POLITECHNIKA WROCŁAWSKA		Spraw. Wyk.: Piotr BARON	Wydział Informatyki i Zarządzania
LABORATORIUM Z FIZYKI Rok: 2 Semestr: 3
Data 02.11.1998	Temat: Pomiary oscyloskopowe.			Ocena:
Nr.lab. : 2. Nr.ćw. : 51.

I. CEL ĆWICZENIA.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz zastosowaniami pomiarowymi oscyloskopu elektronicznego.

II. WSTĘP TEORETYCZNY.

Oscyloskop jest uniwersalnym przyrządem pomiarowym. Służy do obserwacji przebiegów i pomiaru napięć przebiegów zmiennych w czasie. Obserwować można też inne wielkości fizyczne jeżeli zostaną one wcześniej przetworzone na wielkości elektryczne. Oscyloskop składa się z lampy oscyloskopowej , wzmacniaczy odchylania X poziomego i Y pionowego , generatora podstawy czasu i zasilacza. Wzmacniacze X i Y służą do wzmocnienia amplitudy badanego sygnału , napięcia wejściowe sterują płytkami odchylania w lampie oscyloskopowej. Na wejściach są zastosowane dzielniki napięcia pozwalające na obserwację zarówno małych jak i dużych wartości sygnałów . Generator podstawy czasu służy do wytwarzania napięcia okresowo zmiennego o przebiegu piłokształtnym . Napięcie to jest proporcjonalne do czasu , a następnie możliwie szybko opada. Napięcie z generatora podstawy czasu przyłożone do płytki odchylania poziomego powoduje to ,że plamka świetlna będzie się poruszać tworząc na ekranie poziomą oś czasową. Z jednoczesnym doprowadzeniem do wzmacniacza Y napięcia zmiennego na ekranie pojawia się obraz badanego przebiegu.

III. OPIS PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH.

• oscyloskop dwukanałowy OS9020G

• generator funkcyjny G432

• przesuwnik fazowy RDF-02

• prostownik jedno- i dwupołówkowy

• układ różniczkujący

• układ całkujący

IV. PRZEBIEG ĆWICZENIA.

1. obserwacja i pomiar napięcia przemiennego

• schemat

• przebieg sinusoidalny

• przebieg piłokształtny

• przebieg prostokątny

2. układ różniczkujący

• schemat układu różniczkującego

Reakcja układu na dane przebiegi:

• przebieg sinusoidalny

Reakcją układu różniczkującego na przebieg sinusoidalny jest cosinusoida.

• przebieg piłokształtny

Reakcją układu różniczkującego na przebieg piłokształtny jest przebieg prostokątny.

Powyższe reakcje układu potwierdzają iż jest on układem różniczkującym.

3. obserwacja i pomiar napięcia przemiennego na wyjściu układu prostowania jedno- i dwupołówkowego

• schemat układu prostowniczego

• obraz otrzymany przy prostowaniu dwupołókowym

• obraz otrzymany przy prostowaniu dwupołówkowym z kondensatorem o większej pojemności

Z otrzymanego obrazu można wywnioskować, że kondensator pełni rolę stabilizatora, im większa pojemność tym bardziej stabilny jest sygnał.

4. pomiar napięcia przemiennego przy pomocy figur Lissajousa

• schemat układu

• zarejestrowane przebiegi

Krzywe Lissajousa umożliwiają obliczenie nieznanej częstotliwości f_x, gdy znana jest częstotliwość f_y oraz liczba przecięć krzywej z osiami.

V.WNIOSKI I DYSKUSJA WYNIKÓW.

Pomiary oscyloskopowe są bardzo przydatne przy pomiarach, w których potrzebny jest graficzny obraz badanego przebiegu. Można przy ich pomocy określić częstotliwość badanego przebiegu znając współczynnik skali czasu i odległość pomiędzy początkiem a końcem okresu badanego przebiegu (odczytywana z podziałki na lampie oscyloskopowej ). Jeżeli znamy współczynnik odchylania można określić napięcie.

Stosując różne układy złożone z rezystorów i kondensatorów możemy obserwować jak zachowuje się sygnał np. po zróżniczkowaniu. I tak przepuszczając sygnał piłokształtny przez układ różniczkujący obserwujemy, że części rosnącej sygnału odpowiada część sygnału prostokątnego dodatnia i odwrotnie dla części malejącej sygnału. Jeżeli przepuszczamy sygnał sinusoidalny przez układ różniczkujący w odpowiedzi otrzymujemy cosinusoidę.

Stosując układ prostowniczy można zauważyć, że kondensator w nim pełni rolę stabilizatora, im większa pojemność kondensatora, tym bardziej stabilny jest sygnał.

Można też określić amplitudę sygnału , kąt przesunięcia fazowego przebiegu . Są to oczywiście wartości przybliżone gdyż nie da się ich odczytać bardzo dokładnie. Składa się na to wiele przyczyn np. takich jak ; niedoskonałość oka obserwatora , niedokładność skali , przetwarzanie sygnału przez oscyloskop oraz rozmiar plamki świetlnej.

- 8 -

OS9020G

Generator

CH1

CH2

X

Y

1

2

-1

-2

-3

2

3

-1

-2

1

1

-2

-1

3

2

-3

-2

-1

2

1

Y

X

1

-2

-1

3

2

-3

-2

-1

2

1

Y

X

1

-2

-1

3

2

-3

-2

-1

2

1

Y

X

1

-2

-1

3

2

-3

-2

-1

2

1

Y

X

1

-2

-1

3

2

-3

-2

-1

2

1

Y

X

1

-2

-1

3

2

-3

-2

-1

2

1

Y

X

CH2

CH1

Generator

OS9020G

Generator 432

WY

1

-2

-1

3

2

-3

-2

-1

2

1

Y

X

1

-2

-1

3

2

-3

-2

-1

2

1

Y

X

1

-2

-1

3

2

-3

-2

-1

2

1

Y

X

2

---