Politechnika Poznańska Wydział Elektryczny	Laboratorium Metrologii Elektrycznej i Elektronicznej	Rok akademicki 2003/2004
Kierunek: Elektrotechnika Rok studiów: II Semestr: III	Temat: ćwiczenie 2b Badanie oscyloskopu
Wykonujący ćwiczenie: 1. Matelski Szymon 2. Matuszak Paweł 3. Melonek Andrzej	Data wykonania ćwiczenia: 21.11.2003	Zaliczenie:

Wiadomości wstępne

Oscyloskop elektroniczny jest przyrządem służącym do obserwacji sygnałów elektrycznych i pomiaru ich parametrów. Podstawowym podzespołem oscyloskopu jest lampa oscyloskopowa, wewnątrz której znajduje się układ elektrod z żarzoną katodą, emitujący i skupiający elektrony w wiązkę. Elektrony uderzające w ekran lampy pokryty materiałem luminescencyjnym, powodują powstanie punktu świetlnego. Między zespołem elektrod i ekranem lampy znajdują się dwie pary wzajemnie prostopadłych płytek odchylających X, Y, które uczestniczą w powstaniu obrazu przebiegu badanego sygnału. W większości zastosowań oscyloskop służy do obserwacji kształtu przebiegu badanego napięcia doprowadzonego do płytek odchylenia pionowego Y. Obraz tego przebiegu uzyskuje się przez doprowadzenie do płytek odchylenia poziomego X napięcia piłokształtnego z generatora podstawy czasu. Napięcie to narasta proporcjonalnie do czasu roboczego, dzięki czemu plamka przesuwa się ruchem jednostajnym od lewej do prawej strony ekranu. Prędkość ruchu plamki zależy od prędkości narastania napięcia liniowego. W czasie powrotu plamka zostaje wygaszona i po lewej stronie ekranu i oczekuje przez pewien czas (czas oczekiwania) na następny cykl pracy.

Pomiary

Pomiar wzajemnego położenia czasowego przebiegów impulsowych oscyloskopem jednokanałowym.

Obiektem badanym był układ elektroniczny składający się z trzech kaskadowo połączonych bloków i generatora. Każdy z bloków wprowadzał przesunięcie w czasie
i zmianę wypełnienia impulsów prostokątnych pomiędzy wejściem i wyjściem, przy czym częstotliwość impulsów pozostawała niezmienna. Należało zmierzyć wzajemne położenie czasowe sygnałów z poszczególnych wyjść układu.

Przy zastosowaniu wyzwalania wewnętrznego oscyloskopu należało uzyskać obrazy poszczególnych przebiegów, pomierzyć ich parametry i narysować na papierze milimetrowym wykresy ich przebieg. W celu określenia przesunięcia czasowego przebiegów względem siebie sygnał z wyjścia generatora podaliśmy na wejście X, a sygnał z mierzonego układu na wejście Y i, przy dwukanałowym trybie pracy oscyloskopu, obserwowaliśmy przebiegi kolejnych układów w odniesieniu do przebiegu generatora.

Rys.1. Układ do pomiaru przesunięć w czasie badanych przebiegów.

k_c = 0,2 [ ms / div ]

układ	X [div]	t [ms]	δX [%]	δ [%]
układ I	1,4	0,28	7,1	10,1
układ II	3,4	0,68	2,9	6,9
układ III	2,1	0,42	4,8	7,8

Badanie charakterystyk statycznych elementów nieliniowych za pomocą oscyloskopu

Obiektem badanym była dioda Zenera. Należało wyznaczyć charakterystyki diod Zenera i napięcie Zenera dla określonego prądu obciążenia.

Układ pomiarowy umożliwia wyznaczanie charakterystyki zarówno w kierunku zaporowym, jak i przewodzenia diody. Natężenie prądu na diodzie nie mogło przekroczyć dopuszczalnej wartości dla diody i rezystora.

Rys. 2. Układ do wyznaczania charakterystyk statycznych diody Zenera.

Rezystancja opornika użytego w ćwiczeniu R = 100 Ω

k_X = k_Y = 2 [ V / div ]

δ
= 3%

Wzory obliczeniowe

napięcie U = X * K
; prąd I = U / R ; błąd δ
= δ
+ δ

Pomiar prądu dokonaliśmy za pomocą oscyloskopu Dla maksymalnego prądu obciążenia diody zmierzyliśmy napięcie diody Zenera. Uzyskano na podstawie obserwacji przebiegu:

X [div]	KX [V / div]	U [ V ]	δu [%]	I [mA]	δI [%]	Uwagi
0,2	2	0,4	5,3	4	5,3	kier. przewodzenia
2,9	2	5,8	6,5	58	6,5	kier. zaporowy

Błąd względny
gdyż I = U / R, a R jest wartością stałą nieobarczoną błędem.

3. Wnioski i spostrzeżenia.

W pierwszej części doświadczenia każdy układ oddziaływał na kolejny wprowadzając pewne opóźnienie. Dla idealnego układu nie byłoby tego zjawiska, ale ponieważ układ jest rzeczywisty, więc występuje opóźnienie. Pomiarów dokonywaliśmy zawsze względem generatora, ponieważ pomiary względem poprzednich układów byłyby obarczone większym błędem, gdyż błędy z poszczególnych pomiarów sumowałyby się. Pomiary są obarczone większym błędem, ponieważ wykres został przerysowany z oscyloskopu i może występować błąd wynikający z nieidealnego przerysowania..

Podczas badania charakterystyki statycznej elementu nieliniowego jakim była dioda Zenera uzyskane napięcie Zenera wynosiło U_z = 5,8 [V]. Dioda Zenera jest elementem, który w kierunku przewodzenia zachowuje się jak typowa dioda prostownicza (napięcie przewodzenia U = 0,4 [V]. W tym zakresie dioda Zenera nie bywa wykorzystywana. Pracuje ona w kierunku zaporowym jako stabilizator. W tym zakresie znaczne zmiany prądu nie powodują zmiany napięcia. Duży błąd przy obliczaniu napięcia przewodzenia wynika z tego, że X wynosiło tylko 0,2. Było to spowodowane tym, że napięcie przewodzenia jest niewielkie w porównaniu do napięcia zaporowego, a K_X ustawione było tak, aby cała charakterystyka diody Zennera mieściła się na ekranie oscyloskopu. Dokładność pomiaru można by poprawić wprowadzając zmianę K_X podczas odczytywania X w kierunku przewodzenia.

---