OSCYLOSKOP CYFROWY
GRUPA
Damian Barkowski
Stanisław Piskozub
1. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz podstawową obsługą
oscyloskopu cyfrowego.
2. Przebieg ćwiczenia:
Na ćwiczeniach laboratoryjnych dostępny jest oscyloskop cyfrowy serii GDS-800. Głównym celem
ćwiczenia jest obserwacja sygnału na wyjściu generatora bezpośrednio po jego włączeniu.
3. Podstawowe informacje dotyczące obsługi oscyloskopu
cyfrowego:
Rozpoczynając jakiekolwiek pomiary oscyloskopem cyfrowym, należy przygotować
oscyloskop przy pomocy funkcji AUTOSET (naciskamy klawisz AUTOSET), która odpowiada za
automatyczny dobór warunków pracy oscyloskopu. Ustawia standardowe parametry
umożliwiające obserwację i pomiar większości nieskomplikowanych przebiegów (np.
prostokąt, sinus). Użycie tego przycisku znacznie skraca czas potrzeby do uzyskania
stabilnego obrazu.
Aby poprawnie mierzyć i obsługiwać oscyloskop cyfrowy niezbędne jest poznanie jego
interfejsu i przycisków funkcyjnych na płycie czołowej oscyloskopu:
(1)
Przycisk wyboru akwizycji
(2)
Przycisk wyboru trybu pracy ekranu
(3)
Przycisk menu funkcji użytkowych
(4)
Ustawienia trybu „Program”
(5)
Przycisk wyboru rodzaju kursorów
(6)
Pokrętło wielofunkcyjne obsługi menu ekranowych
(7)
Przycisk dostępu do 15 różnych pomiarów
automatycznych
(8)
Przycisk funkcji samonastawności
(9)
Wydruk zawartości ekranu
(10)
Przycisk startu (Run) i zatrzymania (Stop)
akwizycji danych przebiegu wejściowego
(11)
Przycisk obsługi pamięci przebiegów i ustawień
(12)
Przycisk czyszczenia zawartości ekranu
(13)
Wyświetlanie plików pomocy na ekranie
(14)
Przycisk zatrzymania odtwarzania procedury
trybu „Program
”
(1) Pasek rekordu pamięci przebiegu
(2) Znacznik (t) punktu wyzwalania
(3) Wskaźnik wyświetlanego segmentu pamięci przebiegu
(4) Wskaźnik Run/Stop stanu pracy układu akwizycji
(5) Odczyt częstotliwości sygnału wyzwalania (częstościomierz)
(6) Tryb akwizycji danych
(7) Wskaźnik rodzaju i trybu wyzwalania
(8) Wskaźnik źródła i zbocza wyzwalania
(9) Wskaźnik trybu pracy odchylania poziomego
(10) Wskaźnik częstotliwości próbkowania
(11) i (12) Współczynniki odchylania pionowego kanału 1 i 2
(13) Wskaźnik wyzwalania opóźnionej podstawy czasu
4. Funkcje pomiarów automatycznych:
Oscyloskop cyfrowy wyposażony jest w funkcje pomiarów automatycznych. Dostępnych jest
15 różnych pomiarów wybieralnych indywidualnie przyciskami funkcyjnymi. Przyciskiem
dostępu do pomiarów automatycznych jest MEASURE.
•
Vpp – jest to pomiar wartości międzyszczytowej napięcia (Vmax-Vmin)
•
Vamp – jest to pomiar wartości różnicy napięć Vhi-Vlo
•
Vavg (Vśred) – jest to pomiar wartości średniej napięcia w pierwszym okresie
zarejestrowanego przebiegu
•
Vrms – jest to pomiar wartości skutecznej napięcia w całym rekordzie lb w wybranym
fragmencie przebiegu
•
Vhi – jest to pomiar największej wartości globalnej napięcia
•
Vlo – jest to pomiar najmniejszej wartości globalnej napięcia
•
Vmax – jest to pomiar wartości maksymalnej amplitudy
•
Vmin – jest to pomiar wartości minimalnej amplitudy
•
Freq (Częstotliw.) – jest to pomiar częstotliwości pierwszego kompletnego cyklu
zarejestrowanego przebiegu lub wybranego fragmentu
•
Period (Okres) – jest to pomiar okresu pierwszego kompletnego cyklu
zarejestrowanego przebiegu lub wybranego fragmentu
•
Risetime (Czas Nar.) – jest to pomiar narastania zbocza pierwszego zarejestrowanego
impulsu przebiegu
•
Falltime (Czas Opad.) – jest to pomiar czasu opadania zbocza pierwszego
zarejestrowanego impulsu przebiegu
•
+Width (+Szerok.) – jest to pomiar szerokości pierwszego dodatniego impulsu
przebiegu lub jego wybranego fragmentu
•
-Width (-Szerok.) – jest to pomiar szerokości pierwszego ujemnego impulsu
przebiegu lub jego wybranego fragmentu
•
Duty Cycle (Wsp. Wyp.) – jest to pomiar współczynnika wypełnienia pierwszego
okresu zarejestrowanego przebiegu lub jego wybranego fragmentu
Na poniższym zdjęciu przedstawiony jest ekran oscyloskopu cyfrowego, na którym
wygenerowany został sygnał prostokątny. Po prawej stronie ekranu widnieje pasek z
pomiarami automatycznymi o nazwie „POMIARY”. Właśnie w tym miejscu możemy
zobaczyć wyniki pomiarów automatycznych, których skróty opisane zostały powyżej. Jak
widać na ekranie wyświetlane jest 5 różnych wartości pomiarów, aby zobaczyć inne
parametry należy użyć przycisków funkcyjnych (klawisze F1-F5 widoczne po prawej
stronie) .
Ekran oscyloskopu cyfrowego z wygenerowanym sygnałem prostokątnym
5. Obserwacja sygnału pojawiającego się na wyjściu generatora
bezpośrednio po jego włączeniu :
Fot. (A)
Fot. (B)
Schemat pomiarowy:
Parametry badanego sygnału:
Oscyloskop:
• Tryb wyzwalania NORMAL,
• Stała toru Y – 5V/dir,
• Stała toru X – 1s/dir,
• Poziom wyzwalania ok. 200mV
• Tryb podstawy czasu SINGLE
Generator:
• Częstotliwość sygnału f=100 Hz
• Kształt prostokątny
• Amplituda ok. 2V
Fot(A) przedstawia przebieg sygnału bezpośrednio po włączeniu generatora, natomiast
Fot(B) przedstawia sygnał po włączeniu generatora i po powtórnym jego wyłączeniu. Po
obserwacji tego sygnału można powiedzieć, że po włączeniu generatora sygnał jest
początkowo zaburzony i potrzebuje trochę czasu aby się ustabilizować.
6. WNIOSKI:
Oscyloskop cyfrowy na pierwszy rzut oka przypomina swojego analogowego odpowiednika,
ale jeśli chodzi o zastosowanie i możliwości jest dużo bardziej wartościowym narzędziem w
rękach elektronika. Wszystkie czynności jakie wykonuje oscyloskop analogowy może
wykonać na oscyloskopie cyfrowym. O.c jest dużo bardziej dokładny i posiada wbudowaną
pamięć dzięki czemu możemy zatrzymywać obraz w wybranej przez nas chwili jak i również
zapisywać obrazy na zewnętrznych nośnikach (np. pen-drive). Wielką zaletą o.c jest również
obliczanie automatyczne podstawowych pomiarów, które wyświetlane są na ekranie co
eliminuje ryzyko popełnienia błędów przy ich wyznaczaniu i skraca czas, który musimy
poświęcić na pomiary. Warto też wspomnieć, że na zajęciach laboratoryjnych mieliśmy 4h
czasu, aby zaznajomić się z obsługą oscyloskopu cyfrowego, a tak naprawdę na dobre
zaznajomienie się z takim urządzeniem jest potrzebne dużo więcej czasu jak i również
zapoznanie się z obszernymi instrukcjami obsługi i literaturą typowo związaną z tematem
obsługi i ćwiczeń na oscyloskopie cyfrowym, dlatego informacje zawarte w tym
sprawozdaniu są elementarne. Jeśli chodzi o obserwacje sygnału na wyjściu generatora to
jest to możliwe tylko na oscyloskopie cyfrowym, ponieważ sygnał ten ze względu na krótki
czas trwania jest niemożliwy do zaobserwowania za pomocą klasycznego oscyloskopu
analogowego bez pamięci. Ustawienie zadanych parametrów i włączenie generatora
spowodowało wyzwolenie na ekranie oscyloskopu jednokrotnego przebiegu podstawy czasu.
Zarejestrowany sygnał dzięki oscyloskopowi można dowolnie długo wyświetlać i analizować
m.in. dzięki funkcji ZOOM. Kluczowe w tej kwestii jest pojedyncze wyzwalanie SINGLE. W
tym trybie podstawa czasu jest nieaktywna dopóki nie pojawi się impuls wyzwalający,
natomiast cały czas pracuje przetwornik (A/C) i próbki napięcia występujące na wejściu
oscyloskopu są zapisywane do pamięci.