m03-04 теория 7 мин

Осциллограф: зачем, если есть мультиметр

Мультиметр показывает медленно меняющееся среднее. Осциллограф показывает форму: за микросекунды, за наносекунды, с провалами и выбросами. Это разные приборы для разных вопросов.

Когда без осциллографа не обойтись:

— ШИМ: нужно увидеть скважность и частоту, а мультиметр покажет только среднее.
— I2C и SPI: проверить, идут ли импульсы, есть ли ACK, нет ли «залипшей» линии.
— Питание: пульсации, просадки при старте Wi-Fi, выбросы при выключении мотора.
— Дребезг кнопки: импульсы длиной миллисекунды.
— Аналоговый сигнал: шум, наводки 50 Гц, форму.

Базовые параметры приборов: полоса пропускания (для цифровой электроники хватит 20–100 МГц), частота дискретизации (в 5–10 раз выше полосы), число каналов (два — минимум), память (чем больше, тем длиннее можно записать).

Щупы: положение ×1 и ×10. На ×1 полоса падает до 6–10 МГц и ёмкость щупа нагружает схему. На ×10 полоса полная, вход 10 МОм, но сигнал ослаблен в 10 раз — прибор это компенсирует. По умолчанию работай на ×10.

Земляной крокодил: он соединяется с корпусом прибора и с землёй сети. Поэтому нельзя цеплять его на «горячую» точку схемы, питающейся от сети без трансформатора — будет короткое замыкание через прибор. Это классический способ сжечь осциллограф.

Для цифровых протоколов есть более дешёвая альтернатива — логический анализатор за пару тысяч рублей: 8–16 каналов, декодирует I2C, SPI, UART в байты. Форму сигнала он не покажет, но «что в шине» ответит.

Зачем

Всё, что «иногда глючит», видно только осциллографом: мультиметр усредняет и скрывает причину.

Сделай сейчас

Если осциллографа нет — посмотри на логический анализатор за 1000–2000 рублей и его софт (PulseView/Sigrok). Для I2C и UART этого достаточно на 90 %.

Проверь себя

Мультиметр показывает 2.5 В на выводе ШИМ. Что это значит?

Это среднее значение. Реальный сигнал — прямоугольник 0/3.3 В со скважностью около 76 %. Форма, частота и фронты неизвестны — их нужно смотреть осциллографом.

Пройти тест 5 заданий
0 из 102 · 0%
Источники
  1. Wikipedia: Noise (electronics)
    шум и пульсации, которые видно только осциллографом
  2. Хоровиц П., Хилл У. «Искусство схемотехники», гл. 1
    глава про измерения и осциллограф