Măsurări în Electronică și Telecomunicații

Scop: Familiarizarea cu funcţiile de bază ale unui osciloscop şi generator

de semnal. Măsurarea amplitudinilor şi perioadelor. Studiul sincronizării.

Breviar teoretic

Osciloscopul este un aparat care permite vizualizarea valorii instantanee a

unei tensiuni v(t) în funcţie de timp şi măsurători cantitative de tensiune şi timp

pe această formă de undă, având astfel largi aplicaţii în analiza semnalelor

electrice.

În lucrare se studiază osciloscopul digital Tektronix TDS1001,

particularităţile care urmează fiind legate de acest model.

Reglajele osciloscopului

Pe orizontală, „desfăşurarea” calibrată a imaginii este asigurată de aşanumita

„bază de timp” (timebase); durata corespunzatoare lungimii unei

diviziuni de pe ecran este reglabilă din exterior din butonul Cx (coeficient de

deflexie pe orizontală). Acesta este gradat în unităţi de timp per diviziune. Este

valabilă urmatoarea relaţie dintre numărul de diviziuni Nx ocupate de un

eveniment oarecare şi timp:

Tx = Nx Cx

Exemplu: O perioadă a unei sinusoide ocupă pe ecran 4.2 diviziuni pe

orizontală, şi baza de timp este pe poziţia Cx=5ms/div. Perioada semnalului

sinsoidal este

Tx = 4.2 div * 5ms/div = 21ms.

Pe verticală se aplică tensiunea Uy de pe borna exterioară Y. Similar cu

citirea pe X, se poate citi valoarea unei tensiuni Uy care ocupă Ny diviziuni

verticale pe ecran cu relaţia:

Uy = Ny Cy

Cy se numeşte coeficient de deflexie pe verticală.

Valorile Cx, Cy se numesc calibrate şi sunt de forma standard

{1,2,5}*10+/-K pentru Cy, şi {1,2.5,5}*10+/-K (la unele osciloscoape sînt în

secvenţa 1,2,5 pentru ambele axe). Atunci cînd nu se doreşte citirea valorilor

tensiunilor pe ecran prin numărarea diviziunilor, ci încadrarea semnalului între

anumite limite în scopul observarii, fotografierii sau tipăririi ecranului, se poate

trece Cy la valori necalibrate (VOLTS/DIV în varianta COARSE sau FINE). La

2 Măsurări în electronică şi telecomunicaţii – Laborator 1

unele osciloscoape se poate rega fin şi Cx, dar de obicei în acest caz nu se mai

poate citi valoarea sa.

Sincronizarea osciloscopului. O imagine stabilă pe ecranul

osciloscopului se numeşte sincronizată (triggered). Semnificaţia fizică este

următoarea: atunci cînd 2 afişări succesive ale unui semnal periodic se fac

începînd cu acelaşi moment de timp (relativ la perioada semnalului), cele 2

afişări se vor suprapune perfect, şi la fel se va întâmpla şi pentru afişările

ulterioare. Astfel, ochiul percepe o singură imagine stabilă, deşi, de fapt, avem

în permanenţă o imagine nouă suprapusă peste precedenta. Un exemplu în cazul

afişarii unui front crescător este dat în figura 1 (b). Dacă însă fiecare afişare

preia semnalul din alt moment de timp, imaginile vor diferi, şi ochiul va percepe

mai multe imagini diferite şi suprapuse - figura 1 (a). În acest caz imaginea se

numeşte nesincronizată (untriggered).

a) imagine nesincronizată b)imagine sincronizată

Figura 1

Pentru a obţine o imagine sincronizată operatorul are la dispoziţie

reglajele de sincronizare dintre care cele mai importante sunt: semnalul după

care se face sincronizarea (Source), nivelul acestuia (level) şi o pantă (slope) de

unde se doreşte să înceapă afişarea imaginii. De obicei, aceste reglaje sunt

grupate într-o zonă (meniu) de sincronizare.

Exemplu: fie sinusoida de perioadă T din figura 2, de amplitudine 3V,

reglaj Cy = 1V/div, deci amplitudinea ocupă 3 diviziuni. Se alege nivelul

triggerului la 1.5V, pe front crescător. Această condiţie de trigger apare o dată

pe perioadă şi corespunde momentelor notate 1,2,3,4 de pe figura 2. Primul

trigger (1) determină începutul afişarii imaginii. Cît de mult din imagine se

afişează depinde de relaţia dintre T şi Cx dar nu este esenţial în această discuţie.

Important de observat este că, pînă ce nu se parcurg toate cele 10 diviziuni pe

orizontală (timpul 10Cx), triggerul este inactiv. Astfel, la momentul (2) nu

începe o noua afişare, întrucît nu s-a terminat afişarea curentă (se observă că ne

aflam doar la 6.2 diviziuni din 10). După ce s-a terminat de afişat imaginea

(portiunea ingrosata), urmeaza un timp t1 în care osciloscopul nu afişează nimic

şi aşteaptă un nou trigger. Acesta vine la momentul (3) şi procesul se repetă. Se

observă că imaginea 2 este identică cu imaginea 1, adică este sincronizată, şi

ochiul va percepe o singură imagine.