• 0

להתקשרות 03-9000-900

מהו אוסילוסקופ (משקף תנודות – סקופ) ?

 
 
הסקופ או בשמו העברי משקף תנודות הנו אחד ממכשירי הבסיס והמכשיר השימושי ביותר במעבדות פיתוח, אינטגרציה, תחזוקה ובמעבדות לימודיות. הסקופ משמש לאימות פעולתם ו/או תקינותם של מעגלים אלקטרוניים. 
בעזרת הסקופ ניתן לראות את פונקציית או עקומת השתנות המתח לאורך זמן בכל נקודה אליה נחבר את הפרוב Probe של הסקופ. הסקופ מאפשר לראות כיצד משתנה המתח בנקודה הנבדקת כפונקציה של הזמן. תכונה זו, היא שהופכת את הסקופ לאחד ממכשירי המדידה מהחשובים והאוניברסליים ביותר. בסקופ ניתן לראות צורות אות מחזוריות (repetitive), אך לאו דווקא בעלות קצב קבוע. בסקופ קיימת פונקציה הנקראת Trigger (דרבון בעברית) ומסייעת לנו להחליט היכן להתחיל ולדגום כל אות נבחר והצגתו כפונקציה של ציר הזמן, סוג ה- Trigger ניתן לקביעה ע"י המפעיל (האם להתחיל לדגום בעליית האות, בירידתו, ברמת מתח מסויימת ועוד אופציות רבות). קיימים 2 סוגים עקריים של Trigger דרבון עצמי פנימי (internal trigger) בו עושים שימוש באות הנבדק לקביעת נקודת תחילת הדגימה או אם משתמשים באות חיצוני שונה מהאות הנבדק, דרבון זה יקרא "דרבון חיצוני" (external trigger), ושוב ההחלטה הנה בידי הבודק.
כפי שציינו, בעזרת הסקופ ניתן לראות את האותות בנקודות שונות במעגל. בין אם מטרת החקירה הנה לאמת נכונות תכנון (לדוגמא במעבדות הפיתוח והאינטגרציה) או מטרתה לאמת נכונות פעולה או תקינות (לדוגמא במעבדות תחזוקה ושרות) הסקופ מאפשר לחקור כל מערכת אלקטרונית בעזרת ניטור אותות הכניסה והיציאה של המערכת / כרטיס, בעזרת הסקופ ו עם קצת תרגול, תוכל למצוא ולתקן תקלות במהירות ובדייקנות.
בתמונה אנו רואים סקופ של חברת אדוויס מדגם ADS204CFL, ישנם דגמים רבים אך כבסיס רובם ככולם כוללים את אותן הפונקציות והפקדים בשינוי קל.
הדרך הטובה ביותר והמומלצת  להמתמודד עם מכשיר כמו זה, היא להפעיל אותו ולהתחיל לשחק ולבחון כל אחד מהפונקציות / פקדים. 
מדריך זה ייסיע וייתן לך מושג ברור מהו הסקופ ושימושיו.
בעקרון הפונקציה של הסקופ היא פשוטה מאוד: היא מציגה גרף של מתח כנגד זמן, מתח באנכי (צירY ) וזמן על אופקי (ציר X).
כפי שניתן לראות, מסך הסקופ מאופיין בקוים אופקיים ואנכיים הנקראים  divsions –
 
הפקדים של הסקופ מאפשרים לך לשנות את ציר Y וצירX , כך שתוכל להציג תמונה ברורה של האות אותו אתה רוצה לחקור. הסקופים כוללים עד ארבעה ערוצים שבמידה ומחוברים ומופעלים יכולים לספק לך עד ארבעה גרפים עצמאיים של עד ארבעה אותות שונים באותו הזמן על המסך, כך שניתן להשוות בין האותות בו זמנית, אותות המגיעים מחלקים שונים של המערכת האלקטרונית הנבדקת. כפי שנראה בהמשך ניתן גם לבצע פעולות מתמטיות שונות על האותות כגון – חיבור, חיסור ועוד.
 
הדלק את הסקופ וחבר פרוב (הפרוב שרכשת יחד עם הסקופ – הנושא חשוב מבחינת תאימות ההתנגדות) אחד או יותר לנקודות "אות ייחוס לפרוב" כפי שמופי התמונה בצידו הימני התחתון של הסקופ. החיבור חייב להעשות בהתאמה – קצה הפרוב להדק העליון (האות) והארכה לקצה התחתון.
 
כמו כן, הפעל (לחץ על הערוץ אליו התחברת בסקופ ערוץ1, 2, 3 או 4) מייד עם הפעלת הערוץ תתקבל על המסך תמונת האות המיוצרת ע"י הסקופ עצמו לצרכי תרגול והסתנכרנות.
במידה והאות אינו יציב אלא "רץ על המסך", לחץ על לחצן "לחצן אוטמטי למרכוז האות על המסך" – יופי, קיבלנו אות מיוצב על המסך. 
עכשיו ניתן להתחיל לשחק בפונקציות הקיימות על מנת ללמוד ולחוש את תפקודן.
הפעל ושחק עם כפתורי הבקרה האופקית והאנכית, כבסיס תתחיל להבין שאתה יכול לשלוט במיקום האות על המסך, גודלו (זום).קיימות עוד הרבה פונקציות המאפשרות לך לשלוט במופע האנכי והאופקי של האות אותן תוכל ללמוד בהמשך. 
בעבר, בסקופים הישנים השתמשו בשנתות (הריבועים) על המסך כאמצעי למדידות (זמנים, מתח וכו'). כיום הסקופים מצויידים במערכות מדידה מובנות המאפשרות מדידה של מגוון רחב מאוד של פרמרטים וניתוח לעומק של האותות. כמובן שעומק המדידה מוגבל ברוחב פס התדר ומהירות הדימה אליה מיועד הסקופ עמו אתה עובד. הסקופ שבדוגמא שלנו ADS204CFL מסוגל לקבל אותות עד לתדר מקסימלי של 200MHz (אותות בתדר גבוהה יותר פשוט יקטמו ע"י מעגלי הכניסה של הסקופ). ומאחר ומהירות דגימתו המקסימלית הנה 1GSa/s הוא מסוגל לספק מדידות בתחום אליו תוכנן. יש לציין שיכולת הדגימה והמדידה מושפעת גם מעומק הזיכרון הקיים בסקופ. ככל שעומק הזיכרון הקיים גדול יותר, כך ניתן לדגום ולנתח מספר רב יותר של אותות.
 
לחצני ערוצים (CH1, CH2) – קיימים מכשירים עם עד 4 ערוצים עצמאיים. כל ערוץ מגיע עם לחצן הפעל/כבה ובנוסף, לחצני שליטה על המופע האופקי והאנכי של האות.
לחצן חישובים (Math) – לחיצה על הלחצן תציג על המסך אופציות לחישוביי מתמטיקה  על האותות הפעילים. לדוגמא – חיבור אותות, חיסור אותות וכו'.
לחצן אות ייחוס (REF) – בעזרת לחצן זה ניתן לשמור ולקרוא למספר אותות ייחוס שנשמרו על ידנו בזכרון הסקופ במטרה לסייע בהשוואת אותות נדגמים לאותות שמורים.
לחצן אפשרויות דרבון (Trigger) – לחיצה על הלחצן תציג על המסך אפשרויות דגימה – דגימה בעליית האות, בירידת האות וכו'.
לחצן  50%  דרבון (Trigger) -  מאפשר הסתנכרון מהירה על האות ע"י מיצוב הדגימה ב- 50% משיפוע האות.
כניסת דרבון (Ext Trigger) חיצונית -  מאפשר כניסת אות חיצוני שישמש כאות הדוגם.
אלץ (Force) – השתמש בלחצן להשלים את דגימת האות הנמדד בין אם הסקופ מזהה סף דגימה (Trigger) או לא.
שמור / קרא (Save / Recall) – לחץ על מנת לקבל את תפריט השמירה או הבאה (קריאה). ניתן לשמור אותות ותצוגות או לקרוא לאותות ותצוגות שנשמרו בזכרון הפנימי של הסקופ. ניתן גם לשמור על זיכרון חיצוני USB או לשמור ולקרוא ממחשב, כמו כן ניתן להדפיס תצוגות גלים ממסך הסקופ.
דגום (Acqire) – לחץ לקבלת מפרט הדגימה. ניתן לקבוע את אופן הדגימה – בעלית האות, בירידת האות, בממוצע ועוד.
מדוד (Measure) – לחץ לקבלת מפרט המדידות.
תצוגה (Display) -  לחץ לקבלת תפריט תצוגה.ניתן לשנות את סגנון התצוגה, אופיה ועוד.
שרות (Utility) – לחץ על הלחצן לקבלת תפריט האופציות הקשורות לשרות. כגון תצורת הסקופ, צלילים, שפה וכו'.
ברירת מחדל (Setup Default) – לחץ להחזרת כל הגדרות הסקופ להגדרות היצרן.
עזרה (Help) -  לחץ לקבלת עזרה בזמן אמת על כל לחצן או פונקציה בסקופ.
רוץ / עצור (Run / Stop) – הרצת דגימת האות או עצירת הדגימה.
הרצה בודדת (Single) – חפש / דגום אות כניסה ועצור (פעם אחת בלבד ולא מתמשך כמו ב- Auto).
 
זו הנה סקירה בסיסית ומאוד ראשונית של הסקופ והפונקציות הפעילות בו. הפונקציות שונות במקצת בין סוגי הסקופים והייצרנים.
המטרה להכיר לעומק את הסקופ בו אתה משתמש, הסקופ מגיע עם תיעוד מפורט (User Manuel) ודוגמאות לכל פעולה נדרשת.
 
סקופים אנאלוגיים לעומת סקופים דיגיטאליים
 
הסקופ שתואר עד כה במאמר הנו סקופ דיגיטלי, אז מהו סקופ אנלוגי? מהם ההבדלים בין סוגי הסקופים? 
 
ובכן, לסקופ אנלוגי, (הנקרא לפעמים Analog Real Time Oscilloscope  -  ART), מגבלות עקרוניות רבות. 
סקופ דיגיטלי פותר חלק מבעייות אילו, אם כי מייצר בעיות חדשות. 
בסקופ דיגיטלי התהליכים הנם דיגיטאליים לדוגמא תהליך זיכרון האות הנמדד נעשה באמצעי אלקטרוני ולא באמצעי אלקטרואופטי (זיכרון במסך פלואורסצנטי): דוגמים את האות הנמדד, בקצב גבה מספיק, כל נקודת דגימה מיוצגת דיגיטאלית ומועברת לזיכרון דיגיטלי. אפשר להבין באופן אינטואיטיבי כי אם דוגמים מספיק נקודות בכל אות, יש אפשרות לקבל תוצאה דמוית רצף. תכולת הזיכרון יכולה כעת, להיות מוצגת על מסך הסקופ, לאחר המרה ניתן לראות את האות בקצב רצוי, המתאים לנוחיות העין.
בין המגבלות של סקופ אנלוגי – קושי בהצגת אות לא מחזורי, קושי בתיעוד האות, Trigger מוגבל, מנורת המסך גדולה ויקרה ועוד. כל אילו אינם קיימים בסקופ דיגיטלי.
לכן, ברור כי בסקופ דיגיטלי מסוגלים לעבד אותות באופן בדיד. האוסילוסקופ הדיגיטלי מסוגל לשמור (SAVE) את האות בזיכרון, יכולת המאפשרת קיבוע (HOLD) של המסך ברגע מסוים, או אחסנה של מספר אותות ברצף, ועיבודם (חישוב סכום למשל). כך ניתן לסלק רעשים אקראיים או להציג אות בבסיס זמן ארוך, בצורה יציבה על המסך.
לשיטה זו יש גם חסרונות, לכן חלק מהסקופים מכילים גם את האפשרות האנלוגית וגם הספרתית.
 
אז מה? סקופ אנאלוגי או דיגיטלי?
לשאלה אין תשובה מוחלטת. רצוי שניהם. כיום כמעט ולא מייצרים סקופים אנאלוגים חדשים ולכן השוק נוטה לכיוון הסקופ הדיגיטלי.
ולסיום נציין מספר נקודות בעד ונגד הסקופ הדיגיטאלי -  
   בעדו:
אין בעיות מסך (שפופרת מיוחדת וכו').
הוא דיגיטלי על כל המשתמע מכך – זיכרון, עיבוד נתונים, יכולות חישוב.
Trigger עבור כל זמן יחסי.
תצוגה ברורה ומסייעת לכל קצב  בסיס זמן, כולל מאורע חד פעמי (single event waveform ).
ואפילו ניתן לראות glitches - פולסים קצרים. 
   נגדו:
קיים קושי להציג אותות מורכבים כגון אות מאופנן.
באותות וידאו למשל, עקב ריבוי המידע קיים קושי בתצוגה.
לעומת סקופ אנאלוגי – חוסר בתחושה האמיתית של האות הנמדד.
 
 
 
 
צור קשר