2
POLITECHNIKA WROCŁAWSKA
INSTYTUT FIZYKI
SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA NR 51
Temat : Pomiary oscyloskopowe.
Morajko Oleg
WYDZ. : IZ ROK : II
DATA :
OCENA :
· budową,
· zasadą działania,
· zastosowaniami pomiarowymi oscyloskopu elektronicznego;
· metodami pomiaru różnicy faz, pomiaru częstotliwości przy pomocy oscyloskopu,
· zapoznanie z podstawowymi układami elektronicznymi takimi jak prostownik jedno- i dwupołówkowy,
· układ całkujący oraz różniczkujący.
Wstęp teoretyczny - zjawisko fizyczne
Oscyloskop elektroniczny jest uniwersalnym przyrządem laboratoryjnym służącym do obserwacji, rejestracji i pomiarów napięć elektrycznych zmieniających się w czasie. Podstawowym elementem oscyloskopu jest lampa oscyloskopowa. Ponadto w skład budowy oscyloskopu wchodzą : wzmacniacz odchylenia poziomego X i pionowego Y, generator podstawy czasu i urządzenie zasilające (Rys.1).
WY
Y Z ~220V
S
WX O
O - lampa oscyloskopowa
Y - wzmacniacz odchylenia pionowego
X - wzmacniacz odchylenia poziomego
WX ,WY - gniazdka wejściowe wzmacniaczy
G - generator podstawy czasu
Z - zasilacz (przewody zasilania oznaczono
linią przerywaną)
S - obwód synchronizacji
X G
Wzmacniacze X oraz Y służą do wzmacniania amplitudy badanych sygnałów w celu umożliwienia obserwacji i pomiarów nawet bardzo słabych sygnałów. Napięcia wyjściowe są przyłożone do odpowiednich par płytek odchylających lampy oscyloskopowej.
Generator podstawy czasu G służy do wytwarzania napięcia okresowo zmiennego o przebiegu piłokształtnym. Napięcie to podczas jednego okresu wzrasta proporcjonalnie do czasu, a następnie możliwie szybko opada.
Urządzenia zasilające oscyloskopu przetwarzają napięcie sieci na napięcie stałe, potrzebne do zasilania wzmacniaczy, generatora podstawy czasu i lampy oscyloskopowej.
Podstawowe zastosowania pomiarowe oscyloskopu elektronowego :
· obserwacja przebiegów napięciowych o różnym kształcie i pomiar napięć,
· pomiar czasu i częstotliwości,
· pomiar różnicy faz dwu przebiegów,
· badanie układów przekształcających przebiegi ( np. układów różniczkujących i całkujących ),
· badanie charakterystyk prądowo - napięciowych elementów elektronicznych ( diod, tranzystorów).
Przyrządy pomiarowe
W ćwiczeniu wykorzystano następujące przyrządy pomiarowe :
· oscyloskop dwukanałowy OS 9020G
· generator funkcyjny G 432
· przesuwnik fazowy RPF 02
· prostownik jedno- i dwupołówkowy
· układ różniczkujący
· układ całkujący
Przebieg ćwiczenia
Obserwacja i pomiar napięcia przemiennego.
W tym celu dołączyliśmy generator funkcyjny, który wytwarza odpowiednio napięcia sinusoidalne, prostokątne i piłokształtne ( trójkątne ).
· sinusoidalny
wartość amplitudy A = 1dz = 1 cm
- zakres generatora podstawy czasu
Todczyt = t2 - t1 = 1.6 [cm] - odczytany z wykresu okres przebiegu
stąd T = Todczyt * Tx = 1.6 * 2 = 3.2 [ms]
· prostokątny
częstotliwość przebiegu : T = 3.2 [ms] oraz f = 312.5 [Hz]
· piłokształtny
wartość amplitudy A= 0.2 [cm]
częstotliwość przebiegu T = 1.2 cm * 2 [ms/cm] = 2.4 [ms] skąd f = 416.7 [Hz ]
Podstawą działania wielu układów elektronicznych są procesy ładowania i rozładowania kondensatora przez rezystancję. Obserwację takich procesów na ekranie oscyloskopu można przeprowadzić korzystając z układu jak na poniższym rysunku .
Schemat układu różniczkującego, złożony z kondensatora C i rezystora R :
A I A’
C
U R U1
B B’
Do zacisków AA’ doprowadza się impulsy sinusoidalne o amplitudzie U0 , a zaciski BB’ łączy się z wejściem wzmacniacza Y. W wyniku powstają impulsy zdeformowane, w których część narastająca odpowiada procesowi ładowania, a część opadająca - procesowi rozładowania kondensatora C przez rezystor R. Szybkość narastania lub opadania napięcia na kondensatorze zależy od wartości iloczynu RC, tzw. stałej czasowej obwodu t. Dla dostatecznie małych wartości R i C napięcie wyjściowe U1(t) jest proporcjonalne do pochodnej dU/dt napięcia wejściowego :
gdzie Q - ładunek zgromadzony na kondensatorze C,
Uc - napięcie między okładkami kondensatora.
Dla małych wartości R i C, U1<< U, Uc @ U :
W ćwiczeniu na wejście układu podano napięcia sinusoidalne, prostokątne i piłokształtne. Otrzymane przebiegi przedstawiono na wykresach
Obserwacja i pomiar napięcia przemiennego na wyjściu układu prostowania jedno- i dwupołówkowego.
Schemat układu prostowniczego z filtrem RC wygładzającym tętnienia przedstawia poniższy rysunek :
D1
| | WY
~220 C1 C2 R1 R2
...
lukasz_lar