1 Allgemeine Angaben. 2 Vorbereitungen. Gruppen Nr.: Name: Datum der Messungen: 1.1 Dokumentation

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1 1 Allgemeine Angaben Gruppen Nr.: Name: Datum der Messungen: 1.1 Dokumentation Dokumentieren Sie den jeweiligen Messaufbau, den Ablauf der Messungen, die Einstellungen des Generators und des Oscilloscopes, Ihre Messergebnisse (Zahlenwerte, Skizzen von Signalen Schaltungen usw.), Antworten auf Fragen, Formeln sowie Ihre Erkenntnisse im Laborheft. 2 Vorbereitungen Für die folgenden Übungen benötigen Sie: Ein Oscilloscope Tektronix 2245A mit den zwei dazugehörenden Sonden (Tek P X), dem Operators Manual (2245A PORTABLE OSCILLOSCOPE OPERATORS) sowie dem REFERENCE GUIDE (USING THE 2245A OSCILLOSCOPE). Einen Funktionsgenerator HAMEG Tragen Sie das verwendete Oscilloscope die Sonden und den Funktionsgenerator in die folgende Tabelle ein. Gerät Nr. Fabrikat Typ Serie Nr Juli 2004 Hzd. 1

2 3 Aufgaben 3.1 Kompensation der KO-Sonden Vor jeder Messung mit dem Oscilloscope sollte die Frequenzkompensation der KO-Sonden (Probes) überprüft und falls notwendig durchgeführt werden. Führen Sie die Kompensation der 10 X KO-Sonden Tek P6109 gemäss dem 2245A Operators Manual (Seiten ) durch. Zeichnen Sie die Schaltung der 10 X Sonde und des Eingangs des Oscilloscopes. Berechnen Sie den Seriewiderstand R s der 10 X Sonde. Erklären Sie, warum die Kompensation durchgeführt werden muss. Mathematische Beziehung und Herleitung. (Wird im Modul ET2 behandelt) Studieren Sie dazu das Kapitel KO-Sonde auf Seite 98 im Kurs. Berechnen Sie die Kapazität Cs der Sonde für Frequenzunabhängigkeit. (Wird im Modul ET2 behandelt) 3.2 Spannungsmessung Stellen Sie den Funktionsgenerator HM auf Sinusfunktion, maximale Amplitude und maximale Frequenz (ca. 3 MHz) ein. Die Offsetspannung soll dabei 0 V betragen bzw. ausgeschaltet sein. Berechnen Sie die Amplitude des Sinussignals U pp indem Sie die entsprechende Anzahl der vertikalen Rasterteile (DIV) mit der eingestellten Spannung/Rasterteil (z.b. 5V/DIV) des Eingangsabschwächers multiplizieren. U pp = Wie ist die Genauigkeit für diese Messung spezifiziert? Messen Sie die Amplitude des Sinussignals mit dem eingebauten Spannungs Messsystem. Siehe auch 2245A Operators Manual (Seiten ) U pp = Schalten Sie beim Funktionsgenerator die Offsetspannung ein und drehen das Potentiometer für den Offset nach + 5V bzw. nach 5V. Erklären Sie was mit dem Sinussignal passiert und was die Ursache für diesen Effekt ist. Lesen Sie dazu auch den Abschnitt auf Seite 78 im Kurs nach. Juli 2004 Hzd. 2

3 3.3 Frequenzmessung Berechnen Sie die Periodendauer des Sinussignals von 3.2 indem Sie die entsprechende Anzahl der horizontalen Rasterteile (DIV) mit der eingestellten Zeit/Rasterteil (z.b. 50 ns/div) der horizontalen Ablenkung multiplizieren. Periodendauer: T = Frequenz: f = Messen Sie die Periodendauer und die Frequenz des Sinussignals mit dem eingebauten Zeit/Frequenz Messsystem. Siehe auch 2245A Operators Manual (Seiten ) Periodendauer: T = Frequenz: f = 3.4 Messung der Impulsdauer bei Rechtecksignalen Die Impulsdauer eines Rechtecksignals wird Definitionsgemäss bei 50% der Amplitude gemessen. Stellen Sie den Funktionsgenerator HM auf Rechteckfunktion, maximale Amplitude und maximale Frequenz (ca. 3 MHz) ein. Die Offsetspannung soll dabei 0 V betragen bzw. ausgeschaltet sein. Messen Sie die Impulsdauer des Rechtecksignals. Impulsdauer: T i = 3.5 Messung von Anstiegs und Abfallzeit bei Rechtecksignalen Die Anstiegszeit bzw. Abfallzeit eines Rechtecksignals wird Definitionsgemäss zwischen 10% und 90% der Amplitude gemessen. Zeichnen Sie die Ersatzschaltung (Ausgangsimpedanz des Generators und Eingangsimpedanz des Oscilloscopes) der Messung auf. Stellen Sie den Funktionsgenerator HM auf Rechteckfunktion, maximale Amplitude und maximale Frequenz (ca. 3 MHz) ein. Die Offsetspannung soll dabei 0 V betragen bzw. ausgeschaltet sein. Messen Sie die Anstiegszeit (rise-time) und die Abfallzeit (fall-time) des Rechtecksignals. Gehen Sie dabei gemäss dem 2245A Operators Manual (Seiten ) vor. Rise time: T r = Fall time: T f = Juli 2004 Hzd. 3

4 3.6 Messung von Über- und Unterschwinger bei Rechtecksignalen Über- und Unterschwinger (Overshoot,Undershoot) eines Rechtecksignals werden Definitionsgemäss in Prozenten der Amplitude gemessen. Messen Sie die Amplitude der Über- und Unterschwinger und geben Sie diese in Prozenten der Signalamplitude an. Überschwinger: u ü = % Unterschwinger: u u = % Vergrössern Sie dazu den Ausschnitt des Über- bzw. des Unterschwingers. Gehen Sie dabei gemäss dem 2245A Operators Manual (Seiten ) vor, aber vorerst ohne den Time Measurement Mode. 3.7 Phasen- und Amplitudengangmessung Für die folgenden Messungen benötigen Sie ein einfaches RC-Tiefpassfilter. R = 10 kω; C = 1 nf. Überprüfen Sie zuerst, ob sich die beiden Kanäle mit den KO-Sonden gleich verhalten, da nur so ein hinreichend genaues Messergebnis erzielt werden kann. Dazu werden beide Kanäle mit demselben Signal gespeist. Die beiden Signale müssen auf dem Bildschirm zur Deckung gebracht werden können. Zeichnen Sie die Schaltung auf. Stellen Sie den Funktionsgenerator HM auf Sinusfunktion und die Amplitude auf 10V pp ein. Die Offsetspannung soll dabei 0 V betragen bzw. ausgeschaltet sein. Messen Sie die Amplituden u e und u a sowie die jeweilige Phasenverschiebung von u a gegenüber u e bei mehreren Frequenzen zwischen ca. 10 Hz und 70 khz. Zeichnen Sie den Amplituden- und Phasengang des Tiefpassfilters auf. Gehen Sie dabei gemäss dem 2245A Operators Manual (Seiten ) vor Phasenmessung mit Lissajous Figur Die Phasenverschiebung zwischen zwei sinusförmigen Signalen lässt sich auf dem Oscilloscope im X-Y Betrieb Mithilfe der Lissajousfigur darstellen. Aus der Form der entstehenden Figur kann die Phasenverschiebung ermittelt werden. (siehe Kurs Seite 111) Ermitteln Sie die Phasenverschiebung von u a gegenüber u e bei mehreren Frequenzen zwischen ca. 10 Hz und 70 khz mithilfe der Lissajousfigur. Juli 2004 Hzd. 4

5 3.8 Koppelkondensator Messtechnische Bestimmung Bestimmen Sie approximativ durch Messung mit einem Rechtecksignal die Kapazität des Koppelkondensators (AC-Kopplung) des X bzw. Y Kanals des Tek-Scopes 2245A. Zeichnen Sie das Schema des Messaufbaus. Die untere Grenzfrequenz (-3 db Point) beträgt gemäss dem 2245A Operators Manual (Seite 6-2) 10 Hz oder weniger. (siehe Kurs Seite 81) Rechnerische Bestimmung Berechnen Sie die Kapazität des Kopplungskondensators (AC-Kopplung) des X bzw. Y Kanals des Tek-Scopes 2245A. Die untere Grenzfrequenz (-3 db Point) beträgt gemäss dem 2245A Operators Manual (Seite 6-2) 10 Hz oder weniger. (siehe Kurs Seite 81) 3.9 Bandbreite und Genauigkeit des Tek 2245A Geben Sie die Spezifikation der Bandbreite bei einer Umgebungstemperatur von -10 C bis 35 C des Tek-Scopes 2245A an. (Manual) a) in den Bereichen 5 mv bis 5V/Rasterteil: b) im Bereich 2 mv/rasterteil: c) berechnen Sie die Anstiegszeiten t r des Vertikalverstärkers für a) und b) und vergleichen Sie diese mit den Angaben im 2245A Operators Manual (Seite 6-2) Geben Sie die Genauigkeit der vertikalen und horizontalen Ablenkungseinheiten an. a) für die vertikal Ablenkung: b) für die horizontal Ablenkung (unmagnified): c) für die horizontal Ablenkung (magnified): Juli 2004 Hzd. 5

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