INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH WYDZIAŁ ELEKTRONIKI WAT Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych |
|---|
| Laboratorium Miernictwa Elektronicznego 1 |
| Ćwiczenie 2 |
| Temat: OSCYLOSKOPY ANALOGOWE |
Grupa E1Y2S1 Zespół:
|
Charakterystyka ogólna badanego oscyloskopu.
| Typ oscyloskopu | EAS200S |
|---|---|
| Liczba kanałów | 2 |
| Zakres współczynnika napięcie [V/dz] | 1mV/dz ÷5V/dz |
| Zakres współczynnika czasu [s/dz] | 0,2µs/dz ÷0,5s/dz |
| Źródła napięcia wyzwalania | wewnętrzne : Y1,Y2, Y1+Y2; |
| zewnętrzne: sieć | |
| Rodzaje wyzwalania | Automatyczne, normalne, TV |
| Rodzaje sprzężenia toru Y | AC, GND, DC |
| Pasmo częstotliwości toru Y | 0÷20MHz |
Przygotowanie oscyloskopu do pracy.
Zadanie polegało na ustawieniu obrazu na środku ekranu w trybie automatycznej pracy generatora podstawy czasu. Następnie w trybie pracy normalnej znaleźć oscylogram.
Elementy regulacyjne użyte do wykonania zadania:
Tryb wyzwalania (Trigger mode):
AUTO – automatyczny –impulsy wyzwalające są generowane przez układy automatycznej pracy oscyloskopu;
NORM – normalny –impulsy wyzwalające są generowane przez układ wyzwalania generatora rozciągu, który formuje impulsy wyzwalające generator podstawy czasu w momentach uzależnionych od wybranego źródła wyzwalania, zbocza wyzwalającego i poziomu wyzwalania.
Regulacja odchylenia – ustawienie obrazu na środku ekranu:
VERTICAL POSITION– służy do regulacji pionowej wiązki (przesuw w pionie)
HORIZONTAL POSITION- służy do regulacji poziomej wiązki (przesuw w poziomie)
Stabilizacja oscylogramu.
Zadanie polegało na połączeniu układu pomiarowego zgodnie ze schematem (p 3.1). Następnie w trybie automatycznym wyśrodkowaliśmy oscylogram i ustawiliśmy odpowiedni współczynnik odchylenia Dy, tak aby cały oscylogram zmieścił się na ekranie. Następnie sprawdziliśmy wpływ na oscylogram zmian poziomu wyzwalania i przełącznika wyzwalania zbocza, zarówno narastającego (+) i opadającego (-). Odpowiednie oscylogramy umieściliśmy w tabeli w protokole.
Wnioski:
Gdy pokrętło poziomu wyzwalania było ustawione w pozycji środkowej badany przebieg sinusoidalny przechodził przez punkt (0,0) na układzie współrzędnych na ekranie. Gdy pokrętło ustawiliśmy w pozycji „prawe” sinusoida przesunęła się w prawą stronę. Natomiast w pozycji „lewe” sinusoida przesunęła się w lewą stronę. Wyzwalanie zboczem narastającym (+) powodowało, że oscylogram zaczynał się od części sinusoidy w której jej wartości były dodatnie. Po zmianie wyzwalania na wyzwalanie zboczem opadającym (-) uzyskaliśmy ten sam oscylogram, ale przesunięty.
Przygotowanie oscyloskopu do pomiarów.
Kalibracja napięć kanałów Y.
Kalibrację amplitudy w oscyloskopach przeprowadza się, aby uzyskać większą dokładność pomiaru. Wartość amplitudy wykonywanego pomiaru określa się poprzez odczytanie wysokości obrazu na ekranie i pomnożenie przez współczynnik odchylenia w osi Y. Dokładność pomiaru zależy przede wszystkim od dokładności współczynnika odchylania, który zależy od czułości wejściowej wzmacniacza Y. Na czułość wzmacniacza wpływa wiele czynników które uniemożliwiają utrzymanie stałej wartości z dokładnością przez dłuższy czas. Dlatego oscyloskopy wyposażone są w układ służący do kalibracji.
Kalibracja osi czasu w oscyloskopach.
Współczynniki czasu zmierzone nie różnią się od tych podanych w instrukcji obsługi między sobą. Częsta kalibracja czasu nie jest więc konieczna.
Współczesne oscyloskopy nie mają wewnętrznych kalibratorów czasu ponieważ generatory podstawy czasu charakteryzują się dużą stabilnością napięcia i małym błędem nieliniowości: δsz<1%.
Wykorzystanie oscyloskopy do pomiaru parametrów sygnałów impulsowych.
Praca siekana (chopped) polega na tym, że przełącznik elektroniczny przełącza się wielokrotnie w trakcie rysowania z jednego toru na drugi. Przełączanie nie jest synchroniczne z podstawą czasu co powoduje, że kolejne nałożone na siebie obrazy zakrywają przerwy. Sposób ten stosuje się przy pomiarze sygnałów o małej częstotliwości przetwarzania, aby zmniejszyć migotanie obrazu, a także przy fotografowaniu dwu przebiegów jednofazowych.
Praca przemienna (alternating) polega natomiast na przełączaniu kanałów w czasie ruchu powrotnego plamki na ekranie i odbywa się co każdy ruch powrotny plamki. Podstawa czasu rysuje na ekranie cały przebieg toru A a następnie toru B i na przemian – stąd nazwa praca przemienna. Rodzaj takiej pracy jest możliwy jedynie przy przebiegach periodycznych. Częstotliwość powtarzania każdego obrazu jest 2x mniejsza niż w przypadku pracy jednokanałowej. W przypadku przebiegów o małej częstotliwości powtarzania powstanie migotanie obrazu.
Pomiary porównawcze.
Zadanie polegało na połączeniu układu pomiarowego (p.8.1) i porównaniu dwu częstotliwości – badanej i wzorcowej. Wyniki należało zestawić w tabeli i obliczyć błąd pomiaru częstotliwości.
Przyczyną ruchomego obrazu jest niewłaściwy stosunek obu częstotliwości. Aby obraz nie był ruchomy stosunek musi być równy liczbie całkowitej. Nawet drobna różnica częstotliwości powoduje obrót obrazu. Szybkość z jaką obraca się obraz jest proporcjonalna do odchyłki częstotliwości do częstotliwości. Jednak musi być spełniony warunek stosunku dwu liczb całkowitych. Przy dużym stosunku porównywanych częstotliwości trudno jest uzyskać na ekranie obraz nieruchomy.
Błąd pomiaru częstotliwości zależy przede wszystkim od dokładności wzorca. Niestety ciężko jest uzyskać nieruchomy obraz, kiedy częstotliwość badana jest równa wzorcowej. W wykonanych pomiarach w dwóch przypadkach błąd wynosił 1,01%. W dwóch kolejnych błąd pomiaru częstotliwości wynosił 0%. Świadczy to o bardzo dobrej dokładności generatora wzorcowego.