Рис. 1. Компоненты X, Y и Z отображаемого сигнала.
Этот простой график может многое рассказать о сигнале, например:
- Значения времени и напряжения сигнала
- Частота осциллирующего сигнала
- «Движущиеся части» цепи, представленные сигналом
- Частота, с которой конкретная часть сигнала возникает относительно других частей
- Искажает ли неисправный компонент сигнал
- Какая часть сигнала является постоянным током (DC) или переменным током (AC)
- Какая часть сигнала представляет собой шум и меняется ли шум со временем
Рис. 2. Два смещенных шаблона синхронизации с градацией интенсивности по оси Z.
Рис. 3. Распространенные формы сигналов.
Рис. 4. Источники распространенных сигналов.
Рис. 5. Составной видеосигнал стандарта NTSC – пример комплексной волны.
Рис. 6. Глазковая диаграмма последовательной передачи данных 622 Мбит/с.
В этом примере обычно наиболее важно иметь представление об относительных уровнях и соотношениях синхронизаций ступеней. Для анализа такого сигнала требуется осциллограф, захватывающий в цветоразностном режиме низкочастотные кадры и элементы сопряжения высокочастотных волн так, что становится возможным увидеть их общую комбинацию в картинке, которую можно интерпретировать визуально.
Осциллографы с цифровым люминофором лучше всего подходят для обзора комплексных волн, таких как видеосигналы, показанные на рис. 5. Их дисплеи предоставляют необходимую информацию о частоте появления информации или градуировке интенсивности, которая необходима для понимания того, что на самом деле происходит с формой волны.
Некоторые осциллографы позволяют особым образом отображать определенные типы комплексных волн. Например, телекоммуникационные данные могут отображаться в виде глазковой диаграммы или диаграммы созвездия.
Цифровые телекоммуникационные сигналы данных могут отображаться на осциллографе в виде особого типа волн, называемого глазковой диаграммой. Название происходит от сходства формы волны с некоей последовательностью глаз, как показано на рисунке 6. Глазковые диаграммы продуцируются, когда цифровые данные от приемника дискретизируются и применяются к вертикальному входу, в то время как скорость передачи данных используется для запуска горизонтальной развёртки. Глазковая диаграмма отображает один бит или интервал данных со всеми возможными краевыми передачами и наложенными состояниями.
Рис. 7. Диаграмма созвездия.
Если сигнал повторяется, то это – частота. Частота измеряется в герцах (Гц) и соответствует количеству повторений сигнала за одну секунду, называемому циклами в секунду. Повторяющийся сигнал также имеет период – количество времени, которое требуется сигналу для завершения одного цикла.
Период и частота обратны друг другу, так что 1/период равна частоте, а 1/частоту эквивалентна периоду. Например, синусоида на рис. 8 имеет частоту 3 Гц и период 1/3 секунды.
Рис. 8. Частота и период синусоиды.
Рис. 9. Амплитуда и фаза синусоидального сигнала.
Понять, что представляет собой эта величина, проще всего, взглянув на синусоиду. Изменение значения напряжения синусоидального сигнала можно представить в виде кругового движения. Учитывая, что круг составляет 360°, один период синусоиды также равен 360°, как это показано на рис. 9. Применяя термин “градус”, можно вывести понятие угла фазы синусоиды, когда необходимо определить точку в пределах периода волны.
Сдвиг по фазе обозначает, на какой угол относительно друг друга сдвинуты схожие сигналы. Сигнал на рис. 10 обозначенный как “ток”, на 90° отстаёт от сигнала, обозначенного как “напряжение”, поскольку обе волны приходят в одни и те же точки их циклов точно с разницей в 1/4 периода (360°/4 = 90°). Сдвиги по фазе – распространенное явление в электронике.
Рис. 10. Сдвиг фазы.