1 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 Skrypt nr 13 [9] Instrukcja obsługi oscyloskopu cyfrowego RIGOL serii DS1000
2 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.
Oscyloskop Elektroniczny Rydzewski Pdf 18
DOWNLOAD: https://gohhs.com/2vKz2c
3 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.
4 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.
5 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, 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
6 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
7 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
8 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,
2ff7e9595c
Comments