USO DELL OSCILLOSCOPIO

Transcript

1 Con la collaborazione dell alunno Carlo Federico della classe IV sez. A Indirizzo Informaica Sperimenazione ABACUS Dell Isiuo Tecnico Indusriale Saele A. Monaco di Cosenza Anno scolasico Prof. Giancarlo Fionda Insegnane di Eleronica Operazioni Preliminari USO DELL OSCILLOSCOPIO Si accende l oscilloscopio. Si posiziona la base empi a 1ms. Quando compare la raccia luminosa (una riga orizzonale), la si oimizza agendo sull inensià e sul fuoco, fino ad oenere una riga diria e soile. Agendo su y posiion la si pora al cenro dello schermo, sovrapposa all asse x (ossia si prende come asse di riferimeno orizzonale). Base Tempi La base empi impone la velocià della scansione orizzonale. Posizionaa a 1ms, considerando lo schermo sudiso in 10 quadraini di 1cm in orizzonale e 8 in vericale, indica che ogni quadraino, in orizzonale, viene percorso in 1ms e l inero schermo in 10ms. Su ali condizioni i fosfori dello schermo vengono risolleciai prima che si esaurisca l emissione di luce e sullo schermo appare una riga luminosa coninua e sabile. Se ora si posiziona la base empi a ms, 5ms, 10ms, 0ms, 50ms, 0,1s, si vedrà la riga luminosa enare man mano remolane e perdere di coninuià, fino a ridursi a un puno luminoso che si sposa, in orizzonale, da sinisra a desra. Si posiziona la base empi a 1s e si misura il empo che il puno luminoso impiega a spazzolare l inero schermo. Il empo misurao dovrà risulare di circa 10s. In conclusione, si possono visualizzare in modo soddisfacene segnali la cui frequenza sia maggiore di 100Hz, alrimeni la raccia oscillografica risulerà remolane e disconinua, e non consenirà di effeuare misure soddisfaceni. Tuo ciò è valido per un oscilloscopio analogico. Negli oscilloscopi digiali non si hanno quesi inconvenieni; la raccia visualizzaa viene cosruia per puni araverso l acquisizione di un cero numero di campioni del segnale originario. y Segnale da visualizzare y Segnale visualizzao campioni x x La serie dei valori campionai viene memorizzaa e la scansione dello schermo viene effeuaa con una frequenza indipendene dal segnale da visualizzare. La raccia risulerà, in ogni caso, sabile e coninua. 1

2 Visualizzazione di un segnale Si regola il generaore di funzione su segnale sinusoidale, frequenza 1KHz e ampiezza V. Si collega l uscia del generaore di funzione all ingresso CH1 dell oscilloscopio. Si posiziona la base empi su 0,ms/ e la sensibilià vericale di CH1 su 1V/. Supponendo che la raccia a riposo sia sovrapposa all asse x (ossia avendo preso come riferimeno orizzonale l asse x), sullo schermo compare il seguene oscillogramma. Misura dell ampiezza Per misurare l ampiezza V M del segnale conviene misurare l ampiezza picco-picco V pp e idere per due. Agendo su y posiion si fa coincidere il minimo della sinusoide con una linea orizzonale e agendo su x posiion si posiziona il massimo della sinusoide sull asse vericale principale (quello cenrale), come mosrao nel seguene oscillogramma. V PP Si conano i quadraini dal riferimeno inferiore al valore massimo (ogni quadraino è sudiso in 5 pari ed ogni pare vale 0, ); si moliplicano i quadraini conai per il valore su cui è posizionaa la sensibilià vericale e si ide per due. Ad esempio: quadraini = 4,8 V VPP 4,8 V PP = 4,8 1 = 4,8V VM = = =,4V

3 Misura del periodo e della frequenza Si seleziona in ingresso all oscilloscopio GND. L ingresso viene corocircuiao a massa, sparisce dallo schermo il segnale e rimane la riga luminosa. Si sposa la riga fino a sovrapporla all asse x (ossia si prende come riferimeno l asse x). Si seleziona DC e ricompare il segnale sinusoidale. Si agisce su x posiion in modo che la prima inerruzione del segnale con l asse x coincida con una riga vericale (ossia la si prende come riferimeno di inizio periodo), come in figura. T Si conano i quadraini del riferimeno iniziale alla successiva inerruzione in aumeno e si moliplica per il valore su cui è posizionaa la base empi. Ad esempio: quadraini = 5,1 ms 1 1 T = 5,1 0, = 1,0ms f = = = 980Hz = 0,98kHz T 1,0 10 Per deerminare il periodo, alernaivamene, si possono conare i quadrei che inercorrono ra un valore massimo e il successivo, posizionando la raccia sullo schermo nel seguene modo: T Nel caso di segnale a valore medio non nullo, misurao il periodo, per uilizzare il primo modo bisogna posizionare l ingresso su AC, in modo da eliminare qualunque componene coninuo; oppure uilizzare il secondo modo (disanza ra due massimi).

4 Misura del valore medio Un segnale periodico a valore medio non nullo è esprimibile come somma di un segnale periodico a valore medio nullo e di un segnale coninuo pari al valore medio: v() = V med + V () = 1 [ 1, + sen( π 10 ) ]V, V() 1, -0,8 V 1 () - V med 1, Sullo schermo dell oscilloscopio, preso l asse x come riferimeno, visualizzando il segnale v() = [ 1, + sen( π 10 ) ]V si ha il primo oscillogramma, oenuo in visualizzazione DC. V med AD AC Se dalla visualizzazione DC si passa a quella AC si bloccano le componeni coninue e la sinusoide si sposa verso il basso di un numero di quadrei corrispondene al valore medio (valore coninuo bloccao). Perano, per misurare il valore medio di un segnale è sufficiene conare i quadraini che inercorrono ra il massimo nella posizione DC e il massimo nella posizione AC e moliplicare il risulao per il valore su cui è posizionaa la sensibilià vericale. 4

5 Misura dello sfasameno di due segnali sinusoidali isofrequenziali Lo sfasameno di due segnali sinusoidali isofrequenziali indica di quano un segnale è in anicipo o in riardo (come empo) rispeo all alro. Dai i due segnali: v1() VMsen( π f )V = v () = [V sen( π f + )] V M ϕ V() V M senϕ V V = 0 (- 1 ) = 1 v è in anicipo di un angolo φ, ossia di, rispeo a v 1 (alernaivamene, v 1 è in riardo di un angolo φ, ossia di, rispeo a v ). Per oenere φ è sufficiene misurare. Il segnale v può essere riscrio nel seguene modo: Per = 0 si ha: v () = VMsen(πf + ϕ) = Vmsen[π f ( + )] v (0) = VMsen ϕ = VM (π f ) ϕ = π f Misurao, si calcola ϕ. Il valore che si oiene è in radiani. Volendolo esprimere in gradi è sufficiene applicare la proporzione: : π = x : x r x = x r π ϕ = π f 180 = 60 f π Ad esempio, se = quadrei = 1 ; Base empi = ms ms 0,1 ; f = 1kHz ; = 1 0,1 = 0,1 ms ϕ = 60 f = ,1 10 = 6 Visualizzazione della caraerisica d uscia In quei circuii in cui il segnale d uscia dipende dal segnale d ingresso secondo una funzione maemaica, è possibile visualizzare il grafico della funzione d uscia v o () = f ( vi ()) (segnale d uscia in funzione del segnale d ingresso) aivando la funzione xy dall oscilloscopio, ossia facendo piloare la scansione orizzonale dal segnale d ingresso. 5

6 V i () v i () Limiaore v o() V is v o () V os V o () V os V is V i () Caraerisica d uscia Oscillogramma nella modalià scansione xy 6