1

WAT – WYDZIAŁ ELEKTRONIKI – Instytut Systemów Elektronicznych

ZAKŁAD SYSTEMÓW INFORMACYJNO-POMIAROWYCH

Laboratorium Miernictwa Elektronicznego

(dla Wydziału Cybernetyki)

Przedmiot: PODSTAWY MIERNICTWA

Ć

wiczenie nr 3m

PROTOKÓŁ / SPRAWOZDANIE

Temat:

POMIARY OSCYLOSKOPOWE

Data wykonania

ć

wiczenia:

........................................................................

Data oddania sprawozdania:
.........................................................................

Ocena:
........................................................................

Grupa: ............................................................

1. .............................................................

2. .............................................................

3. ..............................................................

4. ..............................................................

Prowadz

ą

cy:

.........................................................................

Uwagi prowadz

ą

cego

ć

wiczenie:

2

1. ZAPOZNANIE Z WYPOSAśENIEM STANOWISKA POMIAROWEGO

Na podstawie oględzin przyrządów na stanowiskach, wskazówek prowadzącego oraz

instrukcji obsługi przyrządów pomiarowych sporządzić wykaz przyrządów pomiarowych
wykorzystywanych w ćwiczeniu oraz wykaz ich parametrów i wypełnić tabelę 1.1 i 1.2.

Tabela 1.1. Wykaz przyrządów pomiarowych.

Lp.

Nazwa przyrządu

Typ

Producent

Oznaczenia na

schematach

1.

Oscyloskop
analogowy

2.

Oscyloskop
cyfrowy

3.

Generator
pomiarowy

4.

Generator
pomiarowy

Tabela 1.2. Zestawienie parametrów badanych oscyloskopów.

Typ oscyloskopu

HP 546xxx

Liczba kanałów

Zakres współczynnika napięcia [V/dz]

Zakres współczynnika czasu [s/dz]

Ź

ródła napięcia wyzwalania

Rodzaje wyzwalania

Rodzaje sprzężenia toru Y

Pasmo częstotliwości toru Y

2. OSCYLOSKOP ANALOGOWY
2.1. Przygotowanie oscyloskopów do pracy i sprawdzenie roli wybranych elementów
regulacyjnych płyty czołowej

Włączyć badany oscyloskop. Włączyć tryb pracy automatycznej generatora podstawy

czasu. Pokrętłami „przesuw w pionie” i „przesuw w poziomie” ustawić obraz na środek
ekranu. Sprawdzić działanie elementów regulacyjnych lampy oscyloskopowej. Włączyć tryb
pracy normalnej spróbować znaleźć oscylogram. Opisać działanie ww. elementów
regulacyjnych.

3

2.2. Doprowadzenie sygnału do oscyloskopu i jego wykrycie oraz stabilizacja. Sprawdzenie
działania przełącznika wzmocnienia toru Y

Rys. 1. Schemat układu do badania oscyloskopu

Przygotować oscyloskop do pracy. Doprowadzić sygnał sinusoidalny do oscyloskopu

zgodnie z rys. 1 o parametrach podanych przez prowadzącego ćwiczenie. W oscyloskopie
analogowym włączyć tryb automatyczny generatora p.cz. Pokrętłami „przesuw w pionie” i
„przesuw w poziomie” ustawić obraz na środek ekranu, i dobrać taki współczynnik
wzmocnienia toru Y, aby oscylogram zmieścił się na ekranie oscyloskopu w polu objętym
rastrem. Spróbować ustabilizować oscylogram przy pracy automatycznej generatora p.cz.
Opisać zachowanie się oscylogramu.

Wybrać normalny rodzaj pracy generatora p.cz. Ustabilizować oscylogram za pomocą

potencjometru „poziom wyzwalania”. Sprawdzić jego wpływ oraz wpływ przełącznika
rodzaju zbocza „+/-„ na oscylogram. Dla odpowiednich nastaw wskazanych potencjometrów
wrysować oscylogramy do tabeli 2.1.
Tabela 2.1

Zbocze narastające „+”

Zbocze opadające „-”

le

w

e

śr

o

d

k

o

w

e

P

o

zi

o

m

w

y

zw

al

an

ia

p

ra

w

e

WE Y

Generator

funkcji

Oscyloskop

analogowy

4

2.3. Zapoznanie się z pracą dwukanałową oscyloskopu
Wykonać następujące operacje:
a) odłączyć od oscyloskopu sygnały badane,
b) podane niżej przełączniki ustawić w następujących pozycjach:

-

TRIG SOURCE (źródło wyzwalania) – CH1,

-

TRIG MODE (rodzaj wyzwalania) – AUTO,

-

VERT MODE (rodzaj pracy kanału Y) – ALT (praca przemienna przełącznika)

-

SWEEP TIME (współczynnik czasu) – 1s/dz.

c) zmienić położenie przełączników:

-

VERT MODE – CHOP (praca „siekana” przełącznika)

-

SWEEP TIME (współczynnik czasu) – 1

µ

s/dz.

-

regulując pokrętłem płynnej regulacji współczynnika czasu SWEEP TIME–VAR
ustawić na ekranie „posiekany” oscylogram linii podstawy czasu.

W sprawozdaniu wyjaśnić na czym polega praca „siekana” i przemienna przełącznika
elektronicznego.



2.4. Przygotowanie oscyloskopu do pomiarów
2.4.1. Kalibracja napięcia kanałów Y oscyloskopu.

Rys. 2. Układ do badania stopnia kalibracji toru Y.

Wykonać następujące czynności

a) Połączyć układ pomiarowy wg schematu z rys.2.
b) Regulatory płynnej regulacji współczynnika odchylania (VAR) i współczynnika czasu

(SWEEP TIME VAR) ustawić w prawe skrajne położenie

−

(CAL).

c) Współczynnik czasu D

t

ustawić w takiej pozycji aby otrzymać oscylogram kilku

okresów sygnału wzorcowego.

d) Dobrać D

Y

tak, aby została spełniona zależność

n

U

U

Y

kal

=

, gdzie n – całkowita liczba

działek (zaleca się aby „n” było pełnym polem pomiarowym).

e) Jeżeli powyższy warunek nie jest spełniony ,wówczas (jeżeli istnieje taka możliwość)

pokrętłem „Kalibracja” (najczęściej jest to pokrętło „pod śrubokręt”) ustawić żądaną
wysokość oscylogramu.

f) Podobną operację przeprowadzić dla obydwu kanałów badanego oscyloskopu.
g) Wyniki kalibracji i oscylogram przedstawić w tabeli 2.2.
h) Wyjaśnić celowość przeprowadzania kalibracji amplitudy w oscyloskopach.

CH1

CA
L

Oscyloskop

5

Tabela 2.2.

2.4.2. Kalibracja osi czasu w oscyloskopach.

Rys. 3. Układ do badania stopnia kalibracji toru X.

A. Sprawdzenie poprawności skalowania współczynnika czasu D

t

.

Wykonać następujące czynności

a) Połączyć układ pomiarowy wg schematu z rys.3.
b) Dla zadanych w tabeli 2.3 współczynników czasu D

t

, ustawić oscylogram tak aby jeden

okres sygnału wzorcowego zajmował pełne pole pomiarowe (10 cm lub działek).

c) Wyniki pomiarów i obliczeń zamieścić w tabeli 2.3.
d) Porównać współczynniki czasu zmierzone i podane w instrukcji. Zastanowić się czy

konieczna jest częsta kalibracja czasu?

Oznaczenia:

n

T

D

wz

t obl.

=

- współczynnik czasu, n – liczba działek.

Tabela 2.3.

Kanał

Y1

Y2

U

kal.

D

Y

n = U

kal.

/ D

Y

D

t

czas/cm

(czas/dz.)

f

wz.

T

wz.

D

t obl.

1

ms/cm

(ms/dz)

100

µ

s/cm

(

µ

s/dz)

10

µ

s/cm

(

µ

s/dz)

1

µ

s/cm

(

µ

s/dz)

CH I

2

1

Generator

pomiarowy

f

wz

Oscyloskop

Częstościomierz

cyfrowy

6

B Sprawdzenie liniowości podstawy czasu.

Wykonać następujące czynności

a) Połączyć układ pomiarowy wg schematu z rys.3.
b) Regulując częstotliwością generatora f

wz.

, ustawić oscylogram tak, żeby jeden okres miał

długość 1 dz (cm) na początku skali czasu oscyloskopu.

c) Z częstościomierza cyfrowego odczytać częstotliwość f

1

.

d) Powyższą operację powtórzyć dla ostatniej działki.
e) Z częstościomierza cyfrowego odczytać częstotliwość f

2

.

f) Z otrzymanych pomiarów obliczyć błąd nieliniowości podstawy czasu wg poniższego

wzoru:

%

f

f

f

%

v

v

v

v

δ

100

1

2

1

100

1

2

1

⋅

−

=

⋅

−

=

g) Wyniki pomiarów i obliczeń zamieścić w tabeli 2.4.
h) Wyjaśnić dlaczego współczesne oscyloskopy nie mają wewnętrznych kalibratorów

czasu.

Tabela 2.4.

D

t

µ

s/dz

50

1

f

1

Hz

f

2

Hz

δ

V

%

2.5. Pomiary wybranych parametrów

Doprowadzić do oscyloskopu (wejście CH1) napięcie o parametrach zadanych przez

prowadzącego ćwiczenie. Dobrać tak wartości współczynników D

Y

i D

T

, aby mierzony

fragment przebiegu zajmował jak największą część ekranu. Przy pomiarach wykorzystać
potencjometr „poziom wyzwalania” i przełącznik synchronizacja „+/

−

”.

Zmierzyć okres T, szerokość impulsu t

i

, wartość międzyszczytową U

pp

zgodnie z tabelą 2.5.

UWAGA: przed wykonaniem pomiarów regulatory płynnej regulacji współczynnika
odchylania (VAR) i współczynnika czasu (SWEEP TIME VAR) ustawić w prawe skrajne
położenie (CAL).

7

Tabela 2.5

D

Y

[V/dz]

H

[dz]

U

pp

[V]

D

T

[ms/dz]

L

[dz]

T

[ms]

si

n

u

s

D

Y

[V/dz]

H

[dz]

U

pp

[V]

D

T

[ms/dz]

L

[dz]

t

n

[ms]

tr

ó

jk

ąt

D

T

[ms/dz]

L

[dz]

T

[ms]

D

T

[ms/dz]

L

[dz]

t

i

[ms]

p

ro

st

o

k

ąt

Oznaczenia:
H

– wysokość mierzonego oscylogramu,

L

– długość mierzonego oscylogramu.

D

Y

, D

T

– współczynnik odchylania i współczynnik czasu.

8

3. OSCYLOSKOP CYFROWY
3.1. Doprowadzenie sygnału do oscyloskopu i jego wykrycie.

Doprowadzić do oscyloskopu cyfrowego napięcie sinusoidalne o częstotliwości

i amplitudzie (U

1

≠

U

2

≠

U

3

) podanej w tabeli 3.1. Dla każdej z nastaw sprawdzić działanie

klawisza „Autoscale”. Naszkicować oscylogramy. Opisać zawartość ekranu oscyloskopu
cyfrowego po użyciu klawisza „Autoscale”. Określić liczbę pełnych okresów widzianych w
polu odczytowym n

T

oraz odczytać wartość współczynnika czasu D

T

i współczynnika

odchylania D

Y

. Wyniki zapisać w tabeli 3.1.

Tabela 3.1

U

1

≠

U

2

≠

U

3

U

pp

f

= 10kHz

U

1

U

2

U

3

O

sc

y

lo

g

ra

m

H [dz]

D

Y

f

U

pp

=1V

300Hz

1kHz

5kHz

O

sc

y

lo

g

ra

m

n

T

D

T

Oznaczenia:
H

– wysokość oscylogramu w [dz],

n

T

– liczba pełnych okresów widzianych w polu odczytowym,

D

T

– współczynnik czasu,

D

Y

– współczynnik odchylania.

9

3.2. Pomiar wybranych parametrów

Dokonać pomiarów wybranych parametrów różnymi sposobami. Wyniki pomiarów

umieścić w odpowiednich tabelach.
Tabela 3.2. Pomiar okresu sygnału o częstotliwości f















Tabela 3.3. Pomiar wartości międzyszczytowej dla trzech różnych napięć generatora

Klasycznie

Kursory

Auto

H

D

Y

U

pp

U

pp

=

∆

U

U

pp

L.p.

dz

V/dz

V

V

V

1

2

3

3.3. Wykorzystanie „opóźnionej" podstawy czasu („lupy czasowej") do pomiaru parametrów
sygnałów impulsowych.

3.3.1. Układ pomiarowy

Klasycznie

Kursory

Auto

L

D

T

T

T=

∆

t

T

f

[kHz]

dz

ms/dz

ms

ms

ms

1

2

3

4

We Y1

Generator

impulsów

prostokątnych

Oscyloskop

cyfrowy

10

3.3.2. Pomiary

Podłączyć do badanego oscyloskopu sygnał pomiarowy o zadanych w tabeli parametrach.
Praca z „opóźnioną” podstawą czasu („lupą czasową”) wymaga wykonania następujących operacji:
- w polu „HORIZONTAL” nacisnąć klawisz [Main / Delayed],
- w „menu” pod ekranem nacisnąć klawisz [Delayed],
- pokrętłem D

t

wybrać odpowiednią wartość współczynnika czasu

- pokrętłem przesuwu poziomego ustawić „lupę czasową” na odpowiedni fragment badanego napięcia.
Naszkicować uzyskany oscylogram i zmierzyć (dowolną metodą) podane w Tabeli 3.4 parametry
obserwowanego przebiegu.

Tabela 3.4. Wyniki pomiarów z wykorzystaniem „lupy czasowej”

f

≈

100 kHz , t

i

≈

0,5

µ

s

Pomiary

T

i

=

t

i

=

t

n

=

t

o

=

Oznaczenia:
T

i

– okres powtarzania impulsów,

t

i

– czas trwania impulsu zmierzony oscyloskopem,

t

n

– czas narastania zbocza impulsu zmierzony oscyloskopem,

t

o

– czas opadania zbocza impulsu zmierzony oscyloskopem.

3.4. Wykorzystanie pamięci w oscyloskopie.

3.4.1. Układ pomiarowy.

3.4.2. Pomiary

Wykorzystując wewnętrzną pamięć oscyloskopu zapamiętać dwa dowolne sygnały (o różnych
parametrach czasowych i napięciowych) podane kolejno np. na wejście Y1. Narysować odpowiednie
oscylogramy i zmierzyć podane parametry. Wyniki obserwacji i pomiarów zestawić w Tabeli 3.5.
Po ustawieniu oscylogramu wykonać następujące operacje:
- w polu pomiarowym nacisnąć klawisz „Save/Recall”,
- w „menu” pod ekranem nacisnąć klawisz [Trace],
- w „menu” pod ekranem naciskając klawisz [Trace] wybrać „Mem1 lub Mem2”,
- nacisnąć klawisz [Trace Mem1 lub Mem2],
- nacisnąć klawisz [„On”- włączone lub „off”- wyłączone],
- nacisnąć klawisz [Save to Mem1 lub 2] – wprowadzenie do pamięci,
- nacisnąć klawisz [Recall Setup 1 lub 2] – ustawienie (przypomnienie) nastaw dla pamięci 1 lub 2.

We Y1

Generator

funkcji

Oscyloskop

cyfrowy

11

Tabela 3.5. Wyniki pomiarów z wykorzystaniem wewnętrznej pamięci oscyloskopu.

Włączona

pamięć

Oscylogram

Pomiary

MEM 1

T =

U

pp

=

MEM 2

T =

U

pp

=

MEM 1

i

MEM 2