POLITECHNIKA WROCAWSKA INSTYTUT FIZYKI
|
SPRAWOZDANIE Z WICZENIA NR 51 TEMAT : Pomiary oscyloskopowe.
|
ANNA SIKORA
WYDZ. : IZ ROK : II
|
DATA :
OCENA : |
0. Wstp.
Celem przeprowadzonego wiczenia byo zapoznanie si z :
- budow,
- zasad dziaania,
- zastosowaniami pomiarowymi oscyloskopu elektronicznego.
1. Opis zjawiska fizycznego.
W wiczeniu wykorzystalimy oscyloskop elektroniczny, który jest uniwersalnym przyrzdem laboratoryjnym. Suy do obserwacki, rejestracji i pomiarów napi elektrycznych zmieniajcych si w czasie. Podstawowym elementem oscyloskopu jest lampa oscyloskopowa. Ponadto w skad budowy oscyloskopu wchodz : wzmacniacz odchylenia poziomego X i pionowego Y, generator podstawy czasu i urzdzenie zasilajce (Rys.1).
WY
Y Z ~220V
S
WX O
O - lampa oscyloskopowa
Y - wzmacniacz odchylenia pionowego
X - wzmacniacz odchylenia poziomego
WX ,WY - gniazdka wejciowe wzmacniaczy
G - generator podstawy czasu
Z - zasilacz (przewody zasilania oznaczono
lini przerywan)
S - obwód synchronizacji
X G
Wzmaciacze X oraz Y su do wzmacniania amplitudy badanych sygnaów w celu umoliwienia obserwacji i pomiarów nawet bardzo sabych sygnaów. Napicia wyjciowe s przyoone do odpowiednich par pytek odchylajcych lampy oscyloskopowej.
Generator podstawy czasu G suy do wytwarzania napicia okresowo zmiennego o przebiegu pioksztatnym. Napicie to podczas jednego okresu wzrasta proporcjonalnie do czasu, a nastpnie moliwie szybko opada.
Urzdzenia zasilajce oscyloskopu przetwarzaj napicie sieci na napicie stae, potrzebne do zasilania wzamcniaczy, generatora podstawy czasu i lampy oscyloskopowej.
Podstawowe zastosowania pomiarowe oscyloskopu elektronowego :
- obserwacja przebiegów napiciowych o rónym ksztacie i pomiar napi;
- pomiar czasu i czstotliwoci;
- pomiar rónicy faz dwu przebiegów;
- badanie ukadów przeksztacajcych przebiegi ( np. ukadów róniczkujcych i cakujcych );
- badanie charakterystyk prdowo - napiciowych elementów elektronicznych ( diod,
tranzystorów).
2. Przyrzdy.
- oscyloskop dwukanaowy OS 9020G;
- generator funkcyjny G 432;
- przesuwnik fazowy RPF 02;
- prostownik jedno- i dwupoówkowy;
- ukad róniczkujcy;
- ukad cakujcy.
3. Przebieg wiczenia.
OBSERWACJA I POMIAR NAPICIA PRZEMIENNEGO.
W tym celu doczylimy generator funkcyjny, który wytwarza odpowiednio napicia sinusoidalne, prostoktne i pioksztatne ( trójktne ).
Przebieg :
- sinusoidalny (za.1 wykres 1.1)
warto amplitudy :
A = 1dz = 1 cm
czstotliwo przebiegu :
T = 1.6 cm * 2 ms/cm ( 1.6 cm - odczyt dugoci okresu z wykresu )
( 2 ms/cm - zakres generatora podstawy czasu )
T = 3.2 ms
- pioksztatnego (za.1 wykres 1.2)
warto amplitudy :
A = 0.2 cm
czstotliwo przebiegu :
T = 1.2 cm * 2 ms/cm = 2.4 ms
f = 416.7 Hz
- prostoktnego (za.1 wykres 1.3)
warto amplitudy :
A = 1 cm
czstotliwo przebiegu :
T = 3.2 ms
f = 312.5 Hz
OBSERWACJA I POMIAR NAPICIA PRZEMIENNEGO NA WYJCIU UKADU RÓNICZKUJCEGO.
Podstaw dziaania wielu ukadów elektronicznych s procesy adowania i rozadowania kondensatora przez rezystancj. Obserwacj takich procesów na ekranie oscyloskopu mona przeprowadzi korzystajc z ukadu jak na poniszym rysunku . Schemat ukadu róniczkujcego, zoony z kondensatora C i rezystora R :
A I A'
C
U R U1
B B'
Do zacisków AA' doprowadz ilimy impulsy sinusoidalne o amplitudzie U0 , a zaciski BB' czy si z wejciem wzmacniacza Y. Otrzymalimy impulsy zdeformowane, w których cz narastajca odpowiada procesowi adowania, a cz opadajca - procesowi rozadowania kondensatora C przez rezystor R. Szybk narastania lub opadania napicia na kondensatorzezaley od wartoci iloczynu RC. Iloczyn ten nazywa si sta czasow obwodu i oznacza symbolem . Dla dostatecznie maych wartoci R i C napicie wyjciowe U1(t) jest proporcjonalne do pochodnej dU/dt napicia wejciowego. Mamy :
gdzie Q - adunek zgromadzony na kondensatorze C,
Uc - napicie midzy okadkami kondensatora.
Dla maych wartoci R i C, U1<< U, Uc " U otrzymujemy :
Podalimy na wejcie ukadu kolejno napicie sinusoidalne, prostoktne i pioksztatne z generatora funkcyjnego (za.2).
OBSERWACJA I POMIAR NAPICIA PRZEMIENNEGO NA WYJCIU UKADU PROSTOWANIA JEDNO- I DWUPOÓWKOWEGO.
Obserwowalimy napicie przemienne na wyjciu ukadu. Schemat ukadu prostowniczego z filtrem RC wygadzajcym ttnienia przedstawia poniszy rysunek :
D1
| | WY
~220 C1 C2 R1 R2
| |
D2
D1, D2 - diody krzemowe,
C1, C2 - kondensatory filtrujce,
R1, R2 - rezystory obcienia
Badalimy wpyw elementów R i C na warto napicia ttnie. Odpowiednie wykresy s podane w zaczniku 4.
POMIAR CZSTOTLIWOCI NAPICIA PRZEMIENNEGO PRZY POMOCY FIGUR LISSAJOUS.
Zmieniajc czstotliwo generatora funkcyjnego otrzymalimy ( w tym przypadku dwie ) nieruchome figury Lissajous. Sprawdzilimy te suszno wzoru fx = (m/n)*fv , gdzie
m - liczba stycznoci lub punktów przeci z osiY, a n - z osi X.
Odczyty z przyrzdów pomiarowych :
fv = 100 Hz * 2.7 = 270 Hz - czstotliwo generatora funkcji G 432
fx = 0.9 * 100 Hz = 90 Hz - czstotliwo generatora podstawy czasu
Z wykresu (za.4 wykres 4.1) :
m = 1; n = 3;
Dla drugiego wykresu (za.4 wykres 4.2) :
fv = 200 Hz; m = 2; n = 4
Std fx = 100 Hz
POMIAR PRZESUNICIA FAZOWEGO.
W tym celu odczylimy generator podstawy czasu, a do wejcia wzmacniaczy X i Y doprowadzilimy odpowiednio dwa przebiegi U(t) i V(t). Wykonalimy pomiary wartoci przesunicia fazowego dla rónych kombinacji nastawie przesuwnika fazowego. W wyniku zoenia przebiegów sinusoidalnych o jednakowej czstotliwoci na ekranie pojawi si obraz :
- elipsy - przebiegi róniy si w fazie, któr obliczamy ze wzoru
sin = a/b , gdzie - rónica faz
a - odlego punktów przecinajcych o Y
b - odlego midzy min i max elipsy
Z wykresu (za.5 wykres 5.2):
a = 1.6 * 2 = 3.2 cm
b = 2 * 2 = 4 cm
sin = 0.8
- koa - przebiegi miay rónic faz = /2 (za.5 wykres 5.1).
4. Wnioski.
Oscyloskop suy do obserwacji przebiegów napi w zalenoci od czasu U(t). Nie naley go jednak stosowa do dokadnego pomiaru napi, a jedynie do orientacyjnego. Ukady wejciowe, a zwaszcza wzmacniacze X i Y oraz generator podstawy czasu s elementami odbiegajcymi od idealnie liniowych, co wprowadza do znaczne bdy pomiarowe.
Oscyloskop jest urzdzeniem bardzo przydatnym w pracowni zajmujcej si elektronik analogow, poniewa umoliwia obserwacj okresowych sygnaów pojawiajcych si w obwodach analogowych. Przy pomiarze zwykym oscyloskopem bd przekracza kilka procent, nie ma sensu za rozpatrywanie wielkosci plamki.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
rozne10, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne10, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne10, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne10, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne10, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne10, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne10, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne10, Politechnika WGGiG, Fizyka
rozne10, Politechnika WGGiG, Fizyka
więcej podobnych podstron