اسیلوسکوپ

اسیلوسکوپ ها پنجره ای به سوی سیگنال ها جهت عیب یابی مدارهای الکترونیکی و یا بررسی کیفیت سیگنال هستند. اسیلوسکوپ ها معمولا با پهنای باندی بین ۵۰ الی ۲۰۰ مگاهرتز عرضه می شوند و تقریبا در هر آزمایشگاه آموزشی، مرکز طراحی الکترونیکی، مرکز خدمات پس از فروش و واحد تولیدی یافت می شوند.

چه شما هر ماه اسیلوسکوپ جدیدی را تهیه کنید و چه یک اسیلوسکوپ را برای ۵ سال استفاده کنید، این مقاله مهمترین نکاتی که بایستی در انتخاب یک اسیلوسکوپ مد نظر قرار گیرند را معرفی می کند.

۱ . پهنای باند

پهنای باند سیستم توانایی اسیلوسکوپ در اندازه گیری یک سیگنال آنالوگ را تعیین می کند. پهنای باند همچنین فرکانس بیشینه ای که دستگاه می تواند به طور دقیق اندازه گیری کند را تعیین می کند. پهنای باند اسیلوسکوپ یک فاکتور کلیدی در تعیین قیمت آن است.

پهنای باند به صورت فرکانسی که در آن یک سیگنال ورودی سینوسی تا ۷۰٫۷% دامنه ی حقیقی خود (۳dB- یا نقطه ی “نیم توان”، در اینجا برای اسیلوسکوپ ۱۰۰ مگاهرتز نشان داده شده است) تضعیف می گردد، تعریف می شود.

✅  نیازهای خود را تعیین کنید

🔴 به عنوان مثال یک اسیلوسکوپ ۱۰۰ مگاهرتز داشتن کمتر از ۳۰ درصد تضعیف را در فرکانس ۱۰۰ مگاهرتز تضمین می کند.

🔴 برای سیگنال های دیجیتال، اندازه گیری زمان افت و خیز حیاتی است. پهنای باند به همراه سرعت نمونه برداری، کمترین زمان خیزشی که اسیلوسکوپ قادر به اندازه گیری است را تعیین می کنند.

🔴 پروب و اسیلوسکوپ یک سیستم اندازه گیری را ایجاد می کنند که دارای یک پهنای باند کلی است. استفاده کردن از یک اسیلوسکوپ با پهنای باند پایین، پهنای باند کلی را کاهش می دهد. بنابراین مطمئن شوید از پروبی استفاده می کنید که با اسیلوسکوپ شما سازگار است.

برای انتخاب پهنای باند مناسب، “قانون ۵ برابر” را به یاد داشته باشید:

پهنای باند اسیلوسکوپ  > 5 * (بیشینه فرکانس مورد نظر)

اگر پهنای باند اسیلوسکوپ شما کم باشد، نمی توانید تغییرات فرکانس بالا را ثبت کنید. دامنه دچار انحراف می شود، سرعت لبه ها کم می شود و برخی جزئیات از دست می روند.

در شکل زیر، محدوده های تقریبی پهنای باند برای اسیلوسکوپ های مختلف را مشاهده می کنید.

پهنای باند اسیلوسکوپ های متداول معمولا بین ۵۰ تا ۲۰۰ مگاهرتز است. اگر به پهنای باند بیشتری نیاز دارید، دستگاه هایی با کارایی بالاتر و با پهنای باندهایی از ۳۵۰ مگاهرتز تا ده ها گیگاهرتز قابل تهیه هستند. با این وجود اگر به دنبال یک اسیلوسکوپ ارزان قیمت هستید، باید پهنای باندهای پایین رو در نظر بگیرید.

مطلب پیشنهادی: با شرکت Tektronix، بزرگترین تولید کننده اسیلوسکوپ در جهان آشنا شوید

۲ . سرعت نمونه برداری

سرعت نمونه برداری یک اسیلوسکوپ مانند سرعت فریم یک دوربین فیلم برداری است. این فاکتور نشان می دهد که چه مقدار از جزئیات جبهه موج توسط اسیلوسکوپ قابل جمع آوری است.

✅  نیازهای خود را تعیین کنید

🔴 نرخ نمونه برداری (تعداد نمونه برداری بر ثانیه S/s) برابر با تعداد نمونه برداری های اسیلوسکوپ از سیگنال در واحد زمان است. باز هم ما “قانون ۵ برابر” را پیشنهاد می کنیم، یعنی اسیلوسکوپی را انتخاب کنید که نرخ داده برداری آن حداقل ۵ برابر قطعه ای از مدار شما با بالاترین فرکانس باشد.

🔴 اغلب اسیلوسکوپ ها دارای سرعت داده برداری بیشینه ی ۲GS/s هستند. به یاد داشته باشید که اسیلوسکوپ های معمولی دارای پهنای باندی تا ۲۰۰ مگاهرتز هستند، بنابراین طراحان اسیلوسکوپ معمولا ۵ تا ۱۰ برابر بیشینه پهنای باند را برای نرخ داده برداری در نظر می گیرند.

🔴 هرچه سرعت داده برداری بیشتر باید، جزئیات کمتری از دست می رود و بنابراین اسکوپ می تواند سیگنال تحت تست را بهتر شناسایی نماید. البته به این نکته نیز توجه کنید که با افزایش سرعت داده برداری، حافظه دستگاه را به سرعت پر می کنید و بنابراین قادر به انجام اندازه گیری های کمتری خواهید بود.

اغلب اسیلوسکوپ های مقدماتی و معمولی نرخ داده برداری ۱ تا ۲GS/S دارند. اگر شما به دنبال فرکانس هایی بالاتر از ۲۰۰MHz هستید، باید یک اسیلوسکوپ با عملکرد بالاتر را تهیه کنید.

۳ . تعداد ورودی کافی و مناسب

اسیلوسکوپ های دیجیتال از کانال های آنالوگ برای ذخیره و نمایش آن ها نمونه برداری می کنند. به طور کلی هرچه تهداد کانال ها بیشتر باشد بهتر است، اگر چه این امر قیمت اسیلوسکوپ را افزایش خواهد داد.

✅  نیازهای خود را تعیین کنید

🔴 اینکه ۲ یا ۴ کانال آنالوگ را انتخاب کنید به کاربرد شما بستگی دارد. به عنوان مثال وجود دو کانال امکان مقایسه ی ورودی و خروجی یک قطعه را به شما می دهد. چهار کانال آنالوگ به شما امکان می دهد تا سیگنال های بیشتری را با هم مقایسه کنید و انعطاف پذیری بیشتری را در ترکیب ریاضی کانال ها (ضرب کردن جهت دریافت توان، و یا کسر کردن برای سیگنال های تفاضلی) فراهم می سازد.

🔴 بعضی از دستگاه ها سیستم داده برداری را بین کانال ها به اشتراک می گذارند تا از هزینه ها کاسته شود. با
این وجود آگاه باشید که تعداد کانال هایی که شما روشن می کنید می تواند سرعت داده برداری را کاهش دهد.

۷ . آنالیز و اندازه گیری اتوماتیک

اندازه گیری اتوماتیک جبهه موج بدست آوردن داده های عددی دقیقتر را آسان می کند.

✅  نیازهای خود را تعیین کنید

🔴 اغلب اسیلوسکوپ ها بر روی پنل جلویی و یا بر روی صفحه نمایش دارای دکمه هایی هستند که اجازه ی اندازه گیری اتوماتیک را می دهد.

🔴 انتخاب های پایه ای در اکثر اسیلوسکوپ ها شامل دامنه، دوره و زمان افت/خیز است. بسیاری از اسیلوسکوپ های دیجیتال همچنین مقادیر میانگین و RMS و دیگر عملکردهای ریاضی را نیز فراهم می کنند.

🔴 عملگرهای ریاضی اجازه ی جمع کردن، تفریق کردن و ضرب کردن جبهه های موج را می دهند. از ضرب کردن جبهه موج برای ضرب جریان و ولتاژ و بدست آوردن توان می توان استفاده کرد. از عمل تفریق هم برای بدست آوردن مقادیر دیفرانسیلی تقریبی می توان بهره برد.

🔴 یک خاصیت تبدیل فوریه ی سریع (FFT) اجازه ی دیدن طیف فرکانسی یک جبهه موج بدست آمده را را می دهد.

اسیلوسکوپ های متداول معمولا دارای یک فانکشن FFT هستند که اجازه ی دیدن طیف جبهه موج را می دهند. این مزیت به عنوان مثال جهت مشخص کردن منبع نویز مفید است.

۸ . کاربری آسان

استفاده از اسیلوسکوپ حتی برای کاربرهای گذری نیز باید ساده باشد. طراحی اسیلوسکوپ باید به گونه ای باشد که کاربران غیر حرفه ای به راحتی بتوانند از آن استفاده کنند و کاربران حرفه ای نیز به راحتی بتوانند به تنظیمات پیشرفته درسترسی پیدا کنند.

✅  نیازهای خود را تعیین کنید

🔴 تنظیمات پر استفاده باید دارای دکمه اختصاصی باشند.

🔴 دکمه های AUTOSET و یا DEFAULT برای ایجاد تنظیمات آنی مورد استفاده قرار می گیرند.

یک تغییر نسبتا جدید در دنیای اسیلوسکوپ ها توانایی نمایش پروسه های آزمایشگاهی و نکته ها مستقیما بر روی صفحه نمایش است. همچنین راهنماهای تعبیه شده در سیستم اسیلوسکوپ ها می تواند نقش مهمی در ساده کردن کار با آن ها داشته باشد.

در نظر داشته باشید که قابلیت های گرافیکی تعبیه شده در نرم افزار اسیلوسکوپ ها می تواند تجربه کاربری متفاوتی را برای شما ایجاد کند.

۹ . اتصالات

اتصال مستقیم یک اسیلوسکوپ به کامپیوتر و انتقال داده ها از طریق مدیای پرتابل اجازه ی انجام آنالیزهای پیشرفته را می دهد و مستند سازی و اشتراک داده ها را سرعت می بخشد.

✅  نیازهای خود را تعیین کنید

🔴 آیا شما باید گزارش تهیه کنید؟ بسیاری از اسیلوسکوپ ها توانایی تولید فایل های JPG، MMP و PNG را دارند که به سادگی می توانند بکار گرفته شوند.

🔴 چک کنید که آیا اسیلوسکوپ قادر به ایجاد فایل های .CSV برای آنالیزهای آفلایت هست یا نه؟

🔴 به دنبال یک راهنمای کامل از برنامه نویسی اسیلوسکوپ باشید و مثال های آن را بررسی کنید. اگر بخواهید برنامه ی کنترلی خود را بنویسید، این راهنما بسیار مفید خواهد بود.

🔴 بسیاری از اسیلوسکوپ ها با نرم افزاری ارائه می شوند که اجازه ی عکس کردن از صفحه نمایش، جمع آوری داده های جبهه موج و یا ذخیره تنظیمات دستگاه را می دهند.

🔴 اگر برنامه دارید که اسیلوسکوپ را در یک سیستم رک جایگذاری کنید، بررسی کنید که سیستم رک منطبق با اسیلوسکوپ شما وجود داشته باشد.

🔴 برخی اسیلوسکوپ ها دارای یک خروجی VGA هستند که امکان اتصال یک مونیتور خارجی را فراهم می کنند.

درگاه هایی که به شما برای ارتباط با محیط پیرامونی کمک می کنند عبارتند از:

پورت USB

پورت Ethernet

پورت Video

پشتیبانی از Wi-Fi