Laboratorium elektronicznych układów pomiarowych

Pomiary oscyloskopowe

Sekcja 1 gr. AME

1.Sołtysik Maciej

2.Małek Piotr

3.Fengler Marek

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z zasadą działania i metodyką postępowania przy dokonywaniu pomiarów oscyloskopami: elektronicznym i cyfrowym.

Przebieg ćwiczenia:

Badaliśmy wartości międzyszczytowe, czasy narastania i opadania zbocza dla przebiegów prostokątnych generowanych przez dwa różne generatory. Porównywaliśmy również wartości częstotliwości, dla generowanego przebiegu sinusoidalnego, odczytane na oscyloskopach z wartościami nastawianymi na generatorze.

Schemat blokowy oscyloskopu elektronicznego z dwoma generatorami podstawy czasu

Możliwe tryby pracy ,w zależności od ustawienia przełączników

P2	P1-1	P1-2
1	A	A/B
2	B	B
3	A+B	B+A/B

A - podstawa czasu A

B - podstawa czasu B

A/B - podstawa czasu A opóźniona przez podstawę czasu B

Schemat blokowy oscyloskopu cyfrowego

Oprócz samoczynnego dokonywania analizy matematycznej obrazu oscyloskopy cyfrowe mają wiele innych zalet w stosunku do analogowych oscyloskopów z pamięcią. Są to przede wszystkim : są to przede wszystkim nieograniczony czas przechowywania informacji oraz szeroki zakres zmian szybkości odtwarzania, a szczególnie możliwości spowalniania procesu odtwarzania poszczególnych fragmentów zapamiętanego przebiegu. Górna granica pasma przenoszenia oscyloskopów cyfrowych jest uwarunkowana przede wszystkim szybkością działania przetwornika A/C. Produkowane obecnie przetworniki A/C umożliwiają budowę oscyloskopów o paśmie przenoszenia 8 GHz.

Tabela pomiarowa

Generator	Napięcie międzyszczytowe	Czas narastania	Czas opadania	Częstotliwość	Typ
1	225 [mV]	200 [ns]	150 [ns]		DI6650 (prostokąt)
2	215 [mV]	600 [ns]	600 [ns]
1	218,8 [mV]	128 [ns]	131 [ns]	1,081 [kHz]		HP 54602B (prostokąt)
2	210,9 [mV]	250 [ns]	274 [ns]	1,033 [kHz]
1	235 [mV]	-	-	1,111 [kHz]	DI6650 (sinus)

ZASTOSOWANIE OSCYLOSKOPU DO POMIARU CZĘSTOTLIWOŚCI

ILUSTRACJA ZASADY POWSTAWANIA FIGURY LISSAJOUS.

UKŁAD DO PORÓWNYWANIA CZĘSTOTLIWOŚCI ZA POMOCĄ OSCYLOSKOPU ELEKTRONICZNEGO PRZY ZASTOSOWANIU KOŁOWEJ PODSTAWY CZASU I MOULAJI JASNOŚI.

PRZYKŁADY FIGUR LISSAJOUS.

DZIAŁANIE LAMPY OSCYLOSKOPOWEJ.

Promieniowa lampa oscyloskopowa składa się z trzech podstawowych części:

• wyrzutni elektronowej (działko elektronowe), która emituje i skupia elektrony w cienką wiązkę. układu odchylającego strumień elektronów,

• ekranu, na którym powstaje widzialny obraz pod wpływem bombardowania elektronami.

Całość jest zamknięta w bańce szklanej lub ceramicznej, z której usunięto powietrze. Strumień elektronów może być odchylany polem elektrycznym - za pomocą płytek odchylających, lub polem magnetycznym - za pomocą cewek odchylających. W obecnie produkowanych oscyloskopach najczęściej stosuje się pierwszy sposób odchylania.

Budowę typowej lampy przedstawia poniższy rysunek. Wyrzutnią elektronową jest katoda tlenkowa K żarzona pośrednio. Siatka sterująca S, zwana cylindrem Wehnelta oraz dwie anody cylindryczne A1 i A2 tworzą tzw. Soczewkę elektronową. Pole elektryczne, wytworzone przez wysokie napięcie stałe (od kilku do kilkunastu kV) doprowadzone do anod, powoduje silne przyspieszenie elektronów i jednocześnie ogniskowanie wiązki na ekranie. Do siatki sterującej S doprowadza się potencjał ujemny względem katody. Przez regulację napięcia siatki zmienia się liczbę elektronów przedostających się w kierunku anod, a tym samym intensywność świecenia plamki.

KLAWISZ	DZIAŁANIE
BEAM FIND	Lokalizacja strumienia, naciśnięcie powoduje kompresję odchylenia i powrót obrazu, linii lub plamki w obrąb pola pomiarowego.
INTENSITY	Regulacja jasności plamki
ASTIG	Korekcja astygmatyzmu plamki
FOCUS	Regulacja ostrości plamki
x10 MAG	Przełącznik ekspansji rozciągu
TRACE ROTATION	Korekcja położenia trasy rozciągu
A	Praca normalna ,tj. nieopóźniona podstawa czasu
A/B	Rozciąg A rozjaśniony przez B; plamka odchyla rozciąg A, a podstawa czasu B rozjaśnia w czasie swego trwania trasę rozciągu A
A i B MIX	Rozciąg mieszany; inicjuje rozciąg generator A, po czym startuje i przemieszcza plamkę rozciąg B
B	Rozciąg opóźniany , plamkę odchyla i rozjaśnia podstawa czasu B
X-Y	Praca X-Y; odchylanie poziome uzyskuje się sygnałem zewnętrznym przyłożonym ne wejście kanału 1
AUTO	Automatyczne wyzwalanie, podczas którego generator rozciągu pod nieobecność sygnału wyzwalającego staje się samobieżny i przemieszcza plamkę z prędkością i częstotliwością właściwą dla danego zakresu.
NORM	tzw. Rozciąg normalnie wyzwalany
SINGLE	tzw. Rozciąg jednorazowy
TRIG HOLDOFF	Pokrętło regulujące w niewielkim zakresie czas biegu powrotnego piły A
DC/AC	Przełącznik sprzężenia źródła sygnału wyzwalania z układem wyzwalania
HF	Włączenie filtru górnoprzepustowego
LF	Włączenie filtru dolnoprzepustowego
LINE	Wyzwalanie podstawy czasu sygnałem wewnętrznym o częstotliwości sieci zasilającej.
IN A	Gniazdo wejściowe dla sygnału wyzwalania zewnętrznego rozciągu A
INT/EXT	Przełącznik źródła wyzwalania rozciągu A (B)
+/-	Przełącznik polaryzacji wyzwalania rozciągu A (B)
LEVEL	Regulacja poziomu wyzwalania rozciągu A (B)
TRIGGERED	Sygnalizacja wyzwalania rozciągu A (B)
TRIG/FREE RUN	Przełącznik rodzaju rozciągu B
UNCAL	Sygnalizator włączenia płynnej regulacji współczynnika czasu
1 lub 2	Praca jednokanałowa kanału 1 lub 2
ALT	Praca dwukanałowa z przełączaniem przemiennym powodowanym przez podstawę czasu
ADD	Praca różnicowa wejść kanałów 1 i 2
CHOP	Praca dwukanałowa z tzw. Przełączaniem siekanym przez wewnętrzny multiwibrator
V/DIV	Przełącznik wsp. V/dz kanału 1

Wnioski:

1. Możliwość wybrania , a następnie rozciągnięcia dowolnego fragmentu przebiegu umożliwia i znacznie ułatwia precyzyjny pomiar, np. czasu narastania ,bądź opadania przebiegu.

2. Znacznie większe możliwości posiadają oscyloskopy cyfrowe, które umożliwiają bardzo dokładne i zautomatyzowane pomiary wybranych parametrów przebiegów. Posiadają pamięć, w której można zapamiętać interesujący nas przebieg, a następnie dowolnie go analizować

3. Jedyną lecz bardzo istotną wadą oscyloskopu cyfrowego jest jego strasznie wysoka cena.

4. Współczesne oscyloskopy cyfrowe posiadają porty wej/wyj, dzięki którym możliwa jest komunikacja z komputerem, transmisja danych pomiarowych, bądź też możliwość wydruku.

5. Ponadto niektóre oscyloskopy cyfrowe mają możliwość pracy jako multimetry cyfrowe.

6. Na podstawie dokonanych przez nas pomiarów można stwierdzić iż

• czasy narastania i opadania nie zależą od częstotliwości;

7. wartości częstotliwości ,które odczytaliśmy z oscyloskopów między sobą nie różniły się wiele, lecz w stosunku do wartości nastawionej na generatorze różnica była rzędu 10%.

---