POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ ZARZĄDZANIA

KATEDRA PODSTAW TECHNIKI

Imię i nazwisko

Ćwiczenie

Grupa

Semestr

Michał Szymczak

V

ZZ 4.3

IV

Milena Tęsna

Rok akademicki

2007/2008

Temat laboratorium

Data wykonania Ocena

Oscyloskopowe pomiary napięcia.

25.04.2008

Spis przyrządów pomiarowych użytych do wykonania ćwiczenia.

1. Oscyloskop.

2. Generator sygnału.

Wiadomości wstępne
Oscyloskop zapewnia m.in. możliwość obserwacji sygnałów elektrycznych; może służyć także do
pomiarów ich parametrów, np. pomiaru amplitudy obserwowanego napięcia. Typowym
oscyloskopem można dokonywać pomiarów napięć okresowych zmiennych o częstotliwościach do
kilkudziesięciu MHz, tzn. częstotliwości wykraczających poza pasmo przenoszenia większości
posiadanych woltomierzy i amplitudach do kilkuset woltów. W celu uzyskania maksymalnej
dokładności pomiarowej, należy przestrzegać określonych zasad pomiarów :

●

obraz mierzonego przebiegu powinien zająć prawie maksymalną wysokość ekranu;

●

obraz na ekranie należy dobrze zogniskować;

●

z pomiaru należy wyeliminować grubość linii, odczytując wartość odchylenia w kierunku
pionowym przy tej samej krawędzi linii obrazu (zawsze górnej lub zawsze dolnej);

●

pamiętać o wpływie nierównomierności charakterystyki częstotliwościowej wzmacniaczy
kanału odchylania pionowego na dokładność pomiaru przebiegów o różnych
częstotliwościach i czasie trwania.

Bezpośrednio z ekranu można pomierzyć wartość międzyszczytową U

p-p

obserwowanego napięcia.

W tym celu za pomocą pomocniczej skali oscyloskopu określa się w centymetrach (lub w
działkach) długość pionowego odcinka

pomiędzy punktami maksymalnego dodatniego i ujemnego

odchylenia przebiegu i mnoży przez współczynnik czułości kanału odchylania pionowego (z
ewentualnym uwzględnieniem tłumienia sondy - jeśli w pomiarze była wykorzystywana) :

Wzór 1: Pomiar wartości międzyszczytowej 

obserwowanego napięcia

gdzie :

l

y

- odległość pionowa pomiędzy maksymalnymi wychyleniami (dodatnim i ujemnym)

obserwowanego przebiegu ;

S

y

- czułość kanału odchylania pionowego ( np. w V/cm ), odczytana z płyty

czołowej oscyloskopu dla określonej pozycji przełącznika.

Wzór 2: Amplituda ­ (wartość szczytowa/maksymalna) 

badanego przebiegu

1/2

U

p − p

=

l

y

[

cm]⋅S

y

[

V /cm]

U

m

=

U

p− p

2

=

l

v

⋅

S

v

2

Wzór 3: Wartość skuteczna badanego napięcia

Na dokładność pomiaru napięcia metodą oscyloskopową mają wpływ :

●

nieliniowość odchylania w torze pionowym. W oscyloskopach wysokiej klasy jest ona
zwykle do pominięcia;

●

dokładność odczytu wysokości obrazu – zazwyczaj nie lepsza niż ±0,5 mm;

●

nierównomierność charakterystyki częstotliwościowej kanału odchylania pionowego;

●

dokładność podziału tłumika wejściowego;

●

dryft przy pomiarach składowej stałej.

Całkowity uchyb pomiaru napięcia składa się z sumy poszczególnych uchybów i może mieć
wartość kilkuprocentową. Dokładniejsze pomiary napięcia uzyskuje się w oscyloskopach
cyfrowych wyposażonych w kursory z cyfrowym odczytem wartości mierzonej. Pomiar sprowadza
się wówczas do ustawienia kursorów w określonych punktach przebiegu i odczytu wyświetlonego
wyniku pomiaru z ekranu.
Dla uzyskania kalibrowanych wartości napięć należy postępować zgodnie z następującą procedurą :
ustawić potencjometr płynnej regulacji czułości kanału pionowego wykorzystywanego wejścia, w
pozycję CAL (w prawo do zaskoku), a następnie przełącznikiem skokowej regulacji czułości dobrać
odpowiednią wysokość obrazu na ekranie. Przy pomiarze sygnałów zmiennych potencjometrem
położenia POSITION przesunąć przebieg w pionie do wybranej poziomej linii odniesienia. Wartość
mierzonego napięcia określamy mnożąc długość pionowego odcinka l

y

odpowiadającego wartości

międzyszczytowej

i wartość nastawionej czułości S

y

kanału odchylania pionowego.

W celu pomiaru wartości napięcia stałego, należy w pierwszej kolejności przełączyć przełącznik
rodzaju sprzężenia w pozycję GND i ustawić linię podstawy czasu na wybranej linii odniesienia, a
następnie wspomniany przełącznik ustawić na pozycję DC – podstawa czasu ulegnie przesunięciu
w pionie o odcinek l

y

(w górę dla polaryzacji dodatniej lub w dół dla polaryzacji ujemnej)

proporcjonalnie do wartości mierzonego napięcia. Wielkość przesunięcia określa wartość
mierzonego napięcia stałego wg zależności podanej we wzorze 1.
Pomiar amplitudy sygnałów, zwłaszcza o małych częstotliwościach może odbywać się przy
znacznie spowolnionej lub wyłączonej podstawie czasu. Wówczas oscyloskop, w którym nie działa
odchylanie poziome, będzie rysował na ekranie pionowy odcinek. Jego długość jest miarą wartości
międzyszczytowej mierzonego sygnału.
Jeżeli pomiar dokonywany jest za pomocą sondy np. 10 : 1, to przebieg na ekranie jest
dziesięciokrotnie mniejszy od rzeczywistego, zatem zmierzona wartość musi w zostać
dziesięciokrotnie zwielokrotniona.

Lp

Rodzaj sygnału

Pomiary

Obliczenia

l

y

S

y

U

SK

[cm]

[V/cm]

[V]

1.

sinusoidalny

6,1

0,1

0,2157

2.

sinusoidalny

5,3

0,5

0,9369

3.

sinusoidalny

4,2

1,0

1,4849

4.

sinusoidalny

3,0

1,0

1,0607

5.

sinusoidalny

2,6

1,0

0,9192

2/2

U

SK

=

Um



2

=

l

v

⋅

S

v

2



2