Ćwiczenie.4. POMIARY OSCYLOSKOPOWE 1. Wprowadzenie

Ćwiczenie.4.
POMIARY OSCYLOSKOPOWE
1. Wprowadzenie
Oscyloskopy są najbardziej uniwersalnymi przyrządami pomiarowymi. Stosuje się je do
obserwacji i analizy kształtu przebiegów czasowych (okresowych i nieokresowych) prądów i
napięć, pomiarów wartości napięcia, częstotliwości, kąta fazowego, do obserwacji i
wyznaczania charakterystyk elementów nieliniowych, oraz przy wielu innych pomiarach
wielkości elektrycznych i nieelektrycznych (które uprzednio muszą zostać zamienione na
przebiegi elektryczne).
Główną zaletą oscyloskopów jest moŜliwość obserwacji i rejestracji przebiegów
widocznych na ekranie1. Obraz z ekranu moŜna w łatwy sposób przenosić na inne nośniki
(moŜna go sfotografować, wydrukować czy zapisać w postaci elektronicznej, w zaleŜności od
konkretnego modelu oscyloskopu). MoŜliwa jest równieŜ dostatecznie długa do wykonania
analizy obserwacja obrazu na ekranie oscyloskopu. Z tego względu oscyloskopy zaliczane są
do grupy przyrządów rejestrujących.
1.1. Oscyloskopy analogowe
W oscyloskopach analogowych, podstawowym zespołem umoŜliwiającym obserwację
przebiegów, jest lampa oscyloskopowa specjalnej konstrukcji. W lampach takich, do
rejestracji przebiegów wykorzystuje się skoncentrowany strumień elektronów. Elektrony
padając na luminescencyjny ekran lampy tworzą tzw. „plamkę świetlną”. Zmianę połoŜenia
plamki uzyskuje się wskutek działania pole elektrycznego na strumień elektronów. Działanie
to jest niemal natychmiastowe, gdyŜ bezwładność elektronów jest niewielka. Bezwładność
zaczyna odgrywać rolę przy częstotliwościach większych od 10MHz.
Lampa oscyloskopowa wykonana jest w postaci próŜniowej rury szklanej ze
spłaszczeniem stanowiącym ekran (rys. 1). Wewnątrz lampy umieszczony jest układ elektrod,
który formuje strumień elektronów w cienką wiązkę padającą na ekran. Wewnętrzna strona
ekranu pokryta jest specjalną powłoką – tzw. luminoforem.
Rysunek 1 Budowa lampy oscyloskopowej
1
W oscyloskopach analogowych mówimy o ekranie lampy oscyloskopowej. W oscyloskopach
cyfrowych mamy po prostu ekran.
1
Układ formujący wiązkę elektronową złoŜony jest z termokatody tlenkowej K, siatki
sterującej S, oraz dwóch cylindrycznych anod ( A1 i A2 ) tworzących tzw. „soczewkę
elektronową”. Pole elektryczne utworzone przez zespół anod pod wpływem wysokiego
napięcia (rzędu kilku tysięcy woltów) powoduje silne przyspieszanie elektronów z
jednoczesnym ogniskowaniem wiązki na ekranie. Do siatki sterującej doprowadza się
potencjał ujemny względem katody. Regulowane napięcie siatki umoŜliwia zmianę ilości
elektronów przedostających się w kierunku anod i tym samym wpływa na obserwowaną
jasność plamki. Regulacja potencjału anody A1 umoŜliwia zmianę ogniskowania wiązki
elektronów. SłuŜy więc do regulacji ostrości plamki.
Wiązka elektronów przebiega między dwoma parami płaskich elektrod, zwanymi
płytkami odchylającymi. Pole elektryczne przyłoŜone do płytek powoduje odchylenie wiązki
elektronów. Płytki ustawione pionowo (płytki X) umoŜliwiają odchylanie plamki w kierunku
poziomym. Płytki „Y” (ustawione poziomo) umoŜliwiają odchylanie plamki w pionie.
Energia kinetyczna elektronów uderzających o ekran zuŜywana jest częściowo na
pobudzenie luminoforu do świecenia, a częściowo na wybicie elektronów z jego powierzchni,
prowadząc do emisji wtórnej. Elektrony emisji wtórnej docierają go grafitowej powłoki G
połączonej z anodą A2 , zamykając w ten sposób obwód elektryczny.
Obraz na ekranie uzyskuje się w wyniku równoczesnego odchylania strumienia
elektronów w pionie (płytki Y) napięciem proporcjonalnym do badanego sygnału i w
poziomie (płytki X), napięciem liniowo narastającym (inaczej piłokształtnym) z
wewnętrznego generatora podstawy czasu. Napięcie piłokształtne przesuwa po ekranie, w
kierunku poziomym, z jednostajną prędkością plamkę tworząc liniową skalę czasu (oś czasu).
Aby obraz na ekranie pozostał nieruchomy, częstotliwość i faza napięcia piłokształtnego musi
być powtarzana z taką samą częstotliwością i fazą ( lub z jego całkowitą wielokrotnością )
jaką posiada napięcie badane - praktycznie zapewniają to wewnętrzne układy synchronizacji
i wyzwalania.
W oscyloskopach najczęściej korzysta się z lamp obrazowych jednostrumieniowych,
rzadziej dwustrumieniowych. Lampa jednostrumieniowa umoŜliwia jednoczesną obserwację
dwóch przebiegów, pod warunkiem, Ŝe oscyloskop posiada elektroniczny przełącznik
kanałów, który przemiennie podaje do płytek odchylania pionowego sygnał to z jednego, to z
drugiego wejścia. Najbardziej popularny jest układ przełącznika dwukanałowego, rzadziej
stosowany jest układ czterokanałowy. Przełącznik elektroniczny umoŜliwia dwa rodzaje
pracy :
• praca przemienna ( alternating ) ALT- w której to przełączanie poszczególnych wejść
odbywa się w czasie ruchu powrotnego plamki po ekranie, a sterowanie odchylaniem
w pionie odbywa się zamiennie sygnałem z określonego wejścia
• przez cały czas trwania pełnego pojedynczego ruchu podstawy czasu po ekranie,
praca siekana ( chopped ) CHOP - w której wielokrotnie w czasie jednego cyklu
trwania podstawy czasu zamieniane jest źródło sygnału podłączane do układu
odchylania pionowego. Typowa częstotliwość przełączania przy tym rodzaju
pracy wynosi od 100 do 200 kHz.
We współczesnych oscyloskopach zmiana zakresu podstawy czasu pociąga za sobą
automatyczne dopasowanie sposobu przełączania kanałów w trakcie pracy dwukanałowej.
2
2. Obsługa oscyloskopu
Wytworzenie na ekranie prawidłowego obrazu wymaga stosunkowo złoŜonych
czynności manipulacyjnych wieloma przełącznikami i pokrętłami znajdującymi się na płycie
czołowej oscyloskopu. Niektóre istotne funkcje zostaną w formie uproszczonej poniŜej
przedstawione. Całkowite omówienie zasady działania oscyloskopu i przeznaczenia
elementów regulacyjnych wykracza z racji obszerności materiału poza ramy niniejszej
instrukcji.
Na rys. 2. przedstawiono wygląd płyty czołowej oscyloskopu uŜywanego w ćwiczeniu.
Opisy poszczególnych funkcji odnoszą się do modelu wykorzystywanego w ćwiczeniu.
Rysunek 2 Płyta czołowa oscyloskopu
Pokrętła ustalające jakość kreślonej na ekranie linii znajdują się blisko ekranu i
zmieniają jasność linii – INTENSITY (2) oraz ostrość linii – FOCUS (4). Do przemieszczania
obrazu w kierunku pionowym i poziomym po ekranie słuŜą pokrętła POSITION (6 – ustalanie
pozycji w osi X; 21, 36 – ustalanie pozycji w osiach Y dla dwóch kanałów).
W oscyloskopie dwukanałowym, w pobliŜu kaŜdego gniazda wejściowego, znajdują się
przełączniki rodzaju sprzęŜenia wejścia z podzespołami oscyloskopu, zapewniające trzy
funkcje :
• przeniesienie do oscyloskopu wszystkich składowych sygnału wejściowego
(łącznie ze składową stałą) – pozycja DC (22, 34),
• przeniesienie do oscyloskopu tylko składowej zmiennej (wewnętrzny
kondensator blokuje składową stałą) – pozycja AC (22, 34),
• wyłączenie sygnału pomiarowego, poprzez zwarcie wejść oscyloskopu do masy
– przycisk GND (22, 34). Funkcję tę zwykle stosuje się po włączeniu
oscyloskopu do sieci i wykonywaniu czynności ustalających połoŜenie linii
podstawy czasu (ustawienie poziomu zerowego).
Sygnały podawane do wejść oscyloskopu (23, 35), w zaleŜności od ich wartości muszą
być wzmocnione lub stłumione, tak aby ich obraz na ekranie był w pełni widoczny. Zmianę
3
wysokości obrazów w obu torach uzyskuje się pokrętłami VOLTS/DIV (25, 32), ustalającymi
w sposób skokowy tzw. współczynnik wzmocnienia (inaczej czułości), określony w mV/dz
lub V/dz, gdzie działka odpowiada jednemu centymetrowi siatki ekranu oscyloskopu. Na
wspólnych osiach pokręteł nastawy skokowej znajdują się pokrętła, płynnej regulacji
wysokości obrazu (26, 31). Skręcając je maksymalnie w prawo, do połoŜenia CAL, uzyskuje
się wyłączenie nastawy ciągłej. Tę pozycję stosuje się zawsze , gdy chcemy uzyskać
prawidłowe (kalibrowane) wyniki pomiarów. Nastawę płynną wykorzystujemy wówczas, gdy
potrzebne jest dopasowanie wysokości przebiegu, do określonej liczby działek skali ekranu.
Do wyboru aktualnego wejścia oscyloskopu, z którego sygnały są synchronizowane słuŜy
przycisk CHI/II (27) – wybór pomiędzy wejściami kanałów CHI i CHII (przy wciśniętym
przycisku aktywne jest wejście CHII). Pozycja ADD (29) – oznacza obserwację sumy lub
róŜnicy sygnałów (wespół z przyciskiem INVERT (24, 33)) podanych do obu wejść. W celu
obserwacji przebiegów z dwóch wejść jednocześnie naleŜy wcisnąć przycisk DUAL (28).
Prawidłowy obraz przebiegu sygnału pomiarowego powinien przedstawiać co najmniej
jeden okres. Liczba obserwowanych okresów sygnału zaleŜy od częstotliwości generatora
podstawy czasu. Jej regulację przeprowadza się za pomocą dwóch pokręteł nastaw: ciągłej i
skokowej. Ustalają one tzw. współczynnik czasu (TIME/DIV) (11), wyraŜony w jednostkach
czasu (s, ms, µs) na działkę (1 cm skali ekranu). Podobnie jak przy nastawie współczynnika
wzmocnienia, jeŜeli mają być wykonywane poprawne pomiary przedziałów czasu, naleŜy
sprawdzić, czy pokrętło regulacji ciągłej jest wyłączone (w prawo do oporu) i znajduje się w
pozycji CAL (12). Wciśnięcie przycisku XY (8) powoduje wyłączenie wewnętrznego
generatora podstawy czasu. Rozciąg poziomy uzyskuje się sygnałem z wejścia CHII.
Warunkiem uzyskania na ekranie nieruchomego obrazu jest synchronizacja pracy generatora
podstawy czasu z sygnałem pomiarowym. W tym celu do generatora jest podawany sygnał
synchronizujący, uzyskiwany z róŜnych źródeł układu oscyloskopu, bądź z samego badanego
układu. Źródła sygnału synchronizującego wybierane są przełącznikiem TRIG. (9). Przycisk
TRIG EXT (13) umoŜliwia wyzwalanie poprzez zewnętrzne sygnały synchronizujące
podłączone do wejścia TRIG INP. (16).
Wybór odpowiedniego sygnału synchronizującego zaleŜy, m.in., od rodzaju badanych
układów. Wyzwalanie podstawy czasu badanym sygnałem jest najczęściej stosowanym
sposobem pracy. NaleŜy pamiętać, Ŝe im większa jest amplituda przebiegu wyzwalającego,
tym łatwiej uzyskać nieruchomy obraz na ekranie.
O stałości obrazu decyduje równieŜ nastawienie poziomu (wartości) sygnału
wyzwalającego generator podstawy czasu . Odbywa się to za pomocą pokrętła LEVEL (15).
Ustala ono moment startu generatora podstawy czasu synchronicznie z badanym przebiegiem.
Zwykle optymalnym momentem startu generatora jest chwila, w której sygnał pomiarowy
przechodzi przez zero.
Generator podstawy czasu moŜe pracować w jednym z dwóch sposobów wyzwalania,
wybieranym przełącznikiem AUTO – NORM (14). W pozycji AUTO podstawa czasu działa
nawet przy braku sygnału wejściowego (generator jest wyzwalany automatycznie), a na
ekranie jest widoczna linia podstawy czasu bądź niestabilizowany obraz sygnału badanego.
Pozycja NORM jest rodzajem wyzwalania stosowanym najczęściej do oglądania
sygnałów impulsowych. Podstawa czasu jest wówczas wyzwalana jednorazowo impulsem
badanym. Po zaniku impulsu plamka spoczywa w lewej części ekranu, oczekując na nadejście
następnego impulsu badanego. Praca normalna szczególnie jest zalecana do obserwacji
przebiegów o niskich częstotliwościach, gdyŜ wtedy uzyskuje się znacznie stabilniejszy obraz
przebiegu niŜ ma to miejsce podczas automatycznej pracy generatora w warunkach braku
sygnału.
4
3. Pomiary
Oscyloskop zapewnia m.in. moŜliwość obserwacji sygnałów elektrycznych; moŜe
słuŜyć takŜe do pomiarów parametrów sygnałów np. mierząc amplitudę napięcia stałego lub
zmiennego itp.. Typowym oscyloskopem moŜna dokonywać pomiarów napięć okresowych o
częstotliwościach do kilkudziesięciu MHz ( gdy np. częstotliwość badanego sygnału
wykracza poza pasmo przenoszenia posiadanego woltomierza ) i amplitudach do kilkuset
woltów. W celu uzyskania maksymalnej dokładności pomiarowej, naleŜy przestrzegać
określonych zasad pomiarów :
obraz mierzonego przebiegu powinien zająć maksymalną wysokość lub szerokość
ekranu;
obraz na ekranie naleŜy dobrze zogniskować;
z pomiaru naleŜy wyeliminować grubość linii, odczytując wartość odchylania w
kierunku pionowym przy tej samej krawędzi linii obrazu (zawsze górnej lub zawsze dolnej);
pamiętać o wpływie nierównomierności charakterystyki częstotliwościowej
wzmacniaczy kanału odchylania pionowego na dokładność pomiaru przebiegów o róŜnych
częstotliwościach i czasie trwania;
sondę pomiarową (jeŜeli jest uŜywana) naleŜy łączyć jak najkrócej do obu punktów,
między którymi mierzymy napięcie.
3.1. Pomiar napięcia
Za pomocą oscyloskopu moŜna zmierzyć amplitudę Um lub wartość międzyszczytową
Upp obserwowanego przebiegu. W przypadku pomiaru napięcia sinusoidalnego najdogodniej
jest zmierzyć wartość międzyszczytową przebiegu. W tym celu za pomocą pomocniczej skali
oscyloskopu określa się w centymetrach (lub w działkach) długość pionowego odcinka ly
pomiędzy punktami maksymalnego dodatniego i ujemnego odchylenia przebiegu i mnoŜy
przez współczynnik czułości Sy kanału odchylania pionowego (z ewentualnym
uwzględnieniem tłumienia sondy - jeśli w pomiarze była wykorzystywana). Pomiędzy
amplitudą Um, wartością międzyszczytową Upp oraz wartością skuteczną U występują
następujące zaleŜności :
U =
Um
2
Um =
U pp
2
=
lyS y
2
(1)
gdzie: ly - odległość pionowa pomiędzy maksymalnymi wychyleniami (dodatnim ujemnym)
obserwowanego przebiegu, Sy - czułość kanału odchylania pionowego ( np. w V/cm ). Sposób
wyznaczania napięcia pokazano na rys. 3.
Rysunek 3 Wyznaczanie napięcia
5
Dla uzyskania kalibrowanych wartości napięć naleŜy postępować zgodnie z
następującą procedurą :
1. Ustawić potencjometr płynnej regulacji czułości kanału pionowego w zaleŜności
od wykorzystywanego wejścia, (kanału CHI lub CHII), w pozycję CAL (w
prawo do zaskoku), a następnie przełącznikiem skokowej regulacji czułości
wybrać wygodną dla obserwacji na ekranie wysokość obrazu. Przy pomiarze
sygnałów zmiennych potencjometrem połoŜenia POSITION przesunąć przebieg
w pionie do wybranej poziomej linii odniesienia. Wartość mierzonego napięcia
określić moŜna mnoŜąc wielkość odchylenia przebiegu w pionie ly w cm (lub
działkach) i wartość nastawionej czułości Sy kanału odchylania pionowego.
2. W celu pomiaru wartości napięcia stałego lub składowej stałej w przebiegu
złoŜonym, naleŜy w pierwszej kolejności przełączyć przełącznik rodzaju
sprzęŜenia w pozycję GND, wcisnąć przycisk (AUTO) i dokładnie ustawić linię
podstawy czasu na wybranej linii odniesienia, a następnie przełączyć sprzęŜenie
na pozycję DC – podstawa czasu ulegnie przesunięciu w pionie o odcinek ly (w
górę dla polaryzacji dodatniej lub w dół dla polaryzacji ujemnej).Wielkość
przesunięcia określa wartość składowej stałej przebiegu wg następującej
zaleŜności :
U = ly— Sy
(2)
UWAGA: JeŜeli pomiar dokonywany jest za pomocą sondy np. 10 : 1, to przebieg na
ekranie jest dziesięciokrotnie mniejszy od rzeczywistego, zatem zmierzona wartość musi być
dziesięciokrotnie zwiększona.
Na dokładność pomiaru napięcia metoda oscyloskopową mają wpływ:
- nieliniowość odchylania w torze pionowym. W oscyloskopach wysokiej klasy
jest ona zwykle do pominięcia;
- dokładność odczytu wysokości obrazu – zazwyczaj nie lepsza niŜ ± 0,5 mm;
- nierównomierność charakterystyki częstotliwościowej kanału odchylania
pionowego;
- dokładność podziału tłumika wejściowego;
- dryft przy pomiarach składowej stałej.
Całkowity uchyb pomiaru napięcia składa się z sumy poszczególnych uchybów i moŜe
mieć wartość kilkuprocentową. Dokładniejsze pomiary napięcia uzyskuje się w
oscyloskopach cyfrowych wyposaŜonych w kursory z cyfrowym odczytem wartości
mierzonej. Pomiar sprowadza się wówczas do ustawienia kursorów w określonych punktach
przebiegu i odczytu wyświetlonego wyniku pomiaru z ekranu.
Podczas pomiaru amplitudy sygnału o częstotliwościach kilku herców lub mniejszych
naleŜy maksymalnie spowolnić lub wyłączyć podstawę czasu. Wówczas oscyloskop, w
którym nie działa odchylanie poziome, będzie rysował pionową linię. Jej długość jest miarą
wartości międzyszczytowej mierzonego sygnału.
3.2. Pomiary częstotliwości
Oscyloskop moŜe być wykorzystany do pomiarów częstotliwości metodą porównawczą,
która polega na zrównaniu częstotliwości wzorcowej f w z mierzoną f x . Zgodność
częstotliwości moŜna zaobserwować na ekranie oscyloskopu w postaci figur Lissajous. W ten
6
sposób porównywać moŜna jedynie częstotliwości, których stosunek jest liczbą całkowitą.
Dokładność pomiaru tą metodą zaleŜy od dokładności źródła częstotliwości wzorcowej.
Zasadę podłączenia oscyloskopu przedstawiono na rys. 4. Dwa napięcia sinusoidalne
doprowadzane są do płytek odchylających X i Y, tworząc na ekranie oscyloskopu (z
wyłączoną podstawą czasu) specyficzne obrazy (tzw. figury Lissajous), których kształt zaleŜy
od stosunku amplitud, stosunku częstotliwości i przesunięcia fazowego między
doprowadzonymi sygnałami. W przypadku, gdy stosunek częstotliwości równy jest
stosunkowi liczb całkowitych, na ekranie obserwuje się obraz nieruchomy. W przeciwnym
przypadku, obserwowany obraz jest w ciągłym ruchu. Na rys. 5 przedstawiono przykładowe
figury Lissajous otrzymane przy jednakowych amplitudach napięć, przy stosunkach
częstotliwości 1:1, 2:1, 3:1, oraz przy przesunięciach fazowych.
Rysunek 4 Zasada włączania oscyloskopu
Rysunek 5 Figury Lissajous dla trzech stosunków częstotliwości przy trzech przesunięciach
fazowych. a) fx/fy = 1:1; b) fx/fy = 2:1; c) fx/fy = 3:1
Na podstawie kształtu figur Lissajous moŜliwe jest określenie stosunku częstotliwości
napięć. Na przykład z powyŜszego rysunku z figur z grupy „c” wynika, Ŝe w ciągu jednego
okresu zmian napięcia U x występują pełne trzy okresy napięcia U y . W celu wyznaczenia
stosunku częstotliwości, oblicza się liczbę przecięć krzywej z prostymi równoległymi do osi
X, oraz do osi Y. Proste powinny zostać poprowadzone w taki sposób, by nie przecinały
punktów węzłowych figur. Pomiar częstotliwości na podstawie opisanego sposobu polega na
takim doborze częstotliwości wzorcowej, by na ekranie oscyloskopu otrzymać figurę
nieruchomą o moŜliwie niewielkiej ilości przecięć z prostymi X i Y. Zasada pomiaru
pokazana została na rys. 6.
Rysunek 6 Obliczanie częstotliwości sygnałów na podstawie figur Lissajous
Oscyloskop umoŜliwia równieŜ pomiar częstotliwości napięcia takŜe wieloma innymi
sposobami. Najprostszy z nich, lecz najmniej dokładny jest bezpośredni odczyt okresu Tx na
7
ekranie oscyloskopu z uwzględnieniem kalibrowanej podstawy czasu (opisanej w jednostkach
czasu na centymetr, np. ms/cm). W takim przypadku mierzoną częstotliwość moŜna obliczyć:
fx =
1
Tx
(3)
3.3. Pomiary przesunięcia fazowego
Przy zastosowaniu oscyloskopu dwukanałowego moŜliwa jest jednoczesna obserwacja
na ekranie dwóch przebiegów sinusoidalnych lub impulsowych, przesuniętych względem
siebie. Na rys. 7 przedstawiono przykładowe obrazy dwóch przebiegów przesuniętych o kąt
ϕ . Wartość tego kąta określa się z zaleŜności:
ϕ=
180°
OB
OA
(4)
Rysunek 7 Pomiar przesunięcia fazowego oscyloskopem dwukanałowym
W takim układzie długość odcinka OA odpowiada połowie długości okresu. Odcinek
OB jest wyznaczony na podstawie odległości między przebiegami przy ich przejściu przez
zero (rys. 7).
Pomiary przesunięcia fazowego mogą być realizowane za pomocą oscyloskopów.
Dysponując oscyloskopem jednokanałowym stosuje się metodę elipsy. Metoda ta polega na
określeniu przesunięcia fazowego na podstawie kształtu i połoŜenia elipsy na ekranie (figury
Lissajous) przy włączonych napięciach sinusoidalnych o badanym przesunięciu fazowym.
Jedno z napięć dołącza się do wejścia X, drugie do wejścia Y (rys. 4). Wzmocnienia w obu
kanałach wybiera się w taki sposób, by otrzymać jednakową długość świecącej linii na
ekranie w kierunku X i Y pod wpływem dołączonych napięć. W zaleŜności od kąta fazowego
między napięciami obserwuje się na ekranie róŜne spłaszczenia i ułoŜenia elipsy (rys. 7).
Rysunek 8 Pomiar przesunięcia fazowego metodą elipsy
8
Przesunięcie fazowe określa się na podstawie zaleŜności (5):
sin ϕ =
AB
CD
(5)
Gdzie AB i CD są długościami odcinków przedstawionych na rys. 7. Metoda ta jest
raczej mało dokładna.
4. Program ćwiczenia
Pomiary wykonywane będą zgodnie z dostarczonym przez prowadzącego protokołem.
4.1. Pomiar amplitudy przebiegów elektrycznych
Pomiary wykonujemy dla dwóch amplitud napięcia z generatora.
4.2. Wyznaczanie częstotliwości przebiegów elektrycznych
Przy wykorzystaniu generatora sygnałowego naleŜy nastawić częstotliwości, w których
wartości mierzone oscyloskopem wynoszą odpowiednio 300 Hz i 1 kHz.
Sygnał z generatora naleŜy doprowadzić do odpowiedniego wejścia (np. CHI)
oscyloskopu. Za pomocą pokrętła VOLTS/DIV ustawić odpowiednie wzmocnienie w osi Y,
by przebieg był widziany co najmniej w 80% wysokości ekranu. Następnie za pomocą
pokrętła skokowej regulacji czasu ustawić taką wartość, przy której na ekranie widać jeden
lub dwa okresy przebiegu. Pokrętło płynnej regulacji czasu powinno być ustawione w pozycji
CAL.
Korzystając z wiadomości z rozdz. 3.2 zmierzyć dokładną częstotliwość
obserwowanych przebiegów.
4.3. Pomiar kąta przesunięcia fazowego
Pomiary wykonujemy w układzie jak na poniŜszym rysunku. Szeregową gałąź RL
zasilamy napięciem sinusoidalnym. Napięcie na rezystorze podajemy na CH II. Napięcie
zasilające podajemy na CH I. Napięcie na rezystancji proporcjonalne jest do prądu w
obwodzie. Pamiętamy, Ŝe jeŜeli w obwodzie występują elementy reaktancyjne, to napięcie i
prąd są w stosunku do siebie przesunięte w fazie. Stąd na ekranie widzimy dwie sinusoidy o
tej samej częstotliwości wzajemnie przesunięte. Korzystając z wiadomości z rozdziału 3.3
moŜna zmierzyć przesunięcie fazowe między przebiegami. Pokrętła skali napięcia i podstawy
czasu naleŜy ustawić tak, aby przebiegi były jak najbardziej czytelne.
9
Po wykonaniu części pomiarowej naleŜy przypomnieć sobie w jaki sposób moŜna
określić przesunięcie fazowe znając wartości elementów R i L. Wyniki z pomiarów naleŜy
porównać z obliczonymi.
4.4. Pomiar parametrów przebiegu prostokątnego
Pomiary wykonujemy dla dwóch częstotliwości ( f < 50 Hz ) i ( f > 10kHz ). Na
oscyloskopie naleŜy zmierzyć amplitudę, czas impulsu, okres, częstotliwość, oraz
współczynnik wypełnienia definiowany jako stosunek czasu impulsu do pełnego okresu
przebiegu.
10