Elektronika 2. TFBE5302 Mérőműszerek
Analóg elektronika Feszültség és áram mérése Feszültségmérő: V U R 1 I 1 igen nagy belső ellenállású mérőműszer párhuzamosan kapcsolandó a mérendő alkatrésszel R 3 R 2 V U 2 Példa: feszültség mérése R 2 -n R 4 Áramerősségmérő: igen kis ( 0Ω) belső ellenállású mérőműszer az áramkörbe sorosan kapcsolandó A U R 1 R 3 R 2 Példa: áramerősség mérése R 4 -n A I 4 R 4
Analóg elektronika, mérőműszerek Leggyakrabban használt mérőműszerek: Digitális multiméter Elsősorban egyenfeszültség, egyenáram, ellenállás és kapacitás mérésére használatos. Váltóáram és váltófeszültség effektív értékének mérésére is használható, de csak kisebb frekvenciákon. Oszcilloszkóp Mind egyenfeszültség, mind váltófeszültség mérésére alkalmas. A hagyományos analóg oszcilloszkóp képes megjeleníteni egy periodikus jel időbeli változását és így alkalmas a váltakozófeszültség olyan paramétereinek mérésére, mint például a periódusidő, a felfutási idő vagy az amplitúdó. Az analóg oszcilloszkóp gyakorlatilag egy U - t grafikon rajzolóként működik a leggyakoribb felhasználásai során. A hagyományos analóg oszcilloszkópok csak periodikus jeleket képesek stabil képpel megjeleníteni. A tárolófunkciós analóg oszcilloszkópok és a digitális oszcilloszkópok egyedi impulzusok megjelenítésére is alkalmasak.
Analóg elektronika, dig. multiméter Digitális multiméter - Feszültség mérése: COM és V/Ω bemenetek - Egyenfeszültség DCV tartomány - Váltófeszültség ACV tartomány -Áramerősség mérése: COM és A (vagy 20A) bemenetek - Egyenáram DCA tartomány - Váltóáram ACA tartomány - Ellenállás mérése: COM és V/Ω bemenetek csak hálózatba nem kötött, önálló ellenállásra OHM tartomány - Bipoláris tranzisztor áramerősítési tényezőjének mérése: - PNP vagy NPN bemenetek h FE állás Egyes típusokon még lehetséges kapacitás mérése is. - Feszültség mérésnél a V/Ω bemeneti vonalnak a COM bemenethez viszonyított feszültségét jelzi ki a multiméter. Földpoten-ciálhoz viszonyított feszültség mérésénél a COM bemenetet a földre kell kötni. - Nem szabad a maximális értékeknél nagyobb feszültséget ill. áramot kötni a bemenetekre. -Ha -1 jelenik meg a kijelzőn, akkor magasabb mérési tartományba kell váltani. - Ismeretlen nagyságú jel esetén először a legnagyobb értékű mérési tartományban kell kezdeni a mérést. -Áramerősség mérésnél az A bemenet csak maximum 2 A-ig használható. 2 A és 20 A között a 20A bemenetet kell használni! 3½ digites dig. multiméter
Oszcilloszkópok Analóg oszcilloszkóp működési elve Az analóg oszcilloszkóp legfontosabb része a katódsugárcső, amely egy hosszú üveg vákuumcső, amelynek a nyakában helyezik el az elektronágyút és az eltérítő elektródákat. A cső sík vége pedig a képernyő, amelyet lumineszcens (fénykibocsátó) réteggel vonnak be. Analóg oszcilloszkóp működésének vázlata: Az elektronnyaláb előállítását és képernyőre fókuszálását az elektronágyú végzi. Az elektronnyaláb eltérítését két, egymásra merőlegesen elhelyezett, függetlenül vezérelt eltérítő lemezpárral végzik.
Analóg oszcilloszkóp működési elve Elektronágyú:
Oszcilloszkóp működési elve Katódsugárcső működése: A függőleges eltérítő lemezekre kapcsolt feszültség 10V-os változása az elektronnyaláb kb. 1cm-es elmozdulását hozza létre a képernyőn. Így egy 8cm magas képernyőhöz max. 80V [- 40V,+40V] eltérítőfeszültségváltozás kell. Tehát a bemeneti jelet többnyire erősíteni kell, hogy elegendő eltérülés jöjjön létre.
Oszcilloszkóp működési elve Analóg oszcilloszkóp képernyőjén a jel változási sebessége: ha a használt erősítőfokozat kimeneti ellenállása R U 90% 10% U be U C t U be R C U C f 0 = 1 2πRC t fel U C t 2π 0 ( t) = U ( e ) 0 1 f Pl. egy f 0 =10 MHz-es határfrekvenciájú oszcilloszkóp a bemenetére négyszögjelet kapcsolva a képernyőn a felfutási idő f 0 =10MHz 1 t fel = t90% t10% = ( ln0.1 ln0.9) 2 π f t 1 1 0.35 = ln fel 0 2πf 0 9 = f0
Oszcilloszkóp működési elve Stabil kép megjelenítése az oszcilloszkópon, triggerelés: Általában a függőleges eltérítő lemezekre kapcsolt periodikus bemeneti jel frekvenciája nem egyezik meg a vízszintes eltérítés fűrészjelének frekvenciájával. Emiatt a képernyőn nem lesz stabil a kirajzolt kép. U vízszintes eltérítés t képernyőn megjelenített görbék U t függőleges eltérítés
Oszcilloszkóp működési elve Stabil képet akkor kapunk, ha az egymás utáni görbéket a képernyőn ugyanarra a helyre rajzolja az elektronnyaláb, vagyis ha a vízszintes eltérítő fűrészjel felfutó részei mindig a bemeneti jel ugyanazon fázisában indulnak el. Ez egyszerűen megoldható, ha egy indítási feltételhez (trigger feltétel) kötik a fűrészjel indítását. Egyszerű periodikus jelekre jó trigger feltétel egy beállítható küszöb-feszültségszint elérése. U vízszintes eltérítés t képernyőn megjelenített görbék U függőleges eltérítés t
Oszcilloszkóp kezelése Az analóg oszcilloszkópok kezelőszervei. nyaláb fókusz nyaláb fényesség időalap vízszintes nyaláb pozíció trigger mód triggerjel bemenet trigger forrás érzékenység 1.csatorna bemenet csatolási mód függőleges nyaláb pozíció belső trigger forrás megjelenítési mód
Oszcilloszkóp kezelése A jelforráshoz (mérőponthoz) egy mérővezetékkel csatlakoztatjuk az oszcilloszkóp bemenetét. A mérővezeték legtöbbször egy koaxiális árnyékolt kábel, amely a külső elektromágneses zavaroktól megvédi a mérendő jelet. Viszont az oszcilloszkóp bemeneti (és a mérővezeték együttes) impedanciája leterheli a jelforrásunkat és ez befolyásolhatja a megjelenített jelalakot. Az oszcilloszkópok bemenete bemeneti impedancia (egyszerűsített kép): Z osc in = 1+ R jωrc Osc.input (oszc.bemenet) s Z out Ha a jelforrás kimeneti impedanciája összemérhető az oszcilloszkóp bemeneti impedanciájával, akkor azt mérőfej (probe) segítségével kapcsoljuk az oszcilloszkópra. A mérőfej és az oszcilloszkóp bemeneti impedanciájának az összege már nem terheli le a jelforrásunkat: Osc.input s probe+ osc probe Z out << Zin = Z + Z osc in passive probe
Oszcilloszkóp kezelése Passzív mérőfej: osztófokozattal ellátott mérővezeték (Probe: X10, X100, ) kis frekvenciákra C C + = 2 C in R C = R C Ha 1 1 in, akkor valós és frekvenciafüggetlen és a transzferfüggvény R Beállítás: négyszögjel bemenethez R in in + R 1 helyes beállítás mejelenített jel túlkompenzált alulkompenzált