Oscilloskop 1

Ett oscilloskop är ett spänningsmätinstrument som kan visualisera spänningars förlopp över tid. Precis som andra spänningsmätinstrument har oscilloskop en hög inre resistans. Oftast kan två eller flera spänningar mätas samtidigt. Instrumentet i figur UPPGRADERING-3.6.1 är till exempel inställt så att två signaler delar på skärmen.

Den här alternativtexten har inte granskats ännu.

1) Sammanfattning: Ett digitalt Rigol-oscilloskop visar samtidigt en gul sinuskurva och en blå triangelkurva på sin display.

2) Detaljerad beskrivning: Instrumentet är ett vitt bordsoscilloskop med texten ”RIGOL DS1202Z-E” och ”UltraVision”, fotograferat mot mörk bakgrund. På den färgade skärmen syns ett svartgrått raster med två mätkurvor: överst en gul, mjukt svängd sinuslinje, därunder en blå, jämnt tandad trianglig linje; till vänster och höger om mätfältet finns symbolfält med gula funktionspiktogram (t.ex. periodtid, frekvens) och till höger vertikala funktionsknappar med kurvsymboler samt tyska texter som ”Rückkehr” och ”abbrechen”. Längst ned på displayen syns färgade kanalstaplar och skalangivelser. Till höger om displayen finns många knappar och vridreglage; kanalknapparna ”CH1” och ”CH2” lyser gröna. Nere till höger är två BNC-uttag belagda med en gul och en svart koaxkabel, ytterligare ett uttag bredvid är ledigt. Nere till vänster på instrumentet syns en strömbrytare och en USB-anslutning.
Figur UPPGRADERING-3.6.1: Oscilloskop med många extrafunktioner

Låt oss titta lite närmare på oscilloskopets visning i figur UPPGRADERING-3.6.2. Med ett oscilloskop kan man till exempel bestämma storheterna hos en sinusformad växelspänning ($T$, $\hat{U}$, $U_\text{pp}$ och $U_\text{eff}$). Vid sidan av signalförloppet visas en tids- och en spänningsangivelse – i exemplet $\qty{50,0}{\nano\second}$ och $\qty{500}{\milli\volt}$. Det betyder att en ruta i horisontell riktning motsvarar 50 nanosekunder och i vertikal riktning 500 millivolt. Dessa rutor kallas ofta divisioner eller skaldelar, därav skrivsättet $\qty{500}{\milli\volt\per\oszidiv}$.

Den här alternativtexten har inte granskats ännu.

Sammanfattning: Oscilloskopbild med en turkos, sinusformad kurva på svart raster.

Detaljerad beskrivning: Bilden visar en svart skärm med fint, grått rutnät. En heldragen, klart turkos kurva går från vänster till höger och bildar en regelbunden sinusvåg med flera vågtoppar och vågdalar, symmetriskt kring skärmens mitt. Uppe till vänster står i ett mörkt fält ”H 50.0ns”. Nere till vänster syns en cyanfärgad ruta med ”2” och ”500 mV”; vid vänstra kanten finns också en liten cyanfärgad ”2”-etikett för den aktiva kanalen. Uppe i mitten syns en liten gul triggertriangel, i mitten till höger en gul ”T”-markör vid kanten. Kurvan är jämn, regelbunden och följer rastret horisontellt över hela visningsområdet.
Figur UPPGRADERING-3.6.2: en sinusformad spänning, visad på ett digitalt oscilloskop

Vi kan tänka oss det som ett koordinatsystem och avläsa periodtiden ($T$) och amplituden ($\hat{U}$). I exemplet är en period 5 rutor eller skaldelar lång. Multiplicerat med $\qty{50,0}{\nano\second}$ per skaldel ger det periodtiden $\qty{250,0}{\nano\second}$. Amplituden, alltså den största avvikelsen från nolläget, är $\qty{1500}{\milli\volt}$ eller $\qty{1,5}{\volt}$, eftersom den är 3 skaldelar hög och varje del motsvarar $\qty{500}{\milli\volt}$.

För enkla mätningar har många digitala oscilloskop en AUTO-knapp. När du trycker på den görs några inställningar automatiskt och oftast visas en stillastående bild av de pålagda signalerna. Visningen kan förskjutas i sidled. En ratt med den funktionen är ofta märkt X-position. För att avläsa periodtiden skjuter du en markant punkt som en nollgenomgång till en lodrät linje i rutnätet och räknar hur många skaldelar som motsvarar en period.

Så snart periodtiden för en svängning är känd kan man också bestämma frekvensen. På instegsnivån har vi redan lärt oss det kvalitativa sambandet: Frekvensen anger antalet svängningar per sekund. Är periodtiden en sekund blir frekvensen $\qty{1}{\hertz}$. Halverar vi periodtiden till en halv sekund ryms två svängningar på en sekund – frekvensen blir då $\qty{2}{\hertz}$.

På HAREC-nivån betraktar vi nu sambandet som en formel:

$f=\dfrac{1}{T}$ eller $T=\dfrac{1}{f}$

Frekvensen i hertz är inversen av periodtiden i sekunder.

Signalen i figur UPPGRADERING-3.6.2 har alltså frekvensen

$f = \dfrac{1}{\qty{250}{\nano\second}} = \qty{4}{\mega\hertz}$.

Ibland deformeras signaler oönskat. Det händer till exempel när en för hög ingångsspänning matas in i en förstärkare. Man säger då att förstärkaren är överstyrd och att dess utsignal är förvrängd. Kraftiga förvrängningar som i figur UPPGRADERING-3.6.3 kan man upptäcka med ett oscilloskop. För bedömning av ljudsignaler inom amatörradion räcker det oftast.

Den här alternativtexten har inte granskats ännu.

Kortfattat: Oscilloskopbild med en gul sinuskurva i den övre delen och en cyanfärgad, nästan rektangulär kurva i den nedre delen.

Detaljerad beskrivning: Svart skärm med fint grått raster. Uppe till vänster står ”H 200us”. Vid vänstra kanten syns kanalmarkeringarna ”1” (gul) och ”2” (cyan). Den gula kurvan går i den övre delen av bilden som en jämn, mjuk sinusvåg och upprepas flera gånger över bredden. Den cyanfärgade kurvan ligger i den nedre delen av bilden och visar en periodisk signal med platta platåer upptill och nedtill samt sluttande stig- och falleggar, också upprepad flera gånger över bredden. I den övre kantlinjen finns en liten orange symbol i mitten; vid högra kanten syns orange markeringar med ”T”. Nere till vänster visar teckenförklaringen färgkodat ”1 = 2.00 V” och ”2 = 5.00 V”.
Figur UPPGRADERING-3.6.3: sinusformad insignal (överst) och förvrängd utsignal från en överstyrd förstärkare

Om en högfrekvenssignal är fri från förvrängningar som stör andra frekvensområden kan man inte bedöma tillräckligt väl med ett oscilloskop. För det är en spektrumanalysator rätt mätinstrument.


Fortsätt till nästa avsnitt: Oscilloskop 2