3. Osciloscopularusu/MEE2/Prezentari curs/prezentare 4... · 2016-03-14 · Măsurări Electrice...

Măsurări Electrice şi Electronice 2

3. Osciloscopul

3.5 Canalul Y

Rolul şi funcţiunile canalului Y

asigură impedanţa de intrare de valoare ridicată

realizează amplificarea în tensiune pentru

sistemul de deflexie (osciloscopul analogic)

sistemul de conversie CAN (osciloscopul numeric);

amplificarea este calibrată;

trecerea de la intrarea nesimetrică şi ieşirea simetrică;

asigură protecţia la supratensiuni;

extragerea semnalului pentru sincronizare internă;

reglaje şi selecţii, urmărind vizualizarea şi încadrarea convenabilă în ecran a imaginii.



Reglaje şi selecţii în canalul Y

Selecţia modului de cuplaj al semnalului de intrare

Cuplaj în curent continuu (CC)

Cuplaj în curent alternativ (AC);

Conectarea la masă a intrării (GND – ground)

a) CC

Uc – componenta continuă

b) CA

c) GND



Coeficientul de deflexie pe verticală

reprezintă raportul dintre tensiunea Uy aplicată la intrarea Y şi deviaţia rezultată a spotului, exprimată prin numărul de diviziuni ny

Valorile calibrate întâlnite la majoritatea osciloscoapelor sunt:

Cy=5-10-20-50-100-200-500 mV/div, 1-2-5 V/div.

y

y

y

UC

n



Exemplu:

pentru Cy = 1V/div

rezultă amplitudinea semnalului de 1,5V

suprapus peste o tensiune continuă Uc = 2,5V

a) CC


b) CA

c) GND



Coeficientul de deflexie pe verticală

Există posibilitatea reglării continue a coeficientului de deflexie pe verticală

de exemplu: când dorim să încadrăm o imagine între anumite gradaţii ale scării gradate.

Atenţie! Dacă utilizăm reglajul continuu, nu mai putem citi nivele de tensiune pe gradaţia ecranului.

În cazul osciloscoapelor numerice, scările calibrate pot fi uneori mai dese,

Reglajul continuu poate fi înlocuit cu unul „fin” (în trepte foarte dese, de exemplu 1 : 1,1 : 1,2 : etc.)



Poziţia (deplasarea) pe verticală a imaginii -POZ Y Utilizarea acestui reglaj este

echivalentă cu suprapunerea unei tensiuni continue peste semnalul măsurat.

Acest fapt poate să conducă la erori în măsurarea tensiunilor continue suprapuse peste semnal.

Pentru a le evita este indicat ca mai înainte de efectuarea măsurătorii să se verifice şi eventual să se ajusteze în mod convenabil poziţia spotului pe ecran, cu comutatorul modurilor de cuplaj pe poziţia GND.



Selecţia polarităţii imaginii +/– Permite vizualizarea semnalului y sau –y

Selecţia modului de vizualizare simultană a semnalelor de pe cele două (sau mai multe) intrări. Pentru un osciloscop cu două canale avem opţiunile:

CH1 (numai semnalul YA);

CH2 (numai semnalul YB);

ALT (ambele semnale, în modul alternat);

CHOP (ambele semnale, în modul comutat);

ADD (suma canalelor de pe cele două canale, sau diferenţa lor, dacă polaritatea unuia este inversată).


Caracteristici şi performanţe ale canalului Y

Răspunsul la impuls treaptă

În mod ideal, aplicând la intrare o treaptă ar trebui să rezulte la ieşire tot o treaptă, având o anumită întârziere şi o modificare a amplitudinii faţă de cea de la intrare.

AI

t

AO

t

t0


Caracteristici şi performanţe ale canalului Y

Două elemente apar ca distorsiuni în cazul real

Existenţa unor oscilaţii amortizate în vecinătatea tranziţiei. Sunt de nedorit în cazul osciloscopului şi pot fi evitate printr-o proiectare şi realizare adecvată;

Tranziţia între cele două nivele nu se mai face instantaneu ci într-un timp de creştere (durata frontului).

AO

t

AI

t


Cy [V/div] Cy POZ Y

Y INV

ACY PAY CC

YA

YB

ADY

SINCR

O CC

GND

CA

Blocurile funcţionale ale canalului Y

S-a considerat cazul unui osciloscop cu două canale (YA, YB)


Cy [V/div] Cy POZ Y

Y INV

ACY PAY CC

YA

YB

ADY

SINCR

O CC

GND

CA


Comutatorul modurilor de cuplaj (CC, AC, GND)

Atenuatorul calibrat (ACY)

Preamplificatorul canalului Y (PAY)

Comutatorul de canale (CC)

Amplificatorul de deflexie pe verticală (ADY)



Comutatorul modului de cuplaj permite vizualizarea semnalului cu sau fără

componentă continuă sau, pe poziţia GND (Ground), permite vizualizarea nivelului de zero.

a) CC


b) CA

c) GND



Atenuatorul calibrat (ACY)

permite modificarea în trepte calibrate a coeficientului de deflexie pe verticală.

astfel, se obţine o relaţie cunoscută între dimensiunea imaginii pe ecran şi valoarea tensiunii de la intrare.

ACY TK ADY

yMAX

UyMAX

YA



Atenuatorul calibrat Ex: UyMAX = 40mV yMAX = 4 div.

Semnalul de intrare are amplitudinea: U = 40 mV, Cy=10mV/div ny = 4 div

ACY TK ADY

yMAX

UyMAX

YA

Cy=10mV/div

1/1

U = 40 mV 40mV




Semnalul de intrare are amplitudinea: U = 40 mV, Cy=10mV/div ny = 4 div U = 20 mV, Cy=10mV/div ny = 2 div

ACY TK ADY

yMAX

UyMAX

YA

Cy=10mV/div

1/1

U = 20 mV 40mV




Semnalul de intrare are amplitudinea: U = 0.1 V, Cy=10mV/div ny = 10 div > Ny

ACY TK ADY

yMAX

UyMAX

YA

Cy=10mV/div

1/1

U = 100 mV

40mV




Semnalul de intrare are amplitudinea: U = 0.1 V, Cy=50mV/div ny = 2 div

ACY TK ADY

yMAX

UyMAX

YA

Cy=50mv/div

1/5

U = 100 mV

40mV




Semnalul de intrare are amplitudinea: U = 4 V, Cy=1V/div ny = 4 div

ACY TK ADY

yMAX

UyMAX

YA

Cy=1V/div

1/100

U = 4V

40mV



Atenuatorul calibrat Dacă se doreşte realizarea unui atenuator cu treptele

Cy=10-20-50-100-200-500 mV/div, 1-2-5 V/div, vor fi necesare atenuările din tabel.

Cy 10 mV/div

20 mV/div

50 mV/div

100 mV/div

200 mV/div

500 mV/div

1 V/div

2 V/div

5 V/div

Atenuare 1/1 1/2 1/5 1/10 1/20 1/50 1/100 1/200 1/500


Atenuatorul calibrat


Se pot utiliza doar patru atenuatori elementari, cu atenuările 1/2, 1/5, 1/10, 1/100 conectaţi în mod convenabil în cascadă, când este necesar.

De exemplu, atenuarea 1/50 se poate realiza conectând în cascadă un atenuator 1/10 cu unul 1/5.

1/10

1/100

1/2

1/5

YA

PAY



Să presupunem atenuatorul ca un divizor rezistiv realizat cu rezistoarele R1 şi R2 şi având drept sarcină impedanţa de intrare în preamplificator Zip(ω).

1U R2

R1

Rip Cip 2U

22

1 1 2

ip

ip

R ZUH

U R R Z



Evident, deoarece Zip(ω) scade cu frecvenţa din cauza componentei capacitive, şi H(ω) va avea o tendinţă de

scădere.

Pentru a compensa această tendinţă se poate introduce un condensator C1 în paralel cu R1, care să

favorizeze trecerea frecvenţelor înalte.

Ca Cb U2 Rb

U1

Ra



Ca Cb U2 Rb

U1

Ra

2

1

b

a b

U ZH

U Z Z



Ca Cb U2 Rb

U1

Ra

1

||a a

a

Z Rj C

1

|| ,1 1

b bb b b b b

b b b b

R RZ R R C

j C j R C j

1

a

a a

R

j R C

,

1

aa a a

a

RR C

j



La frecvenţe joase

2

1

1b a

a b a b b a

U R jH

U R R j R R

1

1

b a

a b a b b a

a b

R j

R R R Rj

R R

0 b

a b

RH k

R R



Este de dorit ca funcţia de transfer să nu depindă de frecvenţă, ceea ce se întâmplă dacă

ceea ce implică

1

1

b a

a b a b b a

a b

R jH

R R R Rj

R R

a b b aa

a b

R R

R R

a b a a a

b b b

R C

R C



Aceasta este condiţia de compensare perfectă a atenuatorului.

constanţa atenuării cu frecvenţa,

răspunsul atenuatorului la un semnal complex nu este distorsionat.

În cazul în care , atenuarea nu mai este constantă cu frecvenţa

erori în măsurarea amplitudinii unor semnale sinusoidale.

semnalele cu o formă mai complexă vor fi distorsionate.

a b

a b



EXEMPLU: răspunsul atenuatorului compensat la semnalul treaptă va fi tot un impuls treaptă ponderat cu valoarea k,

t

x(t) = σ(t)

1

t

y(t)

b=a - compensat

( ) ( )x t t

( ) ( )y t k t



Când nu se îndeplinește condiția de compensare perfectă, semnalul de la ieşirea atenuatorului este:

τb > τa – atenuator subcompensat.

t

x(t) = σ(t)

1

t

y(t)

b=a - compensat

b>a - subcompensat

t

a b

b a b a

y t k t e tC C R R



τb < τa – atenuator supracompensat.

b>a - subcompensat

t

x(t) = σ(t)

1

t

y(t)

b=a - compensat

b<a - supracompensat

t

a b

b a b a

y t k t e tC C R R



EXEMPLU: În figură sunt prezentate imaginile care se obţin pe ecranul osciloscopului, când la intrarea sa se aplică un semnal dreptunghiular periodic, în cele trei cazuri în care se poate afla atenuatorul, din punctul de vedere al condiţiei de compensare.

Atenuator

compensat

Atenuator

subcompensat

Atenuator

supracompensat



Preamplificatorul canalului Y – Realizează o bună parte din funcţiunile specifice canalului Y:

realizează o primă amplificare a semnalului de la ieşirea atenuatorului

face trecerea de la intrarea asimetrică la ieşire simetrică (diferenţială) necesară pentru sistemul de deflexie;

asigură o impedanţă de intrare mare (Rin=1MΩ, Cin=1080pF);

asigură protecţia la supratensiuni aplicate pe borna de intrare;



Comutatorul de canale

Este necesar în cazul în care osciloscopul are mai multe canale (posibilitatea de a afişa simultan mai multe semnale, cel mai frecvent două).

În acest caz, dacă osciloscopul nu are decât un singur fascicol de electroni, nu pot fi afişate mai multe imagini simultan.



Comutatorul de canale

Pentru a permite totuşi vizualizarea simultană a semnalelor de pe mai multe canale, este folosit blocul de comutare a canalelor.

Acesta are rolul de a multiplexa semnalele care trebuie vizualizate. Exisă două moduri de vizualizare a mai multor canale:

modul alternat (ALT)

modul comutat (chopped - CHOP)



Modul alternat Modul comutat

Modul ALT

Cursa n+1

Cursa n

Modul CHOP

Cursa n

Cursa n



Amplificatorul de deflexie Amplificator diferenţial de bandă largă

Are amplificare fixă

Funcţionează la nivel mare

3. Osciloscopularusu/MEE2/Prezentari curs/prezentare 4... · 2016-03-14 · Măsurări Electrice...

Documents

Transcript of 3. Osciloscopularusu/MEE2/Prezentari curs/prezentare 4... · 2016-03-14 · Măsurări Electrice...