WYDZIAA
ELEKTRONIKI TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI
KATEDRA OPTOELEKTRONIKI I SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH
LABORATORIUM METROLOGII
ImiÄ™ i nazwisko: Jakub Zapadka
Ćwiczenie nr 2
Grupa: ET2A
Pomiary oscyloskopowe.
Data wykonania ćwiczenia: 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.
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
´D [%] 1,370 1,578 2,296 2,847 -2,311 -0,824 -1,616 -1,750
Dyobl [V/cm] 0,999
Wartości stałych napięciowych Dypom (wynikającej z pomiarów) i Dyobl (wynikającej z
obliczeń) zostały policzone według poniższych wzorów:
Dypom = Uy/y
Dyobl = my - współczynnik kierunkowy prostej Uy = myy + ny wyznaczony metodą
najmniejszych kwadratów
´y = ( Dypom - Dyobl) / Dyobl
W dokonanych pomiarach można zaobserwować bardzo mały odchył od wartości
teoretycznej (1 V/cm) i jest to odchył rzędu drugiego miejsca po przecinku co wyraz
nie ukazuje
wyliczony bÅ‚Ä…d wzglÄ™dny ´D, którego najmniejsza wartość bezwzglÄ™dna wynosi 0,824%,
najwiÄ™ksza odpowiednio 2,847%. Przedstawia to zamieszczony niżej wykres ´D(y):
Wykres zależnoÅ›ci ´D(y)
5,000
4,000
3,000
2,847
2,296
2,000
1,578
1,370
1,000
´D(y)
0,000
-0,824
-1,000
-1,616
-1,750
-2,000
-2,311
-3,000
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5
Y
Błędy pomiarowe w tym ćwiczeniu mogły wynikać z ustawienia zbyt duzej grubości linii na
oscyloskopie bÄ…dz
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
caÅ‚kujÄ…cy (R=993 &!, C=102,8 nF) byÅ‚ pobudzony przebiegiem prostokÄ…tnym o wypeÅ‚nieniu ½ z
generatora Agilent 33210A.
Stałą czasową zależną od pomiarów możemy wyznaczyć ze wzoru:
t
RC =
U1
ln
U 2
Wyniki pomiarów i obliczeń, przedstawia tabela 2.
Tabela 2.
U(t1) [V] 3,75
U(t2) [V] 0,3
t [źs] 250
Rcteor [źs] 102,08
Rcpom [źs] 98,98
´RC [%] -3,04
gdzie ´ = (RC - RC )/ RC
RC pom teor teor
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.
U(t1) [V] 3,5
U(t2) [V] 0,4
t [źs] 250
Rcteor [źs] 102,08
Rcpom [źs] 115,26
´RC [%] 12,91
Pomiary powtórzono między dwoma punktami nieuziemionymi za pomocą kursorów
wykorzystujÄ…c oscyloskop cyfrowy TDO2026B. Wyniki podano w tabeli 4.
Tabela 4.
U(t1) [V] 3,48
U(t2) [V] 0,36
t [źs] 250
Rcteor [źs] 102,08
Rcpom [źs] 110,2
´RC [%] 7,95
Stała czasowa RC zmierzona różni się nieznacznie (rząd źs) 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 Tin przypada na jeden okres
przebiegu każdego z wyjść:
TA = 2 x Tin,
TB = 4 x Tin,
TC = 8 x Tin,
TD = 16 x Tin.
Następnie zmierzono napięcia odpowiadające stanom wysokiemu i niskiemu na wyjściu A
pod wpływem przebiegu prostokątnego:
UHi = 3,88 [V]
ULo = 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 pomocÄ… oscyloskopu TDO2062B:
" 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).
Wyniki pomiarów zanotowano w tabeli 6.
Tabela 6.
Vpp [V] 4,24
Vrms [V] 2,28
Vavg [V] 1,36
f(F) [Hz] 1000
T [źs] 1000
tw(W+) [źs] 249
k(DC+) [%] 24,9
kobl [%] 24,9
Widzimy, że obliczony współczynnik wypełnienia jest taki sam jak zmierzony.
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 wykorzystujÄ…c pracÄ™ XY oscyloskopu HM303-6 i impulsy generatora HM8131-2.
Na podstawie oscylogramów należało wyznaczyć napięcie przewodzenia badanych diod UF 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