LABORATORIUM PODSTAW MIERNICTWA

ĆWICZENIE NR 2

POMIARY OSCYLOSKOPOWE

Patryk Wołowicz EiT sem 2

WZORCOWANIE KANAŁÓW X i Y OSCYLOSKOPU NAPIĘCIEM STAŁYM.

Wzorcowanie kanałów oscyloskopu odbywa się metodą najmniejszych kwadratów.

Kanał Y był wzorcowany dla stałej napięciowej D_Y=1V/cm. Wyniki pomiarów zawiera poniższa tabela:

y	[cm]	1	2	3	4	-4	-3	-2	-1
Uy	[ V ]	1,29	2,41	3,54	4,64	-4,64	-3,52	-2,42	-1,3
Dypom	[V/cm]	1,29	1,205	1,18	1,16	1,16	1,733	1,21	1,3
σy	[ % ]	9,709	2,480	0,354	-1,346	-1,346	-0,212	2,905	10,559
Dyobl	[V/cm]	1,175833

przy czym:

D_ypom=U_y/y; D_yobl - współczynnik kierunkowy prostej U_y =m_yy+n_y, wyznaczony metodą najmniejszych kwadratów;

σ_y=(D_ypom - D_yobl)/D_yobl

Poniżej znajduje się wykres zależności σ_y(y):

Kanał X wzorcowałem dla stałej napięciowej D_X=1V/cm w podobny sposób jak kanał Y. Oto wyniki i wykres funkcji σ_x(x):

x	[cm]	1	2	3	4	-4	-3	-2	-1
Ux	[ V ]	1,33	2,58	3,83	5,04	-5,12	-3,86	-2,65	-1,41
Dxpom	[V/cm]	1,33	1,29	1,276	1,26	1,28	1,286	1,325	1,41
σx	[ % ]	3,757	0,637	-0,403	-1,703	-0,143	0,377	3,367	9,998
Dxobl	[V/cm]	1,281833

POMIAR WSPÓŁCZYNNIKA WYPEŁNIENIA PRZEBIEGU PROSTOKATNEGO.

Współczynnik wypełnienia przebiegu wyraża się wzorem:

gdzie t_i - czas trwania impulsu, a T - okres impulsu.

Pomiary przeprowadzamy najpierw dla przebiegu o okresie 600μs i czasie trwania impulsów 120μs . Drugim był przebieg o okresie 600μs, i czasie trwania 480μs . Okres impulsu, czas jego trwania, oraz obliczone na podstawie powyższego wzoru współczynniki wypełnienia dla obydwu przebiegów, zostały pokazane w tabeli zamieszczonej na następnej stronie:

T [μs]	600
ti1 [μs]	120
ti2 [μs]	480
k1	0,200
k2	0,800

POMIARY NAPIECIA I CZASU OSVYLOSKOPEM.

Ćwiczenie to przeprowadzałem dla układu całkującego pobudzanego przebiegiem prostokątnym o okresie 600 μs i wypełnieniu 1/2.

Na ekranie oscyloskopu otrzymałem następujący wykres napięcia:

Wykres otrzymałem dla stałej napięciowej 1V/cm oraz 0,1ms/cm, czyli U₁=3,0cm * 1V/cm=3,0 V , natomiast t₁= (4,5-2,2)cm*0,1 ms/cm=0,23 ms . Napięcie U₂= 1,2 cm* 1V/cm=1,2 V.

Na tej podstawie mogę wyznaczyć stałą czasową RC układu:

czyli RC=0,251012 s=251 ms.

Tymczasem wynik teoretyczny dla elementów R=1 kΩ i C=240 nF wynosi RC=240 ms.

Na podstawie powyższych obliczeń widać, że wyniki różnią się między sobą bardzo nieznacznie.

RÓZNICOWE POMIARY NAPIĘĆ POMIĘDZY DWOMA PUNKTAMI NIEUZIEMNIONYMI.

Do tego punktu wykorzystałem oscyloskopu w trybie pracy sumacyjnej podłączając sygnały napięć do dwóch kanałów i uziemiając przewody „zimne”.

Otrzymałem następujący wykres:

Na podstawie przebiegu mogę także tym razem wyznaczyć stałą czasową RC. Biorąc pod uwagę parametry : 1V/cm i 0,1ms/cm otrzymałem wynik RC=0,238322 s= 238 ms.

Tym razem różnica jest jeszcze mniejsza, właściwie pomijalnie mała.

OBSERWACJA PRZEBIEGÓW W UKŁADACH CYFROWYCH.

Obserwowałem przebiegi na liczniku binarnym. Kanał B podłączyłem do wejścia licznika, natomiast kanał A kolejno do wyjść A,B,C,D i zanotowałem ile okresów sygnału wejściowego przypada na jeden okres przebiegu wyjściowego:

T_A = 2 T_in T_B = 4 T_in

T_C = 8 T_in T_D = 16 T_in.

W drugiej części kanał A podłączyłem do wyjścia bramki OUT natomiast kanał B kolejno z wejściami IN1 oraz IN2, obserwując przebiegi binarne.

Rysunki tych przebiegów zamieszczam poniżej:

Jak widać z rysunku bramka IN1 jest otwarta dla stanu logicznego 1.

Dla bramki IN2 zaobserwowałem następujące przebiegi:

POMIARY PARAMETRÓW IMPULSÓW.

Celem tego ćwiczenia było wyznaczenie :

• czasu narastania tr

• czasu opadania tf

• czasu trwania tw

• okresu T.

Dla impulsu o następującym kształcie:

Wyniki zawarłem w tabeli:

tr [μs]	80
tf [μs]	80
tw [μs]	200
T [μs]	800

OBSERWACJA CHARAKTERYSTYK I=f(U) DIÓD W OBSZARZE PRZEWODZENIA.

Charakterystyki prądowo-napięciowe zbadałem dla trzech diod półprzewodnikowych: krzemowej, germanowej, LED. Wszystkie wykresy wykreśliłem biorąc pod uwagę parametry kanałów oscyloskopu, tzn. 0,5V/cm i 10mA/cm.

Dioda Ge:

Dioda Si:

Dioda LED:

Napięcie przewodzenia badanych diod dla I=25mA można odczytać opierając się na naszych oscylogramach, a stąd ma ono wartość:

- dla diody germanowej: 0,4V

- dla diody krzemowej: 0,75V

- dla diody LED: 2,5V .

Rezystancję dynamiczną badanych diod dla I=25mA uzyskujemy poprzez wyliczenie cotangensa kąta nachylenia stycznej do przebiegu I=f(U). Zależność ta wyraża się wzorem:

Liczba „k” w powyższym wzorze jest współczynnikiem skali zależnym od skali poszczególnych osi. Kąty zastały przeze mnie odczytane z rysunków wykonanych na papierze milimetrowym.

Rodzaj diody	GERMANOWA	KRZEMOWA	LED
α	70^o	68^o	78^o
ctgα	0,364	0,404	0,213
k	10	10	50
Rd[Ω]	3,64	4,04	10,63

Rezystancję statyczną badanych diod otrzymujemy korzystając z wzoru:

Powyższy wzór oznacza, iż rezystancja statyczna jest stosunkiem wartości napięcia do wartości prądu w punkcie zadanym „A”. Wartość prądu wynosi 25mA dla wszystkich diod. Zmienia się tylko wartość napięcia, która jest równa obliczonej powyżej wartości napięcia przewodzenia poszczególnych diod. Rezystancję statyczną można też obliczyć graficznie, tzn. jako iloczyn cotangensa kąta nachylenia prostej łączącej punkt „A” z początkiem układu współrzędnych, oraz współczynnika skali. Zależność ta wyraża się więc podobnym wzorem, jak rezystancja dynamiczna.

Zestawienie obliczeń rezystancji statycznej w sposób teoretyczny i graficzny przedstawia poniższa tabela:

Rodzaj diody	GERMANOWA	KRZEMOWA	LED
Metoda teoretyczna
U[V]	0,4	0,75	2,5
Rs[Ω]	16,0	30	100
Metoda graficzna
β	33^o	18^o	27^o
ctgβ	1,603	3,078	1,963
k	10	10	50
Rs[Ω]	16,03	30,78	98,15

INSTYTUT TECHNOLOGII ELEKTRONICZNEJ
ZAKŁAD MIERNICTWA ELEKTRONICZNEGO
LABORATORIUM PODSTAW MIERNICTWA
GRUPA 2
Temat:	Imię i nazwisko	Patryk Wołowicz
	Data wykonania ćwiczenia	12.11.97
	Data odbioru sprawozdania
	Ocena zaliczenia
	Uwagi:

tabela 3.1

XT	cm
DtX	ms/cm
fX	Hz
δfX	%

tabela 3.2

XT	cm
Xτ	cm
ϕ	°
δϕ	%

tabela 3.3

2Xm	cm
2X0	cm
ϕ	°
δϕ	%

tabela 3.4

Tp	s	10^-3	10^-2	10^-1	1	10	100
stan licznika
jednostka	kHz/Hz
przepełnienie	tak/nie
fX
δdyskr.	%

tabela 3.5

	Seria I	Seria II
Nr	fX Hz	fX Hz
1
2
3
4
5
6
czas rej.

Tabela 3.6

fg	fX (M-4650)	fX (PFL-30)	δfx
kHz	kHz	kHz	%
10
20
50
80
100
120
140
160
180
195

---