POLITECHNIKA LUBELSKA		Laboratorium Metrologii
w LUBLINIE		Ćwiczenie nr 7
Nazwisko	Imię		Semestr	Grupa	Rok akademicki
Temat ćwiczenia				Data wykonania	Ocena
Pomiary oscyloskopem katodowym.

Cel ćwiczenia.

Zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz sposobem wykonywania pomiarów oscyloskopem katodowym.

Spis użytych przyrządów:

• Dwójnik RC

• Oscyloskop OS-5020G 20MHz

• Generator TYP G430 nr PL-P3-707/E6

• Układ do badania diody: germanowej, krzemowej i LED

1. Kompensacja sondy pomiarowej.

Kompensacja sondy została pominięta.

2. 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).

3. 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.

4. 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.

5. Pomiary między dwoma punktami nieuziemionymi.

Schemat pomiarowy podobny jak w punkcie 4 z wyjątkiem dwóch oddzielnych sąd podłączonych na wejście dwójnika RC, z wyjścia wewnętrznego generatora oscyloskopu oraz z wyjścia CH1.

6. Pomiary częstotliwości.

Schemat 4. Schemat układu pomiarowego.

Za pomocą generatora zewnętrznego zbadać generator wewnętrzny oscyloskopu na każdym zakresie (pokrętło płynnej regulacji częstotliwości nastawić na 1). Częstotliwość wyznaczyć metodą krzywych Lissajus.

Lp.	fX [Hz]	fY [Hz]	NX	NY
1	11,0	11	2	2
2	110,0	220	4	2
3	1066,7	3200	6	2
4	10500,0	21000	4	2

f_x - częstotliwość generatora wewnętrznego oscyloskopu (pokrętło płynnej regulacji ustawione na 1)

f_y - częstotliwość generatora

Obliczenia:

7. Pomiar sygnałów cyfrowych.

Schemat 5. Schemat układu pomiarowego.

Zaobserwować przebiegi na wejściu i wyjściu licznika.

8. Pomiar elementów półprzewodnikowych.

Za pomocą oscyloskopu zdjąć charakterystykę diody germanowej, krzemowej i LED.

Pomiary nie zostały wykonane.

Pomiary należało wykonać w trybie pracy X-Y, z wyłączoną podstawą czasu. Obraz na ekranie będzie zależny od przebiegów podawanych na wejścia X i Y, przedstawiając zmianę podanego na wzmacniacz napięcia Y w funkcji zmian napięcia podanego na wzmacniacz X, czyli Y=f(X).

W ćwiczeniu na wejście Y należało podać sygnał proporcjonalny do zmian napięcia na diodzie, a na wejście X sygnał proporcjonalny do prądu (można tego dokonać włączając szeregowo z diodą R=1Ω, a ponieważ I=U/R, to I~U. Aby nie popełnić dużego błędu należało spełnić warunek r_diody>>R).

9. 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

t

t

u(t)

u(t)

2,1 div

1,9 div

2 div

2 div

Przełącznik na AC Przełącznik na DC

f=588Hz, 2V/div

CH1

CH2

GEN

CH1

CH2

GEN

CH1

CH2

GEN

Dwójnik RC

CH1

CH2

GEN

Generator

CH1

CH2

GEN

Licznik 7493

---