Laboratorium Miernictwa Elektronicznego

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 5: „OSCYLOSKOP CYFROWY”

Natalia Kwidzyńska

Grupa nr 4

I. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z obsługą oscyloskopu cyfrowego i zastosowaniem go do obserwacji, rejestracji oraz pomiaru parametrów złożonych sygnałów elektrycznych.

II. Wykaz przyrządów:

• oscyloskop cyfrowy Agilent 54621A

• oscyloskop analogowy LG 0S-5020G

III. Przebieg ćwiczenia:

1. Wyznaczenie podstawowych parametrów wskazanych sygnałów.

Parametry sygnału		Sygnał sinusoidalny	Sygnał prostokątny	Sygnał trójkątny
FREQUENCY	częstotliwość	200,8 Hz	107,5 Hz	165,6 Hz
PERIOD	okres	4,975 ms	9,30 ms	6,04 ms
PEAK-PEAK	napięcie międzyszczytowe	5,88 V	3,00 V	1,144 V
MAXIMUM	maks. wartość napięcia	2,91 V	1,36 V	736 mV
MINIMUM	min. wartość napięcia	-2,91 V	-1,64 V	-409 mV
RISE TIME	czas narostu zbocza	1,440 ms	<40 μs	2,32 ms
FALL TIME	czas opadania zbocza	1,440 ms	<40 μs	2,50 ms
DUTY CYCLE	współczynnik wypełnienia	50%	49,1%	50,4%
RMS	wartość skuteczna	2,052 V	1,4779 V	362,4 mV
+ WIDTH	czas trwania st. wysokiego		4,58 ms
- WIDTH	czas trwania st. niskiego		4,74 ms
AVERAGE	wartość średnia	-14 mV	123,7 mV	164,4 mV
AMPLITUDE		5,78 V	2,95 V	1,144 V
TOP		2,88 V	1,62V	735 mV
BASE		-2,90 V	-1,33 V	-409 mV
OVERSHOOT	przepięcie początkowe	0,54%	0,53%	0,0%
PRESHOOT	przepięcie końcowe	1,08%	1,06%	0,0%
X at MAX		-3,820 ms	-9,32 ms	-5,82 ms
1. PHASE 1|2	Przesunięcie fazowe podawane w stopniach	52,6° (2 sygnały sinusoidalne)	71,8° (2 sygnały prostokątne)
DELAY 1|2	Opóźnienie sygnału (2) względem (1) podawane w jednostkach czasu		1,86 ms

2. Obserwacja sygnału pojawiającego się na wyjściu generatora bezpośrednio po włączeniu generatora.

Użyte generatory:

- generator funkcyjny typ G432

- Rc decade generator KZ 1115

Obserwacji nie można dokonać na oscyloskopie analogowym, gdyz nie posiada on złożonych funkcji oscyloskopu cyfrowego, które umożliwiają dokonanie obserwacji.

3. Obserwacja sygnałów w momencie włączenia generatora.

1. Sinusoidalny, gen. G432

Stabilizacja po t=17,68 ms, f=440 Hz, U=4,97 V

Numer okresu	t [ms]	f [Hz]
1	2,20
2	4,40
3	6,10
4	8,50
5	10,70
6	13,10
7	15,40
8	17,68	440

2. Prostokątny, gen G432

Stabilizacja po t=10 ms, f=435 Hz, U=4,66 V

3. Sinusoidalny, gen. KZ 1115

Stabilizacja po t=146,3 ms, f=400 Hz, U=10,7 V

4. Prostokątny, gen. KZ 1115

Stabilizacja po t=13,4 ms, f=405 Hz, U=3,88 V

4. Badanie wpływu kabla łączącego na obraz sygnału.

1. Kabel koncentryczny.

Porusznie lub szturchnięcie tego kabla może spowodować zakłócenia sygnału.

2. Kabel dwużyłowy.

Gorszy od kabla koncentrycznego, gdyż nie jest ekranowany, a więc nie jest chroniony przed otaczającymi go polami elektrycznymi co powoduje zakłócenia sygnału.

5. Zastosowanie funkcji uśredniania do eliminacji szumów.

Podczas realizowania poprzedniego punktu można było zauważyć zakłócenia podczas używania kabla dwużyłowego. Z każdym naciśnięciem klawisza otrzymaliśmy inny układ sygnałów zakłócających sygnał użytkowy. Zakłócenia wyeliminowaliśmy za pomocą funkcji Acquire oraz Averaging. Obraz powstawał wówczas przez uśrednianie N przebiegów gdzie N
<1;16384>

Najdokładniejszy obraz uzyskuje się dla maksymalnej wartości N:

6. Badanie wyglądu obrazu sygnału na wyjściu układu przekształcającego.

Układ przekształcający nie jest sprawny. Obraz sygnału na wyjściu układu przekształcającego dla każdej częstotliwości oraz obu oscyloskopów był niestabilny, uniemożliwiając pomiary oraz obserwacje.

Uzyskany obraz:

IV. Wnioski.

Ćwiczenie pozwoliło nam zapoznać sie z obsługą oscyloskopu cyfrowego a także porównać jego możliwości z oscyloskopem analogowym. Obserwacje rozpoczęliśmy od wybrania opcji Auto-scale, która automatycznie dobrała warunki pracy oscyloskopu i nadaje się do prostych sygnałów (trójkątnego, sinusoidalnego i prostokątnego) a takie właśnie badaliśmy na początku. Kolejną przydatną opcją jest Quick-Meas, która wywołuje funkcje pomiarowe umożliwiające dokładny odczyt wybranych parametrów. Dużym ułatwieniem jest opcja Zoom pozwalająca na powiększenie obrazu, która okazała się bardzo przydatna podczas obserwacji zmian sygnału podczas włączania generatora, gdyż można było zaobserwować zniekształcenia a także zmierzyć czas po jakim sygnał posiadał stabilną amplitudę i częstotliwość. Nie jest to możliwe w oscylosopie analogowym. Dzięki opcji zapisu obrazu a także parametrów sygnału i ustawień oscyloskopu na dyskietkę istnieje możliwość dołączenia grafiki do plików tekstowych aby dokładniej udokumentować przebieg pomiarów. W wyniku błędnego zapisu obrazów na dyskietkę uzyskaliśmy nieodpowiedni format, lecz po wczytaniu ich do oscyloskopu zapisaliśmy je ponownie, lecz już w odpowiednim formacie. Zauważyliśmy, że niezrealizowaliśmy jednego z punktów ćwiczenia, którym było sporządzenie tabelki z wartościami częstotliwości i czasów dla okresów do momentu stabilizacji w celu narysowania wykresu, lecz okazało się, że z wczytanych obrazów możemy odczytać jedynie czasy dla poszczególnych okresów, bez częstotliwości. Niestety z powodu uszkodzenia układu przekształcającego nie mogliśmy porównać obu oscyloskopów pod tym kątem.

---