WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA
ZAKA
AD AWIONIKI I UZBROJENIA LOTNICZEGO
Ćwiczenie laboratoryjne:
BADANIE SYGNAA
ÓW ELEKTRYCZNYCH
ZA POMOC
OSCYLOSKOPU
Warszawa 2012
 - 2 -
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z budową i zasadą działania oscyloskopu analogowego
i cyfrowego oraz ich praktycznymi zastosowaniami. W trakcie ćwiczenia studenci mają za zadanie wykonać:
-� pomiary napięcia i czasu,
-� obserwacja, rejestracja i pomiary parametrów impulsów,
-� obserwacja przebiegów w układach cyfrowych.
2. Budowa i zasada działania oscyloskopu
Oscyloskop bez wątpienia jest najbardziej uniwersalnym przyrządem pomiarowym w laboratorium
elektronicznym. Umożliwia pomiary napięć stałych i zmiennych, czasu, częstotliwości, fazy przebiegów
elektrycznych, a przy użyciu przystawek także wielu innych wielkości elektrycznych i nieelektrycznych.
2.1. Lampa oscyloskopowa
Główną częścią składową typowego oscyloskopu jest próżniowa lampa elektronowa, której przekrój
pokazano w uproszczeniu na rysunku 1. Obwód żarzenia podgrzewa do wysokiej temperatury katodę, która emituje
elektrony. Między katodą i anodą powstaje pole elektryczne, w którym ujemnie naładowane elektrony emitowane
z katody są przyciągane do anody. Czym większe jest napięcie anody, tym silniej przyciągane są elektrony. Na
drodze między katodą, a anodą elektrony nabierają prędkości, są skupiane w cienką wiązkę, po czym uderzają
w ekran pokryty specjalną substancją zwaną luminoforem. Elektrony uderzając w luminofor tracą swą energię,
a energia ta zamienia się na światło, zwykle koloru zielonego. Między katodą, a główną anodą umieszczone są
dodatkowe elektrody, między innymi siatka, która umożliwiają regulację ilości elektronów biegnących do anody.
Ewentualne dodatkowe anody tworzą tak zwane soczewki elektronowe, umożliwiające takie ukierunkowanie
strumienia elektronów, inaczej mówiąc ich zogniskowanie, że trafiają one w jedno miejsce ekranu, tworząc świecący
punkt (plamkę) o średnicy poniżej 1 milimetra.
Rys. 1. Przekrój lampy oscyloskopowej
Na drodze elektronów między katodą a ekranem, umieszczone są kolejne elektrody o kluczowym
znaczeniu. Są to dwie pary metalowych płytek. Jeśli między dwie płytki zostanie dołączone napięcie (stałe), to
między płytkami powstanie pole elektryczne. Pole to oddziałuje na elektrony przechodzące między płytkami
i w konsekwencji strumień elektronów jest odchylany w stronę płytki dodatniej. W lampie oscyloskopowej dwie
pary takich płytek, zwanych płytkami odchylającymi, są umieszczone wzajemnie prostopadle.
A zatem w lampie oscyloskopowej możemy za pomocą napięć doprowadzonych do siatek i anod regulować
ilość elektronów docierających do ekranu, czyli jasność plamki na ekranie oraz uzyskać dobre zogniskowanie, czyli
małą, ostrą, nierozmytą plamkę. Normalnie plamka pojawia się na środku ekranu. Jeśli jednak doprowadzimy do
płytek odchylających napięcie o odpowiednim kierunku i wartości, to plamkę można przesunąć w dowolny punkt
ekranu. Każdy oscyloskop posiada pokrętła do regulacji jasności i ostrości, przesuwu obrazu w pionie i poziomie,
a niektóre dodatkowo pokrętło podświetlenia skali i pokrętło umożliwiające rotację obrazu, czyli ustawienie linii na
ekranie równolegle do linii skali. Starsze przyrządy miały też pokrętło umożliwiające korekcję astygmatyzmu, czyli
uzyskanie ostrego obrazu na całym ekranie
- 3 -
2.2. Wzmacniacz odchylania poziomego
Na rysunku 2 pokazano w uproszczeniu, jak napięcie między płytkami pozwala przesuwać plamkę na
ekranie. Płytki pozwalające odchylać plamkę w pionie (w górę i w dół) nazywa się płytkami Y, a płytki pozwalające
odchylać plamkę w poziomie - płytkami X. Cały tor związany z płytkami odchylania pionowego nazywa się torem
Y. W literaturze anglojęzycznej kanał odchylania pionowego nazywany jest vertical channel, od vertical - pionowy
(analogicznie: horizontal - poziomy)
Jeśli doprowadzimy napięcie stałe między płytki Y, plamka odchyli się od położenia spoczynkowego (na
środku ekranu) pionowo o pewną odległość. Kierunek i wielkość odchylenia daje informację o biegunowości
i wartości doprowadzonego do płytek napięcia. Wystarczy nanieść na ekran odpowiednią podziałkę, a otrzymamy
woltomierz, którego  wskazówką jest plamka świetlna. Dla rozszerzenia zakresu takiego woltomierza należy dodać
wzmacniacz lub tłumik o skokowo regulowanym wzmocnieniu. Taki wzmacniacz można znalez
ć w każdym
oscyloskopie. Wejściem tego wzmacniacza jest typowe gniazdo typu BNC, a wzmocnienie reguluje się skokowo
pokrętłem. Wszystkie oscyloskopy (z wyjątkiem przeznaczonych do pracy przy częstotliwościach rzędu setek
i tysięcy MHz) mają oporność wejściową równą 1MW� , co oznacza iż tylko w niewielkim stopniu obciążają badany
układ. W praktyce na wejściu Y oscyloskopu stosuje się sondy, zwiększające tę rezystancję do 10MW�.
Wspomniany przełącznik obrotowy oznaczony jest w oscyloskopach z angielskimi napisami na płycie
czołowej VOLTS/DIV (woltów na działkę). Poszczególne pozycje tego pokrętła skalowane są w woltach na
centymetr lub częściej w woltach na działkę (działka to jednostka długości na ekranie; zwykle ekran podzielony jest
na 10 działek w poziomie i 8 działek w pionie, często 1 działka = 1cm). Aby określić wartość mierzonego napięcia,
wystarczy pomnożyć odchylenie plamki (wyrażone w centymetrach lub w działkach) przez współczynnik odchylania
nastawiony pokrętłem. W typowych oscyloskopach spotyka się współczynniki odchylania w zakresie od
5mV/działkę (5mV=0,005V) do 5V/działkę, przełączanie odbywa się w sekwencji 5-10-20-50 (mV/działkę)
-0,1-0,2-0,5-1-2-5 (V/działkę).
Pokrętło skokowej regulacji wzmocnienia jest więc najważniejszym organem regulacyjnym w torze Y. Ale
przy niektórych pomiarach, na przykład przy pomiarach pasma przenoszenia wzmacniaczy najlepiej jest ustawić taką
wielkość obrazu, aby wypełniał on cały ekran. Wtedy przydatna jest płynna regulacja wzmocnienia. Wszystkie
lepsze oscyloskopy mają pokrętło płynnej regulacji wzmocnienia, a nominalne współczynniki odchylania toru
Y uzyskuje się w wyraz
nie oznaczonej, skrajnej pozycji tego pokrętła.
Rys. 2. Podstawowy układ płytek odchylających
Niektóre oscyloskopy mają także przełącznik (zwykle uruchomiany wyciągnięciem pokrętła płynnej
regulacji czułości), który zwiększa czułość pięciokrotnie i jest wykorzystywany przy pomiarach najmniejszych
napięć.
Ponieważ oscyloskop często służy do pomiaru napięć zmiennych, na wejściu toru Y zawsze znajduje się
przełącznik, sprzęgający gniazdo wejściowe ze wzmacniaczem przez kondensator (w pozycji oznaczonej AC lub ~�),
co eliminuje napięcie stałe z badanego przebiegu; jest to wręcz konieczne przy pomiarze małych napięć zmiennych
nałożonych na duże napięcia stałe. W pozycji przełącznika DC lub @� pełny sygnał wejściowy podawany jest na
wzmacniacz. W lepszych oscyloskopach przełącznik ten jest trzypozycyjny, w środkowej pozycji, oznaczonej GND
lub ^�, wejście jest zwarte do masy. Wbrew pozorom, w praktyce jest to bardzo przydatne, ponieważ przy pomiarach
napięć często trzeba korygować położenie obrazu na ekranie, ściślej biorąc jego wysokość. Do przesuwu obrazu
w pionie służy pokrętło oznaczone strzałkami lub napisem POS.Y.
- 4 -
2.3. Tor odchylania poziomego
W praktyce bardzo rzadko wykorzystuje się oscyloskop w podany przed chwilą prosty sposób, ponieważ
pozostawienie na dłuższy czas plamki w jednym miejscu, zwykle na środku ekranu, grozi wypaleniem luminoforu.
Owszem, oscyloskop często używany jest do pomiaru napięć stałych, ale aby uniknąć wypalenia luminoforu, do
płytek X też powinien zostać doprowadzony jakiś przebieg, który poruszałby plamkę w poziomie. Jaki to powinien
być przebieg?
Jeśli do płytek X doprowadzimy tak zwany przebieg piłokształtny, pokazany na rysunku 3, w którym
napięcie pomału i jednostajnie wzrasta, a potem gwałtownie i bardzo szybko maleje do wartości początkowej, przy
odpowiednim połączeniu płytek X i właściwym dobraniu napięcia najmniejszego i największego takiego przebiegu
piłokształtnego, plamka na ekranie będzie się poruszać z określoną, stałą prędkością z lewej strony ekranu na prawą,
a po dojściu do prawej krawędzi bardzo szybko powróci na lewą stronę i cykl będzie się powtarzał. Jeśli w czasie
ruchu roboczego plamki (z lewej na prawą stronę ekranu), do płytek Y zostanie doprowadzone jakieś napięcie
zmieniające się w czasie, wtedy na ekranie zobaczymy przebieg zmian tego napięcia w funkcji czasu.
Rys. 3. Przebieg piłokształtny
Jeśli szybkość poruszania się plamki na ekranie, czyli częstotliwość przebiegu piłokształtnego, zostanie tak
dobrana aby plamka przebiegała ściśle określoną odległość, na przykład 1 centymetr (lub jedną działkę), w ciągu
jednej sekundy, to uzyskamy możliwość pomiaru czasu. Właśnie doszliśmy do podstawowej funkcji oscyloskopu:
oscyloskopem możemy mierzyć napięcia i czasy przebiegów zmiennych. Przykład można zobaczyć na rysunku 4.
Aby był możliwy pomiar czasu, każdy oscyloskop wyposażony jest tak zwany generator podstawy czasu
(po angielsku TIME BASE). Generator ten wytwarza przebieg piłokształtny o częstotliwości regulowanej w
szerokim zakresie. Dla ułatwienia, częstotliwości generatora są tak dobrane, aby jednej działce na ekranie
odpowiadała jednostka czasu. Dlatego też pokrętło skokowej zmiany szybkości plamki w ruchu poziomym opisane
jest nie w hercach, tylko w jednostkach czasu na centymetr lub działkę ekranu. Dla zwiększenia dokładności
zastosowano współczynniki nie tylko 1s/działkę, 0,1s/działkę, 10ms/działkę, 1ms/działkę, itd., ale podobnie jak przy
pomiarze napięcia, zastosowano sekwencję 1-2-5.
Rys. 4. Przykład pomiaru wartości napięcia i charakterystyk czasowych przebiegu zmiennego
- 5 -
W przyzwoitych oscyloskopach szybkość podstawy czasu można wybierać pokrętłem w zakresie
przynajmniej od 0,2 mikrosekundy/działkę do około 1 sekundy/działkę, w sekwencji
0,2-0,5-1-2-5-10-20-50(�s/dz) 0,1-0,2-0,5-1-2-5-10-20-50(ms/dz) i dalej 0,1-0,2-0,5-s/działkę. W drogich,
profesjonalnych przyrządach zakres ten jest znacznie szerszy. Ale nawet w popularnym oscyloskopie umożliwia to
pomiary czasu w bardzo szerokim zakresie, od milionowych części sekundy do pojedynczych sekund. Znając czas,
a ściślej okres przebiegów powtarzalnych, można obliczyć ich częstotliwość ze wzoru:
1
f =� ,
T
gdzie:
f - częstotliwość,
T - okres.
Dla ułatwienia pomiarów, tor odchylania poziomego wyposażony jest też w pokrętło płynnej regulacji
szybkości narastania piły, co bywa przydatne w niektórych pomiarach porównawczych. (Podane wcześniej dokładne
współczynniki czasu/działkę uzyskuje się w skrajnej, wyraz
nie oznaczonej pozycji tego pokrętła.) Każdy oscyloskop
posiada też pokrętło służące do przesuwania obrazu w poziomie, oznaczone poziomymi strzałkami bądz
napisem
POS. X. Większość oscyloskopów posiada też przełącznik (często uruchomiany wyciągnięciem któregoś pokrętła),
zwiększający pięcio- lub rzadziej dziesięciokrotnie, współczynniki podstawy czasu. Wykorzystuje się to przy
obserwacji przebiegów o najwyższych częstotliwościach.
2.4. Blok synchronizacji
Wiadomo, że ekran świeci, gdy pada na niego strumień elektronów, a świecenie szybko zanika przy braku
takiego strumienia. Gdy chcemy narysować linię poziomą, zwaną linią podstawy czasu, wystarczy doprowadzić do
płytek X przebieg piłokształtny (lub inny) o określonej amplitudzie. Jeśli częstotliwość podstawy czasu będzie
większa niż kilkadziesiąt herców, wtedy wskutek bezwładności oka ujrzymy stabilną poziomą linię - obrazy
rysowane kolejno w tym samym miejscu zleją się w jeden. Ale sprawa się skomplikuje, gdy zechcemy zbadać jakiś
szybkozmienny przebieg, doprowadzony do płytek Y. Czy wystarczy jednokrotnie  narysować obraz tego
przebiegu na ekranie? Oczywiście nie! Przy jednokrotnym rysowaniu obraz pojawi się na chwilę, mignie tylko na
ekranie i zapewne nie zdążymy ani obejrzeć jego kształtu, ani tym bardziej zmierzyć napięć i czasu. Aby więc
uzyskać stabilny obraz na ekranie, badany przebieg należy rysować na ekranie wielokrotnie. Podkreślmy to jeszcze
raz: obraz musi być rysowany wielokrotnie. Jest to bardzo ważna sprawa, ale niezbyt trudna do wykonania, bowiem
ogromna większość badanych sygnałów ma charakter okresowy, czyli powtarzalny.
Uzyskanie nieruchomego obrazu przy wielokrotnym rysowaniu na ekranie wymaga więc zastosowania
jakiegoś układu synchronizacji, aby rysowanie obrazu zaczynało się zawsze w takim samym punkcie badanego
przebiegu. Bez synchronizacji obraz na ekranie będzie się przesuwał lub co gorsza na ekranie pojawi się wiele
wzajemnie przesuniętych jednakowych krzywych.
Już na pierwszy rzut oka widać tu dwie możliwości synchronizacji: albo będziemy zmieniać częstotliwość
generatora piły (by częstotliwość przebiegu badanego była wielokrotnością częstotliwości podstawy czasu), albo też
zastosujemy układ generatora podstawy czasu, w którym będzie możliwe wprowadzenie opóz
nienia, jakby czasu
oczekiwania, pomiędzy kolejnymi  zębami piły .
Pierwszy sposób synchronizacji, przez zmianę częstotliwości przebiegu piłokształtnego, przedstawiony na
rysunku 5a, był stosowany dawniej w najprostszych i najtańszych oscyloskopach, na przykład takim, jak pokazano
na fotografii 1. Obecnie ten sposób synchronizacji zupełnie nie jest wykorzystywany, bowiem płynna zmiana
częstotliwości  piły praktycznie uniemożliwia dokładniejsze pomiary czasu. Owszem, współczesne oscyloskopy
mają pokrętło płynnej zmiany współczynnika czasu, ale nie ma to nic wspólnego z synchronizacją, ułatwia tylko
niektóre pomiary porównawcze.
Powszechnie stosuje się natomiast drugi sposób synchronizacji, polegający na wprowadzeniu określonego
opóz
nienia między poszczególnymi  zębami piły . Pokazano to na rysunku 5b. W rzeczywistości generator
przebiegu piłokształtnego po uruchomieniu (mówiąc językiem technicznym - po wyzwoleniu), generuje tylko jeden
 ząb piły i czeka na następny sygnał wyzwalający. Jeśli taki sygnał nie nadejdzie, generator nie zostanie
wyzwolony. Co to znaczy w praktyce?
- 6 -
Rys. 5a. Prosta metoda synchronizacji Rys. 5b.Wyzwalana praca podstawy czasu
Fot. 1. Oscyloskop Mini 4
To, że plamka będzie czekała na wyzwolenie z lewej strony ekranu (w niektórych oscyloskopach widać to
wyraz
nie, w innych plamka w stanie oczekiwania jest wygaszona). Oczywiście przy braku sygnału wyzwalającego
na ekranie nie będzie żadnego obrazu. Taki rodzaj pracy spotyka się obecnie praktycznie w każdym oscyloskopie
i jest to tak zwana praca wyzwalana. Odpowiednia pozycja przełącznika synchronizacji jest oznaczana z angielska
TRIG(gered).
Początkujący elektronicy przy pierwszym kontakcie z nieznanym oscyloskopem często mają kłopoty
z uzyskaniem obrazu na ekranie, właśnie dlatego, że ustawiony jest tryb pracy wyzwalanej. Ale w większości
przypadków nawet przy braku sygnału na wejściu Y (i przy braku sygnałów wyzwalających) na ekranie widać
poziomą linię podstawy czasu. Jesteśmy przyzwyczajeni do takiego właśnie trybu pracy - nazywa się on trybem
pracy automatycznej (ang. AUTO). W tym trybie, jeśli po wygenerowaniu jednego ząbka  piły w ciągu
określonego czasu nie nadejdzie z układu synchronizacji impuls wyzwalający, wtedy specjalny układ opóz
niający
samoczynnie wyzwoli generator piły. Ten układ opóz
niający, a inaczej mówiąc przytrzymujący, zapewnia
pojawienie się obrazu (najczęściej poziomej linii) na ekranie także w przypadku braku sygnału wyzwalającego.
Wiele oscyloskopów wyposażonych jest w pokrętło regulacji tego czasu opóz
nienia, czy powstrzymywania. Jest ono
oznaczone HOLD OFF. Pokrętło to bywa pomocne w uzyskaniu synchronizacji przy badaniu złożonych przebiegów
w trybie pracy automatycznej (ale przy takich przebiegach częściej stosuje się tryb wyzwalany). Blokowy schemat
omawianych oscyloskopów pokazany jest na rysunku 6.
W układzie synchronizacji każdego oscyloskopu można znalez
ć pokrętło regulacji poziomu wyzwalania.
Pokrętło to opisane jest TRIG. LEVEL. Co to właściwie jest ten poziom wyzwalania? Chodzi o ustalenie, w jakim
punkcie przebiegu ma się pojawiać impuls wyzwalający. Mówiąc opisowo, pokrętło to decyduje na jakiej wysokości
na ekranie znajdować się będzie początek przebiegu zobrazowanego na ekranie - ilustruje to rysunek 7, pokazujący
wygląd ekranu przy różnych położeniach tego regulatora.
- 7 -
Rys. 6. Obwody wyzwalania w oscyloskopie
Rys. 7. Wpływ ustawienia pokrętła poziomu wyzwalania
Zwykle blok synchronizacji wyposażony jest też w przełącznik umożliwiający wybór zbocza przebiegu
badanego, które będzie wyzwalać generator piły. Przełącznik ten bywa opisywany POS./NEG , lub po prostu
+/-. Działanie tego przełącznika obrazuje rysunek 8.
Rys. 8. Wybór zbocza wyzwalającego
W badanych układach elektronicznych często występują przebiegi napięcia o bardziej skomplikowanym
kształcie, na przykład takie, jak pokazano na rysunku 9, czy takie, jak sygnały wizyjne lub impulsy występujące w
nadajnikach kodu RC-5. Układ synchronizacji musi wydzielić ze złożonego przebiegu tylko te składniki, które
zapewnią stabilny obraz na ekranie. Zwykle chodzi o wydzielenie składowej sygnału o najmniejszej częstotliwości.
Najogólniej rzecz biorąc, czym bardziej rozbudowany układ synchronizacji i czym więcej ma przełączników
i potencjometrów, tym łatwiej uzyskać synchronizację wspomnianych złożonych przebiegów. Na przykład w
oscyloskopach przeznaczonych do różnorodnych badań w laboratoriach spotyka się dodatkowe przełączniki
i pokrętła, na przykład umożliwiające wybór rodzaju sprzężenia z
ródła sygnału wyzwalającego z układem
synchronizacji. Może to być sprzężenie zmiennoprądowe (AC), przepuszczające sygnały zmienne a odcinające
składową stałą, sprzężenie stałoprądowe (DC), gdy przepuszczony jest pełny sygnał, sprzężenie przez filtr
dolnoprzepustowy (LF), przydatne przy badaniu układów małej częstotliwości, czy wreszcie sprzężenie przez filtr
górnoprzepustowy (HF), pomocne przy badaniu sygnałów w.cz.
- 8 -
Rys. 9. Przykładowy przebieg badany
Natomiast w wielu oscyloskopach, przeznaczonych do serwisu urządzeń wideo, występują pozycje
przełącznika oznaczone TV-H i TV-V. W tych pozycjach w tor synchronizacji włączone są specjalne separatory
służące do wydzielenia z sygnału telewizyjnego impulsów synchronizacji linii i ramki.
W lepszych oscyloskopach zawsze można spotkać kilkupołożeniowy przełącznik z
ródła wyzwalania.
Okazuje się bowiem, że niekiedy do zsynchronizowania przebiegów sygnał synchronizacji uzyskuje się nie
z przebiegu badanego, tylko z innego, większego sygnału, który jest zsynchronizowany z przebiegiem badanym.
Wspomniany przełącznik w pozycji INT, umożliwia synchronizację sygnałem badanym, czyli synchronizację
wewnętrzną. W pozycji EXT do układu synchronizacji doprowadzony jest sygnał z zewnątrz przez gniazdo,
umieszczone zwykle blisko omawianego przełącznika. Synchronizację zewnętrzną stosuje się na przykład przy
badaniu niewielkich sygnałów występujących na tle znacznych szumów albo w układach cyfrowych, gdy do gniazda
synchronizacji zewnętrznej podaje się sygnał o najniższej częstotliwości występującej w układzie. Wreszcie w
pozycji oznaczonej LINE, przebiegi są synchronizowane napięciem sieci energetycznej 50Hz, co również bywa
przydatne w praktyce.
Nieprzypadkowo układowi synchronizacji poświęcono tak dużo miejsca: właśnie blok synchronizacji
decyduje w dużym stopniu o rzeczywistej wartości oscyloskopu.
2.5. Prosty oscyloskop
Po omówieniu trzech najważniejszych zespołów, można się pokusić o narysowanie schematu blokowego
prostego oscyloskopu. Schemat taki przedstawiono na rysunku 10. Bardzo niewiele uwagi poświęcono tu sprawie
zasilania, i poziomów sygnałów, ale ten temat nie jest dla użytkownika najważniejszy. Ważniejsze jest natomiast,
aby poznał on ogólne zasady, i zidentyfikował funkcje poszczególnych regulatorów.
Ułatwieniem jest fakt, że pokrętła i przełączniki zawsze są pogrupowane według pełnionych funkcji.
Najczęściej na płycie czołowej narysowane są ramki oddzielające poszczególne grupy, co znakomicie ułatwia
skorzystanie nawet ze skomplikowanego i bogato wyposażonego w pokrętła i przełączniki oscyloskopu.
Na fotografii 3 pokazano, że zewnętrzne pokrętło służy do skokowej regulacji wzmocnienia, natomiast
pokrętło wewnętrzne - do płynnej regulacji wzmocnienia (przy czym nominalne współczynniki wzmocnienia
podane na skali uzyskuje się gdy pokrętło to jest skręcone w prawo do oporu - do zatrzasku). Dodatkowo
wewnętrzne pokrętło można wyciągnąć lub wcisnąć, co daje możliwość odwrócenia obrazu  do góry nogami (ale
nie na zasadzie pokazanej na rysunku 8) i jest przydatne przy niektórych pomiarach.
2.6. Oscyloskop dwustrumieniowy i dwukanałowy
W elektronicznej praktyce nierzadko zachodzi potrzeba lub wręcz konieczność, by jednocześnie zbadać
i obejrzeć na ekranie dwa przebiegi elektryczne. Często chodzi o uchwycenie zależności między napięciami
w różnych punktach układu i wtedy oba przebiegi w tym samym czasie muszą pojawić się na ekranie. Wydawałoby
się, że jedyną metodą jest umieszczenie w jednej lampie oscyloskopowej dwóch niezależnych systemów z dwoma
wyrzutniami elektronów, dwoma parami płytek odchylających, wytwarzających dwa strumienie elektronów,
z których każdy rysowałby niezależny obraz. Takie lampy oscyloskopowe istnieją, nie cieszą się jednak zbytnią
popularnością. Lampy i zawierające je oscyloskopy nazywa się dwustrumieniowymi. Oscyloskopy dwustrumieniowe
były produkowane w znacznych ilościach w ZSRR. Zaletą takich oscyloskopów jest niezależna praca
poszczególnych systemów, co znacznie rozszerza możliwości pomiarowe. W skrajnym przypadku uzyskuje się
- 9 -
połączenie dwóch zupełnie niezależnych oscyloskopów w jednej obudowie, przy czym ekran jest wspólny.
Podstawową wadą oscyloskopów dwustrumieniowych jest skomplikowana budowa i wysoka cena.
Rys. 10. Uproszczony schemat blokowy prostego oscyloskopu
Fot. 2. Prosty oscyloskop jednokanałowy Fot. 3. Trójfunkcyjny regulator
Na szczęście istnieje prosty sposób pozwalający zobrazować na zwykłej jednostrumieniowej lampie dwa
lub więcej przebiegów. Sposób ten wykorzystuje się w praktycznie wszystkich produkowanych obecnie
oscyloskopach. Oscyloskopy takie nazywa się dwukanałowymi (spotyka się też oscyloskopy czterokanałowe).
W oscyloskopie dwukanałowym występują dwa niezależne kanały wzmocnienia i szybki przełącznik
elektroniczny. Fragment schematu blokowego takiego oscyloskopu pokazano na rysunku 11. W każdym
dwukanałowym oscyloskopie przełącznik rodzaju pracy pozwala przedstawić na ekranie:
- przebieg z kanału A;
- przebieg z kanału B;
- sumę (lub różnicę) sygnałów z obu kanałów;
- jednocześnie przebiegi z obu kanałów.
- 10 -
Rys. 11. Uproszczony schemat blokowy oscyloskopu dwukanałowego
Pokazany przełącznik elektroniczny w rzeczywistości jest układem sumującym prądy, dlatego umożliwia
sumowanie przebiegów z obu kanałów. Zamiast sumy częściej jednak wykorzystuje się różnicę dwóch przebiegów
(na przykład, aby pozbyć się sygnału wspólnego) - właśnie do pracy różnicowej potrzebny jest przełącznik
odwracający obraz na ekranie  do góry nogami , umieszczony w jednym z kanałów. Do jednoczesnego uzyskania na
ekranie obrazu dwóch przebiegów stosuje się albo tryb pracy przemiennej, albo tryb pracy siekanej. Na płycie
czołowej niektórych oscyloskopów znajduje się przełącznik umożliwiający wybór rodzaju pracy, opisany
ALT(ernate) - kolejny, przemienny i CHOP - ang. siekać, rąbać.
Rysunek 12 ilustruje zasadę pracy przemiennej. W czasie jednego cyklu pracy podstawy czasu rysowany
jest przebieg z kanału A, w czasie następnego cyklu - z kanału B, i tak dalej. Pracą przełącznika elektronicznego
steruje przerzutnik, który z kolei otrzymuje informację z generatora podstawy czasu. Zasada pracy jest, jak widać,
bardzo prosta. Ale nasuwa się tu ważne pytanie: jak synchronizowany jest obraz na ekranie?
Rys. 12. Zasada pracy przemiennej
W zależności od sposobu synchronizacji obraz na ekranie będzie inny i może wprowadzić w błąd
niedoświadczonego obserwatora. Ilustruje to rysunek 13. Na rysunku 13a pokazano, jak będzie wyglądał obraz,
gdy podstawa czasu wyzwalana będzie za każdym razem przebiegiem z innego kanału. Natomiast zupełnie inny
- 11 -
obraz, prawidłowo obrazujący zależności czasowe (czy też inaczej mówiąc fazowe) powstanie wtedy, jeśli za
każdym razem podstawa czasu będzie wyzwalana przebiegiem z tego samego kanału (jak na rysunku 12 i 13b).
Rys. 13. Obraz na ekranie przy różnych sposobach synchronizacji
Ponieważ jest to naprawdę ważna sprawa praktyczna, każdy kto ma do czynienia z oscyloskopem
dwukanałowym powinien zastanowić się, czy dokładnie rozumie problem i jak wygląda to w jego oscyloskopie.
Najprawdopodobniej trzeba będzie zajrzeć do instrukcji lub przeprowadzić próby, bowiem nie wszystkie
oscyloskopy mają przełączniki umożliwiające wybór jako z
ródła synchronizacji jednego lub przemiennie dwóch
kanałów. Zazwyczaj z
ródłem synchronizacji jest kanał oznaczony liczbą 1 lub literą A. Innym trybem stosowanym
do jednoczesnego zobrazowania na ekranie dwóch przebiegów jest praca siekana. Jak widać z rysunku 14, przebiegi
z obydwu kanałów są próbkowane, jakby siekane, i na ekranie podczas jednego przebiegu podstawy czasu rysowane
są na przemian kawałeczki jednego i drugiego przebiegu. Jak łatwo się domyślić, w tym trybie nie ma problemu
z synchronizacją - z
ródłem sygnału synchronizacji musi być przez cały czas tylko jeden z kanałów.
Rys. 14. Zasada pracy siekanej
- 12 -
Dlaczego jednak przy pracy siekanej nie widzimy na ekranie fragmentów obu przebiegów, tworzących
swego rodzaju grzebień, tylko dwa pełne, czyste przebiegi? Odpowiedz
jest prosta - przecież obraz na ekranie
rysowany jest wielokrotnie, a przebieg siekający nie jest zsynchronizowany z przebiegiem badanym. Częstotliwość
sygnału siekającego jest rzędu kilkuset kiloherców, można więc przeprowadzić eksperyment i podać z generatora na
wejścia obu kanałów Y (lub tylko jednego) sygnały, na przykład sinusoidalny i prostokątny, o regulowanej
częstotliwości (około 100kHz). W pewnym zakresie częstotliwości tego generatora będzie można zobaczyć, że
rzeczywiście oba występujące na ekranie przebiegi rysowane są po kawałku. Można sobie zadać pytanie czy
w oscyloskopie dwukanałowym nie wystarczyłby tylko jeden sposób pracy, przemienny albo siekany.
Okazuje się, że nie. Przy częstotliwościach poniżej 50Hz podczas pracy przemiennej występuje silne
migotanie obrazu, bo przecież każdy przebieg rysowany jest podczas kolejnego cyklu podstawy czasu. Dlatego przy
małych częstotliwościach konieczne jest wykorzystanie trybu siekanego. Natomiast przy badaniu przebiegów o
czasach rzędu pojedynczych mikrosekund i krótszych, pracy siekanej stosować nie można, bo okres przebiegu
siekającego jest dłuższy niż okres badanych przebiegów.
Niektóre oscyloskopy dwukanałowe wyposażone są w przełącznik pozwalający wybrać pracę przemienną
lub siekaną, w innych przełączanie trybu pracy odbywa się automatyczne, w zależności od wybranego zakresu
podstawy czasu.
2.8. Wyjście kalibratora
Większość oscyloskopów wyposażona jest w tak zwane wyjście kalibratora. Na wyjściu tym występuje
przebieg prostokątny o częstotliwości około 1kHz i amplitudzie rzędu 1V. Sygnał ten dostępny jest nie na
standardowym gniez
dzie BNC, tylko na nietypowym punkcie umieszczonym zwykle na płycie przedniej. Wbrew
pozorom, wyjście to nie służy do kalibracji współczynników odchylania w torze Y lub współczynników czasu
w generatorze podstawy czasu (choć w starych oscyloskopach można je było do tego wykorzystywać). Sygnał z tego
wyjścia służy do kalibracji charakterystyki częstotliwościowej używanych sond pomiarowych.
Prawie zawsze przy pomiarach oscyloskopowych zamiast zwykłych przewodów pomiarowych, stosuje się
sondy tłumiące sygnał dziesięciokrotnie. Każdą sondę można dołączać do dowolnego oscyloskopu, ale ponieważ
oscyloskopy mają różną pojemność wejściową (od 15 do 40pF), zachodzi konieczność kalibracji sondy, aby uzyskać
równomierne pasmo przenoszenia. W praktyce jest to bardzo proste i zajmuje kilka sekund. Ostrze kalibrowanej
sondy (tłumiącej w stosunku 1:10), należy dotknąć do wspomnianego wyjścia kalibracji, a następnie wkrętakiem tak
ustawić trymer w obudowie sondy, żeby uzyskać przebieg najbardziej zbliżony do prostokątnego. Na rysunku 15
pokazano przebiegi na ekranie w trakcie kalibracji. Po takim prostym zabiegu sonda jest gotowa do pracy.
Rys. 15. Kalibracja sondy
2.9. Beam find
Niektóre oscyloskopy wyposażone są w przycisk oznaczony BEAM FIND. Jak wskazuje nazwa, przycisk
jest pomocny wtedy, jeśli nie wiadomo dlaczego obraz  uciekł z ekranu. Naciśnięcie tego przycisku rozjaśnia
i pomniejsza obraz. Można wtedy określić, czy przyczyną jest złe ustawienie pokrętła jasności, przesuwu poziomego
lub pionowego, czy też rzeczywiście obraz uciekł w dół lub w górę pod wpływem dużej składowej stałej. Jeśli po
naciśnięciu przycisku nie uzyska się żadnego obrazu, lub tylko świecącą kropkę, to nie pracuje generator podstawy
czasu, czyli najprawdopodobniej w trybie wyzwalanym z
le ustawione są regulatory synchronizacji.
2.10. Tryb X-Y-Z
Wszystkie lepsze oscyloskopy dwukanałowe (a także niektóre jednokanałowe) mają możliwość pracy w tak
zwanym trybie X-Y. Dotychczas omówiono typowe wykorzystanie oscyloskopu, gdy w torze X pracował generator
podstawy czasu. Ale oscyloskop można wykorzystywać do wielu zadań, między innymi jako wskaz
nik, gdy plamka
- 13 -
także w osi poziomej jest odchylana przez przebiegi podawane z zewnątrz. Na płycie czołowej przyrządu należy
więc szukać pozycji któregoś z przełączników oznaczonej X-Y. W tej pozycji generator podstawy czasu jest
odłączony i zewnętrzny sygnał podawany jest na wzmacniacz i płytki X. Niektóre oscyloskopy mają specjalne
gniazdo wejściowe oznaczone INP X. Ale w oscyloskopach dwukanałowych przy pracy w trybie X-Y zwykle jeden
z kanałów pełni rolę wzmacniacza Y, drugi - wzmacniacza X.
To właśnie w trybie X-Y uzyskuje się tak zwane krzywe Lissajous opisywane w podręcznikach. Na ekranie
oscyloskopu można również wyświetlić tekst lub rysunki. Oczywiście do wytworzenia odpowiednich przebiegów
trzeba zastosować komputer, mikroprocesor lub przynajmniej pamięć typu EPROM lub RAM. Bardzo interesującą
możliwością jest wykorzystanie oscyloskopu pracującego trybie X-Y przy pomiarach z użyciem generatora
przestrajanego napięciem - wobulatora. Wtedy na wejście X podaje się napięcie (zwykle piłokształtne), sterujące
także częstotliwością przestrajanego napięciem generatora, a na wejście Y sygnał wyjścia z badanego urządzenia.
Uproszczony schemat blokowy takiego systemu pokazano na rysunku 16.
Oscyloskop w trybie X-Y jest też świetnym wskaz
nikiem dla wszelkiego rodzaju charakterografów, czyli
systemów określających charakterystyki napięciowo-prądowe różnych elementów.
Można zadać sobie pytanie, dlaczego na ekranie nie widać momentów przejścia plamki między dwoma
przebiegami przy pracy siekanej, a także linii podczas szybkiego powrotu plamki z prawej strony ekranu na lewą?
Linie te byłyby widoczne na ekranie, gdyby oscyloskop nie posiadał obwodów wygaszania plamki na ten
czas. Regulacja jasności, w tym także całkowite wygaszanie plamki, odbywa się przez zmianę napięcia na jednej
z elektrod (siatek) lampy oscyloskopowej. W dobrych oscyloskopach oprócz obwodów wygaszania powrotów oraz
obwodu płynnej regulacji jasności obrazu, wprowadzono także dodatkowe wejście, oznaczane literą Z, które
umożliwia regulacji jasności plamki za pomocą podanego z zewnątrz napięcia. Takie wejście jest bardzo przydatne
przy bardziej zaawansowanych sposobach wykorzystania oscyloskopu. Właśnie wtedy wykorzystuje się tory
X, Y i Z.
Rys. 16. Sposób wykorzystania wobulatora
Na fotografii 4 przedstawiono płytę czołową popularnego dwukanałowego oscyloskopu, modelu
OS-9020A koreańskiej firmy Goldstar.
Amatorzy często zastanawiają się nad możliwością przeróbki oscyloskopu jednokanałowego na
wielokanałowy. W literaturze spotyka się opisy przystawek zwiększających liczbę kanałów. Głównym zagadnieniem
przy konstruowaniu takich przystawek jest wymagany zakres napięć sygnałów wejściowych. Jeśli poszczególne
kanały przystawki miałyby mierzyć sygnały o znacznie różniących się amplitudach, wtedy konieczne byłoby
zastosowanie w każdym kanale wzmacniaczy i tłumików, pozwalających dostosować się do poziomu sygnału.
Wykonanie dobrego szerokopasmowego tłumika jest bardzo trudną sprawą, dlatego przystawki opisywane
w literaturze przeznaczone są zazwyczaj do badania przebiegów cyfrowych. Do wykonania takiej przystawki
wystarczy kilka układów cyfrowych: multiplekser, licznik i kilka bramek. Blokowy schemat najprostszej przystawki
pokazany jest na rysunku 17a. Obraz na ekranie przedstawia rysunek 17b. Wykorzystuje się tu pracę przemienną -
poszczególne przebiegi rysowane są podczas kolejnych przebiegów podstawy czasu. Duże znaczenie ma sprawa
synchronizacji - podstawa czasu oscyloskopu pracuje w trybie wyzwalania sygnałem zewnętrznym. Do wyzwalania
trzeba zastosować jeden z sygnałów - ten, który ma najdłuższy okres. Wtedy na uzyskanym obrazie zachowane będą
zależności czasowe miedzy poszczególnymi przebiegami. Do przesunięcia w pionie poszczególnych obrazów
wykorzystuje się przetwornik C/A, a właściwie prosty generator napięcia schodkowego, składający się z kilku
rezystorów. Do prawidłowego działania przystawki potrzebny jest sygnał podstawy czasu, lub sygnał bramkujący
- 14 -
podstawy czasu - wiele oscyloskopów ma gniazdo wyjściowe z takim sygnałem. W najprostszych oscyloskopach
trzeba taki sygnał wyprowadzić na zewnątrz przewodem.
Fot. 4. Widok płyty czołowej oscyloskopu dwukanałowego
Rys. 17a. Schemat blokowy przystawki wielokanałowej Rys. 17b. Przebiegi na ekranie
Możliwe byłoby również zastosowanie pracy siekanej i sterowanie licznika przystawki z własnego
generatora taktującego. Przy pracy siekanej Mogą jednak wystąpić kłopoty z wygaszaniem  przejść między
poszczególnymi przebiegami, co może doprowadzić do zamazania obrazu.
W przypadku sygnałów analogowych sprawa jest nieco bardziej skomplikowana, ale budowa takiego
układu również jest możliwa.
- 15 -
3. Oscyloskopy cyfrowe-wstęp
UWAGA!
Zrozumienie poniższych informacji uwarunkowane jest rzetelną analizą materiału przedstawionego
w punkcie 2.
Choć spotyka się jeszcze szeroką gamę oscyloskopów analogowych, to jednak przyszłość należy do
oscyloskopów cyfrowych, a więc każdy powinien poznać ich działanie i właściwości. Ponadto sposoby i rozwiązania
zastosowane w oscyloskopach cyfrowych mogą być z powodzeniem użyte do skonstruowania użytecznych
przystawek przekształcających jakikolwiek, nawet najtańszy, komputer w oscyloskop, czy jeszcze bardziej
wszechstronny przyrząd pomiarowy zawierający dodatkowo multimetr, analizator stanów logicznych czy analizator
widma.
3.1. Read Out
Jak wspomniano wcześniej, wprowadzenie nowoczesnej techniki cyfrowej do wnętrza oscyloskopu,
ogromnie zwiększa jego możliwości. Przykładowo  w wolnych chwilach , to znaczy pomiędzy kolejnymi
przebiegami podstawy czasu, można coś narysować na ekranie. Już od dawna wykorzystuje się to do wprowadzenia
na ekran znaków i napisów. Względnie proste jest samo wprowadzanie takich znaków. Podczas wspomnianych
przerw oscyloskop przełączany na pracę w trybie X- Y- Z i ze współpracującego układu cyfrowego wysyłane są
przebiegi powodujące narysowanie na ekranie cyfr i liter. W niektórych oscyloskopach na ekranie podane są w
postaci cyfrowej wartości współczynników wzmocnienia i czasu, wybrane w torach Y i X. Należy tu jasno
powiedzieć, że nadal chodzi o zwykłe oscyloskopy analogowe, a jedyną funkcją cyfrową, szczerze mówiąc mało
użyteczną, jest wyświetlanie na ekranie informacji o rodzaju pracy i współczynnikach wybranych pokrętłami
i przełącznikami.
Kolejnym krokiem w  cyfryzacji oscyloskopu jest dodanie układu (częściowo analogowego, częściowo
cyfrowego), który narysuje na ekranie znaczniki, zwane kursorami ułatwiające pomiary napięć i czasu. Kursory
mogą mieć postać pionowych i poziomych linii, strzałek lub nawet rozjaśnionych kropek. Dwa takie kursory można
za pomocą pokrętła przesuwać po ekranie, a wspomniany układ automatycznie obliczy i wyświetli na ekranie
w postaci cyfrowej odległość między nimi w pionie i w poziomie, czyli różnicę napięć i czas. Taką funkcję kursorów
i cyfrowy odczyt nazywa się po angielsku Read Out. Jeszcze raz trzeba podkreślić, że jest to cyfrowy dodatek do
klasycznych analogowych oscyloskopów.
3.2. Oscyloskop analogowy z pamięcią cyfrową
Kolejnym krokiem we wprowadzaniu techniki cyfrowej do oscyloskopu było zastosowanie przetworników
analogowo-cyfrowych, cyfrowo-analogowych i pamięci. Schemat blokowy oscyloskopu analogowo-cyfrowego
pokazany jest na rysunku 18. Jest to schemat uproszczony do minimum, by pokazać zasadę działania.
W rzeczywistości oscyloskop cyfrowy na pewno ma przynajmniej dwa kanały Y, a tor X jest znacznie rozbudowany.
W pozycji przełącznika ANALOGOWY układ pracuje jak klasyczny oscyloskop. W pozycji przełącznika
CYFROWY - układ ma dodatkowe możliwości. Przede wszystkim możliwe jest zapamiętanie przebiegu w pamięci
półprzewodnikowej RAM.
Często pamięć pozwala zapamiętać kilka przebiegów. Jest oczywiste, że mogą to być także przebiegi
jednorazowe, niepowtarzalne.
Obecnie spotyka się na rynku szereg oscyloskopów tego typu. Przy ich zakupie trzeba zwrócić uwagę na
pasmo przenoszenia, podane w materiałach reklamowych. Często jest ono różne dla oscyloskopu pracującego
w trybie analogowym i cyfrowym. Zwłaszcza w tańszych modelach w trybie cyfrowym pasmo może być znacznie
węższe, a wynika to z właściwości zastosowanego (niezbyt szybkiego) przetwornika analogowo-cyfrowego.
Choć wydawałoby się, że szczytem marzeń będzie oscyloskop całkowicie cyfrowy, gdzie przebieg badany
byłby w każdym przypadku zamieniany na postać cyfrową (ułatwia to dokonanie od razu pomiarów amplitudy
i czasu), jednak praktyka pokazuje, że oscyloskopy analogowe z pamięcią cyfrową cieszyły się i nawet teraz cieszą
się dużym powodzeniem. Na poniższych fotografiach pokazano przykładowe analogowo-cyfrowe oscyloskopy.
- 16 -
Rys. 18. Schemat blokowy oscyloskopu analogowo-cyfrowego
Fot. 5.Przykładowy widok oscyloskopu analogowo-cyfrowego
Fot. 6. Przykładowy widok oscyloskopu analogowo-cyfrowego
- 17 -
3.3. Rozwój oscyloskopów cyfrowych
Jak wspomniano, wcześniej wydawało się, iż szczytem marzeń będzie oscyloskop całkowicie cyfrowy,
w którym przebieg badany będzie zawsze zamieniany na postać cyfrową. Czas pokazał, że nie zawsze jest to
pożądane, ale istotnie, zamiana przebiegu na postać cyfrową ma wiele niewątpliwych zalet. Przede wszystkim
możliwe jest bezproblemowe dalsze przetwarzanie takiego sygnału. Na przykład sygnał cyfrowy może być przesłany
do komputera, a potem wydrukowany na drukarce lub ploterze. To bardzo istotna sprawa  dawniej rejestracja
przebiegów wymagała użycia aparatu fotograficznego, co oczywiście było kłopotliwe i kosztowne.
Drugą ogromną zaletą przetwarzania cyfrowego jest możliwość zapamiętywania nie tylko jednego
przebiegu, ale wielu przebiegów w pamięci cyfrowej, czy to wbudowanej w oscyloskop, czy pamięci w dołączonym
komputerze.
Nieocenioną zaletą jest także możliwość łatwego przetwarzania  określania napięć, czasów
i częstotliwości, a także na przykład określania zawartości harmonicznych przebiegu (przy wykorzystaniu tak zwanej
transformaty Fouriera).
3.4. Próbkowanie
Przy omawianiu oscyloskopów cyfrowych nie można zapominać, że ich podstawowym parametrem jest tak
zwana szybkość próbkowania. Dobry oscyloskop powinien umożliwiać obserwację przebiegów o jak największych
częstotliwościach, czyli bardzo szybkich. W klasycznym analogowym oscyloskopie z lampą elektronową
ograniczeniem jest pasmo przenoszenia tłumików i wzmacniaczy w torze Y oraz sama lampa, która nie jest w stanie
zobrazować bardzo szybkich przebiegów.
W oscyloskopach całkowicie cyfrowych sygnał ze wzmacniaczy czy tłumików wejściowych jest od razu
podawany na przetwornik analogowo-cyfrowy, a potem zapamiętywany w pamięci półprzewodnikowej. Jeśli sygnał
zostanie wpisany do pamięci, można go stamtąd odtworzyć w dowolnym czasie. To znaczy, że krótki impuls, który
trwał przykładowo tylko ułamki mikrosekundy, można po zapisaniu w pamięci odtworzyć na ekranie w czasie
powiedzmy kilku milisekund. Oznacza to, że lampa nie musi być już tak szybka, by zobrazować bardzo krótkie,
szybkozmienne przebiegi. A trzeba wiedzieć, że wcale nie jest łatwo zbudować lampę o szerokim paśmie
przenoszenia. Jeśli lampa nie musi być już taka szybka, to można zamiast niej zastosować nawet kolorowy kineskop
telewizyjny. Są takie oscyloskopy z kolorowym ekranem  poszczególne przebiegi i napisy wyświetlane są
w różnych kolorach ułatwiających ich rozróżnienie.
Producenci oscyloskopów poszli jeszcze dalej  zrezygnowali z lampy i zastosowali ekran z ciekłych
kryształów (LCD).
W oscyloskopie cyfrowym ograniczeniem są nie tyle trudności z wykonaniem tłumików i wzmacniaczy
o odpowiednim paśmie (wykonanie dobrego, szerokopasmowego tłumika wcale nie jest łatwiejsze, niż zbudowanie
stosownego wzmacniacza), co parametry przetwornika analogowo cyfrowego oraz właściwości układów
wyzwalania. Problem ilustruje rysunek 19bieg bez większych przeszkód (19a). Natomiast oscyloskop cyfrowy  ze
swej natury może wprowadzić pewne niejasności (28b). Jeszcze dobitniej pokazuje to rysunek 20. W oscyloskopie
cyfrowym próbkowanie i przetwarzanie, czyli zamiana wartości napięcia na liczbę następuje tylko w ściśle
określonych chwilach, zaznaczonych na rysunku 20a strzałkami. Do pamięci zapisywane są wartości napięcia,
występujące tylko w tych wybranych momentach (rysunek 20b).
Co się stanie, jeśli w czasie pomiędzy kolejnymi próbkowaniami, w sygnale pojawią się zmiany
(zaznaczone na rysunku strzałką)? Zmiany te  umkną uwadze oscyloskopu , po prostu zostaną zignorowane i nie
pojawią się na ekranie  zobacz rysunek 20c. W oscyloskopach cyfrowych obraz zwykle nie składa się
z oddzielnych kropek (choć można też wybrać taki tryb wskazań), ponieważ wbudowany mikroprocesor łączy
punkty odcinkami i linia na ekranie jest ciągła. Ktoś powie, że nie ma problemu z takimi krótkimi impulsami 
wystarczy zwiększyć częstotliwość próbkowania, a pojawią się one na ekranie. Jest to częściowo prawda, ale po
pierwsze nie zawsze można zwiększać częstotliwości próbkowania (choćby ze względu na ograniczone możliwości
przetwornika A/C), a ponadto w niektórych sytuacjach, na przykład przy obserwacji przebiegu zmodulowanego
amplitudowo, nie ma to sensu.
Taka ziarnista struktura sygnału zapamiętywanego w pamięci każdego oscyloskopu cyfrowego może więc
wręcz wprowadzić błędy przy zobrazowaniu wyników. Aby uniknąć błędów tego typu, oscyloskopy cyfrowe
wyposaża się w specjalne układy detekcji i wyzwalania. W opisach technicznych można potem spotkać określenia
wskazujące, jakie impulsy są wykrywane przez te układy detekcji  zwykle rzędu kilku... kilkunastu nanosekund.
Oscyloskopy cyfrowe zwykle mają też kilka rodzajów pracy, na przykład tak zwana praca z obwiednią (envelope),
- 18 -
czy też zobrazowania wartości maksymalnych czy minimalnych występujących pomiędzy kolejnymi
próbkowaniami. Ze względu na wspomniane trudności, niektóre firmy nie rezygnują z budowy oscyloskopów, które
w zależności od potrzeb mogą pracować albo w trybie analogowym, albo cyfrowym. Przykładem jest nowoczesny
oscyloskop COMBISCOPE PM3394B Firmy Fluke o paśmie przenoszenia 200MHz i częstotliwości próbkowania
20GS/s (przebiegi powtarzalne) i 200MS/s (przebiegi jednorazowe), pokazany na fotografii 7.
Rys. 19. Obrazy sygnału wideo na dwóch oscyloskopach
Rys. 20.  Niezauważone przebiegi w oscyloskopie cyfrowym
Fot. 7
Przy zakupie oscyloskopów analogowo cyfrowych (a także wyłącznie cyfrowych) należy zwrócić baczną
uwagę na kwestię pasma przenoszenia i maksymalnej częstotliwości próbkowania.
- 19 -
Wiele oscyloskopów analogowo cyfrowych, szczególnie tych nieco starszych, ma określone, dość szerokie
pasmo przenoszenia w trybie analogowym i znacznie węższe pasmo przenoszenia w trybie cyfrowym  jeszcze
przed kilku laty dużym problemem było zbudowanie szybkiego przetwornika A/C.
Dziś można znalez
ć w postaci pojedynczych układów scalonych ośmiobitowe przetworniki typu flash
o szybkości przetwarzania setek milionów próbek na sekundę. Jednak do danych podawanych w materiałach
reklamowych oscyloskopów trzeba podchodzić bardzo ostrożnie. Przykładowo, w ulotce reklamowej jakiegoś
niedrogiego oscyloskopu podano, że ma on maksymalną częstotliwość próbkowania równą 1GS/s (1 miliarda próbek
na sekundę). Z częstotliwości próbkowania 1GS/s na pierwszy rzut oka mogłoby wynikać, że oscyloskop ma pasmo
przenoszenia sięgające setek megaherców. Przy bliższym zapoznaniu się z instrukcją wyjdzie na jaw, że pasmo
wynosi powiedzmy... 20MHz. Podano tu częstotliwość próbkowania przebiegów powtarzalnych, uzyskiwana przy
pomocy pewnej, powiedzmy  prostej sztuczki. W istocie, przy bliższym przestudiowaniu katalogu okaże się, iż
rzeczywista częstotliwość próbkowania przetwornika, istotna w przypadku rejestrowania przebiegu jednorazowego
wynosi tylko 20MS/s (20 milionów próbek na sekundę). W przypadku obrazu na ekranie oscyloskopu, potrzeba
przynajmniej dziesięciu próbek na jeden okres przebiegu rejestrowanego, aby z obrazu można było cokolwiek
wywnioskować. W efekcie  cudowny oscyloskop cyfrowy będzie w stanie zarejestrować przebiegi jednorazowe
o częstotliwościach nie większych niż 1...2MHz. Oczywiście w przypadku przebiegów powtarzalnych pasmo sięgać
będzie podanej w katalogu wartości 20MHz.
Obok wspomnianego PM3394B można tu podać jako przykład oscyloskop TDS744 z firmy Tektronix
o paśmie 500MHz i szybkości próbkowania przebiegów jednorazowych (!) równym 2GS/s, co daje rozdzielczość
kolejnych próbek rzędu 100 pikosekund! Pokazano go na fotografii 8. Takie wyrafinowane, szybkie i oczywiście
bardzo drogie oscyloskopy cyfrowe rzeczywiście nie ustępują najlepszym oscyloskopom analogowym
a przewyższają je pod wieloma względami. Należy jednak podkreślić, że do praktycznych zastosowań bardzo rzadko
potrzebne są tak wspaniałe parametry.
Fot. 8.
3.5. Oscyloskopy przenośne
Jak wspomniano, zastosowanie pamięci półprzewodnikowej (i mikroprocesora) umożliwiło rezygnację
z lampy elektronowej i wykorzystanie ekranów ciekłokrystalicznych (LCD). Ekran taki zawiera matrycę punktów 
poszczególne punkty mogą być jasne lub ciemne, można na nim wyświetlać zarówno litery i cyfry, jak również
prostą grafikę. Ogólnie biorąc, ekran taki jest stosunkowo powolny i zupełnie nie nadawałby się do współpracy
z bardzo szybkimi przebiegami.
Dzięki zastosowaniu pamięci cyfrowej, możliwe stało się  zamrożenie w niej nawet bardzo szybkich
przebiegów i póz
niejsze stosunkowo powolne wyprowadzenie ich na  leniwy ekran LCD. Taka możliwość
otworzyła drogę do skonstruowania poręcznych, przenośnych oscyloskopów zasilanych z baterii. Co prawda, od
dawna produkowano klasyczne oscyloskopy mające możliwość zasilania bateryjnego, ale oczywiście ze względu na
gabaryty lampy nie były to przyrządy poręczne. Na fotografiach 9��11 można zobaczyć trzy oscyloskopy firm
Tektronix i Fluke z ekranem ciekłokrystalicznym.
- 20 -
Dwa pierwsze są typowymi przyrządami przenośnymi. Oprócz funkcji dwukanałowego oscyloskopu pełnią
funkcję wielofunkcyjnego multimetru oraz rejestratora. Są to naprawdę uniwersalne urządzenia pomiarowe 
umożliwiają obserwację kształtu przebiegów, pomiary napięcia, prądu, częstotliwości, czasu impulsów, temperatury
a także długoczasową rejestrację (do kilkudziesięciu godzin) wybranych wielkości.
W przypadku trzeciego, niewątpliwie stacjonarnego oscyloskopu laboratoryjnego warto zwrócić uwagę na
małą głębokość obudowy. Przyrządy pokazane na fotografiach pochodzą z firm, cieszących się od lat ustaloną
renomą.
Fot. 9. Fot. 10. Fot. 11.
3.6. Przystawki oscyloskopowe
Wszystkie współczesne oscyloskopy cyfrowe, nawet te przenośne, mają możliwość współpracy
z komputerem. Niektóre mogą wprost obsługiwać drukarkę. Przesłanie danych do komputera umożliwia ich dalszą
obróbkę  do przedstawianych oscyloskopów producenci proponują odpowiednie programy umożliwiające dalsze
przetwarzanie wyników, na przykład określanie zawartości spektralnej (widmowej) przebiegu, czy zawartości
harmonicznych.
W przypadku współpracy z komputerem, ekran oscyloskopu okazuje się zupełnie niepotrzebny, bo
wszystkie przebiegi można wyświetlić na ekranie komputera. I tu rysuje się jeszcze inny kierunek rozwoju
oscyloskopu. Coraz częściej spotyka się w literaturze reklamy przystawek oscyloskopowych do komputera. Trzeba
stwierdzić, że wiele z nich zawiera tylko przetwornik A/C, a więc niewiele mają one do czynienia z oscyloskopem.
Dobra przystawka oscyloskopowa musi mieć obwody tłumików i wzmacniaczy wejściowych oraz obwody
wyzwalania, a także możliwość sterowania nimi od strony komputera. Bez takich obwodów przystawka taka będzie
pełnić jedynie rolę zabawki.
3.7. Pomiary
Każdy kto dokonuje pomiarów jakimkolwiek przyrządem powinien sobie zadać dwa podstawowe pytania:
1. Czy dołączenie przyrządu pomiarowego nie wpływa na pracę i parametry badanego układu?
2. Czy przyrząd dokładnie pokazuje mierzone wielkości, czy może  po drodze do sygnału badanego
przenikają zakłócenia, fałszujące wynik.
Pytania te są jak najbardziej na miejscu w przypadku pomiarów dokonywanych przy użyciu oscyloskopu.
3.7.1. Wpływ oscyloskopu na pracę badanego układu
Początkujący użytkownik oscyloskopu zwykle bagatelizuje sprawę wpływu dołączenia oscyloskopu na
pracę badanego układu. Wie przecież, że rezystancja wejściowa każdego oscyloskopu wynosi aż 1 MW�. 1 megaom
to rzeczywiście bardzo duża rezystancja, a więc wpływ jej dołączenia powinien być znikomy, prawie niezauważalny.
Przecież rezystancje, z jakimi zwykle mamy do czynienia w układach są rzędu omów, ewentualnie kiloomów...
To wszystko prawda, ale tylko w odniesieniu do prądu stałego i małych częstotliwości, nie większych niż
kilkadziesiąt kiloherców. Przy większych częstotliwościach oscyloskop ma oporność znacznie mniejszą niż 1MW�!
Dlaczego?
- 21 -
Po pierwsze nie wolno zapominać o pojemności wejściowej samego oscyloskopu. Wynosi ona 20...50pF
w tanich oscyloskopach, i 6...30pF w dobrych oscyloskopach profesjonalnych.
Po drugie trzeba pamiętać, że do tego dochodzi jeszcze pojemność kabla pomiarowego. Przewód
ekranowany (lub koncentryczny) o długości 1m może mieć pojemność dochodzącą do 100pF. Wraz z pojemnością
wejściową oscyloskopu daje to, powiedzmy, 140pF. Dołączając kabel oscyloskopu do jakiegoś punktu, dołączamy
więc między ten punkt a masę pojemność 140pF.
Czy to może coś zmienić w układzie? Obliczmy, jaką oporność (reaktancję) będzie mieć taka pojemność
przy częstotliwości powiedzmy 15MHz:
1
XC =�
2p�fC
podstawiamy:
1
XC =� =� 75,8W�
2* 3,14* 15MHz*140 pF
Tylko 75 omów?!
I jak to się ma do rezystancji wejściowej 1MW�, podanej w danych katalogowych? Wyobraz
my sobie
jeszcze, co się stanie, gdy oscyloskopem z takim kablem spróbujemy zmierzyć przebiegi w obwodzie rezonansowym
generatora LC o częstotliwości, powiedzmy, 15MHz. Tam pojemności w układzie są rzędu kilkudziesięciu
pikofaradów. Najprawdopodobniej po dołączeniu oscyloskopu generator przestanie pracować. Natkniemy się na
paradoksalną sytuację  oscyloskop pokaże, że generator nie pracuje, jednak po odłączeniu oscyloskopu układ,
którego częścią jest ten generator, może dawać  oznaki życia .
Nieświadomy użytkownik dołączy oscyloskop na stałe i będzie próbował ustalić, który element jest
przyczyną milczenia generatora. Wymieni wszystkie elementy i zniechęci się zupełnie. Nabierze przekonania, że to
schemat jest zły, a winę za niepowodzenie ponosi konstruktor układu, czy autor książki, z której pochodzi schemat.
Być może generator jednak zadziała. Wtedy jednak pojemność oscyloskopu i kabla niewątpliwie zmieni
częstotliwość drgań (w stopniu zależnym od tego, w którym punkcie układu został dołączony oscyloskop). Próba
nastrojenia takiego generatora przy użyciu oscyloskopu nie da więc zadowalającego rezultatu.
To jest bardzo jaskrawy i skrajny przykład. Ma on pokazać, że bezkrytyczne podejście do pomiarów może
dać błędne wyniki, dlatego też trzeba mieć świadomość, że dołączenie przyrządu pomiarowego zawsze coś zmienia
w badanym układzie.
Przykład z generatorem w.cz. może niektórych wręcz przeraził. Oporność wejściowa równa 75W�, zamiast
spodziewanej 1000000W� �to rzeczywiście spora niespodzianka. Ale, żeby nie demonizować, policzmy oporność
(reaktancję) naszego oscyloskopu ze wspomnianym kablem, dla częstotliwości 20kHz, czyli dla górnej
częstotliwości pasma akustycznego.
1
XC =� =� 56,84kW�
2* 3,14* 20kHz*140 pF
To wprawdzie też nie jest zachwycający wynik, ale oporność 56 kiloomów nie stanowi już takiego
zagrożenia dla układu małej częstotliwości. Z pewnością możemy mierzyć przy użyciu zwykłego kabla przebiegi na
wyjściach wzmacniacza czy nawet przedwzmacniacza. Ale niewątpliwie należy zachować ostrożność przy
dołączaniu oscyloskopu do obwodów małej częstotliwości, gdzie występują rezystancje o porównywalnej lub
większej wartości.
Z tego widać, że nawet w układach m.cz. należy uwzględniać obciążenie wnoszone przez oscyloskop. Czy
jest jakieś wyjście i możliwość poprawy sytuacji? Jest, i to nie jedno!
Przy dotychczasowych obliczeniach przyjęliśmy skrajnie niekorzystne warunki. Nawet gdy oscyloskop ma
pojemność wejściową równą 40pF, możemy zastosować krótki kabel (10...20cm) i wypadkowa pojemność nie
przekroczy 60pF. Da to ponad dwukrotne zwiększenie szkodliwej oporności (impedancji) obciążenia, czyli znaczne
zmniejszenie wpływu dołączenia oscyloskopu. Rozważaniami dotyczącymi rodzaju stosowanego kabla zajmiemy się
póz
niej.
- 22 -
Z tego, co zostało powiedziane, wynika wniosek, że w większości układów małej częstotliwości można
przeprowadzać pomiary oscyloskopowe przy użyciu możliwie krótkiego kabla pomiarowego. Czy jednak można
jeszcze bardziej zmniejszyć wpływ szkodliwego obciążenia wprowadzanego przez oscyloskop? Przecież barierą jest
tu pojemność samego oscyloskopu  nawet z króciutkim kablem nie uda się jej zmniejszyć poniżej 40pF... Czy oby
na pewno?
Istnieją proste sposoby zmniejszenia pojemności, poniżej pojemności samego oscyloskopu! Wystarczy
zastosować sondę tłumiącą sygnał.
Fotografie 12 i 13 pokazują różne sondy. Najpopularniejsze są sondy bierne RC, tłumiące sygnał
10-krotnie. Często takie sondy stanowią standardowe wyposażenie oscyloskopu. W opisie takiej sondy zawsze
występuje określenie 1:10. Nieświadomi użytkownicy mogą sądzić, że takie sondy buduje się jedynie po to, by móc
mierzyć większe napięcia. To prawda, że sondy 1:10 umożliwiają pomiar wyższych napięć, nawet do kilkuset
woltów. Buduje się także sondy o współczynnikach tłumienia 1:100 i 1:1000, które umożliwiają pomiar przebiegów
o amplitudach rzędu kilowoltów. Ale sondy tłumiące sygnał stosuje się przede wszystkim ze względu na
zmniejszenie pojemności obciążającej układ. Podstawowy schemat sondy pokazany jest na rysunku 30.
Teoretycznie potrzebne są tylko rezystory dzielnika, jednak wskutek istnienia różnych szkodliwych pojemności
montażowych, do wyrównania charakterystyki częstotliwościowej niezbędne są niestety kondensatory. Niestety, bo
kondensatory te obniżają oporność wejściową sondy przy większych częstotliwościach. Nie wchodząc w szczegóły
podamy zostanie tylko jeden prosty wzór. Jeśli R1C1 = R2C2 to dzielnik jest skompensowany częstotliwościowo,
czyli jednakowo tłumi sygnały w szerokim paśmie częstotliwości. Ponieważ rezystancja R1 jest dziewięciokrotnie
większa niż R2, więc pojemność C1 będzie dziewięciokrotnie mniejsza niż C2! To oznacza, że w idealnym
przypadku za pomocą sondy 1:10 moglibyśmy zmniejszyć pojemność wejściową dziesięciokrotnie, a z pomocą
sondy 1:100  aż stukrotnie! W praktyce nie udaje się co prawda zmniejszyć pojemności aż tyle razy, jednak efekt
jest godny uwagi.
Fot. 12. Widok sondy 1:10 Fot. 13. Przełączana sonda 1:1/1:10
Budowa typowej biernej sondy oscyloskopowej jest nieco odmienna od postaci, pokazanej na rysunku 21.
Rzecz w tym, że sam oscyloskop ma rezystancję 1MW� � �i jakąś pojemność  stają się one częścią dzielnika napięcia.
Typowy schemat sondy 1:10 współpracującej z oscyloskopem pokazany jest na rysunku 22a i 22b. Jak widać,
sonda zawiera w zasadzie tylko rezystor i trymer (kondensator zmienny), a pojemność C1 jest zwykle pojemnością
montażową rezystora i obudowy.
Rys. 21. Sonda bierna RC 1:10
Trymer jest potrzebny, by prawidłowo skompensować sondę dołączoną do różnych oscyloskopów,
różniących się wartością pojemności wejściowej. Przy bliższym przeanalizowaniu rysunku 31 okazuje się, że aby
- 23 -
sonda była prawidłowo skompensowana dla różnych pozycji przełącznika czułości toru Y w oscyloskopie,
pojemność wejściowa oscyloskopu musi być jednakowa we wszystkich położeniach przełącznika czułości.
Rys. 22. Praktyczny układ sondy 1:10
Ściśle biorąc, przy zakupie drogich sond dobrych firm należy zwrócić uwagę, dla jakich pojemności
wejściowych oscyloskopu sonda może być skompensowana. Przykładowo sondy Hewlett Packard 1:10 mogą
pracować z oscyloskopami o pojemności (tylko) 6...22pF, bo przeznaczone są do oscyloskopów tejże firmy,
mających tak małą pojemność wejściową. Oczywiście przy małej pojemności oscyloskopu uzyskuje się także małą
pojemność wejściową sondy, wynoszącą kilka pikofaradów.
Typowe sondy 1:10, jakie można powszechnie kupić na rynku, nadają się do oscyloskopów o większych
pojemnościach (do 40...50pF), jednak uzyskana wartość pojemności wejściowej sondy wynosi nie kilka, ale od
kilkunastu do 20 pikofaradów. Stosując typową sondę 1:10 można więc zmniejszyć pojemność obciążającą badany
układ 2...3-krotnie. Natomiast zastosowanie sondy 1:100 dobrej firmy pozwoli zmniejszyć szkodliwą pojemność
obciążającą układ badany do 2...3pF, czyli nawet ponad dziesięciokrotnie.
Dość popularne ostatnio są sondy z przełącznikiem o tłumieniu 1:1 i 1:10. Jest to pożyteczne rozwiązanie,
ale zgodnie z podanymi właśnie informacjami, w miarę możliwości należy stale pracować przy tłumieniu 1:10, bo
sonda ma wtedy rezystancję (dla prądu stałego) równą 10MW� � �i pojemność nie większą niż 20pF. Natomiast
w pozycji 1:1 zwierany jest po prostu rezystor (9MW�), a pojemność wejściowa sondy wzrasta wtedy do 130...160pF!
A więc sondę w pozycji 1:1 należy stosować tylko w razie konieczności badania małych sygnałów, o amplitudach
rzędu pojedynczych miliwoltów, w punktach układu, gdzie oporność wewnętrzna jest niewielka.
Budowa dobrej sondy 1:10 lub 1:100, przenoszącej równomiernie sygnały o częstotliwościach do setek
megaherców wcale nie jest łatwa. Dlatego w opisie takich sond zwykle znajduje się informacja, przy jakich
największych częstotliwościach może pracować dana sonda bez obawy wprowadzenia znacznego błędu. Na rysunku
32 można znalez
ć schemat wewnętrzny sondy 1:100 pokazanej na fotografii 14. Oczywiście nie można skopiować
takiej sondy w warunkach domowych, stosując jakiekolwiek elementy  nie tylko podzespoły muszą mieć ściśle
określone parametry, ale i szczegóły konstrukcji mechanicznej mają tu duże znaczenie. W każdym razie sonda
PM8932 o schemacie z rysunku 23 może pracować przy napięciach do 5,6kV, a jej pasmo przenoszenia sięga
kilkuset MHz.
Fot. 14. Sonda 1:100
- 24 -
Rys. 23. Schemat ideowy sondy biernej 1:100
3.7.2. Podsumowanie
Przedstawiony materiał ma przekonać każdego użytkownika oscyloskopu, jak ważna jest, bardzo często
lekceważona sprawa  kabelków . Niewłaściwy  kabelek może nie tylko zaburzyć lub uniemożliwić pracę badanego
układu, ale też uniemożliwić wykorzystanie w pełni pasma przenoszenia używanego oscyloskopu.
Każda sonda bierna 1:10, 1:100 i 1:1000 musi być przed pomiarem skalibrowana częstotliwościowo.
Korzystając ze z
ródła sygnału prostokątnego (1kHz) należy pokręcając wbudowanym w sondę pokrętłem,
ustawić na oscyloskopie obraz jak najbardziej zbliżony do prostokątnego.
3.8. Parametry sondy oscyloskopowej
Na rysunku 33 przedstawiono parametry katalogowe pewnej sondy 1:1, a konkretnie przebieg rezystancji
i reaktancji wejściowej. Taka sonda w rzeczywistości jest po prostu odcinkiem kabla współosiowego, zakończonym
z jednej strony zgrabnym chwytakiem, a z drugiej wtykiem BNC. Mniej więcej takie parametry ma też metrowy
odcinek kabla współosiowego  takiej prymitywnej  sondy dość często używa się w praktyce. Dlatego warto
przeanalizować ten wykres. Jedna z linii (prosta) określa przebieg reaktancji, czyli oporności pojemnościowej. Tu
sprawa jest jasna  ze wzrostem częstotliwości jednostajnie zmniejsza się reaktancja, zgodnie ze wzorem.
1
XC =�
2p�fC
Zdziwienie może budzić druga linia. Przedstawia ona przebieg rezystancji wejściowej sondy w funkcji
częstotliwości. Dlaczego ta rezystancja nie jest stała (1MW�)? Czy to nie jest pomyłka? Nie! Rezystancja wejściowa
sondy (a także rezystancja wejściowa samego oscyloskopu, wynosząca 1MW� dla prądu stałego) rzeczywiście
zmniejsza się ze wzrostem częstotliwości. Ściślej biorąc, chodzi o straty w dielektryku  ze wzrostem częstotliwości
coraz większa ilość energii  obecnej w przewodzie zamienia się na ciepło. Inaczej mówiąc, przy większych
częstotliwościach z obwodu badanego pobierana jest pewna energia, która zamienia się na ciepło. Te straty są
równoznaczne ze zmniejszaniem się rezystancji wejściowej sondy i słusznie traktujemy je jako zmniejszanie się
rezystancji.
Na marginesie trzeba dodać, że w przypadku reaktancji pojemnościowej nie mówimy o stratach  choć
przez reaktancję tę płynie prąd, nie występują tam straty mocy (czynnej). Choć w przypadku przepływu prądu przez
reaktancję możemy jedynie mówić o magazynowaniu energii i przesunięciu fazy między prądem a napięciem, a nie
o stratach mocy, tym niemniej wpływ dołączenia tej pojemności do badanego układu niewątpliwie jest negatywny.
W każdym razie rysunek 24 udowadnia, iż straty te są na tyle znaczne, że taka prosta sonda 1:1 zupełnie
nie nadaje się do pracy przy częstotliwościach większych niż 10...20MHz.
Rysunek 25 pokazuje przebieg rezystancji i reaktancji jakiejś sondy o tłumieniu 1:10. Tym razem, dzięki
zastosowaniu  sztuczki z dzielnikiem, pojemność wejściowa i reaktancja pojemnościowa jest mniejsza; mniejszy
jest też wpływ strat rezystancyjnych w dielektryku. W sumie sonda o takich parametrach jest użyteczna w znacznie
szerszym paśmie częstotliwości, aż do prawie stu megaherców. Oczywiście przy tak dużych częstotliwościach
wypadkowa oporność sondy (wypadkowe połączenie rezystancji i reaktancji) jest mała, ale mając świadomość, jakie
- 25 -
dodatkowe obciążenie dla układu stanowi dołączona sonda, można jednak przeprowadzać sensowne pomiary przy
częstotliwościach do 100MHz.
Rys. 24. Charakterystyki sondy 1:1 Rys. 25. Charakterystyki sondy 1:10
Rysunek 26 pokazuje charakterystyki sondy 1:100. Jak widać, tym razem użyteczny zakres częstotliwości
przekracza 300MHz. Charakterystyki sond pokazane na rysunkach 24��26 dotyczą sond starszej produkcji. Dziś
produkuje się sondy o lepszych parametrach, współpracujące z oscyloskopami o paśmie przenoszenia sięgającym
500MHz.
Ale ogólne wnioski są jasne: Dopiero właściwa sonda umożliwia wykorzystanie szerokiego pasma
oscyloskopu. Obecnie wiele, jeśli nie większość sond, ma system identyfikacji, dzięki któremu oscyloskop  wie
jakie tłumienie ma dołączona sonda, i może wyświetlać na ekranie aktualne współczynniki odchylania. W praktyce
nie zawsze możliwe jest wykorzystanie sondy 1:100, najmniej obciążającej badany układ. Przy pomiarach bardzo
małych napięć potrzebna jest sonda o jak najmniejszym tłumieniu. Od lat produkuje się więc tak zwane sondy
aktywne, w przeciwieństwie do sond biernych, wymagające z
ródła zasilania. Najczęściej nie tłumią one, ani nie
wzmacniają sygnału. Zbudowane są zazwyczaj na specjalnego typu tranzystorach polowych, dzięki czemu uzyskuje
się małą pojemność wejściową. Dla wyeliminowania wpływu kabli, element czynny, tranzystor, umieszcza się
w końcówce sondy. Dzięki temu zminimalizowany jest wpływ jakichkolwiek szkodliwych pojemności
montażowych.
Obecnie produkuje się sondy czynne o oporności wejściowej 1MW� i pojemności 1pF, pracujące w paśmie
do 1GHz. Taka sonda pokazana jest na fotografii 15. Choć wykonanie dobrej sondy czynnej o pojemności
wejściowej 1pF jest nie lada zadaniem, jednak w amatorskiej praktyce warto czasami zbudować prostą  sondę
aktywną w postaci wtórnika z tranzystorem polowym złączowym  przyda się w pomiarach urządzeń w.cz. Oprócz
pojedynczych sond aktywnych, znane są również różnego typu sondy różnicowe.
Należy jeszcze wspomnieć o sondach prądowych. Jak wskazuje nazwa, służą one do pomiaru prądu. Sonda
prądowa firmy Fluke pokazana jest na fotografii 16. Sondy prądowe, w przeciwieństwie do zwykłego
amperomierza, nie wymagają przecięcia obwodu i wstawienia tam niewielkiego rezystora, na którym mierzony
byłby spadek napięcia. Sondy prądowe przypominają cęgi  aby zmierzyć prąd w przewodzie wystarczy objąć nimi
ten przewód.
Niektóre sondy działają na zasadzie transformatora, ściślej przekładnika  mogą mierzyć tylko prąd
zmienny. Inne sondy prądowe wykorzystują czujnik Halla  hallotron  dzięki czemu mierzą prądy stałe i zmienne.
W starszej literaturze można znalez
ć układy przystawek, za pomocą których oscyloskop morze mierzyć inne
parametry, na przykład pojemność, charakterystyki elementów półprzewodnikowych, itd. Obecnie przystawki takie
nie są używane w praktyce. Jedynym wyjątkiem jest układ do pomiaru indukcyjności i maksymalnego prądu pracy
cewek indukcyjnych.
- 26 -
Rys. 26. Charakterystyki sondy 1:100
Fot. 15. Sonda czynna 1GHz (1MW� 1pF) Fot. 16. Sonda prądowa do oscyloskopu
3.9. Zakłócenia i błędy
Należy jeszcze wspomnieć, że w pewnych sytuacjach nie stosuje się ani żadnych fabrycznych sond, ani
 samoróbki z przewodu ekranowanego, tylko łączy się badany układ z gniazdem wejściowym oscyloskopu za
pomocą dwóch krótkich (do 10cm) jednożyłowych przewodów; jedna żyła to masa, druga  sygnał. Jeśli przewody
nie są ze sobą skręcone, pojemność takiej  sondy jest praktycznie żadna, poniżej 1pF, i badany układ obciążony jest
tylko pojemnością i rezystancją wejściową oscyloskopu.
Takie dwa przewody mogą jednak działać jak antena i zbierać z otoczenia różne  śmieci , w tym
zakłócenia. Dlatego metoda z gołymi krótkimi przewodami może być stosowana przy sygnałach o większej
amplitudzie. Przy badaniu małych sygnałów w obecności silnych zakłóceń, zapewne konieczny będzie przewód
ekranowany lub koncentryczny. I tu warto zwrócić uwagę na kilka istotnych spraw.
Wśród użytkowników przyrządów pomiarowych panuje powszechne przekonanie, że przewód ekranowany
całkowicie likwiduje wszelkie problemy z przenikaniem, czy  zbieraniem zakłóceń z otoczenia. Jest w tym sporo
prawdy, ale jak zwykle nie jest to prawda ostateczna. Rzeczywiście, ekranowany przewód, którego ekran jest
- 27 -
podłączony do masy układu, nie dopuszcza do środkowej żyły zakłóceń przedostających się przez pole
elektrostatyczne i elektromagnetyczne. Ale należy tu jeszcze wziąć pod uwagę wpływ pola magnetycznego. Jak
podają mądre książki, żeby wyeliminować wpływ pola magnetycznego, należy zastosować ekran, a właściwie
pancerz, stalowy o grubości powyżej 10mm lub miedziany jeszcze grubszy...
W praktyce wcale nie jest to potrzebne, trzeba tylko rozumieć pewną ważną sprawę. O ile pod wpływem
pola elektrycznego, zakłócenie może się zaindukować w jednym przewodzie, o tyle pole magnetyczne może
zaindukować napięcie i prąd tylko w pętli czyli w zwoju lub zwojach. Pętla lub wielozwojowa cewka podłączona do
wejścia oscyloskopu może więc pełnić rolę czujnika pola magnetycznego.
Na rysunku 27 pokazano trzy sytuacje. Rysunek 27a pokazuje jak zrobić pętlę do pomiaru pół
magnetycznych. Tymczasem wielu użytkowników stosując fabryczną sondę lub przewód ekranowany, nie podłącza
do badanego układu masy sondy, tylko dla wygody, do połączenia mas oscyloskopu i układu stosuje oddzielny
przewód, jak pokazano na rysunku 27b. Tworzą tym samym większą lub mniejszą pętlę, która zbiera z otoczenia
zakłócenia przenoszone przez pole magnetyczne. Należy tu podkreślić, że zakłócenia te nie są duże, i problem
pojawia się tylko przy pomiarach małych napięć, rzędu miliwoltów. Przy dużych sygnałach można stosować sposób
z rysunku 27b, bo rzeczywiście jest wygodny.
Natomiast przy małych sygnałach należy minimalizować powierzchnię pętli tworzonej przez przewód masy,
jak pokazano to na rysunku 27c. Sprawa połączenia masy ma też bardzo duże znaczenie przy obserwacji krótkich
impulsów. Przy niewłaściwym połączeniu, np. wg rysunku 27b, obraz zboczy impulsów będzie zniekształcony
i może wprowadzić w błąd obserwatora. Będzie on potem szukał w układzie przyczyny zniekształceń impulsów, gdy
tymczasem impulsy w układzie będą prawidłowe, natomiast przyczyną zniekształceń obrazu w oscyloskopie będzie
właśnie niepoprawne prowadzenie obwodu masy. Błędne jest także dwukrotne połączenie obwodu masy, tak  na
wszelki wypadek . Dlatego rysunek 28 jest przekreślony. W takiej sytuacji ekran kabla i dodatkowy przewód
tworzą pętlę. W pętli tej indukuje się prąd, być może o znacznej wartości, który na rezystancji ekranu kabla może
wywołać zauważalny spadek napięcia.
Rys. 27. Szkodliwa pętla w pomiarach oscyloskopowych
- 28 -
Rys. 28.Błędne prowadzenie  podwójnej masy
Przy okazji omawiania zakłóceń warto jeszcze wspomnieć o kolejnej możliwości utworzenia pętli masy.
Większość oscyloskopów ma wtyczkę  z uziemieniem . Bolec uziemiający jest połączony z obudową oscyloskopu,
czyli masą. Jeśli używany zasilacz ma takie same połączenie obwodu  uziemienia , wtedy połączenie przewodami
masy zasilacza, masy układu i masy oscyloskopu zamknie takową pętlę. Na problemy z taką pętlą masy można się
natknąć bardzo często i nie ma jednoznacznej reguły, jak wtedy postąpić. W każdym razie generalnie należy unikać
pętli masy i stosować sposób z rysunku 27c.
UWAGA!!!
Powyższy materiał opracowano na podstawie materiałów zawartych w czasopiśmie
 Elektronika dla Wszystkich .
- 29 -
4. Przebieg ćwiczenia
4.1. Realizacja pomiarów oscyloskopem analogowym
4.1.1. Pomiar napięcia
Przebieg ćwiczenia:
1. Połączyć przewodem gniazdo BNC  UG1 z kanałem 1. oscyloskopu zgodnie z rys. 29.
2. Przełącznikiem wyboru rodzaju generowanego sygnału wybrać sygnał przebiegu trójkątnego   .
3. Włączyć zasilanie oscyloskopu i stanowiska laboratoryjnego.
4. Dokonać pomiaru parametrów przebiegu określając:
-� wartość międzyszczytową napięcia;
-� błąd pomiaru.
5. Naszkicować przebieg zarejestrowanego sygnału.
Oscyloskop
Stanowisko laboratoryjne
Zasilanie
UG UG UG QA QB QC QD QE
1 2 2
I
0
STANOWISKO LABORATORYJNE DO POMIARU PARAMETRÓW SYGNAA
ÓW OKRESOWYCH UG
OSCYLOSKOPEM ANALOGOWYM I CYFROWYM
1
Oscyloskop analogowy Oscyloskop cyfrowy
UG UG 2
2
Generator G1 R
Kanał
C
QA
1
QB
QC
QD
UG 1
QE
Rys. 29. Schemat blokowy stanowiska laboratoryjnego do pomiaru napięcia
Przykładowy obraz przebiegu napięcia trójkątnego przedstawiony jest na rys. 30.
d
Rys. 30. Przykładowy obraz na ekranie oscyloskopu przy przebiegu trójkątnym
Wartość międzyszczytową napięcia Up-p (pik pik) przebiegu wyznaczyć można ze wzoru:
Up-� p =� d �� K (1)
gdzie:
d  wysokość obrazu badanego napięcia w działkach lub w cm,
K  aktualna wartość współczynnika odchylania pionowego (wzmocnienia w torze Y) w V/cm lub V/dz.
Wartość skuteczną U napięcia wyznaczyć można ze wzoru:
d �� K
U =� (2)
2 2
- 30 -
or
G
2
Generat
iczny
Licznik
asynchron
Pomiar wartości międzyszczytowej napięcia obarczony jest błędem:
D�d
d�U =� d�U =� +� d�k (3)
p
d
gdzie:
D�d - niedokładność odczytu długości odcinka d (na ogół nie lepsza od 0,5 mm),
d�K - niedokładność określenia współczynnika odchylenia pionowego (błąd kalibracji wzmocnienia toru Y).
UWAGA!!!
Przy ustawieniu przełącznika sprzężenia na pozycję AC występuje sprzężenie pojemnościowe eliminujące z
przedstawionego na ekranie przebiegu składową stałą. Jeżeli badany sygnał ma składową stałą, to przełączenie
przełącznika sprzężenia z pozycji AC w pozycję DC spowoduje przesunięcie przebiegu w górę (przy składowej stałej
dodatniej) lub w dół (przy składowej stałej ujemnej). Wartość składowej stałej napięcia określić można mnożąc
wielkość odchylenia w działkach przez wybraną przełącznikiem wartość współczynnika odchylenia pionowego.
4.1.2. Pomiar częstotliwości
4.1.2.1. Pomiar częstotliwości przez pomiar okresu
Przebieg ćwiczenia:
1. Połączyć przewodem gniazdo BNC  UG1 z kanałem 1 oscyloskopu zgodnie z rys. 29.
2. Przełącznikiem wyboru rodzaju generowanego sygnału wybrać sygnał przebiegu prostokątnego   .
3. Włączyć zasilanie oscyloskopu i stanowiska laboratoryjnego.
4. Dokonać pomiaru parametrów przebiegu określając:
-� okres przebiegu;
-� częstotliwość przebiegu;
-� błąd pomiaru.
5. Naszkicować przebieg zarejestrowanego sygnału.
Rys. 31. Przykładowy obraz na ekranie oscyloskopu przy pomiarze częstotliwości sygnału prostokątnego
Częstotliwość badanego przebiegu określa się ze wzoru:
1
f =� (4)
l * C
gdzie:
l  odczytana z ekranu oscyloskopu długość w cm odcinka odpowiadająca okresowi badanego przebiegu,
C  wartość współczynnika podstawy czasu w m�s, ms lub s.
- 31 -
Błąd pomiaru częstotliwości jest równy:
D�l
d� =� +� d�c (5)
f
l
gdzie:
D�l - niedokładność odczytu długości odcinka l,
d�c - niedokładność określenia współczynnika odchylenia poziomego.
4.1.2.2. Pomiar częstotliwości metodą figur Lissajous
UWAGA!!!
Przy pomiarze częstotliwości metodą figur Lissajous poza oscyloskopem wymagany jest generator wzorcowy
(zwykle napięcia sinusoidalnego) o regulowanej częstotliwości. Schemat blokowy układu pomiarowego
przedstawiony jest na rys. 32.
Generator wzorcowy o y
ródło sygnału mierzonego
Oscyloskop
Zasilani
Q e
UG UG UG QA QC QD QE
1 2 2
B I
regulowanej częstotliwości
0
STANOWISKO LABORATORYJNE DO POMIARU PARAMETRÓW SYGNAA
ÓW OKRESOWYCH
OSCYLOSKOPEM ANALOGOWYM I CYFROWYM
Wej X Wej Y
Oscyloskop analogowy Oscyloskop cyfrowy
U
UG 2
2 G
Generator G1 R
C
Q
A
QB
Q
C
Q
UG 1 D
Q
E
Rys. 32. Schemat ogólny układu do pomiaru częstotliwości metodą figur Lissajous
Oscyloskop należy przełączyć w tryb pracy X-Y (wyłączony generator podstawy czasu). Do wejścia Y
oscyloskopu doprowadza się sygnał o nieznanej częstotliwości fy, a do wejścia X napięcie z generatora wzorcowego
o regulowanej częstotliwości fw. Częstotliwość generatora wzorcowego reguluje się tak, aby na ekranie otrzymać
obraz nieruchomy (występuje to tylko wtedy, jeżeli stosunek obu częstotliwości jest równy stosunkowi dwu liczb
całkowitych).
Kształt krzywej, którą strumień elektronów wyznacza na ekranie zależy od kształtu, częstotliwości i kąta
przesunięcia fazowego przebiegów napięć doprowadzonych do wejść X i Y. Przykład figury Lissajous dla napięć
sinusoidalnych o stosunku częstotliwości f / fw =� 4 / 1 przedstawiono na rys. 33.
y
f
4
y
=�
fw 1
Rys. 33. Przykład figury Lissajous
- 32 -
G
2
ator
Gener
niczny
Licznik
asynchro
Stosunek częstotliwości oblicza się ze stosunku liczby przecięć figury Lissajous z prostymi pomocniczymi
równoległymi do osi x i y. Proste powinny być tak poprowadzone, aby nie były styczne i nie przechodziły przez
punkty węzłowe figury. Zasadę zliczania punktów przecięć wyjaśnia rys. 33. Częstotliwość f mierzonego sygnału
y
wyznacza się ze wzoru:
N
f =� fw x (6)
y
N
y
Oscyloskop służy praktycznie jako wskaz
nik porównania i praktycznie nie wpływa na błąd pomiaru
częstotliwości. Dokładność metody osiąga dokładność wzorca.
Przy tym samym stosunku częstotliwości f / fw , w zależności od różnicy faz początkowych między
y
sygnałami, można zaobserwować kilka obrazów. Przykładowe kształty figur Lissajous dla różnych przesunięć
fazowych przy stosunku częstotliwości równym 1 przedstawiono na rys. 34.
Rys. 34. Kształty figur Lissajous przy f =� fw i przy różnych przesunięciach
y
Przebieg ćwiczenia:
1. Połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 32.
2. Przełączyć oscyloskop w tryb pracy X-Y.
3. Przełącznikiem wyboru rodzaju generowanego sygnału wybrać sygnał przebiegu sinusoidalnego   .
4. Włączyć zasilanie oscyloskopu, generatora i stanowiska laboratoryjnego.
5. Dobrać optymalne warunki pracy oscyloskopu w celu jak najlepszego zobrazowania przebiegów na ekranie
lampy oscyloskopowej.
6. Dokonując regulacji częstotliwości generatora wzorcowego określić parametry przebiegu generowanego
przez generator G1 stanowiska laboratoryjnego.
7. Naszkicować przebieg zarejestrowanego sygnału.
4.1.3. Pomiar przesunięcia fazowego
4.1.3.1. Pomiar przesunięcia fazowego za pomocą oscyloskopu dwukanałowego.
Zasada pomiaru przesunięcia fazowego za pomocą oscyloskopu dwukanałowego przedstawiona jest na rys. 35.
Przebieg ćwiczenia:
1. Połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 32.
2. Przełączyć oscyloskop w tryb pracy normalnej.
3. Przełącznikiem wyboru rodzaju generowanego sygnału wybrać sygnał przebiegu sinusoidalnego   .
4. Włączyć zasilanie oscyloskopu, generatora i stanowiska laboratoryjnego.
5. Ustawić poziome osie zerowe obu kanałów na tym samym poziomie.
6. Dokonać pomiaru parametrów przebiegu i określić przesunięcie fazowe sygnałów.
7. Naszkicować przebieg zarejestrowanego sygnału.
- 33 -
u
uA uB
t
a
b
Rys. 35. Przykładowy obraz przebiegów przy pomiarze przesunięcia za pomocą oscyloskopu dwukanałowego
Poziome osie zerowe obu obrazów muszą się pokrywać. Kąt przesunięcia fazowego j� oblicza się ze wzoru:
a
j� =� 2p� (7)
b
Błąd względny określenia kąta przesunięcia fazowego wyznaczyć można ze wzoru:
D�a D�b
d�j� =� +� (8)
a b
Z uwagi na to, że błąd określenia kąta przesunięcia fazowego jest tym większy im mniejsze są długości odcinków
a i b, należy pokrętłem płynnej regulacji podstawy czasu dobrać taką nastawę (nie trzeba jej znać) wartość podstawy
czasu, aby wartości a i b były możliwie jak największe.
4.1.3.2. Pomiar przesunięcia fazowego za pomocą oscyloskopu jednokanałowego
Pomiar przesunięcia fazowego pomiędzy przebiegami sinusoidalnymi można dokonać w układzie oscyloskopu
jednokanałowego pracującego w trybie X-Y. Jeden z przebiegów podaje się do wejścia X oscyloskopu a drugi do
wejścia Y. Na ekranie widoczna jest elipsa. Układ i zasada pomiaru przesunięcia fazowego za pomocą oscyloskopu
jednokanałowego przedstawiony jest na rys. 36. Pokrętła płynnej czułości współczynników odchylania toru X i Y
należy dobrać tak, aby obraz był możliwie największy a maksymalne przemieszczenia plamki w kierunku osi x i y
były sobie równe.
Przebieg ćwiczenia:
1. Połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 32.
2. Przełączyć oscyloskop w tryb pracy X-Y.
3. Przełącznikiem wyboru rodzaju generowanego sygnału wybrać sygnał przebiegu sinusoidalnego   .
4. Włączyć zasilanie oscyloskopu, generatora i stanowiska laboratoryjnego.
5. Dobrać optymalne warunki pracy oscyloskopu w celu jak najlepszego zobrazowania przebiegów na ekranie
lampy oscyloskopowej.
6. Dokonując regulacji częstotliwości generatora wzorcowego, wykonać pomiar parametrów przebiegu
i określić przesunięcie fazowe sygnałów.
7. Naszkicować przebieg zarejestrowanego sygnału.
- 34 -
a) b)
b
Y0 B
a
X0
A
Rys. 36. Przykładowy obraz przebiegu na ekranie oscyloskopu przy pomiarze przesunięcia fazowego za pomocą
oscyloskopu jednokanałowego: a) ilustracja metody sinusa, b) ilustracja metody tangensa
Kąt przesunięcia fazowego określić można metodą sinusa na podstawie wymiarów elipsy ze wzoru:
X0 Y0
j� =� arcsin =� arcsin (9)
A B
z błędem bezwzględnym:
1 D�X0 X0 1 D�Y0 Y0
ć� ć�
D�j� =� +� D�A�� =� +� D�B�� (10)
�� �� �� ��
2 2
X0 Ł� A A2 ł� Y0 Ł� B B2 ł�
ć� �� ć� ��
1-� 1-�
�� �� �� ��
A B
Ł� ł� Ł� ł�
Kąt przesunięcia fazowego określić też można metodą tangensa na podstawie stosunku długości małej osi do
długości wielkiej osi elipsy ze wzoru:
b
j� =� 2arctg (11)
a
z błędem bezwzględnym:
2 D�b b
ć�
D�j� =� +� D�a�� (12)
�� ��
b2 Ł� a a2 ł�
1+�
a2
4.2. Realizacja pomiarów oscyloskopem cyfrowym HP serii 54&
4.2.1. Pomiary napięcia i czasu
Celem niniejszego podpunktu jest wyznaczenie stałej czasowej układu całkującego na podstawie pomiarów
napięcia i czasu, przeprowadzonych za pomocą oscyloskopu. Badany układ całkujący jest pobudzony przebiegiem
prostokątnym. Stałą czasową RC (rys. 37) można wyznaczyć na podstawie pomiaru czasu t oraz napięć U(t1) i U(t2).
- 35 -
Rys. 37. Przebieg napięcia w układzie całkującym pobudzonym napięciem prostokątnym
Przebieg ćwiczenia:
1. Połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 38.
2. Przełączyć oscyloskop w tryb pracy normalnej.
3. Włączyć zasilanie oscyloskopu i stanowiska laboratoryjnego.
4. Dobrać optymalne warunki pracy oscyloskopu w celu jak najlepszego zobrazowania przebiegów na ekranie
oscyloskopu.
5. Zatrzymać przebieg na ekranie oscyloskopu i przy pomocy kursorów dokonać pomiarów wartości czasu t
oraz napięć U(t1) i U(t2)  zgodnie z rys. 37.
6. Wyznaczyć stałą czasową RC układu.
7. Wydrukować zarejestrowaną charakterystykę.
UWAGA!!!
W celu wyznaczenia wartości napięcia U(t1) wybrać kursory poziome i jeden z nich przy pomocy pokrętła ustawić
na linii zerowej. Uaktywnić drugi kursor i ustawić go w punkcie odpowiadającym U(t1). Odczytać wartość
"U(1)=U(t1). Analogicznie wyznaczyć wartość U(t2). Wartość t zmierzyć przy pomocy kursorów pionowych "t(1)=t.
Oscyloskop
Stanowisko laboratoryjne
Kanał
Zasilanie
UG UG UG QA QB QC QD QE
1 2 2
I
UG2 UG2
0 1
R
STANOWISKO LABORATORYJNE DO POMIARU PARAMETRÓW SYGNAA
ÓW OKRESOWYCH
OSCYLOSKOPEM ANALOGOWYM I CYFROWYM
Oscyloskop analogowy Oscyloskop cyfrowy
UG UG 2
2
Generator G1 R
C C
QA
Kanał
QB
QC
QD
UG 1 2
QE
Rys. 38. Schemat ogólny układu do pomiaru napięcia i czasu przy pomocy oscyloskopu cyfrowego
4.2.2. Pomiary parametrów impulsów w przebiegu okresowym
Generatory impulsów prostokątnych w rzeczywistości generują impulsy, których kształt odbiega od idealnego
prostokąta. Do pomiaru podstawowych parametrów impulsów używa się oscyloskopu. Do podstawowych
parametrów należą:
- kształt przebiegu, polaryzacja impulsu, amplituda maksymalna i minimalna,
- maksymalna i minimalna szerokość impulsu,
- częstotliwość powtarzania i maksymalny współczynnik wypełnienia,
- składowa stała impulsu wyjściowego,
- czas narostu i czas opadania.
- 36 -
or
G
2
Generat
iczny
Licznik
asynchron
Celem podpunktu jest pomiar następujących parametrów impulsów:
" napięcia międzyszczytowego Vpp (100%, 90%, 50%, 10%, 0, tr, T, tw, tf),
" napięcia skutecznego Vrms,
" napięcia średniego Vavg,
" częstotliwości f,
" okresu T,
" czas trwania dodatnich impulsów tw,
" współczynnika wypełnienia k,
" czasu narastania tr,
" czasu opadania tf.
Rys. 39. Graficzny przykład sposób pomiaru wybranych parametrów przebiegu o charakterze impulsowym
Przebieg ćwiczenia:
1. Połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 40.
2. Przełączyć oscyloskop w tryb pracy normalnej.
3. Włączyć zasilanie oscyloskopu i stanowiska laboratoryjnego.
4. Dobrać optymalne warunki pracy oscyloskopu w celu jak najlepszego zobrazowania przebiegów na ekranie
oscyloskopu.
5. Zatrzymać przebieg na ekranie oscyloskopu i przy pomocy kursorów dokonać pomiarów wartości
parametrów na wstępie niniejszego podpunktu.
6. Wydrukować zarejestrowany przebieg.
Oscyloskop
Stanowisko laboratoryjne
Zasilanie
UG UG UG QA QB QC QD QE
1 2 2
I
UG2 UG2
0
R
STANOWISKO LABORATORYJNE DO POMIARU PARAMETRÓW SYGNAA
ÓW OKRESOWYCH
OSCYLOSKOPEM ANALOGOWYM I CYFROWYM
Oscyloskop analogowy Oscyloskop cyfrowy
UG UG 2
2
Generator G1 R
C C
QA
Kanał
QB
QC
QD
UG 1 1
QE
Rys. 40. Schemat ogólny układu do pomiaru parametrów impulsów
- 37 -
or
G
2
Generat
iczny
Licznik
asynchron
4.2.3. Obserwacja przebiegów w układach cyfrowych
Celem podpunktu jest obserwacja przebiegów na wyjściu licznika binarnego 7493 oraz na bramce typu AND.
Przebieg ćwiczenia:
1. Połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 41.
2. Przełączyć oscyloskop w tryb pracy normalnej.
3. Włączyć zasilanie oscyloskopu i stanowiska laboratoryjnego.
4. Dobrać optymalne warunki pracy oscyloskopu w celu jak najlepszego zobrazowania przebiegów na ekranie
oscyloskopu.
5. Zatrzymać przebiegi na ekranie oscyloskopu i mierząc wartości podstawowych parametrów
charakteryzujących je dokonać ich odwzorowania na papierze milimetrowym.
6. Zmieniając podłączenia przewodów sygnałowych pomiędzy wyjściami U G2, QA, QB, QC, QD, QE,
odwzorować przebiegi na poszczególnych wyjściach na wspólnej osi czasu.
UG2
Stanowisko laboratoryjne
Oscyloskop
Zasilanie R
UG 1 UG 2 UG 2 QA QB QC QD QE
I
0
STANOWISKO LABORATORYJNE DO POMIARU PARAMETRÓW SYGNAA
ÓW OKRESOWYCH Kanał 1
OSCYLOSKOPEM ANALOGOWYM I CYFROWYM
Oscyloskop analogowy Oscyloskop cyfrowy
UG UG 2
2
Generator G1 R
C
QA
Kanał 2
QA
QB
QC
QD
UG 1
QE
QB
Rys. 41. Schemat ogólny układu do obserwacji przebiegów w układach cyfrowych
4. Sprawozdanie
Sprawozdanie powinno zawierać notatkę z treścią zawierającą wyniki obliczeń zrealizowanych w trakcie
ćwiczenia oraz wyznaczonych w oparciu o zarejestrowane przebiegi czasowe. Treść sprawozdania należy wzbogacić
wydrukowanymi charakterystykami zarejestrowanych przebiegów.
- 38 -
or
G
2
Generat
iczny
Licznik
asynchron