Vježba Br 3_osciloskop

7/25/2019 Vjeba Br 3_osciloskop

1/19

1

Vjeba br.3

Osciloskop nacin rada, kalibracija i

osnovne postavke

Kolegij: ElektrinaMjerenja i Instrumentacija

Nositelj kolegija: Doc. dr. sc. Irena Jurdana

Autor: Marko trlek


2/19

2

Uvod

Osciloskop je uz multimetar svakako najvaniji i najkoriteniji mjerni instrument. On je

izuzetno vaan jer na grafiki nain prikazuje u vremenskoj omeni izgle signala kojeg korisnik

analizira, za razliku o multimetra koji aje izravne brojane vrijenosti mjerenih veliina u zadanom

trenutku.

Savlaavanje naina raa osciloskopa i njegovo koritenje o izuzetno su velike vanosti za

svakoga tko se eli profesionalno baviti elektronikom. Stuente se stoga moli a pozorno i

zainteresirano pristupe rjeavanju i ove vjebe. Za svako pojanjenje stuenti se mogu obratiti

emonstratoru ili profesorici ali, kao i u prethonim vjebama, emonstrator nema nikakvu obavezu

ogovarati na pitanja iz ranog zaatka postavljena na kraju vjebe.

Neki pojmovi i skradenice naveeni su na engleskomjeziku. Razlog tome je to u veini

sluajeva ne postoji primjeren prijevo za eljeni pojam, ali i zato a se stuenti lake snau pri

istraivanju literature na engleskom jeziku, to je svakako savjetovano.

Osnove rada osciloskopa

Analogni osciloskop

Gornja slika prikazuje vrlo pojenostavljen prikaz osciloskopa. Kao prvo, vano je ientificirati

osnovne dijelove, a to su:

- Elektronski top

- Ploe za skretanje elektronskog snopa (eflektirajude ploe)

-

Ekran premazan fluorescentnom bojom

Cijeli sklop naziva se katodna cijev (eng. Cathode Ray Tube - CRT). Elektronski top koji se

nalazi na jenom kraju cijevi sastavljen je o arne niti koja putem termionske emisije (eng.


3/19

3

Thermionic Emission) zrai elektrone. Ta se zraeda elektroa naziva katoa. Zraeni elektroni

zaravaju se u okolini katoe, te a bi ih se usmjerilo prema fluorescentnom ekranu, potrebno ih je

ubrzati, usmjeriti i fokusirati u usku zraku. To se postie anoamaM iza fokusiranje (treba uzeti u

obzir da je to izuzetno grubo pojednostavljenje procesa, naime postoji vie razliitih anoa, uz

oatno vanjsko jelovanje magnetskih leda i visokonaponskog nabijanja stjenke katone cijevi. S

obzirom a je vrijeme oravanja vjebe ogranieno, savjetuje se stuentima a sami proue etaljan

rad katodne cijevi).

Horizontalne otklonske ploice (na slici oznaene sa X) slue za otklon fokusirane zrake po

horizontalnoj liniji ekrana. To se postie sporim (ovisno o postavci vremenske baze koja de kasnije u

vjebi biti etaljnije obraena) porastom napona na jenoj o ploica koja polako usmjerava zraku

prema lijevom dijelu ekrana, te naglim padom da bi se zraka vratila na krajnju desnu stranu ekrana.

Uz ovoljno brzu izmjenu napona, na ekranu de se pojaviti horizontalna linija po sreini ekrana.

Takav oblik napona u vremenu naziva se pilasti napon. Navedeni izgled napona vremenske

baze u vremenu prikazan je na slici:

Vertikalne otklonske ploice (na slici oznaene se Y) slue za vertikalan otklon usmjerene

zrake elektrona, te se na njih dovodi signal kojeg se analizira. Kombinacija vremenske baze i

analiziranog signala ati de na fluorescentnom ekranu prikaz promjene signala u vremenu.

Analogni pojas

Ulazna frekvencijska karakteristika osciloskopa nalikuje na frekvencijsku karakteristiku nisko

propusnog filtra. Analogni pojas osciloskopa prestavlja svojstvo koje korisniku oznaava o koje

maksimalne frekvencije osciloskop nede zamjetno utjecati na mjereni signal.

Gornja granica analognog pojasa osciloskopa prestavlja graninu vrijenost pri kojoj de sam

instrument atenuirati mjereni signal za -3B. Vano je napomenuti a de se pri toj graninoj


4/19

4

frekvenciji signal i alje prikazivati na monitoru osciloskopa, ali prikazane vrne vrijenosti signala

nede biti tone. Takoer, treba napomenuti a i sama osciloskopska mjerna sonda uvodi atenuaciju

kod mjerenja, pa je kod osciloskopa sa analognim pojasom od npr. 100 MHz potrebno koristiti sonde

sa jenakim analognim pojasom o 100 MHz ili viim.

Digitalni osciloskop

Digitalni osciloskop (DSO Digital Storage Oscilloscope) ne koristi fizikalna svojstva da bi

izmjerio signal, ved kao i svaki igitalni mjerni instrument, prethono igitalizira signal, pa ga tek

naknano obrauje. To onosi oreene prenosti, kao npr. mogudnost spremanja poataka za

kasniju analizu i obrau, mogudnost manipulacije poacima, it. Naravno uz prenosti (kojih ima

mnogo), igitalni osciloskop ima i oreene mane, o kojih je najizraenija kanjenje prikaza. Naime,

koliko go bio brz u obrai, svaki igitalni osciloskop unosi oreeno kanjenje u mjerenje, kanjenje

kojeg nema u analognim osciloskopa zbog izravnog prikaza signala. Ovisno o potrebama, koristiti

demo bilo analogni, bilo igitalni osciloskop. U svakom sluaju, dobro opremljeni laboratorij ili

radiona trebao bi uz digitalni imati i zasebni analogni osciloskop.

Analogno digitalna pretvorba

Analogno igitalna pretvorba je jako iroka tema koja de biti etaljnije obraena kako u

teorijskom djelu nastavnog plana za kolegij EMI, tako i iz nekih drugih kolegija. Detaljno razumjevanje

tematike analogno-digitalne i digitalno-analogne pretvorbe zahtjeva osta matematike, pa de se

stoga u ovoj vjebi obraiti samo neki osnovni pojmovi.

Analogno digitalna pretvorba (ADC Analog to Digital Conversion) predstavlja osnovu rada,

ne samo digitalnog osciloskopa, nego i svakog igitalnog instrumenta. Kolika je uinkovitost igitalnih

mjernih instrumenata govori i injenica a na tritu gotovo vie ni ne postoje potpuno analogni

instrumenti. Mjerenja na igitalnim mjernim instrumentima su laka i preciznija, a sami instrumenti

znatno su vrdi i izrljiviji konstrukcijski gleano.

Osnovno naelo raa analogno igitalne pretvorbe je takozvano uzorkovanje(eng. sampling).

To je postupak uzimanja vrijenosti mjerenog signala u oreenim trenucima u vremenu, biljeenje

amplitude tih uzoraka i naposljetku kodiranje vrijednosti amplitude u digitalnom obliku. Taj se proces

naziva kvantiziranje(eng. quantisation). Tako igitalizirani signal moe se razmjerno lako obraiti u

raunalu koje je obino ugraeno u sam mjerni instrument.

Teoriju uzorkovanja razvili su Harry Nyquist i Claude Shannon pa se stoga ona naziva iNyquist-Shannon-ova teorija uzorkovanja. Osnovni teorem teorije uzorkovanja kako ga je izrazio

Shannon glasi:

Ako funkcija ne sari frekvecnije vie o N hertza, taa je ta funkcija u potpunosti

oreena njenim uzorcima koji su uzeti na intervalima o

sekundi.

Drugim rjeima, svaki signal moe se u potpunosti kvantiziratisa minimalno vostruko vedim

brojem uzoraka o najvie frekvencije signala.


5/19

5

Ova je teorija poznata jo i po nazivom kardinalna teorija uzorkovanja. Pojam saravanja

viih frekvencija onosi se na frekvencijski spektar uzorkovanog signala, o kojem de biti rjei u nekim

o narenih vjebi.

U nastavku su opisani neki vaniji pojmovi vezani uz analogno igitalnu pretvorbu i

uzorkovanje. Iako trenutno ti pojmovi nemaju ba previe smisla i koristi, stuente se moli a ihnastoje zapamtiti jer de ih etaljnijeobraivati u nastavku stuija.

Kvantizacijska greka to je razlika izmeu prave analogne vrijenosti signala u trenutku

uzorkovanja i kvantizirane vrijenosti analognog signala u tom istom trenutku. Do te pogreke olazi

pri zaokruivanju analogne vrijednosti kako bi se ona prilagodila za digitalnu pretvorbu.

Dithervrsta uma (smetnji) koja se namjerno primjenjuje kako bi se smanjila kvantizacijska

greka

Aliasing efekt poduzorkovanja koji maskira razlike dva signala (doimaju se kao da je isti

signal) pri uzorkovanju. Slika prikazuje aliasing pri uzorkovanju.

Oversampling uzimanje vedeg broja uzoraka o broja zaanog karinalnom teorijom

uzorkovanja (vostruko veda frekvencija uzorkovanja o najvie frekvencije signala) naziva se

oversampling ili preuzorkovanje (nauzorkovanje). Preuzorkovanje se esto koristi kao mjera za

suzbijanje aliasing-a.

Sample rate (stopa uzorkovanja)definira frekvenciju uzorkovanja, odnosno broj uzoraka

signala po jedinici vremena. Sample rateje vana karakteristika igitalnih osciloskopa, tovie uz

analogni pojas, stopa uzorkovanja prestavlja najvaniji faktor pri oreivanju primjenjivosti,

kvalitete a time i cijene samog ureaja.


6/19

6


7/19

7

Prednji panel osciloskopa

Na slici na prethodnoj stranici prikazan je prednji panel osciloskopa koji je vrlo slian jenom

o osciloskopa u laboratoriju fakulteta. Slijei popis upravljakih elemenata.

1izlaz ugraenog generatora pravokutnog signala za kalibraciju osciloskopa

2poeavanje osvijetljenosti

3 kontrola otrine prikaza

4potenciometar za horizontalno poravnanje prikaza

5signalna LED (ureaj ukljuen)

6gumb za paljenje ureaja

7poeavanje vertikalne skale (V/DIV volts per division) za kanal 1

8BNC konektor, kanal 1 (X)

9fino poeavanje vertikalne skale (V/DIV) za kanal 1

10preklopka za oabir spoja ulaznog signala i vertikalnog pojaala

ACizmjenina veza

GNDulaz vertikalnog pojaala je uzemljen, ulazni konektori su opojeni

DCistosmjerna veza

11vertikalno poeavanje prikaza signala za kanal 1

12sklopka za alternativni i paralelni prikaz kanala u dual modeprikazu

13balansiranje atenuatora

14preklopka za oabir naina prihvata signala

CH1 instrument prikazuje samo kanal 1

CH2 instrument prikazuje samo kanal 2

DUALinstrument prikazuje i kanal 1 i kanal 2 istovremeno

ADDinstrument prikazuje algebarski sumu ili razliku signala sa kanala 1 i kanala 2

15uzemljenje

16invertiranje signala na kanalu 2

17balansiranje atenuatora

18isto kao i (10)


8/19

8

19vertikalno poeavanje prikaza signala za kanal 2

20BNC konektor, kanal 2 (Y)

21fino poeavanje vertikalne skale (V/DIV) za kanal 2

22poeavanje vertikalne skale (V/DIV volts per division) za kanal 2

23oabir okiaa(trigger)

CH1okiaki signal uzima se sa kanala 1 u moalitetu raa ADD ili DUAL

CH2okiaki signal uzima se sa kanala 2 u moalitetu raa ADD ili DUAL

TRIG. ALT ko DUAL ili ADD moaliteta raa naizmjenino oabire CH1 i CH2 kao

okiaki signal

LINEizmjenini signal mree napajanja postavljen je kao okia

EXTvanjski signal oveen na BNC okiaki prikljuak

24BNC prikljuak za prihvat vanjskog signala okiaa

25oabir naina okianja (trigger moe)

AUTOkada nema signala okidanja ili kada je signal okidanja manji od 25 Hz

NORMkada signal okidanja nije prisutan i promatrani signal iznosi 25 Hz

TV-Vkoriten za okianje ko analize vertikalnog signala analogne televizije

TV-Hkoriten za okianje ko analize horizontalnog signala analogne televizije

26oabir toke okianja

+ okianje se vri kaa signal proe toku okianja u pozitivnom smjeru

- okianje se vri kaa signal proe toku okianja u negativnom smjeru

27naizmjenian oabir signala sa kanala 1 i kanala 2 kao okiaa pri postavki DUAL ili ADD

28za prikaz sinkroniziranih stacionarnih valnih oblika i opeavanje poetne toke prikaza

signala na ekranu

+ okia (toka okianja) se pomie prema gornjem jelu ekrana

- okia (toka okianja) se pomie prema onjem jelu ekrana

29namjetanje vremenske baze i postavljanje X/Y moaliteta raa

30kalibracija sweep-a vremenske baze

31pojaanje prikazanog signala za faktor 10X


9/19

9

32horizontalni pomak prikazanog signala

33monitor osciloskopa (CRT monitor)

Osciloskopske sonde

Osciloskopska sona jenako je vana za preciznost mjerenja kao i sam ureaj, poto ona

prestavlja vezu izmeu mjernog ureaja i mjerenog signala. I sona, kao i sam osciloskop, ima tono

oreeni analogni pojas. Koritenjem sone sa manjim analognim pojasom o samog osciloskopa pri

mjerenju frekvencija koje nailaze graninu frekvenciju tog analognog pojasa unosi pogreku u

mjerenju koja je reovito nezanemariva. U nastavku de biti obraene vrste osciloskopskih sondi.

1X osciloskopska sonda

Pasivna osciloskopska 1X sonda jednostavno povezuje ulaz kanala osciloskopa sa mjerenimureajem. Izraena je na nain a smanji na minimum gubitke pri prijenosu mjerenog signala, ali u

principu predstavljaju samo izravan spoj ureaja na kojemu se vri mjerenje i osciloskopa. Slika

prikazuje pasivnu osciloskopsku sondu.

10X osciloskopska sonda

Pasivna 10X sona se u praksi najede proizvoi kao kombinacija 1X i 10X sone, sa

preklopnikom za promjenu modaliteta rada. U osnovi, 10X modalitet rada atenuira ulazni signal 10

puta pri oitanju (razlog te atenuacije je oatni promjenjivi konenzator koji slui a bi se

impeancija sone prilagoila ulaznoj impeanciji osciloskopa i time orao analogni pojas). Ta je

opcija korisna u sluaju a mjerena vrijenost nailazi maksimalnu postavku prikaza amplitue

osciloskopa. Atenuacija se postie oavanjem otpornika u seriju sa ulazom osciloskopa.

10X sone, kao to je to prethono bilo naveeno, imaju ugraeni kalibracijski konenzator.

Prije uporabe osciloskopa, pri njegovoj kalibraciji potrebno je takoer kompenzirati sonu. Postupak


10/19

10

kompenzacije osciloskopske sonde naveden je kod postupka kalibracije osciloskopa u nastavku

vjebe. Na slici je prikazana zamjenska shema 10X osciloskopske sonde.

Uz 10X sone, postoje jo i 50X i 100X osciloskopske sone. Atenuacija za faktor o 10 ne

predstavlja problem dokle god je mjereni signal dovoljno jak da ga ta atenuacija u potpunosti ne

ugui, tovie prestavlja korisno svojstvo ako amplituda mjerenog signala nadilazi amplitudnu skalu

na osciloskopu. U svakom sluaju, ako je sona namjetena na 10X, pri mjerenju svakako treba voiti

rauna o toj oatnoj atenuaciji.

Strujna mjerna sonda (strujna mjerna klijeta)

Strujna mjerna sonda neizravno mjeri struju u ispitivanom strujnom krugu koristedi zakon

elektromagnetske indukcije. Strujna mjerna sonda je u osnovi strujni mjerni transformator. Struja

koja tede kroz voi stvara oko tog voia magnetsko polje. Mjerenjem tog magnetskog polja

mogude je obiti proporcionalnu vrijenost struje kroz voi. Shema struje mjerne sonde i sama

sonda prikazani su na slici.


11/19

11

Pozicijska strujna mjerna sonda

Klasine strujne mjerne osciloskopske sone imaju jean oiti neostatak, a to je injenica a

za mjerenje struje sonda mora obuhvatiti voiu kojemu se mjeri struja. U sluaju tiskane ploice to

moe prestavljati lagani problem, s obzirom a je u tom sluaju potrebno oavati privremene

prespojnike (eng. jumper) koje je nakon mjerenja potrebno odstraniti.

Alternativa klasinoj strujnoj mjernoj soni je pozicijska strujna mjerna sona. Ta vrsta sone

koristi tzv. Fluxgate magnetometer. Opis raa ovog specifinog magnetometra je razmjerno

kompleksan pa nede biti obraen u ovoj vjebi. Ono to je potrebno znati je da ta tehnologija

omogudava neinvazivno mjerenje struje u analiziranom strujnom krugu. Pozicijska strujna mjerna

sona koristi se na slian nain kao i klasina 1X ili 10X sona, uz iznimku a nije potrebno

prikljuivati kontakt uzemljenja (krokodilsku stopicu). Vrh sonde jednostavno se prisloni uz analizirani

voi, uz eventualno namjetanje mjernog opsega na kontrolnoj jeinici same sone (s obzirom a je

to aktivna sonda). Slika prikazuje pozicijsku strujnu mjernu sondu i kontrolnu jedinicu.


12/19

12

Visokonaponska sonda

Iako je visoki napon relativan pojam, to se tie mjerenja sa osciloskopom svaki napon kojeg

nije mogude na siguran i bezopasan nain izmjeriti sa 10X sonom smatra se visokim naponom. Za

tipinu pasivnu sonu to je otprilike 400 do 500 V.

Najjenostavnije reeno, visokonaponska osciloskopska sona nije nita rugo nego

naponsko dijelilo sa velikim omjerom (obino i preko 1:1000). Dijeljenje napona postie se otpornom

mreom. Na slici je prikazana shema visokonaponske sonde i njen izgled.

Diferencijalna sonda (eng. differential/floating probe)

Diferencijalni signali su signali koji nisu referencirani na uzemljenje, nego meusobno. U

osnovi postoji va naina mjerenja iferencijalnih signala, a to su koritenjem iferencijalnog naina

raa osciloskopa (postupak de biti opisan kasnije u vjebi), ili koritenjem iferencijalne sone.

Diferencijalna mjerenja se u pravilu izvode kada u mjerenom strujnom krugu nema referentnog

(pravog) uzemljenja, tzv. lebede uzemljenje (eng. floating groun) ili kaa to nalau sigurnosne

mjere.

Diferencijalna sona koristi iferencijalno pojaalo (poseban spoj, odnosno kombinacija,

operacijskog pojaala)kako bi oduzela dva signala, te razliku prikazala na ekranu osciloskopa. Na slici

je prikazana shema tipine iferencijalne sone.


13/19

13

Aktivna sonda

Aktivni elektroniki ureaj je svaki ureaj kojemu za ra treba izvojeno napajanje. Na jenak

nain osciloskopska sonda kojoj je potrebno dodatno napajanje, naziva se aktivna sonda.

Aktivne osciloskopske sone zasnovane su na aktivnim elementima kojima je cilj oratiintegritet mjerenog signala. Kao aktivni element najede se koristi FET tranzistor.

Svaka strujna mjerna sona je aktivna, kao to je to i iferencijalna sona, no to su sone za

specifine primjene. Ko obinih aktivnih soni, aktivni element obino omoguduje smanjenje

uma i poboljanje integriteta mjerenog signala te, to je najvanije, povedanje analognog

frekvencijskog pojasa sone. Meutim aktivne sone imaju smanjen linearni inamiki naponski

opseg, drugim rijeima, ne mogu mjeriti napone u poruju mV, a ved i napon o dovoljan jea ih uniti. Tipini linearni inamiki opseg zaaktivne sonde je od do .

Kalibracija

Kalibracija osciloskopa je proces kojim osciloskop i osciloskopsku sondu dovodimo u stanje

poobno za vrenje mjerenja. Kalibracija se vri kako bi se osciloskop namjestio na poznate poetne

postavke, koje je naknano lake prilagoiti aljnjem mjerenju, te bi se ona trebala vriti svaki put

kaa se osciloskop ukljui a bi se sa njime mjerilo.

Postupak kalibracije ui se u svakoj visokokolskoj ustanovi koja obuhvada studij

elektrotehnike u svijetu, te se poznavanje tog postupka kao takvo smatra osnovnim znanjem svakog

iplomiranog inenjera elektrotehnike. Jenom savlaan, postupak kalibracije ne bi smio trajati vieo 3 o maksimalno 5 minuta (akako, iskusnijim korisnicima ne bi trebalo vie o minute za

osciloskop poput onih u laboratoriju fakulteta). U nastavku je opisan postupak kalibracije. Postupak

vrijedi izravno samo za model 72-68000 i srone osciloskope, no smjernice su opde i mogude ih je

primijeniti na bilo koji moel bilo kojeg proizvoaa osciloskopa. Jeino je prije poetka kalibracije

potrebno ientificirati emu koja sklopka/gumb slui

Kalibracija osciloskopa

Prije poetka kalibracije, potrebno je namjestiti sljeede postavke osciloskopa:

-

Ukljuiti osciloskop (6)

-

(2) postaviti na sredinu


14/19

14

- (3) postaviti na sredinu

-

(14) postaviti na CH1 (kalibracija se vri na svakom kanalu zasebno)

- (12) iskljueno

- (16) iskljueno

-

(11)(19) srenji poloaj

-

(9)(21) krajnji poloaj u smjeru kazaljki na satu

- (10)(18) postaviti na GND i namjestiti liniju na sredinu sa (11)(19)

-

(23) postaviti na CH1

- (26) postaviti na +

- (27) iskljueno

-

(25) postaviti na AUTO

-

(30) postaviti na CAL

- (32) postaviti na sredinu

-

(31) iskljueno

-

(10)(18) postaviti na DC

Kaa su sve postavke namjetene kao to je to naveeno, spojiti BNC konektor sonde na BNC

konektor CH1 (8) osciloskopa. Na vrh sone staviti nastavak sa kukom, te kuku zakaiti za (1).

Moalitet raa sone postaviti na 1X. Poeavati vremensku bazu (29) i amplituu prikaza signala za

kanal 1 (7) dokle na ekranu nije jasno vidljiva barem jedna perioda pravokutnog signala, nalik na

sliku. Isti postupak ponoviti i za drugi kanal osciloskopa (CH2).

Kompenzacija sonde

U sluaju a prikaz nije u potpunosti pravokutan, potrebno je kompenzirati sonu.

Kompenzacija se vri namjetanjem promjenjivog konenzatora ugraenog u sonu. Namjetanje

konenzatora moe se izvesti obinim ovijaem ili specifinim alatom.


15/19

15

Opaske pri koritenju osciloskopa

Ekran osciloskopa podijeljen je nizom vertikalnih i horizontalnih linija koje ga dijele na

oreeni broj manjih kvarata. Svaki taj kvarat naziva se ivizija ili odjeljak. Mjerna skala za

(horizontalnu) vremensku bazu i (vertikalnu) amplitudu signala dana je u mjernim jedinicama po

diviziji, dakle za vremensku bazu broj sekundi po diviziji (time/div), a za amplitudnu bazu volti podiviziji (volts/div).

Okia (Trigger) slui za stabilizaciju prikaza signala na ekranu osciloskopa. Bez okiakog

sklopa, prikaz signala bjeao bi po ekranu te bi oitavanje vrijenosti a time i samo mjerenje bili

znatno oteani, ako ne i u potpunosti onemogudeni, stoga obro shvadanjeraa okiaa neophono

je a bi se pravilno nauilo koristiti osciloskop. Okia u osnovi pokrede (okia) signal vremenske

baze (pilasti signal) koji polazi od trenutka okidanja o toke prekia prikaza na ekranu (ta je toka

obino viekratnik jene perioe promatranog signala). Duina trajanja tog prolaza (eng. sweep)

kljuna je za pravilan ra okiaa. U nastavku su opisani moaliteti raa okiaa na osciloskopu u

laboratoriju fakulteta.

PoloajAUTOpostavlja vrijeme prolaza (sweep) na automatski nain raa. Na taj nainsignal

okiaa generira se automatski, ali im se na ulazu pojavi vanjski okiaki signal, osciloskop se

prebacuje na taj signal. Ovaj se poloaj sklopke MODE koristi pri kalibraciji osciloskopa.

Poloaj NORM pauzira prolaz (sweep) signala okiaa okle on ne proe zaanu granicu

postavljenu sa TRIG LEVEL postavkom. Da bi osciloskop mogao okiati u poloaju NORM, mora

postojati priklani okiaki signal (bilo na okiakom ulazu ili na jenom o ulaznih kanala)poto je

granica ustvari toka na signalu okianja.

Sklopkom SOURCE oabire se ulaz za ovoenje okiakog signala. Okiaki signal akle

moe se ovesti na jean o kanala osciloskopa (CH1, CH2), na ulaz namijenjen specifino za vanjski

okiaki signal (EXT), ili pak kao okiaki signal moe posluiti mreni napon koji napaja sam

osciloskop (LINE).

Namjetanjem TRIG LEVEL oreuje se toka okianja, koja se moe nalaziti u bilo kojoj toki

signala. Pomakom prema + toka okianja pomide se u pozitivnom smjer, a pomakom prema -

pomide se u negativnom smjeru. Postavljanjem okretnog gumba na sreinu toka okianja

namjetena je otprilike na prosjek signala koritenog za okianje. Pomakom TRIG LEVEL-a previe

prema + ili - gubi se stabilan prikaz jer u jenom trenutku namjetena toka okianja premai

maksimalnu amplitudu signala okidanja.

Gumb TRIG SLOPEomogudavaoabir okianja na okiakoj toki rastudegsignala odnosno

paajudegsignala.

Trigger holdoffje naprenija opcija okianja prisutna u nekim moelima osciloskopa (obino

DSO i naprenim analognim osciloskopima). Ko perioinih signala koji unutar jene perioe

prolaze namjetenom tokom okianja vie o jenom, olazi o preklapanja prikaza na razliitim

tokama signala. Da bi se tome oskoilo, na kraju okiakog impulsa oaje se vrijeme ekanja (eng.

holoff) koje omjerava o zavretka (zaane) perioe a bi ponovno okinuo prolaz okiakog

signala.


16/19

16

X/Y modalitet rada koristan je pri usporebi onosa frekvencije i faze izmeu va analizirana

signala. Ovaj nain mjerenja biti de obraen etaljnije u jenoj o narenih vjebi.

Volts peak (Vp) termin oznaava maksimalni iznosnapona oitan na ekranu mjeredi o nultog

ptencjala (sredine ekrana).

Volts peak-to-peak (Vpp) termin oznaava maksimalni iznos napona mjeren o najnie

amplitue u negativnom smjeru, o najvie amplitue u pozitivnom smjeru.

Volts RMS : izmjerimo li osciloskopom neki signal moemo obiti a je iznos tog signala npr. 1

volts/peak. To znai a je iznos volts/peak to peak va puta vedi, onosno 2 volts/peak. Mjereni

signal dakle ima amplitudu od -1 volt o +1 volt. Izmjerimo li taj isti signal voltmetrom, on de nam

ati rezultat 0.707 volti. Razlog tome je to voltmetar mjeri prosjenu vrijenost izmjeninog napona,

onosno RMS (Root Mean Squre). RMS napon aje isti uinak zagrijavanja kao istosmjerni napon

jednakog iznosa. Dakle:

Vpp = 2 * Vp

RMS = Vp * 0.707

Vp = RMS *

Naveene formule vrijee iskljuivo za isti sinusoidalni signal.


17/19

17

Opde sigurnosne mjere pri koritenju osciloskopa

Da bi zatitili sebe i opremu fakulteta, stuente se moli a potuju pravila i smjernice koje

slijede:

Nikaa bez ozvole ogovorne osobe vriti mjerenja u laboratoriju fakulteta, a pogotovo ako

stuenti nisu 100% sigurni to rae!!

Nikaa ne mjeriti izravno napon mree!! Mreni napon mjeri se koritenjem izolacijskog

transformatora ili iferencijalnom sonom. U sluaju a korisnik nema na raspolaganju iferencijalnu

sonu, vedina vokanalnih osciloskopa (ukljuujudi i osciloskope u laboratoriju fakulteta) imaju

mogudnost iferencijalnog naina raa (onosno tonije, pseuo iferencijalni nain raa).

Koritenjem izolacijskog transformatoramogude je galvanski ovojiti ili osciloskopili ureaj

na kojem se vre mjerenja (Device Uner Test DUT) o mree napajanja. To meutim nije iealnorjeenje, poto galvanskim ovajanjem, bilo osciloskop bilo ureaj kojeg jerimo postaju lebedi

(eng. floating groun). To u osnovi znai a se na kuditu ureaja moe nagomilati potencijalno

opasan naboj, poto kudite samo po sebi vie nije uzemljeno, onosno nije oveeno na nulti

potencijal.

Diferencijalni nain raa osciloskopa koristan je kaa je potrebno vriti mjerenja na

ureajima sa lebedim (eng. floating groun) uzemljenjem. Svaki ureaj koji kao uzemljenje ne

koristi pravu zemlju (npr. kuditenije uzemljeno preko utikaa) zapravo koristi takav oblik uzemljenja.

Problem koji se javlja ko mjerenja na takvim ureajima pomodu osciloskopa je taj da kada spojimo

uzemljenje sone (krokoil stopica) na ureaj, efektivno smo kratko spojili ureaj sa pravomzemljom. To ne samo a moe ovesti o otedenja osciloskopa, nego i o ozbiljnih povrea za

korisnika.

Na osciloskopu u laboratoriju fakulteta iferencijalni moalitet raa aktivira se na slijeedi

nain:

-

Spojiti na ulaze mjernih kanala CH1 i CH2 osciloskopske sonde

-

Sklopku MODE (14) prebaciti na ADD

- Ukljuiti sklopku CH2 INV (17)

-

Namjestiti liniju na sredinu ekrana

Opdenito potrebno je paziti koje dijelove uzemljavamo sa krokodil stopicom osciloskopske

sone. To nije samo i iskljuivo iz sigurnosnih razloga, ved i zato to poneka ovoenjem dijelova

ureaja na kojemu se vre mjerenja na potencijal uzemljenja, uvodimo greke mjerenja u obliku

uma i ostalih nepoeljnihsmetnji.


18/19

18

Radni zadatak

Cilj ove vjebe je upoznavanje stuenata sa jenom o najvanijih alata u elektrotehnici,

osciloskopom. Temeljito upoznavanje rada na osciloskopu zahtjeva jako puno vremena, dovoljno da

se studenti bave samo time cijeli semestar. To akako nije izveivo, pa se u ovoj vjebi nastojalo

prikazati najosnovnije graivo vezano uz osnove osciloskopa. Uz ovu, jo de jena vjeba bitifokusirana iskljuivo na osciloskop, ali vie na praktini io mjerenja.

S obzirom na broj studenata i broj osciloskopa u laboratoriju, radni zadatak podjeljen je na

va jela. Stuenti de se podijeliti u vije grupe. Jena de grupa kalibrirati osciloskope, a ruga de

rjeavati pitanja iz ranog zaatka. Stuenti koji su rjeavali pitanja iz ranog zaatka, nakon to

ogovore na sva pitanja mogu pristupiti kalibraciji osciloskopa, a stuenti koji su uspjeno

samostalno kalibrirali osciloskop (po mogudnosti barem dva puta za redom), mogu pristupiti

rjeavanju ranog zaatka nakon to ih emonstrator ispita.

Kalibracija: Izvesti kalibraciju po smjernicama naveenim u vjebi. Bez obzira na moel

osciloskopa, podesiti postavke i kalibrirati oba dva kanala (i sonde po potrebi). Kalibraciju izvesti

nekoliko puta. Nakon svake kalibracije pozvati demonstratora da provjeri prikaz i eventualno otima

osciloskop za ponovnu kalibraciju.

Pomodu voltmetra, izmjereno je a napon na kontaktima zine utinice iznosi 230 V. Ako bi

taj napon mjerili pomodu osciloskopa, koliko bi iznosila maksimalna vrijenost sinusoie u pozitivnom

smjeru (iznad nule)?

Koliko bi iznosio napon od pozitivnog do negativnog vrha sinusoide?

Bismo li to mjerenje mogli na siguran nain izvesti jenom 10X osciloskopskom sonom ako

je maksimalni vertikalni mjerni opseg 100 volt/div (ekran osciloskopa ima sveukupno 8 vertikalnih

ivizija, akle 4 izna nule)? Obrazloi ogovor.

emu slui TRIG LEVEL?

Da li je pozicijska strujna sonda aktivna sonda?

emu slui osciloskop?

Koja je razlika izmeu osciloskopa i runog voltmetra?

Koliko iznosi ulazna impedancija osciloskopa?

Kada se koristi diferencijalna sonda?

Nabroji dijelove CRT-a:


19/19

19

to je to analogni pojas osciloskopa?

U kojim se jeinicama oitava vrijenost amplitue sa ekrana osciloskopa?

Koliko iznosi visoki napon kod mjerenja osciloskopom?

BNC je skradenicaza:

emu slui CH2 INV gumb?

Kako se naziva oblik signala napona vremenske baze CRT osciloskopa?

CRT je skradenica za:

to je sigurnije:

a)

koritenje izolacijskog transformatora

b)

koritenje iferencijalne sone

to je to kvantizacijska greka?

Kako glasi osnovni teorem teorije uzorkovanja (moe i vlastitim rijeima)?

to je to stopa uzorkovanja?

Na osciloskopu mjerimo sinusoialni signal, meutim prikaz signala poinje na sreini ekrana

i zavrava na krajnjoj esnoj strani ekrana. to treba poesiti a bi prikaz poinjao ne lijevoj a

zavravao na esnoj strani ekrana?

Poznato nam je a je mjereni signal sinusoia maksimalne amplitue 5 V, meutim vrhovi

sinusoie prelaze granice ekrana. to treba poesiti a bi se sinusoia vijela u cijelosti?

emu slui Trigger i zato je toliko vaan?

Documents

Vježba Br 3_osciloskop