Cw. 2

Cw.2
Przed zajęciami:
1. Nie zapomnij wydrukować protokół (polecam PDF). W Zad. 4.7 należy na ekranie oscyloskopu
„wyrysować” charakterystykę I (U) diod Ge, Si i LED. Możesz każdą wyrysowaną
charakterystykę sfotografować i potem wkleić zdjęcia do sprawozdania. Osoby, które zrobią
zdjęcia, będą musiały te charakterystyki przerysować na ową formatkę, ale mogą to zrobić
w domu. Osoby, które nie zrobią zdjęć będą musiały te charakterystyki przerysować z ekranu
oscyloskopu na zajęciach. Wymagany jest jednak wydruk ostatniej, trzeciej strony protokołu.
2. Zastanów się czy:
a. rozumiesz polecenia?
b. rozumiesz schematy?
c. wiesz, który przewód jest gorący, a który zimny w przewodzie BNC?
d. wiesz, jakie funkcje oscyloskopu będziesz wykorzystywać i znajomość jakich
przycisków/pokręteł będzie Ci potrzebna?
e. wiesz, jakie operacje powinno się wykonać przed pomiarem oscyloskopem?
f. wiesz, w jaki sposób są wyświetlane dwa przebiegi?
g. wiesz, w jaki sposób jest synchronizowany obraz?
h. wiesz, jakim pokrętłem będziesz regulować i co, kiedy obraz nie mieści się w pionie
na ekranie? Analogicznie - w poziomie?
3. W Excelu/Calcu jest opcja Wykres XY. W oscyloskopie też jest taka opcja - zastanów się, do
czego służy. Jeżeli na wejście jednego kanału doprowadzimy napięcie stałe 0 V i na drugi też
0 V, to co zobaczymy na ekranie? Pomyśl: jeżeli masz podłączony oscyloskop bezpośrednio
do zasilacza i regulujesz napięcie na zasilaczu, a na oscyloskopie prosta na 0 V się nie
przesuwa, to jaki przycisk najprawdopodobniej masz wciśnięty?
4. Jeżeli w trybie XY na ekranie nie ma nic lub są niezidentyfikowane cuda, to jaką procedurę
diagnostyczną przyjmiesz?
5. Jak należy wyregulować obraz przebiegu na ekranie aby pomiar był najdokładniejszy (np.
przebiegu sinusoidalnego)?
W trakcie zajęć:
1. Staraj się łączyć układy w sposób intuicyjny (to co po lewej w instrukcji – po lewej na
stanowisku, to co na górze w instrukcji – na górze na stanowisku itd.), wykorzystując m.in.
kolory przewodów.
2. Zawsze na laboratorium kropka oznacza „nasz polski” przecinek, a ewentualny przecinek
oddziela po trzy miejsca na wyświetlaczu np.:
oznacza pięć i siedemset trzydzieści jeden dziesięciotysięcznych wolta 5
oznacza dziesięć i tysiąc sześćset dwadzieścia osiem dziesięciotysięcznych wolta 10
,
.
Inne przykłady:
0.5 – pół
25,000 – dwadzieścia pięć tysięcy
25,000.5 – dwadzieścia pięć tysięcy i pół
3,200,600.5 – trzy miliony dwieście tysięcy sześćset i pół
Z tego powodu wszędzie w podpowiedziach używam kropki, aby Państwa do niej przyzwyczaić.
3. W Zad. 4.1 powinien być wyciśnięty przycisk XY. Spójrz na podpowiedź nr 3 powyżej – co się
stanie, jak będzie wciśnięty a oba kanały będą uziemione? Po odpowiednim ustawieniu linii
zerowej nie zapomnij wycisnąć GD – inaczej kanał pozostanie uziemiony i zmiana napięcia na
zasilaczu nic nie zmieni. Następnie wg własnego uznania, na początku zmieniając co 0.1 V
napięcie na zasilaczu, a następnie co 0.01 V (rozdzielność zmieniamy przyciskiem „>” lub „<”,
ustawiamy 1 cm (1 div, 1 kratka) na ekranie oscyloskopu. Notujemy ustawione napięcie
z multimetru jako urządzenia wzorcowego. Operację ponawiamy aż do y = 4 cm. Następnie
zmieniamy polaryzację napięcia zasilacza (zamieniamy + (plus) z – (minusem))
i dostosowujemy jego napięcie do y = -4 cm. Potem do y = -3 cm itd.
Skoro mamy ustawione wzmocnienie na 1 V/div, to 1 cm (1 div) będzie odpowiadał 1 V, 3 cm
będą odpowiadały 3 V itd. Wynika to z prostego przeliczenia:
•
•
•
Liczba kratek (centymetrów, podziałek): 4 div
Wzmocnienie: 1 V/div
Napięcie: 1V/div*4 div = 4 V
Inne przykłady:
• Liczba kratek (centymetrów, podziałek): 3.6 div
• Wzmocnienie: 2 V/div
• Napięcie: 2V/div*3.6 div = 7.2 V
•
•
•
Liczba kratek (centymetrów, podziałek): 0.4 div
Wzmocnienie: 1 V/div
Napięcie: 1V/div*0.4 div = 0.4 V
•
•
•
Liczba kratek (centymetrów, podziałek): 1 div
Wzmocnienie: 5 V/div
Napięcie: 5V/div*1 div = 5 V
4. W Zad. 4.2 nie zapomnij zanotować wartości R i C z płytki, bo posłużą one do policzenia
RCteor. Osoba, która pierwsza dojdzie do tego zadania powinna poinformować o tym
Prowadzącego. Generator powinien być podłączony do wejścia układu całkującego. Należy
zwrócić uwagę, aby nie podłączyć na odwrót przewodu gorącego i zimnego.
5. W Zad. 4.2 należy zwrócić uwagę, jak się odczytuje wartości z ekranu oscyloskopu:
Wyniki nie mogą być wyrażane z większą dokładnością niż 0.2 diva (0.2 cm = 2 mm).
W sytuacji oznaczonej czerwonym kółkiem Student musi zdecydować, czy przecięcie
następuje w 1.8 div czy w 2 div (uznając za punkt 0,0 lewą krawędź ekranu). Zatem wyniki nie
mogą wynosić np. 3.7 div; 2.1 div czy 1.5 div, ale mogą np. 3.6 div lub 3.8 div; 2 div lub
2.2 div; 1.4 div lub 1.6 div. Wyniki „dokładniejsze” od podziałki ekranu (np. 1.7 div, 2.3 div,
3.5 div itp.) są nieprawidłowe.
W kolejnym etapie należy z pomocą wzmocnienia określić napięcie. Np.:
• Liczba kratek (centymetrów, podziałek): 1.2 div
• Wzmocnienie: 2 V/div
• Napięcie: 2V/div*1.2 div = 2.4 V
Analogicznie dla czasu:
• Liczba kratek (centymetrów, podziałek): 2.6 div
• Podstawa czasu: 250 μs/div
• Czas: 250 μs/div*2.6 div = 650 μs
6. W Zad. 4.2 należy zwrócić uwagę, aby na generatorze było ustawione LoLevel i HiLevel, a nie
Amplitude i Offset:
W tym celu należy wybrać przebieg prostokątny (podświetlone Square, a nie Sine). Domyślnie
na ekranie będzie podświetlone Freq (A1)określające częstotliwość – ustawiamy na 2 kHz.
Następnie aby uaktywnić HiLevel zamiast Ampl (B1) wciskamy B2 – powinno podświetlić się
HiLevel – należy je ustawić na 2 V. Analogicznie, aby uaktywnić LoLevel (C1) należy wcisnąć C2.
Gdy podświetli się LoLevel należy je ustawić na 0 mV. Podobnie dla Duty Cycle. Po ustawieniu
wszystkich parametrów można wcisnąć Output, co spowoduje generację zadanego przebiegu
na wyjście.
UWAGA!
Należy zwrócić uwagę, aby parametr Offset był równy zero!
7. Prawidłowy przebieg Zad. 4.2:
a. Po właściwym podłączeniu CH1 i CH2 oraz nastawieniu generatora Agilent 33210A na
kanale CH2 oscyloskopu HM303-6 powinien pojawić się obraz zbliżony do:
Aby właściwie pomierzyć U(t1) należy przesunąć wykres tak, aby mierzone napięcie
znajdowało się na osi rzędnych. W tym celu przesuwamy obraz lewo/prawo
pokrętłem X-POS
b. W takim położeniu można poprawnie odczytać napięcie U(t1) :
W powyższym wypadku: 3.6 div*1 V/div = 3.6 V
c. Analogicznie, przesuwając wykres lewo/prawo, należy pomierzyć napięcie U(t2) :
W powyższym wypadku: 0.2 div*1 V/div = 0.2 V
d. W przypadku pomiaru czasu t, najlepiej ustawić miejsce U(t1) na jednym z głównych
przecięć z osią odciętych, a następnie za pomocą pokrętła Y-POS II (CH2!) przesunąć
wykres góra/dół tak, aby miejsce U(t2) przecinało się z osią odciętych – tylko tak
możemy poprawnie pomierzyć czas t:
W powyższym wypadku: 4.8 div*50 µs/div = 240 µs
UWAGA!
Należy pamiętać, że ta operacja „psuje” linie zerową – zmienia jej umiejscowienie. Aby to
„naprawić” należy bezwzględnie po dokonanym pomiarze, wcisnąć GDN i ustawić linię
zerową ze właściwym miejscu. Po tej czynności trzeba wycisnąć GND.
8. Nie korzystamy z przycisku AUTO na oscyloskopie cyfrowym - mogą ustawić się (i tak
najczęściej się dzieje) parametry nieporządne.
9. W Zad. 4.3.1 trzeba uzyskać na obrazie oscyloskopu zawsze przynajmniej jeden pełen obraz
okresu przebiegu z kanału CH1. Następnie należy odpowiedzieć na pytanie: ile okresów
przebiegu z kanału CH2 (wyjście licznika) mieści się w jednym okresie przebiegu z kanału CH1
(wejście licznika) dla wejść A, B C i D.
10. W Zad. 4.3.2 należy pamiętać, aby zmniejszyć stałą napięciową dla pomiaru Lo na 0,1 V/dz.
11. Zanotuj sobie od razu wnioski z Zad. 4.3.3 jako odpowiedź na pyt. 5.3. Brak notatki będzie
oceniony jako brak odpowiedzi na pyt. 5.3!
12. Po Zad. 4.4 najpierw zrób Zad. 4.6 – można za nie dostać więcej punktów, a mały błąd
w ustawieniach w dodatkowym Zad. 4.5 kosztuje dużo czasu. Po wykonanym Zad. 4.6 wróć
do Zad. 4.5.
13. Osoba, która pierwsza dojdzie do Zad. 4.6 powinna poinformować o tym Prowadzącego.
W Zad. 4.6 nie zapomnij zanotować wzmocnienia w obu kanałach oraz miejsca, które na
Twoim wykresie oznacza punkt (0,0):
Przy uziemionych kanałach CH1 i CH2 oraz aktywnym (wciśniętym) trybie XY, ustaw kropkę
w pozycji (-5,-2) ekranu (będzie to nasz punkt (0,0)). Ustaw odpowiednie wzmocnienia
kanału CH1 (A) i CH2 (B) oraz je zanotuj.
UWAGA!
Nie podłączaj wyjścia generatora od razu do układu!
Poprzedni użytkownicy laboratorium mogli zostawić wciśnięty przycisk Output generatora,
zatem po jego włączeniu uprzednio ustawione napięcie na generatorze, od razu podane na
jego wyjściu do układu może zniszczyć diodę. Przy odłączonym generatorze najpierw należy
wycisnąć Output, ustawić napięcie maksymalnie kilkudziesięciu mV oraz przebieg
sinusoidalny o częstotliwości 100 Hz. Dopiero przy takich parametrach można podłączyć
wyjście generatora do wejścia układu i wcisnąć Output. Należy zwiększać napięcie aż na
ekranie pojawi się charakterystyka I(U) diody. Czy rozumiesz zwrot „ustawić maksymalny
prąd diody równy 50 mA”? Napięcie można zwiększać tak długo, aż prąd diody wyniesie
50 mA. Skoro prąd diody ma wynieść maksymalnie 50 mA, to przy podziałce 10 mA/div (takie
jest wzmocnienie na CH2), możemy „dojechać” do 5 div w górę od poziomu (0,0).
Można wykonać zdjęcie charakterystyki i przerysować ją w domu do protokołu. Zdjęcie należy
pokazać podczas podpisywania protokołu.
UWAGA!
Przed zmianą diody należy bezwzględnie zmniejszyć napięcie generatora do maksymalnie
kilkudziesięciu mV. Napięcie, które w przypadku jednej diody spowoduje przepływ prądu
50 mA może spowodować u innej uszkodzenie. Dlatego zmniejszamy napięcie na zasilaczu,
przełączamy diodę i sprawdzamy poprawność wzmocnienia CH1. Ponownie możemy
zwiększać napięcie aż do osiągnięcia prądu równego 50 mA.
W sprawozdaniu:
1. Korzystając z arkusza kalkulacyjnego oblicz i uzupełnij pozostałe pola. „Przykładowe
obliczenia” to formuły w komórkach – nie musisz pisać równań w edytorze przedstawiających
sposób obliczeń. Formuła w komórkach jest wystarczająca.
2. Pola pomarańczowe służą obliczeniom pośrednim, o ile są potrzebne.
3. Nie musisz przepisywać obliczeń do protokołu.
4. Zwróć uwagę na jednostki w tablicach.
5. Wynik obliczeń nie może być dokładniejszy niż wyniki pomiarów.
6. Zobacz, co znaczy opcja "Wykres XY" i ją zastosuj – w przeciwnym wypadku wykres może być
błędny. Najbezpieczniej jest korzystać z wykresów punktowych. Nie łącz punktów linią ciągłą
– to błąd. Nie zapomnij opisać osi wraz z jednostkami – brak opisu osi to duży błąd.
7. Prawidłowe wzory na błędy:
a. Błąd bezwzględny: =
−
b. Błąd względny: =
× 100%
Pamiętaj, która wartość RC jest wartością wzorcową.
8. kobl wyrażone jest w %.
9. W Zad. 5.5 należy w domu przerysować charakterystyki diod na formatkę protokołu.
"Trójkąt" należy narysować w I = 25 mA. Zrób to ręcznie, a do arkusza tylko przepisz
odpowiednie wartości i oblicz te brakujące.
Punktacja:
Nr zad.
4.2 Pomiary napięcia i czasu oscyloskopem cyfrowym (dodatkowe)
Max. liczba punktów
0,3
4.5 Wykonanie zadania
0,1
5.1 Poprawnie obliczonia Tab. 1
Poprawny wykres Tab. 1
0,6
0,6
Wnioski
5.2 Poprawne obliczenia Tab. 2
Wnioski
Poprawne obliczenia do zadania dodatkowego (dodatkowe)
Wnioski do zadania dodatkowego (dodatkowe)
0,4
0,6
0,4
0,4
0,2
5.3 Odpowiedź na pytanie
5.4 Obliczenie współczynnika wypełnienia
0,4
0,2
Wnioski
5.5 Wyznaczenie UF
0,1
0,3
Obliczenie R
Wyznaczenie ΔI, ΔU, rd
0,3
0,9
Wnioski
0,2