Det bærbare, 4-kanals oscilloskopet Fluke 190 Series II ScopeMeter har 200 MHz båndbredde og 2,5 GS/s samplinghastighet i sanntid.

Transkript

1 En førse kikk på DSO-er Denne innføringen i digiale lagringsoscilloskop (DSO-er) ar deg med på en rask, men omfaende omvisning i DSO-funksjoner og -målinger. Brukerarikkel E oscilloskop måler og viser spenningssignaler i e diagram som sammenligner id og spenning. For de flese bruksområder viser diagramme hvordan signale endres over id: den verikale aksen (Y) represenerer spenning, og den horisonale aksen (X) represenerer id. Dee enkle diagramme kan forelle deg mye om e signal: Se om signale inneholder uregelmessigheer. Beregn frekvensen for e oscillerende signal. Finn u om en feilfungerende komponen forvrenger signale. Finn u hvor mye av signale som er søy, og om søyen endres over id. Dagens håndholde lagringsoscilloskop gir o vikige fordeler i forhold il bordmodeller: de er baeridreve, og de bruker isoler, elekrisk flyende spenning. Disse uformingene gjør de mulig med sikkerhesserifisere målinger i miljøer av ypen 1000 V CAT III og 600 V CAT IV, e kriisk behov for rygg feilsøking av elekriske enheer i bruksområder med mye energi. Skop og digiale mulimeere Forskjellen mellom e oscilloskop og e digial mulimeer (DMM) kan oppsummeres som "bilder sammenligne med all". E DMM er e verkøy for å forea nøyakige målinger av diskree signaler, slik a du kan lese av oppil åe sifre med oppløsning for spenningen, srømmen eller frekvensen i e signal. De kan imidlerid ikke vise kurveformer visuel for å avsløre signalsyrke, kurveform eller den umiddelbare verdien for signale. De er heller ikke usyr for å avsløre e ransien eller harmonisk signal som kan forringe drifen av e sysem. E skop ilfører en rekke opplysninger il de numeriske avlesningene fra e DMM. Samidig som umiddelbare numeriske verdier for en bølge vises, avsløres også formen på bølgen, inkluder ampliuden (spenningen) og frekvensen. Med slike visuelle opplysninger kan e ransien signal som har sore konsekvenser for e sysem, vises, måles og isoleres. Bruk e skop hvis du vil forea både kvaniaive og kvaliaive målinger. Bruk e DMM il å forea svær nøyakige konroller av spenning, srøm, mosand og andre elekriske paramere. Sampling De bærbare, 4-kanals oscilloskope Fluke 190 Series II ScopeMeer har 200 MHz båndbredde og 2,5 GS/s samplinghasighe i sannid. Sampling er prosessen med å konverere en del av e spenningssignal il flere diskree elekriske verdier for oppbevaring, behandling og visning. Omfange av hver samplingpunk er lik ampliuden av spenningssignale når signale samples. Kurveformen for spenningen vises som en rekke prikker på displaye. Hvis de er sor avsand mellom prikkene og de er vanskelig å olke dem som en kurveform, kan de knyes sammen ved hjelp av en prosess som kalles inerpolering, som knyer prikkene il linjer, eller vekorer. Vols verikal verical Y-akse Y-axis De bærbare oscilloskope Fluke 123 ScopeMeer med 20 MHz dobbelinngangsmåling viser både måleravlesning og kurveform. Tid Time horisonal horizonal X-akse X-axis Figur 1. Diagram for id sammenligne med spenning. w w w. f l u k e. n o / S c o p e M e e r S e r i e s I I

2 Trigging Du kan bruke riggerkonroller il å sabilisere og vise en gjenakende kurveform. Spenningsnivårigging er den vanligse ypen rigging. I denne modusen gir riggernivåe og hellingskonrollene den grunnleggende riggerpunkdefinisjonen. Hellingskonrollen fasseer om riggerpunke er på den sigende eller synkende flanken for e signal, og nivåkonrollen fasseer hvor på flanken riggerpunke forekommer. For enda sørre konroll og synlighe i signalfenomener kan du bruke muligheen på enkele DSO-er il å fange opp hendelser frem mo riggerpunke ("prerigging") eller eer riggerpunke ("pos-rigging") i kurveformen for spenningen. Eksempel: Når du bruker pre-rigging eller posrigging, kan du fange opp en oppladning som forekommer mellom o forekomser av e signal. Pulsbredderigging rigges på spesifikke pulser i en serie eller kan idenifisere engangsproblemer eller sporadiske problemer i e pulssignal. I denne modusen kan du overvåke e signal i de uendelige og rigge på den førse forekomsen av en puls som har en varighe, eller pulsbredde, som er uenfor eller innenfor angie grenser. Måle er å isolere og vise en puls som oppfyller de forhåndsdefinere idskrieriene. Enkelforløpsrigging er nyig for å fange opp en engangshendelse, for eksempel elekriske overslag eller en relélukking. En DSO med enkelforløpsmodus vener il den moar en rigger, og seer dereer seg selv i venemodus for å lagre signale når engangshendelsen forekommer. Videorigging er en omfaende funksjon på avansere DSOer. Videosignaler kan være svær komplekse, uen e unik spenningsnivå som er gjenakende, og som kan isoleres for å sabilisere signale. Med e omfaende uvalg signalprookoller i bruk i dagens elekroniske videousyr og -sysemer, vil en effekiv DSO gjenkjenne de dominerende videoprookollene og ilby passende riggefunksjoner. Oppse Figur 2. Sampling og inerpolering, sampling er angi med prikker, mens inerpolering vises som den svare linjen. Oppgaven med å fange opp og analysere en ukjen kurveform på e oscilloskop kan være ruinemessig, eller den kan være som e skudd i blinde. I de flese ilfeller vil imidlerid en meodisk ilnærmingsmåe for oppse av oscilloskope fange opp en sabil kurveform eller bidra il å fassee hvordan skopkonollene må sees opp, slik a du kan fange opp kurveformen. 1) Sar med Auo Koble il den jordede referanseledningen, og koble dereer probeuppen il kresespunke. De flese oscilloskop har muligheen il å uføre e auomaisk engangsoppse eller analysere de ukjene spenningssignale koninuerlig. Trykk på knappen AUTO, eller verifiser a skope allerede er i Auo-modus. Når du rykker på AUTO, konfigureres vanligvis oscilloskope il auomaisk jusering av re vikige paramere: Verikal sensiivie. Juserer den verikale sensiivieen slik a den verikale ampliuden dekker ca. re il seks inndelinger. Figur 3. Ukjen kurve juser for 3 6 verikale inndelinger. Horisonal iming. Juserer den horisonale iden per divisjon, slik a de er re il fire perioder av kurveformen på vers av displaye. Figur 4. Ukjen kurve juser for 3 4 perioder horisonal. 2 Fluke Corporaion En førse kikk på DSO-er

3 Trig Trig Trig Trig Triggerposisjon. Seer riggerposisjonen il 50 %-punke for den verikale ampliuden. Avhengig av signalegenskapene kan denne handlingen føre il en sabil visning eller ikke. Figur 5a. Triggerpunk sa il 50 %-punk i kurve. Figur 5b. Triggerpunk er sa il 50 %-punke, men e anne riggeresula fører il en usabil visning på grunn av avvike på den innledende flanken i den andre perioden. Du skal nå se en kurve som 1) ligger innenfor de verikale område på displaye, 2) viser mins re perioder av en kurveform, og 3) er sabil nok il a du kan gjenkjenne de generelle egenskapene i kurveformen. Dereer begynner du å finjusere innsillingene. 2) Juser verikale og horisonale innsillinger Begynn med å jusere den horisonale imingen, der iden per divisjon økes slik a du ser en omfaende idsperiode for den ukjene kurveformen. Fra denne visningen reverserer du juseringen eer behov for å begrense visningen il bare de du vil vise. 1. rig Juser nå den verikale sensiivieen, der du uvider kurveformen verikal, men sikrer a de høyese og lavese punkene på kurveformen ikke overskrider de verikale område. 3) Juser riggerinnsillinger Juser om nødvendig riggerinnsillingene for å sabilisere kurveformvisningen. Du kan også jusere riggerforsinkelsen for å se dealjer om pre- eller pos-rigging i kurveformen. Begynn allid med innsillingen av riggernivå, og juser de slik a de faller på e gjenakende, unik punk på den sigende eller synkende flanken i en kurveform. Eksempel: Med oscilloskopriggeren sa il den sigende flanken og nivåe sa il 50 %- punke, illusrerer figurene nedenfor årsaken il en usabil kurveformvisning. 1 s Trig 2 nd Trig Trig Trig 2. rig Figur 6a. I den førse oppdaeringen rigger skope på den førse flanken. I den andre oppdaeringen kan skope rigge på de andre angie riggerpunke. Eer o eerfølgende oppdaeringer baser på rigger 1 og 2, vil den resulerende kurven se usabil u. Figur 6b. Usabil kurveformvisning som skyldes feil angivelse av riggernivå. Trig Trig Triggernivå Level (V) Du kan imidlerid løse dee probleme og produsere en sabil kurveformvisning ved ganske enkel å jusere riggerpunke eer e gjenakende, unik punk på flanken. Figur 6c. Triggernivå juser eer en unik gjenakende posisjon, uenfor avvike i den andre perioden. Når du arbeider med komplekse signaler som en serie pulser, kan de være nødvendig med pulsbredderigging. Med denne eknikken må både innsillingen på riggernivå og den nese synkende flanken for signale forekomme innenfor en angi idsperiode. Når disse o beingelsene er oppfyl, rigges oscilloskope. Pulse Pulsbredde Widh () () Figur 7. Pulsbredderigging gjør a du kan konfigurere oscilloskope il å rigge på en besem puls som er definer av nivå og id. En annen eknikk er enkelforekomsrigging, der oscilloskope bare vil vise en kurve når spenningssignale oppfyller de angie riggerbeingelsene. Når riggerbeingelsene er oppfyl, innhener oscilloskope visningen og oppdaerer den, og dereer fryses den slik a den inneholder kurven. 3 Fluke Corporaion En førse kikk på DSO-er

4 Forså og lese kurveformer De flese elekroniske kurveformer som oppsår, er periodiske og gjenakende, og de følger en kjen form. Her er o fakorer du bør vurdere ved analyse av kurveformer: Form. Gjenakende kurveformer skal være symmeriske. De vil si a hvis du skulle skrive u kurvene og klippe dem i o deler med lik sørrelse, ville de o sidene være ideniske. E forskjellspunk kunne yde på e problem. Ampliude. Verifiser a nivåe er innenfor drifsspesifikasjonene for kresen. Konroller også konsekvensen fra én periode il den nese. Overvåk kurveformen i en lengre periode, og se eer evenuelle endringer i ampliude. Uregelmessige kurveformer Her er ypiske uregelmessigheer som kan vises i en kurveform, sammen med de vanlige kildene for slike uregelmessigheer. Transiener eller feil. Når kurveformer uledes fra akive enheer som ransisorer eller bryere, kan ransiener eller andre uregelmessigheer oppså på grunn av feil i imingen, forsinkelser i overføringen, dårlige konaker eller andre fenomener. 1 Figur 8. Hvis de o komponenene i kurveformen ikke er symmeriske, kan de være e problem med signale. Sigende og synkende spenningsnivåer. Særlig med kvadraiske bølger og pulser kan de sigende eller synkende spenningsnivåene i kurveformen ha sor innvirkning på imingen i digiale kreser. De kan være nødvendig å redusere iden per divisjon for å se flanken med sørre oppløsning. 2 Figur 10. Bruk horisonale markører il å idenifisere ampliudesvingninger. Ampliudeforskyvninger. DC-koble spenningen, og finn u hvor jordreferansemerke er. Evaluer evenuelle DC-forskyvninger, og legg merke il om denne forskyvningen holder seg sabil eller varierer. Figur 11. Evaluer DC-forskyvninger i kurveform. Figur 13. En ransien forekommer på den sigende flanken i en puls. Søy. Søy kan skyldes feilakige srømforsyningskreser, overveksling i kresen, forsyrrelser fra andre signaler eller inerferens fra ilsøende ledninger. Søy kan også ilføres eksern fra kilder som DC-DC-omformere, lyssysemer og elekriske kreser med høy energi. Periodisk kurveform. Oscillaorer og andre kreser vil produsere kurveformer med konsane gjenakende perioder. Evaluer hver periode i id ved å bruke markører il å merke inkonsekvenser. Figur 14. En måling med e jordreferansepunk som viser ilfør ilfeldig søy. Figur 9. Bruk markører og ruenee il å vurdere signingen og nedgangen på de innledende og avsluende flankene i en kurveform. Figur 12. Evaluer idsendringer fra periode il periode. 4 Fluke Corporaion En førse kikk på DSO-er

5 Ringing. Ringing oppsår for de mese i digiale kreser og i radarapplikasjoner og applikasjoner med pulsbreddemodulering. Ringing vises i overgangen fra e sigende eller synkende spenningsnivå il e fla DC-nivå. Se eer svær høy ringing, der idsbasen juseres for å gi e klar bilde av overgangsbølgen eller -pulsen. Figur 15. Svær høy ringing forekommer på oppen av firkankurven. Midleridig svingning. Midleridige endringer i de måle signale er vanligvis e resula av en eksern påvirkning, for eksempel en pluselig nedgang eller oppgang i srømspenningen, akivering av en enhe med mye srøm som er koble il de samme elekriske nee, eller en løs ilkobling. Bruk den lavese idsbaseinnsillingen for DSO-en, papirløs oppak eller "rullemodus". Begynn med inngangen, og se på den innhenede kurveformen over lang id for å spore kilden il probleme. 110 Vac Figur 16b. Bruk av e oscilloskop med papirløs oppaksmodus gjør de mulig å ploe inn ampliuden (spenningsnivåe) over id. Vandring. Vandring, eller biesmå endringer i en signalspenning over id, kan være vanskelig å diagnosisere. Endringen skjer ofe så sake a de er vanskelig å oppdage den. Temperaurendringer og alder kan ha innvirkning på passive elekroniske komponener som resisorer, kondensaorer og kvarsoscillaorer. En problemaisk feil i diagnosiseringen er vandring i forsyningen av DC-referansespenning eller oscillaorkresen. Den enese løsningen er ofe å overvåke den måle verdien (V DC, Hz osv.) over lengre id khz Figur 17. Gjennomføring av en frekvensmåling på en kvarsoscillaor som er rendploe i en lengre periode (dager eller il og med uker), kan fremheve virkningen av drif som skyldes emperaurendringer og alder. Diagnosisere problemer Selv om vellykke feilsøking både er en kunsform og en vienskap, kan bruk av en feilsøkingsmeode og funksjonene i en avanser DSO forenkle prosessen i sor grad. Gode feilsøkingsruiner vil spare id og frusrasjon. Tilnærmingsmåen KGU, Known Good Uni-sammenligning, som er ese over id, når begge målene. KGU bygger på e enkel prinsipp: e elekronisk sysem som fungerer skikkelig, viser forusigbare kurveformer på kriiske noder i kresen, og disse kurveformene kan fanges opp og lagres. Dee referansebiblioeke kan lagres direke på DSO-en som en elekronisk ressurs, eller de kan skrives u for å fungere som e ryk referansedokumen. Hvis syseme eller e idenisk sysem senere viser en feil eller svik, kan kurveformer fanges opp fra de feilakige syseme, kal enheen under es (Device Under Tes, DUT), og sammenlignes med moparene i KGU. DUT kan dereer repareres eller byes u. Du bygger e referansebiblioek ved å begynne med å idenifisere de passende espunkene, eller nodene på DUT. Kjør dereer KGU gjennom fasene, og fang opp kurveformen fra hver node. Merk hver kurveform eer behov. Gjør de il en vane å dokumenere vikige kurveformer og målinger. Når du har dee som referanse for sammenligning, er de svær nyig ved fremidig feilsøking. Figur 16a. En midleridig endring på ca. 1,5 sykluser i ampliuden for sinusbølgen. 5 Fluke Corporaion En førse kikk på DSO-er

6 Feilsøking Uanse hvilke feilsøkingsscenario nedenfor som er akuel, må du huske a de er vikig å undersøke kurveformer for raske ransiener eller feil, selv om en sikkprøve av kurveformen ikke avslører noen uregelmessigheer. De kan være vanskelig å oppdage disse hendelsene, men samplinghasigheen i dagens DSO-er, kombiner med effekiv rigging, gjør de mulig. DUT med KGU. Denne ilnærmingsmåen foruseer a du har ilgang il en KGU og e referansebiblioek. 1. Konroller a DUT og KGU er konfigurer i ideniske drifsmodi. 2. Med sar på e høyliggende punk i sysem- eller blokkdiagramme bruker du DSO-en il å se om grunnleggende signaler er il sede eller ikke. Se for eksempel eer en linjespenningsforsyning sam eerfølgende DC-forsyningsspenninger il de ulike delsysemene. Dee krever undersøkelse av vikige innkommende og ugående signaler på vikige noder i syseme. 3. Sammenlign signaler på vikige noder mens du endrer drifsmodus, for å se om de oppsår en feil. Med ilgjengelige signaler fra begge enheene har du o alernaiver: Vis den direke kurveformen fra KGU på kanal 1 i DSOen, og vis den direke kurveformen fra DUT på kanal 2. Fang opp en kurve fra KGU, og overlegg den med en kurve fra DUT. Ufør en sammenligning av kurveform eller vellykke/mislykke-es. ScopeMeer 190 Series II har fire inngangskanaler, noe som beyr a fire signaler fra fire ulike kilder kan sammenlignes. 4. Forse med denne prosessen il du legger merke il e avvik mellom DUT- og KGU-kurveformene. DUT med kresdiagrammer. Denne ilnærmingsmåen foruseer a ingen KGU og ingen referansebiblioeker for kurveform for DUT er ilgjengelig, men a de finnes kresdiagrammer for DUT. 1. Se gjennom kresdiagrammene for å forså den grunnleggende drifen av DUT. Analoge kreser som oscillaorer, forserkere og signalilpassere (aenuaorer, filre og delere) skal vise ideniske kurveformmønsre. Digiale kreser som gae-kreser, bryere og prosessorer skal vise kurveformer med forusigbare ampliuder, pulsperioder og jevne pulsmønsre. 2. Med sar på e høyliggende punk i sysem- eller blokkdiagramme bruker du DSO-en il å se om grunnleggende signaler er il sede eller ikke. Se for eksempel eer en linjespenningsforsyning sam eerfølgende DC-forsyningsspenninger il de ulike delsysemene. Dee krever undersøkelse av vikige innkommende og ugående signaler på vikige noder i syseme. 3. Bruk lagringsfunksjonen i DSO il å fange opp og sammenligne kurveformer mens du endrer drifsmodusen for DUT. Visualiser en eoreisk "god" kurveform, og sammenlign den med kurveformen som vises på DSO. Prøv å idenifisere evenuelle ydelige uregelmessigheer. 4. Bruk de horisonale eller verikale markørene il rask å evaluere om iden eller ampliuden for kurven faller innenfor ids- eller ampliudeområdene som er foreslå i kresuformingen. Kompleks DUT, ingen kresdiagrammer. Denne ilnærmingsmåen foruseer a DUT er e ganske kompleks sysem, a ingen KGU er ilgjengelig, og a bare begrense DUT-dokumenasjon er ilgjengelig. 1. Undersøk kreskorene, se eer vanlige komponener og kreser, idenifiser espunker på høy nivå i syseme, og se eer ilsedeværelse eller fravær av grunnleggende signaler. Som idligere sarer du på e punk og arbeider deg bakover, mens du undersøker vikige innkommende og ugående signaler på vikige noder i syseme. 2. Sammenlign kurveformer på vikige noder mens du endrer drifsmodus, for å se om de oppsår en feil. Lagre disse kurveformene. 3. Hvis en undersøkelse av DUT og analysen av kurveformer på vikige kresnoder ikke avslører noen åpenbare feil, bruker du lagringsfunksjonen på DSO il å få hjelp av andre. Idenifiser "misenkelige" kurveformer fra DUT. Bruk urekks- eller ugangsmodusen på DSO-en il å lagre disse kurveformfilene i e punkgrafikkforma (BMP). Send filene via e-pos il en kollega eller fabrikkeksper hvor som hels i verden, for å få hjelp med å feilsøke kresen. 4. Ved hjelp av ekserne eksperer går du gjennom hver enkel vikige node og eliminerer én og én av de åpenbar gode nodene, slik a du il slu har begrense fokuse il åpenbar feilakige eller misenkelige noder. Fluke. The Mos Trused Tools in he World. Fluke Norge AS Posboks 6054 Eersad 0601 Oslo Tlf: Fax: info.no@fluke.com Web: Copyrigh 2013 Fluke Corporaion. Med enere. Informasjonen kan endres uen varsel. Vi ar forbehold om rykkfeil. Pub_ID: nor Endring av dee dokumene er ikke illa uen skriflig samykke fra Fluke Corporaion. 6 Fluke Corporaion En førse kikk på DSO-er