Elektrická měření 4: 4/ Osciloskop (blokové schéma, činnost bloků, zobrazení průběhu na stínítku )

Transkript

1 Elektrická měření 4: 4/ Osciloskop (blokové schéma, činnost bloků, zobrazení průběhu na stínítku ) Osciloskop měřicí přístroj umožňující sledování průběhů napětí nebo i jiných elektrických i neelektrických veličin, které převedeme na el. napětí v závislosti na čase, případně jiné fyzikální veličině Rozdělení osciloskopů Podle zpracování signálu analogové číslicové Podle šířky přenášeného pásma nízkofrekvenční (do stovek khz) univerzální (do 10 MHz) širokopásmové (desítky až stovky MHz, speciální až tisíce MHz) Podle počtu sledovaných signálů jednokanálové (jeden signál) vícekanálové (jednopaprskové a vícepaprskové) Základní blokové schéma osciloskopu VZ vertikální zesilovač HZ horizontální zesilovač ČZ časová základna Měřené napětí se přivádí vstupem Y přes vertikální zesilovač na vychylovací destičky pro vertikální vychylování. VZ zároveň dodává signál pro synchronizační obvod časové základny. Časová základna umožňuje rozvinutí pozorovaného děje v závislosti na čase. Je to zdroj pilovitého napětí napětí lineárně vzrůstá a po dosažení max. hodnoty se rychle vrací k nule. Toto napětí se přivádí přes HZ na vychylovací destičky pro vodorovné vychylování. Vyvolává rovnoměrný pohyb elektronového paprsku na stínítku obrazovky zleva doprava a po jeho skončení se skokem vrací do výchozího bodu. Doba zpětného běhu se rovná době za kterou poklesne pilovité napětí z maximální hodnoty na nulu. Časová základna je vybavena obvodem pro synchronizaci, aby se obraz na stínítku nepohyboval. Je-li přepínač P 1 v poloze INT (vnitřní synchronizace), odebírají se synchronizační impulsy z vertikálního zesilovače. V poloze EXT přivádíme synchr. impulsy ES (vnější synchronizace). Přepínač P 2 v poloze 2 pomůže sledovat vzájemný vztah dvou signálů.

2 Vertikální část osciloskopů 1. vstupní dělič - umožňuje nastavit vstupní citlivost osciloskopu (V/dílek) 2. předzesilovač 3. zesilovač 4. koncový zesilovač 5. vychylovací destičky Horizontální část osciloskopů 1. spouštěcí obvod 2. časová základna 3. předzesilovač 4. zesilovač 5. vychylovací destičky Časová základna Generátor, který dodává na vstup HZ napětí, které se zvyšuje lineárně s časem, má proměnný kmitočet a možnost synchronizace. Nejčastěji měříme osciloskopem harmonické napětí časově rozvinuté. Přímková časová základna napětí z časové základny se rozvine podle přímky Lineární časová základna paprsek se pohybuje zleva doprava stejnou rychlostí Napětí je pilovité nabíjení a vybíjení kondenzátorů Synchronizace Pohyb paprsku zleva doprava musí začínat vždy ve stejném okamžiku průběhu měřeného napětí, jinak by obraz nebyl nehybný. fx n ; fčz (n = celé číslo; f x frekvence měřeného U; f čz frekvence napětí časové základny) V určitém bodě průběhu zobrazovaného signálu je odvozen krátký časový impuls, který spustí časovou základnu.- Při periodickém průběhu je spouštěcí impuls odvozován ze stále stejného bodu. Napětí pro synchronizaci lze odebírat z měřeného napětí (interní synchronizace), z externího zdroje nebo z napětí sítě (externí synchronizace). Obrazovka osciloskopu Nejčastěji z elektrostatickým vychylováním vychylování pomocí vychylovacích destiček změnou napětí.

3 Dvoukanálový osciloskop Jednosystémová obrazovka, jeden vertikální a jeden horizontální zesilovač, jedna časová základna. Na vstupu VZ je elektronický přepínač EP, do kterého se přivádí oba sledované průběhy ze vstupů A,B. EP pravidelně v určitém rytmu přepíná oba sledované průběhy a při správně nastavené frekvenci přepínání se na stínítku obrazovky zobrazí oba sledované průběhy. Funkci přepínače lze realizovat například multivibrátorem (astabilní KO). Změna přepínání frekvence se volí změnou časové konstanty multivibrátoru (změnou hodnoty RC). Výhody jsou jednoduché a levné Nevýhoda nelze pozorovat průběhy dvou různých kmitočtů Dvoupaprskový osciloskop Obrazovka má dva samostatné systémy elektronové trysky, dva samostatné vertikální vychylovací systémy a může mít jeden nebo dva horizontální vychylovací systémy. Jsou-li dva horizontální vychylovací systémy, musí mít i dvě časové základny a dva horizontální zesilovače. Výhody můžeme sledovat dva nezávislé průběhy, má-li dvě časové základny tak i se dvěma různými kmitočty Nevýhoda drahá obrazovka, větší počet zesilovačů

4 Rastr (v podstatě stupnice) Je složený z čtverců, u analogových většinou 6x10, 8x10. Na velikosti čtverců nezáleží. Slouží k odečtu rozměrů stopy (děje) vodorovně a svisle a k přepočítání na hodnoty napětí a času. Příklad: Na obrázku je sinusový průběh s parametry: 5 dílků vertikálně a 10 dílků horizontálně. Přepínač je nastavený na : 5V/dílek U = 5V * 5 dílků U = 25V špička - špička (peak - peak) 0,1 ms/dílek f =1/( 0,1ms * 10 dílků) f = 1/1ms f = 1 khz Osciloskopická sonda Je dělič napětí pevně nastavený v daných poměrech. Tzn. snímané napětí je vždy v poměru sondy menší. Pro správný odečet skutečné hodnoty údaj z rastru násobíme poměrem děliče sondy. Přepínač 1:1 = na rastru je skutečné napětí. 1:10 = na rastru je zobrazené napětí 10x menší. 1:100 = na rastru je zobrazené napětí 100x menší. Sonda se používá jako příslušenství osciloskopu pro zvětšení napěťového rozsahu, než umožňuje přístroj od výrobce. Pomocí sond lze měřit i VN, VVN, nebo proud. Vstupní impedance sondy Z je vždy větší než 1 MΩ (kromě režimu 1:1). Výstupní impedance sondy je 50 Ω. Propojovací kablík ze sondy do osciloskopu se používá koaxiální (stíněný) s impedancí 50 Ω zakončený konektorem BNC. Před každým měřením se musí sonda doladit na konkrétní osciloskop (zkalibrovat) pomocí šroubováku.

5 Pasivní sonda = pevný dělič složený z přesných rezistorů a přepínače (součástí vnitřního zapojení je i kmitočtová kompenzace sondy pomocí kondenzátorů.) Aktivní sonda = vlastní vnitřní zesilovač s vlastním napájením. Použití je stejné jako u pasivní, výhodná pro vysoké frekvence eliminuje parazitní kapacitu a indukčnost kablíku.