Villamosságtan | Felsőoktatás » Markella-Molnár - Oszcilloszkóp és függvénygenerátor kezelési gyakorlat

KANDÓ KÁLMÁN VILLAMOSMÉRNÖKI FŐISKOLAI KAR Műszertechnikai és Automatizálási Intézet MÉRÉSTECHNIKA LABORATÓRIUMI MÉRÉSEK ÚTMUTATÓ 4. sz mérés Oszcilloszkóp és függvénygenerátor kezelési gyakorlat Markella Zsolt - Molnár Zsolt Budapest 2005 223/04 BMF – Kandó – MAI 4. sz mérés Méréstechnika laboratórium 1. A mérés célja: Az oszcilloszkóp és a függvénygenerátor kezelőszerveinek megismerése, kezelésük elsajátítása és jártassági szintre emelése. 2. A méréshez szükséges elmélet: Az előadáson elhangzottak és a méréstechnika jegyzet kétsugarasított oszcilloszkópról és az oszcilloszkópos mérésekről szóló fejezetei, továbbá a függvénygenerátorról szóló rész. Méréstechnika jegyzet (Szerk. Dr Horváth Elek) A felkészültséget ellenőrző főbb kérdések: 1. Rajzolja fel a kétsugarasított oszcilloszkóp vízszintes eltérítő rendszerének tömbvázlatát, a kezelőszervekkel együtt! 2.

Rajzolja fel a kétsugarasított oszcilloszkóp függőleges eltérítő rendszerének tömbvázlatát, a kezelőszervekkel együtt! 3. Rajzolja fel a függvénygenerátor tömbvázlatát, a kezelőszervekkel együtt! 4. Mi a hatása az oszcilloszkóp függőleges eltérítő rendszerének bemenetén lévő AC/DC/GND kapcsolónak? 5. Ismertesse az oszcilloszkóppal történő feszültségmérés menetét! 6. Ismertesse, milyen triggerjel forrásokat választhat oszcilloszkópnál! 7. Mi annak a feltétele, hogy álló képet kapjon az oszcilloszkóp képernyőjén? 8. Ismertesse az oszcilloszkóppal történő frekvenciamérés menetét! 9. Mit jelent az offszetfeszültség generátorok esetén? 10. Mi az un SWEEP üzemmód függvénygenerátoroknál? 3 BMF – Kandó – MAI 4. sz mérés Méréstechnika laboratórium A Méréstechnika laboratóriumban leggyakrabban előforduló oszcilloszkóp előlapja: A készülékváz kezelőszervei: 1. (POWER on/off) Hálózati

bekapcsoló gomb 2. (INTENS) Sugár intenzitás állító 3. (FOCUS) Sugár fókusz állító 4. (TR) Sugárforgató (Trace rotation) 19. (CALIBRATOR 02 V/2 V) Kalibráló jel kimenet 02 Vpp és 2 Vpp négyszögjel 20. (COMPONENT TESTER) alkatrészek karakterisztikája rajzoltatható ki tesztelés céljából A vízszintes eltérítőrendszer kezelőszervei: 5. (X-Y) X-Y és időeltérítéses üzemmód közti váltó kapcsoló A vízszintes csatorna jelét a CH. II-re kell csatlakoztatni 6. (X-POS) Horizontális pozícióállító 7. (HOLD OFF) A fűrészjel lefutása és a következő felfutása közötti szünetidőt állítja 8. (TRIG (LED)) Ha van indítójel (trigger jel), világít 9. (TV SEP) TV szinkronjel kiválasztó: OFF = normál működés TV:H = sorszinkron frekvenciára triggerelés TV:V = képszinkron frekvenciára triggerelés 10. (TRIG) Trigger-forrás választó A trigger jelet különböző szűrőkön keresztül csatolhatja AC: 10 Hz 10 MHz DC: DC 10 MHz HF: 1.5

kHz 40 MHz LF: DC 50 kHz ~: 50 Hz-es hálózatra triggerel 4 BMF – Kandó – MAI 4. sz mérés Méréstechnika laboratórium 11. (+/-) Indítás a felfutó vagy a lefutó élre (ALT.) Alternáló (felváltva működő) trigger képzés a CHI és a CHII közt (Csak a DUAL módban működik.) 12. (TIME/DIV) Az időalap állítható vele 02 μs/DIV és 100 ms/DIV közt 13. (Variable) Az időalap fokozatmentes állítása végezhető el vele 1:25 arányban A kalibrált állásában igaz csak a TIME/DIV-el beállított időalap. 14. (EXT) A belső és a külső trigger közti váltó gomb 15. (TRIG INP) A külső trigger forrás csatlakozó pontja 16. (AT/NORM) Automatikus (a sugár bemenő jel nélkül is látszik) és Normál (a sugár csak triggerelt esetben látszik) mód közti váltó gomb. 17. (LEVEL) A trigger szint állítására szolgál Csak Normál módban van hatása 18. (X-MAG x10) 10-szeres vízszintes nyújtást érhet el vele Maximális eltérítési sebesség:

20 ns/DIV. A függőleges eltérítőrendszer kezelőszervei: 21. (Y-POS I) A CH I csatorna függőleges helyzete állítható vele 22. (AC-DC-GD) A CH I bemeneti csatolása állítható vele DC: direkt csatolt (AC + DC) AC: a DC összetevő nem jut be a készülékbe GD: a bemenetre adott jel nincsen csatlakoztatva, a készülék bemenete földre van kapcsolva 23. (INPUT CH I) A CH I csatorna bemeneti pontja 1 MΩ || 25 pF 24. (VOLTS/DIV) A CH I csatorna érzékenység állító kapcsolója 1-2-5 lépésekben 25. (Variable) A CH I csatorna fokozatmentes érzékenység állítója 1:2,5 arányban Csak a kalibrált állásában igaz a VOLTS/DIV-el beállított érzékenység. 26. (Y MAG x5) Az CH I ábrájának 5x függőleges nyújtását érheti el vele Maximális felbontás 1 mV/DIV. 27. (CH I/II-TRIG I/II) Kiengedve csak a CH I rajzolódik ki és a belső trigger jel is a CH Iről képződik Benyomva csak a CH II lesz kirajzolva és a belső trigger jel is a CH IIről jön létre

Kétsugarasított üzemmódokban a belső trigger jel forrását határozza meg 28. (DUAL) A CH I és CH II csatornák ALT üzemmódban történő megjelenítése Az ADD gombbal együtt a CH. I és a CH II CHOP üzemmódban történő megjelenítése 29. (ADD) A CH I és a CH II algebrai összegzése (Az INV CH II hatását figyelembe veszi.) 30. (VOLTS/DIV) A CH II csatorna érzékenység állító kapcsolója 1-2-5 lépésekben 31. (Variable) A CH II csatorna fokozatmentes érzékenység állítója 1:25 arányban Csak a kalibrált állásában igaz a VOLTS/DIV-el beállított érzékenység. 32. (Y MAGx5) A CHII ábrájának 5x függőleges nyújtását érheti el vele Maximális felbontás 1 mV/DIV. 33. (INV CH II) a CH II csatorna jelének invertálását végzi (X-Y üzemmódban nincsen hatása.) 34. (INPUT CH II) A CH II csatorna bemeneti pontja 1 MΩ || 25 pF 35. (AC-DC-GD) A CH II bemeneti csatolása állítható vele DC: direkt csatolt AC: a DC jel nem jut be a készülékbe

GD: a bemenetre adott jel nincsen csatlakoztatva, a készülék bemenete földre van kapcsolva 36. (Y-POS II) A CH II csatorna függőleges helyzete állítható vele 5 BMF – Kandó – MAI 4. sz mérés Méréstechnika laboratórium A Méréstechnika laboratóriumban leggyakrabban előforduló függvénygenerátor előlapja: A generátor kezelőszervei: (DISPLAY) 4 digites frekvencia kijelző (SWEEP WIDTH) Sweep löket mélység állítás. (SWEEP SPEED) Sweep sebesség állítás. (FREQUENCY) Folyamatos frekvenciaállítás. (FREQUENCY RANGE) Frekvencia sáv állítás (0,3 Hz3 MHz). (SWEEP ON) Sweep bekapcsolása. (FUNCTION) A beállított jelalak visszajelzése () A jelalak kiválasztó (léptető) gomb (Háromszög, szinusz, négyszög, egyenfeszültség) (TRIGGER OUTPUT) A kimeneti jelhez szinkronizált, 50 % kitöltési tényezőjű, TTL szintű négyszögjel. 10. (-20 dB, -20 dB) Két, függetlenül használható 20 dB-es osztó (attenuator) 11. (50 Ω OUTPUT) A

generátor 50 Ω ellenállású kimenete A maximális kimeneti jelszint 20 Vpp (terheletlenül) vagy 50 Ω-os lezárás esetén 10 Vpp. 12. (OFFSET) Ofszet feszültséget ad a kimeneti jelhez, ill a meghatározza a kimeneti egyenfeszültség nagyságát. A maximális jelszint ±5 V (terheletlenül) 13. (ON) Ofszet feszültség be/kikapcsolása 14. (AMPLITUDE) A kimeneti jel amplitúdójának állítás (0-tól 20 dB-ig) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 6 BMF – Kandó – MAI 4. sz mérés Méréstechnika laboratórium 3. Mérési feladatok Minden mérési feladathoz készítsen mérési kapcsolási rajzot! A mérés folyamán minden feladatnál jegyezze le a megszerzett tapasztalatait és rajzolja le az oszcilloszkópon látott ábrát, ha lehetséges! Segítségként az egyes mérési pontoknál külön is megadjuk, mit kellene feljegyeznie. A következő méréseknél ezt már önállóan kell elvégeznie. 3. 1 Ismerkedés az oszcilloszkóppal: A műszer bekapcsolása előtt az

adott mérőhelyen lévő oszcilloszkópon azonosítsa a kezelőszerveket az oszcilloszkóp “általános” előlap rajza alapján! Nem minden kezelőszerv és üzemmód található meg mindegyik oszcilloszkópon! Javasoljuk, hogy a munka megkezdése előtt minden gombot kapcsoljon alapállásba (ez általában a gombok kiengedett állása), továbbá a VAR gombokat CAL állásba bekattintani. a) Kapcsolja be az oszcilloszkópot! b) Vizsgálja meg a kijelzéssel kapcsolatos kezelőszervek hatását (INTENSITY, FOCUS, ASTIGMATISM)! Jegyezze fel a tapasztalatait! A jól leolvasható jel vékony, de elegendő fényereje van. c) Próbálja ki, milyen hatású az AUTO/NORMAL üzemmód átállítása! Jegyezze fel a tapasztalatait! NORMAL üzemmódban csak akkor van eltérítés, ha van trigger esemény is. d) Csatlakoztassa az oszcilloszkóp kalibráló jelét a CH. II-es csatornára (triggerforrás: CHII csatorna TRIG. II) Állítson be a jelből a képernyőn kb 1 periódust (TIME/DIV

és VARIABLE kezelőszerveket használja), minél nagyobb megjelenített amplitúdóval (VOLT/DIV és VARIABLE kezelőszerveket használja). Rajzoljon mérési kapcsolási rajzot! Rajzolja le az oszcilloszkóp képernyőjén látott ábrát a kezelőszerveken beállított értékekkel együtt! Ha a vizsgált mennyiséget nem csak megfigyeli, hanem valamely pontos értékét (feszültség vagy idő) méri, ügyeljen a VARIABLE gombok CAL állására! e) Vizsgálja meg a függőleges eltérítő rendszer kezelőszerveinek hatását! Jegyezze fel, melyik kezelőszervnek milyen hatása van! • Y POS Ha egyetlen jelet csatlakoztat az oszcilloszkópra, az Y POS segítségével a jel 0V-os szintjét a képernyő közepére szokás állítani. Ha két jelet vizsgál, a képernyőt vízszintesen ketté szokás osztani és a képernyő felső részére a vizsgált áramkör bemenetére adott jelet és a képernyő alsó részére pedig a kimeneti jelet szokás elhelyezni. • érzékenység

(VOLT/DIV és VARIABLE) Pontosabb eredményt a minél nagyobb méretű ábra esetén kap. (A mérés távolság mérésre van visszavezetve.) A mért adatok csak a VOLT/DIV kapcsoló CAL állásában érvényesek. • bemeneti csatolás választás AC/DC/GND Ha ismeretlen jelet csatlakoztat az oszcilloszkópra, mindig DC csatoltan tegye, hogy fel lehessen ismerni ha a jel egyenáramú középértéke 0 V-tól eltérő. 7 BMF – Kandó – MAI 4. sz mérés Méréstechnika laboratórium f) Vizsgálja meg a vízszintes eltérítő rendszer kezelőszerveinek hatását! Jegyezze fel, melyik kezelőszervnek milyen hatása van! • X POS Az X POS segítségével a jel kirajzolásának kezdetét mindig, de különösen négyszögjel vizsgálatánál a képernyőn látható helyre toljuk. • időalap (TIME/DIV és VAR) Pontosabb eredményt a jel egy periódusának minél nagyobb méretű ábrája esetén kap. (A mérés távolság mérésére van visszavezetve) A mért adatok a

TIME/DIV kapcsoló CAL állásában érvényesek. g) Vizsgálja meg a triggereléssel kapcsolatos kezelőszervek hatását! Jegyezze fel melyik kezelőszervnek milyen hatása van! • trigger forrás kiválasztása (CH. I; CH II; LINE (~); COMP TRIG; INT TRIG; EXT TRIG) Az indítójel forrásának kiválasztásakor mindig létező jelről kísérelje meg az indítást. Amikor olyan trigger forrást választ, ahol nincs jel, nem tud állóképet előállítani. Ha trigger forrásként a LINE állást választotta, fut a jel, mivel az 50Hz-es hálózatból veszi az indítójelet és a vizsgált jel frekvenciája ezzel általában nem egyezik. • trigger szint állítása (TRIGGER LEVEL) Figyelem! Egyes Hameg oszcilloszkópoknál a TRIGGER LEVEL gomb csak NORMAL módban működik! Álló jelet akkor kapunk, ha a TRIGGER LEVEL gombbal beállított DC szintnek és a kiválasztott trigger forrásról érkező jelnek van metszéspontja. • felfutó vagy lefutó él választása (+/- vagy

SLOPE) A fent említett metszéspontok létrejönnek a trigger jel felfutó és lefutó élénél is. A SLOPE kezelőszervvel beállíthatja, hogy a kirajzolás a felfutó vagy a lefutó él metszetétől kezdődjön-e. 3. 2 Ismerkedés a függvénygenerátorral: a) Csatlakoztassa az oszcilloszkóp bemenetére a függvénygenerátor MAIN OUT kimenetét! Az előzőekben megszerzett tapasztalatok alapján állítsa be úgy az oszcilloszkópot, hogy a képernyőn a rákapcsolt jelből legalább egy, legfeljebb két teljes periódus jelenjen meg, és a jel a képernyő magasságának legalább felét kitöltse! Rajzoljon mérési kapcsolási rajzot! Rajzolja le az oszcilloszkóp képernyőjén látható ábrát, és írja fel a függvénygenerátor jelének az oszcilloszkóppal mért értékeit (amplitudóját, frekvenciáját)! b) Ismerkedjen meg a függvénygenerátor jelalak- amplitúdó- frekvencia- és ofszet-állítási lehetőségeivel! Rajzolja le az oszcilloszkóp képernyőjén

látható ábrát az időalap és az érzékenység feltüntetésével! Állítson be: • 2 kHz frekvenciájú, 1 V amplitúdójú háromszög jelet, 100 mV ofszettel • 500 Hz frekvenciájú, 500 mV-os csúcsértékű négyszögjelet, -200 mV ofszettel. Vesse össze a függvénygenerátoron beállított értékeket az oszcilloszkópon mért értékekkel! Ha a függvénygenerátor frekvencia kijelzőjéről leolvasott értéket a jel pontos frekvenciájának tekinti, számolja ki mekkora hibával mérte meg a jel frekvenciáját a frekvenciát oszcilloszkóppal. c) Állítson be 1 kHz frekvenciájú, 1 V amplitúdójú, 0 V ofszetű szinusz jelet! Rajzolja le az oszcilloszkóp ábráját a léptékek feltüntetésével! Mérje meg a jel amplitúdóját digitális feszültségmérővel és az oszcilloszkóppal is, becsülje meg az oszcilloszkópos feszültségmérés pontosságát. 8 BMF – Kandó – MAI 4. sz mérés Méréstechnika laboratórium d) Az előzőleg

beállított szinusz jelet használva, vizsgálja meg, hogy a megjelenítésre milyen hatással vannak az oszcilloszkóp következő kezelőszervei és megfigyeléseit rögzítse: • AC/DC csatolás • VOLT/DIV, TIME/DIV • CH1/CH2/LINE/COMP TRIG • INT TRIG/EXT TRIG • TRIGGER LEVEL e) Állítson be a függvénygenerátoron 1 kHz frekvenciájú, 1 V amplitudójú, 0,2 V ofszetű szinusz jelet! Vizsgálja meg az AC/DC csatolás változtatásának hatását! Rajzolja le mindkét esetben az oszcilloszkóp ábráját! 3. 3 Részletesebb ismerkedés a triggerelési lehetőségekkel: a) Csatlakoztasson 5 kHz frekvenciájú, 1 V amplitúdójú, 0 V ofszetű háromszögjelet a CH. I bemenetre! Rajzoljon mérési kapcsolási rajzot! b) Állítsa be a jelet kb. 0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225° fázishelyzetű indításra! A TRIGGER LEVEL és a SLOPE kezelőszerveket használja! Ugye nem felejtette el, hogy az X POS kezelőszerv csak a kirajzolt képképernyőn való vízszintes

elhelyezkedését állítja be. Rajzolja le az oszcilloszkóp ábráját a léptékek feltüntetésével! Írja az ábrák mellé a trigger kezelőszervek beállítását is! Segítségként néhány ábrát közlünk: 3. 4 A függvénygenerátor SWEEP üzemmódjának vizsgálata: a) Kapcsolja be a függvénygenerátoron a SWEEP üzemmódot, és az oszcilloszkópon vizsgálja meg a jelet többféle időalappal is. Rajzoljon mérési kapcsolási rajzot! Jegyezze fel a tapasztalatait! /Nem mindegyik függvénygenerátoron van SWEEP üzemmód!/ A generátor SWEEP üzemmódjában beállított jel frekvenciáját, 0 Hz-től a SWEEP löket mélységével meghatározott frekvenciáig a SWEEP sebességével beállított idő alatt változtatja a generátor. 4. A mérésen szerzett ismereteit ellenőrző kérdések: 1. Adja meg annak a feltételeit, hogy az oszcilloszkóp képernyőjén állóképet kapjon! 2. Ismertesse az oszcilloszkópos feszültségmérés menetét, és irja le, hogy

melyik lépésnél melyik kezelőszervet használta! 3. Ismertesse az oszcilloszkópos frekvenciamérés menetét, és irja le, hogy melyik lépésnél melyik kezelőszervet használta! 4. Adja meg a függvénygenerátor kezelőszerveinek beállítási értékeit, ha 2 kHz frekvenciájú, 1 V csúcsértékű, 0 V ofszetű háromszögjelet kíván előállítani! 9