

poświaty krótkie lub średnie t

poświaty

<

2ms.

- Barwa świecenia: różne barwy, można stosować barwne filtry.
Kanał Y (kanał odchylania pionowego):
- Pasmo przenoszenia: jest to zakres częstotliwości, przy której charakterystyka częstotliwościowa toru Y nie zmienia się

więcej niż o 3 dB (rys. 1).

- Czas narastania oscyloskopu: parametr ten charakteryzuje zdolność oscyloskopu (kanału Y) do przenoszenia szybkich

sygnałów bez zniekształceń (rys. 2). Czas narastania t

N

oscyloskopu ściśle związany jest z jego pasmem przenoszenia

∆

f.

- Współczynnik odchylania:

[ ]

[ ]

cm

V

Ypp

U

A

Ypp

U

Y

S

Y

D

1

1

=

=

=

;

gdzie:
S

Y

– czułość oscyloskopu,

U

Ypp

– wejściowe napięcie międzyszczytowe,

A – wysokość oscylogramu,

Rys. 1. Pasmo częstotliwości oscyloskopu

f

K

Y



∆

f = f

g

- f

d

f

g

f

d

3dB

90%

10%

Oscylogram na
ekranie

Sygnał wejściowy

Rys. 2. Określenie czasu narastania ocyloskopu

U

wej.

U

wyj.

t

t

t

N

[ ]

[

]

MHz

f

s

t

N

∆

=

350

,

0

µ

2

- Zakres D

Y

: ~ 10V/cm

÷

<

1mV/cm

- Dokładność skalowania D

Y

: ~5%

- Impedancja wejściowa: R

we

= 1M

Ω

; C

we

= 15

÷

80 pF.

- Liczba kanałów: 1

÷

4.

Kanał X (kanał rozciągu):
- Rodzaje rozciągu: liniowy (wewnętrzny), zewnętrzny.
- Współczynnik czasu:

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

cm

s

t

cm

B

s

t

t

D

1

=

=

gdzie: t – czas;

B – szerokość oscylogramu [cm lub dz],

- Zakres D

t

: 100 ns/cm

÷

1 s/cm (zależy od pasma przenoszenia).,

- Dokładność skalowania D

X

: od 1%

÷

~5%.

- Rodzaje pracy generatora podstawy czasu: praca samobieżna (automatyczna), wyzwalana (normalna), jednokrotna.
- Błąd nieliniowości podstawy czasu –

<

1%.

- Parametry wejścia zewnętrznego X: Z

we

, współczynnik odchylania kanału X itd.

Kanał synchronizacji i wyzwalania:
- Rodzaje stabilizacji oscylogramu: synchronizacja i wyzwalanie.
- Zródła sygnału synchronizacji i wyzwalania: wewnętrzne (napięciem badanym), zewnętrzne, napięciem sieci.
- Sposoby synchronizacji i wyzwalania: zboczem narastającym lub opadającym, możliwość regulacji poziomu
wyzwalania.
- Parametry wejściowe kanału wyzwalania zewnętrznego: Z

we

.

- Minimalne napięcie wejściowe.

Tor Z (tor modulacji jasności):
- Poziom i polaryzacja napięcia potrzebne do wygaszenia „plamki”.
- Impedancja wejściowa Z

we

.

Spełnienie powyższych parametrów powoduje, że oscyloskopy elektroniczne są urządzeniami o skomplikowanej
budowie.

3. Budowa i działanie oscyloskopu analogowego

Uproszczony schemat funkcjonalny jednokanałowego oscyloskopu eanalogowego przedstawiony jest na rys.3. Ze

względu na czytelność rysunku na schemacie nie pokazano zasilaczy, połączenia bloków wykonano jednoprzewodowo a
sterowanie płytek odchylających lampy oscyloskopowej przedstawiono jako niesymetryczne.

Rys. 3. Schemat blokowy oscyloskopu analogowego

Wygaszanie

Do WE Y

Zew

.

Wew

.

WE X

Aut.

Wyzw.

Zew

.

Wew

.

WE
synchronizacji
zewnętrznej

WE Y

Wzmacniacz

wstępny

Linia

opóźniająca

Wzmacniacz

końcowy

Y

Układ

synchronizacji

i wyzwalania

Wzmacniacz

końcowy

X

Układy

wejściowe

X

Układy

wejściowe

kanału Z

LO

Generator

podstawy

czasu

WE Z

Układy

wejściowe

Y

Kalibrator

napięcia

3

Oscyloskop może pracować:
a) z rozciągiem wewnętrznym (z liniową podstawa czasu),
b) z rozciągiem zewnętrznym.

Ad a) Z rozciągiem liniowym (linearnym) oscyloskop może pracować w trybie automatycznym lub wyzwalanym. Zależy
to od rodzaju pracy generatora podstawy czasu.
1

°

Praca automatyczna oscyloskopu:

Przy braku napięcia badanego u

Y

= 0, generator podstawy czasu generuje napięcie linearne o częstotliwości

zależnej od zadanych parametrów napięcia podstawy czasu. Na ekranie pojawia się linia pozioma (rys. 4c).

Jeżeli na wejście Y podane jest napięcie badane u

Y

= f(t), to po wzmocnieniu lub stłumieniu sygnału w układach

wejściowych i wzmacniaczu wstępnym, sygnał przez linię opóźniająca lub bezpośrednio podawany jest na wzmacniacz
końcowy Y i na płytki odchylania pionowego lampy oscyloskopowej. Część sygnału podawana jest na układ
synchronizacji. W układzie tym wytwarzane jest napięcie synchronizujące generator podstawy czasu.

Napięcie podstawy czasu przez wzmacniacz końcowy X podawane jest na płytki odchylania poziomego lampy

oscyloskopowej.

W wyniku działań tych dwóch napięć na ekranie otrzymujemy oscylogram badanego sygnału. Wykresy czasowe w
wybranych punktach schematu blokowego i oscylogram napięcia wejściowego przedstawiono na rys. 4 b) i 4 c).

Opisany rodzaj pracy oscyloskopu stosuje się do wstępnego ustalenia parametrów oscylogramu (jasność,

ostrość, ustawienie osi czasu), jest konieczny przy pomiarach napięć stałych. Może być również stosowany przy badaniu
sygnałów okresowych o małej przerywistości np. napięć sinusoidalnych, fali prostokątnej itd.

2

°

Praca wyzwalana oscyloskopu:

Przy braku napięcia badanego u

Y

= 0, generator podstawy czasu znajduje się w stanie oczekiwania, nie generuje

napięcia. Ekran jest ciemny. Jeżeli u

Y

≠

0, to część sygnału podawana na układ wyzwalania powoduje wygenerowanie

impulsów wyzwalających generator podstawy czasu. Rys. 5 a) i b) przedstawia wykresy czasowe w wybranych punktach
układu i oscylogramy badanego napięcia przy włączonej i wyłączonej linii opóźniającej.

Praca wyzwalana oscyloskopu umożliwia łatwiejsze otrzymywanie nieruchomego (stabilnego) oscylogramu.

Stosowana jest przy obserwacji sygnałów powtarzalnych (okresowych lub nieokresowych) oraz sygnałów jednokrotnych.
Ad. b) Rozciąg zewnętrzny jest najczęściej rozciągiem nieliniowym.
Z rozciągów nieliniowych stosuje się:

1

°

rozciąg sinusoidalny: pomiary częstotliwości;

2

°

rozciąg kołowy: pomiary częstotliwości i czasu;

3

°

rozciąg spiralny: pomiary czasu.

t

Rys. 4. Praca oscyloskopu przy samobieżnej (automatycznej) podstawie czasu:

a) u

we

(t) = 0, b) u

we

= f(t), c) oscylogramy

u

we

(t) = f(t)

u

we

(t) = 0

U

5

a)

c)

b)

t

t

t

t

U

5

U

4

U

2

,

U

3

U

1

4

4. Budowa i wymagania stawiane poszczególnym podzespołom oscyloskopu.
4.1. Lampa oscyloskopowa (elektronopromieniowa).

Lampa elektronopromieniowa jest podstawowym podzespołem oscyloskopu analogowego. Na rys. 6 przedstawiono

budowę dwuanodowej lampy oscyloskopowej.


















Oznaczenia:
- ś – żarzenie katody.
- K – pośrednio żarzona punktowa katoda,
- CW – cylinder Wehnelta (siatka sterująca),
- A1, A2 – anody,
- Y, X – płytki odchylania pionowego i poziomego.

Działanie lampy oscyloskopowej:

Wyemitowane z katody elektrony są formowane i przyspieszane w układzie elektrod zwanym działem

elektronowym. Między elektrodami powstają soczewki elektrostatyczne. Potencjały elektrod są tak dobrane, aby
strumień elektronów został skupiony na ekranie. System odchylania (w oscyloskopach stosuje się głównie odchylanie
elektrostatyczne) steruje odchylaniem poziomym i pionowym strumienia elektronów. Po odpowiednim uformowaniu,
przyspieszeniu i odchyleniu, wiązka elektronów uderza w ekran pokryty luminoforem. Energia elektronów zostaje
przetworzona na energię świetlną, energię cieplna oraz na emisję wtórną elektronów. Elektrony emisji wtórnej są
przechwytywane przez warstwę grafitową.

ś

Rys. 6. Budowa lampy oscyloskopowej (elektronopromieniowej)

Elektrony emisji

wtórnej

P

la

m

k

a

św

ie

tl

n

a

Wąski strumień

elektronów

Warstwa
grafitowa

Działo elektronowe

Ekran pokryty

luminoforem

A1 A2

K CW

Y

X

System odchylania

Bańka
szklana

Rys. 5. Praca oscyloskopu przy wyzwalanej (normalnej) podstawie czasu a)

i oscylogramy badanego sygnału b)

t

t

t

t

t

U

5

U

4

U

3

U

2

U

1

a)

Oscylogramy

Z włączoną linią

opóźniającą

Bez linii

opóźniającej

b)

5

4.2. Kanał odchylania pionowego (kanał Y).

Zadaniem kanału Y jest wysterowanie płytek odchylania pionowego lampy oscyloskopowej napięciem badanym

podanym na wejście Y oscyloskopu.

Kanał Y składa się z układów wejściowych, wzmacniaczy i linii opóźniającej.

a) Wzmacniacze
Zadaniem wzmacniaczy jest zapewnienie maksymalnej czułości oscyloskopu przy odpowiedniej wysokości
oscylogramu.
Wymagania:

- odpowiednie wzmocnienie:

U

OMAX

MAX

S

S

K

=

;

gdzie: K

MAX

– maksymalne wzmocnienie kanału Y,

S

O MAX

– maksymalna czułość oscyloskopu,

S

U

– czułość statyczna lampy oscyloskopowej,

- stałość wzmocnienia w czasie,
- odpowiednie pasmo przenoszenia (nie większe niż pasmo przenoszenia lampy oscyloskopowej),
- jak najmniejsze zniekształcenia nieliniowe (w zakresie amplitud mieszczących się w polu pomiarowym ekranu).
Wzmacniacze toru Y dzielone są na wzmacniacze wstępne i końcowe.
Zadania wzmacniacza wstępnego:
- zapewnienie odpowiedniego wzmocnienia przy założonej charakterystyce częstotliwościowej,
- regulacja płynna wzmocnienia oraz korekcja wzmocnienia,
- przetworzenie napięcia niesymetrycznego na symetryczne i związana z tym korekcja stałoprądowa,
Zadaniem wzmacniacza końcowego jest dopasowanie toru Y do systemu odchylania pionowego lampy oscyloskopowej
(płytek Y).

b) Układy wejściowe
Zadania:
- Zapewnienie odpowiedniego sprzężenia: stałoprądowego lub zmiennoprądowego. Jest to realizowane przez szeregowe

włączenie lub zwarcie kondensatora sprzęgającego C

s

( rys. 2. 11.a).

- Odpowiednia impedancja wejściowa (patrz parametry użytkowe oscyloskopu).
- Możliwość regulacji współczynnika odchylania D

Y

.

- Zabezpieczenie wzmacniaczy przed przesterowaniem. W tym celu stosuje się dzielniki napięcia skompensowane

częstotliwościowo. Układ musi zapewniać szerokie pasmo przenoszenia i dużą stabilność współczynnika podziału K

DN

.

c) Linia opóźniająca

Zadaniem linii opóźniającej jest pokrycie czasu opóźnienia startu podstawy czasu oraz opóźnienie sygnału

impulsowego w celu obserwacji przedniego zbocza.

4.3. Kanał odchylania poziomego (kanał X, kanał rozciągu lub kanał podstawy czasu).

Zadaniem kanału X jest wysterowanie płytek odchylania poziomego lampy oscyloskopowej napięciem

odchylającym strumień elektronów w kierunku poziomym. Kanał odchylania poziomego składa się z generatora
podstawy czasu, układu synchronizacji i wyzwalania, wzmacniacza końcowego X oraz układów wejściowych rozciągu
zewnętrznego i synchronizacji zewnętrznej.

a) Generator podstawy czasu

Generator podstawy czasu jest wewnętrznym źródłem napięcia wprost proporcjonalnego do czasu

−

u

X

(t) = a

⋅

t.

Napięciem najlepiej spełniającym ten warunek jest napięcie piłokształtne zwane napięciem linearnym lub liniowym.
Kształt i podstawowe parametry napięcia liniowego (napięcia podstawy czasu) przedstawiono na rys. 7. Podstawowe
parametry napięcia podstawy czasu:
- t

R

- czas roboczy podstawy czasu,

- t

pow.

– czas powrotu ( t

pow.

<<

t

R

),

- t

m

- czas martwy (czas podtrzymania) – czas potrzebny na zakończenie stanów nieustalonych w generatorze,

- T

p. czasu

- okres napięcia podstawy czasu,

- U

m

- amplituda napięcia podstawy czasu,

- tg

α

- charakteryzuje prędkość narastania napięcia podstawy czasu i wyraża się w [cm / s].

Praktycznym parametrem charakteryzującym prędkość podstawy czasu jest współczynnik czasu: D

t

= 1/tg

α

[s/cm].

6

Budowa generatorów podstawy czasu

Generatory napięć linearnych są generatorami relaksacyjnymi. Działają na zasadzie ładowania i rozładowania

kondensatora.
Linearyzację napięcia (części roboczej) wykonuje się stosując integrator Millera lub układ bootstrap. Na rys.8 podano
uproszczony schemat funkcjonalny generatora podstawy czasu.














W zależności od rodzaju pracy generatora, multiwibrator pracuje jako astabilny (praca automatyczna), lub monostabilny
(praca wyzwalana generatora podstawy czasu).
b) Układy synchronizacji i wyzwalania

Zadaniem układów synchronizacji i wyzwalania jest otrzymanie stabilnego (nieruchomego) oscylogramu.

Aby móc obserwować oscylogram na ekranie lampy oscyloskopowej to, ze względu na krótki czas poświaty luminoforu,
musi on być rysowany wielokrotnie (kilkanaście razy na sekundę). Warunkiem nieruchomego (stabilnego) oscylogramu
jest to, aby każdy cykl rysowania zaczynał się i kończył w tym samym miejscu na ekranie. W każdym cyklu podstawy
czasu rysowana jest figura zamknięta i każdy następny cykl powtarza tę figurę.
Warunek powyższy można zapisać:

n

T

T

Y

czasu

p

=

.

,

gdzie: n = 1, 2, 3 .... liczba naturalna
Jest to warunek stabilnego oscylogramu lub warunek synchronizacji generatora podstawy czasu.
Sposoby wyzwalania i synchronizacji (rys. 9).

Układ wyzwalania i synchronizacji, w skład którego wchodzi impulsator, umożliwia płynną regulację poziomu

wyzwalania oraz wybór zbocza wyzwalającego (narastającego lub opadającego).

α

Rys. 7. Parametry napięcia podstawy czasu

Czas

roboczy

Czas

powrotu

Czas

martwy

u

R p.cz.

(t) = a

⋅

t

t

u

p.cz.

U

m

t

m

t

pow.

t

R

T

p.cz.

= t

R

+ t

pow.

+ t

m

Rys. 8. Przykład budowy generatora podstawy czasu

WY

Wyzwalanie

i

synchronizacja

Integrator

Multiwibrator

mono- lub

aststabilny

7

c) Wzmacniacz końcowy X
Zadania:
- dopasowanie napięcia generatora podstawy czasu lub napięcia rozciągu zewnętrznego do systemu odchylania

poziomego lampy oscyloskopowej (płytek X),

- przetworzenie napięcia niesymetrycznego na symetryczne,
- umożliwienie przesuwu oscylogramu w kierunku X oraz płynnej regulacji wzmocnienia (czasami),
- ekspansjia rozciągu (regulacja D

t

poprzez zmianę wzmocnienia).

Wymagania:
- odpowiednie pasmo przenoszenia zależne od współczynnika czasu,
- jak najmniejsze zniekształcenia nieliniowe,
- stałość wzmocnienia.

d) Układy wejściowe kanału X i synchronizacji zewnętrznej

Zadaniem tych układów jest zapewnienie odpowiedniej impedancji wejściowej w celu nieobciążania zewnętrznych

ź

ródeł.

4.4. Kalibratory napięcia i czasu (pomiary parametrów napięciowych i czasowych)

Kalibratory napięcia i czasu są to źródła wzorcowych sygnałów elektrycznych służące do wzorcowania

oscylogramu w odpowiadających mu jednostkach napięcia i czasu.
Pomiary parametrów napięciowych i czasowych obserwowanych sygnałów (rys. 10)
















a) Pomiary napięcia:

U[V] = A[cm]

⋅

D

Y

[V/cm],

Analiza dokładności pomiaru napięcia:

(

)

Y

D

A

U

δ

δ

δ

+

±

=

A

A

A

∆

=

δ

- względny błąd pomiaru wysokości oscylogramu;

u

u

wyzw.

t

t

Wyzwalanie zboczem

opadającym

Wyzwalanie zboczem

narastającym

Regulowany poziom

wyzwalania

Rys. 9. Sposoby wyzwalania i synchronizacji

Rys. 10. Pomiar napięcia i czasu

A

B

U[V] = A[cm]

⋅

D

Y

[V/cm],

t[s] = B[cm]

⋅

D

t

[s/cm]

8

Y

D

δ

- względny błąd określenia współczynnika odchylania. Błąd ten zależy od stałości modułu transmitancji toru Y

oscyloskopu.

Duże wzmocnienie wzmacniaczy Y powoduje, że D

Y

jest niestabilne w czasie. Wobec tego kanał Y oscyloskopu należy

skalować przed każdą serią pomiarów.

Przykład kalibratora napięcia oscyloskopu i sposób kalibracji przedstawiono na rys. 11.

Kalibratory napięcia w oscyloskopie, oprócz powyższego zadania, wykorzystywane są do sprawdzania

(kompensacji) sond pomiarowych.

b) Pomiary czasu:

Pomiary parametrów czasowych obserwowanych sygnałów przeprowadza się w podobny sposób jak pomiary

parametrów napięciowych (rys. 2.19). Jest to tzw. metoda kalibrowanej podstawy czasu.

t[s] = B[cm]

⋅

D

t

[s/cm],

Analiza dokładności pomiaru czasu:

(

)

t

D

B

t

δ

δ

δ

+

±

=

B

B

B

∆

=

δ

- względny błąd pomiaru szerokości oscylogramu,

t

D

δ

- względny błąd określenia współczynnika czasu.

Błąd ten zależy od dokładności wyskalowania regulatora D

t

.

Współczesne oscyloskopy nie są wyposażane w wewnętrzne kalibratory czasu, ponieważ generatory podstawy

czasu charakteryzują się dużą stabilnością napięcia i małym błędem nieliniowości:

(

δ

sz

<

1%).

Oscyloskopy elektroniczne umożliwiają pomiary parametrów napięciowych i czasowych również innymi

metodami np. metodą porównawczą i kompensacyjną.
Nowoczesne oscyloskopy analogowe umożliwiają pomiary za pomocą kursorów (tak jak oscyloskopy cyfrowe).

5) Kanał Z

Kanał Z lub kanał modulacji jasności pozwala na sterowanie jasnością „plamki świetlnej”.
Powoduje to rozjaśnienie lub wygaszenie odpowiednich części oscylogramu. Kanał Z zbudowany jest z układów

wejściowych, wzmacniacza i inwertera.

a)

U

pp

b)

Rys. 11. Kalibrator napięcia w oscyloskopie:

a) symbol, b) kalibracja napięcia

WY

Kalibrator

napięcia

U

pp

n

[ ]

[ ]













=

cm

V

D

V

U

cm

n

Y

pp

a

kalibrator

9

5. Oscyloskop dwukanałowy z przełącznikiem elektronicznym

Do obserwacji kilku przebiegów jednoczesnych służą oscyloskopy wielokanałowe. Najczęściej budowane są

oscyloskopy dwukanałowe z przełącznikiem elektronicznym rys. 12.
Sposoby pracy oscyloskopu:
a) jednokanałowa z włączonym kanałem A lub B,
b) różnicowa lub sumacyjna (A

±

B),

c) dwukanałowa (A i B).


























Przy pracy dwukanałowej rozróżnia się dwa rodzaje pracy oscyloskopu, zależnie od sposobu sterowania przełącznika
elektronicznego.

1

°

Praca przemienna (ALT – alternating)

Przełącznik elektroniczny sterowany jest z generatora podstawy czasu: P w pozycji ALT (rys. 2.24).

Napięcie sterujące pracą przełącznika elektronicznego u

PE

ma dwa razy mniejszą częstotliwość niż napięcie generatora

podstawy czasu.
W każdym cyklu podstawy czasu rysowany jest tylko jeden przebieg. Po przejściu wielu cykli podstawy czasu na ekranie
widoczne są oscylogramy obydwu badanych przebiegów u

1

i u

2

.

Napięcia u

1

lub u

2

, pojawiają się na ekranie z częstotliwością f

p. czasu

/2. Przy obserwacji sygnałów m.cz. występuje

migotanie oscylogramu. Z tego względu ten rodzaj pracy stosowany jest przy obserwacji sygnałów o większych
częstotliwościach.

2

°

Praca „siekana”, przerywana lub kluczowana (CHOP – chopped)

Przełącznik elektroniczny sterowany jest z generatora sterującego o częstotliwości stałej, niezależnej od

częstotliwości generatora podstawy czasu: P w pozycji CHOP. Stosowane są częstotliwości przełączania
od 10 kHz do 2 MHz.
Jeżeli T

p. czasu

>>

T

PE

to w jednym cyklu podstawy czasu rysowane są fragmenty obydwu przebiegów u

1

i u

2

. Ze względu

na asynchroniczną pracę generatora sterującego przełącznikiem elektronicznym i generatora podstawy czasu, w każdym
następnym cyklu podstawy czasu będą rysowane inne fragmenty badanych przebiegów. Po przejściu wielu cykli na
ekranie widoczny jest ciągły oscylogram badanych napięć.
Przy obserwacji sygnałów w.cz. ( T

PE

≤

T

p. czasu

) istnieje niebezpieczeństwo zsynchronizowania się generatorów

podstawy czasu i generatora sterującego przełącznikiem elektronicznym. Może to spowodować częściową lub całkowitą
utratę informacji o badanym przebiegu. Z tego względu ten rodzaj pracy stosowany jest do badania sygnałów m.cz.

Innym zastosowaniem pracy „siekanej” jest fotografowanie dwóch jednoczesnych sygnałów impulsowych. Musi

być przy tym spełniony warunek t

i

>>

T

PE

.

Jeżeli ten warunek nie jest spełniony to do fotografowania dwóch jednoczesnych sygnałów impulsowych należy
wykorzystać oscyloskop dwukanałowy z lampą dwustrumieniową.

Rys. 12. Uproszczony schemat blokowy oscyloskopu dwukanałowego z

przełącznikiem elektronicznym

P2

Y2

ALT

u

PE

u

p.czasu

u

2

u

1

u

Y

2

1

LO

Y1

CHOP

P1

Y2

Y1

Generator

podstawy

czasu

Kanał

Y1

Kanał

Y2

PE

Sterowanie

przełącznikiem

elektronicznym

10

UWAGA: w czasie powrotu podstawy czasu (t

powr

), sygnały u

Y1

i u

Y2

są podawane na płytki Y lampy oscyloskopowej,

lecz są niewidoczne na ekranie z powodu wygaszania powrotu plamki.

Istotnym zagadnieniem jest zapewnienie stabilności oscylogramu. Z rys. 2.23 widać, że generator podstawy czasu

może być wyzwalany (synchronizowany) sygnałem wewnętrznym otrzymanym z wejścia Y1 lub Y2.
Wyznaczenie warunku stabilnego oscylogramu:

1

°

1

1

.

n

T

T

Y

czasu

p

=

;

2

°

2

2

.

n

T

T

Y

czasu

p

=

→

1

2

2

1

n

n

T

T

Y

Y

=

−

warunek ten oznacza, że sygnały u

1

i u

2

muszą być zsynchronizowane.

UWAGA: Warunki 1

°

i 2

°

muszą być spełnione jednocześnie.

Niektóre oscyloskopy mają możliwość wyzwalania podstawy czasu sygnałami Y1 i Y2 (sygnał wyzwalający

pobierany jest za przełącznikiem elektronicznym). Ten sposób pracy oscyloskopu może być stosowany tylko przy pracy
przemiennej (ALT).

11

OSCYLOSKOPY CYFROWE

Wybrane zagadnienia teoretyczne

Oscyloskop cyfrowy jest to elektroniczny przyrząd pomiarowy służący do wizualnej obserwacji, pomiarów i

rejestracji sygnałów napięciowych. Oscyloskop cyfrowy umożliwia również wykonywanie działań matemetycznych na
obserwowanych sygnałach (np. uśrednianie, sumowanie i odejmowanie sygnałów a także całkowanie, różniczkowanie,
często obliczanie FFT).

Zasada działania oscyloskopu cyfrowego polega na przetworzeniu badanego sygnału napięciowego u(t) na zbiór n–

bitowych liczb, odpowiadających wartościom chwilowym napięcia, pobieranym w ściśle określonych momentach czasu.
Zbiór ten jest zapamiętany w pamięci cyfrowej o pojemności m

×

n bitów. Następnie, za pomocą przetwornika C/A,

zapisane w pamięci liczby są przetworzone na napięcie schodkowe u(i

⋅∆

t). Napięcie to aproksymuje napięcie badane u(t).

Podstawowe parametry użytkowe oscyloskopu cyfrowego są takie same jak oscyloskopu analogowego.

Budowa i działanie oscyloskopu cyfrowego

Uproszczoną budowę oscyloskopu cyfrowego przedstawia schemat funkcjonalny pokazany na rys. 13.

Pracę oscyloskopu można podzielić na dwa etapy: zbieranie informacji pomiarowej i odtworzenie badanego sygnału.
1º Zbieranie informacji pomiarowej (rys. 2.27)

Sygnał badany u(t) po wzmocnieniu lub stłumieniu w układach wejściowych zostaje podany na przetwornik

próbkująco–pamiętający (S&H). Na wyjściu przetwornika S&H otrzymywany jest sygnał schodkowy. Wartość napięcia
i-tego schodka jest równa napięciu chwilowemu u(t

i

). Wartość ta utrzymuje się do przyjścia następnego impulsu

próbkującego. W tym czasie (

∆

t = t

i+1

– t

i

) przetwornik analogowo – cyfrowy ( A/C ) przetwarza napięcie u(t

i

) na sygnał

cyfrowy wyrażony w odpowiednim kodzie. Sygnały cyfrowe z wyjścia przetwornika A/C zapisywane są jako kolejne n –
bitowe słowa pamięci cyfrowej RAM. Każde słowo zawiera informację o wartości chwilowej napiecia badanego. W
pamięci o pojemności m – słów zapisana jest informacja o m próbkach badanego sygnału. Po wypełnieniu wszystkich
komórek pamięci są dwie możliwości dalszej pracy oscyloskopu.
a) Sygnały pomiarowe z wyjścia przetwornika A/C są wpisywane w odpowiednie miejsca pamięci wymazując
poprzednie wartości. Ten rodzaj pracy nazywany jest pracą aktywną (active trace – obraz aktywny) i stosowany jest przy
obserwacji sygnałów powtarzalnych (np. okresowych).
b) Wartości kolejnych próbek z wyjścia przetwornika A/C nie są wpisywane do pamięci. Informacje o badanym sygnale
raz zapisane w pamięci są w niej zamrożone i mogą być przechowywane dowolnie długo (do wyłączenia zasilania). Ten
rodzaj pracy nazywany jest pracą z zamrożeniem (stored trace) i stosowany jest przy badaniu sygnałów jednokrotnych.























2

°

Odtworzenie badanego sygnału

Sygnały cyfrowe zapamiętane w pamięci cyfrowej są wykorzystane do odtworzenia badanego napięcia.
Układ sterujący generuje napięcie szpilkowe o częstotliwości f

ster

. Napięcie to steruje pracą przetwornika C/A oraz

generatorem cyfrowej podstawy czasu. W takt sygnału sterującego kolejne słowa z pamięci cyfrowej podawane są na
wejście przetwornika C/A.

Na wyjściu tego przetwornika otrzymywane jest napięcie schodkowe aproksymujące sygnał badany. Podawane jest

ono przez układ interpolacji na wejście Y układu zobrazowania. Na wejście X podawane jest napięcie cyfrowej podstawy
czasu. Jest to napięcie schodkowe o parametrach czasowych zależnych od parametrów generatora sterującego.

WE Y

X

Y

Cyfrowa

podstawa

czasu

Układ

zobrazowania

Układ

interpolacji

Przetwornik

C / A

Pamięć

cyfrowa

m

×

n

Przetwornik

S

&

H

Przetwornik

A / C

Układy

wejściowe

UKŁAD STERUJĄCY (

µ

P )

Układ

wyzwalania

Rys. 13. Uproszczony schemat funkcjonalny oscyloskopu cyfrowego

12

Konstrukcję graficzną oscylogramu przedstawiono na rys. 14. Otrzymany oscylogram składa się z punktów.

Zastosowanie układu interpolacji powoduje, że widoczny na ekranie oscylogram jest ciągły. Najczęściej punkty łączone
są odcinkami prostymi – jest to interpolacja liniowa.

Zadania stawiane poszczególnym podzespołom oscyloskopu cyfrowego.

1

°

Układy wejściowe

Zadaniem układów wejściowych jest zapewnienie odpowiedniej impedancji wejściowej (R

we

i C

we

) oraz

dopasowania poziomu napięcia wejściowego do wartości pozwalającej na poprawną pracę następnych stopni. Układy
wejściowe zbudowane są ze wzmacniaczy pomiarowych i dzielników napięcia umożliwiających regulację współczynnika
odchylania D

Y

. Sterowanie pracą układu wejściowego może odbywać się ręcznie (z płyty czołowej przyrządu) lub

automatycznie.

2

°

Przetwornik próbkująco–pamiętający (S

&

H – sample and hold)

Operacja próbkowania polega na przetworzeniu sygnału ciągłego w czasie na sygnał dyskretny w czasie.

Przetwornik próbkujący (rys. 15) przetwarza napięcie ciągłe u(t) na ciąg próbek.

Są to bardzo krótkie impulsy o amplitudach U

ms

równym wartościom chwilowym napięcia badanego U

msi

= u(i

∆

t).

Amplituda impulsu na wyjściu przetwornika próbkującego zawiera informację o wartości chwilowej badanego napięcia,
natomiast obwiednia próbek odtwarza jego kształt.

Przetwornik S

&

H tym się różni od przetwornika próbkującego, że utrzymuje (zapamiętuje) wartość próbki do

przyjścia następnego impulsu próbkującego. W tym czasie (

∆

t) przetwornik A/C przetwarza wartość analogową próbki

na sygnał cyfrowy. Na wyjściu przetwornika próbkująco–pamiętającego otrzymywane jest napięcie schodkowe (rys
2.27).

W oscyloskopach cyfrowych stosuje się najczęściej dwa sposoby próbkowania: próbkowanie w czasie

rzeczywistym i próbkowanie przypadkowe wielokrotne. Stosowane bywają również inne sposoby próbkowania jak np.:

- próbkowanie sekwencyjno – koherentne;
- próbkowanie sekwencyjno – przypadkowe;
- próbkowanie ze zmienną częstotliwością.

u

p.czasu

u

Y

τ

τ

Oscylogram złożony z

kropek

Rys. 14. Konstrukcja graficzna oscylogramu

u

s

u

w

y

u

w

e

Przetwornik

próbkujący

Rys.15. Schematyczne przedstawienie

przetwornika próbkującego

13

Poniżej przedstawiono wykresy czasowe dla kilku wybranych sposobów próbkowania.
Zasadę próbkowania w czasie rzeczywistym przedstawiono na rysunku 16. Napięcie badane jest próbkowane ze

stałą częstotliwością fs. Na wyjściu przetwornika otrzymany jest sygnał dyskretny.

Aby sygnał ten zawierał wszystkie informacje o badanym napięciu musi być spełnione twierdzenie o próbkowaniu,

a to powoduje, że wymagana częstotliwość próbkowania może być bardzo duża. Powyższa metoda jest stosowana przy
obserwacji dowolnych sygnałów, ale jest konieczna przy badaniu sygnałów jednokrotnych.

Przy obserwacji sygnałów powtarzalnych (np. okresowych) stosuje się próbkowanie przypadkowe wielokrotne

rys.17. Sygnał próbkujący u

s

(t) (generowany przez generator zegarowy) nie jest zsynchronizowany z sygnałem badanym

u

we

(t). W czasie jednego okresu napięcia badanego może być pobranych kilka próbek. Próbki te są rozłożone

przypadkowo na osi czasu. Do ich prawidłowego rozmieszczenia służy impuls wyzwalający. Ten sposób próbkowania
pozornie zmniejsza częstotliwość sygnału badanego.

Rys. 16. Próbkowanie w czasie rzeczywistym

t

t

T

s

u

wy

u

s

u

we

t

Impulsy

wyzwalające

t

u

we

Zmiana skali

czasu

t’

t

t

Rys. 17. Próbkowanie przypadkowe wielokrotne

Impuls

wyzwalający

T

s

u

s

Złożenie

u

wy

1

2

4

3

5

t

14

Inną metodą próbkowania zmniejszającą częstotliwość sygnału jest próbkowanie sekwencyjno – koherentne.

Zasadę tej metody przedstawiono na rys. 18. W czasie jednego okresu (lub wielokrotności okresu) badanego napięcia
pobierana jest tylko jedna próbka w ściśle określonej chwili czasu. Ta metoda stosowana jest głównie w analogowych
oscyloskopach próbkujących (stroboskopowych).

3

°

Przetwornik analogowo – cyfrowy (A/C; ADC)

Zadaniem przetwornika A/C jest przetworzenie wartości analogowej poszczególnych próbek na sygnał cyfrowy. Na

wyjściu przetwornika A/C otrzymuje się ciąg liczb zapisanych w odpowiednim kodzie (rys. 2.27). Ze względu na dużą
częstotliwość próbkowania, przetworniki A/C stosowane w oscyloskopach cyfrowych muszą się charakteryzować dużą
szybkością przetwarzania. Z tego względu stosowane są głównie przetworniki A/C o bezpośrednim porównaniu
równoległe (typu „flash”). Zasada działania tych przetworników polega na jednoczesnym porównaniu napięcia
przetwarzanego ze wszystkimi (2

n

– 1) poziomami kwantowania.

4

°

Pamięć cyfrowa

Podstawowa pamięć oscyloskopu cyfrowego jest pamięcią szybką o dostępie bezpośrednim typu RAM. Wielkość

pamięci „m”, określana jako długość rekordu lub rekord zapisu, podawana jest w kilosłowach lub kilobajtach.
Najczęściej spotykane długości rekordów: 1 ÷ 4 kilosłów. Maksymalna wielkość pamięci odnosi się do pracy
jednokanałowej oscyloskopu. Przy pracy wielokanałowej pamięć jest dzielona równomiernie na poszczególne kanały.

5

°

Przetwornik cyfrowo – analogowy (C/A, DAC)

Zadaniem przetwornika C/A jest przetworzenie sygnałów cyfrowych, podawanych z pamięci cyfrowej, na ciągłe w

czasie napięcie schodkowe (rys. 2.28). Przetwornik sterowany jest sygnałami z układu sterującego, wobec tego jego
szybkość przetwarzania może być mniejsza niż szybkość przetwarzania przetwornika A/C. Długość słowa wejściowego
musi być nie mniejsza niż długość słowa z wyjścia pamięci.

6

°

Układ interpolacji (generator wektorowy)

Obraz otrzymany na ekranie oscyloskopu cyfrowego złożony jest z punktów (rys. 2.29). W pewnych przypadkach

może to spowodować błędną interpretację oscylogramu. Dlatego budowane są specjalne układy elektroniczne
(generatory wektorowe) łączące kolejne punkty oscylogramu odcinkami prostymi. Jest to tzw. interpolacja liniowa,
najczęściej stosowana w oscyloskopach cyfrowych.

7

°

Układ wyzwalania

Zadaniem układu wyzwalania jest generacja impulsów zsynchronizowanych z sygnałem badanym (wewnętrznym)

lub zewnętrznym i doprowadzenie ich do układu sterującego. Impuls wyzwalający jest punktem odniesienia do ustalenia
położenia próbek na osi czasu a także określa chwilę zamrożenia informacji w pamięci oscyloskopu. Chwila ta jest
możliwa do regulacji. Umożliwia to obserwację badanego przebiegu przed wyzwoleniem (pre – trigger) lub po
wyzwoleniu (post – trigger).

T

s

= T

x

+

∆

t

Rys. 18. Próbkowanie sekwencyjno – koherentne

u

wy

t’

i

= n

⋅

t

i

n

⋅∆

t

t

x

T

x

u

we

u

s

t

t

t

15

8

°

Cyfrowa podstawa czasu

Układ cyfrowej podstawy czasu ma za zadanie generację napięcia schodkowego (narastającego skokowo). Napięcie

to podawane jest na wejście X układu zobrazowania w celu rozciągnięcia oscylogramu w poziomie. Na rysunku 19
przedstawiono przykładowy układ generatora cyfrowej podstawy czasu.

Działanie układu jest następujące. Ciąg impulsów z generatora kwarcowego (o dużej stabilności częstotliwości)
podawany jest na wejście licznika o pojemności 2

9

(jest to często stosowana w oscyloskopach cyfrowych ilość poziomów

napięcia podstawy czasu, odpowiada to rekordowi zobrazowania „m

1

”). Sygnał cyfrowy z wyjścia licznika przetwarzany

jest w przetworniku C/A na napięcie schodkowe. Impuls sterujący (z układu sterującego) określa chwilę rozpoczęcia
cyklu pracy generatora.
9

°

Układ sterujący

Zadaniem tego układu jest sterowanie pracą wszystkich bloków oscyloskopu. Układ sterujący zbudowany jest w

oparciu o system mikroprocesorowy. Dzięki temu oscyloskopy cyfrowe mają możliwość przeprowadzenia
automatycznych pomiarów parametrów czasowych i napięciowych badanych sygnałów. Ponadto układ umożliwia
wykonywanie różnych operacji matematycznych na tych sygnałach. Wyniki pomiarów i obliczeń przedstawiane są na
ekranie w postaci alfanumerycznej.
10

°

Układ zobrazowania

Jest to końcowy przetwornik oscyloskopu umożliwiający wizualną obserwację badanych sygnałów. W

oscyloskopach analogowo – cyfrowych stosowane są klasyczne lampy oscyloskopowe (CRT). Oscyloskopy cyfrowe
wyposażone są w lampy oscyloskopowe rastrowe, w których każdy i-ty punkt ekranu (piksel) ma przypisany adres
(X

i

;Y

i

). Innym układem zobrazowania przebiegów są ekrany. Obecnie w oscyloskopach cyfrowych stosowane są głównie

ekrany ciekłokrystaliczne (monochromatyczne lub kolorowe). Na rys.20 przedstawiony jest widok ekranu typowego
oscyloskopu cyfrowego.

9 – bitowe wyjście

licznika

Impuls sterujący

Wyjście cyfrowej
podstawy czasu

Wejście

impulsów

zegarowych

Licznik

o pojemności

2

9

Przetwornik

C/A

Rys.19. Przykład budowy cyfrowego generatora podstawy czasu

Rys. 20. Przykładowy widok ekranu

Siatka projekcyjna 10×8

[dz]

Pola informacji
alfanumerycznej

16

Podstawowe parametry i własności charakterystyczne dla oscyloskopów cyfrowych

1º Częstotliwość próbkowania f

s

Parametr ten charakteryzuje pasmo częstotliwości oscyloskopu cyfrowego. Rozróżnia się pasmo częstotliwości dla

sygnałów jednokrotnych i powtarzalnych (np. okresowych). Jest to związane ze sposobem próbkowania.

Maksymalna częstotliwość próbkowania f

s max

określa maksymalne pasmo częstotliwości przy badaniu sygnałów

jednokrotnych. Zgodnie z twierdzeniem o próbkowaniu, maksymalne pasmo przenoszenia oscyloskopu cyfrowego

∆

f max

osc. cyfr.

<

½

⋅

f

s max

.

Gdzie:

∆

f max osc. cyfr.

= f

max

;

f

max

– maksymalna częstotliwość występująca w widmie sygnału badanego.

W rzeczywistości częstotliwość próbkowania a więc i pasmo przenoszenia oscyloskopu cyfrowego dla sygnałów
jednokrotnych jest zmienne i zależy od współczynnika czasu D

t

.

Przykład:
a)

D

t

= 1 [

µ

s/dz];

m

1

= 500 [Sa] (rekord zobrazowania);

l

X

= 10 [dz] (długość osi X);

[ ]

[ ]









=

⋅









=

s

MS

dz

dz

s

Sa

f

s

50

10

1

500

µ

∆

f

osc.

= ½

⋅

f

s

= 25 MHz

b)

D

t

= 1 [ms/dz];

m

1

= 500 [Sa] (rekord zobrazowania),

l

X

= 10 [dz] (długość osi X),

[ ]

[ ]









=

⋅









=

s

kS

dz

dz

ms

Sa

f

s

50

10

1

500

∆

f

osc.

= ½

⋅

f

s

= 25 kHz

2º Rozdzielczość pionowa i pozioma
Rozdzielczość (lub zdolność rozdzielcza) oscyloskopu cyfrowego jest to stosunek odległości dwóch najbliższych
punktów do dwóch najdalszych (rys. 21).

Rozdzielczość charakteryzuje dokładność odtworzenia kształtu badanego napięcia. Im większa rozdzielczość

(mniejsza wartość b/a) tym dokładniejsze odtworzenia kształtu badanego sygnału. Rozróżnia się rozdzielczość pionową i
poziomą oscyloskopu.
Rozdzielczość pionowa zależy od długości słowa „n” i określa na ile poziomów został podzielony zakres napięcia. W
oscyloskopach cyfrowych najczęściej stosowane są słowa 8–bitowe (n = 8). Odpowiada to rozdzielczości ~ 0,4 %.

Rys. 21. Rozdzielczość oscyloskopu cyfrowego,

- a

X

, a

Y

– maksymalne odległości między punktami,

- b

X

,

b

Y

– minimalne odległości między punktami

Rozdzielczość pionowa

b

Y

/a

Y

b

Y

a

Y

Rozdzielczość pozioma

b

X

/a

X

b

X

a

X

17

Rozdzielczość pozioma zależy od ilości próbek (słów n – bitowych), które mieszczą się na ekranie. W praktyce jest to
~1000 (2

10

) lub ~500 (2

9

) słów. Odpowiada to rozdzielczości ~ 0,1 % lub ~ 0,2 %.

3º Długość rekordu (wielkość pamięci)

Długość rekordu lub rekord zapisu (record lenght) określa jednorazową porcję informacji o badanym przebiegu,

która może być zapisana w pamięci oscyloskopu. W pamięci o pojemności m – słów można zapisać m liczb n –
bitowych. Liczba „m” jest długością rekordu.
Dodatkowo rozróżnia się rekord zobrazowania „m

1

” lub „m

z

”. Jest to ilość informacji o badanym przebiegu, która jest

zobrazowana na ekranie. Obowiązuje zależność m

1

≤

m. Najczęściej spotykane wartości rekordów: m – od 1

÷

4 kilosłów

oraz m

1

– 500 słów.

4

°

Możliwości pomiarowe oscyloskopów cyfrowych

a) Pomiary automatyczne

Oscyloskopy cyfrowe umożliwiają automatyczne pomiary podstawowych parametrów czasowych i napięciowych

badanych sygnałów. Najczęściej są to pomiary wartości międzyszczytowej napięcia U

pp

, wartości średniej (najczęściej

całego rekordu) U

ś

r.

(U

avg

), wartości skutecznej napięcia U (U

rms

), okresu T i częstotliwości f. Niektóre oscyloskopy mają

rozszerzoną listę możliwości pomiarowych.
b) Pomiary z wykorzystaniem kursorów

Kursory pomiarowe są najczęściej przedstawiane w postaci poziomych i pionowych linii przerywanych (rys. 2.37).

Położenie kursorów jest regulowane pokrętłami umieszczonymi na płycie czołowej oscyloskopu. Wartości
poszczególnych kursorów i ich różnice (rys. 22) są pokazane na ekranie w polu informacji alfanumerycznej.
Dokładność pomiaru napięcia (metodami a i b) jest zbliżona do dokładności pomiaru napięcia w oscyloskopach
analogowych (~1,5%). Natomiast pomiary parametrów czasowych są wykonywane z dużą dokładnością (~ 10

-4

). Jest to

spowodowane sposobem otrzymywania podstawy czasu.
















c) Inne metody pomiarowe

W oscyloskopach cyfrowych można wykorzystać do pomiarów czasu i napięcia przesuwy poziome i pionowe.

Przesunięcie oscylogramu w pionie lub w poziomie powoduje pojawienie się na ekranie informacji o wartości
przesunięcia (w jednostkach napięcia lub czasu). Pozostałe metody to metody tradycyjne, takie same jak stosowane w
oscyloskopach analogowych.

5

°

Operacje matematyczne

Na badanych sygnałach mogą być wykonywane różne operacje:

a) działania arytmetyczne: sumowanie i odejmowanie, mnożenie i dzielenie, odwracanie,
b) złożone operacje matematyczne: różniczkowanie i całkowanie, uśrednianie, wyznaczanie obwiedni, obliczanie

FFT.

6

°

Inne własności

Większość oscyloskopów cyfrowych ma wbudowany układ interfejsu szeregowego i (lub) równoległego.

Umożliwia to połączenie oscyloskopu z urządzeniami zewnętrznymi (np. komputerem) albo włączenie do systemu
pomiarowego.

K

u

rs

o

ry

n

ap

ię

ci

o

w

e

Kursory czasowe

U

1

U

2

∆

U

t

1

t

2

∆

t

Rys. 22. Ekran oscyloskopu z widocznymi kursorami

napięciowymi i czasowymi

18

Dodatkowe wyposażenie oscyloskopów

Najważniejszym dodatkowym wyposażeniem oscyloskopów są sondy pomiarowe (rys.23). Elementy te służą do

połączenia wejścia oscyloskopu z wyjściem źródła badanego sygnału w sposób jak najmniej wpływający na
obserwowaną wielkość. Doprowadzenie sygnału badanego do oscyloskopu za pomocą kabla koncentrycznego (rys.24)
powoduje wzrost pojemności wejściowej oscyloskopu i zmniejszenie wartości rezystancji wejściowej (maleje
impedancja wejściowa). W efekcie zmienia się charakterystyka częstotliwościowa oscyloskopu (pasmo przenoszenia
maleje).

Sygnały o złożonym widmie częstotliwościowym są zniekształcane. Źródła sygnałów o dużej impedancji

wewnętrznej są nadmiernie obciążane.
W celu uniknięcia powyższych, niepożądanych zjawisk, do połączenia wejścia oscyloskopu z wyjściem źródła sygnału
badanego stosuje się różne rodzaje sond.
Wymagania stawiane sondom pomiarowym:
– duża rezystancja wejściowa,
– mała pojemność wejściowa,
– szerokie pasmo przenoszenia,
– dopasowanie do wejścia oscyloskopu.
Klasyfikacja sond pomiarowych stosowanych w oscyloskopach:

a) sondy napięciowe: sondy bierne i sondy czynne,
b) sondy prądowe: sondy bierne (są to sondy zmiennoprądowe) i sondy czynne (stałoprądowe i zmiennoprądowe),
c) inne rodzaje sond np. detekcyjne, dwukanałowe itd.

LITERATURA DODATKOWA:
1) A. Chwaleba, M. Poniński, A. Siedlecki, „Metrologia elektryczna”, wyd. IV uaktualnione, WNT, 1996r.;
2) J. Dusza, G. Gortat, A. Leśniewski, „Podstawy miernictwa”, Ofic. Wyd. Politechniki Warszawskiej, 1998 r.;
3) A. Jellonek, Z. Karkowski, „Miernictwo radiotechniczne", WNT, 1972 r.;
4) G. J. Mirski, "Miernictwo elektroniczne", WkiŁ, 1973 r.;
5) B. M. Oliver, J. M. Cage, "Pomiary i przyrządy elektroniczne", WKiŁ, 1978 r.;
6) J. Parchański, „Miernictwo elektryczne i elektroniczne”, WSiP 1991 r.;
7) J. Rydzewski, „Pomiary oscyloskopowe”, WNT, 1994 r.;
8) M. Stabrowski, "Miernictwo elektryczne: cyfrowa technika pomiarowa",
Ofic. Wyd. Politechniki Warszawskiej, 1994 r.

Rys. 24. Podłączenie kabla do oscyloskopu

C

we

= C

k

+ C

osc

R

we

= R

k

 R

osc

C

we

R

we

Oscyloskop

Kabel

kocentryczny

R

os

c

R

k

C

osc

C

k

Głowica

sondy

Końcówka

sondy

Masa

Kabel

koncentryczny

Złącze (np. BNC )

do połączenia sondy

z wejściem oscyloskopu

Rys.23. Przykład sondy pomiarowej do oscyloskopu