CWICZENIE 3.pdf

Politechnika Łódzka

Katedra Przyrządów Pó ł łprzewodnikowych i Optoelektronicznych

WWW.DSOD.PL

LABORATORIUM METROLOGII ELEKTRONICZNEJ

ĆWICZENIE nr 3

Zastosowanie oscyloskopu cyfrowego w pomiarach

Łódź 2010

CEL ĆWICZENIA:

Ćwiczenie ma na celu zapoznanie się z obsługą współczesnych

oscyloskopów cyfrowych oraz możliwościami zastosowania ich w pomiarach

parametrów sygnałowych.

SPECYFIKACJA APARATURY:

W ćwiczeniu wykorzystana zostanie następująca aparatura pomiarowa oraz

oprogramowanie:

Aparatura

1. Oscyloskop cyfrowy RIGOL DS1052E

2. Generator cyfrowy DDS DF1410

3. Zestaw wzorcowych źródeł referencyjnych częstotliwości

Oprogramowanie:

1. Program DATA4711 do sterowania generatorem DS1307

2. Program do obsługi oscyloskopu ULTRASCOPE FOR DS1000E

3. Program do generowania przebiegów sinusoidalnych LISSAJOUS

4. Arkusz kalkulacyjny z pakietu Office do przetwarzania danych z przyrządów

pomiarowych

PODSTAWY TEORETYCZNE

WSTĘP

Oscyloskop cyfrowy, ze względu na użyteczność jest obecnie

podstawowym narzędziem pomiarowym i diagnostycznym stosowanym w

technice pomiarowej. Oscyloskopy wykorzystywane są w diagnostyce układów

elektronicznych, jako przyrządy pomiarowe stosowane do określania

parametrów sygnałowych oraz często jako rejestratory danych pomiarowych.

Możliwość rejestracji oglądanych przebiegów, zapisywania ich w pamięciach

nieulotnych oraz transmisji danych do komputerów powoduje, że oscyloskopy

cyfrowe mogą zastępować konwencjonalne systemy akwizycji danych.

PARAMETRY TECHNICZNE OSCYLOSKOPU CYFROWEGO

Podstawowym blokiem decydującym o parametrach technicznych

i możliwościach oscyloskopu jest blok przetwarzania analogowo-cyfrowego

(A/C). Częstotliwość przetwarzania A/C wyrażana jest w hertzach (MHz=10 6 Hz,

GHz=10 9 Hz) lub jako liczba próbek na sekundę (Sa/s; S/s z ang. Samples per

second). We współczesnych oscyloskopach cyfrowych częstotliwości

próbkowania nie są mniejsze niż 100MHz (100MSa/s). Największe wartości

częstotliwości próbkowania w dostępnych na rynku oscyloskopach są na

poziomie 80GHz (80Gsa/s). Z częstotliwością próbkowania ściśle związany jest

parametr szerokości pasma przenoszenia określany jako częstotliwość

graniczna pasma. Częstotliwość graniczna jest zawsze co najmniej kilka razy

mniejsza niż częstotliwość próbkowania. W obecnych oscyloskopach typowe

częstotliwości graniczne są w zakresie od 20MHz do 30GHz.

Wszystkie parametry techniczne oscyloskopu można podzielić na następujące

grupy parametrów:

parametry podstawy czasu oscyloskopu (ang. horizontal parameters),



 parametry wzmocnienia/czułości oscyloskopu (ang. vertical parameters),

parametry systemu wyzwalania (ang. trigger system parameters);



parametry akwizycji,



punkcje pomiarowe,



 parametry użytkowe.

Parametry podstawy czasu:

- maksymalna częstotliwość próbkowania,

- długość rekordu pamięci do przechowywania próbek (MPts/CH; kPts/CH)

wyrażana jako liczba punktów(próbek) na każdy kanał oscyloskopu,

- zakres regulacji podstawy czasu,

- typ regulacji podstawy czasu skokowa / ciągła,

- maksymalna długość przebiegu rejestrowanego z maksymalną

częstotliwością próbkowania,

- opóźnienie wyzwalania przetworników A/C,

- zakres regulacji przesunięcia w kierunku poziomym.

Parametry wzmocnienia / czułości:

- liczba kanałów wejściowych,

- szerokość pasma użytecznego (tłumienie poniżej 3dB),

- impedancja wejściowa,

- rozdzielczość bitowa amplitudy,

- zakres regulacji wzmocnienia (czułości),

- zakres regulacji przesunięcia w kierunku pionowym (regulacja offsetu),

- typ regulacji wzmocnienia skokowa / ciągła,

- maksymalne napięcie wejściowe.

Parametry systemu wyzwalania (trigger):

- tryby wyzwalania automatyczny / manualny / jednorazowy,

- Sposoby wyzwalania zboczem, poziomem, stanem logicznym, szerokością

impulsu, sygnałem video, sekwencją stanów logicznych, warunkiem

algebraicznym sygnałów w różnych kanałach,

- typ składowej sygnału wyzwalającego DC, AC+DC, AC z filtracją,

- zakres regulacji położenia warunku wyzwalania w czasie,

- zakres regulacji czasu nieaktywności warunku wyzwalania (ang. holdoff),

- zakres czasu opóźnienia warunku wyzwalania,

Parametry akwizycji:

- tryb Sample akwizycja próbek bezpośrednio z przetwornika A/C,

- tryb PeakDetect akwizycja krótkotrwałych zmian sygnału,

- tryb Average akwizycja ciągów próbek uśrednionych,

- tryb Roll akwizycja ciągła z przewijaniem obrazu,

- tryb LowRES/HighRES akwizycja próbek z małą/dużą częstotliwością

próbkowania.

Funkcje pomiarowe:

- dokładność i zakres regulacji kursorów pomiarowych,

- zestaw funkcji pomiarów automatycznych parametrów sygnałowych,

- tryby ograniczenia zakresu danych do pomiarów automatycznych,

- operatory i funkcje analizy matematycznej wykonywane na sygnałach.

Parametry użytkowe:

- rozmiar, rozdzielczość matrycy LCD oscyloskopu,

- szybkość odświeżania przebiegu,

- interfejsy komunikacyjne,

- typy zasilania bateryjne / sieciowe,

- funkcje dodatkowe autodiagnostyki, autokalibracji, itd.,

- protokół komunikacji SCPI.

W rozdziale ,,Uwagi końcowe” zamieszczone zostały parametry techniczne

oscyloskopu używanego w ćwiczeniu.

ZASADA DZIAŁANIA OSCYLOSKOPU

W celu wykonania rejestracji i zobrazowania przebiegu na ekranie oscyloskopu

należy wykonać regulację nastaw oscyloskopu. W przypadku gdy znane są

typowe parametry obserwowanego przebiegu (częstotliwość, amplituda)

wówczas można dobrać ustawienia oscyloskopu tak aby uzyskać możliwie

najlepsze zobrazowanie przebiegu. W tym celu należy wykonać regulację

następujących nastaw:

1. Podstawa czasu (ang. horizontal scale)

Regulacja podstawy czasu zmienia przedział czasu, w którym obserwowany jest

przebieg. Zakres czasu obrazowanego przebiegu wynika z liczby działek (ang.

skrót div) siatki podziałki oscyloskopu w kierunku OX pomnożonych przez

nastawę podstawy czasu.

2. Wzmocnienie sygnału wejściowego (ang. vertical scale)

Regulacja wzmocnienia sygnału zmienia wzmocnienie / tłumienie sygnału

podawanego na wejście sygnałowe. Zakres zmian amplitudy obrazowanego

sygnału równy jest iloczynowi liczby działek (ang. skrót div) w kierunku OY i

nastawy wzmocnienia.

3. Tryb i parametry systemu wyzwalania (ang. trigger)

Ustawienia systemu wyzwalania pozwalają w przypadku sygnałów okresowych

uzyskać stabilne zobrazowanie przebiegu ,,zatrzymanie”, zaś w przypadku

przebiegów nieokresowych lub przebiegów zawierających anomalia sygnałowe

uchwycić i zobrazować odpowiednie fragmenty przebiegu. Poziom napięcia

wyzwalania jest wartością progową, przy której następuję zarejestrowanie

przebiegu i jego zobrazowanie. Źródłem sygnału wyzwalania może być

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: