OSCYLOSKOP CEL ĆWICZENIA: PROGRAM ĆWICZENIA

Transkrypt

1 OSCYLOSKOP CEL ĆWICZENIA: Celem ćwiczenia jes poznanie budowy, zasady działania i obsługi oscyloskopu oraz sposobów jego właściwego wykorzysania do obserwacji przebiegów czasowych sygnałów elekronicznych. PROGRAM ĆWICZENIA I. Zapoznać się z rozkładem nasępujących regulaorów, przełączników i gniazd na płycie czołowej oscyloskopu. - Blok odchylania pionowego (VERTICAL) - Blok odchylania poziomego (HORIZONTAL) - Blok wyzwalania (TRIGGER) II. Podłączyć z generaora do wejścia CH1 sygnał sinusoidalny o częsoliwości ok. 1 khz, ampliudzie ok. 2 V z niewielką dodanią składową sałą. 1. Uzyskać na ekranie oscyloskopu sabilny obraz dwóch okresów. Zanoować usawienia wszyskich regulaorów i przełączników wymienionych w punkcie I. Sprawdzić regulację jaskrawości i osrości, dobrać warunki opymalne i przerysować przebieg (w przypadku braku obrazu włączyć oscyloskop (sic!)). 2. Usawić przełącznik wyboru rybu pracy odchylania pionowego na CH1, a nasępnie dla ego kanału: a) Sprawdzić możliwość regulacji (i jej efeky) czułości skokowej i płynnej wzmacniacza odchylania pionowego oraz ewenualne jej mnożniki (x10, x2, x1 ip.). b) Usawić mnożniki na x1, wyłączyć regulację płynną a skokową usawić ak aby badany przebieg mieścił się na ekranie. c) Usawić przełącznik wyboru sprzężenia sygnału wejściowego ze wzmacniaczem odchylania pionowego w pozycję GND i regulaorem położenia przebiegu w kierunku pionowym usawić poziomą linię na najbliższą pełną działkę (w przypadku braku obrazu usawić ryb wyzwalania na AUTO). Nasępnie przełączając sprzężenie na AC i DC zaobserwować efeky i dokonać pomiaru ampliudy i składowej sałej sygnału mnożąc odczyy w działkach (DIV) przez usawioną czułość (VOLTS/DIV). d) Pomiary ampliudy i składowej sałej powórzyć dla kilku różnych usawień ych paramerów na generaorze. 3. Przy sprzężeniu AC usawić przebieg w środkowej części ekranu (w pionie) oraz: a) Sprawdzić regulację (i jej efeky) podsawy czasu regulowanej i ciągłej (płynnej) oraz ewenualnych jej mnożników Przygoowali: P. Janik i Zb. Świerczyński

2 b) Usawić mnożniki na x1, wyłączyć regulację płynną a regulację skokową usawić ak aby na ekranie widoczny był przynajmniej jeden okres. c) Dokonać pomiaru okresu sygnału (przy odczycie skorzysać z regulaora położenia przebiegu w kierunku poziomym) dla kilku różnych warości częsoliwości usawianych na generaorze (b. małej, b. dużej i pośrednich). 4. Przy pośredniej częsoliwości sygnału badanego, rybie pracy odchylania pionowego- CH1, sprzężeniu - AC, rybie wyzwalania - AUTO i źródle wyzwalania - CH1: a) Sprawdzić regulację (i jej efeky) poziomu wyzwalania (zwrócić uwagę na począek obrazu sygnału na ekranie). b) Przy sabilnym obrazie sprawdzić działanie przełącznika zbocza wyzwalającego. c) Przy sabilnym obrazie przełączyć ryb wyzwalania na NORM i ponownie obserwować co daje regulacja poziomem wyzwalania. d) Sprawdzić wpływ usawienia regulaora czułości wzmacniacza odchylania pionowego na regulację poziomu wyzwalania e) Przy sabilnym obrazie, w rybie wyzwalania AUTO (a nasępnie NORM) zmienić źródło wyzwalania. Opisać co się dzieje i dlaczego. f) Przy niesabilnym obrazie, w rybie wyzwalania AUTO zmieniać płynnie regulację podsawy czasu. Czy przy pomocy ego pokręła jes możliwe uzyskanie sabilnego obrazu - uzasadnić odpowiedź. III. Podłączyć dwa różne sygnały do wejść CH1 i CH2 a nasępnie: 1. Sprawdzić możliwość obserwacji raz jednego raz drugiego i obu na raz (wybór rybu pracy odchylania pionowego) 2. Sprawdzić możliwość obserwacji jednego kanału przy wyzwalaniu z drugiego. Czy rodzaj sprzężenia ma wpływ na regulację poziomu wyzwalania? 3. W dwukanałowym (DUAL) rybie pracy odchylania pionowego zaobserwować pracę w rybie ATL i CHOP. Czy musimy zmieniać nasawy jaskrawości czy eż nasawione na począku wysarczająco dobrze nadają się do każdych pomiarów? 4. Sprawdzić jak działa oscyloskop w rybie X-Y IV. Zebrać nabyą wiedzę i opisać przeznaczenie i działanie każdego z poznanych elemenów regulacyjnych oscyloskopu oraz podać sposoby (przykłady) ich wykorzysania np. praca w rybie ALT nadaje się głównie do badania przebiegów o dużych częsoliwościach lub ryb AUTO umożliwia szybką orienację co do położenia (w pionie) i isnienia sygnału, ip. Zb. Świerczyński 1

3 Oscyloskop - jak o działa? Zb. Świerczyński 2

4 Opracowanie o ma za zadanie w kilku słowach przedsawić zasadę powsawania obrazu na ekranie oscyloskopu i przybliżyć ideę jego działania. Nie zawaro uaj formalnych opisów bloków funkcjonalnych ani elemenów regulacyjnych, a jedynie w sposób maksymalnie obrazowy przedsawiono kolejne kroki porządkujące pewien ok rozumowania przy uczeniu się zasady działania oscyloskopu. Lekura niniejszego opracowania może sanowić jedynie wsęp, kóry waro prześledzić przed przysąpieniem do bardziej formalnych opracowań. Obraz na ekranie oscyloskopu kreślony jes przez plamkę świelną. Pozycja, w kórej plamka a się znajduje określona jes poprzez napięcie przyłożone do płyek odchylania poziomego X i odchylania pionowego Y. Można wyobrazić sobie, że przy napięciu równym zeru na płykach X i Y, plamka znajduje się dokładnie w środku ekranu naomias jakiekolwiek napięcie inne od zera przesuwa plamkę w określone miejsce (rys. 1.). Możemy zaem spojrzeć na ekran jak na prosokąny układ współrzędnych XY. Y X X Rys. 1. Położenie plamki świelnej w zależności od przyłożonego na płyki X i Y napięcia sałego Isoną sprawą jes uaj fak, że plamka po zmianie pozycji pozosawia po sobie ślad jedynie na bardzo króko (czas poświay). Wobec ego jeśli chcemy aby na ekranie widocznych było więcej niż jeden punk, musimy cyklicznie ją przesuwać. Przykładowo jeśli na płyki X przyłożymy sałe napięcie a na płyki Y napięcie zmienne w czasie o kszałcie sinusoidalnym wedy plamka odchylana będzie w pionie (rys. 2.). Orzymamy obraz pionowej kreski, przy czym w danym momencie czasowym plamka może znaleźć się ylko w jednym miejscu wyznaczonym przez napięcia w ym momencie na płykach X i Y. Jednak szybkie zmiany jej położenia oraz o, że ekran ma pewien czas poświay spowodują, że oko ludzkie zauważy en efek jako sały, ciągły obraz. Y Y Rys. 2. Położenie plamki świelnej w zależności od przyłożonego na płyki Y napięcia zmiennego w czasie Skoro wiadomo jak orzymać ciągły obraz, więc można by zasanowić się jak należy wyserować obie pary płyek aby móc obejrzeć obraz napięcia zmieniającego się w czasie np. ego kóre poprzednio przyłożyliśmy na płyki Y. Zb. Świerczyński 3

5 Nie jes o rudne, należy jedynie zauważyć, że obraz z rys. 2. musi być rozciągnięy w poziomie w aki sposób aby pozioma oś obrazu odpowiadała osi czasu. Wobec ego napięcie na płykach X musi zmieniać się proporcjonalnie do czasu ak aby odpowiednio odchylać plamkę w poziomie od lewej do prawej srony. Syuację ą obrazuje rys. 3. Y X Rys. 3. Powsawanie zanikającego obrazu przebiegu napięcia przyłożonego na płyki Y Jak już wcześniej wspomnieliśmy, obraz aki nie będzie się urzymywał ciągle, jeśli nie będzie odświeżany. Dlaego można wykorzysać okresowość badanego przebiegu (Y) i również okresowo powarzać sekwencję napięcia na płykach X. Przy czym powró plamki w poziomie do lewej krawędzi musi być niewidoczny i oczywiście jak najszybszy. Orzymaliśmy w en sposób sały obraz przebiegu czasowego (rys. 4.), a w zasadzie obraz jednego okresu ego przebiegu, i określiliśmy sobie kszał napięcia jakie powinno być przyłożone do płyek X. Y X Rys. 4. Powsawanie sałego obrazu przebiegu napięcia przyłożonego na płyki Y Załóżmy eraz, że chcemy mieć na ekranie nieco więcej niż jeden okres. Rozwiązanie jes banalne, wysarczy zwiększyć okres przebiegu na płykach X. W zasadzie ak, ale może o doprowadzić do syuacji, w kórej kolejny fragmen kreślonego przebiegu (Y) nie będzie rozpoczynał się od ego samego miejsca. Na ekranie pojawi się wedy, zamias jednego przebiegu, kilka (lub znacznie więcej) przebiegów o mniejszej inensywności co przedsawia rys. 5. Orzymany obraz będzie niesabilny. Zb. Świerczyński 4

6 Y X Rys. 5. Powsawanie niesabilnego obrazu przebiegu napięcia przyłożonego na płyki Y Aby w analizowanej syuacji orzymać sabilny obraz musimy zapewnić syuację, w kórej każdy kreślony fragmen rozpoczyna się od akiego miejsca (punku czasowego) w okresie, kóre spowoduje pokrycie się wszyskich fragmenów. Wobec ego należy nieco zmodyfikować sobie przebieg na płykach X, ak jak pokazane jes o na rys. 6. Dla uławienia zaznaczmy sobie poprzez impulsy S miejsca w kórych może rozpoczynać się kreślenie kolejnego fragmenu bez obawy że orzymamy niesabilny obraz. Można eraz wysnuć pewien wniosek, mianowicie po o aby orzymać sabilny obraz na ekranie oscyloskopu musimy zapewnić aby przebieg na płykach X synchronizowany był w aki sposób aby kreślenie przez plamkę obrazu przebiegu rozpoczynało się zawsze w ym samym miejscu okresu przebiegu (Y). Czyli innymi słowy przebieg na płykach X musi mieć liniowy naros, zapewniać niewidoczny powró plamki do lewego brzegu ekranu oraz być wyzwalanym w odpowiednich momenach. Y X S Rys. 6. Powsawanie sabilnego obrazu przebiegu napięcia przyłożonego na płyki Y synchronizowanego impulsami S Waro uaj zwrócić uwagę, że przebieg przyłożony na płyki Y kreślony jes ylko w czasie liniowego narosu przebiegu na płykach X. Zb. Świerczyński 5

7 Powsaje jeszcze jedno pyanie, mianowicie, co ma wyznaczać momeny wyzwalania przebiegu X. Odpowiedź jes nasępująca: może o być en sam przebieg, kóry podawany jes na płyki Y Ideę powsawania impulsów wyzwalających (S) przedsawia rys. 7. O momenach wysępowania impulsów wyzwalających decyduje przebieg wybrany jako źródło wyzwalania (T) wraz z nałożonymi na niego kryeriami. Te kryeria o poziom wyzwalania (LEVEL) oraz rodzaj zbocza wyzwalającego (SLOPE), kóre może być narasające lub opadające. Impuls wyzwalający jes worzony jeśli przebieg wyzwalający (T) przekroczy zadany poziom wyzwalania w zadanym kierunku (u dla zbocza narasającego). Y=T S LEVEL SLOPE Rys. 7. Zasada powsawania impulsów wyzwalających (S) na podsawie sygnału wyzwalającego (T) z płyek Y (Y=T). Zaznaczony jes poziom wyzwalania (LEVEL) i zbocze (SLOPE) Podsumowując przedsawione rozumowanie należy zapamięać, że uzyskanie na ekranie oscyloskopu sabilnego obrazu przebiegu czasowego wymaga: podania ego przebiegu na płyki Y - wejście pionowego oru pomiarowego; zapewnienia odpowiedniego przebiegu (piłokszałnego) na płykach X - układy generacji wewnęrznej posawy czasu; synchronizacji przebiegu Y z przebiegiem X poprzez impulsy wyzwalające S określenia sygnału wyzwalającego (T) i warunków nań nałożonych (poziom i zbocze wyzwalania) - układy wyzwalania Tych kilka informacji powinno pomóc wyrobić sobie pewną inuicję i zrozumieć działanie oscyloskopu. Można eraz śmiało przejść do bardziej formalnych i obszerniejszych opracowań aby dowiedzieć się o budowie wewnęrznej i funkcjach różnych oscyloskopów. Z życzeniami sukcesów Auor Zb. Świerczyński 6

8 PEŁNIEJSZA INFORMACJA O OSCYLOSKOPIEP Oscyloskop jes uniwersalnym przyrządem pomiarowym, sosowanym do obserwacji odkszałconych przebiegów elekrycznych i pomiaru ich paramerów. Odpowiednio dobrany układ pracy oscyloskopu pozwala nie ylko mierzyć paramery przebiegu odkszałconego ale również zdejmować charakerysyki sayczne i dynamiczne przyrządów elekronicznych, mierzyć przesunięcie fazowe, rezysancję dynamiczną i inne. Budowa i obsługa oscyloskopu analogowego Blokowy schema oscyloskopu przedsawiono na rys. 1. Na rysunku ym, obok bloków funkcjonalnych składających się na układ poziomego odchylania wiązki w czasie oraz pojedynczy or pomiarowy (zazwyczaj orów ych jes więcej), zaznaczono podsawowe pokręła i przełączniki wysępujące na płycie czołowej ypowych oscyloskopów. Rolę poszczególnych bloków konsrukcyjnych oraz możliwości regulacji podsawowych nasaw omówiono poniżej (w nawiasach podane jes nazewnicwo angielskie). Ich znajomość jes niezbędna dla prawidłowego posługiwania się ym przyrządem. Lampa oscyloskopowa Głównym elemenem oscyloskopu jes lampa oscyloskopowa. Na jej ekranie powsaje obraz świelny obserwowanych sygnałów lub wielkości. Obraz świelny widoczny na ekranie oscyloskopu jes wynikiem bombardowania ruchomą wiązką elekronów warswy luminoforu pokrywającej wewnęrzną powierzchnię ekranu. Źródłem wiązki jes działo elekronowe. Kaoda emiuje elekrony, kóre nasępnie przyspieszane są w polu elekrycznym kolejnych anod działa elekronowego. Paramery wiązki akie jak prędkość elekronów w srumieniu i średnica srumienia decydujące o jakości obserwowanego obrazu można regulować pokręłami panelu czołowego opisanymi jako JASNOŚĆ (INTENSITY) i OSTROŚĆ (FOCUS). Wyemiowana przez działo elekronowe wiązka jes nasępnie odchylana zmiennym polem elekrycznym w dwóch układach odchylania: pionowego-y (VERTICAL) i poziomego-x (HORIZONTAL). Zmiany pola elekrycznego w układach odchylania, wymuszone zmianami napięcia przyłożonego do płyek odchylających, powodują że wiązka elekronów uderza w co raz o inne punky ekranu powodując ruch plamki świelnej obserwowany jako obraz oscyloskopowy. Zb. Świerczyński 7

9 TOR POMIAROWY 2 TOR POMIAROWY 1 WEJŚCIE POMIAROWE 1 AC GND DC Układ sprzęgania wejscia vol/dz REGULACJA SKOKOWA I PŁYNNA Tłumik POZYCJO- NOWANIE W PIONIE Wzmacniacz sygnału odchylania pionowego Y TOR POMIAROWY TOR1 TOR 2 TOR 1 i 2 Układ wyboru oru pomiarowego Odchylanie pionowe (Y) Lampa oscyloskopowa Odchylanie poziome (X) Serowanie działem elekronowym JASNOŚĆ WEJŚCIE WYZWALAJĄCE 50 Hz WYZWALANIE ŹRÓDŁO WYZWALANIA POZIOM WEWN ZEWN 50 Hz Układ wyzwalania generaora rozciągu AUTO NORM TRYB WYZWALANIA ZBOCZE Układ pracy auomaycznej Generaor rozciągu (podsawy czasu) czas/dz REGULACJA SKOKOWA I PŁYNNA Wzmacniacz sygnału odchylania poziomego X POZYCJONOWANIE W POZIOMIE POZIOME ODCHYLANIE WIĄZKI W CZASIE OSTROŚĆ P.Janik, Zb.Świerczyński Rys. 1. Blokowy schema oscyloskopu z zaznaczeniem podsawowych funkcji i sandardowych elemenów regulacyjnych

10 Dla uzyskania dwuwymiarowego obrazu, porzebne są dwa układy serowania wiązką (plamką świelną), pionowy i poziomy. Z ego względu elemeny regulacyjne na płycie czołowej oscyloskopu można podzielić na dwa podsawowe zesawy regulaorów: zesaw serujący ruchem plamki świelnej w pionie (VERTICAL)- związany z usawianiem paramerów orów pomiarowych oscyloskopu oraz zesaw serujący ruchem plamki świelnej w poziome (HORIZONTAL)- związany z regulacją i wyzwalaniem podsawy czasu. Częso w drugim zesawie samo wyzwalanie podsawy czasu ujęe jes jako osobny zesaw regulaorów (przełączników) wyzwalania podsawy czasu (TRIGGER). Poziomy ruch plamki świelnej w czasie WYZWALANIE GENERATORA ROZCIAGU PODSTAWY CZASU SYGNAŁ ODCHYLANIA X czas roboczy SYGNAŁ WYGASZANIA PLAMKI powró plamki ignorowane impulsy wyzwalające czas marwy od ego momenu dopuszczalny sar generaora rozciagu (podsawy czasu) rezerwa na sany nieusalone Rys. 2. Sygnały w układzie generacji podsawy czasu. Jeżeli przedmioem pomiaru są paramery przebiegów odkszałconych w czasie, o para płyek odchylania poziomego (X) wiązki jes serowana z układu poziomego odchylania wiązki w czasie. Sygnał napięciowy serujący odchylaniem wiązki w poziomie jes przebiegiem piłokszałnym pokazanym na rys. 2. Po wysąpieniu impulsu wyzwalającego na wejściu generaora rozciągu, w czasie roboczym plamka świelna przesuwa się ze sałą prędkością poziomą od lewej do prawej krawędzi ekranu w miarę jak rośnie liniowo napięcie między elekrodami. Po osiągnięciu prawej krawędzi ekranu, plamka świelna jes wygaszana sygnałem serującym działem elekronowym, a malejące napięcie między elekrodami powoduje powró plamki do lewej krawędzi ekranu. Dodakowy odsęp czasu zarezerwowany jes na wysąpienia sanów nieusalonych. Czas powrou plamki i rezerwa na sany nieusalone sanowią czas marwy w cyklu pracy układu poziomego odchylania wiązki. Wszyskie impulsy wyzwalające kóre wysąpią na wejściu generaora podsawy czasu w czasie pracy lub w czasie marwym są ignorowane. Do nasawiania warości czasu roboczego służy przełącznik wielopozycyjny rozciągu poziomego CZAS/DZ (TIME/DIV) regulujący częsoliwość drgań generaora podsawy czasu. Skala opisująca en przełącznik określa ile sekund (milisekund, mikrosekund) porzeba aby plamka świelna przemieściła się w poziomie na odległość równą pojedynczej działce (krace) na osi odcięych. Z przełącznikiem ym związane jes pokręło poencjomeru, zamocowane na wspólnej osi lub niezależnie opisane jako REGULACJA PŁYNNA (VARIABLE). W niekórych rozwiązaniach wysępuje również przełącznik opisany jako REGULACJA KALIBROWANA/PŁYNNA (CAL/VAR). Elemeny e,

11 pokręło lub przełącznik, decydują o ym czy praca odbywa się z czasem kalibrowanym czy eż z nie kalibrowanym. Jeżeli czas jes kalibrowany (zerowe położenie pokręła lub położenie CAL przełącznika) o jednoskowej działce poziomej ekranu odpowiada odcinek czasu usawiony na przełączniku rozciągu poziomego (TIME/DIV) i można mierzyć paramery czasowe (lub częsoliwościowe) rejesrowanych przebiegów. Jeżeli czas nie jes kalibrowany (położenie VAR przełącznika lub niezerowe położenie pokręła) o nie wiadomo jaki odcinek czasu odpowiada pojedynczej poziomej działce ekranu i pomiar czasu nie jes możliwy. Przy pomiarach paramerów czasowych sygnału wygodnie jes przesunąć obraz w poziomie, ak aby wybrane punky sygnału odpowiadały położeniom działek na ekranie. Do ego celu służy pokręło POZYCJONOWANIE OBRAZU W POZIOMIE (HORIZONTAL POSITION). Poziomy ruch plamki świelnej po ekranie rozpoczyna się od lewej krawędzi po wysąpieniu na wejściu generaora podsawy czasu impulsu wyzwalającego. We współczesnym oscyloskopie analogowym isnieją przynajmniej dwa ryby wyzwalania auomayczny i normalny. Wyboru rybu wyzwalania dokonuje się przełącznikiem TRYB WYZWALANIA (TRIGGER MODE) usawiając go w pozycji AUTO lub NORM. W rybie auomaycznym (AUTO) impulsy wyzwalające generowane są przez układy auomaycznej pracy oscyloskopu. W rybie normalnym (NORM) impulsy wyzwalające są generowane przez układ wyzwalania generaora rozciągu. TRIG LEVEL 1 TRIG LEVEL 2 WEJŚĆIE UKŁADU WYZWALANIA TRIG LEVEL 3 SYGNAŁ WYZWALANIA GENERATORA przy TRIG LEVEL 1 (za wysoki) przy TRIG LEVEL 2, SLOPE+ przy TRIG LEVEL 2, SLOPE- przy TRIG LEVEL 3 (za niski) Rys. 3. Wyzwalanie generaora rozciągu w zależności od usawień TRIG LEVEL i SLOPE Układ wyzwalania generaora rozciągu formuje impulsy wyzwalające generaor podsawy czasu w momenach uzależnionych od wybranego źródła wyzwalania oraz usawionych: zbocza wyzwalającego i poziomu wyzwalania. Wyboru źródła wyzwalania dokonuje się przełącznikiem ŹRÓDŁO WYZWALANIA (TRIGGER SOURCE) usawiając je w jedną z pozycji WEWN (CH1), ZEWN (EXT), SIEĆ (LINE). Położenie WEWN (CH1) oznacza że momen wyzwalania będzie uzależniony od charakeru zmienności obserwowanego sygnału. W oscyloskopie umożliwiającym równoczesną obserwację kilku sygnałów (oscyloskopy dwukanałowe, dwusrumieniowe wielokanałowe) przy wyzwalaniu wewnęrznym należy wybrać odpowiedni sygnał wyzwalający (CH1, CH2,...). W usawieniu EXT momeny wyzwalania będą zdeerminowane własnościami zewnęrznego sygnału podawanego na WEJŚCIE WYZWALAJĄCE (EXT TRIG IN) oscyloskopu. Wreszcie w usawieniu LINE momeny wyzwalania będą zdeerminowane przez własności sygnału sieci zasilającej 220V 50Hz. P.Janik, Zb.Świerczyński

12 Przełącznik ŹRÓDŁO WYZWALANIA (TRIGGER SOURCE) pozwala wybrać sygnał, kórego własności zadecydują o momenach generowania impulsów wyzwalających. Sam momen wyzwalania jes zdeerminowany pozycją przełącznika ZBOCZE (SLOPE) oraz pokręła POZIOM (TRIGGER LEVEL). Pokręło POZIOM decyduje przez jaki poziom musi przejść sygnał wyzwalający aby nasąpiła generacja impulsu wyzwalającego. Przełącznik ZBOCZE decyduje czy będzie o przejście powyżej ego poziomu (na zboczu narasającym) czy poniżej ego poziomu (na zboczu opadającym). Ideę wyboru zbocza i nasawienia poziomu wyzwalania obrazuje rys. 3. Odpowiedni dla danego pomiaru wybór sygnału wyzwalającego oraz usalenie zbocza wyzwalającego i poziomu wyzwalania są warunkami uzyskania sabilnego obrazu w pomiarach oscyloskopowych sygnałów powarzalnych. Jeżeli poziom wyzwalania (TRIGGER LEVEL) jes zby wysoki lub zby niski w sosunku do zakresu zmienności sygnału wyzwalającego o w rybie NORM nie nasępuje generacja impulsów wyzwalających (rys. 3) i nie pojawia się obraz na ekranie oscyloskopu. W rybie AUTO układ pracy auomaycznej generuje impulsy wyzwalające, dzięki czemu orzymuje się obraz na ekranie niezależnie od paramerów sygnału, ale obraz może być niesabilny. Pionowy ruch plamki świelnej serowany rejesrowanym przebiegiem Przy obserwacji przebiegów, rejesrowany sygnał zmienny w czasie jes podawany na płyki odchylania pionowego. Wskuek zmienności w czasie sygnału podawanego na WEJŚCIE POMIAROWE (oznaczone odpowiednio do oru pomiarowego Y1, Y2 lub CH1, CH2; są o wejścia napięciowe) zmienia się pole elekryczne między płykami odchylania pionowego, co obserwuje się jako ruch plamki świelnej w kierunku pionowym. W pojedynczym orze pomiarowym można wyróżnić 3 podsawowe bloki funkcjonalne: układ sprzęgania wejścia, łumik i wzmacniacz sygnału odchylania pionowego. Paramery pojedynczego oru pomiarowego usawia się za pomocą rzech regulaorów na płycie czołowej oscyloskopu. Pierwszym jes poencjomer przesuwania poziomu zera - POZYCJONOWANIA W PIONIE (VERTICAL POSITION). Umożliwia on przesuwanie obrazu w pionie, ak aby wybrane punky sygnału odpowiadały położeniom działek osi rzędnych na ekranie. Drugi z elemenów o przełącznik wielopozycyjny rozciągu pionowego VOLT/DZ (VOLTS/DIV), określany jako CZUŁOŚĆ (SENSITIVITY) Skala opisująca en przełącznik określa ile wolów (miliwolów, mikrowolów) obrazowanego napięcia przypada na pojedyncza działkę osi rzędnych ekranu. Z przełącznikiem ym związane jes pokręło poencjomeru, z reguły zamocowane na wspólnej osi pozwalające płynnie zmieniać warość napięcia odpowiadającą pojedynczej działce (krace) pionowej ekranu. Położenie ego pokręła decyduje czy jes kalibrowana czy nie oś odchylania pionowego. Jeżeli oś jes kalibrowana (zerowe położenie pokręła) o jednej działce pionowej ekranu odpowiada warość mierzonego napięcia usawiona na przełączniku rozciągu pionowego (VOLTS/DIV) i można oceniać paramery napięciowe rejesrowanego przebiegu. Jeżeli os Y nie jes kalibrowana (niezerowe położenie pokręła) o nie wiadomo jaka zmiana napięcia odpowiada pojedynczej pionowej działce ekranu. Trzecim elemenem regulacyjnym jes przełącznik decydujący o sposobie sprzęgania wejścia z orem Y (COUPLING). Sandardowo można go usawić w jednym z rzech położeń opisanych jako AC, GND, DC. Położenie AC oznacza blokowanie składowej sałej sygnału i jes użyeczne przy obserwacji sygnałów o dominującej składowej sałej. Po zablokowaniu składowej sałej, sygnał mierzony można obserwować przy usawionej dużej rozdzielczości napięciowej. W położeniu GND wejście oru pomiarowego P.Janik, Zb.Świerczyński

13 jes zware do masy oscyloskopu a sygnał z wejścia pomiarowego jes odłączony. Pozwala o na usalenie poziomu zerowego na ekranie. W rzecim położeniu DC, sygnał podawany jes bezpośrednio na dalsze układy bez eliminacji składowej sałej ani żadnych innych. Trzy podsawowe, wymienione elemeny regulacyjne są niezależne dla każdego oru pomiarowego oscyloskopu i powielone yle razy ile orów pomiarowych posiada oscyloskop. Czasami można spokać dodakowe elemeny regulacyjne dla wybranych kanałów akie jak przełącznik INWERSJA (NORM/INV) pozwalający na zwierciadlane odbicie sygnału napięciowego względem poziomu 0, lub przełącznik X1/X5 umożliwiający dodakowe powielenie lub podzielenie sygnału wejściowego w sosunku do nasaw przełącznika rozciągu pionowego. Pomiary wielokanałowe Współczesne oscyloskopy posiadają z reguły przynajmniej dwa ory pomiarowe, co umożliwia równoczesną obserwacje dwóch przebiegów. Wyboru obserwowanego sygnału dokonuje się usawiając odpowiednio przełącznik wyboru TORU POMIAROWEGO oznaczany z reguły MODE (w grupie VERTICAL). Bardziej rozbudowane wersje oscyloskopów oprócz pomiarów z pojedynczych kanałów (położenia CH1, CH2 przełącznika MODE), umożliwia pomiar obserwowanych sygnałów w dwu kanałach jednocześnie (położenie DUAL przełącznika MODE), pozwalają również na wykonywanie pewnych operacji na sygnałach np. ich dodawanie (ADD), odejmowanie, mnożenie ip. W oscyloskopie dwukanałowym (wielokanałowym) przełącznik źródła wyzwalania podsawy czasu (TRIGGER SOURCE) musi umożliwiać wyzwalania z każdego kanału (a częso akże umożliwia wyzwalanie podsawy czasu sygnałem wypadkowym). Jeżeli konsrukcja lampy oscyloskopowej umożliwia emisję i serowanie dwóch srumieni elekronów (dwóch plamek świelnych) o każdy z kanałów pomiarowych seruje odchylaniem jednego ze srumieni (lampę oscyloskopową o akich własnościach nazywamy lampą dwusrumieniową). Jeżeli oscyloskop nie jes wyposażony w lampę dwusrumieniową, o jes on wyposażony w układ przełączania umożliwiający pracę w jednym z dwóch rybów: przełączanym (ALT) lub siekanym (CHOP) rys. 4. (a) (b) Rys. 4 Ruchy plamki świelnej dla rybów pracy układu przełączania ALT (a) i CHOP (b) P.Janik, Zb.Świerczyński

14 Tryb przełączany (ALT) oznacza, że odchylanie w kierunku poziomym (podsawy czasu) jes przełączane co cykl z jednego kanału do drugiego. W rybie siekanym, w ramach jednego poziomego przejścia plamki przez ekran serowanie jes przełączane z dużą częsoliwością pomiędzy orami pomiarowymi 1 i 2. Tryb pracy układu przełączania jes wybierany odpowiednim przełącznikiem na płycie czołowej oscyloskopu (ALT/CHOP) lub może być związany z położeniem przełącznika rozciągu poziomego i zdeerminowany przez wybór częsoliwości podsawy czasu. Jeżeli wybór rybu pracy układu przełączania dokonywany jes niezależnym przełącznikiem płyy czołowej o zaleca się wybór pracy w rybie siekanym dla sygnałów o małej częsoliwości (nasawy przełącznika rozciągu poziomego na warości powyżej 10 ms/div), a wybór pracy w rybie przełączanym dla sygnałów o dużej częsoliwości (nasawy przełącznika rozciągu poziomego na warości poniżej 0.1 ms/div). Dla nasaw pośrednich można wybrać jeden z rybów, przy czym ryb siekany daje sabilniejszy obraz. W oscyloskopach dwukanałowych isnieje z reguły możliwość akiego skonfigurowania przyrządu, aby sygnał jednego oru pomiarowego serował odchylaniem plamki w pionie, a drugiego oru odchylaniem plamki w poziomie. Ten ryb pracy oscyloskopu (bez wyzwalania podsawy czasu), nazywany XY, jes szczególnie użyeczny w przypadku pomiarów przesunięcia fazowego (figury Lissajous), rezysancji dynamicznej oraz obrazowania charakerysyk saycznych i dynamicznych elemenów elekronicznych. Możliwości pomiarowe oscyloskopów można rozszerzyć również przez zasosowanie odpowiednich sond pomiarowych dołączanych do wejść pomiarowych. Rodzaje oscyloskopów Produkowane obecnie oscyloskopy można podzielić na czery (wymienione będą niżej) grupy: Oscyloskopy analogowe W oscyloskopie analogowym obraz przebiegu jes rysowany na ekranie lampy oscyloskopowej w czasie rzeczywisym, zn. plamka świelna porusza się na ekranie śledząc akualne zmiany rejesrowanej wielkości z upływem czasu, lub jednej wielkości w funkcji drugiej wielkości. Do podsawowych pomiarowych paramerów oscyloskopu analogowego należą: - pasmo częsoliwości oscyloskopu - współczynnik odchylania oru Y - współczynnik czasu - liczba orów wejściowych - paramery lampy oscyloskopowej Większość współczesnych oscyloskopów posiada przynajmniej dwa ory wejściowe (kanały wejściowe) co umożliwia jednoczesną obserwację dwu różnych przebiegów i ich wzajemne porównywanie. Osiąga się o przez zasosowanie jednego z dwu rozwiązań echnicznych: dwusrumieniowej lampy oscyloskopowej lub przełącznika elekronicznego, kóry przełącza lampę oscyloskopową miedzy przebiegami orów. Rejesracja pojedynczych przebiegów, P.Janik, Zb.Świerczyński

15 (wyzwalanych jednorazowo) jes możliwa na oscyloskopie analogowym jedynie przy zasosowaniu dodakowego wyposażenia, np. sprzężonego aparau foograficznego. Oscyloskopy analogowe z lampą pamięającą Są o oscyloskopy analogowe wyposażone w lampę o specjalnej konsrukcji (lampę pamięającą) kóra oprócz zwykłej obserwacji obrazu (jak w oscyloskopie analogowym) umożliwia zapamięanie wewnąrz lampy obrazu przebiegu i wyświelanie go przez pewien czas na ekranie przez co uławia obserwację pojedynczych przebiegów. Podsawowe paramery akiej lampy o: - rodzaj pamięci: bisabilna lub o zmiennym czasie poświay; - czas pamięania; - szybkość rysowania wyrażona w cm/µs; Oscyloskopy cyfrowe Szybki posęp echnologiczny w dziedzinie wywarzania układów cyfrowych o dużym sopniu inegracji, a zwłaszcza przeworników analogowo-cyfrowych i mikroprocesorów, oworzył drogę do produkcji oscyloskopów cyfrowych. Działanie oscyloskopu cyfrowego polega na pobieraniu próbek badanego sygnału równych jego warości chwilowej w momencie próbkowania, oraz zapamięaniu ich (po przeworzeniu w przeworniku AC na posać słowa cyfrowego) w pamięci cyfrowej. Sygnał odczyywany z pamięci jes wyświelany w sposób sabilny na ekranie. Isonymi zaleami oscyloskopów cyfrowych są: możliwość maemaycznej obróbki zapamięanych sygnałów i auomayzacji pomiaru różnych paramerów sygnału (analizaory przebiegów), możliwość zapamięywania i przesyłania sygnałów na duże odległości, możliwość sprzęgania oscyloskopu z sysemami pomiarowymi, możliwość barwnej prezenacji wielu przebiegów na moniorze z kolorową lampą kineskopową i inne. Główne paramery oscyloskopów cyfrowych o: - pasmo częsoliwości dla przebiegów jednorazowych (graniczna częsoliwość próbkowania) - pasmo częsoliwości dla przebiegów powarzalnych - zdolność rozdzielacza w kierunku osi poziomej i pionowej (rozdzielczość sosowanego przewornika analogowo-cyfrowego) Ze względu na malejące ceny układów dużej skali inegracji oraz możliwościami wynikającymi z cyfrowej obróbki sygnału oscyloskopy cyfrowe sają się coraz popularniejsze. Lieraura: [1] Rydzewski Jerzy, Pomiary Oscyloskopowe, Wydawnicwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1994 [2] Rydzewski Jerzy, Oscyloskop Elekroniczny, Wydawnicwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1982 [3] Rrien van Erk, Oscilloscopes, Funcional Operaion and Measuring Examples, McGraw- Hill Book Company, 1978 P.Janik, Zb.Świerczyński

16 Pyania konrolne 1. Dla jakich częsoliwości badanego przebiegu właściwa jes praca siekana a dla jakich przełączana? 2. Jaki ryb wyzwalania należy przyjąć jeśli na wejścia nie podajemy żadnego sygnału a chcemy usalić oś zera? 3. Jak powinna przebiegać procedura regulacji oscyloskopu po podłączeniu sygnału na wejście mająca na celu uzyskanie sabilnego obrazu? 4. Jaka jes różnica pomiędzy rybami wyzwalania AUTO i NORM? 5. O czym należy pamięać chcąc odczyać paramery napięciowe i czasowe badanego przebiegu? P.Janik, Zb.Świerczyński