Главная / Полезная информация / Осциллограф-мультиметр (скопметр)

Осциллограф-мультиметр (скопметр) и портативный осциллограф: устройство, изолированные каналы и сравнение с настольными и USB-приборами

Опубликовано: 2026-05-09 · Обновлено: 2026-10-26 · Интермера

Осциллограф-мультиметр, или скопметр, — портативный комбинированный прибор с батарейным питанием: в одном корпусе собраны двух- или четырёхканальный цифровой запоминающий осциллограф и независимый True RMS мультиметр. Главное отличие профессионального скопметра от настольного лабораторного осциллографа — полная гальваническая развязка от сети 220 В, а в промышленных моделях ещё и независимая изоляция входных BNC-каналов друг от друга. Благодаря этому таким мультиметром с осциллографом можно безопасно работать в силовых цепях категорий CAT III и CAT IV, где настольный прибор с общей землёй каналов при неверном подключении устроит короткое замыкание.

Ниже — сравнение трёх классов приборов: настольного цифрового осциллографа, портативного осциллографа-мультиметра и модульного USB-осциллографа. Разберём, почему у настольного прибора опасна общая земля, как устроен скопметр внутри, как выбрать полосу пропускания и частоту дискретизации по правилу «5 раз» и на что смотреть в спецификации.

Три формата приборов: настольный осциллограф, скопметр и USB-осциллограф

Все три прибора — цифровые осциллографы, но рассчитаны они на разные условия. Настольный выигрывает там, где важны глубина памяти, большой экран и декодирование шин. Портативный осциллограф выбирают, когда решающую роль играют автономное батарейное питание, гальванически изолированные между собой BNC-каналы и категория безопасности CAT III 600 В / CAT IV 300 В. USB-осциллограф работает только в связке с компьютером и берёт от него экран и обработку данных.

Категория CAT говорит о том, в каких точках электроустановки прибор можно безопасно подключать. Чем отличаются категории CAT II, CAT III и CAT IV и как сверять маркировку с точкой измерения, мы подробно разбирали в статье о том, как пользоваться мультиметром. Для осциллографа правило то же: категорию и напряжение смотрят на входах конкретного прибора и щупов.

Главная ловушка настольного осциллографа: общая земля BNC и контакт PE

У стандартного настольного осциллографа внешние обоймы всех BNC-входов соединены между собой на плате и подключены к защитному проводнику PE сетевого шнура. Значит, крокодил каждого щупа — это не «минус» прибора в бытовом смысле, а провод, который через осциллограф идёт на защитное заземление розетки. Так же устроены и бюджетные портативные модели: общие провода их каналов объединены на плате, хотя сам прибор и работает от батареи.

Пока исследуемая схема не связана с сетью, это удобно: все каналы меряют сигнал относительно одной точки. Проблемы начинаются в первичной цепи импульсного блока питания или частотного преобразователя. Если подключить крокодил щупа к выходу диодного моста или к верхнему ключу полумоста, эта точка через щуп, экран BNC и контакт PE окажется соединена с землёй. Точка находится под сетевым потенциалом относительно земли, поэтому происходит короткое замыкание через заземление. Почему после сетевого выпрямителя нельзя напрямую цеплять заземлённый крокодил настольного осциллографа, подробно объяснено в статье о диодном мосте.

Иногда проблему пытаются «решить», отключив защитный контакт PE сетевой вилки. Это категорически запрещено правилами электробезопасности: при подаче сетевого потенциала на крокодил щупа под опасным напряжением оказываются металлический корпус прибора и все разъёмы BNC и USB.

Три безопасных решения

1. Портативный скопметр с изолированными каналами. Батарейное питание отвязывает прибор от сети, а индивидуальная изоляция каналов (Isolated Channels, CAT III 600 V / CAT IV 300 V) позволяет подключать опорные выводы разных щупов к точкам с разным потенциалом.
2. Высоковольтный дифференциальный пробник. Он измеряет разность потенциалов между двумя точками схемы, поэтому опорный провод настольного осциллографа к силовой цепи не подключают.
3. Режим математики CH1 − CH2. Щупы двух каналов ставят на две точки схемы, крокодилы к разным потенциалам не подключают, а разность прибор вычисляет сам. Напряжение каждой точки относительно земли при этом должно укладываться в допустимое для щупа и входа по паспорту.

Как устроен скопметр: канал осциллографа и канал мультиметра

Внутри осциллографа-мультиметра работают два разных измерительных тракта. Осциллографический канал устроен так же, как у любого цифрового осциллографа: входной аттенюатор, предварительный усилитель и скоростной АЦП, обычно 8-битный. Аттенюатор и усилитель приводят сигнал к диапазону АЦП, а АЦП оцифровывает его с высокой частотой дискретизации, чтобы прибор мог показать форму сигнала, фронты и помехи.

Мультиметр в скопметре — независимый прибор в том же корпусе. У него отдельный прецизионный сигма-дельта АЦП и отдельные 4-мм банановые гнёзда. Этот тракт работает медленнее, зато точнее, и обслуживает режимы мультиметра и логгера. Логгер записывает медленные дрейфы напряжения и тока часами и сутками — например, когда нужно поймать редкий провал питания или увидеть, как меняется ток нагрузки в течение смены.

Отсюда практическое правило: точное действующее значение берут с мультиметра, а форму сигнала, длительность фронтов и выбросы — с осциллографа. Восьми бит хватает, чтобы увидеть сигнал, но для точных цифр предназначен канал мультиметра.

Правило «5 раз»: полоса пропускания и частота дискретизации

Полоса пропускания осциллографа определяется по уровню −3 дБ: на граничной частоте амплитуда синуса снижается до 1/√2 ≈ 0,707 от истинного значения, то есть погрешность по амплитуде достигает −29,3 %. Прибор с полосой, равной частоте сигнала, покажет синус этой частоты заметно меньше, чем он есть, а меандр — с заваленными фронтами.

• Полоса пропускания должна быть минимум в 3–5 раз выше максимальной частоты исследуемого цифрового или импульсного сигнала, чтобы прибор видел 3-ю и 5-ю гармоники меандра и не заваливал фронты. Для меандра без искажения крутизны фронтов полоса осциллографа вместе со щупом нужна минимум в 5 раз выше основной частоты импульсов.
• Частота дискретизации (Гвыб/с, Мвыб/с) по теореме Котельникова — Найквиста должна превышать верхнюю частоту спектра минимум в 2 раза. Для точной отрисовки формы импульса во временной области без алиасинга её берут в 5–10 раз выше полосы пропускания прибора.

Таблицу читают так: для цифрового сигнала 20 МГц полоса 60 МГц покажет только 3-ю гармонику, а для честной формы фронтов нужен прибор не меньше чем на 100 МГц с частотой дискретизации от 500 Мвыб/с. Полоса считается для всего тракта — осциллографа вместе со щупом, а частоту дискретизации сверяют для того числа включённых каналов, на котором будете работать.

Модульные USB-осциллографы: когда они удобнее

Модульный USB-осциллограф — это измерительная часть без собственного экрана: он работает в связке с ПК или ноутбуком. Такой формат удобен, когда длинные записи нужно разбирать на большом мониторе, а измерения встроены в автоматизированные стендовые испытания, где компьютер всё равно управляет стендом. Модульные приборы этого класса собраны в разделе модульных USB-осциллографов Keysight Technologies каталога.

Важно помнить про землю: корпус обычного USB-осциллографа соединён с землёй компьютера по экрану USB-кабеля. Значит, крокодилы его щупов связаны с компьютером так же, как крокодилы настольного прибора — с контактом PE. Для первичных цепей блоков питания и преобразователей правила те же: без изолированных каналов или высоковольтного дифференциального пробника крокодил к точкам под сетевым потенциалом не подключают.

Чек-лист выбора прибора под задачу

Сначала определите, где прибор будет работать:

• Лаборатория и отладка цифровых схем. Здесь важны глубина памяти, большой экран и декодирование шин, поэтому обычно выбирают настольный прибор. Цифровые модели собраны в разделе осциллографов Keysight Technologies каталога.
• Выездной сервис КИПиА. Нужны автономное питание, встроенный True RMS мультиметр и регистратор трендов, чтобы не возить с собой несколько приборов.
• Силовая электроника. Решают изолированные каналы и категория CAT III 600 В / CAT IV 300 В либо высоковольтный дифференциальный пробник к настольному прибору.
• Стенд с компьютером. Удобен USB-осциллограф, если помнить, что его земля — это земля компьютера.

Затем проверьте спецификацию:

1. Полоса пропускания — не меньше пятикратной частоты сигнала, с учётом щупа.
2. Реальная частота дискретизации на один канал и на все включённые каналы.
3. Наличие гальванической развязки между CH1, CH2 и входом мультиметра, если предстоит работать в силовых цепях.
4. Категория электробезопасности и напряжение для входов прибора и для щупов.
5. Ёмкостная компенсация делителя щупа 10:1: щуп подключают к калибровочному меандру 1 кГц и подстраивают, пока плоские участки меандра не станут ровными, без завалов и выбросов на фронтах.

Итог

• Осциллограф-мультиметр (скопметр) — портативный прибор с батарейным питанием, в котором объединены двух- или четырёхканальный цифровой запоминающий осциллограф и независимый True RMS мультиметр.
• У настольного осциллографа обоймы всех BNC соединены между собой и с PE, поэтому крокодил на точке под сетевым потенциалом даёт короткое замыкание через заземление. Отключать PE запрещено.
• Безопасные варианты для силовых цепей — скопметр с изолированными каналами CAT III 600 В / CAT IV 300 В, высоковольтный дифференциальный пробник или режим CH1 − CH2 без крокодилов на разных потенциалах.
• Полосу берут минимум в 5 раз выше частоты сигнала, частоту дискретизации — в 5–10 раз выше полосы.
• USB-осциллограф удобен на стенде с компьютером, но его земля связана с землёй компьютера через экран USB-кабеля.