UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Agneta Bränberg 1999-09-06 Rev 1.0 APPARATER PÅ ELEKTRONIKLABBET Laboration E101 ELEKTRO Personalia: Namn: Kurs: Datum: Återlämnad (ej godkänd): Rättningsdatum Kommentarer Godkänd: Rättningsdatum Signatur Kommentarer
Nyckelord Oscilloskop, funktionsgenerator, likspänningsaggregat. 2 Målsättning Att skapa förtrogenhet med den apparatur som finns på elektroniklabbet. Använd därför labtiden till att studera alla knappar och vred samt åt att undersöka funktionen hos dessa. Tänk på att det i de resterande laborationerna förutsätts att du kan handha apparaterna. I de flesta fall räcker det långt med att du kan handskas med det digitala oscilloscopet. Avsnittet med det analoga oscilloskopet görs därför i mån av tid. Teori Teoriavsnitt finns för den intresserade i kompendium 6 (som handlar om analoga och digitala oscilloskop). Titta också i din litteratur på de avsnitt som behandlar den typ av apparater som ingår i denna laboration. Förberedelseuppgifter 1. Digitalt oscilloskop (HP54600) Skumma igenom Training Guide. 2. Funktionsgenerator (Escort EGC-2230) På ett elektroniklaboratorium måste man ha tillgång till en signalkälla som åtminstone kan leverera en sinus- och kantspänning med variabel storlek och frekvens. På vårt lab heter den signalkällan Escort EGC-2230, den kan också användas som frekvensräknare. Principen för hur denna funktionsgenerator visas i blockschemat nedan. Utan att gå in på några detaljer, kan man se att man med diverse switchar och en integrerande kondensator, får en triangelspänning. I ett särskilt nät, som i huvudsak består av dioder (sine shaper), omformas den triangelformade spänningen till en sinusformad spänning. Slutligen kan man även få ut en kantspänning, genom att triangelspänningen skickas till en komparator (jämförare).komparatorn jämför insignalen med en referensspänning (vanligen jord) och så snart insignalen är större än referensspänningen slår komparatorns utgång i ena ändläget och när insignalen är mondre än referensspänningen slårutgången åt andra ändläget. Frekvensen ställs normalt in med hjälp av en ratt och ett antal knappar, men kan också varieras med en yttre likspänning som kopplas in på ingången VCF = Voltage Controlled Frequency.
3
4
5
3. Likspänningsaggregat (Philips PE 1510) Det stabiliserade likspänningsaggregatet PE1510 är försett med både spänningsoch strömbegränsande kretsar. Dessa kretsar kopplas vid behov in automatiskt men man kan via två sigallampor U resp I se vilken av begränsningskretsarna som är inkopplad för tillfället. Abosluta maxvärden för aggregatet är 35 V resp 1 A. Detta betyder bla att även om man råkar kortsluta utgången kan man maximalt få ut 1 A. Om strömbegränsingsratten inte står i ändläget medurs, får man ut ett mindre värde. Det finns alltså två par rattar (en för grov- och en för fininställning) med vars hjälp man kan ställa in önskade max-värden för spänning resp ström. 6 Jord ska kopplas ihop med - när man vill ta ut en positiv spänning i förhållande till jord. Och på motsvarande sätt ska jord kopplas till + när man vill ta ut en negativ spänning.
4. Analogt oscilloskop (Hitachi V-212) Figuren nedan visar ett starkt förenklat blockschema för ett 2kanals standardoscilloskop. Eftersom man har två kanlaer kan man studera två olika signaler samtidigt. 7 Titta på bilden av oscilloskopet på nästa sida och skumma igenom sidorna ur manualen.
8
9
10
11
12 Material Digitalt oscilloskop (HP54600) Funktionsgenerator (Escort EGC-2230) Likspänningsaggregat (Philips PE 1510) Analogt oscilloskop (Hitachi V-212) Utförande 1. Digitalt oscilloskop 1.1. Till oscilloskopet hör en självstudie (Training Guide). Gå igenom följande: 1.1.1. Getting started sid 14 1.1.2. Using the basic oscilloscope operations sid 20 1.1.3. Making measurements sid 26 När du har gått igenom självstudien mät följande signaler och skriv ned resulatet (siffrorna gäller mätöglorna, "test points", på signalkortet). 1.2. Mät signalen i pkt 12 (sinusvåg) och ange: 1.2.1. Vpp (peak to peak) 1.2.2. Vrms (root mean square) 1.2.3. Vavg (time average) 1.2.4. Vtop (top, amplitude) 1.2.5. frekvens 1.2.6. period 1.2.7. Det finns ett samband mellan Vtop och Vrms för en sinusformad signal stämmer den? (Visa!)
1.3. Mät signalen i pkt 11 (brusig sinusvåg) och ange: 13 1.3.1. Vpp (peak to peak) 1.3.2. Vrms (root mean square) 1.3.3. Vavg (time average) 1.3.4. Vtop (top, amplitude) 1.3.5. frekvens 1.3.6. period 1.3.7. Jämför din mätning med den föregående (1.2.7), slutsatser? 1.4. Mät signalen i testöglan på oscilloskopet (fyrkantvåg) 1.4.1. På proben närmast oscilloskopet så finns det ett uttag där man med hjälp av en skruvmejsel kan justera frekvensegenskaperna hos proben.(på vissa prober så sitter justeringen ute vid klämkontakten).
Vrid justerskruven maximalt medurs (skruvarna saknar ändlägen, vrid därför tills du hittat ett "extremläge" på kurvan) och rita en graf över hur signalen återges på oscilloskopskärmen: 14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1.4.2. Vrid justerskruven maximalt moturs och rita av signalen: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1.4.3. Justera så att du får optimal fyrkantvåg och rita av: 15 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1.5. Kompenserad probe 1.5.1. En probe som går att kompensera har alltid en inbyggd dämpning (en följd av att kompenseringen sker med passiva komponenter). På oscilloskopet så kan man välja dämpningsfaktor för proben, beskriv hur man gör det: 1.5.2. Mät på en signal med känd amplitud, ställ in oscilloskopet så att du kan beräkna vilken dämpningsfaktor som proben har och ange den:
2. Funktionsgenerator 2.1. Koppla funktionsgeneratorns utgång (OUTPUT) till kanal 1 på oscilloskopet. Ställ in funktionsgeneratorn så att du erhåller bilder enligt nedan. Flytta bilden på oscilloskopskärmen åt höger så att du ser bildens början. 16 2.2. Klurig uppgift: Ställ in oscilloskopet och funktionsgeneratorn på ett sådant sätt att du får en bild på skärmen som ser ut enligt figur nedan. (Tips: addition av sinus och kantvåg)
3. Likspänningsaggregat 17
4. Analogt oscilloskop För att få en grundligare kännedom om det analoga oscilloskopet bör du göra om uppgifterna för funktionsgeneratorn men denna gång använda det analoga oscilloskopet. 18
19
20