Podstaw Elektroniki Cyfrowej Wykonał zespół w składzie (nazwiska i imiona):

Transkrypt

1 "0" logiczne "1" logiczna Wydział EAIiIB Laboratorium Katedra Metrologii i Elektroniki Podstaw Elektroniki Cyfrowej Wykonał zespół w składzie (nazwiska i imiona): Ćw. 1. Wprowadzenie do obsługi przyrządów pomiarowych cz.1 Data wykonania: Grupa (godz.): Dzień tygodnia: Oscyloskop Rigol DS1052E Generator Rigol DG1022 Po włączeniu zasilania oscyloskopu, należy odczekać parę sekund do momentu uzyskania na ekranie okna przebiegu, a następnie wykonać szybki test funkcjonalny. Nacisnąć przycisk Storage w sekcji MENU, na ekranie nastąpi rozwinięcie, wybrać Storage Faktory i zatwierdzić Load. Generator Rigol: Po włączeniu zasilania sa domyślne przebiegi: Wyjście (channel 1) domyślny przebieg - sinusoidalny, Freq =., Period =., Ampl =.., (po powtórnym naciśnięciu Ampl) jest: HiLev =, LoLev =, Offset =, Phase =. Przy pomocy przycisków pod wyświetlaczem można wybierać kształt przebiegu: sinusoidalny, prostokątny, piłokształtny, impulsowy, zakłcenia (tzw. biały szum), przebieg arbitralny (ustawiany). Badania i obserwacja sygnałów będą prowadzone głównie na przykładzie przebiegów prostokątnych, ponieważ takie występują w układach cyfrowych. Standard TTL logika dodatnia to przebieg 0 logiczne -1 logiczna czyli przebieg prostokątny o amplitudach mieszczących się w zakresach jak na rys. 1. Poziomy logiczne - logika dodatnia E = + 5 V (napięcie zasilania) C + + U wy U we + - Δ U Z Δ U ZH = 0,4 V (margines zakłóceń statycznychw stanie wysokim) Δ U = 0,4 V (margines zakłóceń statycznych w stanie niskim) ZL E C =+5 V Wartości napięć dla poziomów logicznych : na wyjściu bramki na wejściu bramki E =+5 V C "1" logiczna U = 2,4 V wyhmin Δ U ZH U wehmin = 2 V U = 1,4 V (próg przełączania T bramki) Δ U U welmax = 0,8 V U = 0,4 V ZL wylmax 0 V 0 V "0" logiczne Rys.1. Poziomy logiczne i w konfiguracji negatora. 1

2 Zadanie. 1. Synchronizacja przebiegu : Sekcja TRIGGER na płycie czołowej oscyloskopu Na generatorze ustawić: (przełącznik poniżej wyświetlacza): przebieg Freq = 1 khz, amplituda w standardzie TTL : Ampl = 5 Vpp, po dwukrotnym wciśnięciu Ampl, ustawić HiLev = 0 V DC, LoLev = 5 V DC, Duty Cycle (wypełnienie przebiegu ) = 50 %. CH2 (przełącznik poniżej wyświetlacza): przebieg Freq = 1,5 khz, amplituda w standardzie TTL : Ampl = 5 Vpp, po dwukrotnym wciśnięciu Ampl, ustawić HiLev = 0 V DC, LoLev = 5 V DC, Duty Cycle (wypełnienie przebiegu ) = 50 %. Zauważmy, że wartość częstotliwości przebiegu CH2 nie jest całkowitą wielokrotnością przebiegu. Na oscyloskopie: Wyjście generatora podłączyć do wejścia oscyloskopu. Wyjście CH2 generatora podłączyć do wejścia CH2 oscyloskopu. Zaobserwować czy synchronizacja przebiegów (uzyskanie stabilnego obrazu na ekranie oscyloskopu) poprzez regulację pokrętłem LEVEL (poziom wyzwalania) pozwoli na uzyskanie stabilnego obu na obu kanałach. Następnie w sekcji RUN CONTROL wcisnąć przycisk RUN/STOP (podświetla się na czerwono) i zapamiętać jednokrotny przebieg na ekranie. Kiedy uzyskanie stabilnego obrazu dla tych częstotliwości i CH2 jest możliwe? Wycisnąć przycisk RUN/STOP. Zmienić częstotliwość przebiegu z generatora dla CH2 na 2 khz i regulując pokrętłem LEVEL (sekcja TRIGGER), uzyskać stabilny obraz. Odrysować przebiegi zaznaczając dla i CH2 rodzaj sprzężenia: lub oraz poziom zerowy przebiegu (masa, GND), a także : parametr osi pionowej (skala napięcia): V (mv)/div (ang. division podziałka), oraz osi poziomej (skala czasu): sec (ms)(us)(ns)/div 2

3 Zadanie 2. Pomiary automatyczne przycisk Measure Najpierw pomiar dla Source: - Display All ON, potem CH2 Display All ON. Odpisać parametry przebiegów. Zadanie 3. Tryb X-Y pracy ekranu. Ustawić na generatorze i CH2 przebiegi sinusoidalne,te same i te same częstotliwości Freq 1 = Freq2 = 1 khz. Na oscyloskopie, w sekcji HORIZONTAL z MENU wybrać Base Y-T, czyli wyświetlanie dwóch przebiegów na i CH2. Sprawdzić, czy przebiegi są przesunięte. Dla kanału na generatorze wpisać kolejne wartości Phase, tak aby uzyskać nałożenie się dwóch przebiegów z i CH2. Oznacza to zerowe przesunięcia między przebiegami. Wartość Phase dla wynosi: φ1 =.. 0 Z Menu Base (HORIZONTAL) wybrać X-Y. Odrysować obraz (są to krzywe Lissajous). Teraz dla kanału wpisać wartość przesunięcia : φ = 0. Odrysować obraz. 3

4 4.Kompensacja sondy pomiarowej (biernej) Podłączyć kablem BNC wyjście generatora z wejściem oscyloskopu, uwaga! na odpowiednie ustawienie zaczepów dopiero potem można przekręcać wtyk kabla w prawo. Sondę bierną kompensujemy przy pomocy wzorcowego generatora (sygnał pobierany z oscyloskopu). Tłumienie w menu kanału oraz na obudowie sondy biernej ustawiamy na 10x. Regulujemy śrubką pojemność sondy tak, aby przebieg prostokątny z generatora miał prawidłowy kształt (zniekształcenia zbocza świadczą o niedokompensowaniu lub przekompensowaniu sondy). Regulacja pojemności ma na celu wyrównanie stałych czasowych sondy i oscyloskopu: τ sondy = τ oscyl = R sondy * C sondy = R we oscyl * C we oscyl Generator (wyprowadzony z oscyloskopu) R sondy = 9 MOhm C sondy Regulacja sondy biernej (trymer) Łącze BNC Wejście C oscyl 15 pf R oscyl 1 MOhm Sonda bierna Oscyloskop 9 MOhm U1 1 MOhm U2 U2 U1 1 MOhm 1 MOhm + 9 MOhm 1 10 Obserwacja na oscyloskopie Rigol DS1052E sygnał prostokątny z wyjścia wewnętrznego generatora : T = (f=1/t=...), U= V PP. Sonda przekompensowana Sonda niedokompensowana Sonda skompensowana prawidłowo 4

5 5.Badanie generatora RIGOL DG1022 Włączyć generator Rigol DG1022. Po włączeniu zasilania generatora na wyjściu (należy go aktywować przyciskiem OUTPUT) pojawia się domyślny przebieg sinusoidalny - podświetlany jest przycisk Sine Wyświetlacz LCD może pracować w dwóch trybach-przełączanych przyciskiem View -tryb graficzny: kształt przebiegu i podstawowe parametry -tryb menu: ustawianie szczegółowych parametrów przebiegu Tryb menu wpisać do tabeli poniżej parametry przebiegu domyślnego przebiegu sinusoidalnego. Wyświetlenie parametrów następuje po przyciśnięciu przycisku pod wyświetlaczem. Typ Wartość Jednostka Uwagi Częstotliwość (Frequency) Okres (Period) Po wciśnięciu Frequency rozwija się Period Amplituda (wartość międzyszczytowa: pp) Odczytać z pola SINE Po ponownym wciśnięciu rozwija się HiLev i LowLev High Level (górny poziom przebiegu) Low Level (dolny poziom przebiegu) Offset (składowa stała) Wracamy do menu Frequency. Ustawiamy inne częstotliwości i przeliczamy je na okres. Wciskamy z klawiatury np. 1 i wyświetlają się jednostki. Wybieramy kolejno częstotliwość : 1 Hz, potem 1 MHz. Częstotliwość Okres Wartość Jednostka Wartość Jednostka Dobrać nastawy: CH 1 menu: Rodzaj sprzężenia (Coupling): DC (stałoprądowe przenosi składowa stałą) lub AC (zmiennoprądowe wycina składowa stałą) GND wskazuje poziom zerowy Vertical (nastawy w osi pionowej ekranu czyli wartość ) Horizontal (nastawy w osi poziomej czyli wartość okresu) Trigger (nastawa sposobu wyzwalania): Mode Edge, Source, Slope narastające zbocze 6.Ustawianie przebiegów: a)prostokątnego (różne współczynniki wypełnienia Duty cycle min. 20%) 5

6 b)trójkątnego (różne współczynniki symetrii Symmetrical w %) c)impulsowego (różne szerokości impulsu Width ) d)arbitralnych. Wciskamy Create. Wybieramy Edit Create i określamy: okres: np. 1 ms, (LevelHi, LevelLo, interpolacja on, określamy punkty: wg. tabelki. Menu edycji parametrów poniższego przebiegu arbitralnego (trapezoidalnego): Parametr Ustawienie Uwagi Okres (Period) 1 ms Ustawienie okresu tworzonego przebiegu LevelHi 5 V Ustawienie górnego poziomu granicznego tworzonego przebiegu LevelLo 0 V Ustawienie dolnego poziomu granicznego tworzonego przebiegu Interpolacja On Włącz. (on) lub wyłącz. (off) interpolacji liniowej miedzy definiowanymi punktami Points 8 Ustawienie liczby punktów inicjalizacyjnych przebiegu EdiPt Włączenie edytora przebiegu UWAGA! Nie wykonywać save po ustawieniu każdego punktu, bo wtedy możemy dokonać dalszych zmian na bieżąco. Przebieg trapezoidalny okres 1 ms Point: Voltage: 0 V 2,5V 5V 5V 2,5V 0 V 0 V 0 V : - 0,1ms 0,2ms 0,3ms 0,4 ms 0,5 ms 0,75 ms 0,99 ms Współrz. czasowa ostatniego punktu musi być mniejsza niż okres 6

7 7.Pomiary kursorowe (funkcja Cursor ) dla przebiegu prostokątnego o okresie 1 ms. Aby zaobserwować zbocze podstawę czasu ustawiamy czas 10 ns/działkę. Wciskamy funkcję Cursor na płycie czołowej oscyloskopu. W menu ustalamy: Mode Track (tryb śledzenia), Cursor A, Cursor B, regulujemy położeniem Cursor A (na około 10 % wartości ) i Cursor B (na około 90 % wartości ). Tak ustalamy położenie kursorów A i B aby parametr Δ Y wskazywał 80% wartości badanego (np. dla 5 V Δ Y = 4 V). Wyświetlona tabelka na ekranie określi parametr - czas narastania jako Δ X. Sygnał z generatora (okres rzędu ms) W menu TRIGGER wybrać Slope ΔY 90% 10% Czas narastania (czas rzędu ns) 90% ΔY 10% W menu TRIGGER wybrać Slope Czas opadania (czas rzędu ns) Pozostałe parametry w tabelce na ekranie oznaczają: A X = kursor czasowy ustawiany automatycznie na środku ekranu A Y = kursor napięciowy ustawiany automatycznie na poziomie zerowym danego kanału B X = jak wyżej B Y = jak wyżej Suma: A X plus B X daje Δ X Suma: A Y plus B Y daje Δ Y 7