CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z obsługą oscyloskopu cyfrowego i zastosowaniem go do obserwacji, rejestracji oraz pomiaru parametrów złożonych sygnałów elektrycznych.
PROGRAM ĆWICZENIA
1. Wyznaczyć, korzystając z funkcji pomiarowych oscyloskopu TDS 1001B, podstawowe parametry wskazanych sygnałów.
2. Zbadaj jak wygląda obraz sygnału na wyjściu układu przekształcającego, zasilanego sygnałem prostokątnym o częstotliwości 10Hz, 100Hz, 1kHz, 10kHz, 100kHz i maksymalnej amplitudzie.
Czy w każdym przypadku obraz sygnału jest stabilny? W jaki sposób można osiągnąć stabilny obraz? Czy na postać obrazu ma wpływ częstotliwość zbierania próbek? Czy dla obserwowanych sygnałów wyniki pomiarów automatycznych są wiarygodne?
3. Zaobserwować wpływ rodzaju zastosowanego połączenia generatora z oscyloskopem na uzyskany obraz sygnału. Obserwacje przeprowadzić dla małej wartości sygnału ( napięcie międzyszczytowe około 40mV).
4. Zastosować do eliminacji szumów funkcję uśredniania.
5. Wykonaj wybrane przykłady zastosowań oscyloskopu podane w jego instrukcji Literatura pomocnicza:
J.Rydzewski, Pomiary oscyloskopowe, WNT Warszawa 1994, s.50-78
J.Dusza, G.Gortat, A.Leśniewski, Podstawy miernictwa, PW Warszawa 1998, s. 116-127
J.Parchański, Miernictwo elektryczne i elektroniczne, WsiP, Warszawa 1995, s.125-130
UWAGI DO WYKONYWANIA ĆWICZENIA Pełne wykorzystanie oscyloskopu cyfrowego wymaga gruntowego poznania instrukcji jego obsługi (3
tomy). Dlatego do wykonania, przewidzianych programem ćwiczenia, zadań pomiarowych opracowano skróconą instrukcje.
1. O
bsługa funkcji pomiarowych
Pomiary należy rozpocząć od automatycznego doboru warunków pracy oscyloskopu (klawisz AUTOSET). Następnie należy skorygować ustawienia pokręt VOLT/DIV oraz SEC/DIV tak aby na ekranie oscyloskopu okres sygnału zajmował jak największą cześć osi X a wysokość obrazu - (napięcie międzyszczytowe) było nie mniejsze niż 3-4 działki. Dopiero po tej korekcji obrazu sygnału można przystąpić do automatycznego pomiaru jego parametrów .Automatyczny dobór warunków pracy oscyloskopu jest efektywny w przypadku prostych sygnałów (trójkąt, sinusoida, prostokąt), natomiast zawodzi w przypadku sygnałów złożonych ( np. sygnały modulowane).
Wywołanie funkcji pomiarowych uaktywnia klawisz MEASURE. W prawej bocznej części ekranu pojawiają się mierzone parametry w czterech odseparowanych polach. Wciskając klawisz przyporządkowany do danego pola (po prawej stronie wyświetlacza), można zmienić wyświetlany w tym miejscu parametr. Wyjście z trybu wyboru parametru odbywa się poprzez dolny klawisz opisany (na wyświetlaczu) jako Back. Wartość zmierzonego parametru sygnału prezentowana w polu wyniku jest aktualizowana cyklicznie. W jednej chwili, na ekranie oscyloskopu mają być eksponowane wyniki pomiaru czterech parametrów sygnału. Dłuższe przyciśnięcie klawisza wyboru funkcji pomiarowej powoduje wyświetlenie komentarza tłumaczącego definicję mierzonego parametru .
Wykaz mierzonych parametrów
OZNACZENIA FUNKCJI
Opis
Freq
Częstotliwość sygnału
Period
Okres sygnału
Mean
Wartość średnia sygnału
Pk - Pk
Napięcie międzyszczytowe
Cyc RMS
Wartość skuteczna sygnału (za
pierwszy kompletny okres przebiegu)
Min
Minimalna wartość napięcia
Max
Maksymalna wartość napięcia
Rise Time
Czas narostu zbocza
Fall Time
Czas opadania zbocza
Pos Width
Czas trwania stanu wysokiego
Neg Width
Czas trwania stanu niskiego
None
Brak pomiaru
2. O
bserwacja sygnałów na wyjściu przekształcania.
Do wykonania obrazu na ekranie oscyloskopu wykorzystuje się klawisz AUTOSET. Przy złożonych sygnałach obraz sygnału może być niestabilny. Najczęściej jest to spowodowane błędem ustawienia poziomu wyzwalania podstawy czasu. Kręcąc pokrętłem LEVEL doprowadź poziom wyzwalania (symbol T8 ) w pobliże amplitudy sygnału (poziom wyzwalania musi być nieco niższy od amplitudy sygnału). Wyznacz podstawowe parametry sygnału na podstawie obrazu sygnału. Zwróć uwagę na to jak wygląda sygnał w małym (np. sygnał o częstotliwości 1 kHz przy podstawie czasu 250µs/div) oraz dużym powiększeniu (np. 100ns/div).
Bad
anie wpływu kabla łączącego na obraz sygnału.
Podaj na wyjściu oscyloskopu sygnał prostokątny o częstotliwość 100 - 200kHz, i napięcia międzyszczytowego ok. 50mV. Przy połączeniu kablem dwużyłowym, wyzwalaj jednorazowy start podstawy czasu klawiszem RUN/STOP. Za każdym naciśnięciem klawisza otrzymujemy inny układ sygnałów zakłócających sygnał użytkowy. Zakłócenia można wyeliminować przez wyświetlanie obrazu który powstaje w wyniku uśrednienia N przebiegów (N = 1,2,4,8,...,16384) podstawy czasu. W celu uaktywnienia procesu uśredniania dokonuje się klawiszem ACQUIRE. Następnie wybiera się tryb pracy AVERAGE i ustala wartość liczby do uśrednienia Averages. Czas uśredniania zależy od wartości ustalonej stałej toru X i można osiągnąć wartość kilkudziesięciu sekund. Proces uśredniania można zaobserwować przy zmianie kształtu sygnału.
4. P
rzykłady zastosowań .
Wykonać kilka doświadczeń demonstrujących wybrane przykłady zastosowań opisane w instrukcji oscyloskopu.