Kuva 1. Siniaalto, kolmioaalto ja sakara- eli kanttiaalto

Koko: px
Aloita esitys sivulta:

Download "Kuva 1. Siniaalto, kolmioaalto ja sakara- eli kanttiaalto"

Transkriptio

1 Ammattisanaston suomennoksia Signaaligeneraattori ja funktiogeneraattori tarkoittavat tässä kirjassa samaa asiaa. Ne ovat laitteita, joilla pystytään tekemään erilaisia jännitesignaaleja. Signaaligeneraattori tuottaa yleensä ainakin siniaaltoa, kolmioaaltoa sekä sakara- eli kanttiaaltoa, jotka on esitetty kuvassa 1. U U U t t t Kuva 1. Siniaalto, kolmioaalto ja sakara- eli kanttiaalto Laboratoriossa käytetään paljon yksijohtimisia mittauskaapeleita, joiden päässä on banaaniliittimet. Liittimen kosketin on halkaisijaltaan 4 mm. Koaksiaalikaapeli on kaksijohtiminen kaapeli, jossa toinen johdin kulkee sukkana toisen johtimen ympärillä, ja välissä on eriste. Sisäjohdin on signaalijohdin ja ulompi on maajohdin ja samalla suojasukka. Se estää häiriöiden pääsyn sisäjohtimeen ja toisaalta estää sisäjohdinta säteilemästä häiriöitä ympäristöön. eriste ulkojohdin eriste sisäjohdin Kuva 2. Koaksiaalikaapelin poikkileikkaus BNC 1 -liitin on yleisimpiä koaksiaalikaapelin liittämiseen käytettyjä liittimiä. Laboratoriossa on BNC-liittimin varustettuja koaksiaalikaapeleita sekä sellaisia, joissa toisessa päässä on BNC-liitin ja toisessa päässä punainen ja musta banaaniliitin. Musta on kytketty ulkojohtimeen ja punainen keskijohtimeen. BNC-liittimiä käytetään alle 3 GHz:n taajuuksilla esim. oskilloskoopeissa, signaaligeneraattoreissa, ethernet-verkoissa ja videojärjestelmissä. N-liittimiä, joilla on suuri tehonkesto, käytetään 18 GHz:iin asti. Spektrianalysaattoreissa on yleensä N- liittimet. SMA-liittimet ovat paljon pienempiä kooltaan ja ne on myös spesifioitu 18 1 BNC on lyhenne sanoista bayonet Neill-Concelman keksijänsä nimen mukaan 8

2 GHz:iin asti. SMA-liittimiä saa myös 26 GHz:iin asti spesifioituna sarjana. SMAliittimien kanssa mekaanisesti yhteensopivia ovat edelleen kehitetyt 3,5 mm:n liittimet (33 GHz) ja K-liittimet (40 GHz). Vielä suurempiin taajuuksiin päästään keskenään mekaanisesti yhteensopivilla 2,4 mm:n liittimillä (50 GHz) ja V- liittimillä (65 GHz). W-liittimillä päästään 110 GHz:iin asti. BNC T-kappale N-liitin (uros) N-SMA-sovitin Kuva 3. Yleisiä koaksiaaliliittimiä RMS on lyhenne sanoista root mean square. Näiden sanojen mukaisesti jänniteen hetkittäiset arvot on neliöity, sitten on otettu luvuista keskiarvo, josta on otettu neliöjuuri jännitteen tehollisarvon saamiseksi. Tässä muutama vaihtojännitettä kuvaava termi esimerkin valossa. Verkkojännitteen, 230V, tehollisarvo on 230V, amplitudi 1 on 2 230V = 325V. Huipusta huippuun - arvo eli V pp on 650V. Jännitteen keskiarvo on 0V ja tasasuunnattu keskiarvo on 207V. Yleismittari on mittari, jossa on jännitemittaus, virtamittaus, vastusmittaus, jne. AC2-DC3 -kytkimen toiminta on erilainen yleismittarissa ja oskilloskoopissa. Yleismittarin DC-asennossa mitataan mitattavan jännitteen tasajännitekomponentti ja AC-asennossa vaihtojännitekomponentti, yleensä muutamasta kymmenestä muutamaan sataan hertsiin. Oskilloskoopin pystypoikkeutusosan DC-asennossa näytöllä näkyy puolestaan koko signaali ja AC-asennossa vain vaihtojännitekomponentti muutaman hertsin taajuudesta lähtien. Symmetrinen ja epäsymmetrinen kytkentä Symmetrisessä kytkennässä (kuva 4) periaatteena on kytkeä johdinparin johtimiin eteenpäin välitettävä jännitesignaali samansuuruisina, mutta erimerkkisinä. Vastaanottavassa vahvistimessa muodostetaan jännitearvojen erotus. Johdinparin johtimien induktanssit, kapasitanssit maahan nähden sekä vastaanottavan vahvistimen + ja - otossa olevat impedanssit pyritään saamaan samanlaisiksi 1 Vaihtojännitteen suurin poikkeama nollasta. 2 Alternating current, vaihtovirta 3 Direct current, tasavirta 9

3 molemmille johtimille. Tärkeä osa samanlaisuuden aikaansaamisessa on johtimien yhteenkiertäminen, mistä tulee puhelintermistöstä tuttu nimitys kierretty pari. Kytkennällä kyetään aikaansaamaan suuri häiriövaimennus, koska johtimien samanlaisuudesta johtuen häiriöt kytkeytyvät samansuuruisina molempiin johtimiin ja kumoutuvat vastaanottavassa vahvistimessa erotusta muodostettaessa. Signaalijohtimien ympärillä on vaativissa sovelluksissa maadoitettu suojavaippa tuomassa lisäsuojaa häiriöiden kapasitiivista kytkeytymistä vastaan. Symmetrisessä kytkennässä haittoina ovat epäsymmetriseen kytkentään verrattuna monimutkaisempi rakenne annossa ja otossa 1. Tosin symmetrisessä kytkennässä käytettävä kierretty pari on halvempaa verrattuna epäsymmetrisessä kytkennässä yleensä käytettävään koaksiaalikaapeliin. Suurilla taajuuksilla (useita megahertsejä) symmetristä kytkentää ei yleensä käytetä, koska kierretyssä parissa mm. signaali vaimenee voimakkaammin matkan funktiona kuin koaksiaalikaapelissa. Lisäksi molempiin johtimiin yhtäsuurena kytkeytyvän häiriön kumoutuminen otossa heikkenee suurilla taajuuksilla käytännön vahvistimissa. Tietokonelähiverkoissa on tosin yleistynyt yhteyksien vetäminen suojaamattomalla parikaapeliyhteydellä (UTP, unshielded twisted pair), jossa taajuuskaista on noin 100 MHz. Symmetrisenäkin etenevä signaali muutetaan vastaanotettaessa useimmiten epäsymmetriseksi, esim. kun signaali ohjataan AD-muuntimeen. Näin tehdään myös kuvan 4 kytkennässä. differentiaalivahvistin U signaalikaapeli U UOut = A (U 1 - U 2 ) U 2 signaalimaa Kuva 4. Symmetrinen kytkentä Epäsymmetrisessä kytkennässä (kuva 5) signaalikaapelin toinen johdin on kytketty signaalimaahan. Tämä aiheuttaa sen, että häiriöt kytkeytyvät eri voimakkuudella signaalijohtimiin. Näin ollen vahvistimen lähtöjännitteessä (joka on siis vahvistimen annon ja signaalimaan välinen potentiaaliero) näkyy signaalikaapeliin kytkeytynyt häiriö. Häiriöiden kytkeytymisen vähentämiseksi epäsymmetrisenä kaapelina käytetään yleensä koaksiaalikaapelia, jossa ulkojohdin on kytketty signaalimaahan. Tämä antaa hyvän suojauksen kapasitiivista kytkeytymistä vastaan, koska häriöjännite oikosulkeutuu ulkojohtimeen. Induktiivista ja resistiivistä 1 Anto (output) syöttää signaalin signaalitielle, otto (input) vastaanottaa signaalin. 10

4 kytkeytymistä vastaan symmetrinen kytkentä tuo paremman suojan. Koaksiaalikaapelia käytetään kymmenien gigahertzien taajuuksiin asti. U signaalikaapeli U 1 + UOut = A U 1 signaalimaa Kuva 5. Epäsymmetrinen kytkentä Kaistanleveys Kaistanleveydellä (bandwidth) tarkoitetaan taajuusalueen leveyttä. Esim. jos kaistanpäästösuodatin päästää eteenpäin signaalit, joiden taajuudet ovat välillä 190 khz khz, on suodattimen kaistanleveys 20 khz. Oskilloskoopeissa kaistanleveys lasketaan käytännössä tasajännitteestä ylöspäin, jolloin kaistanleveys kertoo ylärajataajuuden. Poikkeuksen tähän sääntöön muodostavat jotkut gigahertsialueella toimivat oskilloskoopit. Rajataajuudet eivät ole kovin selviä. Rajataajuutena tarkoitetaan yleensä taajuutta, jossa transmissio on pudonnut 3 db päästöalueen maksimiarvosta. Lähteet: Rufus P. Turner, Stan Gibilisco, The illustrated dictionary of electronics, 4th ed., Farnell-komponenttiluettelo ATM Forum af-phy ATM Physical Medium Dependent Interface Specification for 155 Mb/s over Twisted Pair Cable Hewlett-Packard mittalaiteluettelo 1999 Anritsu mittalaiteluettelo

5 0 Kaksisädeoskilloskoopin käyttö Työn tavoitteet Oppia oskilloskoopin toimintaperiaate Oppia tavallisen kaksisädeoskilloskoopin käyttö Oppia mittaamaan jaksollisia signaaleja Oppia mittapään tarkoitus ja käyttö Opetella mittausten dokumentointia Mihin oskilloskooppia tarvitaan? Oskilloskooppi (skooppi) on erittäin tavallinen yleismittauslaite. Sen avulla voidaan tarkastella hyvinkin nopeita jaksollisia (toistuvia, periodisia) ilmiöitä havainnollisessa muodossa. Oskilloskooppi mittaa jännitettä, mutta myös muita sähköisiä ja ei-sähköisiä suureita mittausanturien avulla. Sitä käytetään elektronisten laitteiden huollossa, testauksessa, tutkimustyössä, opetuksessa jne. 0.1 Analogisen oskilloskoopin toimintaperiaate Historiallisista syistä oskilloskoopin toimintaperiaate käsitellään analogisen oskilloskoopin kautta. Analogisessa oskilloskoopissa korostuneen aseman saa näyttöosa, koska se on tärkeä analogisen oskilloskoopin suorituskykyyn vaikuttava komponentti. Digitaalisessa oskilloskoopissa taas jatkuvan signaalin muuttaminen diskreeteiksi näytteiksi on tärkeä asia, jota on syytä käsitellä tarkemmin. Analoginen oskilloskooppi ei pysty tarjoamaan yhtä monipuolisia ominaisuuksia kuin digitaalioskilloskooppi. Analogisen oskilloskoopin esittely tuo kuitenkin esiin hyvin oskilloskoopin peruspiirteet. Mitattava periodinen jännitesignaali saadaan näkyviin oskilloskoopin kuvapinnalle. Oskilloskoopin kuva esittää jännitteen (pystysuunnassa Y) ajan (vaakasuunnassa X) funktiona. Signaali vahvistetaan pystypoikkeutusosassa poikkeutusjännitteeksi näyttöosan katodisädeputkelle (CRT) kts. kuva 6. Liipaisuosa määrää hetken, jolloin vaakapoikkeutusosa käynnistää nousevan vaakapoikkeutusjännitteen. Näiden peruslohkojen ymmärtäminen on tärkeätä käytön kannalta, koska säätimet on ryhmitelty laitteen etupaneeliin lohkoittain. Seuraavassa tarkastellaan lähemmin näitä lohkoja ja niiden säätimiä ja liitäntöjä. Kuvaus ei koske mitään tiettyä laitetta, ainoastaan tavallisimpia toimintoja. Yksinkertaisissa laitteissa ei ole edes kaikkia kuvattuja toimintoja ja ominaisuuksia, kun taas kehittyneemmissä laitteissa on toimintoja ja säätimiä moninkertainen määrä. 12

6 0.1.1 Näyttöosa Katodisädeputkessa poikkeutusjännitteillä (deflection voltage) ohjattava elektronisuihku pommittaa fosforoitua kuvapintaa, johon muodostuu näkyvä piste. Elektronisäteen liikkuessa fosforoidun pinnan jälkiloistoaika helpottaa sen näkymistä. Kuvapinta on jaettu vaaka- ja pystyviivoilla neliön muotoisiin ruutuihin, jakoväleihin. Säteen hallintaan tarvittavat säätimet Kirkkaus (intensity) Erilaisten taustavalaistusolosuhteiden takia tulee säteiden kirkkauden olla säädettävissä. Nopeissa, harvoin toistuvissa ilmiöissä säde kulkee kuvapintaa pitkin vain murto-osan kokonaisajasta ja tällöin säteen kirkkautta tulee yleensä lisätä. Huom! Älä "valaise" laboratoriota oskilloskoopin avulla. Liian kirkas kuva kuluttaa kuvaputken fosforoitua pintaa. Ch. 1 input Ch. 2 input Coupling AC DC GND esivahvistin Pystypoikkeutusosa Volts/div Cal. Elektroninen kytkin/ tasonsäätö summaus Position Ch. 1 Alt Ch. 2 Chop Add y-vahvistin Kakkoskanavan invertointi Invert Vaakapoikkeutusosa XY x-vahvistin CRT Ext. trigger input Ext. Time/div ramppigen. verkkotaajuus Coupling Ch. 1 AC Ch. 2 Trigger source DC Line Liipaisuosa HF-reject komparaattori Level Slope Mode Holdoff paluusäteen sammutus Intensity Focus Beam finder Näyttöosa Z-input säteen kirkkauden vahvistin Kuva 6. Oskilloskoopin lohkokaavio. Oskilloskoopin etulevyssä olevat tekstit on kursivoitu. Hae säde (beam finder), joissakin oskilloskoopeissa Jos säde on hukassa beam finder painonappi nopeuttaa oikeiden säätöjen tekemistä. Säädin ohittaa kirkkaudensäätöosan ja pienentää vaaka- ja pystypoikkeutusjännitteitä niin, että säde tulee aina varmasti näkyviin. Pisteen paikka ruudulla näyttää minnepäin sitä on säädettävä, jotta se olisi normaalisti kuvaruudulla. Kuvan terävyys (focus, astigmatism) 13

7 Säätimillä vaikutetaan putken pinnalla näkyvän pisteen muotoon. Yleensä piste tai viiva säädetään mahdollisimman teräväksi Pystypoikkeutusosa Mitattava signaali vahvistetaan ja siitä muodostetaan pystypoikkeutusjännite, joka liikuttaa sädettä pystysuunnassa (y-suunta). Vahvistus on säädettävä ja siksi laitteella voidaan mitata hyvin eritasoisia signaaleja. Kaksisädeoskilloskoopissa on kaksi y-kanavaa. Esivahvistimien perässä on nopea kytkin, jonka avulla nopeassa tahdissa valitaan vuoronperään y-kanavat ohjaamaan näytön poikkeutusjännitettä, jolloin näytöllä näyttää olevan molemmille y-kanaville oma säteensä. Tästä tulee nimitys kaksisädeoskilloskooppi (dual-trace oscilloscope) Yleensä kanavat on nimetty Ch 1:ksi ja Ch 2:ksi (tai Y 1 ja Y 2). Ylärajataajuus ja herkkyys Ylärajataajuutta kutsutaan oskilloskoopeissa yleensä oskilloskoopin kaistanleveydeksi, onhan alarajataajuutena tavallisesti tasajännite. Pystypoikkeutusosan ominaisuudet määräävät kaksi oskilloskooppia kuvaavaa ominaisuutta: herkkyyden ja ylärajataajuuden. Pystypoikkeutusosan herkkyys (yleensä etuvahvistimen laatu) määrää suurimman mahdollisen vahvistuksen jakoväliä kohti (volts/div). Tavanomainen suurin herkkyys jakoväliä kohti on 1 mv. y x Kuva 7. Oskilloskoopin näyttöruudukko (graticule) Vahvistimen kaistanleveys määrää ylärajataajuuden. Ylärajataajuudeksi yleisesti määritellään taajuus, jolla vahvistus on pudonnut vakioarvostaan 3 db (vakioresistansiin saatava teho pudonnut puoleen, jännite pudonnut 1 2 = 0, 708 osaan alkuarvosta). Ylärajataajuus ei ole mikään ehdoton raja oskilloskoopin toiminnan kannalta. Ylärajataajuutta korkeammat taajuudet näkyvät enemmän vaimentuneina. Digitaalisignaaleja mitattaessa tulee huomioida, että esim. 10 MHz:n sakara-aalto voi sisältää taajuuskomponentteja yli sataan megahertsiin asti. 30 MHz:n 14

8 oskilloskoopilla ei siis pysty näkemään tällaisen sakara-aallon todellista muotoa. Tavanomainen oskilloskoopin rajataajuus on MHz. Pystypoikkeutusosan säätimet Vahvistus (volts/div) Pystypoikkeutusherkkyys valitaan erikseen kanaville Ch 1 ja Ch 2. Herkkyys on ilmoitettu jakoväliä kohti ja kiinteitä herkkyyden arvoja on yleensä kolmella dekadilla, muutamasta millivoltista ruutua kohden kymmeniin voltteihin ruutua kohden. Herkkyyttä voi säätää myös portaattomasti (variable-säätö), jos halutaan sovittaa signaali tietylle näytön ruutuvälille signaalin muodon tutkimiseksi. Kun variablesäätö kytketään päälle, syttyy monissa oskilloskoopeissa uncal-valo osoittamaan, että volts/div-valitsimella asetettu herkkyys ei pidä paikkaansa. Säteen liikuttelu pystysuunnassa (vertical position) Kummankin kanavan säteitä voidaan liikuttaa pystysuunnassa toisistaan riippumatta. Ottosignaalin kytkeytyminen (input coupling) Mitattava signaali kytkeytyy suoraan pystypoikkeutusvahvistimelle asennossa DC. Nimestään huolimatta DC-asento sopii erittäin hyvin vaihtojännitteen mittaamiseen. Asennossa AC tasajännitekomponentti suodatetaan pois ylipäästösuodattimen avulla. Rajataajuus on yleensä 1-3 Hz. Alle 10 Hz taajuuksilla oskilloskooppi vaimentaa havaittavasti signaalia AC-asennossa. AC asentoa käytetään, kun halutaan erottaa pieni vaihtojännitekomponentti, joka ratsastaa DC-jännitteen päällä. Asennossa GND vahvistimen ottoon syötetään mitattavan signaalin sijaan 0 V:n jännite, jolloin vertical position -säätimen avulla voidaan asettaa signaalin nollataso haluttuun paikkaan. Jos herkkyyttä (volts/div) muutetaan, tulee nollataso aina tarkistaa uudelleen. Toimintamuoto (mode) Kaksisädeoskilloskoopissa on valittava oikea toimintamuoto säteiden piirtämiselle. Muodossa ALT y-kanavien säteet pyyhkäisevät vuorotellen kuvapinnan yli. Nopeilla pyyhkäisynopeuksilla vuorottelua ei havaita, mutta hitailla nopeuksilla tämä vuorottelu on häiritsevää eikä toimintamuoto ole käyttökelpoinen. Toinen vaihtoehto on säteiden vuorottelu nopeasti (chop) skoopin sisäisen hakkurin tahdissa. Hitailla pyyhkäisynopeuksilla näyttää kumpikin säde kulkevan yhtäaikaisesti näytöllä, mutta korkeilla pyyhkäisynopeuksilla vuorottelu tulee näkyviin ja häiritsee mittauksia. Jotkut skoopit suorittavat valinnan automaattisesti pyyhkäisynopeusasetuksen perusteella. Kummankin kanavan säteet voidaan lisäksi sammuttaa ja sytyttää (Ch 1 on/off, Ch 2 on/off) tai niistä voidaan muodostaa summa (add) Yleensä ainakin toi- 15

9 sen kanavan voi erillisestä kytkimestä invertoida jolloin summaus saa aikaan signaalien erotuksen. Pystypoikkeutusosan liitännät Signaalin otto (input) Molemmilla kanavilla (Ch 1 ja Ch 2) on oma liittimensä mitattavan jännitteen kytkemiseksi. Liitin on yleensä ns. BNC-liitin. Signaali on kytkettävä oskilloskooppiin mahdollisimman lyhyillä suojatuilla johdoilla verkko- ja suurtaajuushäiriöiden kytkeytymisen estämiseksi. Yleensä on aina pyrittävä käyttämään mittapäitä (probe), jos mitataan korkeita taajuuksia ja mitattavan kohteen impedanssi ei ole alhainen. Vaikka mitataan matalataajuisia ilmiöitä, suurtaajuushäiriöt häiritsevät mittausta, mikäli suojausta ei ole tehty kunnolla. vaakapoikkeutusjännite aika liipaisuhetki ramppi paluuramppi estotila odotustila liipaisuhetki Kuva 8. Vaakapoikkeutusjännitteen aaltomuoto Vaakapoikkeutusosa Säteen piirtoa varten tarvitaan poikkeutusjännite myös vaakasuunnassa (x-suunta). Ramppigeneraattori muodostaa vaakapoikkeutusjännitteen, joka muodostuu lineaarisesta rampista (ramp), paluurampista (retrace), estotilasta (holdoff) ja odotustilasta, kts. kuva 8. Säde piirretään nousevan rampin aikana, mutta säde sammutetaan paluurampin, lopun estotilan ja odotustilan ajaksi. Estotilan pituus on normaaliasennossa paluurampin pituinen, mutta käyttäjä voi pidentää sitä holdoffnuppia säätämällä. Odotustilan aikana ramppigeneraattori on valmiina aloittamaan rampin liipaisusta. Rampin nousunopeus on säädettävissä erittäin laajalla alueella ja tämän ansiosta skoopilla voidaan seurata hyvin hitaita ja nopeita ilmiöitä (sekunneista alle mikrosekuntiin). 16

10 Vaakapoikkeutuksen säädöt Pyyhkäisynopeus (sweep speed, sec/div) Säätimellä valitaan säteen kulkunopeus vaakasuunnassa (x-suunnassa). Aika-asteikko on ilmoitettu jakoväliä kohti ja asteikko on yleensä porrastettu 3 askelta/dekadi. Esim. 1 ms, 2 ms, 5 ms, 10 ms.../jakoväli. Pyyhkäisynopeutta voi säätää myös portaattomasti (variable-säätö), jos halutaan sovittaa signaali tietylle näytön ruutuvälille signaalin muodon tutkimiseksi. Myös tässä tapauksessa saattaa uncal-valo syttyä, jotta portaatonta säätöä ei unohda päälle. Pyyhkäisynopeuden säätimen yhteydessä on useimmiten myös xy-asento, jolloin vaakapoikeutusvahvistimelle kytketään toinen sisäänmeno (Ch 1) pyyhkäisygeneraattorin sijasta. Säteen liikuttelu vaakasuunnassa (x-position) Kuvapinnalta tarkasti luettaessa auttaa, kun esim. jakson alkuhetki voidaan siirtää jakoviivan kohdalle. Suurennus (magnification, 5, 10) Kuvaa voidaan vahvistaa vaakasuunnassa vakiokertoimella (esim. 5 tai 10), siten, että vain osa normaalisti pyyhkäistävästä aika-alueesta on näkyvissä. Sädettä voidaan liikutella vaakasuunnassa (x-position) Liipaisuosa Liipaisuhetki määrää sen, milloin skooppi aloittaa säteen piirtämisen, kts. kuva 8. On tärkeätä, että signaalin piirtäminen aloitetaan joka kerta jakson samasta kohdasta. Liipaisuhetki määrätään epäsuorasti säädettävän liipaisujännitteen avulla. Monipuolisen liipaisuosan avulla voidaan tarkastella hyvinkin erilaisia signaaleja. Useimmiten vaikeudet skoopin käytössä liittyvätkin oikean liipaisutason ja liipaisutavan valintaan. Liipaisuosan säätimet Liipaisun aiheuttaja (trigger source) Kaksisädeoskilloskoopissa on valittavissa useita vaihtoehtoja liipaisun aiheuttajaksi. Jompikumpi kanavien Ch 1 tai Ch 2 signaaleista, ulkoinen liipaisu erillisestä otosta (ext trigger, trigger input) tai liipaisu verkkotaajuudesta (Line). Liipaisutaso ja -suunta (trigger level, trigger slope) Liipaisutason (trigger level) säätäminen käsin on tärkeää selkeän näytön aikaansaamiseksi. Mikäli aaltomuoto on monimutkainen, liipaisutason avulla kuva tulee sää- 17

11 tää vakaaksi ja yksikäsitteiseksi. Liipaisun suunta (trigger slope) määrää, suoritetaanko liipaisu signaalin nousevalla vai laskevalla reunalla. Liipaisutavan valitsin (trigger mode) Normaalimuodossa (normal) liipaisu tapahtuu, jos liipaisun aiheuttava signaali leikkaa liipaisutason valittuun suuntaan odotustilassa, kts. kuva 8. Jos liipaisuehto ei täyty, odotustila jatkuu, mikä on yleinen syy siihen, ettei kuvaruudulla näy mitään. Automaattiliipaisuasennossa (auto) oskilloskooppi on odotustilassa hetken aikaa valmiina liipaisemaan, jos liipaisuehto täyttyy, mutta liipaisee kohta automaattisesti, vaikkei ehto täyttyisi. Auto-asento on välttämätön, jotta esim. DC-jännitteen saa näkymään kuvaruudulla. Hitaasti toistuvilla signaaleilla oskilloskooppi ehtii automaattiliipaista turhan aikaisin, jolloin liipaisuhetken tahdistamiseksi signaalin kanssa joutuu käyttämään normal-asentoa. Yleensä on mahdollista kertapyyhkäisy (single sweep), jolloin oskilloskooppi jää pyyhkäisyn jälkeen estotilaan ja siirtyy odotustilaan, kun kertapyyhkäisyvalintaa painetaan uudestaan. Liipaisun kytkeytyminen (trigger coupling) Liipaisupiirin otto on mahdollista kytkeä suoraan (DC) tai ylipäästösuodatettuna (AC), jolloin on helpompi tahdistua pieneen rippelijännitteeseen. Estotila (trigger holdoff) Estotilaa voidaan pidentää holdoff-nupista. Estotilan pidentäminen voi tulla tarpeelliseksi esim., jos mitattava signaali täyttää liipaisuehdon usean kerran jakson aikana. Kuva näyttöruudulla saadaan yksiselitteiseksi vain, jos liipaisu tapahtuu aina vastaavasta nousevasta tai laskevasta reunasta kuin edellisillä pyyhkäisyillä. Holdoffin avulla voidaan ohittaa liipaisuehdon täyttäviä hetkiä, jotta liipaisu tapahuisi oikeasta kohdasta. Liipaisuosan liitännät Ulkoinen liipaisu (ext trigger) Liipaisu suoritetaan tämän signaalin määräämässä tahdissa, mikäli trigger source - kytkin on asennossa ext Kalibrointisignaali Oskilloskoopissa on kalibrointisignaalilähtö, joka on yleensä 1 V, 1 khz sakaraaalto. 18

12 0.2 Viivästetyllä aika-akselilla varustettu oskilloskooppi Viivästetty pyyhkäisy Viivästetyllä pyyhkäisyllä varustetuissa oskilloskoopeissa on kaksi erillistä vaakapoikkeutusramppigeneraattoria, kts kuvat 9 ja 10. Näissä B-vaakapoikkeutusosa on A-vaakapoikkeutusosan kaltainen ja sitä käytetäänkin eräänlaisena apuaika-akselina pyyhkäisyn viivästyksessä. B-vaakapoikkeutusosa poikkeaa A:sta sikäli, että B- ramppigeneraattorissa on lisäksi säädettävä viivästyspiiri. Tutkittavan ilmiön aiheuttama liipaisu laukaisee A-rampin, joka ehdittyään tiettyyn jännitearvoon laukaisee erityisen vertailupiirin avulla B-rampin. Vertailutaso ja sitä kautta viivästysaika ovat säädettävissä tavallisesti kymmenkierroksisella potentiometrillä. B-vaakapoikkeutusrampin alkamista on mahdollista viivästää oskilloskoopista riippuen noin 0,1...10s liipaisupulssin tulosta lukien. A-pyyhkäisyn liipaisutaso mitattava signaali A-pyyhkäisyn ramppi B-pyyhkäisyn liipaisutaso B-pyyhkäisyn ramppi B-pyyhkäisyn pituinen kirkastuspulssi A-säteeseen Kuva 9. Kaaviokuva viivästetyn pyyhkäisyn muodostamisesta. A-pyyhkäisyn säde kirkastetaan B-pyyhkäisyn ajalta, jotta nähdään, minkä osuuden B-pyyhkäisy näyttää A-säteestä. t A-pyyhkäisyn säde kirkastettu osuus B-pyyhkäisyn säde Kuva 10. Kuvan 9 mitattava signaali oskilloskoopin näytöllä, kun A- ja B-säteet on valittu näkymään yhtäaikaa. 19

13 0.3 Digitaalinen oskilloskooppi Digitaaliset oskilloskoopit ovat valloittaneet markkinat analogisilta oskilloskoopeilta monien hyödyllisten ominaisuuksiensa takia. Näitä ovat mitattujen aaltomuotojen tallennus muistiin tai levykkeelle, tulostus oskilloskooppiin liitettävän tulostimen avulla, automaattisten mittausten ja kursorimittausten käyttö sekä oskilloskoopin ohjaus tietokoneella mittausten automatisoimiseksi ja tulosten nopeaksi siirtämiseksi tietokoneeseen jatkokäsittelyä varten Digitaalisen oskilloskoopin toimintaperiaate Tulevasta signaalista otetaan näytteitä, joille tehdään A/D-muunnos 1 nopealla ADmuuntimella, tyypillisesti 8 bitin resoluutiolla. Näin syntyvät tavut talletetaan näytteenottonopeudella nopeaan muistiin, josta tieto kerätään mikroprosessorisysteemiin. Nopeat kertailmiöt tai erittäin hitaasti muuttuvat signaalit saadaan vaivatta näkyviin. Tyypillinen oskilloskoopin kuvaputki kykenee VGAresoluutioon. Koska signaali on muistissa mikroprosessorijärjestelmässä, voidaan toteuttaa erilaisia mittausta tukevia signaalin käsittely- ja analysointitoimintoja. Lisäksi mittausten tulostaminen tavallisella tulostimella tai tulosten siirtäminen tietokoneeseen jatkokäsittelyä varten saadaan mahdolliseksi. kanava 1 pystypoikkeutusvahvistin AD-muunnin ADmuisti kanava 2 mikroprosessorisysteemi TV-kuvaruutu pystypoikkeutusvahvistin AD-muunnin ADmuisti ulkoinen liipaisu (ext. trig.) liipaisukomparaattori viivelaskuri tallennuksen pysäytys kideoskillaattori Kuva 11. Digitaalisen oskilloskoopin lohkokaavio Näytteenoton erityispiirteitä. Seuraavassa kuvataan näytteenottoon liittyviä asioita, jotka tuovat esiin digitaalisuuden tuomia erityispiirteitä. 1 Muunnetaan jännitteet numeroarvoiksi 20

14 Jatkuva pyyhkäisy Työssä käytettävän oskilloskoopin pystypoikkeutusvahvistimen taajuuskaista on 100 MHz. Shannonin näytteenottoteoreeman mukaan tarvitaan vähintään kaksi näytettä jaksoa kohden, jotta siniaalto pystyttäisiin konstruoimaan täydellisenä (Näytteenoton täytyy tapahtua vähintään Nyquistin taajuudella). Käytännössä oskilloskooppi tarvitsee hieman enemmän näytteitä jaksoa kohden. 400 miljoonaa näytettä sekunnissa riittäisi, jotta yhden pyyhkäisyn aikana saataisiin riittävästi näytteitä signaalista, jonka taajuuskaista ulottuu 100 MHz:iin asti. Oskilloskoopin digitointinopeus on kuitenkin vain 20 miljoonaa näytettä (engl. sample) sekunnissa (20 MS/s) yhdelle kanavalle ja 10 MS/s kahdelle kanavalle. Oskilloskoopin hinnassa säästetään hitaan näytteenottotaajuuden ansiosta kymmeniä prosentteja verrattuna oskilloskooppiin, joka näytteistäisi 400 Ms/s, mutta jatkuvalla pyyhkäisyllä päästään 100 MHz kaistanleveyteen asti 100 MHz:n toistuva signaali saadaan kuitenkin näkyviin käyttämällä jatkuvaa pyyhkäisyä. Oskilloskoopin toiminta perustuu satunnaiseen toistuvaan näytteenottoon. Toistuva näytteenotto tarkoittaa sitä, että useiden pyyhkäisyjen aikana otetaan näytteitä signaalista. Näytteenottohetki suhteessa signaalin vaiheeseen muuttuu, jolloin lopulta saadaan konstruoitua signaali, kuva Kuva 12. Signaalin digitointi usean pyyhkäisyn aikana. 10 liipaisutaso Asynkronisuus tarkoittaa sitä, että signaalia digitoidaan jatkuvasti oskilloskoopin oman kellon tahdissa riippumatta liipaisuhetkestä. Kun signaali leikkaa liipaisutason valittuun suuntaan, asettaa oskilloskooppi muistissa olevat, kuten myös liipaisuhetken jälkeen tulevat pisteet liipaisuhetkeen verrattuna oikeisiin paikkoihin. Koska mitattavan signaalin taajuus ja näytteenottotaajuus eivät ole mitenkään synkronissa keskenään, muuttuu näytteenottohetket liipaisuhetkeen verrattuna pyyhkäisystä toiseen, joten vähitellen kertyy riittävän tiheästi pisteitä, jotta signaali saadaan konstruoitua. Asynkronisuudesta on kaksi hyötyä. Ensinnäkin liipaisuhetkeä edeltävältä ajalta saa signaalin näkyviin, mikä analogiaskoopissa olisi hyvin hankala toteuttaa. Toiseksi 21

15 asynkronisuus tekee aliasoitumisen1, jossa aliasoitunut signaali pysyisi stabiilina kuvaruudulla, erittäin epätodennäköiseksi. Joskus kuvaruudulla rullaa nopeasti aliasoitunut signaali, jolloin voi saada väärän käsityksen mitattavan signaalin taajuudesta. Mutta siinä vaiheessa, kun liipaisun saa toimimaan niin, ettei kuva rullaa, on kuvaruudulla varmasti todellinen signaali. Eräs haitta digitaalioskilloskoopeissa on mikroprosessorisysteemin muodostama pullonkaula. Se tahti, jolla mikroprosessorijärjestelmä pystyy päivittämään kuvaruutua on yleensä huomattavan hidas verrattuna näytteenottotaajuuteen. Näyttö pystytään päivittämään muutama kymmenen kertaa sekunnissa, vaikka pyyhkäisynopeus vaatisi näytön päivittämistä kertaa sekunnissa. Esim. satunnaisesti 50 kertaa minuutissa esiintyvää häiriöpiikkiä, joka kuitenkin esiintyy vain n. joka 20000:nnella pyyhkäisyllä mittaussignaalin seassa, voi joutua näinollen odottamaan tunnin, ennen kuin se vilahtaa kuvaruudulla. Analogiaskooppi päivittää näytön joka pyyhkäisyllä, minkä vuoksi piikkien löytämiseen on realistiset mahdollisuudet. Töissä käytettävän alinäytteistävän oskilloskoopin tapauksessa näyte osuu em. pyyhkäisynopeudella niin harvoin tuhatkin kertaa sekunnissa esiintyvän häiriöpiikin kohdalle, ettei piikki käytännössä koskaan näy yhtä pistettä pidempänä kuvaruudulla, vaikka se olisi todelliselta leveydeltään kymmeniä pisteitä. Joissain oskilloskoopeissa on toiminto, jonka avulla piikkien löytämistä voidaan jonkin verran helpottaa (glitch capture). Jos piikit haluaa löytää helpolla, saa varautua hankkimaan varsin kalliin digitaaliskoopin, jossa tiedonkeruu- ja -tallennusnopeutta on parannettu. Kalliissakin oskilloskoopissa voi olla yllättäviä puutteita. Mittaustekniikan laboratorioon ostettiin tutkimuskäyttöön oskilloskooppi, jonka 500 MHz:n vahvistimen perässä oli 2 GS/s digitoiva A/D muunnin. Nopeiden kertailmiöiden mittaamisen ohella ajateltiin käyttää hyväksi oskilloskoopin 50 s kestävää pyyhkäisyä hitaasti muuttuvan signaalin seurantaan erään laitteen säätämisen aikana. Osoittautui, ettei tämä ollut mahdollista, koska oskilloskooppi näytti aaltomuodon kuvaruudulla vasta, kun koko pyyhkäisy oli tehty. Kertapyyhkäisy Kertapyyhkäisy on digitaalisen oskilloskoopin huomattavimpia etuja tavalliseen analogiseen skooppiin verrattuna. (Ennen digitaalisten oskilloskooppien tuloa oli kylläkin markkinoilla kertapyyhkäisyyn kykeneviä muistiputkeen perustuvia analogisia oskilloskooppeja.) Hyvin monet ilmiöt ovat kertaluonteisia tai niin hi- 1 Kun oskilloskooppia käytetään hitaalla pyyhkäisynopeudella, joudutaan rajallisen muistikapasiteetin vuoksi pudottamaan näytteenottotaajuutta. Koska esivahvistin kuitenkin päästää taajuudet yli 100 MHz:iin asti AD-muuntimelle, voi syntyä aliasoitumisilmiö taajuuksilla, jotka ylittävät puolet näytteenottotaajuudesta. Esim. jos signaalin taajuus on täsmälleen sama kuin näytteenottotaajuus, tulee näyte otetuksi aina signaalin samassa vaiheessa, jolloin kuvaruudulla signaali näkyy DC-jännitteenä. Jos signaalin taajuus on 1 Hz yli tai ali näytteenottotaajuuden, näkyy näytöllä 1 Hz signaali, joka on amplitudiltaan yhtä suuri kuin alkuperäinen signaali. Korkea taajuus on näin ollen aliasoitunut alhaiselle taajuudelle. 22

16 taita, ettei niistä saa selkoa oskilloskoopilla, jossa ei ole muistia. Alias-ilmiön mahdollisuutta ei kertapyyhkäisyn yhteydessä kuitenkaan sovi unohtaa. Johtuen työssä käytettävän oskilloskoopin matalahkosta näytteenottotaajuudesta, valmistaja on ilmoittanut, että oskilloskooppi kykenee kertapyyhkäisyllä toimimaan vain 2 MHz:iin asti yhdellä kanavalla ja 1 MHz:iin asti kahdella kanavalla. Oskilloskooppi ei kuitenkaan suodata pois korkeampia taajuuksia, joten syntyy alias-ilmiö taajuuksilla, jotka ovat yli puolet näytteenottotaajuudesta.. Kertapyyhkäisyllä asynkroninen näytteenottokaan ei pelasta tilannetta, kun signaalin taajuus on näytteenottotaajuuden tai sen monikerran tuntumassa. Esim. 20,05 MHz:n siniaalto näkyy näytöllä 50 khz:n siniaaltona. 0.4 Kondensaattori ja kela piirissä Kondensaattorin varaaminen ja varauksen purkaminen Kuva 13. Kondensaattorin varauksen purkaminen. Varautunut kondensaattori (kuva 13) puretaan sulkemalla kytkin hetkellä t = 0. Tällöin duc u c + RI R = 0 RC + uc = 0. (0.1) dt Kyseessä on 1.kertaluvun lineaarinen differentiaaliyhtälö, jonka yleinen ratkaisu on s t s t muotoa uc = U e. Nyt yhtälö 0.1 voidaan kirjoitaa muodossa ( RCs + 1 ) e = 0, t 1 RC josta saadaan s:n arvoksi s =, eli uc = U e. Alkuehdosta u c ( 0) = U C0 RC saadaan U = U C 0. Kondensaattorin yli oleva jännite on siis muotoa u c C t τ = U 0 e (0.2) jossa vakiota τ = RC kutsutaan aikavakioksi. Aikavakio kuvaa muutosilmiön nopeutta. Aikavakion τ kuluttua kytkimen sulkemisesta kondensaattorin jännite on pudonnut 37 prosenttiin (1/e 0,37) alkuperäisestä arvostaan. 23

17 Kuva 14. Kondensaattorin varaaminen. Kondensaattoria varataan (kuva 14) sulkemalla piirin kytkin hetkellä t = 0, jolloin kondensaattorin varaus on nolla. Piirin tilaa kuvaa yhtälö du = uc, (0.3) dt c U U R + uc U = RC + josta saadaan kondensaattorin yli olevaksi jännitteeksi t u = RC c U 1 e. (0.4) Aikavakion τ = RC kuluttua kytkimen sulkemisesta kondensaattorin jännite on noussut 63 prosenttiin (1-1/e 0,63) lopullisesta arvostaan Kelan kytkeminen piiriin Kuva 15. Kelan kytkeminen piiriin. Kela kytketään piiriin sulkemalla kytkin hetkellä t = 0. di U = ur + ul = R i + L (0.5) dt Piiri on alun perin levossa, jolloin virta i ( 0 ) = 0. Jatkuvassa tilassa kela muodostaa oikosulun, jolloin virta i ( ) = U / R. Ratkaisemalla yhtälö 0.5 reunaehtojen avulla, saadaan virran yhtälöksi R E t = L i 1 e R. (0.6) Aikavakio τ = L/R. 24

18 0.4.3 Kelan energiavaraston purkaminen Kuva 16. Kelan energiavaraston purkaminen. Kytkin k 1 avataan ja kytkin k 2 sujetaan hetkellä t = 0, jolloin kela pyrkii jatkamaan virran kulkua vastuksen R 2 kautta. di L di u L = L = R i + i = 0 (0.7) dt R dt Alkutilassa kelan läpi kulkema virta on i ( ) = U / R1 = I 0 ja lopputilassa ( ) = 0 0 L Ratkaisemalla yhtälö 0.7 saadaan kelan läpi kulkevan virran yhtälöksi i. 0 t L / R2 i = I L e, (0.8) missä aikavakio τ = L/R Mittapää Mittapäitä on moneen eri tarkoitukseen: ei-sähköisten ja sähköisten suureiden muuttaminen oskilloskoopilla mitattavaksi jännitteeksi (virtamittapää, painemuuttaja,...). Mittapää voi olla joko aktiivinen tai passiivinen Suuri-impedanssinen mittapää Kun skooppi kytketään mitattavaan piiriin ilman mittapäätä, siitä tulee virtapiirin osa, joka häiritsee piirin alkuperäistä toimintaa. Skoopin äärellinen ottoimpedanssi kuormittaa piiriä. Skoopin ottoimpedanssi muodostuu poikittaisresistanssista, yleensä 1 MΩ, ja sen rinnalla olevasta n. 20 pf:n kapasitanssista. Pienillä taajuuksilla impedanssi on yleensä riittävän suuri, mutta suurilla taajuuksilla kapasitanssi pudottaa impedanssin alas, mikä voi dramaattisesti muuttaa piirin toimintaa. Nopeissa digitaalipiireissä voi lisäksi mittauskaapelin heijastuksien takia syntyä bittivirheitä, koska esim. 1,5 m pitkään mittajohtoon menevä signaali heijastuu skoopista palatakseen piiriin runsaan 10 ns:n jälkeen. Piiriin syntyy näin ylimääräisiä pulsseja. Yleisin mittapää on passiivinen suuri-impedanssinen, jonka avulla ottoimpedanssia kasvatetaan herkkyyden kustannuksella. kuvassa 17 on esitetty kytkentä mittapään liittämisestä oskilloskoopin ottoon. Mittapäässä oleva vastus on lähes mittapään 25

19 C 1 C 2 kärjessä, jolloin mittapäästä tuleva heijastus tulee jo n. 100 ps:n kuluttua, jolloin nopeakaan piiri ei tulkitse heijastusta uudeksi pulssiksi. Mittapää on periaatteeltaan vain jännitteenjakaja, mutta pelkkä vastus ei riitä, vaan tarvitaan myös kompensoiva kondensaattori vastuksen rinnalle, jotta mittapään vaimennussuhde olisi vakio mahdollisimman laajalla taajuusalueella. Kondensaattorin arvo riippuu jännitteenjakosuhteesta sekä mittajohdon ja oskilloskoopin ottokapasitanssista, minkä vuoksi kondensaattorin tulee on säädettävä. Joskus kondensaattorin arvo on kiinteä, jolloin erillinen säädettävä kondensaattori sijaitsee liittimessä, jolla mittapää kytketään skoopin ottoon. Tämä kondensaattori on sähköisesti skoopin oton rinnalla. Resistiivinen jännitteenjakosuhde mittapäässä on 1:m = R 1 R i + R i, (0.9) missä vastukset ovat kuten kuvassa. Sanotaan, että mittapään vaimennus on m-kertainen. Jotta mittapään aikaansaama jännitteen jakosuhde pysyisi vakiona taajuudesta riippumatta, on kapasitiivisen jännitteenjaon oltava yhtä suuri. 1:m = 1 C2 + Ci C + C C 2 i 1 = C1 C + C + C 1 2 i (0.10) Kärki Mittapää R 1 Kaapeli Oskilloskooppi R i C i Maaklepsi Metallikuori Maajohdin toimii suojavaippana Metallikotelo verkkomaa Kuva 17. Mittapää, kaapeli ja vahvistimen otto. Oskilloskoopin vahvistin näkee jännitteen, joka syntyy R i :n ja C i :n sekä kaapelin kapasitanssin C 2 (n. 80 pf/m) yli. Huomaa, että oskilloskoopin maa ja siis myös mittapään maaklepsi kytkeytyy oskilloskoopin verkkojohdon kautta verkkomaahan. Edellisten perusteella päädytään ehtoon: CR = ( C + C) R. (0.11) i i 26

20 0.5.2 Mittapään virittäminen Mittapää voidaan virittää suorakaideaallon (sakara-aallon) avulla. Suorakaideaalto, joka yleensä saadaan skoopista itsestään (cal output), kytketään ottoon mittapään avulla. Kun pyyhkäisynopeus ja muut säädöt on suoritettu niin, että suorakaideaalto näkyy selvästi kuvassa, säädetään mittapään kondensaattorilla aaltomuodon kulmat mahdollisimman suoriksi. Mittapäässä voi olla kytkin, jolla kytketään vaimennus päälle. 1 asennossa vaimennusvastus ja -kondensaattori ohitetaan (yleensä pieniarvoisella vastuksella), 10 asennossa vaimennus on päällä ja ref-asennossa kytkin oikosulkee keskijohtimen maahan, jotta nollatason sijainti voidaan kätevästi tarkastaa skoopin näytöltä. C 1 on liian pieni C 1 on liian suuri oikea viritys Kuva 18. Mittapään virittäminen säätökondensaattorilla 0.6 Tavallisimmat mittaukset oskilloskoopilla Usein riittää, että signaalin aaltomuoto nähdään selkeästi kuvapinnalla, eikä numeerisia arvoja tarvitse tällöin määrittää Amplitudin, taajuuden ja jaksonpituuden mittaus Luettaessa mitattavaa signaalia kuvaavia arvoja kuvapinnalta, on muistettava laittaa asteikkoihin vaikuttavat säätimet cal-asentoon (volts/div ja sec/div) Nousuajan (rise time) ja pulssin pituuden (pulse width) mittaus Ideaalinen askelvaste sisältää äärettömästi taajuuskomponentteja. Äärellisen taajuuskaistan takia käytännön askeleilla on aina äärellinen nousuaika. Koska askelvaste voi käytännössä olla monimutkainen, on sovittu, että nousuaika on 10 % ja 90 % välillä askelen alku- ja lopputasoista. Nousuajan lukemista helpottaa pystypoikkeutusvahvistuksen portaaton säätö. Positiivisen pulssin pituus on määritelty nousevan reunan puolesta välistä laskevan reunan puoleen väliin Vaihe-eron mittaus Vaihe kahden samantaajuisen sinimuotoisen signaalin välillä mitataan seuraavasti. Säädetään signaalien amplitudit yhtäsuuriksi ja luetaan esim. jaksojen alkuhetkien aika-ero. Edellisen suhde signaalien jaksonpituuteen ilmaisee vaihesiirron osuuden 360 vaihesiirrosta 27

21 asettumisaika ylitys 90% vaipuminen (droop) 50% 10% pulssin pituus 50% alitus ennen nousevaa reunaa nousuaika Kuva 19. Pulssin ominaisuuksien määrittelyjä 0.7 Mittaukset Tarvittavat laitteet Kaksisädeoskilloskooppi Mittapää (2 kpl) Signaaligeneraattori RC-piiri ja tasasuuntauspiiri Käytännön mittausten tekeminen laboratoriossa ei ole valmiiden vastauskaavakkeiden täyttämistä. Selkeät muistiinpanot käytetyistä laitteista, mittausjärjestelyistä ja mittaustuloksista ovat yhtä tärkeitä kuin itse mittaustulokset Oskilloskooppiin tutustuminen Mitkä ovat käyttämäsi skoopin tyyppimerkintä, oton resistanssi ja kapasitanssi (ei löydy kaikista oskilloskoopeista), herkin jännitealue ja lyhin pyyhkäisyaika? Hae eri toimintalohkot, nimeä ne ja luettele kaikki lohkoihin liittyvät säätimet ja liitynnät. Onko käyttämässäsi oskilloskoopissa jokin säädin tai liityntä sellainen, jota selostuksessa ei ole mainittu? Mainitse myös, jos joku mielestäsi oleellinen säädin tai liityntä puuttuu Näyttöosan säätimet ja kalibrointi Kytke oskilloskoopin virta päälle ja odota CRT:n lämpiämistä hetken. Säädä säteen kirkkaus sopivaksi ja käyrä tai piste teräväksi. Mikäli et saa sädettä näkyviin, pyydä assistentti apuun. Kytke mittapäät oskilloskooppiin ja suorita mittapäiden kalibrointi. Mikä on käyttämäsi mittapään vaimennussuhde ja vaimennusvastuksen suuruus. Mikä on sisäisen kalibrointisignaalin taajuus ja amplitudi? 28

22 0.7.3 Amplitudin, vaiheen ja jaksonpituuden mittaus Kytke sinimuotoinen signaali RC-alipäästösuodattimen ottoon. Valitse amplitudi siten, että saat hyvän signaalin. Kytke oskilloskoopin mittapäät RC-piirin ottoon ja antoon. Mittaa kompleksinen siirtofunktio UOut UIn (amplitudi/vaihe) vastauskaavakkeessa annetuilla taajuuksilla. Säädä signaalin taajuus signaaligeneraattorin säätönupin asteikon avulla mahdollisimman tarkkaan. Mittaa jaksonpituus oskilloskoopista ja laske siitä signaalin taajuus. R U in C U out Kuva 20. RC-alipäästösuodatin Vertaa mitattuja siirtofunktion arvoja esiselostustehtävissä laskettuihin ja selitä mahdolliset poikkeamat. Muistithan virittää mittapäät? Millä taajuudella signaalin taso on laskenut 3 db (-3 db:n rajataajuus)? Mikä on tällä taajuudella oleva vaihe-ero? Tasasuuntaajapiiri Kytke signaaligeneraattorista 50 Hz sinisignaali, n. 8 V huipusta huippuun, tasasuuntaajapiirin ottoon. Mittaa tasasuunnatun antojännitteen suuruus sekä rippelin (AC-komponentin) suuruus. Mittaa rippeli myös 1 khz:n taajuudella Pulssimittaus, nousuaika Kytke signaaligeneraattorista suorakaideaaltoa skoopin toiseen ottoon. Aseta taajuudeksi 10 khz ja amplitudiksi 5 V. Mittaa nousuaika ja pulssinpituus eli aika, jonka signaali on suurempi kuin 50% maksimiarvosta, kts.kuva 19. Mittaa myös laskevan pulssin osuuden nousuaika (laskevalta reunalta) ja pulssin pituus eli aika, jonka signaali on pienempi kuin 50% maksimista. Vertaa tuloksia keskenään. 29

23 Työn tavoitteet 1 Yleismittarin käyttäminen Oppia tuntemaan tutkittujen yleismittareiden rakenne pääpiirteissään Oppia tuntemaan tutkittujen yleismittareiden suorituskyky pääpiirteissään Oppia tuntemaan tutkittujen mittareiden rajoitukset Oppia käyttämään tavallisia yleismittareita. 1.1 Digitaalisen yleismittarin toiminta Yleismittareilla voidaan yleensä mitata jännitettä, virtaa ja resistanssia. Virta- ja jännitemittauksia voidaan suorittaa niin tasa- kuin vaihtosuureille. Näiden perusominaisuuksien lisäksi mittareissa voi olla runsaasti lisämittausalueita, esim. kapasitanssin, taajuuden tai transistorin virtavahvistuksen mittaamiseen. Tässä työssä on tutkittavana digitaaliset yleismittarit Fluke 115 ja Meterman 30XR, jotka ovat tyypillisiä mittarityyppejä Yleismittarin lohkokaavio Kuvassa 21 on esitetty tyypillisen digitaalisen yleismittarin lohkokaavio. Yleismittarin etuosassa on vaimennin, jolla voidaan valita haluttu jännite-, virta- tai vastusalue. Vastusalueella alueen valinta muuttaa virtageneraattorin virta-arvoa. Seuraavana on vaihto-tasajännitemuunnin, joka yleensä perustuu lineaaripiirin avulla idealisoituun dioditasasuuntaajaan. Viimeisenä asteena ovat analogia-digitaali-muunnin sekä näyttö Analogia-digitaalimuunnin Digitaalisen yleismittarin perusosan muodostaa analogia-digitaalimuunnin (A/Dmuunnin). A/D-muuntimen ominaisuudet määräävät mittarin nopeus-, tarkkuus- ja häiriönsieto-ominaisuudet. Tässä työssä käytettävän digitaalivolttimittarin A/D-muunnin perustuu kaksoisintegrointiin. Kaksoisintegroiva A/D-muunnin (dual-slope A/D converter, kaksoisluiskaanalogia digitaalimuunnin) on yleisimmin käytetty muunnintyyppi digitaalisissa volttimittareissa, yleismittareissa ja muissa hitaissa mittaussovellutuksissa. Se on toiminnaltaan hidas verrattuna muihin muunnintyyppeihin, mutta sillä saavutetaan erittäin hyvä lineaarisuus ja häiriövaimennus. Muuntimen toiminta selviää kuvista 22 ja

24 U R vertailujännite Jännite Jännite DC Virta AC/DC AC A/D Virtagen. Ohm. Näyttö Virta Resistanssi Virranmittausetuvastus Kuva 21. Digitaalisen yleismittarin lohkokaavio. Muunnoksen alussa kytketään mitattava jännite U X integraattorin ottoon. Tuntematonta jännitettä integroidaan vakioaika T 1. Aika määrätään muuntimen kellolla, laskurilla ja ohjauslogiikalla. Tämän jälkeen integraattorin ottoon kytketään negatiivinen vertailujännite U R. Vertailujännitettä integroidaan, kunnes integraattorin antojännite U I laskee nollaan. C U X R U I integraattori komparaattori Kello Ohjauslogiikka Laskuri n digitaalinen anto Kuva 22. Kaksoisintegroiva A/D-muunnin. 31

25 U I t T 1 T 2 Kuva 23. Integraattorin antojännite U I kolmella erisuurella jännitteellä Kello, laskuri ja ohjauslogiikka mittaavat integrointiin kuluvaa aikaa, kunnes komparaattori havaitsee nollajännitteen. Tulokseksi saatu aika T 2 on suoraan verrannollinen mitattavaan jännitteeseen. T 2 TU 1 X = (1.1) U Toimintaperiaatteesta johtuen muuntimen tarkkuus ei ole riippuvainen kellon taajuuden ja integraattorin aikavakion stabiiliudesta, kunhan ne vain pysyvät vakioina muunnoksen ajan. Lisäksi muuntimella saadaan hyvä verkkotaajuisten (50Hz) häiriöiden vaimennus, jos integrointiaika T 1 valitaan häiriön jakson tai sen monikerran pituiseksi Mittareiden näyttämät AC-alueella AC-jännitteen tehollisarvo määritellään niin, että vaihtojännite, joka tuottaa resistiiviseen kuormaan saman keskimääräisen tehon kuin DC-jännite, on tehollisarvoltaan sama kuin em. DC-jännite. Tehollisarvojen avulla voidaan laskea vaihtojännitteiden yhteydessä samanlaisia asioita, kuin DC-jännitteillä. Esim. voidaan laskea 60 W:n hehkulampun virrankulutus tutulla kaavalla I=P/U. AC-jännitteen hetkellinen teho on R 2 U() t Pt () =, (1.2) R missä U(t) on hetkellinen jännite ja R on kuormaresistanssi. Keskimääräinen teho on näin ollen P Ave T U() t 2 R dt 0 =, (1.3) T 32

26 missä T on jaksonaika. Jos signaali ei ole jaksollinen, valitaan integrointiaika T niin, että usean perättäisen mittauksen välillä ei tule suurta hajontaa. Keskimääräisestä tehosta voidaan laskea jännitteen tehollisarvo U = P R. (1.4) RMS Ave Esimerkiksi siniaallolla tehollisarvo on 1 2 huippuarvosta tai π = 111, kertaa 2 2 jännitteen tasasuunnattu keskiarvo. Yleismittarin vaste on yleensä joko keskiarvoon tai tehollisarvoon pohjautuva. Koska kuitenkin usein ollaan kiinnostuneita tehollisarvosta, on keskiarvonäyttöinen yleismittari säädetty näyttämään sinimuotoisille signaaleille tehollisarvoa kertomalla keskiarvo luvulla 1,11. Tällainen mittari näyttää tehollisarvoa ainoastaan sinimuotoisille signaaleille. Muilla aaltomuodoilla voidaan oikea tehollisarvo kuitenkin laskea, mikäli aaltomuoto tunnetaan. Keskiarvopohjaisia mittareita ovat mm. kiertokäämimittarit sekä yksinkertaisemmat digitaalivolttimittarit (Meterman 30XR). Tehollisarvonäyttöisiä ovat mm. kiertorautamittarit (käytetään taulumittarina sähkövoimatekniikassa) sekä digitaaliyleismittarit, joissa tehollisarvo lasketaan tarkoitukseen kehitetyllä mikropiirillä. Esimerkkinä tällaisesta todellista tehollisarvoa näyttävästä mittareista käsitellään laboratoriotöissä yleismittaria Fluke 115. Useimmilla yleismittareilla ei DC-komponentti vaikuta näyttämään vaihtosuureita mitattaessa (=mittari ACkytketty), mutta on myös olemassa mittareita, jotka mittaavat koko signaalin (AC+DC) arvoa. Molemmat tässä työssä käytettävät yleismittarit ovat vaihtosuureita mitattaessa AC-kytkettyjä Virran mittaus pihtivirtamittarilla Virtaa voi mitata myös katkaisematta piiriä käyttämällä pihtivirtamittaria. Johtimessa kulkeva virta synnyttää ympärilleen magneettikentän, jonka suuruutta mitataan laittamalla pihtimittarin silmukka johtimen ympärille. Magneettikentän suuruuden avulla määritetään johtimessa kulkeva virta. Yksinkertaisemmat AC-mittarit mittaavat vain vaihtovirtaa, ja niiden toiminta perustuu sähkömagneettiseen induktioon. AC/DC mittarit käyttävät hyväkseen Hallilmiötä 1 ja pystyvät havaitsemaan myös staattisen magneettikentän, eli mittaamaan sekä vaihto- että tasavirtaa. Kuten yleismittareissa, myös pihtivirtamittareissa vaste on joko todelliseen tehollisarvoon (TRMS) tai tasasuunnattuun keskiarvoon pohjautuva, jolloin oikea lukema saadaan vain sinimuotoiselle vaihtovirralle. 1 Hall-ilmiö viittaa potentiaalieroon (Hall-jännite) johtimen vastakkaisissa päissä, kun johtimen läpi kulkee virta ja se on sijoitettu magneettikenttään. Jännite syntyy kohtisuoraan virran suuntaan ja magneettikenttään nähden. 33

27 Saatavilla on myös pelkkiä virtapihtejä, joissa on ainoastaan virran jännitteeksi (tai virraksi) muuntava osa, ja joista siis puuttuu mittariosa. Muuntosuhde voi olla esimerkiksi 10 mv/a. Tälläiset pihdit kytketään yleismittariin tai oskilloskoopiin, jolloin myös virran käyrämuoto voidaan saada näkyviin. Tässä työssä käytetään Fluke 322 -keskiarvopohjaista pihtivirtamittaria, sekä Meterman CT238 virtapihtiä, jonka vaste riippuu mittarista, johon se kytketään. Mitatusta virrasta lasketaan teho kertomalla se jännitteellä. Vaihtovirtapiireissä todellinen teho saadaan tällä tavalla vain täysin resistiivisella kuormalla. Kuormassa on usein myös reaktiivisia (eli induktiivisia tai kapasitiivisia) komponentteja, jolloin jännite- ja virtakäyrät eivät ole samassa vaiheessa. Näin saatu teho on näennäisteho S. Pätötehon P, P S cosϕ = U RMS I cosϕ (1.5) = RMS saamiseksi näennäisteho on vielä kerrottava tehokertoimella cos φ, joka on virran ja jännitteen vaihe-eron kosinin itseisarvo. Toinen asia, joka tulee ottaa huomioon tehoa laskettaessa on ei-lineaariset kuormat, esimerkiksi hakkuri-tehonlähteet. Tällaisia teholähteitä käytetään yleisesti kodin elektroniikkalaitteissa, esimerkiksi tietokoneissa. Hakkuriin menevä virta ei ole aina sinimuotoista, mikä tarkoittaa, että oikea lukema saadaan vain True RMS -mittarilla Pienten resistanssien mittaus Käytettäessä tyypillistä yleismittaria (kuva 21) summautuu mittausjohtimien resistanssi mitattavaan vastukseen. Pieniä resistansseja (< 1 Ω) mitattaessa yhdysjohtimien resistanssin ja liitosresistanssien vaikutus mittaustulokseen voi kasvaa merkittäväksi. Pienten resistanssien mittauksessa nelipistemenetelmä eliminoi tehokkaasti haitallisten resistanssien vaikutusta (kuva 24). Mitattavan resistanssin (R) läpi kulkeva virta on vakio riippumatta johdin- ja ylimenoresistansseista ja jännitemittari mittaa vain tutkittavan vastuksen yli olevaa jännitettä. Työssä käytetään pienten resistanssien mittaukseen yleismittaria HP 3468A tai HP 34401A, joissa on nelipistemittausmahdollisuus. 34

28 liitos- ja johdinresistanssit I R V jännitemittaus mittausvirtalähde Kuva 24. Vastuksen nelipistemittaus. Virtalähde on sisäänrakennettu mittariin Tutkittavat yleismittarit Tutkittavana on kaksi kolmen ja puolen numeron yleismittaria Fluke 115 (suurin näyttämä 6000), sekä Meterman 30XR (suurin näyttämä 1999). Molemmissa mittareissa mittaus perustuu kaksoisintegroivaan AD-muuntimeen. Vaihtojännitteen ja -virran osalta Fluke 115 mittaa suoraan tehollisarvoa (true root mean square, TRMS), joten mittari näyttää oikein vaihtosuureen tehollisarvoa aaltomuodosta riippumatta. Meterman 30XR edustaa hieman yksinkertaisempaa tekniikkaa, sillä sen näyttämä on AC-alueilla tasasuunnattuun keskiarvoon verrannollinen, korjattuna kertoimella 1,11 näyttämään sinimuotoiselle signaalille tehollisarvoa. Muilla aaltomuodoilla Meterman 30XR:n näyttämä eroaa todellisesta tehollisarvosta. Molemmat mittarit ovat AC-kytkettyjä, joten niillä vaihtosuureita mitattaessa saadaan arvo pelkästään vaihtokomponentille. Jos halutaan koko signaalin tehollisarvo, täytyy se laskea kaavalla RMS 2 DC 2 ACRMS U = U + U. (1.6) 35

29 1.2 Mittaukset Tarvittavat laitteet Yleismittari Fluke 115 Yleismittari Meterman 30XR Yleismittari HP 3468A tai HP 34401A Pihtivirtamittari Fluke 322 Virtapihti oskilloskoopille Meterman CT238 Jännitelähde Mascot 0-30 V Oskilloskooppi Säätövastus Pieni vastus Funktiogeneraattori Musta laatikko, väriltään harmaa Vastusmittauskytkentä Tietokone, jossa muunneltu virtajohto Virran ja jännitteen mittaus Kytke jännitelähde, vastuskytkentä sekä kaksi mittaria siten, että saat mitattua vastuksen R 1 yli olevan jänniteen sekä sen läpi kulkevan virran. Säädä jännitelähteen jännitteeksi n. 5V. Laske mittausten perusteella vastuksen R 1 arvo. Tee tarvittavat muutokset kytkentään ja määritä samalla tavalla epäideaalisuusresistanssien R 2 arvo AC-jännitteen mittaus Mittaa kummallakin mittarilla funktiogeneraattorin lähdöstä saatavat sini-, kolmioja suorakaidejännitteet 100 Hz:n taajuudella (tutki riippuuko mittaustulos siitä, onko vain toinen vai molemmat mittarit kytkettynä). Käytä oskilloskooppia säätääksesi kunkin aaltomuodon amplitudiksi 5 V huipusta huippuun (ilman kuormaa) ja tasajännitetasoksi 0 V. Käytä äskeistä kalibrointiasi hyväksesi. Lisää ulostulosignaaliin +2V tasajännite (offset) ja toista mittaukset Virtamittaus, mittarin jännitehäviö Mittaa mittarien yli jäävä jännite 100mA:n virralla. Meterman 30XR:lla asteikoksi valitaan 200 ma. Suorita mittaus kuvan 25 mukaisesti kytkemällä toinen mittareista jännite- ja toinen virtamittariksi. Toista mittaus, kun olet vaihtanut mittareiden toimintatapoja. HUOM! Aseta säätövastus maksimiarvoonsa ennen jännitelähteen kytkemistä ja varmista asia mittaamalla säätövastuksen arvo yleismittarin ohmiasennolla. Sopiva arvo jännitteelle on noin 5V. 36

0 Kaksisädeoskilloskoopin käyttö

0 Kaksisädeoskilloskoopin käyttö 0 Kaksisädeoskilloskoopin käyttö Työn tavoitteet Oppia oskilloskoopin toimintaperiaate Oppia tavallisen kaksisädeoskilloskoopin käyttö Oppia mittaamaan jaksollisia signaaleja Oppia mittapään tarkoitus

Lisätiedot

0 Kaksisädeoskilloskoopin käyttö

0 Kaksisädeoskilloskoopin käyttö 0 Kaksisädeoskilloskoopin käyttö Työn tavoitteet Oppia oskilloskoopin toimintaperiaate Oppia tavallisen kaksisädeoskilloskoopin käyttö Oppia mittaamaan jaksollisia signaaleja Oppia mittapään tarkoitus

Lisätiedot

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014 Mittalaitetekniikka NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014 1 1. VAIHTOSÄHKÖ, PERUSKÄSITTEITÄ AC = Alternating current Jatkossa puhutaan vaihtojännitteestä. Yhtä hyvin voitaisiin tarkastella

Lisätiedot

Oikeanlaisten virtapihtien valinta Aloita vastaamalla seuraaviin kysymyksiin löytääksesi oikeantyyppiset virtapihdit haluamaasi käyttökohteeseen.

Oikeanlaisten virtapihtien valinta Aloita vastaamalla seuraaviin kysymyksiin löytääksesi oikeantyyppiset virtapihdit haluamaasi käyttökohteeseen. Oikeanlaisten virtapihtien valinta Aloita vastaamalla seuraaviin kysymyksiin löytääksesi oikeantyyppiset virtapihdit haluamaasi käyttökohteeseen. 1. Tuletko mittaamaan AC tai DC -virtaa? (DC -pihdit luokitellaan

Lisätiedot

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan VAIHTOVIRTAPIIRI 1 Johdanto Vaihtovirtapiirien käsittely perustuu kolmen peruskomponentin, vastuksen (resistanssi R), kelan (induktanssi L) ja kondensaattorin (kapasitanssi C) toimintaan. Tarkastellaan

Lisätiedot

1 Yleismittarin käyttäminen

1 Yleismittarin käyttäminen Työn tavoitteet 1 Yleismittarin käyttäminen Oppia tuntemaan tutkittujen yleismittareiden rakenne pääpiirteissään Oppia tuntemaan tutkittujen yleismittareiden suorituskyky pääpiirteissään Oppia tuntemaan

Lisätiedot

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT Työn tavoitteet o Havainnollistaa vaihtovirtapiirien toimintaa o Syventää ymmärtämystä aiheeseen liittyvästä fysiikasta 1 Johdanto Tasavirta oli 1900 luvun alussa kilpaileva

Lisätiedot

4B. Tasasuuntauksen tutkiminen oskilloskoopilla.

4B. Tasasuuntauksen tutkiminen oskilloskoopilla. TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1 4B. Tasasuuntauksen tutkiminen oskilloskoopilla. Teoriaa oskilloskoopista Oskilloskooppi on laite, joka muuttaa sähköisen signaalin näkyvään muotoon. Useimmiten sillä

Lisätiedot

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto. 2 Teoreettista taustaa

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto. 2 Teoreettista taustaa FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT Työn tavoitteita o Havainnollistaa vaihtovirtapiirien toimintaa o Syventää ymmärtämystä aiheeseen liittyvästä fysiikasta 1 Johdanto Tasavirta oli 1900 luvun alussa kilpaileva

Lisätiedot

Operaatiovahvistimen vahvistus voidaan säätää halutun suuruiseksi käyttämällä takaisinkytkentävastusta.

Operaatiovahvistimen vahvistus voidaan säätää halutun suuruiseksi käyttämällä takaisinkytkentävastusta. TYÖ 11. Operaatiovahvistin Operaatiovahvistin on mikropiiri ( koostuu useista transistoreista, vastuksista ja kondensaattoreista juotettuna pienelle piipalaselle ), jota voidaan käyttää useisiin eri kytkentöihin.

Lisätiedot

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Antti Karjalainen, PRK 30.10.2014 Komponenttien esittelytaktiikka Toiminta, (Teoria), Käyttö jännite, virta, teho, taajuus, impedanssi ja näiden yksiköt:

Lisätiedot

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS Päivitetty: 23/01/2009 TP 2-1 2. A/D-muunnos Työn tarkoitus Tässä työssä demotaan A/D-muunnoksen ominaisuuksia ja ongelmia. Tarkoitus on osoittaa käytännössä, miten bittimäärä

Lisätiedot

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen.

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen. ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen. X.X.2015 Tehtävä 1 Bipolaaritransistoria käytetään alla olevan kuvan mukaisessa kytkennässä, jossa V CC = 40 V ja kuormavastus

Lisätiedot

S-108.3020 Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010

S-108.3020 Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010 1/7 S-108.3020 Elektroniikan häiriökysymykset Laboratoriotyö, kevät 2010 Häiriöiden kytkeytyminen yhteisen impedanssin kautta lämpötilasäätimessä Viimeksi päivitetty 25.2.2010 / MO 2/7 Johdanto Sähköisiä

Lisätiedot

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS 2-1 2. A/D-muunnos Työn tarkoitus Tässä työssä demotaan A/D-muunnoksen ominaisuuksia ja ongelmia. Tarkoitus on osoittaa käytännössä, miten bittimäärä ja näytteenottotaajuus

Lisätiedot

LABORAATIO 1, YLEISMITTARI JA PERUSMITTAUKSET

LABORAATIO 1, YLEISMITTARI JA PERUSMITTAUKSET KAJAANIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikan ja liikenteen ala VAHVAVIRTATEKNIIKAN LABORAATIOT H.Honkanen LABORAATIO 1, YLEISMITTARI JA PERUSMITTAUKSET YLEISTÄ YLEISMITTARIN OMINAISUUKSISTA: Tässä laboratoriotyössä

Lisätiedot

IMPEDANSSIMITTAUKSIA. 1 Työn tavoitteet

IMPEDANSSIMITTAUKSIA. 1 Työn tavoitteet 1 IMPEDANSSIMITTAUKSIA 1 Työn tavoitteet Tässä työssä tutustut vaihtojännitteiden ja virtojen sekä vaihtovirtapiirissä olevien komponenttien impedanssien suuruuksien eli vaihtovirtavastusten mittaamiseen.

Lisätiedot

LOPPURAPORTTI 19.11.2007. Lämpötilahälytin. 0278116 Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi

LOPPURAPORTTI 19.11.2007. Lämpötilahälytin. 0278116 Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi LOPPURAPORTTI 19.11.2007 Lämpötilahälytin 0278116 Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi KÄYTETYT MERKINNÄT JA LYHENTEET... 3 JOHDANTO... 4 1. ESISELOSTUS... 5 1.1 Diodi anturina... 5 1.2 Lämpötilan ilmaisu...

Lisätiedot

FYSP105 / K3 RC-SUODATTIMET

FYSP105 / K3 RC-SUODATTIMET FYSP105 / K3 R-SODATTIMET Työn tavoitteita tutustua R-suodattimien toimintaan oppia mitoittamaan tutkittava kytkentä laiterajoitusten mukaisesti kerrata oskilloskoopin käyttöä vaihtosähkömittauksissa Työssä

Lisätiedot

6. Analogisen signaalin liittäminen mikroprosessoriin 2 6.1 Näytteenotto analogisesta signaalista 2 6.2. DA-muuntimet 4

6. Analogisen signaalin liittäminen mikroprosessoriin 2 6.1 Näytteenotto analogisesta signaalista 2 6.2. DA-muuntimet 4 Datamuuntimet 1 Pekka antala 19.11.2012 Datamuuntimet 6. Analogisen signaalin liittäminen mikroprosessoriin 2 6.1 Näytteenotto analogisesta signaalista 2 6.2. DA-muuntimet 4 7. AD-muuntimet 5 7.1 Analoginen

Lisätiedot

Perusmittalaitteet 2. Yleismittari Taajuuslaskuri

Perusmittalaitteet 2. Yleismittari Taajuuslaskuri Mittaustekniikan perusteet / luento 4 Perusmittalaitteet 2 Digitaalinen yleismittari Yleisimmin sähkötekniikassa käytetty mittalaite. Yleismittari aajuuslaskuri Huomaa mittareiden toisistaan poikkeaat

Lisätiedot

S-108.180 Elektroniset mittaukset ja elektroniikan häiriökysymykset. Vanhoja tenttitehtäviä

S-108.180 Elektroniset mittaukset ja elektroniikan häiriökysymykset. Vanhoja tenttitehtäviä S-18.18 Elektroniset mittaukset ja elektroniikan häiriökysymykset 1. Vastaa lyhyesti: a) Mitä on kohina (yleisesti)? b) Miten määritellään kohinaluku? c) Miten / missä syntyy raekohinaa? Vanhoja tenttitehtäviä

Lisätiedot

KOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina )

KOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina ) KOHINA H. Honkanen N = Noise ( Kohina ) LÄMÖKOHINA Johtimessa tai vastuksessa olevien vapaiden elektronien määrä ei ole vakio, vaan se vaihtelee satunnaisesti. Nämä vaihtelut aikaansaavat jännitteen johtimeen

Lisätiedot

DC-moottorin pyörimisnopeuden mittaaminen back-emf-menetelmällä

DC-moottorin pyörimisnopeuden mittaaminen back-emf-menetelmällä 1 DC-moottorin pyörimisnopeuden mittaaminen back-emf-menetelmällä JK 23.10.2007 Johdanto Harrasteroboteissa käytetään useimmiten voimanlähteenä DC-moottoria. Tämä moottorityyppi on monessa suhteessa kätevä

Lisätiedot

Kuva 1. Vastus (R), kondensaattori (C) ja käämi (L). Sinimuotoinen vaihtojännite

Kuva 1. Vastus (R), kondensaattori (C) ja käämi (L). Sinimuotoinen vaihtojännite TYÖ 54. VAIHE-EO JA ESONANSSI Tehtävä Välineet Taustatietoja Tehtävänä on mitata ja tutkia jännitteiden vaihe-eroa vaihtovirtapiirissä, jossa on kaksi vastusta, vastus ja käämi sekä vastus ja kondensaattori.

Lisätiedot

PERMITTIIVISYYS. 1 Johdanto. 1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla . (1) , (2) (3) . (4) Permittiivisyys

PERMITTIIVISYYS. 1 Johdanto. 1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla . (1) , (2) (3) . (4) Permittiivisyys PERMITTIIVISYYS 1 Johdanto Tarkastellaan tasokondensaattoria, joka koostuu kahdesta yhdensuuntaisesta metallilevystä Siirretään varausta levystä toiseen, jolloin levyissä on varaukset ja ja levyjen välillä

Lisätiedot

Laitteita - Yleismittari

Laitteita - Yleismittari Laitteita - Yleismittari Yleistyökalu mittauksissa Yleensä digitaalisia Mittaustoimintoja Jännite (AC ja DC) Virta (AC ja DC) Vastus Diodi Lämpötila Transistori Kapasitanssi Induktanssi Taajuus 1 Yleismittarin

Lisätiedot

MITTALAITTEIDEN OMINAISUUKSIA ja RAJOITUKSIA

MITTALAITTEIDEN OMINAISUUKSIA ja RAJOITUKSIA KAJAANIN AMMATTIKORKEAKOL Tekniikan ja liikenteen ala TYÖ 21 ELEKTRONIIKAN LABORAATIOT H.Honkanen MITTALAITTEIDEN OMINAISKSIA ja RAJOITKSIA TYÖN TAVOITE: Tässä laboratoriotyössä tutustumme mittalaitteiden

Lisätiedot

1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla

1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla PERMITTIIVISYYS Johdanto Tarkastellaan tasokondensaattoria, joka koostuu kahdesta yhdensuuntaisesta metallilevystä. Siirretään varausta levystä toiseen, jolloin levyissä on varaukset +Q ja Q ja levyjen

Lisätiedot

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Antti Karjalainen, PRK 14.11.2013 Komponenttien esittelytaktiikka Toiminta, (Teoria), Käyttö jännite, virta, teho, taajuus, impedanssi ja näiden yksiköt:

Lisätiedot

LABORATORIOTYÖ 3 VAIHELUKITTU VAHVISTIN

LABORATORIOTYÖ 3 VAIHELUKITTU VAHVISTIN LABORATORIOTYÖ 3 VAIHELUKITTU VAHVISTIN Päivitetty: 23/01/2009 TP 3-1 3. VAIHELUKITTU VAHVISTIN Työn tavoitteet Työn tavoitteena on oppia vaihelukitun vahvistimen toimintaperiaate ja käyttömahdollisuudet

Lisätiedot

Taitaja2004/Elektroniikka Semifinaali 19.11.2003

Taitaja2004/Elektroniikka Semifinaali 19.11.2003 Taitaja2004/Elektroniikka Semifinaali 19.11.2003 Teoriatehtävät Nimi: Oppilaitos: Ohje: Tehtävät ovat suurimmaksi osaksi vaihtoehtotehtäviä, mutta tarkoitus on, että lasket tehtävät ja valitset sitten

Lisätiedot

FYS206/5 Vaihtovirtakomponentit

FYS206/5 Vaihtovirtakomponentit FYS206/5 Vaihtovirtakomponentit Tässä työssä pyritään syventämään vaihtovirtakomponentteihin liittyviä käsitteitä. Tunnetusti esimerkiksi käsitteet impedanssi, reaktanssi ja vaihesiirto ovat aina hyvin

Lisätiedot

OPERAATIOVAHVISTIMET 2. Operaatiovahvistimen ominaisuuksia

OPERAATIOVAHVISTIMET 2. Operaatiovahvistimen ominaisuuksia KAJAANIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikan ja liikenteen ala TYÖ 11 ELEKTRONIIKAN LABORAATIOT H.Honkanen OPERAATIOVAHVISTIMET 2. Operaatiovahvistimen ominaisuuksia TYÖN TAVOITE Tutustua operaatiovahvistinkytkentään

Lisätiedot

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen DEE-11000 Piirianalyysi Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet 1 Vaihtovirta vs tasavirta Sähkömagneettinen induktio tuottaa kaikissa pyörivissä generaattoreissa vaihtojännitettä. Vaihtosähköä on

Lisätiedot

S-108.1020 Mittaustekniikan perusteet Y - Tentti

S-108.1020 Mittaustekniikan perusteet Y - Tentti S-108.1020 Mittaustekniikan perusteet Y - Tentti 15.12.06/Kärhä Merkitse vastauspaperiin laboratoriotöiden suoritusvuosi. 1. Ohessa on 12 väittämää antureista. Ovatko väittämät oikein vai väärin? Oikeasta

Lisätiedot

A/D-muuntimia. Flash ADC

A/D-muuntimia. Flash ADC A/D-muuntimia A/D-muuntimen valintakriteerit: - bittien lukumäärä instrumentointi 6 16 audio/video/kommunikointi/ym. 16 18 erikoissovellukset 20 22 - Tarvittava nopeus hidas > 100 μs (

Lisätiedot

R = Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen on tällöin jännitteenjako = 1

R = Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen on tällöin jännitteenjako = 1 Fysiikan mittausmenetelmät I syksy 206 Laskuharjoitus 4. Merkitään kaapelin resistanssin ja kuormaksi kytketyn piirin sisäänmenoimpedanssia summana R 000.2 Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen

Lisätiedot

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan. cos sin.

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan. cos sin. VAIHTOVIRTAPIIRI 1 Johdanto Vaihtovirtapiirien käsittely perustuu kolmen peruskomponentin, vastuksen (resistanssi R), kelan (induktanssi L) ja kondensaattorin (kapasitanssi C) toimintaan. Tarkastellaan

Lisätiedot

S-108.1010 Mittaustekniikan perusteet A. Esiselostustehtävät 2006. Erityisesti huomioitava

S-108.1010 Mittaustekniikan perusteet A. Esiselostustehtävät 2006. Erityisesti huomioitava S-108.1010 Mittaustekniikan perusteet A Esiselostustehtävät 2006 Ryhmän tulee merkitä vastauspaperiin työn numero, ryhmän numero, työn päivämäärä ja ryhmän jäsenten nimet. Vastaukset on kirjoitettava siististi

Lisätiedot

DIODIN OMINAISKÄYRÄ TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ

DIODIN OMINAISKÄYRÄ TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ 1 IOIN OMINAISKÄYRÄ JA TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ MOTIVOINTI Työ opettaa mittaamaan erityyppisten diodien ominaiskäyrät käyttämällä oskilloskooppia XYpiirturina Työssä opetellaan mittaamaan transistorin

Lisätiedot

Käytännön radiotekniikkaa: Epälineaarinen komponentti ja signaalien siirtely taajuusalueessa (+ laboratoriotyön 2 esittely)

Käytännön radiotekniikkaa: Epälineaarinen komponentti ja signaalien siirtely taajuusalueessa (+ laboratoriotyön 2 esittely) Käytännön radiotekniikkaa: Epälineaarinen komponentti ja signaalien siirtely taajuusalueessa (+ laboratoriotyön 2 esittely) ELEC-C5070 Elektroniikkapaja, 21.9.2015 Huom: Kurssissa on myöhemmin erikseen

Lisätiedot

EVTEK/ Antti Piironen & Pekka Valtonen 1/6 TM01S/ Elektroniikan komponentit ja järjestelmät Laboraatiot, Syksy 2003

EVTEK/ Antti Piironen & Pekka Valtonen 1/6 TM01S/ Elektroniikan komponentit ja järjestelmät Laboraatiot, Syksy 2003 EVTEK/ Antti Piironen & Pekka Valtonen 1/6 TM01S/ Elektroniikan komponentit ja järjestelmät Laboraatiot, Syksy 2003 LABORATORIOTÖIDEN OHJEET (Mukaillen työkirjaa "Teknillisten oppilaitosten Elektroniikka";

Lisätiedot

Radioamatöörikurssi 2014

Radioamatöörikurssi 2014 Radioamatöörikurssi 2014 Polyteknikkojen Radiokerho Radiotekniikka 4.11.2014 Tatu, OH2EAT 1 / 25 Vahvistimet Vahvistin ottaa signaalin sisään ja antaa sen ulos suurempitehoisena Tehovahvistus, db Jännitevahvistus

Lisätiedot

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi Physica 9. painos (0) RATKAST. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi RATKAST:. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi. a) Vaihtovirran tehollinen arvo on yhtä suuri kuin sellaisen tasavirran arvo, joka tuottaa vastuksessa

Lisätiedot

Pinces AC-virtapihdit ampèremetriques pour courant AC

Pinces AC-virtapihdit ampèremetriques pour courant AC Pinces AC-virtapihdit ampèremetriques pour courant AC MINI-SARJA Pienikokoinen, kompakti sekä erittäin kestävä minipihtisarja on suunniteltu mittaamaan virtoja muutamasta milliampeerista jopa 150 A AC

Lisätiedot

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt Häiriöt peittävät mitattavia signaaleja Häriölähteitä: Sähköverkko 240 V, 50 Hz Moottorit Kytkimet Releet, muuntajat Virtalähteet Loisteputkivalaisimet Kännykät Radiolähettimet,

Lisätiedot

Signaalien datamuunnokset. Näytteenotto ja pito -piirit

Signaalien datamuunnokset. Näytteenotto ja pito -piirit Signaalien datamuunnokset Muunnoskomponentit Näytteenotto ja pitopiirit Multiplekserit A/D-muuntimet Jännitereferenssit D/A-muuntimet Petri Kärhä 26/02/2008 Signaalien datamuunnokset 1 Näytteenotto ja

Lisätiedot

TASA- JA VAIHTOVIRTAPIIRIEN LABORAATIOTYÖ 5 SUODATINPIIRIT

TASA- JA VAIHTOVIRTAPIIRIEN LABORAATIOTYÖ 5 SUODATINPIIRIT TASA- JA VAIHTOVIRTAPIIRIEN LABORAATIOTYÖ 5 SUODATINPIIRIT Työselostuksen laatija: Tommi Tauriainen Luokka: TTE7SN1 Ohjaaja: Jaakko Kaski Työn tekopvm: 02.12.2008 Selostuksen luovutuspvm: 16.12.2008 Tekniikan

Lisätiedot

VAIHTOVIRTAPIIRI. 1 Työn tavoitteet

VAIHTOVIRTAPIIRI. 1 Työn tavoitteet Oulun yliopisto Fysiikan opetuslaboratorio Sähkö- ja magnetismiopin laboratoriotyöt AHTOTAP Työn tavoitteet aihtovirran ja jännitteen suunta vaihtelee ajan funktiona. Esimerkiksi Suomessa käytettävä verkkovirta

Lisätiedot

Perusmittalaitteet 3. Yleismittari. Mittaustekniikan perusteet / luento 5. Digitaalinen yleismittari. Digitaalinen yleismittari.

Perusmittalaitteet 3. Yleismittari. Mittaustekniikan perusteet / luento 5. Digitaalinen yleismittari. Digitaalinen yleismittari. Mittaustekniikan perusteet / luento 5 Perusmittalaitteet 3 Yleismittari Yleisimmin sähkötekniikassa käytetty mittalaite. Kahta perustyyppiä: Analogimittari Kiertokäämimittari Ei enää juurikaan käytössä

Lisätiedot

Sähköstatiikan laskuissa useat kaavat yksinkertaistuvat hieman, jos vakio C kirjoitetaan muotoon

Sähköstatiikan laskuissa useat kaavat yksinkertaistuvat hieman, jos vakio C kirjoitetaan muotoon 30 SÄHKÖVAKIO 30 Sähkövakio ja Coulombin laki Coulombin lain mukaan kahden tyhjiössä olevan pistevarauksen q ja q 2 välinen voima F on suoraan verrannollinen varauksiin ja kääntäen verrannollinen varausten

Lisätiedot

Oikosulkumoottorikäyttö

Oikosulkumoottorikäyttö Oikosulkumoottorikäyttö 1 DEE-33040 Sähkömoottorikäyttöjen laboratoriotyöt TTY Oikosulkumoottorikäyttö T. Kantell & S. Pettersson 2 Laboratoriomittauksia suorassa verkkokäytössä 2.1 Käynnistysvirtojen

Lisätiedot

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen EMC - Kaapelointi ja kytkeytyminen Kaapelointi merkittävä EMC-ominaisuuksien kannalta yleensä pituudeltaan suurin elektroniikan osa > toimii helposti antennina

Lisätiedot

Tietoliikennesignaalit & spektri

Tietoliikennesignaalit & spektri Tietoliikennesignaalit & spektri 1 Tietoliikenne = informaation siirtoa sähköisiä signaaleja käyttäen. Signaali = vaihteleva jännite (tms.), jonka vaihteluun on sisällytetty informaatiota. Signaalin ominaisuuksia

Lisätiedot

MITTAUSTEKNIIKAN LABORATORIOTYÖOHJE TYÖ 4. LÄMPÖTILA ja PAINELÄHETTIMEN KALIBROINTI FLUKE 702 PROSESSIKALIBRAATTORILLA

MITTAUSTEKNIIKAN LABORATORIOTYÖOHJE TYÖ 4. LÄMPÖTILA ja PAINELÄHETTIMEN KALIBROINTI FLUKE 702 PROSESSIKALIBRAATTORILLA OAMK / Tekniikan yksikkö MITTAUSTEKNIIKAN LABORATORIOTYÖOHJE TYÖ 4 LÄMPÖTILA ja PAINELÄHETTIMEN KALIBROINTI FLUKE 702 PROSESSIKALIBRAATTORILLA Tero Hietanen ja Heikki Kurki TEHTÄVÄN MÄÄRITTELY Työn tehtävänä

Lisätiedot

HARJOITUS 7 SEISOVAT AALLOT TAVOITE

HARJOITUS 7 SEISOVAT AALLOT TAVOITE SEISOVAT AALLOT TAVOITE Tässä harjoituksessa opit käyttämään rakolinjaa. Toteat myös seisovan aallon kuvion kolmella eri kuormalla: oikosuljetulla, sovittamattomalla ja sovitetulla kuormalla. Tämän lisäksi

Lisätiedot

Sähkötekniikka. NBIELS12 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Sähkötekniikka. NBIELS12 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014 Sähkötekniikka NBIELS12 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014 1 1. VAIHTOSÄHKÖ, PERUSKÄSITTEITÄ AC = Alternating current Jatkossa puhutaan vaihtojännitteestä. Yhtä hyvin voitaisiin tarkastella vaihtovirtaa!

Lisätiedot

2003 Eero Alkkiomäki (OH6GMT) 2009 Tiiti Kellomäki (OH3HNY)

2003 Eero Alkkiomäki (OH6GMT) 2009 Tiiti Kellomäki (OH3HNY) Häiriöt ja mittaaminen 2003 Eero Alkkiomäki (OH6GMT) 2009 Tiiti Kellomäki (OH3HNY) Häiriötyypit sähkömagneettisesti kytkeytyvät puutteellinen kotelointi huonot liitokset puutteelliset suodatukset kapasitiivisesti

Lisätiedot

2. Sähköisiä perusmittauksia. Yleismittari.

2. Sähköisiä perusmittauksia. Yleismittari. TURUN AMMATTKORKEAKOULU TYÖOHJE 1 TEKNKKA FYSKAN LABORATORO 2.0 2. Sähköisiä perusmittauksia. Yleismittari. 1. Työn tavoite Tutustutaan tärkeimpään sähköiseen perusmittavälineeseen, yleismittariin, suorittamalla

Lisätiedot

S-108.1010 Mittaustekniikan perusteet A Tentti

S-108.1010 Mittaustekniikan perusteet A Tentti S-108.1010 Mittaustekniikan perusteet A Tentti 15.12.06 / Kärhä Tehtävät 1-2 käsittelevät luentoja ja ne hyvitetään vuoden 2006 luentokuulustelupisteiden perusteella. Tehtävät 3-5 käsittelevät laboratoriotöitä

Lisätiedot

Pynnönen 1.5.2000. Opiskelija: Tarkastaja: Arvio:

Pynnönen 1.5.2000. Opiskelija: Tarkastaja: Arvio: EAOL 1/5 Opintokokonaisuus : Jakso: Harjoitustyö: Passiiviset komponentit Pvm : vaihtosähköpiirissä Opiskelija: Tarkastaja: Arvio: Tavoite: Välineet: Opiskelija oppii ymmärtämään vastuksen, kondensaattorin

Lisätiedot

YLEISMITTAREIDEN KÄYTTÄMINEN

YLEISMITTAREIDEN KÄYTTÄMINEN FYSP104 / K1 YLEISMITTAREIDEN KÄYTTÄMINEN Työn tavoitteita Oppia yleismittareiden oikea ja rutiininomainen käyttö. Soveltaa Ohmin lakia mittaustilanteissa Sähköisiin ilmiöihin liittyvissä laboratoriotöissä

Lisätiedot

l s, c p T = l v = l l s c p. Z L + Z 0

l s, c p T = l v = l l s c p. Z L + Z 0 1.1 i k l s, c p Tasajännite kytketään hetkellä t 0 johtoon, jonka pituus on l ja jonka kapasitanssi ja induktanssi pituusyksikköä kohti ovat c p ja l s. Mieti, kuinka virta i käyttäytyy ajan t funktiona

Lisätiedot

DEE Sähkömoottorikäyttöjen laboratoriotyöt. Tasavirtakäyttö

DEE Sähkömoottorikäyttöjen laboratoriotyöt. Tasavirtakäyttö Tasavirtakäyttö 1 Esiselostus 1.1 Mitä laitteita kuuluu Leonard-käyttöön, mikä on sen toimintaperiaate ja mihin ja miksi niitä käytetään? Luettele myös Leonard-käytön etuja ja haittoja. Kuva 1.1 Leonard-käyttö.

Lisätiedot

TYÖ 58. VAIMENEVA VÄRÄHTELY, TASASUUNTAUS JA SUODATUS. Tehtävänä on vaimenevan värähtelyn, tasasuuntauksen ja suodatuksen tutkiminen oskilloskoopilla.

TYÖ 58. VAIMENEVA VÄRÄHTELY, TASASUUNTAUS JA SUODATUS. Tehtävänä on vaimenevan värähtelyn, tasasuuntauksen ja suodatuksen tutkiminen oskilloskoopilla. TYÖ 58. VAIMENEVA VÄRÄHTELY, TASASUUNTAUS JA SUODATUS Tehtävä Välineet Tehtävänä on vaimenevan värähtelyn, tasasuuntauksen ja suodatuksen tutkiminen oskilloskoopilla. Kaksoiskanavaoskilloskooppi KENWOOD

Lisätiedot

Magneettinen energia

Magneettinen energia Luku 11 Magneettinen energia 11.1 Kelojen varastoima energia Sähköstatiikan yhteydessä havaittiin, että kondensaattori kykenee varastoimaan sähköstaattista energiaa. astaavalla tavalla kela, jossa kulkee

Lisätiedot

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA Vaihtosähkön teho kompleksinen teho S pätöteho P loisteho Q näennäisteho S Käydään läpi sinimuotoisiin sähkösuureisiin liittyviä tehotermejä. Määritellään kompleksinen teho, jonka

Lisätiedot

OPERAATIOVAHVISTIN. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö. Elektroniikan laboratoriotyö. Työryhmä Selostuksen kirjoitti 11.11.

OPERAATIOVAHVISTIN. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö. Elektroniikan laboratoriotyö. Työryhmä Selostuksen kirjoitti 11.11. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö Elektroniikan laboratoriotyö OPERAATIOVAHVISTIN Työryhmä Selostuksen kirjoitti 11.11.008 Kivelä Ari Tauriainen Tommi Tauriainen Tommi 1 TEHTÄVÄ Tutustuimme

Lisätiedot

VIM RM1 VAL0123136 / SKC9068201 VIBRATION MONITOR RMS-MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA. VIM-RM1 FI.docx 1998-06-04 / BL 1(5)

VIM RM1 VAL0123136 / SKC9068201 VIBRATION MONITOR RMS-MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA. VIM-RM1 FI.docx 1998-06-04 / BL 1(5) VIM RM1 VAL0123136 / SKC9068201 VIBRATION MONITOR RMS-MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA FI.docx 1998-06-04 / BL 1(5) SISÄLTÖ 1. KOMPONENTTIEN SIJAINTI 2. TOIMINNAN KUVAUS 3. TEKNISET TIEDOT 4. SÄÄTÖ 5. KALIBROINTI

Lisätiedot

Harmonisten yliaaltojen vaikutus johtojen mitoitukseen

Harmonisten yliaaltojen vaikutus johtojen mitoitukseen Harmonisten yliaaltojen vaikutus johtojen mitoitukseen Pienjännitesähköasennukset standardin osassa SFS6000-5-5 esitetään johtojen mitoitusperusteet johtimien ja kaapelien kuormitettavuudelle. Lähtökohtana

Lisätiedot

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013 SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013 1. RESISTANSSI Resistanssi kuvaa komponentin tms. kykyä vastustaa sähkövirran kulkua Johtimen tai komponentin jännite on verrannollinen

Lisätiedot

83950 Tietoliikennetekniikan työkurssi Monitorointivastaanottimen perusmittaukset

83950 Tietoliikennetekniikan työkurssi Monitorointivastaanottimen perusmittaukset TAMPEREEN TEKNILLINEN KORKEAKOULU 83950 Tietoliikennetekniikan työkurssi Monitorointivastaanottimen perusmittaukset email: ari.asp@tut.fi Huone: TG 212 puh 3115 3811 1. ESISELOSTUS Vastaanottimen yleisiä

Lisätiedot

LABORATORIOTYÖ 1 MITTAUSVAHVISTIMET

LABORATORIOTYÖ 1 MITTAUSVAHVISTIMET Työ 1 Mittausvahvistimet LABORATORIOTYÖ 1 MITTAUSVAHVISTIMET Päivitetty: 5/01/010 TP 1 1 Työ 1 Mittausvahvistimet 1. MITTAUSVAHVISTIMET Työn tarkoitus: Työn tarkoituksena on tutustua operaatiovahvistimen

Lisätiedot

1. a) Piiri sisältää vain resistiivisiä komponentteja, joten jännitteenjaon tulos on riippumaton taajuudesta.

1. a) Piiri sisältää vain resistiivisiä komponentteja, joten jännitteenjaon tulos on riippumaton taajuudesta. Fysiikan mittausmenetelmät I syksy 2013 Malliratkaisut 3 1. a) Piiri sisältää vain resistiivisiä komponentteja, joten jännitteenjaon tulos on riippumaton taajuudesta. b) Ulostulo- ja sisäänmenojännitteiden

Lisätiedot

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy 2013. Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy 2013. Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto Kojemeteorologia Sami Haapanala syksy 2013 Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto Datan käsittely ja tallentaminen Käytännössä kaikkien mittalaitteiden ensisijainen signaali on analoginen Jotta tämä

Lisätiedot

Supply jännite: Ei kuormaa Tuuletin Vastus Molemmat DC AC Taajuus/taajuudet

Supply jännite: Ei kuormaa Tuuletin Vastus Molemmat DC AC Taajuus/taajuudet S-108.3020 Elektroniikan häiriökysymykset 1/5 Ryhmän nro: Nimet/op.nro: Tarvittavat mittalaitteet: - Oskilloskooppi - Yleismittari, 2 kpl - Ohjaus- ja etäyksiköt Huom. Arvot mitataan pääasiassa lämmityksen

Lisätiedot

YLEISMITTAREIDEN KÄYTTÄMINEN

YLEISMITTAREIDEN KÄYTTÄMINEN FYSP104 / K1 YLEISMITTAREIDEN KÄYTTÄMINEN Työn tavoitteita oppia tuntemaan analogisen ja digitaalisen yleismittarin tärkeimmät erot ja niiden suorituskyvyn rajat oppia yleismittareiden oikea ja rutiininomainen

Lisätiedot

Radioamatöörikurssi 2015

Radioamatöörikurssi 2015 Radioamatöörikurssi 2015 Polyteknikkojen Radiokerho Radiotekniikka 5.11.2015 Tatu Peltola, OH2EAT 1 / 25 Vahvistimet Vahvistin ottaa signaalin sisään ja antaa sen ulos suurempitehoisena Tehovahvistus,

Lisätiedot

Pinces AC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC

Pinces AC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC Pinces AC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC MN-sarja Serie MN-SARJA Nämä ergonomiset mini-pihdit ovat sunniteltu matalien ja keskisuurien virtojen mittaamiseen välillä 0,01 A ja 240 A AC. Leukojen

Lisätiedot

Tämä symboli ilmaisee, että laite on suojattu kokonaan kaksoiseristyksellä tai vahvistetulla eristyksellä.

Tämä symboli ilmaisee, että laite on suojattu kokonaan kaksoiseristyksellä tai vahvistetulla eristyksellä. 123 Turvallisuus Tämä symboli toisen symbolin, liittimen tai käyttölaitteen vieressä ilmaisee, että käyttäjän on katsottava oppaasta lisätietoja välttääkseen loukkaantumisen tai mittarin vaurioitumisen.

Lisätiedot

Kaikki kytkennät tehdään kytkentäalustalle (bimboard) ellei muuta mainita.

Kaikki kytkennät tehdään kytkentäalustalle (bimboard) ellei muuta mainita. FYSE300 Elektroniikka 1 (FYSE301 FYSE302) Elektroniikka 1:n (FYSE300) laboratorioharjoitukset sisältävät kaksi työtä, joista ensimmäinen sisältyy A-osaan (FYSE301) ja toinen B-osaan (FYSE302). Pelkän A-osan

Lisätiedot

Pinces AC/DC-virtapihdit ampèremetriques pour courant AC

Pinces AC/DC-virtapihdit ampèremetriques pour courant AC Pinces AC/DC-virtapihdit ampèremetriques pour courant AC E N- SARJA E N -sarjan virtapihdit hyödyntävät Hall-ilmiöön perustuvaa tekniikkaa AC ja DC -virtojen mittauksessa, muutamasta milliamperista yli

Lisätiedot

Työ 31A VAIHTOVIRTAPIIRI. Pari 1. Jonas Alam Antti Tenhiälä

Työ 31A VAIHTOVIRTAPIIRI. Pari 1. Jonas Alam Antti Tenhiälä Työ 3A VAIHTOVIRTAPIIRI Pari Jonas Alam Antti Tenhiälä Selostuksen laati: Jonas Alam Mittaukset tehty: 0.3.000 Selostus jätetty: 7.3.000 . Johdanto Tasavirtapiirissä sähkövirta ja jännite käyttäytyvät

Lisätiedot

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA S-55.1100 SÄHKÖTKNIIKKA A KTONIIKKA Tentti 0.1.006: tehtävät 1,3,4,6,8 1. välikoe: tehtävät 1,,3,4,5. välikoe: tehtävät 6,7,8,9,10 Saat vastata vain neljään tehtävään/koe; ne sinun pitää itse valita! Kimmo

Lisätiedot

EMC Mittajohtimien maadoitus

EMC Mittajohtimien maadoitus EMC Mittajohtimien maadoitus Anssi Ikonen EMC - Mittajohtimien maadoitus Mittajohtimet ja maadoitus maapotentiaalit harvoin samassa jännitteessä => maadoitus molemmissa päissä => maavirta => häiriöjännite

Lisätiedot

Pinces AC/DC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC

Pinces AC/DC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC MH-SARJA MH60-virtapihti on suunniteltu mittaamaan DC ja AC-virtoja jopa 1 MHz:n kaistanleveydellä, käyttäen kaksoislineaarista Hall-ilmiötä/ Muuntajateknologiaa. Pihti sisältää ladattavan NiMh-akun, jonka

Lisätiedot

M2A.1000. Suomenkielinen käyttöohje. www.macrom.it

M2A.1000. Suomenkielinen käyttöohje. www.macrom.it M2A.000 Suomenkielinen käyttöohje www.macrom.it Vahvistimen säätimet ja liitännät 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 4 5 6 7 8 2 Ω 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 4 5 7 6 8 RCA-tuloliitäntä matalatasoiselle signaalille Kaiutintasoinen

Lisätiedot

Flash AD-muunnin. suurin kaistanleveys muista muuntimista (gigahertsejä) pieni resoluutio (max 8) kalliita

Flash AD-muunnin. suurin kaistanleveys muista muuntimista (gigahertsejä) pieni resoluutio (max 8) kalliita Flash AD-muunnin Flash AD-muunnin koostuu monesta peräkkäisestä komparaattorista, joista jokainen vertaa muunnettavaa signaalia omaan referenssijännitteeseensä. Referenssijännite aikaansaadaan jännitteenjaolla:

Lisätiedot

20 Kollektorivirta kun V 1 = 15V 10. 21 Transistorin virtavahvistus 10. 22 Transistorin ominaiskayrasto 10. 23 Toimintasuora ja -piste 10

20 Kollektorivirta kun V 1 = 15V 10. 21 Transistorin virtavahvistus 10. 22 Transistorin ominaiskayrasto 10. 23 Toimintasuora ja -piste 10 Sisältö 1 Johda kytkennälle Theveninin ekvivalentti 2 2 Simuloinnin ja laskennan vertailu 4 3 V CE ja V BE simulointituloksista 4 4 DC Sweep kuva 4 5 R 2 arvon etsintä 5 6 Simuloitu V C arvo 5 7 Toimintapiste

Lisätiedot

A. SMD-kytkennän kokoaminen ja mittaaminen

A. SMD-kytkennän kokoaminen ja mittaaminen A. SMD-kytkennän kokoaminen ja mittaaminen Avaa tarvikepussi ja tarkista komponenttien lukumäärä sekä nimellisarvot pakkauksessa olevan osaluettelon avulla. Ilmoita mahdollisista puutteista tai virheistä

Lisätiedot

Työ 4249 4h. SÄHKÖVIRRAN ETENEMINEN

Työ 4249 4h. SÄHKÖVIRRAN ETENEMINEN TUUN AMMATTKOKEAKOULU TYÖOHJE 1/7 FYSKAN LABOATOO V. 5.14 Työ 449 4h. SÄHKÖVAN ETENEMNEN TYÖN TAVOTE Perehdytään vaihtovirran etenemiseen värähtelypiirissä eri taajuuksilla eli resonanssi-ilmiöön ja sähköenergian

Lisätiedot

A / D - MUUNTIMET. 2 Bittimäärä 1. tai. A / D muunnin, A/D converter, ADC, ( Analog to Digital Converter )

A / D - MUUNTIMET. 2 Bittimäärä 1. tai. A / D muunnin, A/D converter, ADC, ( Analog to Digital Converter ) A / D - MUUNTIMET A / D muunnin, A/D converter, ADC, ( Analog to Digital Converter ) H. Honkanen Muuntaa analogisen tiedon ( yleensä jännite ) digitaalimuotoon. Lähtevä data voi olla sarja- tai rinnakkaismuotoista.

Lisätiedot

Tämän sybolin esiintyessä, käyttäjän tulee lukea käyttöohje, josta lisätietoa. Tämä symboli normaalikäytössä indikoi vaarallisesta mittausjännitteestä

Tämän sybolin esiintyessä, käyttäjän tulee lukea käyttöohje, josta lisätietoa. Tämä symboli normaalikäytössä indikoi vaarallisesta mittausjännitteestä Esittely VT30 mittaa AC-jännitteitä 690 V ja DC-jännitteitä 690 V asti, LCD-näyttö, portaittainen jännitenäyttö, positiivisen ja negatiivisen napaisuuden näyttö, sekä kiertosuunnan osoitus. Lisäksi jatkuvuuden

Lisätiedot

1 PID-taajuusvastesuunnittelun esimerkki

1 PID-taajuusvastesuunnittelun esimerkki Enso Ikonen, Oulun yliopisto, systeemitekniikan laboratorio 2/23 Säätöjärjestelmien suunnittelu 23 PID-taajuusvastesuunnittelun esimerkki Tehtävänä on suunnitella säätö prosessille ( ) = = ( +)( 2 + )

Lisätiedot

S Signaalit ja järjestelmät

S Signaalit ja järjestelmät dsfsdfs S-72.1110 Työ 2 Ryhmä 123: Tiina Teekkari EST 12345A Teemu Teekkari TLT 56789B Selostus laadittu 1.1.2007 Laboratoriotyön suoritusaika 31.12.2007 klo 08:15 11:00 Esiselostuksen laadintaohje Täytä

Lisätiedot

HÄIRIÖSUOJAUS KAKSISUUNTAINEN PROSESSI SISÄISET JA ULKOISET HÄIRIÖT

HÄIRIÖSUOJAUS KAKSISUUNTAINEN PROSESSI SISÄISET JA ULKOISET HÄIRIÖT LUENTO 4 HÄIRIÖSUOJAUS KAKSISUUNTAINEN PROSESSI SISÄISET JA ULKOISET HÄIRIÖT HAVAINTOJA ELÄVÄSTÄ ELÄMÄSTÄ HYVÄ HÄIRIÖSUOJAUS ON HARVOIN HALPA JÄRJESTELMÄSSÄ ON PAREMPI ESTÄÄ HÄIRIÖIDEN SYNTYMINEN KUIN

Lisätiedot

33 SOLENOIDIN JA TOROIDIN MAGNEETTIKENTTÄ

33 SOLENOIDIN JA TOROIDIN MAGNEETTIKENTTÄ TYÖOHJE 14.7.2010 JMK, TSU 33 SOLENOIDIN JA TOROIDIN MAGNEETTIKENTTÄ Laitteisto: Kuva 1. Kytkentä solenoidin ja toroidin magneettikenttien mittausta varten. Käytä samaa digitaalista jännitemittaria molempien

Lisätiedot

Perusmittalaitteet. Oskilloskooppi. Tärkein ja monipuolisin elektroniikkamittalaite. Piirtää mitattavasta suureesta graafin

Perusmittalaitteet. Oskilloskooppi. Tärkein ja monipuolisin elektroniikkamittalaite. Piirtää mitattavasta suureesta graafin Mittaustekniikan perusteet / luento 2 Perusmittalaitteet Tärkein ja monipuolisin elektroniikkamittalaite Mittauksia: jännite, aaltomuoto, taajuus, muutosilmiöt, kohina, säröytyminen... Hyvä työkalu häiriöiden

Lisätiedot

OSKILLOSKOOPPIMITTAUKSIA

OSKILLOSKOOPPIMITTAUKSIA OSKILLOSKOOPPIMITTAUKSIA 1 OSKILLOSKOOPPI 1.1 Katodisädeputki Katodisädeputkioskilloskooppi on elektroninen mittauslaite, jonka avulla voidaan tutkia ajan suhteen muuttuvia sähköisiä ilmiöitä. Oskilloskoopin

Lisätiedot