Das Oszilloskop. TFH Berlin Messtechnik Labor Seite 1 von 5. Datum: von 8.00h bis Uhr. Prof. Dr.-Ing.

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1 TFH Berlin Messtechnik Labor Seite 1 von 5 Das Oszilloskop Ort: TFH Berlin Datum: Uhrzeit: Dozent: Arbeitsgruppe: von 8.00h bis Uhr Prof. Dr.-Ing. Klaus Metzger Mirko Grimberg, Udo Frethke, Robert Kraaz

2 TFH Berlin Messtechnik Labor Seite 2 von 5 Die Aufgabenstellung: Mit verschiedenen Testspannungen sind die Eigenschaften und die Bedienung eines Zweikanal Oszilloskop zu untersuchen. 1. Erläuterung der elementaren Funktionen: AC / DC: GND: Single: alternate / chopped: Intensität: passieren Focus: Autoset: Y Verstärker: DC leitet das Signal direkt durch, während AC mit Hilfe eines Kondensators den Gleichanteil eines Signals herausfiltert. GND (Ground) setzt den Eingang auf Masse. Diese Funktion dient zum neu kalibrieren ohne extra alles abklemmen zu müssen. Im Single Mode wird die Kurve nur ein mal vom Elektronenstrahl abgefahren. Dies ermöglicht ein Abfotografieren des Bildschirms. Wenn man zwei Eingangssignale gleichzeitig darstellt, wird im alternate Modus eine Kurve nach der anderen gezeichnet. Bei Signalen, bei denen der Elektronenstrahl sehr lange braucht um das Bild abzufahren könnte es in diesem Modus passieren, dass die erste Kurve schon nicht mehr zu sehen ist, während die zweite noch gezeichnet wird. Dann sollte man auf den copped Modus umstellen. Dann zeichnet das Oszilloskop von jeder Kurve immer nur ein Stück. Über eine Elektrode in der Braun'schen Röhre wird das Bild heller oder dunkler gestellt. Wird diese Elektrode negativ aufgeladen, lässt sie nicht mehr so viele Elektronen und das Bild wird dunkler. Streuung des Bildes. Mit dieser Funktion kalibriert sich das Oszilloskop selbst. Es setzt sich wieder in den Ausgangszustand zurück. Der Y Verstärker verändert die Amplitude eines Signals. Mit dieser Funktion lassen sich auch kleine Spannungen gut auf dem Oszilloskop sichtbar machen. X Verstärker: Mit Hilfe des X Verstärkers lässt sich das Signal in X Richtung strecken oder stauchen.

3 TFH Berlin Messtechnik Labor Seite 3 von 5 Triggerquelle: Triggerung: Das Oszilloskop kann auf 3 verschiedene Quellen triggern. Int (Intern) triggert auf das Signal, das durch den Eingang kommt; Ext (extern) triggert auf eine externes Signal und bei der Einstellung Line, wird auf die 50 Hz Netzfrequenz getriggert. Die Triggerung ist eine Schaltung, die auf positive Flanken eines Signals reagiert. Der Komparator vergleicht das Eingangssignal mit einem eingestelltem Niveau, dem Triggerpegel. Liegt die Spannung des Signals unter dem Pegel, liefert der Komparator als Antwort eine Null (keine Spannung). Übersteigt die Spannung des Signals den Pegel, liefert der Komparator eine Eins (Spannung). Der Flipflop wiederum reagiert nur auf die positive Flanke. Das heißt, sendet der Komparator eine Eins, gibt der Flipflop nur einen Impuls ab. Der Invertierer invertiert lediglich das Signal des Komparators. Somit lässt sich auf die negative Flanke eines Signals triggern. Zweikanalbetrieb: XY Betrieb: Im Zweikanalbetrieb werden zwei Signale auf dem Oszilloskop dargestellt. Im XY Betrieb wird in X Richtung und in Y Richtung je ein externes Signal dargestellt. So lässt sich zum Beispiel die Lissajousfigur darstellen. 2. Durchführung der Experimente: 2.2 Aus einer Spannungsquelle wurde eine Gleichspannung von 1 V bis 20 V in Stufen entnommen, mit dem DVM exakt eingestellt und auf dem Oszilloskop dargestellt. Spannung DVM Spannung Osz 1 V 1 V 5 V 5 V 10 V 10 V 20 V 20 V

4 TFH Berlin Messtechnik Labor Seite 4 von 5 Das Oszilloskop lässt sich nicht sehr genau ablesen. Dennoch bzw. deswegen lässt sich keine direkter Fehler erkennen. Bemerkung: Das Oszilloskop dient nur zum Darstellen von Kurven und nicht zum genauen messen von Spannungen Es wurde eine Testspannung von 6 V / 50 Hz aus einem Kurvengenerator entnommen. Wir haben die Spannung zuerst mit dem Fluke DVM gemessen. Das Fluke hat kein Gleichanteil angezeigt. Das heißt, die Spannung ist potenzialfrei. Währe ein Gleichanteil vorhanden gewesen, hätten wir das Oszilloskop auf AC gestellt, damit der Gleichanteil herausgefiltert wird. Flunke Effektivwert Oszilloskop Spitzenwert Periodendauer T 6 V 8,4 V 20 ms 2.4. Aus einem Rechteckgenerator wurde eine Rechteckspannung von 5 V entnommen und mit dem Fluke auf 1KHz eingestellt. Die Periodendauer T beträgt nun also 1 ms. Am Oszilloskop jedoch lesen wir eine Periodendauer von T = 0,9 ms ab. f = 1 T = 1 =1,11 KHz 0,9 Somit ergibt sich ein relativer Fehler von: Fehler relativ= Und ein Absoluter Fehler von: angezeigter Wert 100 =0,11% wahrer Wert Fehler absolut=angezeigter Wert wahrer Wert =111 Hz Messung der Anstiegszeit: Die Anstiegszeit ist die Zeit, die das Rechtecksignal braucht um von 10% auf 90% seines Maximalwertes zu steigen. t Anstieg =55 ns Kennt man die Grenzfrequenz seines Oszilloskops, kann man die Anstiegszeit des Kurvengenerators gestimmen. 90 % t 2 ges =t 2 2 osz t g t osz = 0,35 = 0,35 MHz=5,8 ns f g 60 t g = t 2 ges t 2 osz =54,6 ns 10 % t osz = Anstiegszeit Ozsilloskop t g= Anstiegszeit Generator f g = Grenzfrequenz

5 TFH Berlin Messtechnik Labor Seite 5 von Zweikanal Betrieb: Es wurde aus dem Kurvengenerator eine sinusförmige Spannung von Û = 1 V und 100 Hz / 1000 Hz entnommen. Die Spannung über dem Kondensator wird in Kanal A dargestellt und der Strom wird über einen 100 Ω Widerstand in eine Spannung umgewandelt und in Kanal B dargestellt. gemessen 100 Hz 1000 Hz Spannung Û c = 1 V U c = 0,7 V Û c = 0,8 V U c = 0,56 V Strom Î = 0,6 ma I = 0,4 ma Î = 5,3 ma I = 3,7 ma Die Strom und Spannungskurve sind um 2,4 ms verschoben. 360 x 10 ms = 2,4 ms Daraus ergibt sich ein Phasenverschiebungswinkel von 86,4 2.6.XY Betrieb: Mit der Schaltung aus 2.5. wurde die Lissajoursfigur dargestellt. Die abgelesenen Strom und Spannungswerte sind die selben wie in Punk 2.5. Die Bestimmug des Phasenverschiebungswinkels mit Hilfe der Lissajoursfigur erweist sich jedoch als nicht sinnvoll, da der Phasenwinkel fast 90 beträgt und bei dieser Verschiebung der Fehler, der bei dieser Bestimmungsmethode entsteht, unendlich groß wird.