Autor:
Szymon Szylhabel
Ćwiczenie wykonywali:
Marta Tryka
Szymon Szylhabel
POMIARY OSCYLOSKOPOWE
TEMAT 1:
Badanie układów różniczkujących i całkujących.
Podanie na pierwszy kanał oscyloskop sygnału prostokątnego a na drugi kanał sygnału po:
a) Zróżniczkowaniu
b) Scałkowaniu
TEMAT 2:
Pomiar różnicy częstotliwości metodą figur Lissajous
Podanie na pierwszy kanał oscyloskopu sygnału o znanej częstotliwości a na drugi sygnału którego
częstotliwość chcemy ustalić. Częstotliwość na kalibrowanym generatorze ustawiamy tak, aby uzyskać stałą figurę na ekranie.
TEMAT 3:
Pomiar różnicy faz.
Aby zmierzyć różnice faz dwu przebiegów sinusoidalnych należy podać dwa przebiegi przesunięte w fazie o jednakowych amplitudach i częstotliwościach. Na ekranie otrzymujemy elipsę albo Koło.
TEMAT 4:
Teoretyczny opis prostowania jedno i dwu-połówkowego
ZESTAW PRZYRZĄDÓW:
Oscyloskop dwukanałowy OS 90206
Generator funkcyjny G432
Przesuwnik fazowy RPF-02
Prostownik jedno i dwu połówkowy
Układ różniczkujący
Układ całkujący
Ad. Temat 1:
Układ całkujący
Aby całkowanie przebiegało poprawnie układ całkujący powinien mieć dużą stałą czasową. Wyraża się ona wzorem τ = R*C > 10 fwej.
SCHEMAT:
Powyższe wykresy przedstawiają procesy ładowania i rozładowywania kondensatora przez rezystancję. Ponad osią OX każdego wykresu jest sygnał prostokątny podany na wejście wzmacniacza,
„odpowiedź” układu stanowi krzywa pod osią OX. Ich część narastająca odpowiada porcesowi ładowania, część opadająca procesowi rozładowywania kondensatora C1 przez rezystor R1. Zależnie od dobranych wartości R1 i C1 ładowanie kondensatora może przebiegać szybciej lub wolniej a co za tym idzie nachylenie wykresu może być większe lub mniejsze.
Układ różniczkujący
Układy przy dobrze dobranej stałej czasowej τ < 1/10 fwej. Dają na wyjściu zróżniczkowany przebieg.
SCHEMAT:
Powyższe wykresy przedstawiają procesy ładowania i rozładowywania kondensatora. Ponad osią OX każdego wykresu jest sygnał prostokątny podany na wejście wzmacniacza, „odpowiedź” układu stanowi krzywa pod osią OX. Ich część narastająca odpowiada procesowi ładowania, część opadająca procesowi rozładowywania kondensatora. Zależnie od dobranych wartości R1 i C1 ładowanie kondensatora może przebiegać szybciej lub wolniej a co za tym idzie nachylenie wykresu może być większe lub mniejsze.
Ad. Temat 2:
Gdy składamy dwa przebiegi sinusoidalne o różnych częstotliwościach (fx różne od fy) otrzymamy na ekranie krzywą zamkniętą wtedy gdy stosunek obu częstotliwości będzie równy stosunkowi dwóch liczb całkowitych
Oznaczając liczbę punktów przecięcia krzywej z osią X przez Px a z osią Y - Py można zapisać równanie :
Px = 2
Py = 4
fx = 98Hz
fy = Px / Py * fx
fy = 2 / 4 * 98Hz = 49Hz
Px = 2
Py = 8
fx = 98Hz
fy = Px / Py * fx
fy = 2 / 8 * 98Hz = 24,5Hz
Ad. Temat 3:
Przesuniecie fazowe obliczamy ze wzoru:
TABELKA:
Nr pomiaru |
a |
b |
sin(f) |
1 |
14 |
30 |
7/15 |
2 |
24 |
30 |
4/5 |
3 |
30 |
30 |
1 |
Gdy złożymy dwa przebiegi sinusoidalne o jednakowych częstotliwościach i amplitudach, dla różnicy fazy f = p / 2 na ekranie otrzymamy koło.
Ad. Temat 4:
SCHEMAT:
Prostowanie Jednopołówkowe Prostowanie dwupołówkowe
Przy prostowaniu jednopołówkowym zastosowana dioda pozwala na przepływ prądu tylko w jednym kierunku a co za tym idzie prąd zmienny po wyjściu z prostownika zmienia swoją charakterystykę.
Na całym okresie mamy tylko wzrost napięcia do maximum i powrót do zera. Prąd nie zmienia już swojego kierunku, jest prądem „impulsowym”. Jego wykres wygląda tak:
Przy prostowaniu dwupołówkowym zastosowane dwie diody powodują, że prąd zmienny staje się prądem „impulsowym” o zwiększonej częstotliwości niż prąd prostowany (założenie, ze oba prostowania dokonuje się na prądach o jednakowych częstotliwościach) jednopołówkowo. Sygnał ten zachowywuje się tak jak poprzedni. Jego wykres wygląda tak:
WNIOSKI:
Oscyloskop jest urządzeniem bardzo przydatnym w pracowni zajmującej się elektronika analogową ponieważ umożliwia obserwacje okresowych sygnałów pojawiających się w obwodach analogowych. Umożliwia badanie ich częstotliwości amplitudy okresu. Możliwe jest również mierzenie przesunięcia fazowego dwóch sygnałów.
Oscyloskop służy do obserwacji przebiegów zmiennych lecz nie należy go stosować do dokładnego pomiaru napięć, a jedynie do orientacyjnego. Układy wejściowe a zwłaszcza wzmacniacze X i Y oraz podstawa czasu są elementami odbiegającymi od idealnie liniowych wprowadzają one dość znaczne błędy pomiarowe. Błędy powstają również przy odczycie z oscyloskopu - niedoskonałość ludzkiego oka.