1

ואופיין דיודההכרת מכשירי המעבדה

:מטרת הניסוי

וסקופ הדיגיטלי הכרת האוסציל •

.ת מחולל האותותהכר •

.הכרת הרב מודד •

מדידת אופיין דיודה •

:ספרות

1. B. M. Oliver and J. M. Cage, Electronics Measurments and

Instruments, chap. 11, (621.381.1 ELE)

2. Diefenderfer, Principles of Electronics Instrumentation, chap. 4

(621.381.1 DIE)

3. Manual books located in the Laboratory:

∗ Hewlett Packard’s “HP 54600-Series Oscilloscopes - User and Service Guide”

∗ Hewlett Packard’s “HP 54654A- Self-Paced Training Kit for HP 54600-Series Instruments

- Training Guide”

2

OSCILLOSCOPE FRONT PANEL DESCRIPTION

1. AUTOSCALE: Autofind input signal (10Hz-100MHz) 2. DISPLAY PEAK DETECTOR: (<50µs) [average (8, 16,256) Vectors (On, Off), Grid (On, Off)] 3. TRACE: 2 Display Memory (Store Waveform) 4. SETUP: 16 Setup Memory (Store setup) 5. VOLTAGE: (Vpp, Vavg, Vrms, Vmax, Vmin, Vtop, Vbase) - measure 6. TIME: (Frequency, Period, Dutycycle, width ±, Rise Time, Falltime) 7. CURSORS: 2 vertical and 2 horizontal lines (Frequency, Time, Volt) 8. KNOB: (Move chosen cursor, change setup memory) 9. PRINT / UTILITY: Print Screen (If module available) 10. KNOB: Varies Delay Time 11. RUN DISPLAY 12. STOP: Freezes Display 13. AUTOSTORE: First Press - to Store Display, Second - Release 14. ERASE DISPLAY 15. SOURCE: (CH1, CH2, line) 16. MANUAL ADJUSTMENT OF TRIGGER LEVEL 17. MODE: (Autolevel, Auto, Normal, Single, TV) 18. SLOPE: (±, coupled DC/AC, Reject LF, HF, Noise) 19. HOLDOFF: Trigger Complex Waveform 20. MAIN/DELAYED: (XY, Roll, Vernier, Time REF) 21. TIME BASE 22. INPUT EXT.TRIGGER 23. VERTICAL SENSITIVITY CH2 (5V-2mV) 24. CHANNEL 2 MENU: (Coupling DC/AC, GND, BW Limit (20MHz), Invert, Vernier, Probe

(1,10,100)) 25. CHANNEL 2 VERTICAL POSITION 26. CHANNEL 2 INPUT: (Up to 400V DC or 400V AC Peak) 27. MATH: (CH1+CH2), (CH1-CH2) 28. CHANNEL 1 INPUT: (Up to 400V DC or 400V AC Peak) 29. CHANNEL 1 VERTICAL POSITION 30. CHANNEL 1 MENU: (Coupling DC/AC, GND, BW Limit, Invert, Vernier, Probe (1,10,100)) 31. VERTICAL SENSISTIVITY CH1 (5V-2mV) 32. POWER: (On, Off) 33. GND PLUG 34. MENU CHANGE SOFTKEYS 35. CALIBRATION SOURCE 36. SCREEN BRIGHTNESS POTENZIOMETER

3

4

Scope

Function generator

Multi meter

5

מבוא

ורוחב , בעל שני ערוציםHP 54603Bהאוסצילוסקופ הוא מדגם . במעבדה מצוי אוסצילוסקופ דיגיטלי ומחולל אותות דיגיטלי

, כאשר מחברים אליו כבל קואקסיאלי. כלומר הוא מחובר להארקה של רשת החשמל, סקופ זה מוארק. DC-60MHzסרט

הרי שהחוט החשוף מקוצר –קצהו של הכבל הקואקסיאלי שתי בננות אם ב. מקוצר לאדמהBNC-חלקו החיצוני של חיבור ה

המספק מספר סוגים של אותות כגון , הוא מקור מתח מחזורי, HP33120Aבו נשתמש הוא מדגם , מחולל האותות. לאדמה

.מחולל האותות אינו מוארק אלא צף. גל משולש ועוד, גל מרובע, אות סינוס

לדוח המכין- הכנה עיונית

כגון (והסבר בקצרה את אופן פעולת מרכיביו העיקריים ) םהעיקרייפרט את חלקיו ( של סקופ יסכמאטתן תאור .1

).'לוחות ההטיה וכו

דון ביתרונות ובחסרונות של הדיגיטלי מול , לסקופ אנלוגיידיגיטאלתאר את ההבדלים בין אופן פעולתו של סקופ . 2

.האנלוגי

.AC coupling לבין DC couplingהסבר מהו ההבדל בין . 3

. ומה תפקידו בייצוב תמונה של אות מחזורי על מסך הסקופTriggerהסבר מהו . 4

איזה מידע נוכל להסיק ? מהו אופי התמונה? באיזה אופן עבודה של הסקופ מתקבלת צורה זו, ו'מהי צורת ליסז. 5

.ו'מצורת ליסז

.מכויללבדיקה האם הסקופ מעשית הצע שיטה . 6

.משולש וסינוס, שן משור, גל מרובע: RMSחשב עבור צורות הגל הבאות את מתח . 7

.במינימום שגיאה, ACהסבר כיצד תמדוד תדירות של גל . 8

. קצר של מחולל אותותיסכמאטתן תיאור . הגדר מהו מחולל אותות אידיאלי. 9

. מד מתח ספרתי, ספק כח, סקופ, תמחולל אותו :אילו מהמכשירים הבאים מאורקים ואילו בעלי הארקה צפה. 10

.חשוב על שיטה מעשית לבדיקת ההארקה של מכשיר

:נתון המעגל הבא. 11

1שרטוט

מהו הפרש הפאזה התיאורטי בין הקבל ? איפה נמצאת האדמה במעגל ? Vbc ואת Vabהאם ניתן למדוד בשני ערוצי הסקופ את

?למקור

a

b

c

6

:עבודה מעשית

את ספרי (ה השונים של הסקופ המוצב בעמדתך בעזרת דפי ההסבר המופיעים בסוף התדריך למד את כפתורי ההפעל

).ההפעלה של הסקופ והמחולל ניתן לקבל מטכנאי המעבדה

:פרובסקופ בעזרת כיול ה. 1

הפרוב מאפשר למדוד את המתח במעגל בלי . יש לעבוד עם פרוב בלי להשפיע המעגלכאשר רוצים למדוד מתח במעגל

ולכן נקרא פרוב 10הפרוב שנעבוד אתו מנחית את האות פי . ע כמעט על המדידה כיוון שהעכבה שלו גבוההלהשפי

את הסקופ שהפרוב מנחית את האות " לידע"האחת היא . לפני תחילת העבודה עם הפרוב יש לבצע שתי פעולות. 1:10

.סקופיה היא תיאום הפרוב לי כדי שרמות המתח שנקרא יהיו נכונות והשנ10פי

.1:10בחר באופציה . 1כפתור זה מאפשר שינוי של הפרמטרים של ערוץ . 30' לחץ על כפתור מס

. של הסקופCalibration source- ובצידו השני לCH1 -חבר את הפרוב בצידו האחד ל

ודא שערכים אלה. ותדר מוגדרים היטבהאמפליטודעל המסך יופיע גל ריבועי מכויל בעל , AUTOSCALEלחץ

.קרא למדריך, אם קבלת גל מעוות. )מדוד בצורה מדויקת ( על גבי הסקופהמצויניםם לערכים מתאימי

מדידות מתח ותדר. 2

1Vp-p ואמפליטודה של 1kHzאות סינוס בתדר ) 1:1ר את הניחות בסקופ ל חזה( רגיל BNC-BNCחבר בעזרת כבל

.(Peak to Peak) ילמינימאלהמכסימלי היא למתח בין המתח Vp-pהכוונה בסימון . ממחולל האותות

רגישות הסקופ , מדוד את האמפליטודה והתדר של האות תוך שימוש בשנתות שעל המסך. AUTOSCALEלחץ על

(Volts/Div)כתובה בצד שמאל למעלה .

.הסבר מדוע, מחולל האותות כדי לקבל בסקופ את המתח הנכון לΩ50 עליך להוסיף נגד –שים לב

בחר את , CURSORSלחץ על כפתור . וניתן לבצע מדידות שונות על הגל" מוקפאת"התמונה , STOP לחץ על כפתור

בחר את . כוון את הסמן למקסימום המתח8בעזרת הכפתור . V1 לאחר מכן על הכפתור CH1 כ(Source)מקור האות

V2התוצאה . וכוון את הסמן למינימום המתח∆V היא המתח Vp-p . הסבר את ההבדל? ציפיתהאם זו התוצאה לה.

. T2 - וT1באופן דומה מדוד את תדר האות עם הסמנים

.Vp-pבחר את האופציה . CH1 - לSource כוון את ה). 5כפתור (VOLTAGE ולחץ על (Clear)כבה את הסמנים

הצורך בהקפאת האות עולה כאשר מבצעים , ת מחזורי אין צורך להקפיא את האותכאשר מבצעים מדידות על או

.מדידות על אותות לא מחזוריים

7

8

:Triggerהפעלת ה .3

לחץ על . בצע מדידות מתח ותדר. Vp-p=2V ואמפליטודה 300Hzחבר לכניסת הסקופ אות סינוסאידלי בתדר

SOURCE ,אחד מכפתורי ה-Trigger ,ושנה מ- CH1 ל- CH2 .חזור ל . הסבר את המתקבלCH1.

כך שהקו האופקי המתקבל Level-סובב את כפתור ה. Normal למצב Triggerהעבר את ה MODEמתוך התפריט של

.שנה את תדר המחולל והסבר את המתקבל. על המסך ייצא מעל או מתחת לרמת הסינוס שבתצוגה

כך שהקו האופקי המתקבל על Level-סובב את כפתור ה. Auto למצב Triggerהעבר את ה MODEמתוך התפריט של

.שנה את תדר המחולל והסבר את המתקבל. המסך ייצא מעל או מתחת לרמת הסינוס שבתצוגה

. זה מזהNormal - וAuto Level ,Auto והסבר במה שונים האופנים Level -שנה את ה, Auto Levelעבור כעת למצב

DC - וACמדידות . 4

האות מסונן על ידי פילטר ACכאשר בוחרים בצימוד , האות נכנס לסקופ ללא כל סינוןDC בוחרים בצימוד כאשר

AC והעבר את הצימוד ל AUTOSCALEלחץ על כפתור . 50Hzחבר לסקופ אות סינוס בתדר . )HPF (מעביר גבוהים

כדי לעקוב אחר . אות במחולל האותות בצע מדידה אוטומטית של האמפליטודה והורד את תדר ה).30בעזרת כפתור (

מדוד באיזה תדר יורדת האמפליטודה לחצי . Time/Divהאות בסקופ יש לשנות את בסיס הזמן בעזרת הכפתור

צייר את אופיין , Hz 0.5 – 50 מדידות של אמפליטודה לעומת תדר בתחום 7 בצע לפחות .מהאמפליטודה המקורית

).ראמפליטודה כפונקציה של התד(הפילטר

.ACתאר את ההבדל לעומת צימוד . 0.5Hz והעבר את המחולל לתדר של DCעבור לצימוד

.תאר מה קורה. Roll ולאחר מכן על Main/Delayedלחץ על , השאר את הסקופ והמחולל במצב של הסעיף הקודם

9

מדידות על מעגל חשמלי. 5

. ך להשתמש במטריצהבסעיף זה עלי, 1בנה את המעגל המופיע בשרטוט

:שים לב

-החורים מסומנים באותיות כך ש). מחוברים זה לזה(כל חמישה חורים במטריצה הם מקוצרים

a,b,c,d,e מחוברים ,f,g,h,i,j דוגמאות לחמישיות כאלו מסומנות באליפסות צהובות בתמונה. מחוברים וכן הלאה.

.מחוברים לכל אורך הטור(+) ים ואדומ) -(הטורים שמסומנים בקווים כחולים

.וכך ניתן בקלות לגשת להארקה מכל מקום במטריצה) -(נוח לחבר למשל את ההארקה לאחד הטורים

.רשום את השגיאות+ נגד וקבל במדויק –הקפד למדוד את ערכי הרכיבים

. T2 - וT1רת הסמנים מדוד את הפרש הפאזה בין האותות בעז .בסקופCH2 - בVac ואת CH1- ב Vab מדוד את

של שני Vertical Positionסובב את הכפתורים . XY ולאחר מכן על כפתור Main/Delayedלחץ כעת על כפתור

?מה השפעת הכפתור, Volts/Divסובב את הכפתור ? מה השפעת הכפתורים, הערוצים

10

XYהעבר את הסקופ למצב . 6

sin מדוד את הפאזה בין האותות לפי הנוסחה ,θ = AB

CD or את המתחים מדוד בעזרת הסמנים . 2 בציורY1 ו Y2.

. והשווה לערך הנמדדיהתיאורטחשב את הפרש הפאזה

.לכן יש תלות של הפאזה בתדר. R ושל הקבל היא ωiהעקבה של הקבל היא

.מדוד במספר תדרים והשווה לתאוריה

2שרטוט

BAsin =θ

11

אופיין דיודה. 7

!למדידות מתח בלבדמודד הצהוב ישמש -בהר

. HPלמדידות זרם השתמש ברב מודד של

.חבר דיודה עם נגד בצורה הבאה

.המתח עליהך הדיודה כפונקציה של דרשעובר מדוד את הזרם

כולל (כך שתוכל לבנות אופיין של הדיודה נקודות 15ומדוד Vr שנה את

!!!).מתחים שליליים

) V כפונקציה של I( של דיודה שרטט אופיין

. של דיודהיהאידיאלושרטט על אותו גרף את האופיין

הערות כלליות לכתיבת דוח

.את הדוח יש להגיש עם הדוח המכין. 1

:מבנה הדוח. 2

שער. א

.ותאור הניסוי, הציוד, מטרות המעבדה–מבוא . ב

.חישובי שגיאות+ נוסחאות –תיאוריה . ג

תוצאות. ד

השוואה של התוצאות לתיאוריה . ה

סיכום+ דיון . ו

.בסקאלה ברורה כולל שגיאות, דף נפרד יש להציג על –גרפים . 3

.יש למדוד את ערכי הרכיבים במעגל במדויק כולל שגיאות. 4

.יש להתייחס בדוח לכל חלקי הניסוי. 5

.זיוף תוצאות זהה להעתקה, ן על תוצאות לא נכונותלא ירד ציו, !תוצאות " שפץ"אין ל. 6

10 kΩ VR

12