Tasavirtakomponentti, viive ja nousuaika

Tehtävä 3.1: Aseta oskilloskoopi AC-tilaan ja kytke se eri tasajännitelähteisiin. Mittaa amplitudi.

Sähkövirta voidaan jakaa muuttumattomaan tasavirtaan (AC) että jaksollisesti muuttuvaan vaihtovirtaan (DC). Usein, varsinkin elektroniikassa, esiintyy molempia samassa signaalissa. Oskilloskoopin AC-erotus (coupling) mahdollistaa vaihtovirtakomponentin tarkastelemisen erillään tasavirtakomponentista, jolloin suurikaan vaihtovirta ei häiritse tasavirtamittausta. Jännitelähteen tapauksessa tasavirta kuvaa itse lähdejännitettä, ja vaihtovirta kuvaa jännitteessä näkyviä häiriöitä. Matemaattisesti tarkasteltuna tasavirta&ndash eli DC-komponentti tarkoittaa signaalin keskiarvoa.

Tehtävä 3.2: Kytke funktiogeneraattori oskilloskooppiin ja mittaa tasavirtakomponentin suuruus.

Siniaallon (ja muiden symmetristen aaltomuotojen) tasavirtakomponentin mittaaminen. Koska sinisignaali on symmetristä, sen keskiarvo on 0. Näin ollen sinisignaalin ja tasavirtakomponentin yhdistelmän tapauksessa tasavirtakomponentin arvo on yksinkertaisesti huippuarvojen keskiarvo. Huippuarvoja ovat signaalin jännitteen pienin arvo (alahuippu) sekä suurin arvo (ylähuippu).

Kuva 3.1. Mittauskytkentä viiveen ja nousuajan mittausta varten.

Usein haluamme mitata, miten signaali kulkee jonkin piirin läpi. Piiri voi olla esim. suodatin, vahvistin, digitaalinen piiri tai vaikka pelkkä johdin. Mittauksia varten meidän pitää tietää sekä piiriin menevä signaali (input, otto) että piiristä ulos tuleva signaali (output, anto). Tätä varten melkein kaikissa oskilloskoopeissa on vähintään kaksi kanavaa. Jos yhteen kanavaan panee inputin ja toiseen kanavaan panee outputin, on signaaleja helppo vertailla keskenään. Yksi tällä tavalla mitattavista asioista on viive, eli se aika, joka signaalilla kestää kulkea piirin läpi.

Kuva 3.2. Viiveen ja nousuajan mittaus

Viiveen ja nousuajan mittaaminen oskilloskoopilla. Viivettä ja nousuaikaa voi mitata oskilloskoopilla viivavälejä mitaten, kuten aiemmassakin luvussa. Tarvitset oskilloskoopin ruudulla näkyvän si

1. Kytke oskilloskooppi mitattavan piirin kanssa rinnakkain (kuva 3.1.), siten, että piirin input on kanavassa A, ja piirin output on kanavassa B. Monissa funktiogeneraattoreissa on kaksi tai useampia outputteja, joten toisen outputin voi kytkeä mitattavaan piiriin ja toisen oskilloskooppiin.
2. Asemoi signaalit POSITION-nupin avulla siten, että ne näkyvät molemmat selkeästi ruudulla.
3. Laske vaakasuuntaisten viivavälien lukumäärä kanavan A sen kohdan välillä, missä signaali lähtee nousemaan, sekä kanavan B sen kohdan välillä, missä signaali lähtee nousemaan. Kerro tämä luku oskilloskoopin TIME/DIV arvolla, jolloin saat piirin viiveen (kuva 3.2.).
4. Nousuaika voidaan laskea signaaleista erikseen, siihen tarvitsee siis vain yhden signaalin. Mittaa viivavälien lukumäärä nousevan reunan alun ja lopun välillä. Kerro tämä oskilloskoopin TIME/DIV-arvolla, jolloin saat nousuajan arvon.

Tehtävä 3.3. Mittaa eri funktiogeneraattorien nousuaikoja ja eri johtimien ja piirien viiveitä. Aseta funktiogeneraattori tuottamaan kanttiaaltoa. Merkitse tulokset taulukkoon.