Fizyka- Oscyloskop, Sprawozdanie z �w. nr 51

Cel wiczenia:

Celem wiczenia jest nabycie umiejtnoci posugiwania si oscyloskopem w celu obserwacji i pomiar�w czstotliwoci i poziom�w napi ze szczeg�lnym uwzgldnieniem r�nych metod pomiarowych. Celem jest take obycie si z podstawowymi elementami i ukadami elektronicznymi.

Wstp teoretyczny:

Budowa oscyloskopu elektronicznego.

Oscyloskop elektroniczny jest urzdzeniem umoliwiajcym obserwacj zmian napicia elektrycznego w funkcji czasu, lub w funkcji zmian innego wejciowego napicia elektrycznego. Podstawowym elementem oscyloskopu jest lampa oscyloskopowa. Lampa taka jest zbudowana ze szklanej baki z ekranem, na kt�ry naniesiony jest od wewntrz luminofor - substancja, kt�ra bombardowana przez elektrony emituje wiato widzialne. Elektrony bombardujce ekran emitowane s przez rozgrzan katod i formowane w wski strumie i przyspieszane przez cylinder Wenhelta i dwie anody. Tak uformowany strumie pada na sam rodek ekranu i powoduje powstanie wieccego punktu. Przez odpowiednie odchylenie wizki elektron�w moemy ten punkt umieci w dowolnym miejscu na ekranie. Odchylanie takie umoliwiaj dwie pary pytek - r�wnolegle ustawionych - tworzcych kondensator pr�niowy. Jedna para ustawiona jest poziomo i realizuje odchylanie pionowe, a druga ustawiona jest pionowo i realizuje odchylanie poziome. Poprzez przyoenie odpowiedniego napicia do pytek moemy dowolnie odchyla wizk elektron�w we wszystkich kierunkach na paszczynie. Cz elektroniczna oscyloskopu skada si z szeregu wzmacniaczy elektronicznych formujcych napicie wejciowe Y podawane nastpnie na pytki odchylania pionowego. Kady oscyloskop posiada take tzw. generator podstawy czasu, kt�ry generuje - wyzwalany zewntrznie lub wewntrznie przez sygna wejciowy Y - przebieg pioksztatny. Przebieg taki podawany jest na pytki odchylania poziomego i symuluje upyw czasu, dziki czemu moliwa jest obserwacja przebieg�w szybkozmiennych (przez nakadanie si kolejnych przebieg�w). Dziki duym czstotliwociom drga generatora piy, przewyszajcym bezwadno oka ludzkiego, obserwowany przebieg wydaje si by wykresem wartoci chwilowych napicia w funkcji czasu. Moliwe jest take podanie na pytki zewntrznego dowolnego sygnau, dziki czemu moliwe jest por�wnywanie faz i czstotliwoci dw�ch r�nych przebieg�w za pomoc tzw. figur Lissajous. Na ekranie powstaj wtedy figury rozmaitych ksztat�w, a stosunek liczby przeci wykresu z osi OY do liczby przeci z osi OX okrela nam stosunek czstotliwoci
.

Ukad cakujcy.

Jest - obok ukadu r�niczkujcego najczciej stosowanych ukadem w elektronice. Realizuje funkcj matematyczn cakowania. Napicie wyjciowe takiego ukadu jest po prostu napiciem adujcego, bd rozadowujcego si kondensatora. Najkr�cej mona powiedzie, e spowalnia szybkie zmiany napicia, lub inaczej - obcina skadowe harmoniczne przebiegu wejciowego wysze ni pewna czstotliwo graniczna. Jest to podstawowy ukad filtru dolnoprzepustowego o zboczu 6dB na oktaw.

Ukad r�niczkujcy.

Realizuje funkcj matematyczn r�niczkowania. Napicie wyjciowe tego ukadu jest proporcjonalne do prdu adujcego bd rozadowujcego si kondensatora. Obcina skadowe harmoniczne przebiegu wejciowego o czstotliwoci niszej ni tzw. czstotliwo graniczna ukadu. Jest stosowany jako filtr g�rnoprzepustowy o zboczu 6dB na oktaw.

Oba te ukady cechuj si pewna wielkoci zalen od wartoci zastosowanych element�w. Jest ni tzw. staa czasowa , wyraona w sekundach i bdca iloczynem rezystancji i pojemnoci.

Generator funkcji.

Realizuje funkcj r�da przebieg�w sinusoidalnych, prostoktnych i tr�jktnych w szerokim zakresie czstotliwoci i amplitud. Zastosowany w wiczeniu przyrzd dostarcza ww. przebieg�w w pamie 20Hz - 20 kHz i zakresie napicia 0 - 10V.

Przebieg pomiar�w:

Spis i objanienia rysunk�w i wykres�w:

Obserwacja i pomiar napicia przemiennego:

a) Przebieg prostoktny

b) Przebieg tr�jktny

c) Przebieg sinusoidalny

Obserwacja i pomiar napicia przemiennego na wyjciu ukadu r�niczkujcego:

a) Przebieg prostoktny

b) Przebieg tr�jktny

c) Przebieg sinusoidalny

Obserwacja i pomiar napicia przemiennego na wyjciu ukadu prostowania jedno i dwupo�wkowego z ukadem cakujcym:

a) Prostowanie jednopo�wkowe

Zaleno napicia ttnie od wartoci element�w zastosowanych w filtrze.

	brak obcienia	obcienie R	obcienie 4R
brak kondensatora	10V	10V	10V
kondensator C	0V	10V	6V
kondensator 10C	0V	5V	2V

b) Prostowanie dwupo�wkowe

Zaleno napicia ttnie od wartoci element�w zastosowanych w filtrze.

	brak obcienia	obcienie R	obcienie 4R
brak kondensatora	10V	10V	10V
kondensator C	0V	8	4V
kondensator 10C	0V	3	0.8V

Pomiar czstotliwoci przy pomocy figur Lissajous (dla przebiegu wzorcowego sin 50Hz).

W celu por�wnania czstotliwoci naley policzy ile maksymalnie razy wykres figury Lissajous przecina o OX (nx) i o OY (ny). Przy znanej jednej z czstotliwoci wejciowych mona atwo obliczy drug ze wzor�w:

0x01 graphic

a) Czstotliwoci jednakowe

b) Stosunek czstotliwoci 2

c) Stosunek czstotliwoci 1.5

Wnioski

Oscyloskop elektroniczny umoliwia pomiar napi zmiennych w czasie zar�wno pod wzgldem poziom�w tych napi, jak i zalenoci u(t).

Ukad r�niczkujcy powoduje wycicie z podanego na wejcie przebiegu elektrycznego skadowych o czstotliwoci niszej ni czstotliwo graniczna danego ukadu - zalena od zastosowanych element�w. Ukad r�niczkujcy wycina take skadow sta, tzn. sta warto napicia. Inaczej m�wic nie przepuszcza prdu staego.

Jak wida z wykres�w i tabel prostowanie dwupo�wkowe jest bardziej ekonomiczne, ni jednopo�wkowe, z uwagi na znacznie mniejsz warto napicia ttnie przy zastosowaniu tego samego ukadu filtracji. Ukad filtracji to w zasadzie ukad cakujcy napicie. Prostowanie dwupo�wkowe wymaga jednak zastosowania dwukrotnie wikszej iloci element�w prostujcych (np. diod p�przewodnikowych). Dla transformatora symetrycznego potrzeba dw�ch diod, a niesymetrycznego - 4 (tzw. mostka Greatz'a). Napicie ttnie asymptotycznie dy do zera, przy pojemnoci kondensatora C zdajcej do nieskoczonoci i obcieniu zdajcym do zera (rezystancji do nieskoczonoci).

Pomiar czstotliwoci przy pomocy figur Lissajous to bardzo dokadna metoda, zalena niestety od wzorca. W tym wiczeniu wzorcem by przebieg sinusoidalny pochodzcy z sieci energetycznej 50Hz. Przy por�wnywaniu jednakowych czstotliwoci i r�nych faz mona wyznaczy warto przesunicia fazowego z samego ksztatu elipsy (lub okrgu dla f=0). W obecnych czasach pomiar za pomoc figur Lissajous jest wykonywany bardzo rzadko z uwagi na istnienie nowoczesnych metod pomiarowych za pomoc czstociomierzy i fazomierzy cyfrowych.

51, F CW 51, Sprawozdanie z ?w. nr 51

F CW 52, Sprawozdanie z ˙w. nr 51

25 2, Sprawozdanie z ˙w. nr 25

fizyka budowli sprawozdanie nr 2

Sprawozdanie 21, Fizyka Sprawozdania, Ćw nr 21

Oscyloskop, sprawozdania, Fizyka - Labolatoria, Ćwiczenie nr85

więcej podobnych podstron