SPRAWOZDANIE
Temat ćwiczenia: Oscyloskop
Ad. II.1. Obserwacja dwóch okresów przebiegu f=1kHz, U=2V.
Pozycje pokręteł i przełączników:
rodzaj wejścia AC
odchylanie Y 2V/div (cal)
przesuw Y położenie środkowe
źródło wyzwalania CH1
mnożnik x1
odchylanie X 0,1ms/div (variable ON - ok. 90%)
tryb wyzwalania NORM
zbocze wyzwalające „-”
poziom wyzwalania ∼0
przesuw X położenie środkowe
Ad. II.2.
Pomiar amplitudy i składowej stałej przebiegów:
1. amplituda: 2,4 div * 1 V/div = 2,4 V
skł. stała: 1,5 div * 1 V/div = 1,5 V
2. amplituda: 2 div * 1 V/div = 2 V
skł. stała: 2,2 div * 1 V/div = 2,2 V
Ad. II.3. Pomiar częstotliwości.
częstotliwość mała: 8 div * 5 ms = 40 ms f = 25 Hz
częstotliwość średnia: 6,7 div * 0,1 ms = 0,67 ms f = 1,49 kHz
częstotliwość duża: (5,2 div / 10) * 2 ms = 1,04 ms f = 961,54 kHz
Ad. II.4. Badanie układów synchronizacji:
a) zmiana poziomu wyzwalania powoduje przesuwanie się obrazu na boki (zmiana fazy początkowej wyzwalania); po przekroczeniu przez poziom wyzwalania wartości amplitudy sygnału wejściowego następuje zerwanie synchronizacji wyświetlania obrazu z obserwowanym przebiegiem.
b) zmiana położenia przełącznika rodzaju zbocza (SLOPE) powoduje przesunięcie obrazu o połowę okresu obserwowanego przebiegu (zmiana fazy wyzwalania o 180°).
c) w przypadku braku prawidłowych impulsów wyzwalających (np. ustawiony zbyt wysoki poziom wyzwalania) podczas pracy w trybie NORM obraz nie jest rysowany (pusty ekran), natomiast w trybie AUTO generowane są impulsy wyzwalające nie zsynchronizowane z obserwowanym przebiegiem (na ekranie obraz „pływa” lub widać wiele przebiegów przesuniętych w fazie, nakładających się na siebie).
d) położenie regulatora wzmacniacza wejściowego Y wpływa na poziom wyzwalania (poziom wyzwalania odnosi się do przebiegu za wzmacniaczem Y).
e) funkcje położeń przełącznika źródła wyzwalania (trigger source):
VERT synchronizacja z przebiegiem (przebiegami) na ekranie
CH1 synchronizacja z przebiegiem podanym na wejście 1
EXT impulsy wyzwalające podawane z zewnątrz (oddzielne wejście)
LINE synchronizacja z napięciem sieci (50Hz)
f) przy braku impulsów wyzwalających w trybie AUTO nie da się ustalić obrazu przy pomocy płynnej regulacji podstawy czasu (obraz „pływa”).
Ad. III.2. Podczas obserwacji dwóch przebiegów (DUAL) w zależności od położenia przełącznika źródła wyzwalania zsynchronizowany jest tylko przebieg podany na wejście 1 (trigger source - CH1) lub zsynchronizowane są oba widoczne na ekranie przebiegi (trigger source - VERT) (niekiedy przy źle dobranym poziomie wyzwalania także w trybie VERT zsynchronizowany jest tylko jeden przebieg).
Ad. III.3. Badany oscyloskop nie miał możliwości wyboru trybu pracy CHOP lub ALT (tryb pracy był wewnętrznie ustalany w zależności od częstotliwości odchylania X), natomiast dało się zauważyć niewielkie zmniejszenie jasności przy obserwacji dwóch przebiegów w stosunku do obserwacji jednego przebiegu.
Ad. III.4. Przy pracy w trybie XY (na wejścia torów odchylania X i Y są podawane dwa różne przebiegi zewnętrzne) w zależności od kształtu, częstotliwości, amplitudy i różnicy faz podawanych przebiegów na ekranie widoczne są różne figury geometryczne (figury Lissajous).
Wnioski.
Oscyloskop ze względu na swoją konstrukcję jest uniwersalnym przyrządem pomiarowym. Poza obserwacją kształtu przebiegu sygnału umożliwia on pomiar amplitudy przebiegu, okresu (częstotliwości) przebiegów okresowych oraz różnicy faz dwóch przebiegów (oscyloskop dwukanałowy - bezpośrednio, jednokanałowy - metodą figur Lissajous). Ponadto możliwy jest pomiar parametrów charakteryzujących kształt przebiegu - stromość zboczy, czas narastania itp. Ze względu na swą uniwersalność oscyloskop posiada wiele pokręteł regulacyjnych i przełączników umożliwiających wybór odpowiedniego dla użytkownika trybu pracy.
W torze (torach) Y najważniejszy jest regulowany tłumik wyskalowany w woltach na działkę (V/div), który umożliwia dopasowanie wysokości wyświetlanego obrazu do ekranu oscyloskopu. Parametr V/div można także zmieniać płynnie (variable), jednak uniemożliwia to bezpośredni pomiar wartości amplitudy sygnału. Przełącznik rodzaju wejścia zapewnia sprzężenie stałoprądowe (DC - sygnał jest wyświetlany ze składową stałą), zmiennoprądowe (AC - sygnał wyświetlany bez składowej stałej) lub zwarcie obwodów odchylania pionowego oscyloskopu do masy (na ekranie linia na poziomie 0V w stosunku do sygnałów, umożliwiająca „sprowadzenie” obrazu na środek ekranu i dokładny pomiar np. składowej stałej przebiegu). Dla każdego toru Y jest oddzielny potencjometr przesuwu, umożliwiający przesunięcie w pionie obrazu pochodzącego z danego kanału (jest on pomocny np. podczas pomiaru amplitudy sygnału). Wspólny dla obu kanałów Y jest przełącznik umożliwiający wybór źródła wyświetlanego obrazu (obraz z kanału pierwszego, drugiego, oba obrazy na raz, suma sygnałów z kanału pierwszego i drugiego). Za pomocą oddzielnego przełącznika możliwe jest pięciokrotne rozciągnięcie obrazu w pionie (X5). Z wyświetlaniem obrazu na ekranie związane są potencjometry jaskrawości i kontrastu.
W torze wyzwalania przełącznik źródła sygnałów wyzwalających określa, czy wyświetlanie obrazu na ekranie synchronizowane będzie z przebiegiem podanym na kanał pierwszy toru Y (CH1), z obrazem (obrazami) na ekranie (VERT), z przebiegiem sieci energetycznej (LINE), czy też impulsy wyzwalające podawane będą z zewnątrz (EXT). Potencjometr poziomu wyzwalania (TRIGGER LEVEL) pozwala określić poziom sygnału, przy którym następuje generacja impulsu wyzwalania, natomiast przełącznik rodzaju zbocza (SLOPE) określa rodzaj zbocza (opadające czy narastające) przy którym ta generacja następuje. Potencjometr poziomu wyzwalania umożliwia osiągnięcie automatycznej synchronizacji wyświetlanego obrazu z zadanym przebiegiem. Przełącznik trybu wyzwalania umożliwia pracę w trybach: AUTO, NORM (opisane w p. II.4.c) oraz TV-H i TV-V (synchronizacja z typowymi elementami sygnału telewizyjnego - linią i ramką).
Podobnie jak w torze Y, w torze X najważniejszym przełącznikiem jest przełącznik podstawy czasu, wyskalowany w jednostkach czasu na działkę (np. ms/div), który umożliwia obserwację wycinka przebiegu o określonej długości. Korzystając ze skali tego przełącznika możemy określić czas trwania poszczególnych fragmentów przebiegu, w szczególności czas trwania okresu przebiegu. Podczas pomiarów tego typu pomiarów pomocny jest potencjometr przesuwu poziomego, który umożliwia np. dopasowanie początku badanego fragmentu obrazu do działek ekranowych. Długość podstawy czasu można także zmieniać płynnie - służy do tego oddzielny przełącznik i potencjometr - jednak po przełączeniu się w ten tryb nie jest możliwy bezpośredni pomiar parametrów czasowych badanego przebiegu. Przełącznik podstawy czasu jest wewnętrznie sprzężony z przełącznikiem rodzaju pracy podwójnej - możliwe są tryby ALT (dla dużych częstotliwości) i CHOP (dla małych częstotliwości). Ważną pozycją przełącznika podstawy czasu jest tryb XY - w tym trybie na płytki odchylające X i Y lampy oscyloskopowej podawane są dwa różne sygnały pochodzące z obwodów wejściowych Y. Na ekranie obserwujemy tzw. figury Lissajous, które umożliwiają pomiar stosunku częstotliwości i różnicy faz dwóch sygnałów wejściowych. Oddzielny przełącznik (X10) umożliwia dziesięciokrotne rozciągnięcie obrazu w poziomie (przydatny przy pomiarze sygnałów o dużych częstotliwościach).