1. Przygotowanie oscyloskopu do pomiaru skompensowanie sondy pomiarowej.



Podobne dokumenty
Ćw. 8: POMIARY Z WYKORZYSTANIE OSCYLOSKOPU Ocena: Podpis prowadzącego: Uwagi:

Ćwiczenie 3. Wprowadzenie do obsługi oscyloskopu

Ćwiczenie 21. Badanie właściwości dynamicznych obiektów II rzędu. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:

POMIARY OSCYLOSKOPOWE II

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

Badanie właściwości dynamicznych obiektów I rzędu i korekcja dynamiczna

Ćwiczenie 23. Cyfrowe pomiary czasu i częstotliwości.

Ćwiczenie 5. Pomiary parametrów sygnałów napięciowych. Program ćwiczenia:

Ćwiczenie - 1 OBSŁUGA GENERATORA I OSCYLOSKOPU. WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI AMPLITUDOWEJ I FAZOWEJ NA PRZYKŁADZIE FILTRU RC.

Ćwiczenie 23. Cyfrowe pomiary czasu i częstotliwości.

POMIARY OSCYLOSKOPOWE II

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Badanie właściwości multipleksera analogowego

Ćwiczenie 2: pomiar charakterystyk i częstotliwości granicznych wzmacniacza napięcia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

Laboratorium Podstaw Pomiarów

WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC

Wzmacniacze operacyjne

Filtry aktywne filtr środkowoprzepustowy

Ćwiczenie nr 65. Badanie wzmacniacza mocy

WZMACNIACZ OPERACYJNY

WZMACNIACZE OPERACYJNE Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Wydział Elektryczny Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Metrologii. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych z przedmiotu METROLOGIA 2.

Uśrednianie napięć zakłóconych

Podstawy obsługi oscyloskopu

INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH WYDZIAŁ ELEKTRONIKI WAT. Warsztaty inżynierskie elektrotechniczne

Sprzęt i architektura komputerów

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych Laboratorium 1

Badanie wzmacniacza niskiej częstotliwości

Badanie właściwości dynamicznych obiektów I rzędu i korekcja dynamiczna

WZMACNIACZE OPERACYJNE Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Zauważmy, że wartość częstotliwości przebiegu CH2 nie jest całkowitą wielokrotnością przebiegu CH1. Na oscyloskopie:

Podstawy użytkowania i pomiarów za pomocą OSCYLOSKOPU

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

Filtry aktywne filtr górnoprzepustowy

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Pomiar podstawowych parametrów liniowych układów scalonych

BADANIE ELEMENTÓW RLC

Wzmacniacze napięciowe z tranzystorami komplementarnymi CMOS

Politechnika Białostocka

Ćwiczenie 2 Mostek pojemnościowy Ćwiczenie wraz z instrukcją i konspektem opracowali P.Wisniowski, M.Dąbek

POMIARY WYBRANYCH PARAMETRÓW TORU FONICZNEGO W PROCESORACH AUDIO

L ABORATORIUM UKŁADÓW ANALOGOWYCH

POMIARY OSCYLOSKOPOWE. Instrukcja wykonawcza

Dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8

Ćwiczenie nr 28. Badanie oscyloskopu analogowego

Pomiary napięć i prądów zmiennych

ZASTOSOWANIA WZMACNIACZY OPERACYJNYCH

Zapoznanie z przyrządami stanowiska laboratoryjnego. 1. Zapoznanie się z oscyloskopem HAMEG-303.

Zakres wymaganych wiadomości do testów z przedmiotu Metrologia. Wprowadzenie do obsługi multimetrów analogowych i cyfrowych

ĆWICZENIE NR 1 TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza z tranzystorem unipolarnym

ZASADA DZIAŁANIA miernika V-640

POMIARY OSCYLOSKOPOWE

Oscyloskop. Dzielnik napięcia. Linia długa

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

Wzmacniacze napięciowe z tranzystorami komplementarnymi CMOS

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu

LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI POMIAR PRZESUNIĘCIA FAZOWEGO

Laboratorium Podstaw Pomiarów

Laboratorium Podstaw Pomiarów

Ćwiczenie 9. Mostki prądu stałego. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:

Politechnika Białostocka

Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Elektroniki

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Tranzystory unipolarne MOS

Ćwiczenie 23. Temat: Obsługa oscyloskopu analogowego i cyfrowego. Cel ćwiczenia

L ABORATORIUM UKŁADÓW ANALOGOWYCH

Badanie diod półprzewodnikowych

Ćwiczenie F3. Filtry aktywne

Ćwiczenie nr 11. Projektowanie sekcji bikwadratowej filtrów aktywnych

LABORATORIUM PODZESPOŁÓW ELEKTRONICZNYCH. Ćwiczenie nr 2. Pomiar pojemności i indukcyjności. Szeregowy i równoległy obwód rezonansowy

LABORATORIUM TECHNIKA CYFROWA BRAMKI. Rev.1.0

Przetworniki AC i CA

Wydział Elektryczny Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Metrologii. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych z przedmiotu METROLOGIA.

Ćwiczenie 14. Sprawdzanie przyrządów analogowych i cyfrowych. Program ćwiczenia:

PRZEŁĄCZANIE DIOD I TRANZYSTORÓW

Ćw. 7 Wyznaczanie parametrów rzeczywistych wzmacniaczy operacyjnych (płytka wzm. I)

TRANZYSTOROWY UKŁAD RÓŻNICOWY (DN 031A)

Ćwiczenie 12 Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe budowa i zastosowanie.

Ćwiczenie 7 PARAMETRY MAŁOSYGNAŁOWE TRANZYSTORÓW BIPOLARNYCH

Analiza właściwości filtra selektywnego

INSTRUKCJA LABORATORIUM Metrologia techniczna i systemy pomiarowe.

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie wzmacniacza różnicowego i określenie parametrów wzmacniacza operacyjnego

Wprowadzenie do obsługi multimetrów analogowych i cyfrowych

Ćwiczenie M3 BADANIE PRZEBIEGÓW NAPIĘCIOWYCH ZA POMOCĄ MULTIOSCYLOSKOPU

Ćwiczenie 2. Analiza błędów i niepewności pomiarowych. Program ćwiczenia:

TRANZYSTORY BIPOLARNE

1. Nadajnik światłowodowy

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

DSO8060 Hantek oscyloskop cyfrowy, generator DDS, multimetr cyfrowy, miernik częstotliwości

Ćwiczenie 9. Mostki prądu stałego. Program ćwiczenia:

Analiza właściwości filtrów dolnoprzepustowych

Lekcja 80. Budowa oscyloskopu

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO. Instrukcja wykonawcza

Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice. Ćwiczenie 12 Metody sterowania falowników

Wprowadzenie do obsługi multimetrów analogowych i cyfrowych oraz analiza błędów i niepewności pomiarowych

FILTRY AKTYWNE. Politechnika Wrocławska. Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki. Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Ćwiczenie 11. Podstawy akwizycji i cyfrowego przetwarzania sygnałów. Program ćwiczenia:

Transkrypt:

Ćwiczenie 8 Pomiary z wykorzystaniem oscyloskopu Program ćwiczenia 1. Przygotowanie oscyloskopu do pomiaru skompensowanie sondy pomiarowej. 2. Pomiar podstawowych parametrów sygnałów o różnych kształtach: metodą bezpośrednią, przy użyciu kursorów oraz automatyczną 3. Wyznaczenie punktów charakterystyki amplitudowo częstotliwościowej czwórników 4. Pomiar przesunięcia fazowego czwórników za pomocą oscyloskopu: metodą bezpośrednią oraz metodą automatyczną 5. Pomiar parametrów sygnału prostokątnego z przeregulowaniem Wykaz przyrządów: Oscyloskop cyfrowy Rigol DS1052E, sondy pomiarowe Generator sygnałów Rigol DG1022 Generator sygnałów sinusoidalnych o przełączanej częstotliwości Literatura [1] Zatorski A., Rozkrut A.: Miernictwo elektryczne. Materiały do ćwiczeń laboratoryjnych. Skrypt AGH nr nr 1190/1990, 1334/1992, 1403/1994, 1585/1999 [2] Rydzewski J.: Oscyloskop elektroniczny. Warszawa, WKiŁ 1976 [3] Rydzewski J.: Pomiary oscyloskopowe. Warszawa, WKiŁ 1994 [4] Chwaleba A., Poniński M., Siedlecki A.: Metrologia elektryczna. Warszawa, WNT 1979 [5] Jellonek A., Gąszczak J., Orzeszkowski Z., Rymaszewski R.: Podstawy metrologii elektrycznej i elektronicznej. Warszawa, PWN 1980 [6] Jellonek A., Karkowski Z.: Miernictwo radiotechniczne. Warszawa WNT, 1972 [7] Stabrowski M.M.: Cyfrowe przyrządy pomiarowe. Warszawa, PWN 2002 [8] Zatorski A.: Metrologia elektryczna. Ćwiczenia laboratoryjne. Kraków, Wydz. EAIiE AGH 2002. Skrypt nr 13 [9] Instrukcja obsługi oscyloskopu cyfrowego RIGOL serii DS1000

Zakres wymaganych wiadomości Budowa i zasada działania oscyloskopu cyfrowego (jak w ćwiczeniu nr 3) Zasady obsługi oscyloskopu cyfrowego (jak w ćwiczeniu nr 3) oraz zastosowania oscyloskopu do pomiaru częstotliwości, czasu i fazy różnymi metodami (np. metoda bezpośrednia, krzywych Lissajous), budowa i zastosowanie sondy pomiarowej Zasada działania cyfrowych przyrządów służących do pomiaru częstotliwości, czasu i fazy. Błędy pomiaru: analogowe i cyfrowe.

1. Przygotowanie oscyloskopu do pomiaru skompensowanie sondy pomiarowej Na admitancję wejściową oscyloskopu składa się reaktancja równolegle połączonych pojemności (w granicach od 10 do 50 pf) i rezystancji (zazwyczaj 1 MΩ dla prądu stałego lub m.cz.). Jeżeli badany układ jest oddalony od oscyloskopu, do pojemności wejściowej dodaje się pojemność układu połączeń. Najprostszym sposobem jest połączenie wejścia oscyloskopu i jego masy z badanym układem dwoma przewodami. Ten sposób łączenia może być stosowany tylko w niektórych przypadkach i jest ograniczony impedancją źródła, poziomem sygnału, pasmem częstotliwości, jakie powinno być zapewnione dla wiernego przeniesienia sygnału, oraz poziomem zewnętrznych zakłóceń. Pomiary słabych sygnałów wymagają niezależnie od ich pasma częstotliwości zastosowania kabla ekranowego, który zabezpieczy układ przed wnikaniem do niego zakłóceń, takich np. jak tętnienia sieci. Dołączenie kabla współosiowego (koncentrycznego, BNC) zwiększa pojemność wejściową oscyloskopu o kilkadziesiąt pf, co wpływa na wzrost obciążenia źródła badanego sygnału. W wielu pomiarach, w celu wiernego odtworzenia mierzonego sygnału, badany punkt należy łączyć z oscyloskopem przez specjalną sondę o odpowiednio dużej impedancji wejściowej i parametrach (np. pasmo częstotliwości, stopień podziału napięcia wejściowego) odpowiednich dla danego zastosowania. Szczególnie wysokie wymagania są stawiane sondom przeznaczonym do pomiaru przebiegów, których widmo rozciąga się od pojedynczych herców do setek, a nawet tysięcy megaherców. Przykładem sygnału o bardzo szerokim widmie są przebiegi prostokątne lub impulsowe o bardzo szybko zmieniającej się amplitudzie. Jednym z typów sond często stosowanych do obserwacji napięciowych sygnałów impulsowych są pasywne sondy RC.

Rysunek 1 Sonda RC o tłumieniu 1:10: a) schemat ideowy; b) układ zastępczy słuszny dla małych i średnich częstotliwości [2] Na rysunku 1 przedstawiono schemat ideowy takiej sondy oraz jej schemat zastępczy dla małych i średnich częstotliwości. R 1 jest rezystorem szeregowym umieszczonym wewnątrz ekranowanej obudowy sondy, C 1 strojonym kondensatorem równoległym, R 2 rezystancją wejściową oscyloskopu (zazwyczaj R 2 =1 MΩ), a na pojemność zastępczą C z składają się pojemność wejściowa oscyloskopu C 4 i pojemność kabla C 3. Wierne przeniesienie impulsu wymaga równomiernej charakterystyki częstotliwościowej dzielnika R 1, C 1 i R 2, C z, co występuje wtedy, kiedy jest spełniony następujący warunek R 1 C 1 = R 2 C z. Ponieważ pojemność zastępcza C z nie jest ściśle określona, to skompensowanie dzielnika uzyskuje się przez strojenie pojemności C 1. Sondę stroi się, doprowadzając do jej wejścia sygnał prostokątny z zewnętrznego generatora przebiegów prostokątnych lub poprzez wykorzystanie sygnału prostokątnego generowanego przez wbudowany kalibrator oscyloskopu. Wyprowadzenia sygnału umożliwiającego kalibrację sondy, znajdują się na płycie czołowej oscyloskopu. Trymer C 1 jest dostępny do strojenia przez otwór w obudowie sondy. Na rysunku 2 przedstawiono przykładowe przebiegi, obserwowane na ekranie oscyloskopu podczas kompensowania sondy.

Rysunek 2 Kompensowanie sondy RC sygnałem prostokątnym o często oscyloskopie, nawet przy prawidłowej kompensacji sondy tliwości 1 khz. Zaokrąglenie naroży impulsu występuje w źle zestrojonym [2] Mimo prawidłowej kompensacji sondy (na maksymalną płaskość grzbietu), na początku impulsu mogą wystąpić zaokrąglenia (hook), spowodowane złą kompen sacją wewnętrznych układów torów pomiarowych oscyloskopu albo zawilgoce niem elementów czoła sondy. Tłumienie sygnału przez sondęę wynosi R2/(R1 + R2). Typowe wartości wyno sondy szą: R1 = 9 MΩ, R2 = 1 MΩ stąd tłumienie równa się 10. Spotyka się również o tłumieniu 1, 5, 50, 100, 500, 1000. Równoległa rezystancja wejściowa sondy wynosi 10 MΩ, (dla prądu stałego), a równoległa pojemność wejściowa składa się z 1/10 wartości Cz i równolegle dołączonej pojemności zakończenia sondy do jej obudowy. Kompensowanie sondy pomiarowej 1) Należy przywrócićć ustawieniaa fabryczne Storage a następnie Factory > Load oscyloskopu, wybierając przycisk

2) Przełącznikiem na obudowie sondy pomiarowej ustawić jej tłumienie na wartość 10 a następnie podłączyć ją z jednej strony do wejścia kanału CH1 lub CH2 a z drugiej, do zacisku sygnału kalibrującego, znajdującego się na płycie czołowej oscyloskopu, zgodnie z rysunkiem 3. Rysunek 3 Sposób podłączenia sondy do zacisku sygnału kalibrującego [9] 3) Kolejnym krokiem kalibracji, jest wybranie odpowiedniego współczynnika wzmocnienia kanału w oscyloskopie. Jeżeli sonda zostanie podłączona do kanału pierwszego i ma dziesięciokrotne tłumienie, wówczas wzmocnienie ustala się poprzez naciśnięcie klawisza CH1 oraz wybranie z menu: Probe wartości 10. Uwaga! Należy zawsze pamiętać o uwzględnieniu nowego współczynnika wzmocnienia kanału oscyloskopu przy zmianie sondy, przy przełączeniu tłumienia sondy oraz przy zastępowaniu sondy przewodem koncentrycznym. 4) Wejście kanału oscyloskopu należy skonfigurować do pracy w trybie sprzężenia DC, wybierając CH1 > Coupling > DC, dodatkowo należy wyłączyć ograniczenie pasma przenoszenia CH1 > BW Limit > OFF. 5) Po naciśnięciu przycisku AUTO następuje automatyczne dobranie skali czasu i amplitudy oraz poziomu wyzwalania w taki sposób, by na ekranie widoczny był stabilny obraz. 6) Następnie należy ustawić śrubę regulacyjną sondy w położeniu, dla którego obserwuje się najmniejsze zniekształcenia sygnału prostokątnego. Regulację pojemności sondy należy wykonywać ostrożnie, bez używania siły. Śruba regu

lująca może znajdować się zarówno obok przełącznika tłumienia na uchwycie sondy jak i na obudowie gniazda BNC. Należy zaobserwować efekt przekompensowania (różniczkowanie) i niedokompensowania (całkowanie). 2. Pomiar podstawowych parametrów sygnałów o różnych kształtach Oscyloskop umożliwia przedstawienie na ekranie zmienności mierzonych przebiegów w czasie oraz pomiar ich parametrów, zarówno czasowych (np. okresu, częstotliwości, współczynnik wypełnienia) jak i amplitudowych (np. amplitudy, wartości międzyszczytowej, wielkości przeregulowania, prędkości narastania sygnału). A. Pomiary metodą bezpośrednią W metodzie bezpośredniej częstotliwość podstawie następującej zależności: 1 f = = T l 1 C t f (lub okres T ) wyznaczane są na (1) gdzie: l długość odcinka na ekranie odpowiadająca okresowi przebiegu T, C aktualnie nastawiona wartość stałej podstawy czasu. t Wartość podstawy czasu wyświetlana jest na ekranie oscyloskopu w dolnej części, w polu Time i wyznacza ona czas między działkami siatki wyświetlanej na ekranie. Wartość ta zależy od możliwości technicznych oscyloskopu i zazwyczaj może się zmieniać od pojedynczych nanosekund na działkę (ang. ns/div) do kilkudziesięciu sekund na działkę (ang. s/div). Zmiana podstawy czasu możliwa jest przy pomocy pokrętła Scale w sekcji Horizontal. Przyciśnięcie pokrętła Scale umożliwia włączenie funkcji powiększenia wybranego fragmentu zarejestrowanego przebiegu. Wykorzystanie zależności (1) możliwe jest w dowolnym oscyloskopie wyposażonym w naniesioną na ekran skalę oraz możliwą do określenia wartość podstawy czasu. 1) Celem pomiaru jest wyznaczenie częstotliwości trzech sygnałów sinusoidalnych. Źródłem sygnału jest zasilacz/generator uniwersalny lub generator przedstawiony na rysunku 4 (zapytać prowadzącego). Wyjście generatora na

leży podłączyć z oscyloskopem kablem koncentrycznym zakończonym wtyka mi BNC. Kanał oscyloskopu należy skonfigurować w trybie DC: CH1 > Co upling > DC. Dodatkowo należy zmienić wzmocnienie kanału (Probe) na wartości 1. Przyjmuje się, że kabel koncentryczny nie tłumi sygnału. Wyniki po miarów należy zanotować w tabeli znajdującej się w konspekcie. Rysunek 4 Generator przebiegów sinusoidalnych o przełączanych, nieznanych częstotliwościach f1 f4 B. Zastosowanie kursorów do pomiarów Stosowany w ćwiczeniu oscyloskop cyfrowy wyposażony jest w kursory, które w znacznym stopniu ułatwiają pomiary. Za ich pomocą można zmierzyć wartości f i T bez konieczności stosowania wzoru (1), czyli bez potrzeby ręcznego pomiaru długości okresu w jednostkach długości oraz odczytywania stałej podz kursorów. stawy czasu. Przycisk Cursor w grupie MENU włącza możliwość korzystania Dostępny na stanowisku cyfrowy oscyloskop firmy Rigol posiada trzy tryby pracy kursorów: 1. tryb manualny ( Cursor > > Mode > Manual) w którym dostępne są dwa równoległe kursory, mierzące amplitudę (kursory poziome) lub czas (piow dodatko nowe), pozycja kursorów oraz ich odległość wyświetlana jest wym oknie, 2. tryb śledzenia ( Cursor > Mode > Track) umożliwia jednoczesne śledze krzyżują nie zarówno amplitudy jak i czasu, kursory mają postać dwóch cych się linii poziomych i pionowych, których przecięcie przesuwa się po sygnale,

3. tryb automatyczny ( Cursor > Mode > Auto) umożliwia wizualną ocenę poprawności pomiarów wykonywanych w trybie Pomiaru Automatycznego (ang. Automatic Measurements). Po włączeniu tej opcji, podczas pomiarów kursory automatycznie wskazują mierzoną wartość (np. amplitudę czy też okres). Jeżeli nie są włączone pomiary automatycznie, kursory się nie pojawiają. Przełączanie między kursorami oraz przesuwanie pozycji kursorów wykonuje się wielofunkcyjnym pokrętłem ( ). 2) Używając kursorów w trybie manualnym lub śledzenia należy zmierzyć częstotliwość trzech sygnałów sinusoidalnych zapisując wyznaczone częstotliwości oraz amplitudy sygnałów w tabeli. Należy porównać wyniki pomiarów z częstotliwościami wyznaczonymi metodą bezpośrednią (wartości zmierzonych metodą bezpośrednią częstotliwości należy skopiować z poprzedniego punktu). C. Pomiary automatyczne Nowoczesne oscyloskopy cyfrowe posiadają zazwyczaj możliwość automatycznego wykonywania pomiarów podstawowych parametrów sygnałów. Oscyloskop dostępny na stanowisku laboratoryjnym posiada możliwość pomiaru 20 parametrów, zarówno czasowych (oznaczenia: Freq, Period, Rise Time, Fall Time, Delay1 2, Delay1 2, +Width, Width, +Duty, Duty) jak i amplitudowych (oznaczenia: Vpp, Vma, Vmin, Vtop, Vbase, Vamp, Vavg, Vrms, Overshoot, Preshoot). Włączenie trybu automatycznych pomiarów odbywa się poprzez wciśnięcie klawisza Measure w grupie MENU a następnie wybranie źródła sygnału do pomiarów Source > CH1 lub CH2. Opcja Display All umożliwia wyświetlenie na ekranie 18 mierzonych wartości w postaci tabelki. W tym trybie nie są wyświetlane opóźnienia fazowe między sygnałami (wielkości Delay1 2 oraz Delay1 2 ). Jeżeli dana wielkość nie może być zmierzona, wówczas w miejscu wartości liczbowej pojawiają się gwiazdki. Zamiast tabelki możliwe jest również wyświetlenie w dolnej części ekranu trzech parametrów mierzonych automatycznie. W celu wyświetlenia na ekranie wyników pomiarów danego parametru sygnału należy w menu kontekstowym nacisnąć przycisk Voltage lub Time i wybrać dany parametr. 3) Należy połączyć pierwszy kanał oscyloskopu z pierwszym kanałem generatora uniwersalnego (Rigol) przewodem koncentrycznym (rysunek 5).

Rysunek 5 Układy do pomiaru częstotliwości sygnału z generatora za pomocą oscyloskopu 4) Następnie, przy pomocy generatora należy wygenerować sygnał prostokątny o wartości międzyszczytowej 1V, częstotliwości 1kHz, wypełnieniu 20% (Square >DtyCyc) oraz składowej stałej o wartości 1V. 5) Kilkakrotnie zmieniając tryb sprzężenia wejścia kanału pierwszego oscyloskopu ( CH1 > Coupling > DC lub AC lub GND), należy zaobserwować wpływ zastosowanego sprzężenia na rejestrowany sygnał. 6) Następnie należy zmniejszyć amplitudę sygnału prostokątnego z 1V na 10mV oraz powtórzyć obserwacje wpływu rodzaju sprzężenia na mierzony sygnał (punkt 5). 7) Używając trybu automatycznych pomiarów należy zmierzyć parametry generowanego sygnału przy sprzężeniu DC oraz AC, wyniki należy zapisać w tabeli znajdującej się w konspekcie. 3. Wyznaczenie punktów charakterystyki amplitudowo częstotliwościowej czwórników Celem pomiaru jest wyznaczenie kilku punktów charakterystyki amplitudowoczęstotliwościowej A = A( f ) czwórnika liniowego, którym jest filtr dolnoprzepustowy II go rzędu. 1) Do badanego czwórnika należy podłączyć generator oraz dwa kanały oscyloskopu zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku 6. Do podłączenia sygnałów pomiarowych do oscyloskopu należy użyć dwóch skompensowanych

sond pomiarowych. Obydwa wejścia oscyloskopu należy skonfigurować do pracy w trybie sprzężenia DC. Rysunek 6 Schemat układu do wyznaczania charakterystyki amplitudowo częstotliwościowej czwórnika liniowego (pasywny filtr dolnoprzepustowy II rzędu). 2) Badany czwórnik należy zasilić z generatora sygnałem sinusoidalnym o wartości międzyszczytowej 10V, bez składowej stałej. 3) Należy zmieniać częstotliwość generatora w zakresie od kilkudziesięciu Hz do takiej częstotliwości, dla której amplituda sygnału na wyjściu filtru maleje stukrotnie. Zmieniając częstotliwość generowanego sygnału należy oszacować pasmo przenoszenia filtru, w którym amplituda sygnału wyjściowego z filtru zmienia się w sposób nieznaczny (<10%), następnie maleje o wartość około 3dB oraz zanika. Spadek amplitudy sygnału o 3dB należy wyznaczyć z zależności na tłumienie K u przytoczonej w punkcie 5. 4) Uwzględniając oszacowane zakresy częstotliwości należy dokonać pomiarów amplitudy sygnału wyjściowego z filtra, wyniki zapisać w tabeli. Pierwsze dwa punkty pomiarowe powinny być tak dobrane, aby znajdowały się w zakresie niewielkich zmian amplitudy (niskie częstotliwości), punkt nr 4 powinien odpowiadać osłabieniu amplitudy o około 3dB (częstotliwość graniczna), zaś ostatni punkt odpowiada zanikowi sygnału (tłumienie przynajmniej stukrotne). Pozostałe punkty należy rozmieścić w sposób równomierny.

5) Następnie, należy obliczyć tłumienie filtra ( K = wy u 20log10 [ db] U ). Do odczytu amplitudy należy użyć kursorów (tryb śledzenia) lub pomiarów automa we tycznych. U 4. Pomiar przesunięcia fazowego czwórników za pomocą oscyloskopu metodą bezpośrednią oraz metodą automatyczną Celem pomiaru jest wyznaczenie kilku punktów charakterystyki fazowoczęstotliwościowej ϕ= ϕ( f ) czwórnika liniowego, którym jest filtr dolnoprzepustowy II go rzędu. Pomiar przesunięcia fazowego za pomocą oscyloskopu można wykonać dwoma metodami: a) metodą bezpośrednią Obserwując na ekranie oscyloskopu sygnały wejściowy i wyjściowy filtru (rysunek 7a) można wyznaczyć przesunięcie fazowe między nimi na postawie następującej zależności: a ϕ =360 [ ] (2) b Rysunek 7. Ilustracja zasady pomiaru przesunięcia fazowego za pomocą oscyloskopu: a) metodą bezpośrednią, b) metodą elipsy Stosowany w ćwiczeniu oscyloskop wyposażony jest w kursory, które umożliwiają automatyczny odczyt przedziału czasu Δt, będącego odległością między początkami faz sygnałów. Dodatkowo, możliwe jest wykorzystanie kursorów do po

miaru okresu T sygnału. Przesunięcie fazowe może być wówczas wyznaczone z zastępującej zależności (por. rysunek 6a): Δt ϕ =360 [ ] (3) T W przypadku oscyloskopu Rigol używanego podczas ćwiczeń, wielkości przesunięcia fazowego może być również zmierzona w trybie automatycznym. Wybranie Measure >Time >Delay1_2 umożliwia pomiar opóźnienia kanału drugiego względem pierwszego przy narastającym zboczu, zaś Delay1_2 przy zboczu opadającym. b) metodą elipsy W metodzie elipsy wykorzystuje się specjalny tryb pracy oscyloskopu: tryb X Y, w którym poziomy przesuw sygnałów (tzw. podstawa czasu ) zostaje wyłączony. Rejestrowane wartości sygnałów z dwóch kanałów prezentowane są w postaci punktów na ekranie. Sygnał z kanału pierwszego odpowiada za współrzędne na osi X zaś sygnał z kanału drugiego, za współrzędne na osi Y. Tryb X Y włącza się poprzez wybranie klawisza MENU a następnie Time Base > X Y. Jeżeli do wejść oscyloskopu doprowadzi się sygnały sinusoidalne przesunięte w fazie, wówczas na ekranie otrzymuje się przebiegi w postaci linii, elipsy lub okręgu. Kształt zależy od wielkości przesunięcia fazowego. Po uzyskaniu na ekranie oscyloskopu obrazu elipsy (rysunek 7b), na podstawie jej wymiarów można wyznaczyć przesunięcie fazowe między sygnałami np. z zależności (4): y0 0 ϕ =arcsin = arcsin [ ] (4) Y m X m 1) Do badanego czwórnika należy podłączyć generator oraz dwa kanały oscyloskopu zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku 6. Do podłączenia sygnałów pomiarowych do oscyloskopu należy użyć dwóch skompensowanych sond pomiarowych. Obydwa wejścia oscyloskopu należy skonfigurować do pracy w trybie DC. 2) Badany czwórnik należy zasilić z generatora sygnałem sinusoidalnym. Podczas pomiarów wartość amplitudy sygnału z generatora powinna być rzędu kilku woltów, bez składowej stałej. 3) Używając metody elipsy należy oszacować pasmo częstotliwości, dla których zmienia się przesunięcie fazowe między sygnałami na wyjściu i wejściu czwórnika. W tym celu należy przełączyć oscyloskop do trybu X Y (przycisk MENU

w sekcji Horizonal, następnie Time Base > X Y). Należy zmieniać częstotliwość generatora w zakresie od kilkudziesięciu Hz do częstotliwości f g, której odpowiada zanik sygnału na wyjściu czwórnika (ponad stukrotne tłumienie). 4) Następnie, używając metody automatycznej, należy dokonać pomiaru przesunięcia fazowego dla siedmiu częstotliwości wyznaczonych podczas pomiarów charakterystyki amplitudowo częstotliwościowej. W tym celu należy zmienić tryb pracy oscyloskopu na Y T (wybierając MENU > Time Base > Y T), następnie wybierając Measure >Time >Delay1_2 zmierzyć wielkość opóźnienia między sygnałami. Na podstawie opóźnienia obliczyć wielkość przesunięcia fazowego. Wyniki pomiarów należy zapisać w tabeli znajdującej się w konspekcie. 5. Pomiar parametrów sygnału prostokątnego z przeregulowaniem 1) Należy połączyć pierwszy kanał oscyloskopu CH1 z pierwszym kanałem generatora uniwersalnego (Rigol) przewodem koncentrycznym (rysunek 8). Rysunek 8 Układy do pomiaru częstotliwości sygnału z generatora za pomocą oscyloskopu 2) W generatorze należy wybrać sygnał arbitralny, poprzez naciśnięcie przycisku Arb i wybranie z menu: Load > Buildin > Engine > StepResp zatwierdzając wybór Select, następnie należy ustalić wartość międzyszczytową sygnału na 5V, częstotliwość 1kHz oraz brak napięcia stałego. 3) W oscyloskopie należy zmienić tryb wyzwalania na zbocze opadające. W tym celu nacisnąć przycisk MENU z sekcji Trigger a następnie w menu

Mode > Edge. Następnie należy ustalić rodzaj zbocza na zbocze opadające ( Slope > Falling ) 4) Posługując się kursorami należy zmierzyć występujące w sygnale: a) parametry amplitudowe zdefiniowane na rysunku 9 b) parametr czasowe zdefiniowane na rysunku 10 Wyniki pomiarów należy umieścić na rysunkach, dodatkowo zaznaczając poziom napięcia odniesienia (GND). 5) Otrzymane wartości liczbowe należy porównać z wynikami pomiarów automatycznych. Rysunek 9 Sposób wyznaczania parametrów napięciowych sygnału prostokątnego lub impulsowego: Overshoot przeregulowanie na zboczu narastającym, Preshoot przeregulowanie na zboczu opadającym [9] Rysunek 10 Sposób wyznaczania parametrów czasowych sygnału prostokątnego lub impulsowego: Rise Time czas narastania, Fall Time czas opadania, Width szerokość [9]