Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 1.1 Das Analogoszilloskop - Allgemeines 2. Messungen 2.1 Messung der Laborspannung 24V 2.1.1 Schaltungsaufbau und Inventarliste 2.2.2 Messergebnisse und Interpretation 2.2 Messung der Periodendauer 2.2.1. Schaltungsaufbau und Inventarliste 2.2.2 Messergebnisse und Interpretation 2.3 Messung von Frequenzen mittels Lissajouschen Figuren 2.3.1 Schaltungsaufbau und Inventarliste 2.3.2. Messergebnisse und Interpretation 3. Ausarbeitung der Fragen 3.1 Erläutern der Funktion AC Betrieb 3.2 Erläutern der Funktion DC Betrieb 3.3 Erläuterung des Begriffes Triggern 3.4 Wofür wird ein Tastkopf verwendet? 3.5 Wie kommen die Lissajouschen Figuren zustande? 4. Schlussbemerkung 1. Einleitung Diese Übung sollte uns im Umgang mit analogen Oszilloskopen schulen und uns deren Verwendung in der Praxis näher bringen. Gleichzeitig sollten wir auch in der Handhabung der Vielfachmessinstrumente weiter geschult werden. Im Zuge dieser Übung lernten wir auch die Funktionsweise von Schiebewiderständen kennen. 1.1 Das Analogoszilloskop Allgemeines Elektronenstrahloszilloskope dienen zur analogen Darstellung von Spannungsverläufen als Funktionen der Zeit (X-t Betrieb) oder als Funktion einer weiteren Spannung auf einem Bildschirm. Der Vorteil gegenüber digitalen Oszilloskopen besteht in der Fähigkeit, mit Hilfe von trägheitsarmen Elektronen größere Frequenzen darstellen zu können. Zur Darstellung der Messspannung als Funktion der Zeit wird der mit der Messspannung abgelenkte Leuchtpunkt mit konstanter Geschwindigkeit von links nach rechts bewegt. 2. Messungen 2.1 Messung der Laborspannung 24V: Es sind mit Hilfe eines Potentiometers 5V einzustellen. Es ist zu beachten, dass der Ausgangsstrom von 0,1 A nicht überschritten wird.
2.1.1 Schaltungsaufbau und Inventarliste Schaltbild: 24V 5V V Inventarliste: Analogoszilloskop Inv.-Nr.: 560/49/7-X-17-26 Multimeter Inv.-Nr.: 540-X-10-2 Schiebewiderstand 570Ω Inv.-Nr.: 089 2.1.2 Messergebnisse und Interpretation Ablesen der Spannung vom Oszilloskop: DC: Einstellung: y-achse (Spannung) 2V / Kästchen AC: Einstellung: y-achse (Spannung) 2V / Kästchen x-achse (Periodendauer) 5ms / Kästchen Berechnung: - Ablesen des Spitzenwertes - Effektivwert ausrechnen Û 1 U eff = f= 2 T
Messergebnis: Spannung Voltmeter Oszilloskop DC 5V???? AC 5V???? 2.2. Messung der Periodendauer Mit Hilfe eines Funktionsgenerators sind verschiedene Kurvenformen einzustellen. 2.2.1 Schaltungsaufbau und Inventarliste Schaltbild: G R Inventarliste: Funktionsgenerator Analogoszilloskop Inv.-Nr.: 540/51/87/-X-82-05 Inv.-Nr.: 560/49/7-X-17-26 2.2.2 Messergebnisse Messung der Periodendauer einer Rechteckspannung: f 275 khz Messbereich Oszilloskop: 0,5 µs / Kästchen Gemessene Periodendauer T: 2,9 µs 1 f = T Daraus ergibt sich eine Frequenz von 344,827 khz Messung der Periodendauer einer Dreiecksspannung: f 75 khz Messbereich Oszilloskop: 2 µs / Kästchen Gemessene Periodendauer T: 13,33 µs 1 f = T Daraus ergibt sich eine Frequenz von 75,018 khz
Interpretation: Die Messergebnisse am analogen Oszilloskop waren teilweise nicht so genau, was unter anderem mit der erschwerte Ablesbarkeit von exakten Werten zu begründen ist. 2.3 Messung von Frequenzen mittels Lissajouschen Figuren: Mit Hilfe von zwei Frequenzgeneratoren sind Lissajou sche Figuren zu erzeugen. Bei dieser Übung werden beide Kanäle benötigt. Es ist zu beachten, dass das Oszilloskop in den XY Betrieb umgeschaltet wird. 2.3.1 Schaltungsaufbau und Inventarliste Schaltbild: G G Kanal A Kanal B Inventarliste: Funktionsgenerator 1 Inv.-Nr.: 540/51/87/-X-82-05 Funktionsgenerator 2 Inv.-Nr.: GET-540/5/95-X-280-11 Analogoszilloskop Inv.-Nr.: 560/49/7-X-17-26 2.3.2 Messergebnisse und Interpretation Erzeugung einer Ellipse: Erzeugung eines Kreises: Erzeugung einer stehenden Acht: Eingangs- Frequenz Verhältnis signal [Hz] Kanal A 500 1 Kanal B 500 1 Eingangssignal Frequenz Verhältnis [Hz] Kanal A 375 3 Kanal B 500 4 Eingangssignal Frequenz [Hz] Verhältnis Kanal A 1000 2
Erzeugung einer liegenden Acht: Kanal B 500 1 Eingangssignal Frequenz Verhältnis [Hz] Kanal A 500 1 Kanal B 1000 2 Wir fanden durch ausprobieren einiger möglicher Frequenzverhältnisse bald heraus, wie man bestimmte Lissajousche Figuren darstellen kann. 3. Ausarbeitung der Fragen: 3.1 Erläutern der Funktion AC Betrieb: Im Wechselspannungsbetrieb verarbeitet der Y-Verstärker nur Wechselspannungen, ein Kondensator am Eingang riegelt Gleichspannungen ab. Die Wechselspannung am Y-Eingang lenkt den Elektronenstrahl in schneller Folge nach oben und unten ab. Bei eingeschalteter Zeitablenkung erscheint auf dem Bildschirm ein Leuchtband oder eine oder mehrere Kurven. 3.2 Erläutern der Funktion DC Betrieb: Im Gleichspannungsbetrieb lenkt eine Gleichspannung den Strahl je nach Polarität nach oben (positive Spannung) oder nach unten (negative Spannung) ab. Am Oszilloskop muss man die waagrechte Zeitlinie einstellen. 3.3 Erläuterung von Triggern : Unter Triggern versteht man ein gezieltes Auslösen der Ablenkspannung. Das heißt eine Triggerung erzwingt auf dem Leuchtschirm einen ruhig stehenden Kurvenzug. 3.4 Wofür wird ein Tastkopf verwendet? Ein Tastkopf ist ein Teilerkopf, der für hochfrequente Messungen verwendet wird und die Messspannung im Verhältnis 10:1, 50:1 oder 100:1 herabsetzt. 3.5 Wie kommen die Lissajou schen Figuren zustande? Lissajous Figuren entstehen durch Überlagerung zweier Sinusschwingungen, deren Schwingungsrichtungen aufeinander normal stehen: x(t) = A x sin (ω x t + ϕ x ), y(t) = A y sin (ω y t + ϕ y ).
Dabei entstehen Schwingungen, die in ihrer Form wesentlich vom Frequenzverhältnis und der Phasendifferenz der beiden Teilschwingungen x(t) und y(t) abhängen. 4. Zusammenfassung: Mit den erarbeiteten Übungen haben wir unsere Kenntnisse über ein Analog- Oszilloskop intensiviert und können nun mit einem Oszilloskop Spannungen und Frequenzen messen und durch Überlagerung zweier Sinusschwingungen verschiedene Lissajousche-Figuren erzeugen.