background image

 

 

 

ĆWICZENIE NR 1 

Wybrane zagadnienia teoretyczne 

 

OSCYLOSKOPY CYFROWE 

 

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. 1. 

Pracę oscyloskopu można podzielić na dwa etapy: zbieranie informacji pomiarowej i odtworzenie badanego sygnału. 
1º Zbieranie informacji pomiarowej (rys. 2) 
 

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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

WE Y 

Cyfrowa 

podstawa 

czasu 

Układ 

zobrazowania

 

Układ 

interpolacji

 

Przetwornik  

C / A 

 

Pamięć 

cyfrowa 

 n 

Przetwornik 

 H 

Przetwornik  

A / C 

Układy 

wejściowe

 

UKŁAD   STERUJĄCY  ( 

P ) 

Układ 

wyzwalania 

Rys. 1. Uproszczony schemat funkcjonalny oscyloskopu cyfrowego 

background image

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Po

zio

m

y

 

k

wan

to

wan

ia

 

b

n-1 

Sło

wa 

  n

 -

 b

ito

we

 

1   2 .....................  i    ............................................. m 
                               m – słów                        

u

S

u

u

T

b

b

b

     Rys. 2. Pierwszy etap pracy oscyloskopu cyfrowego – zbieranie danych 

background image

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

11

--

--

--

11

 

Liczba zapisana w kodzie cyfrowym (adres pamięci) 

T

ster. 

u

ster. 

u(k

t) 

00

--

--

--

00

 

Rys. 3. Drugi etap pracy oscyloskopu cyfrowego – odtworzenie badanego sygnału (oscylogram) 

 

 

 

 

u

p.czasu

 

 

 

 

 

start 

0101

--

01

 

- - - - - - - 
-  

- - - - - - - - -   

background image

 

 

 

 
 
2

 Odtworzenie badanego sygnału (rys. 3) 

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. 

Konstrukcję  graficzną  oscylogramu  przedstawiono  na  rys.  4.  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. 5) 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.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

u

p.czasu 

u

 

 

Oscylogram złożony z 

kropek 

Rys. 4. Konstrukcja graficzna oscylogramu 

u

u

w

u

w

Przetwornik 

próbkujący 

Rys.5. Schematyczne przedstawienie 

przetwornika próbkującego 

background image

 

 

 

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.  
 
Poniżej przedstawiono wykresy czasowe dla kilku wybranych sposobów próbkowania. 
Zasadę próbkowania w czasie rzeczywistym przedstawiono na rysunku 6. 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.7. 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. 6. Próbkowanie w czasie rzeczywistym 

T

u

wy 

u

u

we 

Impulsy 

wyzwalające 

u

we 

Zmiana skali 

czasu 

t’

 

Rys. 7. Próbkowanie przypadkowe wielokrotne 

Impuls 

wyzwalający 

T

u

Złożenie 

u

wy 

background image

 

 

 

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

Zasadę  tej  metody  przedstawiono  na  rys.  8.  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).  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.3).  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.3). 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

 + 

Rys. 8. Próbkowanie sekwencyjno – koherentne  

u

wy 

     t’

i

 = n

 t

i

   

  n



t

T

u

we 

u

background image

 

 

 

 
 
 

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  9 
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.10  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.9. Przykład budowy cyfrowego generatora podstawy czasu 

Pola informacji  
alfanumerycznej 

Rys. 10. Przykładowy widok ekranu 

  Siatka projekcyjna 10×8

 

[dz] 

background image

 

 

 

 

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 [

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

 

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. 11).  
 

 

 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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. 

Rys. 11. Rozdzielczość oscyloskopu cyfrowego,                                      

                 -  a

X

, a

Y

 – maksymalne odległości między punktami,   

                 -  b

X

,

 

b

Y

 – minimalne odległości między punktami 

 
 

Rozdzielczość  pionowa 

b

Y

/a

b

a

Rozdzielczość  pozioma 

b

X

/a

b

a

background image

 

 

 

 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 %. 
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

śr.

 (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.  12). 

Położenie  kursorów  jest  regulowane  pokrętłami  umieszczonymi  na  płycie  czołowej  oscyloskopu.  Wartości 
poszczególnych kursorów i ich różnice (rys. 12) 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.  
 
 
 
 
 

Ku

rs

or

na

pięcio

we

 

   Kursory czasowe 

U

U

t

 t

Rys. 12. Ekran oscyloskopu z widocznymi kursorami  

napięciowymi i czasowymi 

 
 
 

background image

 

 

10 

 

 
 

Dodatkowe wyposażenie oscyloskopów 

Najważniejszym dodatkowym wyposażeniem oscyloskopów są sondy pomiarowe (rys.13). 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.14) 
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) J. Parchański, „Miernictwo elektryczne i elektroniczne”, WSiP 1991 r.;  
4) J. Rydzewski, „Pomiary oscyloskopowe”, WNT, 1994 r.;  
5) M. Stabrowski, "Miernictwo elektryczne: cyfrowa technika pomiarowa",  
    Ofic. Wyd. Politechniki Warszawskiej, 1994 r.  
 
 
 
 
 
 

Rys. 14. 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

R

C

osc 

C

Głowica 

sondy 

Końcówka 

sondy 

Masa 

Kabel 

koncentryczny  

Złącze (np. BNC )  

do  połączenia sondy  

z wejściem oscyloskopu   

Rys.13. Przykład sondy pomiarowej do oscyloskopu