Politechnika Lubelska	Laboratorium Metrologii
w Lublinie	Ćwiczenie Nr 7
Nazwisko i Imię: Czech Paweł, Tatkiewicz Grzegorz, Szymański Artur		Semestr 3	Grupa ED 3.5	Rok akad. 2009/2010
Temat ćwiczenia: Pomiary oscyloskopem katodowym.			Data wykonania 9.11.2009	Ocena

Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z budową oraz zasadą działania oscyloskopu katodowego a także ze sposobami wykonywania pomiarów za jego pomocą.

Wykaz przyrządów:

• Dwójnik RC

• Licznik 7439

• Oscyloskop OS-5020G 20MHz, dokładność x=±5%

• Cyfrowy miernik częstotliwości : 1Hz<fx≤500kHz , 0,2Vp≤Ux≤400Vp, Zwe=100kΩ

Pomiar okresu sygnału.

Schemat 1. Schemat układu pomiarowgo.

Z generatora wewnętrznego oscyloskopu zadać sygnał sinusoidalny o częstotliwości kilkunastu kiloherców. Dobrać podstawę czasu tak, aby można było wyznaczyć okres sygnału. Zaobserwować obraz na ekranie dla różnych nastaw pokrętła VARIABLE (płynnej regulacji podstawy czasu).

Pomiar sygnału ze składową stałą.

Schemat 2. Schemat układu pomiarowego.

Z generatora oscyloskopu zadać sygnał sinusoidalny ze składową stałą. Po przełączeniu przełącznika AC/DC na GND ustawić linię przebiegu tak, aby pokrywała się z linią narysowaną na skali oscyloskopu. Zaobserwować, jaki wpływ na pokazywany obraz ma położenie przełącznika AC/DC.

Pomiary dwukanałowe.

Schemat 3. Schemat układu pomiarowego.

Zaobserwować sygnał na wejściu dwójnika RC i wyjściu z tego dwójnika w zależności od zmiany jego parametrów. Na wejście podać sygnał prostokątny o częstotliwości 100Hz.

Cv=1V/dz

Ct=1ms/dz

f=136Hz

R=1kΩ

C=1,5μF

R=1kΩ

C=2,2μF

R=1kΩ

C=3,3μF

Pomiar sygnałów cyfrowych.

Schemat 5. Schemat układu pomiarowego.

Zaobserwować przebiegi na wejściu i wyjściu licznika.

F_we=13777Hz

U_we=4,8V

F_wy=1722Hz

U_wy=3,6V

F_we=13777Hz

U_we=4,8V

F_wy=3444Hz

U_wy=3,6V

F_we=13777Hz

U_we=4,8V

F_wy=861Hz

U_wy=3,6V

F_we=13777Hz

U_we=4,8V F_y=6889Hz

U_wy=3,6V

Wnioski.

Pomiary okresu sygnału wykonany został przez pomiar długości okresu sygnału i wymnożenie go przez stałą podstawy czasu. Jeżeli podczas pomiaru podstawa czasu została dodatkowo rozciągnięta (ekspansja - skokowe zwiększenie szybkości), to otrzymany wynik należało podzielić przez wartość ekspansji (w badanym oscyloskopie ekspansja wynosiła 10).

W celu dokonania prawidłowego odczytu podstawy czasu należało skalibrować generator podstawy czasu, ustawiając pokrętło płynnej regulacji w skrajnym prawym położeniu. Wówczas szybkość podstawy czasu będzie równa szybkości wskazanej przez przełącznik skokowej zmianie częstotliwości podstawy czasu.

Dokładność odczytu długości okresu zależała od trudności określenia punktów przejścia przebiegu przez zero i niedokładności generatora podstawy czasu.

Pokrętło płynnej regulacji podstawy czasu (VARIABLE) umożliwia płynną zmianę skali podstawy czasu. Dzięki tej funkcji jest możliwe dowolne dobranie długości impulsu, lub liczby okresów przebiegów na ekranie.

Pomiar sygnału w trybie AC (tylko składowa zmienna) polegał na tym, że sygnał przekazywany był na wejście Y przez szeregowy kondensator, stąd w obserwacji tego samego przebiegu w trybie DC (składowa zmienna i stała) widoczne było dodanie składowej stałej o wartości około 0,2V.

Podczas pomiarów w trybie AC szeregowo włączony kondensator wprowadzał tłumienie oraz przesunięcie fazowe dla niskich częstotliwości.

Pomiary dwukanałowe realizowane były w trybie DUAL, badanym układem był układ całkujący RC. Przy zmianie parametrów układu τ=R*C, dla coraz większych τ, wyjściowy sygnał osiągał coraz mniejszą amplitudę, związane było to z ograniczonym czasem ładowania C.

Kolejną badaną funkcją oscyloskopu była praca sumacyjna ADD (w połączeniu z funkcją INVERSE, odwrócenia fazy jednego z badanych przebiegów - praca różnicowa). Praca różnicowa była wykonywana w ćwiczeniu i na ekranie widoczna była różnica między sygnałem prostokątnym na wejściu, a sygnałem wyjściowym o odwróconej fazie. Praca ADD oraz INVERSE może zostać wykorzystana, jeżeli na jeden kanał zostanie podany sygnał badany wraz z zakłóceniami, a na drugi kanał sam sygnał niepożądany, to po przyjęciu pracy ADD+INVERSE, na ekranie pojawi się badany przebieg bez zakłóceń.

Badanie częstotliwości metodą krzywych Lissajus odbywało się w trybie X-Y (z wyłączoną podstawą czasu). Dokładność tej metody zależy od dokładności generatora wzorcowego oraz z powodu trudności uzyskania stabilnego obrazu dla wyższych częstotliwości.

Z obserwacji licznika 7493 można stwierdzić, że był to 4-bitowy licznik dwójkowy. Wyjście D odpowiadało bitowi b₀, B≡b₁, A≡b₂, C≡b₃. Zmiana sygnału na wyjściu licznika była wywoływana narastającym zboczem sygnału prostokątnego generatora (przy odpowiednim impulsie). W badaniu licznika można było skorzystać z trybu płynnej regulacji podstawy czasu (VARIABLE), aby dobrać dowolnie liczbę okresów przebiegów na ekranie.

1

CH1

CH2

GEN

CH1

CH2

GEN

CH1

CH2

GEN

Dwójnik RC

CH1

CH2

GEN

Licznik 7493

---