Проверка радиодеталей осциллографом, начинающим радиолюбителям

Электрическая схема аппаратной части осциллографа.

На чертеже изображена аппаратная часть осциллографа – «Адаптер».

Для постройки двухканального осциллографа придётся продублировать эту схему. Второй канал может пригодиться для сравнения двух сигналов или для подключения внешней синхронизации. Последнее предусмотрено в «AudioTester-е».

Резисторы R1, R2, R3 и Rвх. – делитель напряжения (аттенюатор).

Номиналы резисторов R2 и R3 зависят от применяемого виртуального осциллографа, а точнее от используемых им шкал. Но, так как у «AudioTester-а» цена деления кратна 1, 2 и 5-ти, а у «Авангард-а» встроенный вольтметр имеет всего две шкалы, связанных между собой коэффициентом 1:20, то использование адаптера, собранного по приведённой схеме не должно доставлять неудобств в обоих случаях.

Входное сопротивление аттенюатора около 1-го мегома. По-хорошему, это значение должно бы быть постоянным, но конструкция делителя при этом бы серьёзно усложнилась.

Конденсаторы C1, C2 и C3 выравнивают амплитудно-частотную характеристику адаптера.

Стабилитроны VD1 и VD2 вместе с резисторами R1 защищают линейный вход аудиокарты от повреждения в случае случайного попадания высокого напряжения на вход адаптера, когда переключатель находится в положении 1:1.

Согласен с тем, что представленная схема не отличается изящностью. Однако это схемное решение позволяет самым простым способом достичь широкого диапазона измеряемых напряжений при использовании всего нескольких радиодеталей. Аттенюатор же, построенный по классической схеме, потребовал бы применения высокомегаомных резисторов, и его входное сопротивление менялось бы слишком значительно при переключении диапазонов, что ограничило бы применение стандартных осциллографических кабелей, рассчитанных на входной импеданс 1МОм.

Что измеряет осциллограф

Для полноценной диагностики электронного устройства применяется Oscilloscope.

При помощи осциллографа можно измерить следующие параметры:

1. Максимальную амплитуду любого сигнала
2. Посмотреть эпюру напряжения и тока 
3. Измерить частоту сигнала
4. Просмотреть фазу сигнала
5. Измерить постоянное напряжение 

Амплитуда сигнала есть максимальное значение которое выдается генератором при его работе. Если производить измерения мультиметром, то мы видим действующее значение тока или напряжения. Что зачастую бывает не достаточно при проектировании или ремонте электронных устройств. Поэтому в данном случае целесообразно применить мультиметр который измеряет максимальные амплитудные значения. Часто для этих целей применяется осциллограф. Например при рассмотрении синусоидального напряжения электрической сети через понижающий трансформатор на выходе без сглаживающего конденсатора фильтра.

Амплитуда сигнала

Эпюра напряжения или тока – это осциллограмма, то есть изображение на экране осциллографа, поданного на вход прибора любого исследуемого электрического сигнала. Измерения можно проводить в любой интересующей нас контрольной точке и сравнить ее с данными производителя.

Эпюра синусоидального напряжения сети

Частота сигнала – значение исследуемого сигнала во временном диапазоне по оси Х осциллографа. Так как данный сигнал измеряется по времени (сек, миллисекунд, микросекунд), то частота величина обратная времени. Поэтому для нахождения частоты необходимо применить формулу: 

f = 1/T 

где f – частота, в Гц (Hz)

T – время, в сек (S)

Частота сигнала формы Меандр

Фаза сигнала – измеряется при помощи двух каналов. На один вход подается один исследуемый сигнал, на второй вход подается другой сигнал на этой же частоте. Сдвиг сигналов на экране прибора по времени и есть фаза.

Измерение постоянного напряжения. При помощи прибора можно измерять не только амплитудное переменное значение, но и постоянную составляющую напряжения.

Осциллограф без сигнала на входе

Измерение напряжение источника постоянного тока. На фото заметно поднятие горизонтальной полосы вверх относительно первоначального значения. Согласно координационной сетки Вольт/деление по оси Y можно рассчитать фактическое напряжение на выходе источника питания 

Измерение постоянного напряжения

Калибратор для осциллографа

Рейтинг:  5 / 5

Подробности

Категория: Осциллографы

Опубликовано: 18.03.2017 01:52

Просмотров: 4787

С. СЕМИХАТСКИЙ, г. Ейск Краснодарского края Основной и наиболее широко применяемый прибор для исследования формы напряжения — электронный осциллограф. Для того чтобы не только визуально наблюдать электрические сигналы, но и измерять их параметры, осциллографы калибруют с помощью калибраторов. Калибратор амплитуды предназначен для градуировки или проверки точности градуировки вертикальной оси экрана осциллографа в единицах напряжения, а калибратор длительности соответственно для горизонтальной оси в единицах времени.

Проверка мультиметром

Неисправный стабилитрон влияет на напряжение стабилизации источника питания, что сказывается на работоспособности аппаратуры

Поэтому специалисту важно знать, как проверить стабилитрон мультиметром на исправность

Проверка производится аналогично диоду. Если включить мультиметр в режим измерения сопротивления, то при подключении к стабилитрону в прямом направлении (красный щуп к аноду) прибор покажет минимальное сопротивление, а в обратном — бесконечность. Это говорит об исправности полупроводника.

Аналогично выполняется проверка стабилитрона мультиметром в режиме проверки диодов. В этом случае в прямом направлении на экране высветится падение напряжения в районе 400-600 мВ. В обратном либо I, левой части экрана либо .0L, либо какой-то другой знак который говорит о «бесконечности» в измерениях.

На рисунке снизу представлена методика проверки мультиметром.

Аналогичным образом можно проверить стабилитрон, не выпаивая из схемы. Но в этом случае прибор будет всегда показывать сопротивление параллельно подключенных ему элементов, что в некоторых случаях сделает проверку таким образом невозможной.

Однако такая проверка китайским тестером не является полноценной, потому что проверка производится только на пробой, или на обрыв перехода. Для полной проверки необходимо собирать небольшую схему. Пример такой схемы для проверки напряжения стабилитрона вы можете увидеть в видео ниже.

https://youtube.com/watch?v=Iex2WHP-vmg

Какой выбрать осциллограф для диагностики авто

Рассмотрим наиболее удобные и информативные приборы.

USB Autoscope Постоловского

На первом месте в рейтинге практиков стоит осциллограф Постоловского USB Autoscope IV. Имеет обширные диагностические функции.

Преимущества

• Профессиональные скрипты от Андрея Шульгина.
• Удобный интерфейс.
• Широкий диапазон измерения от 6 до 300 вольт.
• Обработка скриптов в автоматическом режиме.
• Информативный скрипт эффективности по цилиндрам CSS, показывающий работу форсунок, системы зажигания.
• Тест аккумулятора, генератора, стартера. Показывает неисправности в автоматическом режиме. Легкий процесс съема характеристик: достаточно иметь доступ к плюсовой или минусовой клеммам АКБ.
• Тест давления в цилиндре. Показывает метки системы газораспределения, правильно ли стоят фазы. Выявляет провернутый задающий диск.

Полная документация по работе с прибором. Подробно описаны скрипты, схемы подключения. Есть видео инструкция на сайте производителя. Отзывчивая поддержка.

Мотодок 3

Вторым в списке рейтинга осциллографов для диагностики автомобиля любой марки стоит Мотодок 3. Имеет схожие характеристики.

Преимущества и недостатки

Скрипт Андрея Шульгина эффективности цилиндров. Есть некоторые недостатки по синхронизации с некоторыми автомобилями, имеющими слабый сигнал с датчика коленчатого вала

Но это сглаживается удобством и быстрой работой.
Подключения на любое расстояние по кабелю RJ 45.
Качество картинки при диагностике, что не маловажно при работе.
Подробная документация на сайте производителя.

Для примера приведены только два осциллографа для диагностики авто. Существуют и другие приборы: отличаются ценой, производителем, но принцип измерения одинаков. Самое главное иметь опыт в чтении осциллограмм к каждой марке автомобиля.

Простая проверка транзисторов

При ремонте бытовой радиоаппаратуры возникает необходимость проверить исправность полупроводниковых триодов (транзисторов) без выпайки их из схемы. Один из способов такой проверки — измерение омметром сопротивления между выводами эмиттера и коллектора при соединении базы с коллектором (рис. 4, а) и при соединении базы с эмиттером (рис. 4,6).

При этом источник коллекторного питания отключается от схемы. При исправном транзисторе в первом случае омметр покажет малое сопротивление, во втором — порядка нескольких сотен тысяч или десятков тысяч ом.

Проверка транзисторов, не включенных в схему, на отсутствие коротких замыканий производится измерением сопротивления между их электродами. Для этого омметр подключают поочередно к базе и эмиттеру, к базе и коллектору, к эмиттеру и коллектору, меняя полярность подключения омметра.

Рис. 4. Схема проверки исправности транзисторов.

Рис. 5. Проверка транзистора с помощью омметра.

Поскольку транзистор состоит из двух переходов, причем каждый из них представляет собой полупроводниковый диод, проверить транзистор можно так же, как проверяют диод.

Для проверки исправности транзисторов омметр подключают к соответствующим выводам транзистора (на рис. 5 показано, как измеряют прямое и обратное сопротивления каждого из переходов транзистора). У исправного транзистора прямые сопротивления переходов составляют 30-50 Ом, а обратные — 0,5-2 МОм.

При значительных отклонениях от этих величин транзистор можно считать неисправным. При проверке ВЧ транзисторов напряжение батареи омметра не должно превышать 1,5 В. Для более тщательной проверки транзисторов используются специальные приборы.

ТЕСТЕР электронных компонентов

• Проверка транзисторов и измерение их параметров: Коэффициент передачи Hfe; Прямое напряжение База-Эмиттер; Отношение тока коллектора к току эмиттера; ICEO, ICES, Прямое напряжение встроенного защитного диода.
• Проверка диодов: Прямое падение напряжения на диоде, емкость перехода, обратный ток утечки
• Полевые транзисторы JFET: Емкость затвора Cg, Ток стока при фиксированном токе затвора, падение напряжения на защитном диоде
• Транзисторы IGBT: Ток стока при фиксированном токе затвора, падение напряжения на защитном диоде
• Транзисторы MOSFET: Напряжение включения Vt; Емкость затвора Cg; падение напряжения на защитном диоде
• Проверка конденсаторов: измерение емкости от 25pF до 100uF; Фактор потерь Vloss
• Проверка резисторов: Измерение сопротивления от 0.01Ом до 50МОм
• Проверка катушек индуктивности: Измерение индуктивности от 10uH, измерение сопротивления катушки постоянному току
• Проверка батарей и аккумуляторов: Измерение напряжения батарей в диапазоне 0.01V — 4.5V. Индикация полярности выводов батареи
• Измерение температуры с помощью датчика DS18B20
• Измерение влажности с помощью датчика DHT1
• Декодирование сигналов с ИК пультов дистанционного управления протокола NEC: Отображение пользовательских кодов и кодов данных, отображение волновой формы сигнала инфракрасного датчика.

Измерение сигнала с ШИМ-контроллера (видео)

Для примера возьмем плату от рабочего телевизора и посмотрим выходные импульсы с ШИМ-контроллера в различных режимах работы:

• в дежурном режиме – когда телевизор включен в сеть, до нажатия на кнопки включения
• в рабочем режиме – после нажатия на кнопку включения (или что то же самое под нагрузкой)

Удобно применять осциллограф, для исследования электрической схемы в случае, когда ШИМ-контроллер был бы не исправен. При присутствии питания на ШИМ-контроллере выходных импульсов не было бы. А присутствовало бы какое-нибудь напряжение. А это в свою очередь говорит о неисправности самого ШИМ-контроллера или его цепей.

Проверка катушек индуктивности

Проверка исправности катушек индуктивности начинается с внешнего осмотра, в ходе которого убеждаются в исправности каркаса, экрана, выводов; в правильности и надежности соединений всех деталей катушки между собой; в отсутствии видимых обрывов проводов, замыканий, повреждения изоляции и покрытий

Особое внимание следует обращать на места обугливания изоляции, каркаса, почернение или оплавление заливки

Электрическая проверка катушек индуктивности включает проверку на обрыв, обнаружение короткозамкнутых витков и определение состояния изоляции обмотки.

Проверка на обрыв выполняется пробником. Увеличение сопротивления означает обрыв или плохой контакт одной или нескольких жил литцендрата. Уменьшение сопротивления означает наличие межвиткового замыкания. При коротком замыкании выводов сопротивление равно нулю.

Для более точного представления о неисправности катушки необходимо измерить индуктивность. В заключение рекомендуется проверить работоспособность катушки в таком же заведомо исправном аппарате, для которого она предназначена.

Особенности

Перед началом работы с осциллографом следует обратить внимание на две его характеристики:

• полярность входа и выхода;
• входное сопротивление.

Большинство современных осциллографов снабжены дифференциальной развязкой питания. То есть для пользователя не имеет значения на «плюс» он попал или на «минус», подключая прибор к бортовой сети. Но в любом случае не лишним будет перестраховаться, и проверить полярность контактов.

Входное сопротивление осциллографов, выпускаемых в настоящее время, указывается в специальном описании. Обычно оно колеблется от 0,1 до 1 Мом. Этот диапазон адаптирован под автомобильную электрическую сеть.

Если конкретное сопротивление не указано, прибор следует включать в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

Характеристики устройства

Чтобы правильно проверить тиристор мультиметром, необходимо не только понимать принцип его работы, но и знать основные его характеристики. Наиболее значимым параметром элемента является его вольт-амперная характеристика (ВАХ). Она наглядно показывает зависимость протекания тока через прибор от приложенного к его выводам напряжения. ВАХ динистора относится к S-образному виду. Эту характеристику разделяют на шесть зон:

1. Участок открытого состояния. На этом промежутке элемент практически не оказывает сопротивления проходящему через него току. Его проводимость максимальная. Эта зона заканчивается точкой, в которой ток перестаёт протекать.
2. Область отрицательного сопротивления. Провоцирует начало лавинного пробоя.
3. Пробой коллекторного перехода. На этом промежутке элемент работает в режиме лавинного пробоя, из-за чего происходит резкое уменьшение напряжения на его выводах.
4. Участок прямого включения. В этой области динистор закрыт, так как разность потенциалов, приложенная к его выводам, меньше, чем необходимая для возникновения пробоя.
5. Пятый и шестой участки описывают работу прибора в нижней половине ВАХ и соответствуют состояниям обратного включения и пробоя элемента.

Анализируя ВАХ, можно сделать вывод о том, что работа динистора похожа на диод, но, в отличие от последнего, для его открытия необходимо подать напряжение, превышающее диодное значение в несколько раз. При этом динистор характеризуется рядом параметров, определяющих его применение в электрических цепях. К основным его характеристикам относят следующие величины:

1. Разность потенциалов в открытом состоянии. Обычно указывается применительно к значению тока открытия. В качестве её единицы измерения используется вольт.
2. Наименьшее значение тока в открытом состоянии. Эта величина зависит от температуры прибора и при её увеличении снижается. Измеряется в миллиамперах.
3. Время переключения. Характеризуется периодом времени, в течение которого происходит переход режима работы прибора с одного устойчивого состояния в другое. Это значение составляет микросекунды.
4. Ток запертого состояния. Определяется значением обратного напряжения и редко превышает 500 мкА.
5. Ёмкость. Этот параметр характеризует обобщённую паразитную ёмкость, возникающую в элементе. Из-за неё ограничивается применение устройства в высокочастотных цепях и снижается скорость переключения режимов работы. Измеряется она в пикофарадах.
6. Ток удержания. Обозначает величину, при которой динистор открыт. Единица измерения — ампер.

Примечания к схеме

Схемы, приведённые в данной статье, рисовались несколько лет назад и оригинальные файлы формата .spl безвозвратно утеряны. Из-за чего проблематично было оперативно внести необходимые изменения в схему, в частности рис.1. Поэтому приведу ниже подкорректированное и правильное соответствие частот генератора и диапазонов измерений:

• 1 МГц     — 100 пФ                  — 100 мкГн
• 100 кГц   — 1000 пФ                — 1 мГн
• 10 кГц     —  0,01 мкФ               — 10 мГн
• 1 кГц       — 0,1 (+100) мкФ      — 100 мГн
• 100 Гц     — 1 (+1000) мкФ       — 1 Гн
• 10 Гц       — 10 (+10000) мкФ   — 10 Гн

(в скобках указаны значения ёмкости для электролитических конденсаторов)

Материал в редакцию сайта Радиосхемы прислал автор – Андрей Барышев.

Проверка работы ШИМ-контроллера

При проверке работы микросхемы ШИМ в первую очередь нужно проверить ее выходное сопротивление (между контактами GND и OUT) — как правило, оно должно быть очень большим, близким к бесконечности (при этом на измерения не должны оказывать влияние окружающие элементы). Если при исправном ключевом полевом транзисторе на выходе ШИМ-контроллера (не выпаянного из платы) малое сопротивление (ниже одного килоОма) — то микросхема пробита.

При выходе из строя силовых транзисторов, нужно проверять исправность не только микросхемы ШИМ-контроллера, но и ее обвязку, так как элементы выходных цепей часто оказываются неисправными при пробоях MOSFET-ов.

Правильно работающий ШИМ-контроллер при импульсном преобразовании напряжения должен формировать сигнал управления, имеющий одинаковую периодически изменяющуюся форму. Этот сигнал через драйверы попеременно открывает и закрывает ключевые полевые транзисторы верхнего и нижнего плеча каждой фазы питания. Обычный мультиметр не может корректно отображать сигнал на ШИМ-контроллере, так как он имеет слишком высокую частоту. Поэтому для изучения сигнала, формируемого ШИМ-контроллером нужно использовать осциллограф, который фактически является вольтметром с продвинутыми функциями.

При проверке ШИМ-контроллера можно использовать следующую последовательность действий:

• подать на ШИМ-микросхему проверяемого устройства от внешнего источника питания (лабораторного блока питания) необходимое ей питающее напряжение с ограничением тока;
• проверить референсное напряжение на выводе VREF, оно должно соответствовать номиналу (согласно даташиту);
• проверить стабильность референсного напряжения при изменениях питающего напряжения от лабораторного источника питания в пределах, соответствующих Datasheet;
• осциллографом проверить сигнал на выходе частотозадающей цепи ШИМ-контроллера, которое должно оставаться в пределах нормы даже при изменениях питающего напряжения в заданных пределах;
• проверить на осциллографе импульсы, идущие на ключевой транзистор фаз питания с выхода PWM-контроллера.

Советы начинающим радиолюбителям

Осциллограф- вещь очень полезная в радиолюбительской практике: им можно наглядно увидеть форму сигнала в устройстве (амплитуду, искажения и так далее), но мало кто знает что при помощи осциллографа можно проверять радиодетали. Именно о том как проверить радиоэлементы при помощи осциллографа и рассказывает данная статья

В первую очередь необходимо изготовить небольшую приставку:

Принципиальная схема

Принципиальная схема приставки изображена на рис. 1. Приставка к осциллографу позволяет проверять практически все элементы, устанавливаемые в радиоэлектронные устройства бытовой аппаратуры: от резисторов до управляемых вентилей (тиристоров), а также дает возможность оценить качество потенциометров, катушек индуктивности, исправность переключателей, реле, трансформаторов и т. д.

Таким образом, один осциллограф может заменить почти всю измерительную лабораторию входного контроля. Необходимо иметь в виду, что осциллограф служит не только для наблюдений различных процессов, связанных с изменением формы напряжения.

Осциллограф можно использовать как электронный вольтметр, омметр, а применяя приставку к осциллографу, можно наблюдать на экране осциллографа характеристики транзисторов, что расширяет возможности использования осциллографа в ремонтной и любительской практике.

Конструкция и работа с приставкой

Приставка собирается в металлическом или пластмассовом корпусе размерами 50 X 75 X 100 мм с использованием малогабаритного трансформатора, понижающего напряжение с 220 до 6,3 В. Мощность трансформатора небольшая (20 мВт), а потребляемый ток не превышает 2—3 мА.

Рис. 2. Соединение приставки с осциллографом.

Работа с приставкой. Выводы приставки 1, 2, 3 соединяют с соответствующими выводами осциллографа (рис. 2). Осциллограф переводят в режим работы с внешней синхронизацией или с разверткой от внешнего источника. Подключают приставку к сети. На экране появится горизонтальная линия (если выводы 1 и 2 не замкнуты).

Затем Нажимают кнопку КН1, линия на экране осциллографа должна при этом отклониться на некоторый угол. Ручками «Усиление по горизонтали», «Усиление по вертикали» и «Установка по вертикали» добиваются того, чтобы линия располагалась в центре экрана под углом 45° к горизонтальной оси. Длина изображения должна быть равна половине диаметра экрана (рис. 3).

Проверяемый элемент всегда подключают к выводам приставки 3 я 2. Вертикальная линия на экране (см. рис. 3) свидетельствует о коротком замыкании, горизонтальная — об обрыве в цепи или в элементе. Характер изображения на экране осциллографа определяется зависимостью сопротивления испытуемого элемента от величины и полярности подводимого к нему синусоидального напряжения.

Часто задаваемые вопросы

Компания Fluke — один из мировых лидеров в производстве цифровых портативных осциллографовВопрос №1. При выборе осциллографа какая полоса пропускания считается оптимальной?

Полоса пропускания прибора должна немного превышать максимальную частоту сигналов, подлежащих измерению. Например: при максимальной частоте сигнала 80 МГц рекомендуется подобрать модель с полосой 100 МГц.

Вопрос №2. Является ли стоимость осциллографа гарантией более высоких его технических показателей?

Не всегда. При выборе следует задуматься в первую очередь о том, нужна ли дорогая модель именно для ваших измерений. Ведь многие технические функции и «навороты» могут просто «простаивать» из-за ненадобности.

Вопрос №3. Прибор больше не может выполнять поставленные задачи в связи с их усложнением. Что делать? Покупать новый?

Некоторые серии осциллографов от известных производителей позволяют увеличить в будущем полосу пропускания, то есть выполнить апгрейд. Для этого не требуется куда-то отвозить прибор, достаточно просто купить цифровой ключ и ввести код в соответствующем меню.

Вопрос №4. Иногда случаются настолько кратковременные аномалии, которые осциллограф не может воспроизвести на экране. Как их обнаружить?

С обнаружением суперкратковременных аномалий отлично справляется функция цифровой подсветки (люминофор), отображающая на экране иным цветом редко происходящие события. Благодаря этому они хорошо видны на экране.

Вопрос №5. Может ли недорогой прибор, исправно работающий в лабораторных условиях, использоваться для решения более серьезных задач для более сложного оборудования?

Вряд ли. Цена все же во многом зависит от технических параметров осциллографа. Для решения более сложных задач придется либо апгрейдить имеющийся прибор (если это возможно), либо приобретать новый. Профессиональные осциллографы не могут стоить дешевле 1500 тысяч долларов.