We meten de spanning over de LED en de transistor, maar daaruit kunnen we eenvoudig de stroom berekenen.
De voedingsspanning is gekend. Hiervan trekken we de gemeten spanning af. Wat overblijft is de spanning over de weerstand. De weerstandswaarde is gekend.
In de wet van Ohm zijn nu twee bekenden en kan de derde, de stroom, berekend worden.
De reden voor deze schijnbaar ingewikkelde meettechniek is dat je steeds zal trachten te meten met referentie naar GND.
Er bestaan differentiële probes die toelaten om verschilspanningen zonder referentie toch nauwkeurig te meten.
Zulke probes zijn verschrikkelijk duur en meestal is de bijhorende meettechniek niet echt eenvoudiger.
De voedingsspanning is gekend. Hiervan trekken we de gemeten spanning af. Wat overblijft is de spanning over de weerstand. De weerstandswaarde is gekend.
In de wet van Ohm zijn nu twee bekenden en kan de derde, de stroom, berekend worden.
De reden voor deze schijnbaar ingewikkelde meettechniek is dat je steeds zal trachten te meten met referentie naar GND.
Er bestaan differentiële probes die toelaten om verschilspanningen zonder referentie toch nauwkeurig te meten.
Zulke probes zijn verschrikkelijk duur en meestal is de bijhorende meettechniek niet echt eenvoudiger.
Elektronische componenten
OSCILLOSCOOP
OSCILLOSCOOP
2 DE OSCILLOSCOOP
2.1 Algemeen
De elektronenstraaloscilloscoop of simpelweg oscilloscoop is één van de meest veelzijdige meetapparaten in de moderne elektrische en elektronische meettechniek.
Een oscilloscoop is uitermate geschiktheid om momentele meetgrootheden tweedimensionaal weer te geven en laat toe het verloop van meetgrootheden in functie van de tijd, maar ook de wederzijdse afhankelijkheid van in de tijd veranderlijke meetgrootheden te zien.
Terminologie
Oscilloscoop Engels = oscilloscope Vaktaal = scoop
CRT cathode ray tube kathodestraalbuis = beeldbuis
Signaal te onderzoeken spanning
Tijdbasis horizontale x as van het scherm
Vertikale verticale Y as van het scherm
Probe speciaal meetsnoer met meettip
Voeding stroomvoorziening
Doel van een oscilloscoop
Meten en zichtbaar maken van elektrische grootheden en signaal eigenschappen.
Amplitude
Frequentie
Faserelatie
Golfvorm
Tijdsrelatie tussen signalen
2.1 Algemeen
De elektronenstraaloscilloscoop of simpelweg oscilloscoop is één van de meest veelzijdige meetapparaten in de moderne elektrische en elektronische meettechniek.
Een oscilloscoop is uitermate geschiktheid om momentele meetgrootheden tweedimensionaal weer te geven en laat toe het verloop van meetgrootheden in functie van de tijd, maar ook de wederzijdse afhankelijkheid van in de tijd veranderlijke meetgrootheden te zien.
Terminologie
Oscilloscoop Engels = oscilloscope Vaktaal = scoop
CRT cathode ray tube kathodestraalbuis = beeldbuis
Signaal te onderzoeken spanning
Tijdbasis horizontale x as van het scherm
Vertikale verticale Y as van het scherm
Probe speciaal meetsnoer met meettip
Voeding stroomvoorziening
Doel van een oscilloscoop
Meten en zichtbaar maken van elektrische grootheden en signaal eigenschappen.
Amplitude
Frequentie
Faserelatie
Golfvorm
Tijdsrelatie tussen signalen
2.2 Samenstellende delen van de analoge oscilloscoop
troomvoorziening
Dient voor de omzetting van netspanning naar lage gelijkspanning en andere spanningen.
Opletten ! De massa = ground = de behuizing van de meeste oscilloscopen.
Zij is verbonden met de negatieve pool van de gelijkstroomvoeding.
Direct meten aan de netspanning is dus levensgevaarlijk!
Signaalingang
Brengt het te onderzoeken signaal zonder verlies naar de versterker.
Bereid het te meten signaal voor. V.B. gelijkspanning blokkeren.
Versterker
Versterkt of verzwakt het te onderzoeken signaal zodat de volledige golfvorm of een deel ervan kan bekeken worden.
Zorgt voor een scheiding van het te onderzoeken signaal en de spanningen nodig om de elektronenstraal af te buigen.
Zaagtand generator
Zorgt voor de horizontale afbuiging, ook tijdsas genoemd.
Trigger
Synchroniseert de zaagtandgenerator met het te onderzoeken signaal en zorgt zo voor een stilstaand beeld.
Er zijn verschillende instellingen voor de triggering:
Auto
TV-H , TV-V
Manueel
LF , HF, AC ,DC
Trig +/-
Probe
Brengt het te meten signaal verliesvrij en onvervormd naar de oscilloscoop over.
De passieve probe bestaat uit :
BNC connector standaard oscilloscoop ingangsbus
Coaxiale verbinding de coaxiale probe kabel
Meetprobe verzwakker De ingebouwde spanningsdeler die voor een signaalverzwakking zorgt
Dient voor de omzetting van netspanning naar lage gelijkspanning en andere spanningen.
Opletten ! De massa = ground = de behuizing van de meeste oscilloscopen.
Zij is verbonden met de negatieve pool van de gelijkstroomvoeding.
Direct meten aan de netspanning is dus levensgevaarlijk!
Signaalingang
Brengt het te onderzoeken signaal zonder verlies naar de versterker.
Bereid het te meten signaal voor. V.B. gelijkspanning blokkeren.
Versterker
Versterkt of verzwakt het te onderzoeken signaal zodat de volledige golfvorm of een deel ervan kan bekeken worden.
Zorgt voor een scheiding van het te onderzoeken signaal en de spanningen nodig om de elektronenstraal af te buigen.
Zaagtand generator
Zorgt voor de horizontale afbuiging, ook tijdsas genoemd.
Trigger
Synchroniseert de zaagtandgenerator met het te onderzoeken signaal en zorgt zo voor een stilstaand beeld.
Er zijn verschillende instellingen voor de triggering:
Auto
TV-H , TV-V
Manueel
LF , HF, AC ,DC
Trig +/-
Probe
Brengt het te meten signaal verliesvrij en onvervormd naar de oscilloscoop over.
De passieve probe bestaat uit :
BNC connector standaard oscilloscoop ingangsbus
Coaxiale verbinding de coaxiale probe kabel
Meetprobe verzwakker De ingebouwde spanningsdeler die voor een signaalverzwakking zorgt
Meetprobes
Meetprobes zijn onontbeerlijk om het te meten signaal vervormingsvrij en vrij van stoorsignalen van het meetpunt naar de signaalingang van de oscilloscoop te brengen. Zij zijn minstens even belangrijk voor de juistheid van de meetresultaten als de specificaties van de oscilloscoop.
Meetprobes zijn onontbeerlijk om het te meten signaal vervormingsvrij en vrij van stoorsignalen van het meetpunt naar de signaalingang van de oscilloscoop te brengen. Zij zijn minstens even belangrijk voor de juistheid van de meetresultaten als de specificaties van de oscilloscoop.
2.3 Digitale oscilloscopen
Een moderne oscilloscoop digitaliseert het analoge meetsignaal en stuurt het naar een PC voor verdere verwerking.
Het meetinstrument kan met USBHYPERLINK "http://nl.wikipedia.org/wiki/Interface" aan een PC verbonden zijn.
Het voorzetapparaat kan ingebouwd worden in een PC en door een snelle PCI bus verbonden zijn met de verwerkingseenheid van de PC.
Deze technologie wordt ano 2017 enkel voor specifieke toepassingen aangeboden.
Met de computer kan het meetapparaat bediend worden en kunnen de resultaten zichtbaar gemaakt worden.
Autonoom werkende oscilloscopen met LCD scherm en bedieningselementen op het toestel zijn wat betreft de meettechnische eigenschappen vergelijkbaar met USB gekoppelde voorzetapparaten.
Doordat USB voorzetapparaten gebruik maken van de PC hebben zij een groter scherm, kunnen zij gebruik maken van de rekenkracht van de PC CPU en hebben zij toegang tot alle randapparatuur.
Een moderne oscilloscoop digitaliseert het analoge meetsignaal en stuurt het naar een PC voor verdere verwerking.
Het meetinstrument kan met USBHYPERLINK "http://nl.wikipedia.org/wiki/Interface" aan een PC verbonden zijn.
Het voorzetapparaat kan ingebouwd worden in een PC en door een snelle PCI bus verbonden zijn met de verwerkingseenheid van de PC.
Deze technologie wordt ano 2017 enkel voor specifieke toepassingen aangeboden.
Met de computer kan het meetapparaat bediend worden en kunnen de resultaten zichtbaar gemaakt worden.
Autonoom werkende oscilloscopen met LCD scherm en bedieningselementen op het toestel zijn wat betreft de meettechnische eigenschappen vergelijkbaar met USB gekoppelde voorzetapparaten.
Doordat USB voorzetapparaten gebruik maken van de PC hebben zij een groter scherm, kunnen zij gebruik maken van de rekenkracht van de PC CPU en hebben zij toegang tot alle randapparatuur.
De kathodestraalbuizen, zoals die in analoge oscilloscopen werden toegepast, worden niet meer gebruikt.
Alle hier genoemde samenstellende onderdelen komen ook in digitale oscilloscopen voor.
Alle hier genoemde samenstellende onderdelen komen ook in digitale oscilloscopen voor.
Klassieke autonoom werkende analoge oscilloscoop met CRT.
Moderne autonoom werkende digitale oscilloscoop met LCD en PC aansluiting.
Moderne digitale USB oscilloscoop (voorzetapparaat)
PC interface met moderne digital USB oscilloscoop (PicoScoop 5000 serie met bijhorende software)
2.4 Terminologie van oscilloscoop bedieningselementen
POSITION
Verticale positie van de straal voor het eerste (CH1) kanaal. Dit betekent dat, door aan deze knop te draaien, de straal die overeenstemt met dit kanaal verticaal verschoven worden.
CH1 BOTH CH2
Keuze schakelaar. Deze laat toe kanaal 1 (CH1) of kanaal 2 (CH2) of beide (BOTH) gelijktijdig op het scherm te tonen.
NORM CH2 INVERT
Schakelaar normale mode : Het signaal wordt getoond zoals het werkelijk is.
In de mode CH2 INVERT, wordt het signaal geïnverteerd ( 180 ° gedraaid).
ADD ALT CHOP
Uitsluitend bij analoge oscilloscopen!
Deze keuzeschakelaar laat toe : kanaal 1 bij kanaal 2 op te tellen.
In de stand ALT worden de twee stralen NA elkaar op het scherm getoond.
In de stand CHOP worden de twee stralen GELIJKTIJDIG op het scherm getoond.
ALT wordt gebruikt bij snelle signalen.
CHOP bij langzame signalen.
VERSTERKER – VERZWAKKER – KEUZE
Met deze keuzeschakelaar kan men het ingangssignaal aanpassen aan het scherm.
Dit wordt opgegeven in Volts per schermdivisie.
v.b. als de schakelaar in de stand 2 V / DIV staat, heeft ieder verticale divisie de waarde van 2 Volt. Zo kan men de spanningswaarde van het ingangssignaal meten.
CAL x 10 PULL
Uitsluitend bij analoge oscilloscopen.
Door de knop te verdraaien naar links gaat men uit kalibrering.
Dit betekent dat de VOLTS/DIV niet meer exact zijn met de ingestelde waarde.
Trekt men de knop uit, dan wordt het ingangssignaal 10 x versterkt.
Bij digitale oscilloscopen zijn de mogelijkheden veel uitgebreider.
AC GND DC
Koppelingskeuze, AC en DC zijn de koppelingen van het ingangssignaal met de versterker.
DC is rechtstreeks ( gelijkspanning gekoppeld ),
AC (wisselspanning gekoppeld) is via een condensator.
GND toont, in de plaats van het ingangssignaal, de nullijn = 0 Volt = GND.
BNC connectoren
De connectoren voor het verbinden van probes om het te meten signaal in de oscilloscoop in te voeren.
Tijdbasis
Analoge oscilloscopen hebben hiervoor gekalibreerde tijdbasisinstellingen samen met niet gekalibreerde.
Digitale oscilloscopen hebben dikwijls zeer uitgebreide instellingsmogelijkheden.
SYSTEEMGROUND
Dit is de referentie ground = massa van het toestel.
PROBE ADJUST
500mV P-P 1kHz. Deze aansluiting dient om de meetprobe af te stellen, zodat ze getrouw de signalen kan doorgeven.
Bij digitale oscilloscopen wordt soms de AWG (ingebouwde functiegenerator) gebruikt.
Trigger
Bij analoge oscilloscopen zijn er vrij beperkte mogelijkheden.
De voornaamste functie van de trigger is de synchronisatie van de tijdbasis met het periodiek verloop van het te meten signaal
Uitgebreide triggermogelijkheden betekenen een grote plus voor digitale oscilloscopen.
Trace Memory
Analoge oscilloscopen hebben zeer beperkte mogelijkheden om een signaal dat slechts eenmaal voorkomt zichtbaar te maken
Digitale oscilloscopen kunnen gedurende langere tijd het signaal opslaan, zodat het mogelijk wordt het signaal tot in elk detail te analyseren
TV Line
50Hz triggering gebruikt de nul doorgang van de netspanning als triggerbron.
TV Field, speciale trigger mode voor TV-signalen. (verouderd)
SOURCE
Kies de bron waarop getriggerd zal worden.
referentiebron Kanaal 1,2 (CH1, CH2)
extern willekeurig signaal dat via een BNC wordt aangeboden
line netfrequentie (50Hz)
COUPLING
AC Het triggersignaal wordt AC gekoppeld.
LF - reject Filtert de lage frequenties weg uit het signaal.
HF - reject Filtert de hoge frequenties weg uit het signaal.
Digitale oscilloscopen hebben ook hier een enorm scala aan mogelijkheden die niet met analoge oscilloscopen mogelijk zijn.
POSITION
Verticale positie van de straal voor het eerste (CH1) kanaal. Dit betekent dat, door aan deze knop te draaien, de straal die overeenstemt met dit kanaal verticaal verschoven worden.
CH1 BOTH CH2
Keuze schakelaar. Deze laat toe kanaal 1 (CH1) of kanaal 2 (CH2) of beide (BOTH) gelijktijdig op het scherm te tonen.
NORM CH2 INVERT
Schakelaar normale mode : Het signaal wordt getoond zoals het werkelijk is.
In de mode CH2 INVERT, wordt het signaal geïnverteerd ( 180 ° gedraaid).
ADD ALT CHOP
Uitsluitend bij analoge oscilloscopen!
Deze keuzeschakelaar laat toe : kanaal 1 bij kanaal 2 op te tellen.
In de stand ALT worden de twee stralen NA elkaar op het scherm getoond.
In de stand CHOP worden de twee stralen GELIJKTIJDIG op het scherm getoond.
ALT wordt gebruikt bij snelle signalen.
CHOP bij langzame signalen.
VERSTERKER – VERZWAKKER – KEUZE
Met deze keuzeschakelaar kan men het ingangssignaal aanpassen aan het scherm.
Dit wordt opgegeven in Volts per schermdivisie.
v.b. als de schakelaar in de stand 2 V / DIV staat, heeft ieder verticale divisie de waarde van 2 Volt. Zo kan men de spanningswaarde van het ingangssignaal meten.
CAL x 10 PULL
Uitsluitend bij analoge oscilloscopen.
Door de knop te verdraaien naar links gaat men uit kalibrering.
Dit betekent dat de VOLTS/DIV niet meer exact zijn met de ingestelde waarde.
Trekt men de knop uit, dan wordt het ingangssignaal 10 x versterkt.
Bij digitale oscilloscopen zijn de mogelijkheden veel uitgebreider.
AC GND DC
Koppelingskeuze, AC en DC zijn de koppelingen van het ingangssignaal met de versterker.
DC is rechtstreeks ( gelijkspanning gekoppeld ),
AC (wisselspanning gekoppeld) is via een condensator.
GND toont, in de plaats van het ingangssignaal, de nullijn = 0 Volt = GND.
BNC connectoren
De connectoren voor het verbinden van probes om het te meten signaal in de oscilloscoop in te voeren.
Tijdbasis
Analoge oscilloscopen hebben hiervoor gekalibreerde tijdbasisinstellingen samen met niet gekalibreerde.
Digitale oscilloscopen hebben dikwijls zeer uitgebreide instellingsmogelijkheden.
SYSTEEMGROUND
Dit is de referentie ground = massa van het toestel.
PROBE ADJUST
500mV P-P 1kHz. Deze aansluiting dient om de meetprobe af te stellen, zodat ze getrouw de signalen kan doorgeven.
Bij digitale oscilloscopen wordt soms de AWG (ingebouwde functiegenerator) gebruikt.
Trigger
Bij analoge oscilloscopen zijn er vrij beperkte mogelijkheden.
De voornaamste functie van de trigger is de synchronisatie van de tijdbasis met het periodiek verloop van het te meten signaal
Uitgebreide triggermogelijkheden betekenen een grote plus voor digitale oscilloscopen.
Trace Memory
Analoge oscilloscopen hebben zeer beperkte mogelijkheden om een signaal dat slechts eenmaal voorkomt zichtbaar te maken
Digitale oscilloscopen kunnen gedurende langere tijd het signaal opslaan, zodat het mogelijk wordt het signaal tot in elk detail te analyseren
TV Line
50Hz triggering gebruikt de nul doorgang van de netspanning als triggerbron.
TV Field, speciale trigger mode voor TV-signalen. (verouderd)
SOURCE
Kies de bron waarop getriggerd zal worden.
referentiebron Kanaal 1,2 (CH1, CH2)
extern willekeurig signaal dat via een BNC wordt aangeboden
line netfrequentie (50Hz)
COUPLING
AC Het triggersignaal wordt AC gekoppeld.
LF - reject Filtert de lage frequenties weg uit het signaal.
HF - reject Filtert de hoge frequenties weg uit het signaal.
Digitale oscilloscopen hebben ook hier een enorm scala aan mogelijkheden die niet met analoge oscilloscopen mogelijk zijn.
2.5 Meten met de oscilloscoop.
Een oscilloscoop meet slechts spanningen tegenover de referentie.
In veruit de meeste omstandigheden is de referentie de massa of de
negatieve pool van de bron.
Je hebt voor iedere meting een massaverbinding nodig tussen het te meten object en de oscilloscoop.
Stel als basisinstelling een horizontale referentielijn in door de
Ingangsspanningsschakelaar in de stand GND te plaatsen.
Kalibreer de probe.
Sluit de probe aan op het te meten signaal.
Stel de triggering en de tijdbasis in tot een duidelijk stilstaand beeld verschijnt.
Interpreteer het beeld.
De behuizing van de oscilloscoop is meestal met de aarding verbonden van het net. Daarom kan het noodzakelijk zijn het meetobject via een scheidingstransformator te voeden.
Met een oscilloscoop wordt de amplitude op de Y-as afgebeeld ten opzichte van de tijd die door de X-as gerepresenteerd wordt.
Digitale oscilloscopen kunnen het signaal ook afbeelden volgens de samenstelling van het frequentie spectrum. In de spectrum analyse modus wordt op de X-as de frequentie weergegeven en op de Y-as de amplitude van die frequentie.
Een oscilloscoop meet slechts spanningen tegenover de referentie.
In veruit de meeste omstandigheden is de referentie de massa of de
negatieve pool van de bron.
Je hebt voor iedere meting een massaverbinding nodig tussen het te meten object en de oscilloscoop.
Stel als basisinstelling een horizontale referentielijn in door de
Ingangsspanningsschakelaar in de stand GND te plaatsen.
Kalibreer de probe.
Sluit de probe aan op het te meten signaal.
Stel de triggering en de tijdbasis in tot een duidelijk stilstaand beeld verschijnt.
Interpreteer het beeld.
De behuizing van de oscilloscoop is meestal met de aarding verbonden van het net. Daarom kan het noodzakelijk zijn het meetobject via een scheidingstransformator te voeden.
Met een oscilloscoop wordt de amplitude op de Y-as afgebeeld ten opzichte van de tijd die door de X-as gerepresenteerd wordt.
Digitale oscilloscopen kunnen het signaal ook afbeelden volgens de samenstelling van het frequentie spectrum. In de spectrum analyse modus wordt op de X-as de frequentie weergegeven en op de Y-as de amplitude van die frequentie.
Weergave van amplitude versus tijd en weergave van amplitude versus frequentie
2.6 Praktische meettechnieken met de oscilloscoop
Spanningen meten met de oscilloscoop.
De amplitude van de spanning over collector en emitter van de transistor wordt weergegeven.
Het weergeven van spanningen kan zonder hulpmiddelen.
Spanningen meten met de oscilloscoop.
De amplitude van de spanning over collector en emitter van de transistor wordt weergegeven.
Het weergeven van spanningen kan zonder hulpmiddelen.
Stromen meten met de oscilloscoop
Er bestaan speciale probes om stromen te meten met de oscilloscoop.
Die probes heb je slechts in zeer uitzonderlijke omstandigheden nodig.
Om stromen te meten passen we de wet van Ohm toe.
R bevindt zich meestal reeds in de elektronische schakeling.
Er bestaan speciale probes om stromen te meten met de oscilloscoop.
Die probes heb je slechts in zeer uitzonderlijke omstandigheden nodig.
Om stromen te meten passen we de wet van Ohm toe.
R bevindt zich meestal reeds in de elektronische schakeling.
