CWI51B.DOC

1

0. Wstęp.

              Celem przeprowadzonego ćwiczenia było zapoznanie się z :

- budową,

- zasadą działania,

- zastosowaniami pomiarowymi oscyloskopu elektronicznego.

1. Opis zjawiska fizycznego.

              W ćwiczeniu wykorzystaliśmy oscyloskop elektroniczny, który jest uniwersalnym przyrządem laboratoryjnym. Służy do obserwacki, 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

              Wzmaciacze 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 wzamcniaczy, 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).

2. Przyrządy.

- oscyloskop dwukanałowy OS 9020G;

- generator funkcyjny G 432;

- przesuwnik fazowy RPF 02;

- prostownik jedno- i dwupołówkowy;

- układ różniczkujący;

- układ całkujący.

3. Przebieg ćwiczenia.

OBSERWACJA I POMIAR NAPIĘCIA PRZEMIENNEGO.

              W tym celu dołączyliśmy generator funkcyjny, który wytwarza odpowiednio napięcia sinusoidalne, prostokątne i piłokształtne ( trójkątne ).

Przebieg :

              - sinusoidalny   (zał.1 wykres 1.1)

                            wartość amplitudy :

                          A = 1dz = 1 cm

                            częstotliwość przebiegu :

                       T = 1.6 cm * 2 ms/cm   ( 1.6 cm - odczyt długości okresu z wykresu )

                                                                         (  2 ms/cm - zakres generatora podstawy czasu )             

                            T = 3.2 ms                                                                     

              - piłokształtnego    (zał.1 wykres 1.2)

                            wartość amplitudy :

                            A = 0.2 cm

                            częstotliwość przebiegu :

                            T = 1.2 cm * 2 ms/cm = 2.4 ms

                            f = 416.7 Hz              

              - prostokątnego    (zał.1 wykres 1.3)

                            wartość amplitudy :

                            A = 1 cm

                            częstotliwość przebiegu :

                            T = 3.2 ms

                            f = 312.5 Hz

OBSERWACJA I POMIAR NAPIĘCIA PRZEMIENNEGO NA WYJŚCIU UKŁADU RÓŻNICZKUJĄCEGO.

              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’ doprowadz              iliśmy impulsy sinusoidalne o amplitudzie U0 , a zaciski BB’              łączy się z wejściem wzmacniacza Y. Otrzymaliśmy impulsy zdeformowane, w których część narastająca odpowiada procesowi ładowania, a część opadająca - procesowi rozładowania kondensatora C przez rezystor R. Szybkść narastania lub opadania napięcia na kondensatorzezależy od wartości iloczynu RC. Iloczyn ten nazywa się stałą czasową obwodu i oznacza symbolem t. Dla dostatecznie małych wartości R i C napięcie wyjściowe U1(t) jest proporcjonalne do pochodnej  dU/dt  napięcia wejściowego. Mamy :

gdzie Q - ładunek zgromadzony na kondensatorze C,

          Uc - napięcie między okładkami kondensatora.

Dla małych wartości R i C, U1<< U,              Uc @ U otrzymujemy :

              Podaliśmy na wejście układu kolejno napięcie sinusoidalne, prostokątne i piłokształtne z generatora funkcyjnego (zał.2).

OBSERWACJA I POMIAR NAPIĘCIA PRZEMIENNEGO NA WYJŚCIU UKŁADU PROSTOWANIA JEDNO- I DWUPOŁÓWKOWEGO.

              Obserwowaliśmy napięcie przemienne na wyjściu układu. Schemat              układu prostowniczego z filtrem RC wygładzającym tętnienia przedstawia poniższy rysunek :

                                                D1

...