WYDZIAŁ ELEKTRONIKI TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI

KATEDRA OPTOELEKTRONIKI I SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH

LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie nr 2

Pomiary oscyloskopowe.

Imię i nazwisko:

Grupa:

Data wykonania ćwiczenia:

Jakub Zapadka

ET2A

20.10.2010

1. Wzorcowanie kanału Y oscyloskopu napięciem stałym.

Celem zadania było wyznaczenie metodą najmniejszych kwadratów stałej napięciowej

kanału za pomocą odchylania napięciem stałym plamki o określoną liczbę działek od położenia
zerowego. Przeprowadzono wzorcowanie kanału Y1 (CH1) oscyloskopu HM303-6 multimetrem
cyfrowym Agilent 34405A dla stałej napięciowej kanału Y Dy = 1V/cm. Wyniki pomiarów i
obliczeń przedstawia tabela 1.

Tabela 1.

Wartości stałych napięciowych D

ypom

(wynikającej z pomiarów) i D

yobl

(wynikającej z

obliczeń) zostały policzone według poniższych wzorów:
D

ypom

= U

y

/y

D

yobl

= m

y

- współczynnik kierunkowy prostej U

y

= m

y

y + n

y

wyznaczony metodą

najmniejszych kwadratów
δ

y

= ( D

ypom

- D

yobl

) / D

yobl

W dokonanych pomiarach można zaobserwować bardzo mały odchył od wartości

teoretycznej (1 V/cm) i jest to odchył rzędu drugiego miejsca po przecinku co wyraźnie ukazuje
wyliczony błąd względny δ

D

, którego najmniejsza wartość bezwzględna wynosi 0,824%,

największa odpowiednio 2,847%. Przedstawia to zamieszczony niżej wykres δ

D

(y):

y [cm]

-4

-3

-2

-1

1

2

3

4

Uy [V]

-4,049

-3,043

-2,043

-1,027

0,976

1,981

2,947

3,924

Dypom [V/cm]

1,012

1,014

1,022

1,027

0,976

0,990

0,982

0,981

δD [%]

1,370

1,578

2,296

2,847

-2,311

-0,824

-1,616

-1,750

Dyobl [V/cm]

0,999

Błędy pomiarowe w tym ćwiczeniu mogły wynikać z ustawienia zbyt duzej grubości linii na

oscyloskopie bądź niedokładnego ustawienia linii zerowej. Od tych warunków bowiem zależała
dokładność wyników.

2. Pomiary napięcia i czasu oscyloskopem.

Celem ćwiczenia było wyznaczenie stałej czasowej układu całkującego na podstawie

pomiarów napięcia i czasu, przeprowadzonych za pomocą oscyloskopu HM303-6. Badany układ
całkujący (R=993 Ω, C=102,8 nF) był pobudzony przebiegiem prostokątnym o wypełnieniu ½ z
generatora Agilent 33210A.

Stałą czasową zależną od pomiarów możemy wyznaczyć ze wzoru:

Wyniki pomiarów i obliczeń, przedstawia tabela 2.

Tabela 2.

gdzie

δ

RC

= (RC

pom

- RC

teor

)/ RC

teor

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

-3,000

-2,000

-1,000

0,000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

1,3701,578

2,296

2,847

-2,311

-0,824

-1,616

-1,750

Wykres zależności δD(y)

Y

δD(y)

2

1

ln

U

U

t

RC

=

U(t1) [V]

3,75

U(t2) [V]

0,3

250

102,08

98,98

δRC [%]

-3,04

t [μs]
Rcteor [μs]
Rcpom [μs]

3. Różnicowe pomiary napięć między dwoma punktami nieuziemionymi.

Używany w ćwiczeniu oscyloskop HM303-6 posiada wejścia niesymetryczne, w których

jeden z przewodów połączony jest z masą. Za pomocą oscyloskopu z wejściem niesymetrycznym
niemożliwe jest bezpośrednie obserwowanie przebiegów pomiędzy punktami, z których żaden nie
jest połączony z masą. Dołączenie do takich punktów przewodu masy powoduje zmianę
konfiguracji układu lub nawet jego uszkodzenie. Chcąc obserwować napięcie między punktami nie
połączonymi z masą za pomocą oscyloskopu z wejściami niesymetrycznymi użyto dwóch kanałów
w trybie pracy sumacyjnej. Wyniki pomiarów i obliczeń przedstawia tabela 3.

Tabela 3.

Pomiary powtórzono między dwoma punktami nieuziemionymi za pomocą kursorów

wykorzystując oscyloskop cyfrowy TDO2026B. Wyniki podano w tabeli 4.

Tabela 4.

Stała czasowa RC zmierzona różni się nieznacznie (rząd

μs)

od tej obliczonej.

4. Obserwacja przebiegów w układach cyfrowych

Na oscyloskopie wyświetlono przebiegi na wyjściu licznika binarnego 7493 oraz na bramce

logicznej AND typu 7408. Układ pomiarowy podłączano kolejno od najstarszego do najmłodszego
wyjścia licznika i badano ile okresów przebiegu wejściowego T

in

przypada na jeden okres

przebiegu każdego z wyjść:

T

A

= 2 x T

in

,

T

B

= 4 x T

in

,

T

C

= 8 x T

in

,

T

D

= 16 x T

in

.

U(t1) [V]

3,5

U(t2) [V]

0,4

250

102,08
115,26

δRC [%]

12,91

t [μs]
Rcteor [μs]
Rcpom [μs]

U(t1) [V]

3,48

U(t2) [V]

0,36

250

102,08

110,2

δRC [%]

7,95

t [μs]
Rcteor [μs]
Rcpom [μs]

Następnie zmierzono napięcia odpowiadające stanom wysokiemu i niskiemu na wyjściu A

pod wpływem przebiegu prostokątnego:

U

Hi

= 3,88 [V]

U

Lo

= 0,164 [V]

Z obserwacji przebiegów oraz tabeli prawdy bramki AND wynika, że bramka jest otwarta

dla stanu wysokiego wejścia IN1. Przenosi ona wtedy sygnał z wejścia IN2 na wyjście OUT.

Tabela 5. (Prawdy bramki AND):

IN1 IN2 OUT

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

5. Automatyczne pomiary parametrów impulsów w przebiegu okresowym

Celem ćwiczenia był automatyczny pomiar następujących parametrów sygnału

impulsowego za pomocą oscyloskopu TDO2062B:

• napięcia międzyszczytowego Vpp (Peak-Peak),
• napięcia skutecznego Vrms (RMS),
• napięcia średniego Vavg (Average),
• częstotliwości f (Frequency),
• okresu T (Period),
• czasu trwania dodatnich impulsów tw (+Width),
• współczynnika wypełnienia k= tw/T [%] (+Duty).
Wyniki pomiarów zanotowano w tabeli 6.

Tabela 6.

Widzimy, że obliczony współczynnik wypełnienia jest taki sam jak zmierzony.

Vpp [V]

4,24

Vrms [V]

2,28

Vavg [V]

1,36

f(F) [Hz]

1000
1000

249

k(DC+) [%]

24,9

kobl [%]

24,9

T [μs]
tw(W+) [μs]

6. Obserwacja charakterystyk diod półprzewodnikowych

I = f(U)

w obszarze przewodzenia.

Celem zadania była obserwacja charakterystyk I = f(U) w obszarze przewodzenia dla trzech
diod półprzewodnikowych: germanowej, krzemowej i z arsenku galu (LED). Charakterystyki diod
obserwujemy wykorzystując pracę XY oscyloskopu HM303-6 i impulsy generatora HM8131-2.
Na podstawie oscylogramów należało wyznaczyć napięcie przewodzenia badanych diod U

F

dla

prądu 25 mA oraz wyznaczyć metodą graficzną rezystancję dynamiczną oraz rezystancję statyczną.
Wyliczone i zmierzone wartości przedstawia tabela 7:

Tabela 7.

typ diody Uf[V]

R[ohm]

dU[V]

dI[A]

rd[ohm]

Ge

0,336

13,440

0,170

0,045

3,778

Si

0,752

30,080

0,130

0,046

2,826

LED

2,160

86,400

0,800

0,050

16,000