background image

WYDZIAŁ ELEKTRONIKI TELEKOMUNIKACJI  I INFORMATYKI

KATEDRA OPTOELEKTRONIKI I SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH

LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie nr 2

Pomiary oscyloskopowe.

Imię i nazwisko:

Grupa:

Data wykonania ćwiczenia:

Jakub Zapadka

ET2A

20.10.2010

1. Wzorcowanie kanału Y oscyloskopu napięciem stałym.

 

 

Celem   zadania   było   wyznaczenie   metodą   najmniejszych   kwadratów   stałej   napięciowej 

kanału za pomocą odchylania napięciem stałym plamki o określoną liczbę działek od położenia 
zerowego.  Przeprowadzono wzorcowanie kanału  Y1  (CH1) oscyloskopu HM303-6 multimetrem 
cyfrowym  Agilent   34405A  dla   stałej   napięciowej   kanału  Y  Dy = 1V/cm.   Wyniki   pomiarów   i 
obliczeń przedstawia tabela 1.

Tabela 1.

Wartości stałych napięciowych D

ypom

 (wynikającej z pomiarów) i D

yobl

 (wynikającej z 

obliczeń) zostały policzone według poniższych wzorów:
  D

ypom

 = U

y

/y 

D

yobl

 = m

y

 - współczynnik kierunkowy prostej U

y

 = m

y

y + n

y

 wyznaczony metodą 

najmniejszych kwadratów 
δ

y

 = ( D

ypom

 - D

yobl

) / D

yobl

W   dokonanych   pomiarach   można   zaobserwować   bardzo   mały   odchył   od   wartości 

teoretycznej (1 V/cm) i jest to odchył rzędu drugiego miejsca po przecinku co wyraźnie ukazuje 
wyliczony   błąd   względny   δ

D

,   którego   najmniejsza   wartość   bezwzględna   wynosi   0,824%, 

największa odpowiednio 2,847%. Przedstawia to zamieszczony niżej wykres δ

D

(y):

y [cm]

-4

-3

-2

-1

1

2

3

4

Uy [V]

-4,049

-3,043

-2,043

-1,027

0,976

1,981

2,947

3,924

Dypom [V/cm]

1,012

1,014

1,022

1,027

0,976

0,990

0,982

0,981

δD [%]

1,370

1,578

2,296

2,847

-2,311

-0,824

-1,616

-1,750

Dyobl [V/cm]

0,999

background image

Błędy pomiarowe w tym ćwiczeniu mogły wynikać z ustawienia zbyt duzej grubości linii na 

oscyloskopie bądź niedokładnego ustawienia linii zerowej. Od tych warunków bowiem zależała 
dokładność wyników. 

2. Pomiary napięcia i czasu oscyloskopem.

 

 

Celem   ćwiczenia   było   wyznaczenie   stałej   czasowej   układu   całkującego   na   podstawie 

pomiarów napięcia i czasu, przeprowadzonych za pomocą oscyloskopu HM303-6. Badany układ 
całkujący (R=993  Ω, C=102,8 nF)  był pobudzony przebiegiem prostokątnym o wypełnieniu ½ z 
generatora Agilent 33210A. 

Stałą czasową zależną od pomiarów możemy wyznaczyć ze wzoru:

Wyniki pomiarów i obliczeń, przedstawia tabela 2.

Tabela 2.

gdzie

 

δ

RC

 = (RC

pom

 - RC

teor

 )/ RC

teor

 

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

-3,000

-2,000

-1,000

0,000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

1,3701,578

2,296

2,847

-2,311

-0,824

-1,616

-1,750

Wykres zależności  δD(y)

Y

δD(y)

2

1

ln

U

U

t

RC

=

U(t1) [V]

3,75

U(t2) [V]

0,3

250

102,08

98,98

δRC [%]

-3,04

t [μs]
Rcteor [μs]
Rcpom [μs]

background image

3. Różnicowe pomiary napięć między dwoma punktami nieuziemionymi.

 

 

Używany w ćwiczeniu oscyloskop HM303-6 posiada wejścia niesymetryczne, w których 

jeden z przewodów połączony jest z masą. Za pomocą oscyloskopu z wejściem niesymetrycznym 
niemożliwe jest bezpośrednie obserwowanie przebiegów pomiędzy punktami, z których żaden nie 
jest   połączony   z   masą.   Dołączenie   do   takich   punktów   przewodu   masy   powoduje   zmianę 
konfiguracji układu lub nawet jego uszkodzenie. Chcąc obserwować napięcie między punktami nie 
połączonymi z masą za pomocą oscyloskopu z wejściami niesymetrycznymi użyto dwóch kanałów 
w trybie pracy sumacyjnej. Wyniki pomiarów i obliczeń przedstawia tabela 3.
 
Tabela 3.

Pomiary   powtórzono   między   dwoma   punktami   nieuziemionymi   za   pomocą   kursorów 

wykorzystując oscyloskop cyfrowy TDO2026B. Wyniki podano w tabeli 4.

Tabela 4.

Stała czasowa RC zmierzona różni się nieznacznie (rząd 

μs)

 

od tej obliczonej.

4. Obserwacja przebiegów w układach cyfrowych

 

 

Na oscyloskopie wyświetlono przebiegi na wyjściu licznika binarnego 7493 oraz na bramce 

logicznej AND typu 7408. Układ pomiarowy podłączano kolejno od najstarszego do najmłodszego 
wyjścia   licznika   i   badano   ile   okresów   przebiegu   wejściowego   T

in

  przypada   na   jeden   okres 

przebiegu każdego z wyjść:

T

A

 = 2  x  T

in

,

T

B

 = 4  x  T

in

,

T

C

 = 8  x  T

in

,

T

D

 = 16 x T

in

.

 

U(t1) [V]

3,5

U(t2) [V]

0,4

250

102,08
115,26

δRC [%]

12,91

t [μs]
Rcteor [μs]
Rcpom [μs]

U(t1) [V]

3,48

U(t2) [V]

0,36

250

102,08

110,2

δRC [%]

7,95

t [μs]
Rcteor [μs]
Rcpom [μs]

background image

Następnie zmierzono napięcia odpowiadające stanom wysokiemu i niskiemu na wyjściu A 

pod wpływem przebiegu prostokątnego:

U

Hi   

 = 3,88 [V]

U

Lo

 = 0,164 [V]

Z obserwacji przebiegów oraz tabeli prawdy bramki AND wynika, że bramka jest otwarta 

dla stanu wysokiego wejścia IN1. Przenosi ona wtedy sygnał z wejścia IN2 na wyjście OUT.

Tabela 5. (Prawdy bramki AND):
                                                                                                                                                    

IN1 IN2 OUT

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

5. Automatyczne pomiary parametrów impulsów w przebiegu okresowym

 

 

Celem   ćwiczenia   był   automatyczny   pomiar   następujących   parametrów   sygnału 

impulsowego za pomocą oscyloskopu TDO2062B: 

• napięcia międzyszczytowego Vpp (Peak-Peak), 
• napięcia skutecznego Vrms (RMS), 
• napięcia średniego Vavg (Average), 
• częstotliwości (Frequency), 
• okresu (Period), 
• czasu trwania dodatnich impulsów tw (+Width), 
• współczynnika wypełnienia k= tw/T [%] (+Duty). 
Wyniki pomiarów zanotowano w tabeli 6.

Tabela 6.

Widzimy, że obliczony współczynnik wypełnienia jest taki sam jak zmierzony.

Vpp [V]

4,24

Vrms [V]

2,28

Vavg [V]

1,36

f(F) [Hz]

1000
1000

249

k(DC+) [%]

24,9

kobl [%]

24,9

T [μs]
tw(W+) [μs]

background image

6. Obserwacja charakterystyk diod półprzewodnikowych 

 

 I = f(U) 

 

 w obszarze przewodzenia.

 

 

          
           Celem zadania była obserwacja charakterystyk I = f(U) w obszarze przewodzenia dla trzech 
diod półprzewodnikowych: germanowej, krzemowej i z arsenku galu (LED). Charakterystyki diod 
obserwujemy wykorzystując pracę XY oscyloskopu HM303-6 i impulsy generatora HM8131-2. 
Na podstawie oscylogramów należało wyznaczyć napięcie przewodzenia badanych diod U

F

  dla 

prądu 25 mA oraz wyznaczyć metodą graficzną rezystancję dynamiczną  oraz rezystancję statyczną. 
Wyliczone i zmierzone wartości przedstawia tabela 7:

Tabela 7.

typ diody Uf[V]

R[ohm]

dU[V]

dI[A]

rd[ohm]

Ge

0,336

13,440

0,170

0,045

3,778

Si

0,752

30,080

0,130

0,046

2,826

LED

2,160

86,400

0,800

0,050

16,000