INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH WYDZIAŁ ELEKTRONIKI WAT Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych
Sprawozdanie z Laboratorium Miernictwa Elektronicznego 1 Ćwiczenie 2
Temat: OSCYLOSKOPY ANALOGOWE
Grupa: E1Y5S1
Zespól w składzie: 1. Axel Gocan 2. Adam Jędrzejewski 3. Marcin Mikołajczuk

Wykaz przyrządów znajdujących się na stanowiskach:

Lp.	Nazwa przyrządu	Typ	Producent
1	Częstościomierz	PFL-32	ZOPAN
2	Generator funkcji	G-432	MERA TRONIK
3	Generator impulsowy	PGP-7	KABID
4	Generator RC	PO-20	ZOPAN
5	Oscyloskop	EAS-200S	ESCORT

Charakterystyka ogólna badanego oscyloskopu:

Typ oscyloskopu	EAS200S
Liczba kanałów	2
Zakres współczynnika napięcia [V/dz}	1mV ÷ 5V
Zakres współczynnika czasu [s/dz]	2µs ÷ 5s
Źródła napięcia wyzwalania	wewnętrzne: Y1,Y2,Y1 i Y2; zewnętrzne; sieć
Rodzaje wyzwalania	automatyczne; normalne; TV
Rodzaje sprzężenia tory Y	AC, DC, masa
Pasmo częstotliwości toru Y	÷ 20 MHz

Przygotowanie oscyloskopu do pracy:

Działanie elementów regulacyjnych w oscyloskopie:
Dla uzyskania dwuwymiarowego obrazu, potrzebne są dwa układy (pionowy i poziomy) sterowania plamką świetlną. Dlatego elementy odpowiedzialne za regulacje na płycie czołowej oscyloskopu można podzielić na dwa podstawowe zestawy regulatorów:

VERTICAL - zestaw sterujący ruchem plamki świetlnej w pionie - związany z ustawianiem parametrów torów pomiarowych oscyloskopu
HORIZONTAL - zestaw sterujący ruchem plamki świetlnej w poziome - związany z regulacją i wyzwalaniem podstawy czasu

Dodatkowo możemy jeszcze regulować podstawę czasu. Służą do tego dwa tryby pracy oscyloskopu analogowego:

AUTOMATYCZNY – w tym trybie układy automatycznej pracy oscyloskopu analogowego generują impulsy wyzwalające.

NORMALNY – tryb normalny pozwala na generowanie impulsów wyzwalających przez układ wyzwalania rozciągu generatora.

STABILIZACJA OSCYLOGRAMU.

Układ pomiarowy

Badania

	Wyzwalanie zboczem narastającym „+”	Wyzwalanie zboczem opadającym „-”
Położenie pokrętła „Poziom wyzwalania”	lewe
	środkowe
	prawe

Po połączeniu układu zgodnie z zaleceniami i ustawieniu odpowiednich paramentów, zauważamy że, w zależności od ustawienia przełączników wykresy przedstawiane na lampie oscyloskopowej różnią się. Na wykresach Narastanie zboczem narastającym „+”widać jedynie przesunięcie wykresu spowodowane przekręceniem pokrętła poziomu wyzwalania. Natomiast na wykresach Narastanie zboczem narastającym „-” można zauważyć że, jest to odwrócony wykres Narastanie zboczem narastającym „+” odpowiednio ustawiony za pomocą pokrętła poziomu wyzwalania do danego.

PRZYGOTOWANIE OSCYLOSKOPU DO POMIARÓW

Kalibracja napięcia kanałów Y oscyloskopu

Układ pomiarowy:

Sprawdzenie poprawności skalowania współczynników odchylania D_Y.

Kanał	Y1	Y1
Ukal.	1 V	1 V
DY	0,2 V	0,5 V
n= Ukal./DY	5	2

Liczba działek jest wyznaczana według wzoru: n$= \frac{U_{\text{kal.}}}{D_{Y}}$

Wyjaśnić celowość przeprowadzania kalibracji amplitudy w oscyloskopach.

W oscyloskopach poprawne przeprowadzenie kalibracji amplitudy jest bardzo ważne. Gdy mamy poprawnie skalibrowany oscyloskop, można z niego łatwo odczytać napięcie badanego przebiegu ( informacja o napięciu przypadającym na działkę ).

Kalibracja osi czasu w oscyloskopach

Układ pomiarowy

Sprawdzenie poprawności skalowania współczynnika czasu Dt.

Dla zadanych w zadaniu współczynników czasu D_t, ustawiliśmy oscylogram tak aby jeden okres sygnału wzorcowego zajmował pełne pole pomiarowe ( około 10cm lub działek ).

Wyniki pomiarów:

Dt	czas/cm (czas/dz)	fwz.	Twz.	Dtobl.
1	ms/cm (ms/dz)	101 Hz	9,80 ms	0,98 ms/dz
100	µs/cm (µs/dz)	1017 Hz	983,28 µs	98,23 µs/dz
10	µs/cm (µs/dz)	100003 Hz	100,00 µs	10,00 µs/dz
1	µs/cm (µs/dz)	101544 Hz	9,84 µs	0,99 µs/dz

Do obliczeń:

T_wz. wyliczamy ze wzoru:$T_{\text{wz.}} = \frac{1}{f_{\text{wz.}}}$

D_{t obl.} potrzebny był wzór: $D_{\text{t\ obl.}} = \frac{T_{\text{wz.}}}{n}$, gdzie n – liczba działek oscyloskopowych

Porównać współczynniki czasu zmierzone i podane w instrukcji obsługi. Zastanowić się czy konieczna jest częsta kalibracja czasu?

Porównanie współczynników podanych w instrukcji z współczynnikami zmierzonymi, pozwalają określić że nie przekraczają zakresu podanego w specyfikacji. Dlatego nie ma konieczności częstej kalibracji czasu wyzwalania.

Wyjaśnić dlaczego współczesne oscyloskopy nie mają wewnętrznych kalibratorów czasu.

Współczesne oscyloskopy nie są wyposażane w wewnętrzne kalibratory czasu, ponieważ generatory podstawy czasu charakteryzują się małym błędem nieliniowości oraz dużą stabilnością napięcia.

POMIAR WYBRANYCH PARAMETRÓW

Układ pomiarowy

Pomiary:

sinus		DY [V/dz]	H [dz]	Upp [V]
		1	3,5	3,5
		DT [ms/dz]	L [dz]	T [ms]
		0,05	4	0,2
trójkąt		DY [V/dz]	H [dz]	Upp [V]
		1	3,5	3,5
		DT [ms/dz]	L [dz]	tn [ms]
		0,05	2,2	0,11
prostokąt		DT [ms/dz]	L [dz]	T [ms]
		0,05	4	0,11
		DT [ms/dz]	L [dz]	ti [ms]
		0,05	2	0,1

Oznaczenia:

D_Y – współczynnik odchylania,

D_T – współczynnik czasu.

U_pp = H D_Y – wartość międzyszczytowa napięcia,

T = L D_T – okres badanego napięcia,

t_n = L D_T – czas trwania części narastającej napięcia trójkątnego,

t_i = L D_T – czas trwania impulsu,

H – wysokość w [dz] mierzonego oscylogramu,

L – długość w [dz] mierzonego fragmentu oscylogramu,

WYKORZYSTANIE OSCYLOSKOPU DO POMIARU PARAMETRÓW SYGNAŁÓW IMPULSOWYCH.

Układ pomiarowy

Zmierzenie parametrów sygnałów impulsów prostokątnych pozwoliło na wykonanie pomiaru czasu narastania i opadania zboczy impulsów.

Parametry sygnału ustawione na generatorze:

f₁ ≈ 1 kHz

U_i – dowolne

t _i≈ 1 ms

Pomiary

Impulsy pojedyncze	Impulsy podwójne
Wyzwalanie wewnętrzne	Wyzwalanie zewnętrzne
ti = 1[ms] Ti = 13[ms] Ui = 4 [V]	ti = 1 [ms] Ti = 13[ms] Ui = 4 [V]

Oznaczenia:

t_i – czas trwania impulsu;

T_i – okres powtarzania impulsów;

t_op – czas opóźnienia impulsów podwójnych

PRACA DWUKANAŁOWA OSCYLOSKOPU

Zapoznanie się z pracą dwukanałową oscyloskopu

Praca „siekana” i przemienna przełącznika elektronicznego?

Praca „siekana” ( przerywaną lub kluczowaną ( CHOP – chopped ) ) - przełącznik elektroniczny sterowany jest z generatora sterującego o częstotliwości stałej, niezależnej od częstotliwości generatora podstawy czasu: P w pozycji CHOP. Stosowane są częstotliwości przełączania od 10 kHz do 2 MHz. Polega ona na tym, że na ekranie oscyloskopu rysowane są naprzemiennie przebiegi sygnałów podawanych na dwa kanały wejściowe z ogromnie wysoką częstotliwością przełączania. Przełącznik elektroniczny w trakcie rysowania przełącza się wielokrotnie z jednego toru na drugi. Następuje nałożenie na siebie posiekanych obrazów, ponieważ przełączenie nie jest synchroniczne z podstawą czasu.

Praca przemienna ( ALT – alternating ) - przełącznik elektroniczny sterowany jest z generatora podstawy czasu: P w pozycji ALT. Napięcie sterujące pracą przełącznika elektronicznego U_PE ma dwa razy mniejszą częstotliwość niż napięcie generatora podstawy czasu. W każdym cyklu podstawy czasu rysowany jest tylko jeden przebieg. Po przejściu wielu cykli podstawy czasu na ekranie widoczne są oscylogramy obydwu badanych przebiegów u₁ i u₂.

Napięcia u₁ lub u₂ pojawiają się na ekranie z częstotliwością $\frac{f_{\text{p.\ czasu}}}{2}$. Przy obserwacji sygnałów małych częstotliwości występuje migotanie oscylogramu. Z tego względu ten rodzaj pracy stosowany jest przy obserwacji sygnałów o większych częstotliwościach. Polega na tym, że przełączenie kanałów następuje dopiero po pełnym przebiegu podstawy czasu. Można to dokładnie zaobserwować przy używaniu bardzo długich podstaw czasu.

Wykorzystanie oscyloskopu do jednoczesnej obserwacji dwóch sygnałów

Układy pomiarowe

1. Napięcie niezsynchronizowane

Oscyloskop

Generator funkcji

Generator pomiarowy

1. Napięcie zsynchronizowane

Oscyloskop

Generator funkcji

Pomiary:

Napięcie niezsynchronizowane (układ pomiarowy A)
Wyzwalanie z kanału CH1

Napięcie zsynchronizowane (układ pomiarowy B)
Wyzwalanie z kanału CH1