Oscilloscope là gì: khái niệm và nguyên tắc của máy hiện sóng

Khái niệm về màn hình máy hiện sóng

Máy hiện sóng là một trong những dụng cụ kiểm tra hữu ích nhất được sử dụng để thiết kế mạch điện tử, sản xuất, kiểm tra, dịch vụ và sửa chữa điện tử.

Máy hiện sóng, hoặc phạm vi là một công cụ quan trọng trong kho vũ khí của kỹ sư điện tử hoặc người kiểm tra. Máy hiện sóng là một hạng mục của thiết bị kiểm tra điện tử cho phép nhìn thấy các dạng sóng và bằng cách này, việc xem bất kỳ sự cố nào xảy ra trong mạch điện tử trở nên dễ dàng hơn rất nhiều.

Xét về những ưu điểm mà chúng có, máy hiện sóng là một phần thiết bị kiểm tra điện tử thiết yếu cho bất kỳ phòng thí nghiệm điện tử nào hoặc khu vực kiểm tra phần cứng điện tử cho dù trong thiết kế RF, thiết kế mạch điện tử nói chung, sản xuất điện tử, dịch vụ, sửa chữa hoặc bất kỳ nơi nào có mạch điện tử và các dạng sóng trên chúng cần được nghiên cứu.

Tên gọi Oscilloscope, xuất phát từ thực tế là nó cho phép xem các dao động. Đôi khi tên máy hiện sóng tia âm cực, hoặc CRO đã được sử dụng. Lý do cho điều này là các ống tia âm cực (CRT) được sử dụng để hiển thị các dạng sóng. Ngày nay, những dụng cụ thử nghiệm này thường được gọi là máy hiện sóng hay chỉ là ống soi.

Ngày nay, màn hình LCD hoặc màn hình plasma được sử dụng vì chúng nhỏ hơn và thuận tiện hơn khi sử dụng, đặc biệt là không yêu cầu điện áp quá cao của các CRT cũ.

Chức năng của máy hiện sóng

Chức năng của máy hiện sóng là có thể hiển thị dạng sóng trên một số dạng hiển thị. Ở chế độ bình thường, thời gian hoạt động được hiển thị dọc theo trục X (trục hoành) và biên độ được hiển thị dọc theo trục Y (trục tung). Bằng cách này, người ta có thể nhìn thấy dạng sóng điện tử trên máy hiện sóng vì nó có thể được hình dung. Dạng sóng có thể được ví như những gợn sóng di chuyển dọc theo mặt ao khi một viên đá được thả vào đó.

Bằng cách xem dạng sóng theo cách này, có thể phân tích hoạt động của mạch và khám phá lý do tại sao có thể tồn tại bất kỳ vấn đề nào.

Khái niệm về màn hình máy hiện sóng

Các chủ đề chính về máy hiện sóng

Khi nhìn vào máy hiện sóng, có một số chủ đề và lĩnh vực quan tâm chính:

  • Các loại máy hiện sóng:   Có một số loại máy hiện sóng khác nhau từ tương tự đến kỹ thuật số và hơn thế nữa. Các loại máy hiện sóng đầu tiên là tương tự, nhưng với những tiến bộ trong công nghệ kỹ thuật số, hầu như tất cả các thiết bị kiểm tra mới ngày nay đều được điều khiển bằng bộ xử lý và sử dụng xử lý tín hiệu kỹ thuật số để cung cấp màn hình tuyệt vời của các dạng sóng.

Không chỉ có các máy hiện sóng được chứa trong các hộp kiểu băng ghế dự bị tiêu chuẩn, mà một số phạm vi được thiết kế để liên kết với máy tính, sử dụng màn hình và xử lý của chúng để hỗ trợ. Thường thì chúng là máy hiện sóng USB, được kết nối qua liên kết USB nhưng các loại khác cũng có sẵn được liên kết thông qua hệ thống bus khác hoặc để sử dụng trong các hệ thống giá đỡ như PXI và các hệ thống VXI cũ hơn ..

Thông số kỹ thuật phạm vi:

Thông   số kỹ thuật cho máy hiện sóng đôi khi có thể gây nhầm lẫn. Hiểu biết cơ bản về các thuật ngữ và ý nghĩa của chúng là rất hữu ích. Hiểu được các thông số kỹ thuật cơ bản của máy hiện sóng có thể giúp bạn hiểu được những hạn chế của bất kỳ dụng cụ kiểm tra nào và cũng giúp lựa chọn khi cần thuê, mua hoặc thậm chí đặt trước một cửa hàng thông thường.

Các thông số kỹ thuật của phạm vi hơi khác nhau giữa phạm vi tương tự và kỹ thuật số. Mặc dù các khái niệm cơ bản như độ chính xác, phạm vi cơ bản thời gian, tần số trên và những thứ tương tự về cơ bản giống nhau, phạm vi kỹ thuật số cũng có các thông số kỹ thuật cho các mục như số bit DAC, độ sâu bộ nhớ và những thứ tương tự dành riêng cho máy hiện sóng kỹ thuật số.

Cách sử dụng máy hiện sóng:

Mặc dù máy hiện sóng ngày nay rất dễ sử dụng, nhưng bạn cần hiểu rõ về cách thức hoạt động của các bộ phận này của thiết bị kiểm tra điện tử cũng như các bộ điều khiển và cách chúng hoạt động. Thậm chí còn có các phím mềm trên màn hình, vì vậy có rất nhiều việc có thể làm được.

Thông thường, các điều khiển được sử dụng rộng rãi nhất phổ biến trên tất cả các phạm vi từ bất kỳ nhà sản xuất nào, vì vậy việc chuyển từ phạm vi này sang phạm vi khác thường tương đối dễ dàng.

Kích hoạt máy hiện sóng:

Chức năng kích hoạt là một trong những chức năng quan trọng nhất trên máy hiện sóng. Trình kích hoạt phạm vi cho phép cơ sở thời gian “bắt đầu” tại cùng một điểm trên mỗi chu kỳ của dạng sóng và điều này cho phép hiển thị để nó xuất hiện vẫn trên màn hình.

Chức năng kích hoạt máy hiện sóng đã phát triển đáng kể kể từ khi hầu hết các phạm vi chuyển sang sử dụng công nghệ kỹ thuật số. Việc xử lý tín hiệu kỹ thuật số có sẵn cho phép trình kích hoạt cung cấp tính linh hoạt hơn và chức năng cao hơn để các tín hiệu có thể được điều tra kỹ hơn để phát hiện ra các vấn đề và sự cố.

Đầu dò của máy hiện sóng:

Bất kỳ máy hiện sóng nào cũng cần có đầu dò để gắn vào thiết bị cần kiểm tra. Việc thực hiện và sử dụng các đầu dò phạm vi này cho phép tạo ra thiết bị thử nghiệm thực tế một cách tốt nhất, vì vậy việc biết lựa chọn đầu dò nào, cách thiết lập chúng và các giới hạn là điều cần thiết để hiểu đúng về các phép đo được thực hiện.

Sự phát triển của máy hiện sóng

Máy hiện sóng được phát triển trong nhiều năm. Phải mất một số lượng lớn các khám phá và phát minh mới để nó đạt đến mức độ tinh vi mà chúng ta thấy ngày nay.

Lịch sử của máy hiện sóng có từ hơn 100 năm trước, mỗi bước là kết quả của sự đổi mới, cảm hứng và làm việc chăm chỉ.

CÁC GIAI ĐOẠN CHÍNH TRONG SỰ PHÁT TRIỂN VÀ LỊCH SỬ CỦA MÁY HIỆN SÓNG
NGÀY KHÁM PHÁ / PHÁT TRIỂN
1897 Karl Ferdinand Braun đã phát minh ra Ống tia âm cực đầu tiên, CRT. Nó có thể hiển thị các số liệu thô trên màn hình được điều khiển bằng điện áp trên các tấm của ống.
1899 Jonathan Zenneck đã cải tiến ống tia âm cực cơ bản bằng cách kết hợp các tấm tạo tia và sử dụng từ trường để quét dấu vết.
1931 VK Zworykin đã cải tiến ống tia âm cực khi ông nghiên cứu chi tiết một ống tia âm cực chân không cao, kín vĩnh viễn với bộ phát nhiệt điện tử. Điều này cho phép General Radio sản xuất một máy hiện sóng có thể sử dụng được ngoài môi trường phòng thí nghiệm.
Cuối những năm 1930 Công ty AC Cossor của Anh đã phát minh ra máy hiện sóng chùm tia kép được sử dụng rộng rãi trong Thế chiến 2 để bảo dưỡng thiết bị điện tử và đặc biệt là hệ thống radar.
Năm 1946 Máy hiện sóng quét kích hoạt được phát minh bởi Howard Vollum và Jack Murdock. Điều này làm cho máy hiện sóng dễ sử dụng hơn nhiều vì các dạng sóng có thể được hiển thị một cách ổn định.
Năm 1946 Tektronix được thành lập bởi Howard Vollum và Jack Murdock.
1963 Tektronix đã giới thiệu Ống lưu trữ có thể xem trực tiếp (DVBST). Điều này cho phép các dạng sóng xung đơn được hiển thị thay vì chỉ các dạng sóng lặp lại.
Máy hiện sóng lưu trữ kỹ thuật số, DSO được Walter LeCroy phát minh sau khi sản xuất máy số hóa tốc độ cao cho trung tâm nghiên cứu CERN ở Thụy Sĩ. Walter LeCroy sau đó thành lập Tổng công ty LeCroy.

Mặt trước của máy hiện sóng

Một máy hiện sóng thông thường sẽ có nhiều thành phần và nút bấm ở mặt trước.

Mặt trước của máy hiện sóng

Bảng điều khiển phía trước của thiết bị thử nghiệm thường sẽ có một số mục trên đó:

  1. Hiển thị   Điều đầu tiên được chú ý trên máy hiện sóng là màn hình lớn được sử dụng để hiển thị dạng sóng. Điều này thường có thể chiếm khoảng một phần tư không gian trên bảng điều khiển phía trước hoặc thậm chí nhiều hơn một chút. Thường thì tốt khi có một màn hình lớn hợp lý thì việc xem các yếu tố khác nhau của dạng sóng sẽ dễ dàng hơn.
  2. Đầu nối   Có nhiều loại đầu nối khác nhau trên bảng điều khiển phía trước. Thông thường, có một đầu vào cho mỗi kênh được hiển thị – thường thì một máy hiện sóng sẽ có nhiều hơn một kênh. Nhiều máy hiện sóng là kênh kép và do đó có thể hiển thị hai tín hiệu cùng một lúc, cho phép so sánh các dạng sóng. Các đầu vào khác có thể bao gồm một đầu vào kích hoạt sẽ cho phép kích hoạt dấu vết trên máy hiện sóng theo tín hiệu này.
  3. Điều khiển   Có nhiều loại điều khiển trên máy hiện sóng:
  • Độ nhạy đầu vào tín hiệu / độ lợi theo chiều dọc: Điều này thường được hiệu chuẩn bằng V / cm, tức là mỗi vạch chia dọc trên thang đo đại diện cho một số vôn nhất định.
  • Cơ sở thời gian: Điều này làm thay đổi tốc độ mà dấu vết đi qua màn hình theo chiều ngang của máy hiện sóng. Nó được hiệu chỉnh theo thời gian / vạch chia, ví dụ 1ms / cm, giả sử các vạch chia cách nhau một cm.
  • Bộ kích hoạt: Các điều khiển được liên kết với bộ kích hoạt cho phép kích hoạt cơ sở thời gian của máy hiện sóng theo nhiều cách khác nhau. Điều này cho phép thu được hình ảnh tĩnh hoặc ổn định trên màn hình của máy hiện sóng.

Để có thể vận hành máy hiện sóng một cách chính xác, cần phải kết nối các tín hiệu phù hợp vào các đầu vào và cũng phải sử dụng các điều khiển một cách chính xác.

 

Máy hiện sóng là một trong những mặt hàng được sử dụng rộng rãi hơn trong thiết bị kiểm tra điện tử. Chúng cung cấp mức độ hiểu biết cao về hoạt động của một mạch và chúng là chìa khóa để tìm ra nhiều vấn đề và giải quyết chúng, cho dù trong thiết kế mạch điện tử nói chung, thiết kế RF, kiểm tra sản xuất điện tử, dịch vụ, sửa chữa và thậm chí là dịch vụ hiện trường.

Trả lời