Wstęp teoretyczny

Oscyloskop jest podstawowym przyrządem pomiarowym i diagnostycznym (mimo tego i tak przyprawia studentów o lekka nerwicę przed ćwiczeniami, strach pomyśleć jaki wpływ wywrą bardziej zaawansowane instrumenty). Wyświetla na ekranie zależności napięcia sygnału elektrycznego od czasu.

budowa:

Cztery główne bloki funkcyjne

• wyświetlacz

• układ odchylenia pionowego - kanałów Y oznaczonych często jako CH1 oraz CH2

• układ odchylenia poziomego (tzw. Podstawy czasu)

• układ wyzwalania (synchronizacji podstawy czasu z obserwowanym sygnałem)

Wyświetlacz: przedstawia wykres badanego napięcia w funkcji czasu V(t)

Lampa elektronowa- działko elektronowe produkujące wiązkę elektronów skierowaną w stronę wyświetlacza

płytki odchylenia- odchylają wiązkę pionowo i poziomo

ekran- pokryty od wewnątrz warstwą luminoforu (substancją swiecąca na skutek bombardowania elektronami)

odchylenie pionowe: dobierając odpowiednie napięcie na płytkach odchylenia pionowego możemy wzmocnić lub osłabić badany sygnał. Regulując wielkości napięcia wejściowego powodującego wychylenie wiązki o jedną podziałkę ekranu w pionie.

odchylenie poziome: generator podstawy czasu doprowadza cyklicznie narastające w czasie napięcie. Umożliwia to zobaczenia zmian napięcia wejściowego w czasie. Bez niego na ekranie monitora widoczna byłaby tylko pionowa kreska.

układ wyzwalania: synchronizuje podstawę czasu z sygnałem, który jest badany. Obraz który otrzymujemy na wyświetlaczu oscyloskopu jest stabilny.

Tryby pracy oscyloskopu:

-jednokanałowy V(t)

-dwukanałowy V(t)- umozliwa jednoczesna analizę dwuch sygnałów podawanych

na kanały 1 i 2:

*ALT- naprzemienna obserwacja sygnałów

*CHOP- kanały przełączane z duża szybkością, nie ma wrażenia migotania ekranu

*ADD- oba kanały sumowane i wyświetlane jako jeden

*INV- oba kanały odejmowane

-X-Y - nie jest używany trigger, na 2 kanał podawany sygnał wejściowy, obsewacja linii Lissajous

PLAN PRACY:

1. zapoznanie się z działaniem i obslugą oscyloskopu

2. Wyregulowanie w calu uzyskania najbardzej stabilnego obrazu

3. Analiza pojedynczego sygnału

1. wybranie jednokanałowego trybu pracy

2. ustawienie dowolnie wybranej częstotliwości na generatorze

3. ustawienie obrazu

4. zapisanie danych dotyczących badanego sygnału

4. obserwacja dudnień

1. podłączenie dwóch generatorów

2. ustawienie równych amplitud sygnałów

3. wybranie tryby ADD

4. pomiar okresu dudnień

5. policzenie ilości dudnień wewnętrznych

6. zmiana częstotliwości generatorów

5. obserwacje krzywych Lissajous

Nr pomiaru	Częstotliwość z generatora Fgen [KHz]	Okres oscyloskopu ΔTocs [μs]	Bład wyznaczenia okresu oscyloskopu ΔT [μs]	Podstawa czasu T [μs]	Częstotliwość oscyloskopu F=1/Tosc [KHz]	Δf oscyloskopu [KHz]
1	20	49,200	2,000	10,0	20,33	0,492
2	200	4,980	0,400	2,0	200,80	1,245
3	308	3,180	0,200	1,0	314,47	3,180
4	405	2,540	0,200	1,0	393,70	2,540
5	516	1,930	0,200	1,0	518,13	1,930
6	600	1,700	0,100	0,5	588,24	6,800
7	710	1,430	0,200	1,0	699,30	1,430
8	820	1,200	0,100	0,5	833,33	4,800
9	1000	1,000	0,040	0,2	1000,00	25,000
10	1108	0,914	0,040	0,2	1094,09	22,850
11	1200	0,835	0,040	0,2	1197,60	20,875
12	1300	0,766	0,040	0,2	1305,48	19,150
13	1405	0,732	0,040	0,2	1366,12	18,300
14	1601	0,623	0,040	0,2	1605,14	15,575
15	2000	0,495	0,020	0,1	2020,20	49,500

Stabelaryzowane dane zebrane podczas wykonywania doświadczenia

• Przykładowe obliczenie błędu wyznaczania okresu oscyloskopu: Błąd pomiaru =
  

• 1)
  

• Przykładowe obliczenie częstotliwości oscyloskopu:
  

• 1) 49,2 μs to 49,2 *10^-6 s czyli

• obliczenie Δf oscyloskopu:
  ponieważ
  ,
  ,
  

• 1)
  

W taki sam sposób, jak podano w przykładach, obliczono poszczególne wartości dla odpowiednich danych.

Wykres przedstawiający odchylenie częstotliwości wykazanej przez oscyloskop, od częstotliwości na generatorze:

Przy zerowym błędzie pomiary obie linie nakładałyby się na siebie

DUDNIENIA

Nr pomiaru	Częstotliwość z generatora Fgen [Hz]		Okres dudnień ΔTdud [s] odczytany	Podstawa czasu T [ms]
		generator 1			generator 2
1	174	152,5	0,048	10,0
2	200	180	0,051	10,0
3	216	200	0,065	10,0

• obliczenie wartości teoretycznych okresu i częstotliwości:

• 174 Hz - 152,5 Hz = 21,5 Hz <-częstotliwość dudnień

wiec

Nr pomiaru	Częstotliwość teoretyczna	Okres dudnień ΔTdud [s] teoretyczny
1	21,500	0,048
2	20,000	0,051
3	16,000	0,065

• obliczenie częstotliwości na podstawie odczytanych danych:

• 
  

Nr pomiaru	Częstotliwość z generatora Fgen [Hz]		Okres dudnień ΔTdud [ms] odczytany	częstotliwość [Hz]
		generator 1			generator 2
1	174	152,5	0,048	20,83
2	200	180	0,051	19,61
3	216	200	0,065	15,38

• Porównanie wartości teoretycznych z odczytanymi

Nr pomiaru	Okres dudnień ΔTdud [s] teoretyczny	Okres dudnień ΔTdud [ms] odczytany	częstotliwość „odczytana” [Hz]	Częstotliwość teoretyczna [Hz]
1	0,046	0,048	20,83	21,500
2	0,050	0,051	19,61	20,000
3	0,063	0,065	15,38	16,000

• obliczenie okresu i częstotliwości drgań wewnętrznych

• liczba drgań wewnętrznych wynosi 11 więc, dane z porównawczej tabelki dzielimy przez 11

Nr pomiaru	Okres drgań wewnętrznych ΔTdud [s] teoretyczny	Okres drgań wewnętrznych ΔTdud [ms] odczytany	częstotliwość „odczytana” [Hz]	Częstotliwość teoretyczna [Hz]
1	0,004	0,004	1,894	1,955
2	0,005	0,005	1,783	1,818
3	0,006	0,006	1,398	1,455

Krzywe Lissajous

ΔA=0 ΔF=0 Δd= 180	ΔA=0 ΔF=0 Δd=0	ΔA=0 ΔF=0 Δd=90
ΔA=0 F1=50 F2=80 Δd=0	ΔA=0 F1=30 F2=50 Δd=50	ΔA=0 F1=60 F2=40 Δd=150

ΔA= rożnica amplitud ΔF=róznica częstotliwości [Hz] Δd=róznica fazy [stopnie]

---