lucrarea 10 - osciloscopul numeric

7/21/2019 Lucrarea 10 - Osciloscopul Numeric

http://slidepdf.com/reader/full/lucrarea-10-osciloscopul-numeric 1/13

Lucrarea 10. Osciloscopul numeric

Ce este osciloscopul?Aparatele de măsură precum voltmetrele, ampermetrele, watt-

metrele, ne furnizează informații referitoare la anumiți parametri ai

mărimii măsurate (de cele mai multe ori valoarea efectivă). Dar dacădorim să vizualizăm cum variază în timp mărimea respectivă (săvizualizăm valorile instantanee ale tensiunii), trebuie să utilizăm unosciloscop.

Spațiul înconurătoare este !uvernată de variația sinusoidală, adicăde semnale"unde sinusoidale. #umina privită ca undă, alături de întrea!a!amă a radiației electroma!netice este un semnal sinusoidal. #a fel sipropa!area undelor acustice sau a undelor seismic. Alături de acestea înt$lnim o multitudine de semnale !enerate arti%cial. &n această cate!orieintră semnalele modulate de radio"tv, de telefonie mobilă 'i cele !eneratede funcționarea ecipamentelor electrice"electronice.

sciloscopul permite vizualizarea undelor de tensiune, adică variațiatensiunii în timp 'i bineînțeles, utiliz$nd senzori cu ie'ire în tensiune pot %vizualizate o diversitate de semnale neelectrice.

Ce ne interesează în momentul în care măsurăm cu osciloscopulnumeric?

*uncțional, osciloscopul este un dispozitiv care trasează !ra%ceprivind variația tensiunii în timp. +e aa verticală () avem reprezentătensiunea iar pe aa orizontală () timpul.

Speci%c osciloscopului numeric este eistenta convertorului analo!

numeric (/A0). Acest convertor are rolul de a transforma semnalulanalo!ic supus măsurării (semnal cu variație continuă în timp) într-unsemnal numeric cu valori discrete în timp, numite e'antioane. *iecăruie'antion, în funcție de valoarea sa de tensiune i se atribuie un codnumeric.

+entru trasarea pe ecran a variației tensiunii în timp, osciloscopulare nevoie pe l$n!ă /A0 de 1 sisteme principale2 vertical, orizontal 'i detri!!er. *iecărui sistem îi corespunde la nivelul panoului frontal c$te uncomutator de re!la, după cum se poate observa în %!ura următoare.

Alături de comutatoarele %!urate pe desen mai eistă 'i altebutoane at$t pentru %ecare sistem în parte c$t 'i pentru funcțiisuplimentare. Semni%cația acestora va % prezentată într-o secțiuneulterioară.

/$nd dorim să măsurăm cu osciloscopul, suntem interesați saobținem pe ecran un !ra%c inteli!ibil. Acest lucru este posibil prin re!larea

3cranpentru trasarea

!ra%cului

4ertical rizontal 5ri!!er

4olti"Div Sec"Div 0ivel



celor 1 comutatoare corespunzătoare sistemelor principale. Să urmărimrolul %ecărui sistem 'i implicit rolul %ecărui buton în parte.

• Sistemul vertical este responsabil de modi%carea valorii tensiuniisemnalului analo!ic supus măsurării. Acesta este un sistem decondiționare care aduce prin ampli%care sau atenuare valoarea

tensiunii semnalului aplicat la intrarea osciloscopului la o valoarecompatibilă cu intrarea /A0. De pe panoul frontal se re!lează princomutatorul volți"diviziune ampli%carea sau atenuarea semnalului.

• Sistemul orizontal (baza de timp) este responsabil de alocareacoordonatelor de timp pentru %ecare e'antion furnizat de /A0.*iecare e'antion eprimat prin cod numeric prime'te o coordonatăde timp din partea circuitului de cloc6. De pe panoul frontal sere!lează prin comutatorul sec"div lun!imea în timp a secvențeivizualizate.

• Sistemul de trigger stabile'te nivelul tensiunii la care se

declan'ează a%'area (se va vedea într-o secțiune ulterioară cum la îndeplinirea condiției de tri!!erare se opre'te aciziția 'i sevizualizează e'antioanele stocate într-o memorie circulară).3cranul osciloscopului este împărțit în diviziuni, pentru modelele

uzuale %ind folosite 7 diviziuni pe aa 'i 89 diviziuni pe aa .

&n ima!ine este prezentat un semnal sinusoidal vizualizat pe ecranulosciloscopului. 4om utiliza acest semnal ca referintă, pentru a putea

urmări cum se modi%că reprezentarea acestuia la modi%carea valorilorcelor 1 comutatoarelor.

Se poate observa că diviziunile prezente pe ecran sunt împărțite însubdiviziuni marcate prin repere din : în : subdiviziuni. De reținut faptulcă valoarea Div a comutatorului 4olti"Div sau a comutatorului Sec"Div sereferă la diviziuni, nu lasubdiviziuni.

;odi%cările realizate lanivelul comutatorului 4olți"Div 'ivizibile pe ecran sunt operate dinpunct de vedere al funcționăriiosciloscopului la nivelul sistemuluide condiționare a semnalului care

9

4olti"Div



modi%că ampli%carea"atenuarea semnalului. 3vident, corelareaampli%cării"atenuării semnalului cu ima!inea a%'adă este realizată prinnumărul de volți pe diviziune.

;odi%carea pozitiei comutatorului 4olti"Div în sensul cre'terii valoriiare ca efect atenuarea semnalului. /uloarea nea!ră a fost utilizată pentru

desenarea semnalului de referintă prezentat anterior, iar culoarea ro'ie afost utilizată pentru ilustrarea semnalului după modi%carea pozițieicomutatorului

;odi%carea pozitiei comutatorului 4olti"Div în sensul scăderii valoriiare ca efect ampli%careasemnalului.

/orelarea ampli%cării cuvaloarea comutatorului 4olti"Divface ca măsurarea parametrilorsemnalului pe aa să nudepindă de modi%cările adusepoziției comutatorului.

Să urmărim un eempluconcret. +e ecranul osciloscopuluiurmărim un semnal sinusoidalaciziționat pe canalul 8 (/<8).

Amplitudinea semnaluluisinusoidal cuprinde 8.= diviziuni. &n partea din st$n!a os a ecranului esteindicat numărul de volți"diviziune2 /<8 8.994. &n aceste condiții valoareamplitudinei în volți este 8.= div >

84"div ? 8.=4Să urmărim ce valoare aamplitudinii obținem dacămodi%căm valoareacomutatorului 4olți"Div

Amplitudinea semnaluluicuprinde :.7 diviziuni. &n parteadin st$n!a os a ecranului esteindicat numărul de volți"diviziune2/<8 @99m4. &n aceste condițiivaloare amplitudinii în volți este

:.7 div > @99m4"div ? 8.=4 +entru evitarea implicăriicomponentei continui înmăsurare se preferădeterminarea valorii v$rf la v$rf înlocul amplitudinii.

După cum era de a'teptat,valoarea amplitudinii este aceea'idacă modi%căm valoareacomutatorului 4olți"Div.

4olti"Div



Să urmărim evoluția semnalului de referință la modi%carea pozițieicomutatorului Sec"Div.

;odi%carea pozitiei comutatorului Sec"Div în sensul cre'terii valoriiare ca efect a%'area unui număr mai mare de perioade ale semnalului.

;odi%cările realizate la nivelul comutatorului Sec"Div 'i vizibile peecran sunt operate din punct de vedere al funcționării osciloscopului lanivelul sistemului de aciziție a semnalului.

3vident, 'i în acest caz eistă fenomenul de corelare, de aceastădată dintre sistemul de aciziție 'i ima!inea a%'ată prin numărul desecunde pe diviziune.

;odi%carea poziției comutatorului Sec"Div în sensul scăderii valoriiare ca efect a%'area unui număr mai mic de perioade ale semnalului.

/orelarea aciziției cu valoarea comutatorului Sec"Div face camăsurarea parametrilor semnalului pe aa să nu depindă demodi%cările aduse comutatorului.

Să urmărim un eemplu concret. +e ecranul osciloscopului urmărimun semnal sinusoidal aciziționat pe canalul 8 (/<8).

Sec"Div Sec"Div



+erioada semnalului sinusoidal cuprinde = diviziuni. &n partea dinmiloc os a ecranului este indicat numărul de secunde"diviziune2 ; :@9us.&n aceste condiții valoarea perioadei în us este = div > :@9us"div ? 8999us.

Să urmărim ce valoare a perioadei obținem dacă modi%căm valoarea

comutatorului Sec"Div

+erioada semnalului sinusoidal cuprinde : diviziuni. &n partea dinmiloc os a ecranului este indicat numărul de secunde"diviziune2 ; @99us.&n aceste condiții valoarea perioadei în us este : div > @99us"div ? 8999us.

După cum era de a'teptat, valoarea perioadei răm$ne nescimbatăla modi%carea valorii comutatorului Sec"Div.

Să urmărim evoluția semnalului de referință la modi%carea pozițieicomutatorului 0ivel tri!!er.

0ivelul de tri!!erare stabile'te valoarea tensiunii semnalului pentrucare osciloscopul inițiază a%'area unei secvențe (trase) a semnalului.Acest nivel reprezintă un re!la vertical, pe aa . 0ivelul de tri!!erstabile'te punctul de de început al a%'ării &mpreună cu o aă verticalăcaracterizată prin poziția pe .



/re'terea nivelului de tri!!er față de cel al semnalului inițial duce la începerea a%'ării de la o tensiune instantanee mai mare. Deoarecesemnalul variază în timp (de-a lun!ul aei ) este necesar să se pecizeze'i locul pe aă în care se impune valoarea de tri!!erare

Secvența sau trasa reprezintă totalitatea punctelor semnaluluia%'ate pe ecran. 0umărul acestor puncte depinde de modelulosciloscopului.

Să urmărim amplasarea pe ecranul osciloscopului a elementelor dea

discutate+ozitia nivelului de tri!!erare este marcată printr-o să!eată pe latura

din dreapra iar informatii suplimentare se re!ăsesc în coltul din st$n!a os2/<8 B@9m4. Semni%catia informatiilor este următoarea2 tri!!erarea serealizează după canalul /<8, pe frontul crescătoral semnalului, iarvaloarea nivelului de tri!!erare este de BC9m4.

+ozitia aei verticale este indicată prin să!eata de pe laturasuperioară a ecranului, iar depărtarea acesteia de milocul ecranului estedată prin ; +os2 8.:99mS (in coltul din dreapta- sus).

0ivel tri!!er

0ivel tri!!er

A , ă

v e r t i c a l ă



Ce unc!ii mai găsim pe panoul rontal?

"ona regla#elor verticale&n această zonă eistă c$te un set separat de re!lae pentru %ecare

canal de intrare al osciloscopului./analele sunt denumite /<8, /<: etc.e!laul cel mai important este 4olți"Div,prezentat dea. *uncțiile acestor butoanesunt descrise în continuare.

$OS%&%O'Asi!ură deplasarea trasei pe verticală.Această acțiune deplasează at$t trasac$t 'i nivelul de tri!!er. Distanta la careeste deplasată trasa este speci%catătemporar în partea de os a ecranului (îndiviziuni 'i în volți).

C *'+Asi!ură accesul către următoarele submeniuri (la unele modele deosciloscop aceste meniuri apar pe ecran 'i sunt controlabile prin butoane)

• Coupling stabile'te tipul de conectare a semnalului la intrareaosciloscopului. &n cupla ,C se permite trecerea componenteicontinue, în cupla -C se înlătură componenta continuă iar în cuplaround se scurtcircuitează intrareaE

• / Limit introduce un %ltru care limitează frecventa superioară asemnalului la o anumită valoareE

• olts2,iv stabile'te tipul de re!lape care îl realizează comutatorul4olti"Div. /oarse permite un re!la în trepte mari iar *ine în trepte

mici.E



• $robe stabile'te factorul de multiplicare pe pentru a realizacorelarea cu sonda divizoare. Dacă nu se utilizează sondă divizoarese stabile'te valoarea 8. Dacă se utilizează sondă divizoare,factorul de multiplicare trebuie să coincidă cu valoarea înscrisă pesondăE

• %nvert rote'te trasa cu 8799 în urul aei re!late prin $OS%&%O'.

-& *'%+ permite aplicarea unor funcții matematice asuprasemnalelor (adunare, scădere, transformată *ourier)

"ona regla#elor orizontalee!laul cel mai important al zonei

este Sec"Div, prezentat dea. Alături deacesta mai înt$lnim2

$OS%&%O'+ermite deplasează trasei pe orizontală 'ieste de fapt butonul care stabile'te pozițiaaei verticale de la tri!!er. +oziția aeiverticale fată de milocul ecranului estea%'ată în partea din dreapta-sus aecranului.

O3%" *'+ A%'ează meniul pentru controlul a%'ării pe orizontală. #a apăsarea acestuibuton se permite accesul în următoarele

submeniuri2• ain revine la a%'area trasei pe

fereastra principală (după utilizareaFindow Gone), utilizată în modulobi'nuit de lucruE

• indo4 "one permite selectareaunei porțiuni din trasă pentrueaminare în detaliu. #ățimea zoneise re!lează din Sec"Div iar pozitiadin +SH5H0E

•

indo4 a%'ează porțiuneaselectată a traseiE• Set &rigger oldo5 I activează /utonul ultiunc!ional prin

care se re!lează timpului dintre două a%'ări consecutive ale trasei

S*& &O "*3O3limină deplasarea pe orizontală a trasei (poziția de zero este la miloculecranului)

"ona de trigger (sincronizare)

e!laul cel mai important al zonei este #evel, nivelul de tri!!er,prezentat dea. Alături de acesta mai înt$lnim2



&3% *'+#a apăsarea acestui buton se permite accesul în următoarele submeniuri2

• &6pe selectează tipul de sincronizare2 *dge sincronizare dupăfrontul semnalului, ideo sincronizare după un semnal video, $ulse

sincronizare după impulsuri.Dacă se utilizează sincronizarea *dge atunci sunt permiseurmătoarele re!lae2

• Slope se poate ale!e tipul de front2 pozitiv sau ne!ativ(isin!"*allin!)

• ode stabile'te modul de sincronizare (-uto2'ormal).-+&O2 dacă condițiile de declan'are nu sunt îndeplinite,osciloscopul !enerează automat, după epirarea unuitimp, un semnal de declan'are a a%'ării. &n acest mod, înlipsa semnalului de intrare se observa o linie orizontala pe

ecran, care reprezintă nivelul de zero.'ormal7 în acest caz a%'area nu este declan'ată dec$tdacă sunt îndeplinite condițiile de tri!!er. &n caz contrarosciloscopul nu a%'ează trasa. 0ivelul tri!!erului poate %re!lat 'i în eteriorul limitelor semnalului, eist$nd astfelposibilitatea ca, de'i se aplica semnal pe intrareaosciloscopului, semnalul să nu %e a%'at pe ecrandeoarece nu sunt îndeplinite condițiile de sincronizare.

• Coupling I modul de cuplare a semnalului desincronizare2 -C elimina componenta continuă dinsemnalul de sincronizare. ,C semnalul de sincronizare are

'i componentă continuă. 'oise 3e#ect este eliminatz!omotul din semnalul de sincronizare. 8 3*9 (ig:8re;uenc6 3e#ect) elimină frecvențele înalte dinsemnalul de sincronizare. L8 3*9 elimina frecvențele oasedin semnalul de sincronizare

• Source stabile'te fată de cine se realizează sincronizarea. +oate %după un canal /<8, /<: etc sau după un semnal aplicat din eterior

"ona unc!iilor numericeApăsarea unui buton din această zonă are ca efect a%'area pe ecran

a unui meniu ce conține funcții speci%ce osciloscoapelor di!itale (salvare,măsurare, aciziție, cursori, utilități, a%'a).

/uton ultiunc!ional;odi%că parametrii din meniurile de control ale ecranului. &n momentul încare acesta devine activ se aprinde led-ul din vecinătatea sa.

,%S$L-< /onține c$mpul de control 8ormat care permite selectarea funcționării înmodul <& care a%'ează variația unui semnal fata de timp sau =< carea%'ează variația unui semnal fata de alt semnal. &n a%'area se

utilizează : canale pentru preluarea celor : semnale 'i este speci%crealizării %!urilor #issaous.



3+'2S&O$&n modul 3+' osciloscopul aciziționează continuu semnalul. &n modulS&O$ aciziția este oprită, ima!inea a%'ată reprezent$nd ultima aciziție înaintea apăsării butonului S&O$.

S%'L* S*>sciloscopul aciziționează o sin!ură trasă 'i apoi a'teaptă o nouăapăsare a butonului. Apăsarea butonului oacă rol de 3S35 pentru trasaaciziționată anterior. 3ste utilizat pentru semnale neperiodice, care nupot % tri!!erate.

-+&OS*&sciloscopul realizează automat operațiile de scalare a semnalului pe celedouă ae (stabile'te automat valori pentru 4olti"Div 'i Sec"Div pentru ovizualizare optimă a trasei). De asemeni stabile'te nivelul tri!!erului peaa de simetrie a semnalului 'i poziția aei verticale la milocul ecranului.

*-S+3*+ermite con%!urarea c$mpurilor destinate măsurării automate aparametrilor precum perioadă, valoare efectivă, frecventă etc.

->+%3*Stabile'te modul prin care se selectează spere vizualizare e'antioaneleaciziționate.

,e măsurat7

1. Să se deseneze un caroia asemănător cu cel al ecranuluiosciloscopului av$nd 89 diviziuni pe orizontală 'i 7 diviziuni pe verticală.Să se reprezinte un semnal sinusoidal. Dacă considerăm ca avem@99m4"div () 'i 8ms"div () să se marceze pe desen amplitudinea 'iperioada semnalului.

• Să se calculeze valoarea în volți a amplitudinii, valoarea v$rf-la-v$rf în volți 'i perioada în secunde.

• Să se calculeze frecventa 'i valoarea efectivă a semnalului.

. Să se vizualizeze un semnal sinusoidal preluat de la un !eneratorde semnal. +entru aceasta se va conecta ie'irea !eneratorului la intrareacanalului /<8 al osciloscopului. /onectarea se va realiza printr-un cablucu mufe de tip J0/.

Se selectează +J3 din meniul /<8 ;30K, cu o atenuare de 8,deoarece nu se utilizează o sondă divizoare. Se apasă butonul AK5S35.

• /$te perioade ale semnalului sunt a%'ate pe ecranL• /are este valoarea Sec"Div stabilită automat de osciloscopL• Determinați numărul de diviziuni pe care se întinde o perioadă a

semnalului.• /alculați perioada semnalului în secunde.



• /alculați frecventa semnalului 'i veri%cați e!alitatea acesteia cufrecvența %ată la !enerator.

• /are este valoarea 4olți"Div stabilită automat de osciloscopL• Determinați numărul de diviziuni pe care se întinde o amplitudinea

semnalului.• Determinați amplitudinea semnalului în volți.• Stabiliți valoarea v$rf-la-v$rf în volți.• /alculați valoarea efectivă a semnalului.

@. Să se veri%ce măsurările efectuate manual la punctul : cuautorul funcțiilor automate e măsurare. +entru aceasta se folose'tebutonul ;3ASK3 din zona funcțiilor numerice. +rin apăsarea butonului;3ASK3 se permite accesul pe ecran la un set de c$mpuri destinatemăsurărilor automate.

&n cadrul %ecărui c$mp, SK/3 stabile'te canalul pentru care se

efectuează măsurarea iar 5+3 stabile'te parametrul măsurat (*reM -frecventa, +eriod - perioadă, ;ean I valoare medie, +6-+6 - valoare v$rf-la-v$rf, /Nc ;S - valoarea efectiva.

• Se con%!ureze = c$mpuri care să a%'eze perioadă, frecvență,valoare v$rf-la v$rf 'i valoare efectivăE

• Se compara rezultatele a%'ate cu valorile determinate la punctul :.

A. Se !enerează cu autorul !eneratorului de funcții un semnalsinusoidal. Să se re!leze 4oti"Div 'i Sec"Div astfel înc$t pe ecran să sevizualizeze aproimativ 1 perioade ale semnalului, iar amplitudinea să %e

c$t mai apropiată de 1 diviziuni (se poate lucra pe *H03 din /< ;30HK).4eri%cați poziția tri!!erului prin apăsarea tastei 5HO 4H3F. Dacănivelul tri!!erului intersectează domeniul de variație al semnalului atuncivom avea o trasă staționară (sincronizată). Dacă nivelul tri!!erului este înafara domeniului. 5rasa este nestaționara 'i trebuie modi%cat #343# p$năla obținerea unei trase stabile

• ;odi%cați parametrii care țin de sistemul de tri!!er pentru a vedeainPuenta acestora

• Să se calculeze frecventa 'i valoarea efectivă a semnalului

B. Să se vizualizeze pe ecranul osciloscopului două semnale. Se vautiliza ie'irea !eneratorului K5 +K5 @9Q pentru un semnal sinusoidal 'iie'irea S0/ AK5 pentru un semnal 55#. Semnalele vor % aciziționate peosciloscop pe canalul /<8 'i respectiv pe canalul /<:. Se vor utiliza :cabluri prevăzute cu mufe J0/. e!laul !eneratorului pentru valoareafrecventei va % acela'i pentru ambele semnale iar amplitudinea va putea %re!lată numai pentru semnalul sinusoidal. 4izibilitatea traselor celor :semnale poate % controlată independent prin apăsarea butonului /<8;30HK respectiv /<: ;30HK.

• Să se tri!!erreze semnalele după canalul /<8• Să se tri!erreze semnalele după /<:

• Să se tri!!ereze semnalele după A/ #ine (pentru o frecventă asemnalelor multiplă de @9<z)



• Ktiliz$nd meniul ;A5< să se realizeze următoarele operații între cele: semnale2 /<8R/<:, /<8R/<:, /<8/<:. e!laul pe verticală c$t'i 4olti"Div pentru trasa obținută în urma operațiilor matematice serealizează prin butonul multifuncțional (după selectarea c$mpului+osition respectiv 4ertical Scale).

• Să se elimine vizibilitatea de pe ecran a traselor /<8 'i /<: astfel înc$t să %e vizibil doar semnalul obținut în urma unei operațiimatematice. Să se vizualizeze o zonă a semnalului c$t mai apropiatade o perioada si ca valoare v$rf-la-v$rf c$t mai apropiată de Cdiviziuni.

. Să se aciziționeze o trasă a semnalului utiliz$nd SH0O#3 S3.Această operație permite a%'area unei sin!ure trase a semnalului atuncic$nd este îndeplinită condiția de tri!!er.

•

Se vizualizează un semnal sinusoidal cu valoare v$rf-la v$rf deaproimativ = diviziuni. Se tri!!erează semnalul. Se cre'te nivelul detri!!er astfel înc$t semnalul să se desincronizeze.

• Se apasă SH0O#3 S3. Se cre'te valoarea amplitudinii semnalului dela !enerator 'i se urmăre'te declan'area aciziției.

D. Să se măsoare cu autorul cursorilor, factorul de umplere 'i timpulde cre'tere pentru un semnal dreptun!iular.

Semnalul dreptun!iular real nu are fronturile perfecte, tranziția între cele două nivele se face într-un timp diferit de zero. 5impul decre'tere 5c sau durata frontului este timpul în care semnalul cre'te de la

89T p$nă la U9T din valoarea amplitudinii.

*actorul de umplere al semnalului dreptun!iular reprezintă raportuldintre durata impulsului 'i perioada semnalului (fu ?t"5).

Kn detaliu al frontului ascendent al semnaluluieste prezentat în %!ura alăturată.

+entru accesarea cursorilor se descide meniul/KS. &n subdomeniul 5Npe se selectează pentrumăsurarea timpului de cre'tere Amplitude iar pentru

măsurarea factorului de umplere 5ime. 5c

89TA

U9TA

5

t

A



+oziția cursorilor se modi%că din butonul multifuncțional dupăselectarea în prealabil a cursorului a cărui poziție urmează a % modi%cată

lucrarea 10 - osciloscopul numeric

Documents