1

Uwagi prowadzącego ćwiczenie:

Wykaz przyrządów znajdujących się na stanowiskach

Lp.

Nazwa przyrządu

Typ

Producent

1

2

3

4

5

6

INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH

WYDZIAŁ ELEKTRONIKI WAT

Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych

Laboratorium Miernictwa Elektronicznego 2

Ćwiczenie 1

Temat: OSCYLOSKOPY CYFROWE

Grupa:

Data wykonania ćwiczenia:
..................................................................

Zespół w składzie:

1.

2.

3.

Data oddania sprawozdania:
..................................................................
Ocena:
..................................................................
Prowadzący ćwiczenie:
..................................................................

2

1. CHARAKTERYSTYKA OGÓLNA BADANEGO OSCYLOSKOPU.

Oscyloskopy cyfrowe mogą pracować przy sterowaniu bezpośrednim (ręcznym) lub zdalnym ( np. sterowanie
za pomocą komputera). Ćwiczenie nie obejmuje zagadnień związanych ze sterowaniem zdalnym oscyloskopu.
Sterowanie bezpośrednie pracą oscyloskopu odbywa się za pomocą klawiszy i pokręteł umieszczonych na płycie
czołowej.
1.1. Widok płyty czołowej oscyloskopu.

Oznaczenia:
1 – ekran,
2 – klawisze menu ekranowego,
3 – blok kanałów odchylania pionowego,
4 – blok kanału odchylania poziomego (podstawy
czasu),
5 – blok kanału wyzwalania,
6 – pokrętło wielofunkcyjne,

7 – klawisze menu,
8 – klawisze sterowania akwizycją,
9 – źródło sygnału do kompensacji sondy
pomiarowej,
10 – wejście sygnału wyzwalania zewnętrznego,
CH1, CH2 – wejścia kanałów odchylania
pionowego.

1.2. Widok ekranu i rodzaje wyświetlanych informacji.

10

6

8

9

CH1 CH2

1

2

3

4

5

7

Paramerty wyzwalania

D

t

Parametry kanałów Y

Stan akwizycji

[~~~~~~~~~~~~~~~~~]

Pozycja okna

przebiegu w pamięci

Ekran

8



12 dz.

Menu

e

kr

ano

we

3

Włączyć zasilanie oscyloskopu. Na podstawie obserwacji płyty czołowej przyrządu, ekranu oraz wskazówek
prowadzącego sporządzić wykaz podstawowych parametrów oscyloskopu.

Typ oscyloskopu

Liczba kanałów

Zakres współczynnika napięcia [V/dz]

Zakres współczynnika czasu [s/dz]

Źródła napięcia wyzwalania

Rodzaje wyzwalania podstawy czasu (Sweep)

Rodzaje sprzężenia toru Y

Pasmo częstotliwości toru Y

2. PRACA AUTOMATYCZNA OSCYLOSKOPU.
2.1. Układ pomiarowy

2.2. Pomiary

Połączyć układ zgodnie ze schematem z p. 2.1.
Do oscyloskopu doprowadzić napięcie sinusoidalne o częstotliwościach podanych w tabeli i różnych
amplitudach (U

1



U

2



U

3

).

W polu „RUN CONTROL” nacisnąć przycisk [AUTO] – automatyczne skalowanie.
Zapisać wartości współczynników odchylania pionowego D

y

[V/dz] i poziomego D

t

[jednostka czasu/dz],

wysokość oscylogramu H [dz] oraz liczbę pełnych cykli napięcia (n) widocznych na ekranie.
Naszkicować oscylogram (wybrany).

f

kHz

f

1

= 0,1

f

2

= 1,5

f

3

= 17

U

V

U

1

=

U

2

=

U

3

=

D

Y

V/dz

D

t

…s/dz

H

dz

n

−

CH 1

Generator

funkcyjny

Oscyloskop cyfrowy

typ: DS1052E

4

3. POMIARY WYBRANYCH PARAMETRÓW OBSERWOWANYCH PRZEBIEGÓW
3.1. Układ pomiarowy

Układ pomiarowy jak w punkcie 2.1.

3.2. Pomiary

Do oscyloskopu doprowadzić sygnał prostokątny o następujących parametrach: U

pp



5 V, f



1 kHz.

Zmierzyć odpowiednie parametry badanego sygnału metodami podanymi w tabeli.

A) Wykorzystanie współczynników D

y

i D

t

W polu „RUN CONTROL” nacisnąć przycisk [AUTO].
Pokrętłem [SCALE] w polu „HORIZONTAL” dobrać odpowiedni współczynnik podstawy czasu (D

t

).

B) Pomiary automatyczne
W polu „RUN CONTROL” nacisnąć przycisk [AUTO].
W polu „MENU” nacisnąć przycisk [Measure],
- w menu ekranowym przyciskiem [Source] wybrać – „CH1”,
- nacisnąć przycisk [Voltage] i wybrać V

pp

– pomiar U

pp

,

- nacisnąć przycisk [Time] i pokrętłem wielofunkcyjnym wybrać „Period” lub „+Width” (okres lub czas trwania
impulsu), nacisnąć pokrętło w celu zaakceptowania wyboru.
Wynik pomiaru pojawi się na dole ekranu.

C) Pomiary z użyciem kursorów
W polu „RUN CONTROL” nacisnąć przycisk [AUTO].
W polu „MENU” nacisnąć przycisk [Cursor],
- w menu ekranowym nacisnąć przycisk [Mode] i pokrętłem wielofunkcyjnym wybrać „Manual”,
- nacisnąć przycisk [Source] i wybrać „CH1”,
- nacisnąć przycisk [Type] i wybrać „X” – linie pionowe (pomiary czasu) lub „Y” linie poziome (pomiary
napięcia),
- ustawić kursory w odpowiednich pozycjach za pomocą pokrętła wielofunkcyjnego.
Wyniki pomiarów wyświetlane są prawym górnym rogu ekranu.

Sposób pomiaru

T [



s]

t

+

[



s]

U

pp

[V]

Wykorzystanie współczynników D

y

i D

t

Pomiar automatyczny

Użycie kursorów

Oznaczenia:
T – okres powtarzania impulsów,
t



– czas trwania impulsu (część dodatnia),

U

pp

– napięcie międzyszczytowe.

4. POMIAR CZĘSTOTLIWOŚCI PRÓBKOWANIA
4.1. Układ pomiarowy

Układ pomiarowy jak w punkcie 2.1.

4.2. Pomiary

Do oscyloskopu doprowadzić sygnał sinusoidalny o częstotliwościach podanych w tabeli.

Wykonać następujące operacje:
- w polu „RUN CONTROL” nacisnąć przycisk [AUTO],
- w polu [MENU] nacisnąć przycisk [Displey],
- w „menu” ekranowym nacisnąć przycisk [Type] i wybrać [Dots],
- w polu „RUN CONTROL” nacisnąć przycisk [RUN/STOP],
- regulując pokrętłem „SCALE” w polu „HORIZONTAL” zmniejszać wartość współczynnika czasu do
pojawienia się na ekranie oscylogramu składającego się z punktów.
Metodą kursorów (opisaną w p.3.2.C) zmierzyć przedział czasu „



t” między najbliższymi punktami (jest to

okres próbkowania). Odwrotność „



t” jest częstotliwością próbkowania „f

S

”.

Powyższe operacje powtórzyć dla pozostałych częstotliwości.

5

Częstotliwość napięcia
wejściowego

f

50 Hz

2 kHz

50 kHz

200 kHz

1 MHz

Zmierzona częstotliwość
próbkowania

f

S

Pasmo częstotliwości
oscyloskopu



f

Na podstawie pomiarów f

S

obliczyć pasmo częstotliwości toru „Y” oscyloskopu z zależności:



f



½ f

S

.

Wyjaśnić otrzymane wyniki pomiarów.

5. WYKORZYSTANIE „OPÓŹNIONEJ" PODSTAWY CZASU („LUPY CZASOWEJ")
DO POMIARU PARAMETRÓW SYGNAŁÓW IMPULSOWYCH.
5.1. Układ pomiarowy

5.2. Pomiary

Podłączyć do badanego oscyloskopu sygnał pomiarowy o zadanych w tabeli parametrach.
Praca z „opóźnioną” podstawą czasu („lupą czasową”) wymaga wykonania następujących operacji:
- w polu „HORIZONTAL” nacisnąć przycisk [MENU],
- w „menu” ekranowym nacisnąć przycisk [Delayed] – wybrać [ON],
- pokrętłem [SCALE] w polu „HORIZONTAL” wybrać odpowiednią wartość współczynnika „opóźnionej”
podstawy czasu,
- pokrętłem przesuwu poziomego ustawić „lupę czasową” na odpowiedni fragment badanego napięcia.
Naszkicować uzyskany oscylogram i zmierzyć (dowolną metodą) podane w tabeli parametry obserwowanego
przebiegu.

f

i

oraz t

i

ustawione przez prowadzącego

Pomiary

T

i

=

t

i

=

t

n

=

t

o

=

Oznaczenia:
T

i

– okres powtarzania impulsów zmierzony oscyloskopem,

t

i

– czas trwania impulsu zmierzony oscyloskopem,

t

n

– czas narastania zbocza impulsu zmierzony oscyloskopem,

t

o

– czas opadania zbocza impulsu zmierzony oscyloskopem.

Omówić zalety i wady obserwacji sygnałów napięciowych przy wykorzystaniu „opóźnionej” podstawy czasu.

CH 1

Generator

impulsów

prostokątnych

Oscyloskop

cyfrowy

6

6. WYKORZYSTANIE JEDNORAZOWEGO CYKLU AKWIZYCJI (JEDNOKROTNEJ
PODSTAWY CZASU)
6.1. Układ pomiarowy jak w p. 5.1.
6.2. Pomiary

Obserwacja impulsów jednokrotnych wymaga wykonania następujących operacji:
- generator impulsów prostokątnych: praca zewnętrzna,
- zakres czasu trwania impulsów: zgodnie z tabelą,
- regulator płynny czasu trwania impulsów: położenie środkowe,
- pokrętłem [SCALE] w polu „HORIZONTAL” wybrać odpowiednią wartość współczynnika podstawy czasu,
- w polu „TRIGGER” nacisnąć przycisk [MENU],
- w „menu” ekranowym nacisnąć przycisk [Sweep] – regulując pokrętłem wielofunkcyjnym wybrać [Single],
- w polu „RUN CONTROL” nacisnąć przycisk [RUN/STOP],
- wyzwolić generator przyciskiem „ręczne”,
- zmierzyć czas trwania i amplitudę impulsu.
Przy kolejnych pomiarach dobierać odpowiednią wartość współczynnika podstawy czasu.

Zakres czasu trwania impulsów

ustawiony na generatorze

t

i osc.

- czas trwania impulsu

zmierzony oscyloskopem

U

i

– amplituda impulsu zmierzona

oscyloskopem

500ms



50ms (200ms



20ms)

50ms



5ms (20ms



2ms)

5ms



500



s (2ms



200



s)

500



s



50



s (200



s



20



s)

50



s



5



s (20



s



2



s)

5



s



500ns (2



s



200ns)

500ns



25ns (200ns



10ns)

Dla najkrótszego impulsu (zakres 500ns



25ns (200ns



10ns) narysować oscylogramy badanego sygnału przy

włączonej i wyłączonej funkcji wygładzającej.
Wymaga to wykonania następujących operacji:
- w polu [MENU] nacisnąć przycisk [Displey],
- w „menu” ekranowym nacisnąć przycisk [Type] i wybrać [Vectors] lub [Dots].

Vectors – włączona funkcja wygładzająca

Dots - wyłączona funkcja wygładzająca

Na podstawie powyższych pomiarów i obserwacji:
- skomentować otrzymane wyniki pomiarów i oscylogramy,
- wyjaśnić różnice występujące między oscylogramami.

7

7. WYKORZYSTANIE PAMIĘCI W OSCYLOSKOPIE.
7.1. Układ pomiarowy.

7.2. Pomiary

Wykorzystując wewnętrzną pamięć oscyloskopu zapamiętać trzy sygnały (o różnych parametrach czasowych
i napięciowych) podane kolejno na wejście CH1.
Po ustawieniu oscylogramu wykonać następujące operacje:
- w polu [MENU] nacisnąć przycisk [STORAGE],
- w „menu” ekranowym nacisnąć przycisk [Internal] i pokrętłem wielofunkcyjnym wybrać żądaną komórkę
pamięci wewnętrznej,
- nacisnąć przycisk [Save] aby zapisać ustawiony przebieg,
Takie same operacje wykonać dla dwóch kolejnych przebiegów.
Odłączyć przewód pomiarowy od oscyloskopu.
W celu odtworzenia zapisanego przebiegu, po wyborze odpowiedniej komórki pamięci, w „menu” ekranowym
nacisnąć przycisk [Load].
W celu skasowania zapisanego przebiegu, w „menu” ekranowym nacisnąć przycisk [Delete].
Narysować odpowiednie oscylogramy i zmierzyć podane parametry.

Parametry napięcia

ustawione

na generatorze

Włączona

pamięć

Oscylogram

Pomiary

T ≈


U

pp

≈

Int 00

T =


U

pp

=

T ≈


U

pp

≈

Int 01

T =


U

pp

=

T ≈


U

pp

≈

Int 02

T =


U

pp

=

CH 1

Generator
funkcyjny

Oscyloskop

cyfrowy

8

8. ZASTOSOWANIE OSCYLOSKOPU CYFROWEGO DO OBSERWACJI I POMIARÓW
PRZEBIEGÓW WOLNOZMIENNYCH.
8.1. Układ pomiarowy

8.2. Pomiary

Parametry badanych sygnałów:
- napięcie sinusoidalne,
- f

1



1 Hz, f

2



0,1 Hz,

- U

pp

– dowolne.

Zadanie powyższe wykonać metodą rejestracji pojedynczej oraz z wykorzystaniem trybu „przewijania”.
A) Wykorzystanie rejestracji pojedynczej wymaga wykonania następujących operacji:
- w polu „TRIGGER” nacisnąć przycisk [MENU],
- w „menu” ekranowym nacisnąć przycisk [Sweep] – regulując pokrętłem wielofunkcyjnym wybrać [Single],
- dobrać odpowiedni współczynnik czasu i odchylania,
- w polu „RUN CONTROL” nacisnąć przycisk [RUN/STOP] – podstawa czasu gotowa do wyzwolenia.
Narysować odpowiednie oscylogramy i zmierzyć (dowolną metodą) podane w tabelach parametry.

Sinusoida

f = 1 Hz

Pomiary

f = 0,1 Hz

Pomiary

T =


U

pp

=

T =


U

pp

=

Fala trójkątna

f = 1 Hz

Pomiary

f = 0,1 Hz

Pomiary

T =


U

pp

=

T =


U

pp

=

Fala prostokątna

f = 1 Hz

Pomiary

f = 0,1 Hz

Pomiary

T =


U

pp

=

T =


U

pp

=

CH1

Generator
funkcyjny

Oscyloskop

cyfrowy

9

B) Wykorzystanie trybu „przewijania” wymaga wykonania następujących operacji:
- w polu „HORIZONTAL” nacisnąć przycisk [MENU],
- w „menu” ekranowym nacisnąć przycisk [Time Base] - regulując pokrętłem wielofunkcyjnym wybrać [Roll],
- dobrać odpowiedni współczynnik czasu i odchylania,
- nacisnąć przycisk [RUN/STOP] w celu zatrzymania przebiegu.
Narysować odpowiednie oscylogramy i zmierzyć (dowolną metodą) podane w tabelach parametry.

Sinusoida

f = 1 Hz

Pomiary

f = 0,1 Hz

Pomiary

T =


U

pp

=

T =


U

pp

=

Fala trójkątna

f = 1 Hz

Pomiary

f = 0,1 Hz

Pomiary

T =


U

pp

=

T =


U

pp

=

Fala prostokątna

f = 1 Hz

Pomiary

f = 0,1 Hz

Pomiary

T =


U

pp

=

T =


U

pp

=

10

Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać:

1) Protokół pomiarowy z wypełnionymi tabelami.
2) Przykłady obliczeń do każdego punktu pomiarowego.
3) Wymagane wykresy (odpowiednio opisane).
4) Porównanie wyników pomiarów z danymi technicznymi.
5) Własne wnioski, spostrzeżenia i uwagi wynikające z przeprowadzonych pomiarów i obserwacji.

Przykładowe pytania kontrolne:

1



Oscyloskop cyfrowy: budowa, działanie, zadania poszczególnych bloków.

2



Metody próbkowania stosowane w oscyloskopach cyfrowych.

3



Podstawowe parametry charakterystyczne dla oscyloskopów cyfrowych.

4



Metody pomiaru napięcia i czasu stosowane w oscyloskopach cyfrowych.

5



Sondy pomiarowe oscyloskopów elektronicznych.

Literatura dodatkowa:

1) A.Chwaleba, M.Poniński, A.Siedlecki, „Metrologia elektryczna”, Wyd. 5, 6, 7, 8, 9 WNT, 1996r, 1998r,
2000r, 2003r, 2007r.
2) J. Parchański „Miernictwo elektryczne i elektroniczne” W S i P 1991r.
3) J. Rydzewski „Pomiary oscyloskopowe” WNT, 1994r
4) M. Stabrowski "Miernictwo elektryczne : cyfrowa technika pomiarowa "
Ofic. Wyd. Politechniki Warszawskiej 1994r.
5) M. Stabrowski. „Cyfrowe przyrządy pomiarowe”, Wyd. PWN, 2002.