Risorse sull'oscilloscopio DSO1000 per la formazione dell'educatore

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1 Risorse sull'oscilloscopio DSO1000 per la formazione dell'educatore Guida di laboratorio ed esercitazioni Per studenti universitari di Ingegneria elettronica e Fisica

2 Informazioni importanti Keysight Technologies, Inc Il diritto d'autore su questo materiale formativo consente di ristampare, modificare e distribuire in tutto o in parte il presente documento allo scopo di formare gli studenti sulle attrezzature di analisi di Keysight. Cod ice del manuale Ed izione Maggio 2012 Disponibile esclusivamente in formato elettronico. Keysight Technologies, Inc Garden of the Gods Road Colorado Springs, CO USA Garanzia Le informazioni contenute in questo documento sono fornite allo stato corrente e sono soggette a mod ifiche senza preavviso nelle ed izioni future. Nella misura massima consentita dalla legge in vigore, Keysight non fornisce alcuna garanzia, espressa o implicita riguardante il presente manuale e le informazioni in esso contenute, ivi incluse, in via esemplificativa, le garanzie d i commerciabilità e idoneità a un particolare scopo. In nessun caso Keysight sarà responsabile per errori o danni incidentali o conseguenti connessi alla fornitura, all'utilizzo o le prestazioni del presente documento o delle informazioni in esso contenute. In caso d i d iverso accordo scritto, stipulato tra Keysight e l'utente, nel quale sono previsti termini d i garanzia per il materiale descritto nel presente documento in contrasto con le cond izioni della garanzia standard, si applicano le cond izioni d i garanzia previste dall'accordo separato. Licenze tecnologiche I componenti hard ware e/o software descritti nel presente documento sono forniti dietro licenza e possono essere utilizzati o copiati esclusivamente in accordo con i termini previsti dalla licenza. Legenda dei d iritti limitati Se utilizzato nell esecuzione di un contratto di fornitura principale o secondario del governo degli Stati Uniti, il software viene fornito e concesso in licenza come Commercial computer software (software per computer ad uso commerciale) ai sensi del DFAR (giugno 1995) o come commercial item (prodotto commerciale) ai sensi del FAR 2.101(a) oppure come Restricted computer software (software per computer soggetto a limitazioni) ai sensi del FAR (giugno 1987) o di qualsiasi regolamento di agenzia o clausola contrattuale equivalenti. L utilizzo, la duplicazione o la divulgazione del software sono soggetti ai termini della licenza commerciale standard di Keysight Technologies e i dipartimenti e le agenzie non-dod (Department of Defence) del governo degli Stati Uniti sono vincolati dai Restricted Rights (diritti soggetti a limitazioni) ai sensi del FAR (c)(1-2) (giugno 1987). Gli utenti del Governo degli Stati Uniti saranno soggetti a Limited Rights (diritti limitati) ai sensi del FAR (giugno 1987) o del DFAR (b)(2) (novembre 1995), nella misura applicabile per i dati tecnici. Informazioni sulla sicurezza CAUTION La dicitura ATTENZIONE indica la presenza di condizioni di rischio. L'avviso richiama l'attenzione su una procedura operativa, una prassi o comunque un'azione che, se non eseguita correttamente o attenendosi scrupolosamente alle indicazioni, potrebbe comportare danni al prodotto o la perdita di dati importanti. In presenza della dicitura ATTENZIONE interrompere l'attività finché le condizioni indicate non siano state perfettamente comprese e soddisfatte. WARNING La d icitura AVVERTENZA ind ica la presenza d i cond izioni d i rischio. L'avviso richiama l'attenzione su una procedura operativa, una prassi o comunque un'azione che, se non eseguita correttamente o attenendosi scrupolosamente alle ind icazioni, potrebbe causare lesioni personali anche mortali. In presenza della d icitura AVVERTENZA interrompere l'attività finché le cond izioni ind icate non siano state perfettamente comprese e sodd isfatte.

3 Panoramica della Guida di laboratorio/esercitazioni La Guida di laboratorio/esercitazioni sull'oscilloscopio per studenti di Ingegneria elettronica e Fisica deve essere utilizzata unitamente agli oscilloscopi Keysight Technologies della serie DSO1000. Guida di laboratorio ed esercitazioni sull'oscilloscopio DSO1000 per l'educatore 3

4 Nota al professore di Ingegneria elettronica e Fisica Egregio Professore o Istruttore, la seguente guida di laboratorio sull'oscilloscopio Keysight della serie DSO1000 è costituita da sette esercitazioni pratiche individuali che gli studenti possono completare per familiarizzare con il concetto di oscilloscopio e imparare a utilizzarne uno. Per gli studenti, l'oscilloscopio è lo strumento di misurazione di maggiore utilizzo per testare gli esperimenti sui circuiti che verranno assegnati loro, nonché per testare i progetti di design svolti precedentemente. Inoltre, gli oscilloscopi saranno ampiamente utilizzati dagli studenti anche dopo aver conseguito la laurea e una volta inseriti nel mondo dell'elettronica moderna. Pertanto, è estremamente importante che imparino ad utilizzare con competenza questo strumento essenziale. Per completare ciascuna esercitazione saranno necessari circa minuti. Per queste esercitazione è necessario l'utilizzo di oscilloscopi Keysight della serie Prima che gli studenti inizino a testare gli esperimenti sui circuiti loro assegnati, è consigliata la lettura della Sezione 1, dell'appendice A e B del documento come studio preliminare indipendente. La Sezione 1 contiene l'introduzione all'oscilloscopio e alcuni concetti fondamentali sull'utilizzo delle sonde. L'Appendice A e l'appendice B contengono brevi esercitazioni sulla teoria di funzionamento e sulla larghezza di banda dell'oscilloscopio. Gli studenti devono completare le esercitazioni pratiche contenute nella Sezione 2 del documento durante la prima sessione dell'esercitazione. Già dopo aver completato le esercitazioni n.1 e n.2, gli studenti dovrebbero aver una conoscenza di base sull'utilizzo dell'oscilloscopio. Se riusciranno invece a completare tutte e sette le esercitazioni, potranno sfruttare al meglio l'oscilloscopio e conoscere come documentare e salvare i risultati ottenuti dall'esperimento sul circuito. È bene far notare che nell'esercitazione n.3 (Acquisizione di eventi singoli) si spiega agli studenti come battere l'oscilloscopio sul banco da lavoro per creare ua scarica elettrostatica. Se preferite evitare questa operazione agli studenti, chiedete loro di saltare quest'esercitazione. Questa Guida di laboratorio è stata strutturata per essere utilizzata con la massima flessibilità. Cordiali saluti, Johnnie Hancock Manager dei programmi didattici sugli oscilloscopi Keysight Technologies 4 Guida di laboratorio ed esercitazioni sull'oscilloscopio DSO1000 per l'educatore

5 Sommario 1 Operazioni preliminari Panoramica della Guida di laboratorio/esercitazioni / 3 Nota al professore di Ingegneria elettronica e Fisica / 4 Utilizzo delle sonde dell oscilloscopio / 9 Informazioni preliminari sul pannello frontale / 12 2 Esercitazioni per familiarizzare con l'oscilloscopio 3 Riepilogo Esercitazione n. 1: Misurazioni di base / 16 Esercitazione n. 2: Informazioni di base sul trigger dell'oscilloscopio / 24 Esercitazione n. 3: Acquisizione degli eventi singoli / 30 Esercitazione n. 4: Compensazione delle sonde passive 10:1 / 32 Calcolo della quantità appropriata di compensazione capacitiva / 35 Caricamento delle sonde / 36 Esercitazione n. 5: Documentazione e salvataggio dei risultati di test dell'oscilloscopio / 38 Esercitazione n. 6: Utilizzo delle funzioni matematiche per le forme d'onda / 43 Esercitazione n. 7: Utilizzo della modalità Zoom dell'oscilloscopio / 48 Letteratura Keysight correlata / 52 A Diagramma a blocchi e teoria del funzionamento dell'oscilloscopio Diagramma a blocchi dell'oscilloscopio a memoria digitale (DSO) / 54 Blocco del convertitore analogico-digitale (ADC) / 54 Blocco di attenuazione / 55 Blocco dell'offset CC / 55 Blocco dell'amplificatore / 55 Comparatore di trigger e blocchi logici di trigger / 56 Blocchi della base dei tempi e della memoria di acquisizione / 56 Blocco DSP del display / 57 Guida di laboratorio ed esercitazioni sull'oscilloscopio DSO1000 per l'educatore 5

6 B Programma di formazione sulla larghezza di banda dell'oscilloscopio Indice analitico Definizione della larghezza di banda dell'oscilloscopio / 60 Larghezza di banda necessaria per applicazioni analogiche / 62 Larghezza di banda necessaria per applicazioni digitali / 63 Regola generale / 63 Passaggio 1: Determinare la velocità massima effettiva dei fronti. / 63 Passaggio 2: Calcolare f ginocchio / 63 Passaggio 3: Calcolare la larghezza di banda dell'oscilloscopio / 64 Esempio / 64 Paragoni tra le misurazioni del clock digitale / 66 6 Guida di laboratorio ed esercitazioni sull'oscilloscopio DSO1000 per l'educatore

7 Risorse DSO1000 per la formazione dell'educatore Guida di laboratorio ed esercitazioni 1 Operazioni preliminari Utilizzo delle sonde dell oscilloscopio / 9 Informazioni preliminari sul pannello frontale / 12 Gli oscilloscopi sono strumenti essenziali per l'effettuazione di misurazioni relative a tensione e andamento temporale nei circuiti elettrici analogici e digitali odierni. Dopo la laurea in Ingegneria elettronica e l'ingresso nell'industria elettronica, probabilmente vi renderete conto che l'oscilloscopio costituisce lo strumento di misurazione di maggiore utilizzo per testare, verificare e risolvere i problemi dei progetti. Anche durante i corsi di Ingegneria elettronica o Fisica presso l'università, l'oscilloscopio è lo strumento di misurazione utilizzato più di frequente nelle varie esercitazioni sui circuiti per il testare e verificare le esercitazioni assegnate e i progetti eseguiti. Sfortunatamente sono numerosi gli studenti che non imparano mai a utilizzare completamente un oscilloscopio. Il loro modello di utilizzo spesso consiste nel girare manopole e premere pulsanti a caso fino a che sul display dell'oscilloscopio non viene visualizzata magicamente un'immagine simile a quella che stanno cercando. Fortunatamente al termine di questa serie di brevi esercitazioni sarà possibile avere una visione più specifica di un oscilloscopio e sapere come utilizzarlo in modo più efficiente. Pertanto, cosa è un oscilloscopio? Un oscilloscopio è uno strumento di misurazione elettronico che consente di monitorare in modo discreto i segnali di ingresso che vengono visualizzati nel formato semplice tensione/tempo. Il tipo di oscilloscopio utilizzato dal vostro professore durante il suo corso di studi era probabilmente un oscilloscopio basato interamente sulla tecnologia analogica. Questi oscilloscopi, basati su una tecnologia meno recente, erano tipicamente denominati oscilloscopi analogici, disponevano di una larghezza di banda limitata (vedere l'appendice B), non eseguivano alcun tipo di misurazione automatica e richiedevano un segnale di ingresso ripetitivo (segnale di ingresso continuo e ripetuto). Il tipo di oscilloscopio utilizzato per questa serie di esercitazioni, e probabilmente per tutta la durata degli studi universitari, è denominato oscilloscopio a memoria digitale; talvolta abbreviato semplicemente in DSO. I DSO moderni sono in grado di acquisire e visualizzare segnali ripetitivi o singoli e spesso includono una gamma di misurazioni e di funzionalità di analisi automatiche che consentono di 7

8 1 Operazioni preliminari caratterizzare i progetti e gli esperimenti degli studenti in modo più veloce e preciso di quanto non fosse in grado di farlo il vostro professore durante i suoi anni di studio. Se si è interessati a conoscere la teoria di funzionamento di un oscilloscopio, fare riferimento all'appendice A del documento. Il modo migliore per imparare rapidamente a utilizzare un oscilloscopio e capirne l'utilità, consiste tuttavia nell'acquistare dimestichezza con i principali controlli dell'oscilloscopio e iniziare a utilizzarne uno per misurare alcuni segnali di base. Figure 1 Oscilloscopio Keysight serie 1000B 8 Guida di laboratorio ed esercitazioni sull'oscilloscopio DSO1000 per l'educatore

9 Operazioni preliminari 1 Utilizzo delle sonde dell oscilloscopio Di norma, quando si effettuano le misurazioni, la prima cosa da fare è collegare le sonde dell'oscilloscopio tra il dispositivo in esame e i connettori BNC di ingresso dell'oscilloscopio. Le sonde dell'oscilloscopio forniscono una terminazione con un'impedenza di ingresso relativamente elevata (resistenza elevata con bassa capacitanza) in corrispondenza del punto di test. Una connessione a impedenza elevata è importante per isolare lo strumento di misurazione dal circuito che viene testato, poiché si desidera evitare che l'oscilloscopio e la rispettiva sonda modifichino le caratteristiche dei segnali in esame. Esistono vari tipi di sonde dell'oscilloscopio che vengono utilizzate per misurazioni specifiche, ma le sonde di questa esercitazione sono del tipo più comune e sono denominate sonde di tensione 10:1 passive, come illustrato nella Figure 2. Passiva significa semplicemente che questo tipo di sonda non include alcun componente attivo, come i transistor o gli amplificatori. 10:1 indica che la sonda attenuerà il segnale di ingresso ricevuto all'ingresso dell'oscilloscopio di un fattore pari a 10. Figure 2 Sonda di tensione 10:1 passiva Quando si utilizza una sonda passiva 10:1 standard, tutte le misurazioni dell'oscilloscopio dovrebbero essere eseguite tra il punto di test del segnale elaterra. In altre parole, si deve collegare a terra la pinza di messa terra della sonda. Non è possibile misurare le tensioni in un componente intermedio utilizzando questo tipo di sonda. Se occorre misurare la tensione in un componente non dotato di messa a terra, è possibile utilizzare la funzione matematica di sottrazione dell'oscilloscopio mentre si misurano i segnali a entrambe le estremità del componente relativamente al punto di terra utilizzando i canali dell'oscilloscopio oppure è possibile utilizzare una speciale sonda attiva differenziale. Si noti inoltre che non si deve mai completare un circuito utilizzando l'oscilloscopio. Nella Figure 3 è illustrato un modello elettrico di una sonda passiva 10:1 collegata a un oscilloscopio, in cui viene utilizzata la selezione di ingresso predefinita da 1MΩ, richiesta per questo tipo di sonda. Anche molti oscilloscopi con larghezza di banda più elevata dispongono di una selezione di terminazione in ingresso da Guida di laboratorio ed esercitazioni sull'oscilloscopio DSO1000 per l'educatore 9

10 1 Operazioni preliminari 50 Ω selezionabile dall'utente, che viene utilizzata spesso per le terminazioni delle sonde attive e/o quando si immette direttamente un segnale da una sorgente da 50 Ω utilizzando un cavo coassiale BNC da 50 Ω. Figure 3 Schema semplificato di una sonda passiva 10:1 collegata all'impedenza di ingresso da 1 MΩ dell'oscilloscopio Sebbene il modello elettrico della sonda passiva e dell'oscilloscopio includa sia la capacitanza intrinseca/parassita (non prevista nella progettazione) sia reti di capacitanza di compensazione progettate intenzionalmente, ignoriamo momentaneamente tali elementi capacitivi e analizziamo il comportamento del segnale ideale di questo sistema di sonde/oscilloscopi in condizioni di bassa frequenza o ingresso cc. Una volta rimossi tutti i componenti capacitivi dal modello elettrico della sonda/oscilloscopio, ciò che rimane è un resistore al puntale della sonda da 9 MΩ in serie con l'impedenza di ingresso da 1 MΩ dell'oscilloscopio. La resistenza di ingresso netta al puntale della sonda è quindi di 10 MΩ Applicando la legge di Ohm, si può notare che il livello di tensione ricevuto all'ingresso dell'oscilloscopio è pari a un decimo del livello di tensione in corrispondenza del puntale della sonda (V oscilloscopio = V sonda x (1 MΩ/10 MΩ). Ciò significa che con una sonda passiva 10:1 l'intervallo dinamico del sistema di misurazione dell'oscilloscopio è stato esteso. In altre parole, è possibile misurare segnali con un'ampiezza più elevata di 10X rispetto ai segnali che è possibile misurare con una sonda 1:1. Inoltre, l'impedenza di ingresso del sistema di misurazione dell'oscilloscopio (sonda + oscilloscopio) aumenta da 1 MΩ a 10 MΩ. Questo è positivo in quanto un'impedenza di ingresso inferiore potrebbe caricare il dispositivo in esame (DUT) e modificarne i livelli di tensione effettivi, costituendo un problema. Sebbene un'impedenza netta di 10 MΩ sia davvero elevata, è necessario tenere presente che è necessario considerare tale quantità di impedenza di carico in relazione all'impedenza del dispositivo in esame. Ad esempio, il circuito di un amplificatore operazionale semplice con un resistore di reazione da 100 MΩ può fornire letture errate sull'oscilloscopio. 10 Guida di laboratorio ed esercitazioni sull'oscilloscopio DSO1000 per l'educatore

11 Operazioni preliminari 1 La maggior parte degli oscilloscopi a a elevate prestazioni possono effettuare i rilevamenti con una sonda 10:1 collegata e impostare il fattore di attenuazione della sonda su 10:1. Con l'oscilloscopio Keysight della serie 1000, il fattore di attenuazione (10:1) deve invece essere inserito manualmente oppure premendo il tasto [Defaul t Setup] Configurazione predefinita sul pannello frontale. Nel momento in cui l'oscilloscopio conosce il fattore di attenuazione (sia che sia stato rilevata automaticamente che inserito manualmente), fornisce le letture compensate di tutte le impostazioni verticali in modo che tutte le misurazioni di tensione saranno di riferimento per il segnale di ingresso non attenuato in corrispondenza del puntale della sonda. Ad esempio, se si sonda un segnale di 10 Vpp, il segnale ricevuto all'ingresso dell'oscilloscopio sarà effettivamente solo di 1 Vpp. Ma poiché l'oscilloscopio è a conoscenza dell'utilizzo di una sonda con attenuazione 10:1, durante le misurazioni di tensione segnalerà il rilevamento di un segnale di 10 Vpp. Nell'esercitazione 4 (Compensazione delle sonde passive 10:1), si tornerà sull'argomento relativo al modello di sonda passiva e verranno trattati i componenti capacitivi. Tali elementi nel modello di sonda/oscilloscopio elettrico influenzeranno le prestazioni dinamiche/ca dell'oscilloscopio e del sistema di sonde. Guida di laboratorio ed esercitazioni sull'oscilloscopio DSO1000 per l'educatore 11

12 1 Operazioni preliminari Informazioni preliminari sul pannello frontale Iniziamo con l'imparare a conoscere i controlli e le manopole più importanti dell'oscilloscopio. Accanto alla parte superiore dell'oscilloscopio sono riportati i controlli orizzontali illustrati nella Figure 4. La manopola più grande consente di impostare la scala orizzontale in secondi/divisione. Questo controllo imposta la scala dell'asse X della forma d'onda visualizzata. Una divisione orizzontale è il tempo Δ tra ogni linea verticale della griglia. Se si desidera visualizzare forme d'onda più veloci (segnali di frequenza più elevati), si deve generalmente impostare la scala orizzontale a un valore s/div inferiore. Se si desidera visualizzare forme d'onda più lente (segnali di frequenza inferiori), di norma si deve impostare la scala orizzontale a un'impostazione s/div più elevata. La manopola più piccola nella sezione Orizzontale imposta la posizione orizzontale della forma d'onda. In altre parole, con questo controllo è possibile spostare a sinistra e destra la posizione orizzontale della forma d'onda. I controlli orizzontali dell'oscilloscopio (s/div e posizione) sono spesso denominati controlli principali della base dei tempi dell'oscilloscopio. Figure 4 Controlli orizzontali (asse X) dell'oscilloscopio I controlli e le manopole nella parte inferiore dell'oscilloscopio (fare riferimento alla Figure 5) inclusi nella sezione Verticale (subito sopra i connettori BNC di ingresso) impostano la scala verticale dell'oscilloscopio. Se si utilizza un oscilloscopio a due canali, vi saranno due coppie di controlli di scala verticali. Se si utilizza un oscilloscopio a quattro canali, vi saranno due quattro coppie di controlli di scala verticali. La manopola più grande per ogni canale di ingresso inclusa nella sezione Verticale imposta il fattore di scala verticale in volt/divisione. Si tratta della scala grafica sull'asse Y delle forme d'onda. Una divisione verticale corrisponde ai volt ΔV tra ogni linea orizzontale della griglia. Se si desidera visualizzare segnali relativamente grandi (tensioni da picco a picco elevate), di norma si imposta volt/div a un valore relativamente alto. Se si visualizzano livelli di segnale di ingresso piccoli, si imposta volt/div a un valore relativamente basso. I controlli e le manopole più piccoli per ciascun canale inclusi nella sezione Verticale sono i controlli di posizione/offset. Si utilizza questa manopola per spostare su e giù la forma d'onda sullo schermo. 12 Guida di laboratorio ed esercitazioni sull'oscilloscopio DSO1000 per l'educatore

13 Operazioni preliminari 1 Figure 5 Controlli verticali (asse Y) dell'oscilloscopio Un'altra variabile di impostazione importante dell'oscilloscopio è il controllo/manopola del livello di trigger illustrato nella Figure 6. Questa manopola di controllo è situata sulla destra del pannello frontale dell'oscilloscopio, appena sotto la sezione Trigger. Il trigger è probabilmente l'aspetto di un oscilloscopio più difficile da comprendere, ma è una delle funzionalità più importanti che è necessario conoscere. L'argomento relativo al trigger dell'oscilloscopio sarà esaminato ulteriormente durante le esercitazioni pratiche. Figure 6 Controllo del livello di trigger dell'oscilloscopio Nelle istruzioni delle seguenti esercitazioni, le parole in grassetto racchiuse tra parentesi, come [Cursors] Cursori, si riferiscono a un tasto (o pulsante) del pannello frontale situato a destra dell'oscilloscopio. Se si preme il tasto, verrà attivato un menu univoco contenente le selezioni dei softkey associati alla funzione del pannello frontale corrispondente. I softkey sono 5 tasti/pulsanti situati a destra del display dell'oscilloscopio. Le funzioni di tali tasti cambiano a seconda del menu attivato. Guida di laboratorio ed esercitazioni sull'oscilloscopio DSO1000 per l'educatore 13

14 1 Operazioni preliminari Vediamo ora dove si trova la manopola di controllo Entry illustrata nella Figure 7. Questa manopola è situata a destra del display dell'oscilloscopio. Viene utilizzata spesso per modificare una gamma di variabili e selezioni di impostazioni che non dispongono di controlli dedicati sul pannello frontale. La freccia circolare ( ) che viene visualizzata sulla selezione dei softkey indica che è possibile controllare la variabile con la manopola Entry. Iniziamo a effettuare le misurazioni sull'oscilloscopio. Figure 7 Controllo generale delle voci dell'oscilloscopio 14 Guida di laboratorio ed esercitazioni sull'oscilloscopio DSO1000 per l'educatore

15 Risorse DSO1000 per la formazione dell'educatore Guida di laboratorio ed esercitazioni 2 Esercitazioni per familiarizzare con l'oscilloscopio Esercitazione n. 1: Misurazioni di base / 16 Esercitazione n. 2: Informazioni di base sul trigger dell'oscilloscopio / 24 Esercitazione n. 3: Acquisizione degli eventi singoli / 30 Esercitazione n. 4: Compensazione delle sonde passive 10:1 / 32 Esercitazione n. 5: Documentazione e salvataggio dei risultati di test dell'oscilloscopio / 38 Esercitazione n. 6: Utilizzo delle funzioni matematiche per le forme d'onda / 43 Esercitazione n. 7: Utilizzo della modalità Zoom dell'oscilloscopio / 48 15

16 2 Esercitazioni per familiarizzare con l'oscilloscopio Esercitazione n. 1: Misurazioni di base In questa prima esercitazione vengono fornite informazioni sull'uso dei controlli di definizione della scala verticale e orizzontale dell'oscilloscopio al fine di impostare correttamente l'oscilloscopio e visualizzare un'onda quadra ripetitiva. Inoltre, si apprenderà a effettuare semplici misurazioni della tensione e della temporizzazione dei segnali. 1 Collegare il cavo di alimentazione e accendere l'oscilloscopio. 2 Collegare una sonda dell'oscilloscopio tra il connettore BNC di ingresso canale 1 e il terminale con etichetta Comp. sonda che ha la forma dell impulso mostrata nella Figure 8. Collegare la pinza di messa a terra della sonda al terminale con simbolo di messa a terra. Nota: sugli oscilloscopi della serie DSO1000A, i terminali con etichetta Comp. sonda si trovano sotto il display. Figure 8 Collegamento di una sonda tra il connettore BNC di ingresso canale 1 e il terminale per la compensazione della sonda 16 Guida di laboratorio ed esercitazioni sull'oscilloscopio DSO1000 per l'educatore

17 Esercitazioni per familiarizzare con l'oscilloscopio 2 Il terminale con compensazione della sonda presenta sempre un'onda quadra a 1 khz. Scopo principale di questo segnale è la calibrazione/compensazione delle sonde dell'oscilloscopio (che saranno trattate in altre esercitazioni). Tuttavia useremo il segnale per familiarizzare con l'oscilloscopio. 3 Premere il tasto [Defaul t Setup] Configurazione predefinita sul pannello frontale. Con Configurazione predefinita si imposta l'oscilloscopio sulla configurazione di fabbrica predefinita. In questo modo non solo i fattori X e Y di definizione della scala dell'oscilloscopio saranno reimpostati sui loro valori predefiniti, ma tutte le modalità speciali di funzionamento utilizzate in precedenza dai colleghi saranno disattivate. La configurazione predefinita reimposta inoltre i fattori di attenuazione della sonda dell'oscilloscopio su 10X in modo che tutte le misurazioni dell'ampiezza facciano riferimento al livello del segnale sul puntale della sonda. Per nuove misurazioni, si consiglia di reimpostare l'oscilloscopio sempre sulla configurazione predefinita. A questo punto, regolare i valori verticali, orizzontali e di trigger dell'oscilloscopio in modo da consentire la definizione corretta della scala e la visualizzazione dell'onda quadra a 1 khz sul display dell'oscilloscopio. 4 Premere il tasto [Menu On/Off] Menu On/Off sul pannello frontale (angolo in alto a destra del display) per ingrandire l'area di visualizzazione della forma d'onda dell'oscilloscopio. 5 Ruotare la manopola Livello d i trigger in senso orario, impostare un livello di trigger approssimativo di 1,5 Vol t (valore visualizzato in alto a destra del display) e far intersecare la linea del livello di trigger orizzontale arancione temporanea con il centro della forma d'onda. Le prossime esercitazioni forniranno maggiori informazioni sull'impostazione del trigger dell'oscilloscopio. 6 Ruotare la manopola Orizzontale (in alto al pannello frontale dell'oscilloscopio) in senso antiorario fino alla comparsa di almeno due periodi dell'onda quadra. L'impostazione corretta è 200 us/ (valore in alto a sinistra del display). Questa impostazione è l'abbreviazione di 200 μsec/divisione e sarà d'ora in poi la base dei tempi dell'oscilloscopio. 7 Ruotare la manopola di posizione Orizzontale (quella piccola in alto al pannello frontale dell'oscilloscopio) per spostare la forma d'onda a sinistra e a destra. Premere questa manopola per impostarla nuovamente su zero (0.0 secondi al centro dello schermo). 8 Regolare la manopola di posizione verticale del canale 1 (la manopola più piccola nella parte verticale del pannello frontale, immediatamente sopra il connettore BNC di ingresso) fino a quando il picco massimo della forma d'onda si avvicina al centro del display. L'impostazione corretta è -3.0 V ca. (valore in basso a sinistra del display). Guida di laboratorio ed esercitazioni sull'oscilloscopio DSO1000 per l'educatore 17

18 2 Esercitazioni per familiarizzare con l'oscilloscopio 9 Ruotare la manopola V/div del canale 1 in senso orario (la manopola più grande nella parte verticale) fino a visualizzare il valore 500mV/ in basso a sinistra del display. Significa 500 mv/div. Premere la manopola V/div del canale 1 per apportare le regolazioni e ottenere i valori di regolazione fine. Il professore può chiamarla regolazione vernier dell'oscilloscopio. Premere di nuovo la manopola per tornare alla regolazione coarse (grossolana), quindi reimpostarla su 500 mv/. La regolazione della posizione verticale dell'oscilloscopio e dell'impostazione V/div (passi #8 e #9 sopra) è generalmente un processo iterativo; regolare prima un valore e poi l'altro fino alla corretta visualizzazione della forma d'onda. Dovreste visualizzare sul display dell'oscilloscopio qualcosa simile alla Figure 9. Eseguire alcune misurazioni sull'onda quadra. Notare che il display dell'oscilloscopio è un semplice grafico cartesiano. Sull'asse X (orizzontale) viene misurato il tempo, mentre sull'asse Y (verticale) viene misurata la tensione. Probabilmente, per molte esercitazioni dei corsi di Ingegneria elettronica e di fisica, avrete già calcolato e posto su un grafico i segnali elettrici in un formato simile, ma statico, su carta. Oppure, è possibile aver utilizzato diverse applicazioni per computer per creare automaticamente grafici delle forme d'onda. Quando un segnale d'ingresso ripetitivo è applicato a un oscilloscopio, è possibile osservare la creazione dinamica (continuamente aggiornata) di un grafico sulle forme d'onda. Figure 9 Impostazione dei valori dei livelli verticali, orizzontali e di trigger dell'oscilloscopio per visualizzare una forma d'onda L'asse X (orizzontale) è formato da 12 divisioni principali dello schermo (display del menu spento), dove ciascuna divisione equivale all'impostazione sec/div corrispondente. In questo caso, ciascuna divisione principale orizzontale 18 Guida di laboratorio ed esercitazioni sull'oscilloscopio DSO1000 per l'educatore

19 Esercitazioni per familiarizzare con l'oscilloscopio 2 rappresenta 200 microsecondi di tempo, se la base dei tempi dell'oscilloscopio è impostata su 200 μs/div come spiegato in precedenza. Poiché sono presenti 12 divisioni sullo schermo, l'oscilloscopio visualizza 2.4 ms di tempo (200 μs/div x 12 divisioni) da sinistra a destra. Notare che ciascuna divisione principale è a sua volta suddivisa in altre 5 minori (0.2 divisioni ciascuna), visualizzate con segni di spunta. Ciascuna divisione minore rappresenta 1/5 div 200 μs/div = 40 μs. L'asse Y (verticale) è composto da 8 divisioni principali verticali, ciascuna delle quali equivale all'impostazione V/div, che deve essere impostata su 500 mv/div. Con questa impostazione, l'oscilloscopio può misurare segnali di 4 Vp-p di altezza (500 mv/div x 8 divisioni). Ciascuna divisione principale è a sua volta divisa in 5 divisioni minori (0.2 divisioni ciascuna). Ciascuna divisione minore (indicata da segni di spunta), rappresenta 100 mv. 10 Calcolare la larghezza d'impulso (PW) di uno degli impulsi positivi contando il numero di divisioni (maggiori e minori) da un fronte di salita al fronte di discesa successivo, quindi moltiplicare per l'impostazione s/div (200 μs/div). PW = 11 Calcolare il periodo (T) di una di queste onde quadre contando il numero di divisioni da un fronte di salita al fronte di salita successivo, quindi moltiplicare per l'impostazione s/div. T = 12 Qual è la frequenza di quest'onda sinusoidale (F = 1/T). F = 13 Determinare la tensione picco-picco di questa forma d'onda contando il numero di divisione dal basso all'alto della forma d'onda, quindi moltiplicare per l'impostazione V/div (500 mv/div). Vp-p = Nota: l'etichetta gialla 1 a sinistra del display indica il livello di terra (0.0 V) della forma d onda del canale 1. Se è stato attivato anche il canale 2 dell'oscilloscopio, comparirà un'etichetta verde 2 a indicare il livello di terra di questo canale (0.0 V). A questo punto, utilizzare la funzione cursori dell'oscilloscopio per effettuare le stesse misurazioni di tensione e tempi. 14 Premere il tasto [Cursors] Cursori sul pannello frontale; quindi premere il softkey Mod. Ruotare la manopola Entry fino a visualizzare Manuale, quindi premere la manopola Entry per selezionare. 15 Tenere premuto il softkey CurA--- finché diventa blu (potrebbe essere già blu). 16 Ruotare la manopola Entry finché il cursore di temporizzazione A incontra il primo fronte di salita della forma d'onda a sinistra del display. Guida di laboratorio ed esercitazioni sull'oscilloscopio DSO1000 per l'educatore 19

20 2 Esercitazioni per familiarizzare con l'oscilloscopio 17 Premere il softkey CurA--- per disattivare il cursore, quindi premere il softkey CurB--- per attivare il cursore di temporizzazione B. 18 Ruotare la manopola Entry finché il cursore di temporizzazione B incontra il secondo fronte di salita della forma d'onda al centro del display. Dovreste visualizzare sul display dell'oscilloscopio qualcosa simile alla Figure 10. Figure 10 Utilizzo dei cursori di temporizzazione per misurare il periodo e la frequenza dell'onda quadra 19 Qual è il periodo e la frequenza di questa forma d'onda? ΔX = 1/ΔX = 20 Premere il softkey Tipo per modificare il cursore da Tempo ad Ampiezza. 21 Premere il softkey CurB--- per disattivare il cursore, quindi premere il softkey CurA--- per attivare il cursore di ampiezza A. 22 Ruotare la manopola Entry finché il cursore di ampiezza A incontra la parte inferiore della forma d'onda. 23 Premere il softkey CurA--- per disattivare il cursore, quindi premere il softkey CurB--- per attivare il cursore di ampiezza B. 24 Ruotare la manopola Entry finché il cursore di ampiezza B incontra la parte superiore della forma d'onda. Dovreste visualizzare sul display dell'oscilloscopio qualcosa simile alla Figure Guida di laboratorio ed esercitazioni sull'oscilloscopio DSO1000 per l'educatore