DENEY 9 OSİLOSKOP UYGULAMALARI

T.C. Maltepe Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü ELK 21 DEVRE TEORİSİ DERSİ LABORATUVARI DENEY 9 OSİLOSKOP UYGULAMALARI Hazırlayanlar: B. Demir Öner Saime Akdemir Erdoğan Aydın 214

DENEY 9 OSİLOSKOP UYGULAMALARI 1. AMAÇ 2. KURAM Osiloskop kullanımını kavramak Osiloskop kullanarak genlik, frekans ve faz açısı ölçümlerini gerçekleştirmek Osiloskop, elektriksel işaretlerin gerilim değişmelerini ekran üzerine çizen bir elektronik aygıttır. Osiloskopun ön paneli dikey (vertical), yatay (horizontal) ve tetikleme (trigger) olmak üzere üç ana bölüme bölünmüştür. Osiloskopun giriş bağlantıları (ya da giriş kanalları), ölçüm uçlarının (probların) bağlanabileceği BNC (Bayonet Nut Connector) bağlantı noktalarıdır. Çoğu osiloskop CH1 ve CH2 olmak üzere en az iki giriş kanalına sahiptir ve her bir kanal kendilerine uygulanan giriş sinyallerinin dalga şeklini ekran üzerinde gösterebilir. Çoklu kanallar dalga şekillerini karşılaştırmak için kullanılabilir. Analog osiloskobun blok diyagramı Ek A da verilmiştir. 2.1 Osiloskop Ayarları Osiloskobun güç anahtarı açılmadan önce osiloskop üzerindeki anahtar ve düğmelerin konumları Çizelge 1 de gösterilen başlangıç konumlarına getirilir. Bu çizelgedeki anahtar ve düğme numaraları ön ve arka yüz görünümleri sırasıyla, Şekil 2.1 ve 2.2 de gösterilen Instek marka 2 MHz lik GOS-62 model çift izli (dual trace) analog osiloskopa aittir. Çizelge 1: Osiloskop üzerindeki anahtar ve düğmelerin başlangıç konumları Anahtar/Düğme No. Başlangıç Konumu POWER (güç) 6 OFF INTENSITY (yeğinlik, şiddet) 2 Orta konumda FOCUS (odak) 3 Orta konumda VERT MODE (dikey mod) 14 CH 1 ALT/CHOP (dönüşümlü/kıyılmış) 12 ALT (basılı değil) CH 2 INV (CH 2 deki işareti ters çevir) 16 Basılı değil POSITION (dikey konum ayarı) 11,19 Orta konumda VOLTS/DIV (bölme başına düşen volt) 7,22,5 V/DIV VARIABLE (değişken) 9,21 CAL konumunda (saat yönünde tam çevrili) AC-GND-DC 1,18 GND SOURCE (tetikleyici kaynak) 23 CH 1 SLOPE (eğim) 26 + (basılı değil) TRIG.ALT (dönüşümlü tetikleme) 27 Basılı değil TRIGGER MODE (tetikleme modu) 25 AUTO TIME/DIV (bölme başına düşen süre) 29,5 ms/div SWP.VER (sweep time vernier: Tarama süresi ayarı) 3 CAL konumunda (saat yönünde tam çevrili) POSITION (yatay konum ayarı) 32 Orta konumda x1 MAG (yatayda 1 kat büyütme) 31 Basılı değil Yukarıda belirtilen ayarlar kontrol edildikten sonra, POWER (güç) anahtarı açılır. Gerekiyorsa INTENSITY (şiddet) anahtarı ile ekranda görülen izin yeğinliği ve FOCUS (odaklama) anahtarı ile ekrandaki izin netliği ayarlanır. Güç anahtarı açıkken osiloskop kullanılamıyorsa, INTENSITY anahtarı saat yönünün ters yönünde çevrilerek yeğinliği azaltmak gerekir. Ekranda uzun süre aynı noktaların yüksek yeğinlikte kalması, CRT (Cathode Ray Tube) türü ekranlarda ekranın o noktalardaki ışıma özelliğini bozabilir. Ekranda görülen iz yatay eksene paralel değilse, TRACE ROTATION (4) düğmesi ile ayar yapılarak yatay duruma getirilir. Sayfa 2/17

Şekil 2.1 INSTEK GOS-62 osiloskobunun ön yüzü Sayfa 3/17

Şekil 2.2 INSTEK GOS-62 osiloskobunun arka yüzü Sayfa 4/17

2.2 Prob Kalibrasyonu Osiloskopların giriş empedansları oldukça yüksektir; genellikle, 1 MΩ luk direnç ve 2 pf'lık kapasitanstan oluşan bir giriş empedansına sahiptirler. Şekil 2.3 de osiloskobun prob (probe) adı verilen ölçüm ucu gösterilmiştir. Osiloskop probunda x1 ve x1 seçenekleri olan bir anahtar bulunur. Anahtarın x1 konumu DC gerilim ya da düşük frekanslı işaretlerin gerilim ölçümlerinde kullanılır. Bu konumda ölçüm yapıldığında, ölçülen elektriksel işaret zayıflamaya uğratılmadan osiloskop girişine uygulanmış olur. Ölçülen gerilimin değeri, ekrandaki bölme (division) sayısı ile VOLT/DIV anahtarının gösterdiği sayının çarpımına eşittir. Prob anahtarı x1 konumunda iken, Şekil 2.4 de gösterildiği gibi, paralel bir R 1 C 1 devresi prob kablosu ile seri olarak devreye girer. Bu durumda, R 1 =9 MΩ ve R 2 =1 MΩ olduğundan, giriş gerilimi 1 kat zayıflatılarak osiloskop girişine uygulanmış olur. Bu konumda ölçüm yapıldığında, ölçülen gerilimin değeri ekrandaki bölme (division) sayısı ile VOLT/DIV anahtarının gösterdiği sayının çarpımının 1 katına eşittir. Prob anahtarı x1 konumunda iken, probun R 1 C 1 devresi osiloskop girişindeki C 2 ile gösterilen kapasitif etkinin yüksek frekanslarda yarattığı zayıflatmayı telafi eder. Başka bir ifadeyle, R 2 C 2 empedansının alçak geçiren süzgeç gibi davranarak yüksek frekanslarda yarattığı olumsuz etki yüksek geçiren filtre özelliği gösteren R 1 C 1 devresi ile telafi edilmiş olur. Burada R 1 C 1 devresine telafi edilmiş zayıflatıcı (compansated attenuator) da denir. Yüksek frekanslardaki bu zayıflatmayı telafi etmek için koşulunun sağlanması gerekir. R 1 C 1 =R 2 C 2 (2.1) Ayar tornavidası İşaret halkası Geri çekilebilir kanca uç İşaret halkası Koruyucu uç BNC konektörü Aligatör klip (Toprak ucu) Şekil 2.3 Osiloskop probunun parçaları Ölçüm uçları Giriş (input) Toprak (Ground) Prob kablosu (probe cable) 1 C 1 R 1 Osiloskop 1 R 2 C 2 Şekil 2.4 Osiloskobun giriş empedansı ve probun RC devresi Sayfa 5/17

C 2 değeri tam olarak bilinmediğinden eşitliği sağlamak için C 1 i ayarlamak gereklidir. Her osiloskop için ve bu osiloskoba bağlı her bir prob için bu ayarlama mutlaka yapılmalıdır. C 1 i ayarlamak için osiloskop çalıştırıldıktan sonra, probun BNC konektörü osiloskobun CH 1 girişine takılır, probun kancalı ucu ise osiloskop üzerindeki CAL ucuna (1 no.lu uç) bağlanır. CAL ucu tepeden-tepeye genliği 2 volt ve frekansı 1 khz olan bir kare dalga üretir. Prob anahtarı x1 konumuna getirilir ve prob üzerinde bulunan bir vida ile ayar yapılır. Ekrandaki kare dalga Şekil 2.5 (c) deki düzgün kare dalga biçiminde elde edildiğinde kullanılan osiloskop ve kullanılan prob için prob kalibrasyonu yapılmış olur. Not: Telafi (compansation) yalnızca prob anahtarının x1 konumunda yapılır. Bu nedenle yüksek frekanslı işaretler yalnızca telafili x1 probu kullanılarak yapılabilir. (a) Aşırı telafi (b) Yetersiz telafi (c) Doğru telafi (over compansation) (under compansation) (correct compansation) C 1 R 1 > C 2 R 2 C 1 R 1 < C 2 R 2 C 1 R 1 = C 2 R 2 Şekil 2.5 Prob kalibrasyonunda yanlış ve doğru ayar durumları 2.3 Ölçüm İşlemleri Ölçüm için aşağıdaki adımlar uygulanır: Ekranda en iyi görünümü elde edecek şekilde INTESITY (yeğinlik) ve odak (focus) ayarları yapılır. Dalga şekillerini mümkün olabilecek en büyük şekilde gözlemlemeliyiz. Ölçümlere başlamadan önce prob kalibrasyonunu gerçekleştirmeliyiz. 2.3.1 DC Gerilim Ölçümü AC-GND-DC anahtarı önce GND konumuna getirilir ve ekrandaki yatay bir çizgi olan izin konumu, dikey konum ayar düğmesi ( POSITION) yardımıyla uygun bir konum olan sıfır seviyesine ayarlanır. Bu konumun ekranın merkezinde olması gerekli değildir. Sonra AC-GND- DC anahtarı DC konumuna ve VOLT/DIV anahtarı uygun bir konuma getirilir. Bu durumda yatay izin seviyesi, ölçülen gerilimin DC seviyesiyle doğru orantılı olarak değişir. DC gerilimin değeri, çizginin seviye değiştirdiği bölme sayısıyla VOLT/DIV değerinin çarpımına eşittir. Örneğin, Şekil 2.6 da gösterildiği DC gerilim ölçümü için, eğer VOLT/DIV anahtarı 5mv/DIV konumunda ise, ölçülen DC gerilim değeri (V DC ), 1 probu için: V DC = (4.2 DIV)(5 mv/div) = 21 mv =.21V; 1 probu için: V DC = (1)(4.2 DIV)(5 mv/div) = 21 mv = 2.1V dur. Sayfa 6/17

DC gerilim seviyesi (ekrandaki izin AC-GND-DC anahtarı DC konumuna getirildikten sonraki konumu) DC gerilim uygulamadan önceki sıfır seviyesi (AC-GND-DC anahtarı GND konumunda iken) 4.2 DIV (yer değiştirme bölme sayısı) Şekil 2.6 DC gerilim ölçümü 2.3.2 AC Gerilim Ölçümü AC-GND-DC anahtarı önce GND konumuna getirilir ve ekrandaki yatay bir çizgi olan izin konumu, dikey konum ayar düğmesi ( POSITION) yardımıyla uygun bir konum olan sıfır seviyesine ayarlanır. Bu konumun ekranın merkezinde olması gerekli değildir. Yüksek frekanslı işaretleri gözlemek için ya da ölçülecek işaretin sadece AC bileşenini gözlemek için AC-GND- DC anahtarı AC konumuna getirilir. Anahtarın bu konumunda, işaretin DC bileşeni osiloskop girişinde seri olarak devreye giren bir DC tıkama kapasitörü ( blocking capacitor) tarafından engellenir. Bu durumda, osiloskop ekranında Şekil 2.7(a) da gösterilen ve ortalaması sıfır olan dalga şekli (AC bileşeni) elde edilir. Eğer osiloskobun VOLT/DIV anahtarı 1V/DIV konumunda ise, ölçülen gerilimin AC bileşeninin tepeden-tepeye değeri aşağıdaki gibi hesaplanır: 1 probu için: V pp = (5 DIV)(1V/DIV) = 5 V, 1 probu için: V pp = (1)(5 DIV)(1V/DIV) = 5 V Eğer küçük genlikli bir AC işaret ile büyük genlikli bir DC işareti toplanmış ise, bu işaretin AC bileşeni AC-GND-DC anahtarı AC konumuna getirerek gözlenebilir. AC ve DC bileşenlerini aynı anda gözleyebilmek için AC-GND-DC anahtarı DC konumuna getirilir. Bu durumda, işaretin AC bileşeninin genliği yukarıda açıklanan şekilde ölçülebilir; işaretin DC seviyesini ölçmek için, AC- GND-DC anahtarı sırayla AC ve DC konumlarına getirilerek işaretin dikey eksen üzerinde kaç bölme yer değiştirdiği gözlenir. Prob anahtarı konumunun ( 1 ya da 1) ve VOLT/DIV anahtarı konumunun gösterdiği değerler bölme (DIV) sayısıyla çarpılarak işaretin DC bileşeninin değeri hesaplanır. Örneğin, Şekil 2.7(b) deki sinüzoidal işaretin AC seviyesi yukarıda gösterildiği gibi, DC seviyesi ise aşağıda gösterilen şekilde hesaplanır: 1 probu için: V dc = (1,5 DIV)(1V/ DIV) = 1,5 V, 1 probu için: V dc = (1)(1,5 DIV)(1V/ DIV) = 15 V dur. V pp = 5 DIV V pp = 5 DIV V dc = 1,5 DIV Seçilen sıfır seviyesi (GND) (a) AC-GND-DC anahtarı AC konumunda Seçilen sıfır seviyesi (GND) (b) AC-GND-DC anahtarı DC konumunda Şekil 2.7 v(t)=(v pp /2) sin wt + V dc işaretinin osiloskop ekranındaki görünümü Sayfa 7/17

Şekil 2.8 de gösterilen işaretin aşağıdaki gerilim değerlerini osiloskop ile ölçmek mümkündür: 1. Anlık değer (instantaneous value), v(t)=(v pp /2) sin wt + V dc 2. Pozitif ve negatif tepe değerleri (positive and negative peak values), V p+, V p- 3. Tepeden tepeye değer (peak-to-peak value), V pp 4. Ortalama veya DC değer (mean value or DC value), V ort veya V DC v(t) (volt) T V p+ V pp V ort V p- Zaman (s) 2.3.3 Frekans Ölçümü Şekil 2.8 Sinüsoidal bir işaret için çeşitli gerilim değerleri Peryodik bir işaretin frekansını ölçmek için peryodun tersi hesaplanır. Örneğin, Time/DIV anahtarı 1 ms/div konumunda ise, Şekil 2.9 daki sinusoidal işaretin peryodu (6 Div)(1 ms/div) = 6 ms olarak hesaplanır. Buradan, frekans 1/6x1-3 = 166.67 Hz olarak bulunur. Eğer x1 MAG kullanılırsa, zaman 1 a bölünmelidir. Bu durumda, peryod.6 ms ve frekans 1666.67 Hz dir. 6 Div 2.3.4 Faz Ölçümü Şekil 2.9 Frekans Ölçümü Faz ölçümü iki ayrı yoldan yapılabilir: Zaman Farkı Yöntemi Eğer osiloskop çift iz özelliğine sahipse, CH1/CH2/DUAL/ADD anahtarı DUAL konumunda iken, iki gerilim eşzamanlı olarak ekranda görüntülenebilir ve dalga şekillerinin aynı iki noktası arasındaki zaman farkı (t d ) bölme (DIV) sayısı türünden ölçülebilir. Faz farkı derece türünden Eşitlik ( 2.2) de gösterilen ifadeden elde edilir. Faz farkının kuramsal yoldan hesaplanması Ek B de açıklanmıştır. Ф = (36 o /T)t d (2.2) Sayfa 8/17

Burada T işaretin periyodunu göstermektedir. Örneğin, Şekil 2.1 da v 1 (t) ve v 2 (t) arasındaki faz farkı Ф = (36 o /6)(1.5) = 9 o olarak hesaplanır. Burada, v 1 (t), v 2 (t) yi 9 o farkla izler. T= 6 Div v 1 (t) v 2 (t) Lissajous Yöntemi t d = 1.5 Div Şekil 2.1 Faz Ölçümü Eğer işaretlerden biri dikey giriş olan CH1 girişine uygulanırken diğeri CH2 girişine uygulanırsa (TIME/DIV anahtarı X-Y konumunda iken CH2 girişi yatay plakalara uygulanan giriş olur), Şekil 2.11 de görüldüğü gibi ekranda elips şeklinde bir görüntü elde edilir. Faz farkı bu görüntü kullanılarak şu şekilde hesaplanabilir: Ф = sin -1 (Y 1 /Y max ) = sin -1 (X 1 /X max ) (2.3) Y-girişi (CH1) t 1 Y 2 2 3 3 Y1 Y max 4 8 4 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 Time 8 5 5 7 7 X 1 6 6 X max 1 X t = Ф/w Y 1 = Y max sinф X 1 = X max sinф Ф = sin -1 (Y 1 /Y max ) = sin -1 (X 1 /X max ) Ф =wt t = Ф/w Not: Lissajous eğrisinin elde edebilmesi için X-Y konumunun seçilmesi gerekir. 5 4 6 t t 1 1 t 2 t 3 7 t 8 3 t 4 t 5 t 6 t 7 2 8 X-girişi (CH2) Time Şekil 2.11 Faz farkı ölçümü için Lissajous Yöntemi Sayfa 9/17

3. ÖN ÇALIŞMA 3.1 Şekil 3.1 de bir osiloskobun ekranında 1 probu kullanılarak elde edilen kare dalga gösteriliyor. VOLT/DIV anahtarı 5 mv konumunda, TIME/DIV anahtarı 2 ms konumunda ve AC-GND-DC anahtarı DC konumunda ise, kare dalganın a) Tepeden-tepeye gerilim değerlerini (V pp ), b) Frekansını (f) ve c) DC gerilim seviyesini (V DC ) bulunuz. 3.2 Bir osiloskobun CH 1 ve CH 2 girişlerine frekansları aynı olan iki sinüzoidal işaret uygulanıyor. VOLT/DIV anahtarı 2 mv konumunda, TIME/DIV anahtarı 5 ms konumunda ve AC-GND-DC anahtarı AC konumunda ise, Şekil 3.2 de osiloskop ekranında gösterilen bu işaretlerin, a) Tepe gerilim değerlerini (peak voltage values), b) Frekanslarını (frequency) bulunuz. c) Bu iki sinüzoidal işaret arasındaki faz farkını (phase difference) derece türünden bulunuz. [Φ=(36 o /T)t d ] 3.3 TIME/DIV anahtarı X-Y konumunda olan (ya da X-Y butonu basılı konumda olan) bir osiloskobun CH 1 girişine frekansı 3 khz olan bir sinüzoidal işaret, CH 2 girişine ise frekansı bilinmeyen bir sinüzoidal işaret uygulanıyor (Bu durumda, CH 1 girişi Y-girişi, CH 2 girişi ise X-girişi olur). Osiloskop ekranında elde edilen Lissajous örüntüsü (Lissajous pattern) Şekil 3.3 de gösteriliyor. CH 2 ye uygulanan sinüzoidal işaretin frekansını hesaplayınız (f y /f x = t x /t y ilişkisinde, f x ve f y ilgili girişlere uygulanan sinüzoidallerin frekanslarını, t x ve t y ilgili eksenlere çizilen paralel doğruların örüntü ile yaptığı teğet sayılarını gösterir). 3.4 TIME/DIV anahtarı X-Y konumunda olan (ya da X-Y butonu basılı konumda olan) bir osiloskobun CH 1 ve CH 2 girişlerine frekansları aynı olan iki sinüzoidal işaret uygulanıyor (Bu durumda, CH 1 girişi Y -girişi, CH 2 girişi ise X-girişi olur). Osiloskop ekranında elde edilen Lissajous örüntüsü (Lissajous pattern) Şekil 3.4 de gösteriliyor. a) Bu iki sinüzoidal işaret arasındaki faz farkını (phase difference) derece türünden bulunuz [Φ = sin -1 (Y 1 /Y max )]. b) TIME/DIV anahtarı X-Y konumunda iken, Y-girişinin genliğini kontrol eden VOLT/DIV-1 anahtarı 2 V konumunda, X-girişinin genliğini kontrol eden VOLT/DIV-2 anahtarı (X-girişi için),5 V konumunda ve prob anahtarı x1 konumunda ise, CH 1 ve CH 2 ye uygulanan sinüzoidal işaretlerin tepe gerilim değerlerini (peak voltage values) bulunuz. 1 Div. CH 1 CH 2 1 Div. 1 Div. 1 Div. 4. KULLANILACAK CİHAZLAR VE MALZEMELER KL-211 elektrik devreleri laboratuvarı deney seti ana birimi Osiloskop (INSTEK GOS-62) Sayısal multimetre (digital multimeter) Delikli deney tahtası (breadboard) 39Ω luk direnç, 1 nf lık kapasitör 1 Division Şekil 3.1 1 Division Şekil 3.2 1 Division Şekil 3.3 1 Division Şekil 3.4 Sayfa 1/17

5. DENEY 5.1 Osiloskobu güç anahtarını açmadan önce, Paragraf 2.1 de açıklanan osiloskop ayarlamalarını ve kontrollerini yapınız. 5.2 Paragraf 2.2 de açıklandığı şekilde prob kalibrasyonunu gerçekleştiriniz: Osiloskobun CAL çıkışına x1 prob bağlantısını yapın. TIME/DIV ve VOLT/DIV anahtarlarını ekranda uygun bir kare dalga elde edecek biçimde ayarlayın. Daha sonra, tornavida kullanarak telafi kapasitörünü ayarlayarak ideal bir kare dalga elde etmeyi deneyiniz. 5.3 KL-211 deney seti ana birimi üzerindeki sabit 5 V luk DC güç kaynağı çıkışını sayısal multimetre ile ölçünüz ve kaydediniz. (1) 5.4 Osiloskopta AC-GND-DC anahtarını GND konumuna getiriniz ve ekranda görülen izin sıfır seviyesini x-ekseni üzerine gelecek şekilde ayarlayınız. Probu x1 konumunda kullanarak, güç kaynağının 5V DC çıkışını osiloskobun CH1 girişine uygulayınız. AC- GND-DC anahtarını DC konumuna getiriniz. Ekrandaki izin önceki konumuna göre kaç bölme yer değiştirdiğini ve VOLTS/DIV anahtarının konumunu kaydediniz. (2) DC gerilimin değerini hesaplayınız ve kaydediniz. (3) 5.5 Osiloskobun CH1 girişine, x1 probunu kullanarak, deney seti ana ünitesi üzerindeki fonksiyon üretecinden aldığınız 1kHz lik sinüs dalgasını uygulayınız. Yaklaşık bir tam periyot elde edebilmek için TIME/DIV anahtarını ayarlayınız, ekranda tepeden tepeye 5V genlik elde edecek şekilde CH1 kanalının VOLT/DIV ve TIME/DIV anahtarlarını aşağıdaki konumlara ayarlayınız: 5 VOLT/DIV ve.5 ms/div konumları için işaretin tepeden-tepeye genlik bölme sayısını ve genlik değerini kaydediniz. (4) Sinüzoidal işaretin periyot bölme sayısını, periyodunu ve frekansını kaydediniz. (5) 2 VOLT/DIV ve.2 ms/div konumları için sinüzoidal işaretin tepeden-tepeye genlik bölme sayısını ve genlik değerini kaydediniz. (6) İşaretin periyot bölme sayısını, periyodunu ve frekansını kaydediniz. (7) 1 VOLT/DIV ve.2 ms/div konumları için sinüzoidal işaretin tepeden-tepeye genlik bölme sayısını ve genlik değerini kaydediniz. (8) İşaretin periyot bölme sayısını, periyodunu ve frekansını kaydediniz. (9) 5.6 Digital multimetre kullanarak (DC/AC anahtarı AC konumunda iken) fonksiyon üreteci çıkışının RMS değerini ölçünüz. (1) Tepeden tepeye genlik (V pp ) değerini hesaplayınız ve kaydediniz. (11). V 2 2 V pp rms B R A Osiloskop Fonksiyon üreteci ~ m A GND C CH1 GND CH2 Şekil 5.1 5.7 Şekil 5.1 de gösterilen devreyi, R=39Ω and C=1nF kullanarak, deney tahtası üzerine kurunuz. Deney seti ana birimi üzerindeki fonksiyon üreteci çıkış uçlarından AMPLITUDE ve FREQUENCY ayar düğmelerini ayarlayarak elde edeceğiniz V pp = 5 V ve f = 1 khz lik sinüzoidal işareti devrenin B-GND uçlarına uygulayınız. Problar x1 konumunda iken, A düğümünü CH1 girişine ve B düğümünü CH2 girişine bağlayınız. Her iki girişi de ekranda aynı anda izleyebilmek için CH1/CH2/DUAL/ADD anahtarını DUAL konumuna getiriniz. CH1 ve CH2 kanallarının VOLT/DIV anahtarlarını ve TIME/DIV anahtarını ekranda uygun görüntü elde edecek şekilde ayarlayınız. Dalga şekillerinin tepe noktaları arasındaki (ya da sıfır geçiş noktaları arasındaki) zaman farkını bölme sayısı (DIV) türünden ölçünüz ve faz farkını, (a) f=1 khz (12) ve (b) f=5 khz (13) değerleri için hesaplayınız ve kaydediniz. Sayfa 11/17

5.8 TIME/DIV anahtarını en soldaki durum olan X-Y konumuna getiriniz ve VOLT/DIV anahtarlarını uygun konumlara getirerek, Lissajous görüntüsünü elde ediniz. Eşitlik 2.3 ü kullanarak faz farkını (a) f=1 khz (14) ve (b) f=5 khz (15) için ölçünüz ve kaydediniz 6. ELDE EDİLEN SONUÇLAR Ölçülen/Hesaplanan Nicelik Ölçüm/Hesaplama Sonucu ve Birimi DC Gerilim Ölçümü 1 Multimetre ile ölçülen DC gerilimi 2 Osiloskop Ölçülen DC gerilimi bölme sayısı, VOLTS/DIV konumu 3 Ölçümü Ölçülen DC gerilimi AC Gerilim Ölçümü 5VOLT/DIV ve.5 ms/div konumları için 4 V pp nin bölme sayısı ve değeri 5 Periyot bölme sayısı ve değeri; frekansı (hesaplanan) 2VOLT/DIV ve.2 ms/div konumları için 6 V pp nin bölme sayısı ve değeri 7 Periyot bölme sayısı ve değeri; frekansı (hesaplanan) 1VOLT/DIV.2 ms/div konumları için 8 V pp nin bölme sayısı ve değeri 9 Periyot bölme sayısı ve değeri; frekansı (hesaplanan) 1 Multimetre V rms 11 Ölçümü V pp Zaman Farkı Yöntemi ile Faz Farkı Ölçümü: [Φ = (36 o /T)t d ] 12 f=1 khz için faz farkı (ölçülen) 13 f=5 khz faz farkı (ölçülen) Lissajous Yöntemi ile Faz Farkı Ölçümü: [Φ = sin -1 (Y 1 /Y max )] 14 f=1 khz için faz farkı (ölçülen) 15 f=5 khz için faz farkı (ölçülen) 7. SONUÇLARIN İRDELENMESİ 7.1 (5.3) ve (5.4) de elde ettiğiniz sonuçları karşılaştırınız. Uyuşmazlık varsa nedenlerini belirtiniz. 7.2 (5.5) ve (5.6) da elde ettiğiniz sonuçları karşılaştırınız. Uyuşmazlık varsa nedenlerini belirtiniz. 7.3 (5.7) ve (5.8) de elde ettiğiniz s onuçları karşılaştırınız. Uyuşmazlık varsa nedenlerini belirtiniz. Sayfa 12/17

Ek A Analog osiloskop blok diyagramı Tetikleme düzeyi (trigger level) Giriş işareti (input signal) Tetikleme darbeler (trigger pulses) Yokuş zaman referansı (ramp time base) Düşey Sistem (vertical system) Düşey yükselteç (vertical amplifier) Zayıflatıcı (attenuator) Giriş (input) Toprak (ground) Ölçüm uçları Yükseltilmiş giriş işareti (amplified input signal) Isıtılmış katot (heated cathode) Yatay tarama işareti (horizontal sweep signal) Katot ışını tüpü (CRT: Cathode Ray Tube) Elektron hüzmesi (electron beam) Tetikleme Sistemi (trigger system) Yatay Sistem (horizontal system) Tarama üreteci (sweep generator) t Yatay yükselteç (horizontal amplifier) Ekran (screen) Tetikleme darbeleri (trigger pulses) t Yokuş zaman referansı (ramp time base) Sayfa 13/17

Ek B Paragraf 5.7 de Ölçülen Faz Farklarının Kuramsal Yoldan Hesaplanması Şekil 5.1, kolaylık amacıyla Şekil B.1 olarak tekrar çizilmiştir. V B =1 volt varsayalım. V A nın genliğini ve faz açısını elde etmek için Şekil B.1 deki devrede gerilim bölücü yöntemini uygulayalım: 1 jwc V V V 1 R 1 jwc jwc 1() wrc tan wrc 1() wrc V A nın genliği: VA VB 2 1(2) frc B B B 1 VA () VB tan wrc 2 1 2 V A ve V B gerilimleri arasındaki faz farkı (V A fazörü V B den geride): B R A A + V B ~ 1/jwC m A Şekil B.1 V A 1 1 (tan)(tan wrc2) frc f = 1 Hz için V A VB VB,97 V 2 9 2 1(2) frc1(2 1 39 1 1) B 1 9 1 tan(2 1 39 1 1) tan, 245 15,3 f = 5 Hz için V A VB VB,63V 2 9 2 1(2) frc1(2 5 39 1 1) B 1 9 1 tan(2 5 39 1 1) tan 1, 225 56, 42 Şekil B.2 de V A ve V B fazörlerinin 1 Hz ve 5 Hz frekans değerleri için fazör diyagramı gösterilmiştir. Sanal eksen V B = 1 volt V A =,97 15,3 volt f = 1 Hz için V A =,63 56,42 volt f = 5 Hz için Gerçel eksen Şekil B.2 V A ve V B gerilimlerinin f=1 khz ve 5 khz için fazör diyagramı Sayfa 14/17

Şekil B.3 ve B.4 de, sırasıyla, 1 Hz ve 5 Hz frekans değerleri için V A ve V B fazörlerinin saatin ters yönünde dönerken gerçel eksen üzerindeki izdüşümlerine karşı gelen osiloskop ekranı görüntüleri gösterilmiştir ve iki gerilim fazörü arasındaki faz farkı belirtilmiştir. Sanal eksen Fazör diyagramı V B V 1 B 15,3 Gerçel eksen V A V A =,97 15,3 V v B (t): CH 1 (ileride) v A (t): CH 2 (geride) Gerilim,17 DIV,17 DIV 1 DIV Zaman (36 /)(36 T t / 4)(,17) DIV 15,3 DIV d Şekil B.3 f=1 khz için V B ve V A gerilimleri arasındaki faz farkının osiloskop ekranındaki görüntüsü ( V 1 V için) B Sayfa 15/17

Sanal eksen Fazör diyagramı 56,42 V V B B 1 Gerçel eksen V A V A =,63 56,42 V v B (t): CH 1 (ileride) v A (t): CH 2 (geride) Gerilim,63 DIV,63 DIV 1 DIV DIV Zaman (36 /)(36 T t / 4)(, 6269) DIV 56, 42 DIV d Şekil B.4 f=5 khz için V B ve V A gerilimleri arasındaki faz farkının osiloskop ekranındaki görüntüsü ( V 1 V için) B Sayfa 16/17

DENEY SONUÇLARI ÇİZELGESİ (Deney bitiminde bu çizelgeyi laboratuvar sorumlusuna onaylatılıp teslim ediniz) Lab. Grup No.: Hazırlayanlar :.................... ;.................... :.................... Çizelge 1: Ölçüm ve hesaplama sonuçları Ölçülen/Hesaplanan Nicelik Ölçüm/Hesaplama Sonucu ve Birimi DC Gerilim Ölçümü 1 Multimetre ile ölçülen DC gerilimi 2 Osiloskop Ölçülen DC gerilimi bölme sayısı, VOLTS/DIV konumu 3 Ölçümü Ölçülen DC gerilimi AC Gerilim Ölçümü 5VOLT/DIV ve,5 ms/div konumları için 4 V pp nin bölme sayısı ve değeri 5 Periyot bölme sayısı ve değeri; frekansı (hesaplanan) 2VOLT/DIV ve =,2 ms/div konumları için 6 V pp nin bölme sayısı ve değeri 7 Periyot bölme sayısı ve değeri; frekansı (hesaplanan) 1VOLT/DIV,2 ms/div konumları için 8 V pp nin bölme sayısı ve değeri 9 Periyot bölme sayısı ve değeri; frekansı (hesaplanan) 1 Multimetre V rms 11 Ölçümü V pp Zaman Farkı Yöntemi ile Faz Farkı Ölçümü: [Φ = (36 o /T)t d ] 12 f=1 khz için faz farkı (ölçülen) 13 f=5 khz faz farkı (ölçülen) Lissajous Yöntemi ile Faz Farkı Ölçümü: [Φ = sin -1 (Y 1 /Y max )] 14 f=1 khz için faz farkı (ölçülen) 15 f=5 khz için faz farkı (ölçülen) Laboratuvar Sorumlusu Onayı: Sayfa 17/17