1. Opis elementów regulacyjnych na płycie czołowej oscyloskopu
Na płycie czołowej można wyróżnić kilka pól z przełącznikami i pokrętłami, odpowiadającymi różnym ustawieniom oscyloskopu:
a) LEVEL Pokrętło regulacji poziomu sygnału wyzwalającego.
b) VERTICAL sterowany za pomocą regulatora VOLTS/DIV.
c) FOCUS Pokrętło regulacji ostrości plamki. Przełącznik wyboru rozciągu (szybkości) podstawy czasu w zakresie od 0.2 s/działkę do 0.1 s/działkę.
d) TIME/DIV Pokrętło płynnej regulacji rozciągu (szybkości) podstawy czasu. Przy pomiarze czasu pokrętło powinno się znajdować w prawym skrajnym położeniu.
e) X-POS Pokrętło regulacji położenia plamki (przebiegu) w poziomie.
f) XY Przełącznik trybu pracy oscyloskopu (normalny- XY).
g) HOLD OFF Pokrętło regulacji czasu trzymania pomiędzy kolejnymi przebiegami podstawy czasu.
h) INTENS. Pokrętło regulacji jasności plamki.
i) HORIZONTAL sterowany za pomocą regulatora TIME/DIV.
j)INV. CH I Przełącznik umożliwiający odwrócenie sygnału wyświetlanego w kanale pierwszym CH I. W połączeniu z przełącznikiem nr 31 oznaczonym na płycie czołowej jako ADD umożliwia obserwację różnicy sygnałów z kanału drugiego CH II i kanału pierwszego CH I.
k) VOLTS/DIV Przełącznik wyboru wzmocnienia w kanale pierwszym CH I w mV/działkę lub V/działkę. Pokrętło płynnej regulacji wzmocnienia w kanale pierwszym CH I. Przy pomiarze napięcia pokrętło powinno się znajdować w prawym skrajnym położeniu.
2. Zachowanie się oscylogramu podczas automatycznej pracy generatora podstawy czasu.
Praca automatyczna generatora polega na tym, że podstawa jest generowana z częstotliwością własna generatora, co na ogół sprawia, że oscylogram jest niestabilny. Taka też sytuacja pojawiła się podczas naszych pomiarów. Przyczyną tego jest fakt, że aby oscylogram był stabilny, częstotliwość sygnału musi być wielokrotnością częstotliwości generatora podstawy czasu – sygnał musi być zsynchronizowany, co umożliwia tylko tryb normalny generatora.
3. Opis pracy przełącznika elektronicznego w trybie „alternatywnym” oraz „siekanym”.
W trybie alternatywnym stan przełącznika jest zmieniany co okres podstawy czasu, tzn. w trakcie jednego okresu podstawy czasu, kreślony jest np. sygnał z kanału 1. Natomiast w trakcie kolejnego okresu podstawy czasu kreślony jest sygnał z kanału 2. W trybie siekanym przełączanie następuje z częstotliwością własną przełącznika, Zwykle wynosi ona 100kHZ lub więcej. W trybie siekanym, obydwa sygnały są więc przełączane z częstotliwością znacznie przewyższająca częstotliwość podstawy czasu. W tym trybie w trakcie jednego okresu p.cz każdy z sygnałów doprowadzany do płytek Y lampy oscyloskopowej, składa się z krótkich poprzedzielanych krótkimi przerwami tak, że jeśli w jednym sygnale jest rozświetlony odcinek to w drugim jest przerwa i na odwrót. W kolejnym okresie p.cz. odcinki te są nieco poprzesuwane względem odcinków wcześniej wykreślonych, Dzięki bezwładności oka ludzkiego i czasowi poświaty otrzymywany jest ciągły obraz każdego z sygnałów. Tryb siekany jest używany do obserwacji sygnałów przy wolnej podstawie czasu, a tryb alternatywny przy szybkiej. Zastosowanie trybu alternatywnego przy wolnej podstawie czasu powoduje , że strumień elektronów nie nadąża odświeżać obrazu w kolejnych okresach podstawy czasu i następuje migotanie obrazu. Zastosowanie trybu siekanego do obserwacji przebiegów szybkich może w skrajnych sytuacjach doprowadzić do zsynchronizowania przełącznika z generatorem p.cz., co objawi się powstaniem w obrazie stałych przerw- w kolejnych okresach p. cz. zmiany stanu przełącznika elektronicznego nastąpią w tych samych momentach czasowych.
4. Błąd pomiaru częstotliwości.
Jest on uwarunkowany jakością zastosowanych kabli a także częstotliwościami własnymi obu generatorów. Na wielkość błędu mają także wpływ umiejętności osoby wykonującej pomiary.
5. Ruchomy oscylogram.
Przyczyną ruchomego oscylogramu przy pomiarze częstotliwości metodą figur Lissajous jest nierówność częstotliwości sygnałów z wzorca i z badanego źródła. Im mniejsza jest różnica obu tych częstotliwości tym figura wyświetlana na ekranie oscyloskopu jest stabilniejsza. Drugą przyczyną mająca wpływ na stabilność obrazu jest jakość zastosowanego kabla.
6. Zawartość ekranu oscyloskopu cyfrowego po użyciu przycisku „autoscale”.
Przed wciśnięciem klawisza autoscale, obraz na ekranie może być bardzo niedokładny. Przy dużym napięciu obraz może być tak duży, że będziemy widzieć tylko jedną kreskę na ekranie, a przy małym napięciu, może być tak mały, iż będzie się zdawać że jest to prawie linia prosta. Również częstotliwość może powodować to że ekran będzie bardzo nie wyraźny (przy dużej częstotliwości), bądź widoczna będzie również jedna kreska (przy małej częstotliwości). Użycie klawisza autoscale powoduje dobrania odpowiedniej dla danego sygnału wielkości podziałki zarówno dla napięcia jak i czasu tak by na ekranie widać było oscylogram, który będzie zawierał przynajmniej dwa okresy, oraz będzie widoczna amplituda (będzie widać maksimum i minimum oscylogramu).
7. Opis wykresów zawartych w tabeli 2.1.
Stan początkowy wykresu sygnału jest zależny od poziomu wyzwalania, i tak dla synchronizacji „+”:
a) w skrajnym lewym położeniu wykres zaczyna się trochę powyżej wartości minimalnej,
b) w położeniu środkowym wykres rozpoczyna się nieco powyżej poziomu zerowego,
c) w skrajnym prawym położeniu wykres zaczyna się trochę poniżej wartości maksymalnej.
Przy synchronizacji „-” zachodzi symetria wykresu względem osi X, po uwzględnieniu poprawki wynikającej z opóźnienia oscyloskopu i przesuwającej początek wykresu w górę.
Wartość amplitudy nie zależy od pozycji potencjometru „poziom wyzwalania”.
Okres badanego sygnału także nie zależy od poziomu wyzwalania.
8. Opis wykresów zawartych w tabeli 2.2.
Wszystkie wartości wielkości które zostały zmierzone dla kształtu trójkątnego i sinusoidalnego są takie same. Natomiast dla sygnału o kształcie prostokątnym wartości mierzone różnią się nieznacznie w porównaniu z wartościami mierzonymi dla poprzednich kształtów sygnału. Ponadto przebieg okresu dla kształtu trójkątnego i prostokątnego jest podobny.
9. Opis wykresów zawartych w tabeli 3.1.
Użycie klawisza „autoscale” powoduje dobranie odpowiedniej dla danego sygnału wielkości podziałki dla napięcia jak i czasu tak aby na ekranie można było dostrzec oscylogram, zawierający ok. dwóch okresów, oraz całą amplitudę badanego sygnału.
Dla naszych danych:
- współczynnik odchylania: 500 mV, 50 mV, 10 mV.
Po naciśnięciu funkcji „autoscale” oscylogram rozciągał się odpowiednio na wysokość: 5,5 ; 6,6 ; 3,5 działki. Przy wartości współczynnika odchylania 1V oscyloskop dobrał inną stałą podziałki przez co ilość działek jest mniejsza niż dla wcześniejszej wartości współczynnika odchylania.
W dolnej części tabeli ukazane są wykresy ze względu na ilość okresów mieszczących się na jednym oscylogramie.
Dla danych:
- współczynnik czasu: 1 ms ; 200 ns ; 50 ns.
Po naciśnięciu funkcji „autoscale” oscylogram rozciągał się odpowiednio na szerokość: 3, 2, 2 okresów ukazanych na jednym oscylogramie.
10. Pomiar wybranych parametrów:
Ćwiczenie to polegało na wykonaniu pomiarów okresu, wartości międzyszczytowej i amplitudy przy użyciu różnych metod:
a) klasycznej,
b) przesuwu,
c) kursorów,
d) auto.
W metodzie klasycznej pomiaru okresu i wartości międzyszczytowej odczytywaliśmy odpowiednio wartości długości i współczynnika czasu oraz wysokości i współczynnika odchylania mierzonego oscylogramu. Wartości okresu i wartości międzyszczytowej otrzymywane były na podstawie tych dwóch odczytów.
W metodzie przesuwu te dwie wielkości były obliczane po odczytaniu odpowiednich przesunięć (lewo – prawo, góra – dół)i zsumowaniu ich wartości bezwzględnych, natomiast w metodzie kursorów i metodzie auto wystarczyło sczytać dane pomiary, przy metodzie kursorów – po wcześniejszym ich ustawieniu (odpowiednio kursorów pionowych przy pomiarach okresu i kursorów poziomych przy pomiarach wartości międzyszczytowej).
Pomiary amplitudy polegały na odpowiednim odczycie wartości, w metodzie kursorów, po uprzednim ich ustawieniu.
11. Opis wykresów zawartych w tabeli 4.
Figury z tabeli nr.4 są idealnym przypadkiem badania częstotliwości dwóch generatorów metodą figur Lissajous opisanego w tabeli 2.3, gdzie kształt figury nie był stabilny i był zbliżony do elipsoidy. Z tego też powodu powstały błędy które zostały wyliczone w tabeli 2.3.
Kształt figur Lissajous zależy od kształtów badanych sygnałów, i tak:
a) dla dwóch takich samych sygnałów, sinusoidalnych oraz trójkątnych, wykres jest w postaci odcinka nachylonego do osi OX pod kąt 45 stopni.
b) dla trójkąta i sinusa jest to linia krzywa przechodząca przez początek układu współrzędnych. W zależności do którego kanału został doprowadzony jaki sygnał to powstaje odbicie lustrzane tej krzywej.
c) dla dwóch sygnałów prostokątnych powstaje krzywa zamknięta, zbliżona kształtem do kwadratu.
d) dla sygnałów o kształtach prostokątnym i trójkątnym/sinusoidalnym wykresy przedstawiają dwie krzywe równoległe w kształcie nawiasu kwadratowego. W zależności do którego kanału został doprowadzony jaki sygnał to następuje rotacja wykresu o kąt 90 stopni.