Sprawozdanie do ćwiczenia 2

Pomiary oscyloskopowe

Ćwiczenie 4.1 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.

Przeprowadziłem wzorcowanie kanału Y1 (CH1) dla stałej napięciowej kanału Y D_y = 1V/cm w układzie pomiarowym ukazanym na rysunku13 instrukcji do ćwiczenia.

Zwiększając napięcie z zasilacza odchylać plamkę o wartości podane w tablicy 1, notując jednocześnie napięcia z multimetru 34405A. Ujemne odchylenia uzyskać przez zmianę polaryzacji napięcia z zasilacza (zamiana miejscami przewodów łączących oscyloskop z zaciskami "+" i "-" zasilacza).

Wyniki pomiarów przedstawia poniższa tabela:

Za D_yobl przyjęto współczynnik kierunkowy prostej U_y = m_y y + n_y wyznaczony metodą

najmniejszych kwadratów. Poszukiwano więc minimum sumy:

czyli

stąd

gdzie

k - liczba pomiarów

Ponieważ przedział y_i jest symetryczny, więc człony Σy_i zerują się.

Zatem:

Następnie obliczono sumy z powyższych wyrażeń:

liczba pomiarów k=8,

Po podstawieniu do wzoru otrzymujemy

Wobec tego D_yobl = m_y = 0,978.

Błąd względny obliczono ze wzoru: δ_D = (D_ypom - D_yobl) /D_yobl

Wykres tego błędu został przedstawiony na poniższym wykresie

Jak widać na powyższym wykresie, największy błąd powstał przy pomiarach wielkości najmniejszych (-1, 1)

Ćwiczenie 4.2 Pomiary napięcia i czasu oscyloskopem

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałej czasowej układu całkującego na podstawie pomiarów napięcia i czasu, przeprowadzonych za pomocą oscyloskopu. Badany układ całkujący jest pobudzony przebiegiem prostokątnym o wypełnieniu 1/2. Stałą czasową RC (rys. 14) można wyznaczyć na podstawie pomiaru czasu t oraz napięć U(t 1 ) i

U(t 2 ).

Układ został połączony wg schematu na rysunku 15 instrukcji do ćwiczenia

Pomiary wykonane zostały poprzez określenie w cm długość odcinka odpowiadającego napięciu U(t1) i U(t2) lub czasowi t i mnożenie uzyskanego wyniku przez stałą napięciową 1 V/cm lub współczynnik podstawy czasu 50 μs/cm

Wynik pomiarów przedstawia poniższa tabela:

Rzeczywiste wartości układu całkującego to

Na podstawie tych wartości obliczono wartość teoretyczną stałej czasowej, która jest iloczynem R i C. Następnie wyznaczono stałą czasową na podstawie pomiaru czasu t oraz napięć U(t1) i U(t2), korzystając ze wzoru:

Po przekształceniu

Stała czasowa wyznaczona na podstawie pomiarów różni się od teoretycznej, a błąd względny pomiaru został obliczony wg wzoru:

Jak widać z powyższych informacji błąd jaki powstał jest całkiem duży.

Ćwiczenie 4.3 Obserwacja przebiegów w układach cyfrowych

Celem zadania była obserwacja przebiegu na wyjściu licznika binarnego oraz na bramce AND.

Układ połączono wg rysunku 16 instrukcji do ćwiczenia. Wg tej samej instrukcji zostały ustawione parametry urządzenia.

4.3.1 Obserwacja przebiegów w liczniku binarnym SN 7493

W układzie pomiarowym obserwowano przebiegi w liczniku binarnym SN7493.

Kanał CH2 dołączono do wejścia IN2 połączonego z wejściem IN licznika, natomiast kanał CH1 kolejno do wyjść A, B, C, D.

Dla każdego wyjścia, współczynnik podstawy czasu ustawiono tak, by na ekranie był widoczny jeden pełen okres przebiegu z danego wyjścia licznika.

Ilość okresów przebiegu wejściowego T_in przypadających na jeden okres przebiegu T_A, T_B, T_C, T_D na wyjściach układu przestawia poniższe zestawienie

TA	= 2 x Tin
TB	= 4 x Tin
TC	= 8 x Tin
TD	= 16 x Tin

4.3.2. Pomiar napięć w przebiegu prostokątnym

Zmierzono za pomocą kursorów poziomy napięć odpowiadające stanom Hi i Lo w przebiegu prostokątnym na wyjściu A. Do pomiaru wykorzystano kanał CH1. Do pomiaru stanu Hi ustawiono stałą napięciową 2V/dz, a dla stanu Lo na 0.1 V/dz.

Otrzymano wyniki:

U_Hi = 5,20 V

U_Lo = 0,08 V

4.4. Automatyczne pomiary parametrów impulsów w przebiegu okresowym

Celem zadania był pomiar następujących parametrów sygnału impulsowego:

• napięcia międzyszczytowego Vpp (Peak-Peak),

• napięcia skutecznego Vrms (RMS),

• napięcia średniego Vavg (Average),

• częstotliwości f (Frequency),

• okresu T (Period),

• czasu trwania dodatnich impulsów tw (+Width),

• współczynnika wypełnienia k= tw/T [%] (+Duty).

Układ pomiarowy połączone wg schematu na rys 17 w instrukcji do ćwiczenia. Pomiarów dokonano w trybie automatycznym.

Wyniki pomiarów przestawia poniższa tabela

Współczynnik wypełnienia impulsu (k_obl) jest to stosunek czasu trwania impulsu do okresu tego impulsu

4.6 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). Obserwację prowadziłem trybie XY oscyloskopu. Kanał X był dołączony do wejścia CH1, a kanał Y do CH2. Rezystor RW=1 Ω występujący w układzie pomiarowym połączony był szeregowo z badaną diodą i przekształcał płynący przez diodę prąd na napięcie, które było podawane na kanał Y (CH2). Na kanał X (CH1) oscyloskopu podane było napięcie występujące na diodzie.

Układ podłączono i skonfigurowane zgodnie z rysunkiem 19 instrukcji do ćwiczenia

Charakterystyki diody germanowej, krzemowej i LED przerysowano do protokołu. Na podstawie oscylogramów wyznaczono napięcie przewodzenia U_F badanych diod dla prądu I = 25 mA. Następnie dla tego samego prądu wyznaczono rezystancję dynamiczną r_d = dU/dI, jako nachylenie stycznej do charakterystyki I = f(U), oraz rezystancję statyczną R = U/I.

Poniższa tabela prezentuje wynik obliczeń

Daniel Malec Strona 5