TEÓRIA:
Kompletný obsah oboch prednášok z osciloskopov v predmete Meranie v elektronike.
Doporučenia:
1. Pred začatím práce si uveďte osciloskop do
základného východzieho stavu stlačením tlačítka „Default Setup“ –
zrušíte tak všetky špeciálne nastavenia, ktoré mohli zostať po
Vašich „predchodcoch“.
2. Uložte si získané priebehy na USB kľúč
(Save/Recall > Storage > 8, 24 bitmap, alebo PNG; External).
Rovnako môžete využiť tlačidlo Save to USB, ktorá uloží obrázok
obrazovky vo formáte PNG na USB kľúč. Použijete ich následne pri
prezentácií z tohto merania.
Príručky prístrojov:
1. Zoznámte sa s pracoviskom a osciloskopmi. V čom je medzi nimi rozdiel? Pripojte sondy a vykonajte ich frekvenčnú kompenzáciu.
2. Pripojte výstupy meracej karty
myDAQ AO0 a AO1 k vstupom osciloskopu EDUX1052 ako aj DSO1004.
Spustite program Generator umiestnený na ploche a v programe
zapnite úlohu 2 (digitálny priebeh s poruchami). Program
generuje sériu digitálnych impulzov (burst) s poruchami (rovnako
na oboch výstupných kanáloch karty).
a. Kanálom 1 osciloskopov zachyťte jeden generovaný signál (stačí
jedna sonda na jednom kanále). Signál pozostáva zo série za sebou
idúcich impulzov (burst), ktoré sa opakujú s náhodným oneskorením
(nepravidelne). To sťažuje správne zachytenie signálu bez toho,
aby „preskakoval“ na obrazovke. Pre zasynchronizovanie vyskúšajte
režim Normal, spúšťanie na hranu a nastavenie vhodného času
hold-off. Pri akom čase hold-off sa signál korektne
zasynchronizuje a prečo?
b. Po zasynchronizovaní si zobrazte detailne pomocou funkcie Zoom
vybraný impulz a kurzormi odmerajte doby čela, tyla a šírku. Na
odmeranie týchto časov použite aj funkciu z menu Measure a
porovnajte tieto merania.
c. (Túto úlohu je možné odmerať iba osciloskopom DSO1004)
V signáli sa náhodne vyskytujú dva druhy chýb. Na ich odhalenie
využite funkciu osciloskopu „Mask test“. Signál zobrazte na čo
najväčšej časti obrazovky a zarovnajte doľava. Utility > Mask
Test > Enable test > on. Následne treba nastaviť masku:
Utility > Mask test > Mask settings > |Teraz zastavte
signál, podľa ktorého chcete vytvoriť masku na displeji tlačítkom
STOP (snažte sa zachytiť signál, ktorý sa vyskytuje najviac,
najčastejšie, čiže je „bez porúch“)| > Xmask a Ymask nastavte
podľa uváženia čo najtesnejšie okolo signálu (napr. 0,2Div) a
stlačte „Create mask“. V „Mask test“ stlačte Operate. Teraz
osciloskop beží v testovacom móde. Zastaví sa, ak signál vybenhe z
masky von. Ak sa tak stane, poznačte si druh poruchy (uložte si
obrazovku) a znova spuste test (Operate). Opakujte kým nenájdete
dva druhy poruchy v signále. Aké sú? Prezrite si aj ostatné
nastavenia Mask Test.
d. V signáli môžeme nájsť poruchu typu glitch aj iným spôsobom.
Využijeme na to synchronizačný mód „Pulse“. Trigger > Triger
Type > Triger Type > Pulse Width. Nastavte impulz na kladnú
polvlnu a When (podmienka) nastavte na užší ako (<). Predtým
nastavte režim časovej základne na Normal. Setting nastavte na 350
uS, toľko by mal mať najužší platný impulz. Teraz by sa mal
spúšťať osciloskop iba na impulz signálu, ktorý je užší ako 350
uS. Znižujte pomaly tento čas. Signál sa prestane vykresľovať,
keďže nie je splnená podmienka synchronizácie. Sledujte teraz
osciloskop. Keď nastane porucha (glitch), vykreslí sa na obrazovke
(trigger NORMAL). Uložte si zachytenú poruchu (glitch) na USB.
e. Ďalší spôsob nájdenia poruchy typu glitch je využitie
dosvitu (persistence). Nastavte osciloskop v móde Normal tak, aby
ste mali na obrazovke jeden jeden až dva náhodné bity z bloku dát.
V menu DISPLEY nastavte Persistence na nekonečno a zvýšte jas na
obrazovke na maximum. Výsledkom by malo byť zobrazenie nie iba
štandardného impulzu ale aj glitchu.
3. Spustite úlohu 3 (fázový posun).
Program generuje jeden harmonický signál o frekvencii 1 kHz a
druhý harmonický signál, ktorého frekvenciu a fázový posun oproti
prvému signálu môžeme meniť myšou v okne na obrazovke počítača (na
ovládanie môžete použiť aj klávesy home, end, a page up, page
down).
a. Nastavte frekvenciu druhého signálu na 1 kHz. Osciloskopom
zachyťte oba signály (jeden na kanále 1 a jeden na kanále 2).
Zdroj synchronizácie je kanál 1. Nastavte v ovládacom softvéri
posun signálu cca 90°. Všimnite si, ako sa zmenili vykreslené
signáli. Ktorý sa pohol, keď ste zmenili fázový posun? Odčítajte
fázový posun signálov pomocou kurzorov. Ako korešponduje s
nastavenou hodnotou? Zmeňte trigger source na druhý kanál, a znova
meňte fázový posun medzi signálmi. Ktorý signál sa hýbe po
obrazovke teraz? Prečo?
b. Zmeňte frekvenciu druhého signálu. Je možné odmerať fázový
posun medzi signálmi. Ak nie, prečo?
c. Zmeňte mód osciloskopu na X-Y (Acquire > Time Mode > XY).
Vycentrujte obrazec na stred obrazovky. Meňte fázový posun druhého
generátora a jeho frekvenciu. Pozorujte, ako sa menia vykresľované
Lissajousove obrazce. Všimnite si, ako sú vykreslené pri pomere
frekvencií 2:1, 1:2, 1:3, 1:4 a pri ľubovoľných neceločíselných
pomeroch (počet meraní podľa zostávajúceho času cvičenia).
4. Spusťte úlohu 4 (Diagram oka)
Program generuje digitálne dáta na jednom kanále a synchronizačné
impulzy (hodiny) na druhom. Kanál s dátami pripojte na kanál 1
osciloskopu a hodiny na kanál 2. Podľa kanálu 2 zasynchronizujte
priebeh v režime Edge (na hranu). Kanál 2 nezobrazujte, a kanál 1
si zobrazte na celú obrazovku. Nato, aby sme videli diagram oka,
musí sa nastaviť dosvit stopy: Display > persist > infinite.
Históriu dosvitu vynulujte aby sa obrázok vytváral iba od tejto
chvíle a nebol ovplyvnený predchádzajúcim meraním. Časovú základňu
nastavte tak, aby ste videli v strede obrazovky jedno oko. Obrázok
oka si uložte.
5. Na signáli sa môžu objavovať
kráthe poruchové impulzy. Pre ich zachytenie je vhodný Peak Detect
mode. Vyskúšajte si jeho použitie podľa Lab#13 v tréningovom
manuále pre EDUX1052G, str. 66.
6. Osciloskopy dokážu vykonávať aj
rôzne automatické merania zachyteného signálu. Vyskúšajte
nasledujúce:
a. Parametre digitálneho priebehu signálu - Vyskúšajte si podľa
Lab#10 v tréningovom manuále pre EDUX1052G, str. 54.
b pre zložitejšie signály podľa Lab#11 v tréningovom manuále pre
EDUX1052G, str. 60.
7. Moderné digitálne osciloskopy umožňujú aj odmerať spektrum meraného signálu, ktoré osciloskop vypočíta pomocou FFT zo vzoriek signálu uložených v pamäti osciloskopu. Vyskúšajte si túto funkciu podľa Lab#12 v tréningovom manuále pre EDUX1052G, str. 64.
Nepovinná doplnková úloha:
Spustite program Generator umiestnený na ploche a v programe
zapnite úlohu Úlohu 5. (Túto úlohu je možné odmerať iba
osciloskopom Keysight 1052G)
Program generuje signál, ktorý simuluje prenos dát po RS232/485
(ASCII 8 bitový kód vysielaný od najnižšieho bitu, doplnený START
bitom a dvoma STOP bitmi, BAUD rate je 19,2 k). Prenos začína
vysielaním kódu písmena A, zvyšok predstavujú určitý text, v
ktorom sa po minúte mení koncová časť. Dokážete z priebehu
prečítať správu? Skúste použiť dekodér digitálnych signálov
zabudovaný v osciloskope (Analyze > Features > Serial Bus).
Mode nastavte na UART/RS232. V submenu Bus Config nastavte Baud
Rate, a kľudovú polaritu (Polarity) na Idle High. V menu Setting
si môžete nastaviť Base na ASCII pre lepšie odčítavanie
prenášaných dát. Vyskúšajte zasynchronizovať osciloskop metódami,
ktoré sú už Vám známe. Taktiež si môžete vyskúšať synchronizáciu
na znak (Triger > Triger Type > Serial 1). V trigger setup
si nastavte, aby bol trigger nastavený na RX data. Môžete nastaviť
aby sa synchronizoval na znak A(0x41). Signál ďalej obsahuje
náhodne sa vyskytujúce poruchy vo forme krátkych špičiek (GLITCH).
Dokážete zistiť, či sa v priebehu prenosu objavujú na náhodných
miestach alebo iba na niektorých pozíciách?