DENEY 1 Osiloskop, Fonksiyon Jenartörü ve DC Güç Kaynağının Ġncelenmesi OSĠLOSKOP Osiloskobun Tanımı : Elektriksel sinyalleri gösteren ve genlik, frekans ve faz farkının, ekran üzerindeki görüntüler dikkate alınarak hesaplanabildiği aygıta osiloskop denir. Elektriksel değerleri görünür hâle getiren osiloskoplar, elektronik cihaz onarımcıları, devre tasarımcıları ve îmalâtçılar tarafından yoğun olarak kullanılmaktadır. OSĠLOSKOBUN ÖN PANELĠNDELĠ ELEMANLARIN ĠġLEVLERĠ POWER-(3): Osiloskop cihazının aç/kapa düğmesi. Cihaz çalışır durumda iken bu düğmenin üzerindeki LED (2) de yanar.
CAL (Kalibrasyon)-(1):Osiloskobun özelliklerini test etmeye yarayan kare dalga osilatörü. Üzerinde frekansı ve genliği belirtilir. Osiloskobun test edilmek istenen kanalına prob yardımıyla uygulanır. Toprak bağlantısını yapmaya gerek yoktur. Görüntü (DISPLAY) Grubu : SCREEN (Ekran)-(36): Yatay ve dikey çizgilerle bölünmüş bir koordinat sistemine sahip osiloskop ekranı. İncelenen işaretler buradan izlenir. INTEN (Parlaklık)-(4): Bu düğme ile ekrandaki çizginin parlaklığı ayarlanır. Kullanıcının gözlerinin zarar görmemesi ve ekranın (CRT; Katod Işınlı Tüp) uzun ömürlü olması için parlaklığın, görüntünün görülebildiği en düşük ayara getirilmesi gereklidir. FOCUS (Odaklama)-(6): Ekrandaki benek veya çizginin, uygun netlikte olmasını sağlar. TRACE ROTATION (Yatay eğim)-(7): Ekrandaki çizginin yatay eksene olan açısını ayarlar. ILLUM (Aydınlatma)-(8): Ekran zemininin aydınlatılmasını sağlar. DüĢey Kuvvetlendirici (VERTICAL AMPLIFIER) Grubu: Her bir kanal (CH1 ve CH2) için ayrı olarak birer tane ayar düğmesi mevcuttur. VOLTS/DIV (Gerilim/Taksim) -(12),(16): Bu düğme ile dikey saptırma çarpanı seçimi yani dikey eksenin ölçeklendirilmesi yapılır. Bu sayede ekrandaki yatay çizgilerin arasının kaç voltluk gerilime karşılık düşeceği ayarlanır. VAR (DeğiĢken Ayar)-(13),(17): Bu düğme ile düşey saptırma çarpanı hassas olarak arttırılarak yüksek genliklere sahip işaretlerin incelenmesi sağlanır. Bu düğme tamamen sağa çevrilip kilitlenirse Volts/div değeri aynen alınır. Bu düğme tamamen sola çevrilirse Volts/div değeri 2.5 katsayısı ile çarpılmalıdır. INPUT COUPLING SELECTOR (GiriĢ Kuplaj Seçici)-(10),(19): Her kanal için bir tane bulunur. Düşey kuvvetlendirici girişine uygulanacak işaretin kuplajı seçilir. 3 durum alabilir: 1-AC: Giriş sinyali, düşey kuvvetlendiriciye bir kapasite üzerinden uygulanır. Bu kapasite, işaretin DC bileşenini bloke eder ve sinyalin sadece AC bileşeninin görüntülenmesini sağlar. 2-GND: Bu konumda düşey kuvvetlendirici girişi topraklanır. Bu takdirde ekrandaki çizginin bulunduğu yer toprak (referans, GND) seviyesini gösterir. 3-DC: Bu konumda düşey kuvvetlendiriciye işaretin tüm bileşenleri uygulanır. Eğer bir işaretin tüm bileşenleri görülmek isteniyorsa, anahtar bu konumda olmalıdır. Düşük frekanslı işaretler bu seçenekte incelenmelidir. ĠĢaret GiriĢleri: Bir dış sinyalin düşey sapma sistemine uygulandığı iki adet BNC tipi konnektör bulunur. Giriş direnci 1MΩ değerindedir. Bu girişe uygulanabilecek en yüksek gerilim seviyesi kanal girişinde yazılıdır (genellikle 300 Volt). CH1 (Kanal 1 [X giriģi])-(11) CH2 (Kanal 2 [Y giriģi])-(18) POSITION (Pozisyon)-(9),(20): Ekrandaki görüntü düşey olarak hareket ettirilebilir. VERTICAL MODE (DüĢey Mod)-(14): Kanal 1 ve 2 nin işlem modlarının seçimini sağlar. 1- CH1: Yalnızca CH1 (X girişi) girişine uygulanan sinyal ekranda görüntülenir. (X-Y modunda bir çalışma oluyorsa bu mod seçilmelidir.) 2- CH2: Yalnızca CH2 (Y girişi) girişine uygulanan sinyal ekranda görüntülenir. 3- ADD: CH1 ve CH2 den uygulanmış iki işaretin toplamını gösterir. 4- DUAL:İki kanalı birden izlemeyi sağlar. Bazı osiloskop modellerinde bu mod ikiye ayrılmıştır: a) ALT(alternate): Yüksek frekanslı (T < 1 ms) iki işaretin aynı anda görüntülenmesi için; b) CHOP: Düşük frekanslı işaretlerin (T > 1ms ) aynı anda incelenmesi için kullanılır.
Tetikleme (TRIGGER) Grubu: Tetikleme, incelenen işaretin ekranda doğru ve net olarak görülebilmesi için kullanılan bir işlemdir. İncelenen işaretin periyodu osiloskop tarafından doğru olarak algılanıp, otomatik olarak doğru ayar yapılamazsa, ekrandaki görüntü sanki sağa veya sola hareket ediyormuş gibi görülecektir. Tetiklemenin doğru olması için işaretin belirli aralıklar için periyodik olması gereklidir. LEVEL (Seviye)-(21): Tetiklemenin arzulanan bir noktadan başlamasını sağlayan bir düğmedir. TRIG IN (External Trigger)-(23):Bu girişe dışarıdan bir tetikleme sinyali uygulanabilir. Uygulanabilecek gerilim seviyeleri girişin hemen altında yazılıdır. SLOPE (Eğim)-(24):Tetiklemenin pozitif / negatif eğimle yapılmasını sağlayan bir anahtardır. SOURCE (Tetikleme Kaynağı)-(26): Tetikleme kaynağının seçimi yapılır: 1-CH1: Birinci kanaldan uygulanan sinyali tetikleme sinyali olarak kabul eder. 2-CH2: İkinci kanaldan uygulanan sinyali tetikleme sinyali olarak kabul eder. 3-LINE: Şebeke frekansını tetikleme sinyali olarak kabul eder. 4-EXT: Dışarıdan (EXT girişi) uygulanan bir sinyali tetikleme sinyali olarak kabul eder. Kararlı bir görüntü için dış tetikleme sinyali ile ekranda görüntülenmesi istenen sinyal arasında bir bağıntı olmalıdır. MODE (Tetikleme Modu)-(28): 1-AUTO: Ekrandaki görüntüyü 20 Hz lik bir tetikleme sinyali ile tetikler. Tetikleme seviyesi level düğmesi ile ayarlanır. 2-NORM: Ekrandaki görüntüyü tetikleme sinyali olarak kabul eder. 3-TV: Televizyon işaretlerinin incelenmesinde kullanılır. Bu amaçla tetikleyici devre, televizyonun senkronizasyon ayırıcı devresi ile birleştirilir. 4-HF REF: AC kuplaj türü. 50 khz den yüksek frekanslı işaretler kabul edilmez. TIME/DIV (Zaman Ayarı)-(30): Bu komütatör ile yatay tarama değerleri seçilerek yatay eksenin (zaman ekseni) ölçeklendirilmesi yapılır. Ayar değeri periyot ölçümünde kullanılır. VAR Time/Div-(31): Var düğmesi en sağa çevrilerek kilitlenirse, Time/Div deki değer olduğu gibi alınır. VAR düğmesi açılıp en sola getirilirse, 2.5 kat daha yavaş işaretler de (daha büyük periyoda sahip işaretler) incelenebilir. (Kullandığımız osiloskopta mevcut değil) POSITION (Pozisyon)-(32):Bu düğme ile ekrandaki görüntü yatay olarak hareket ettirilir. Osiloskopta incelenmek istenen sinyal CH1 ve CH2 kanallarına PROBE (Prop) ile bağlanır. Bir ucu osiloskoba bağlanırken sivri olan diğer ucu devredeki incelenecek işaretin bulunduğu düğüme temas ettirilerek kullanılır. Probun bu ucunda genellikle krokodil konnektörü şeklinde bir de toprak bağlantısı bulunur. Osiloskop probları x1 ve x10 şeklinde ayarlanabilirler: x1 : izlenen sinyali bozmadan ve değiştirmeden osiloskoba ulaştırır. x10 : izlenen sinyal onda birine zayıflatılarak osiloskoba ulaştırılır. Bu takdirde, sinyalin gerçek genlik değeri ekranda görünen değerlerin 10 katıdır. Giriş sinyalini zayıflatma özelliği olan prob
TEST SĠNYALĠNĠN GERĠLĠM VE FREKANSININ ÖLÇÜLMESĠ VE KALĠBRASYON Osiloskop ile doğru ölçüm yapabilmek için aygıtın tüm ayarlarının doğru yapılmış olması gerekir. Osiloskop kullanılacağı zaman şu hazırlıklar yapılmalıdır: 1. Cihazın beslemesi topraklı prizden yapılmalıdır. 2. Kullanılacak osiloskobun tüm özellikleri bilinmelidir. 3. AC-GND-DC komütatörü uygulanan sinyale göre ayarlanmalıdır. 4. Ekranda yatay çizgi yoksa, parlaklık düğmesi en yüksek değere getirilmelidir. 5. Volt/div. komütatörü en yüksek voltaj kademesine alınarak ölçüme başlanmalıdır. 6. Işını düşey ve yatay kaydırmada kullanılan potlar orta değere getirilmelidir. 7. Focus (odaklama) potuyla çizgi netleştirilmelidir. 8. Osiloskop uzun süre kullanılmamışsa prob CAL noktasına bağlanarak hassasiyet ayarı (calibration, kalibrasyon) yapılmalıdır. KALĠBRASYON ĠġLEMĠNĠN YAPILIġI TIME/DIV komütatörü.2 ms (0,2 milisaniye), VOLT/DIV komütatörü ise.5 V (0,5 volt), prob x1 konumuna alındıktan sonra CAL noktasından yapılan ölçümde ekranda oluşan görüntünün yatayda 5 karelik dikeyde ise 4 karelik bir yer kaplaması gerekir. (CAL noktasındaki sinyalin 1 khz ve 2 Vp-p (tepeden tepeye) olması durumu için) Osiloskop ekranında oluşan sinyalin frekans değerini bulmak için bir alternansın yatay düzlemde kapladığı alan (kare sayısı) belirlenir. Bulunan değer sinyalin periyodudur. Saniye cinsinden olan periyot bulunduktan sonra f = 1/T denklemi kullanılarak girişe verilen sinyalin frekansı belirlenir. Bu açıklamalardan yararlanarak cal. noktasından girişe uygulanan test sinyalinin frekansını belirleyelim. TIME/DIV: 0,2 milisaniye Periyot (T) = 0,2 x 5 = 1 msn = 0,001 saniye f = 1/T=1 / 0,001 = 1000 Hz = 1 khz Test sinyalinin gerilim değeri VOLTS/DIV: 0,5 V U = (VOLTS/DIV) x Sinyalin dikey eksende kapladığı kare sayısı = 0,5x4 = 2 V Ölçme işlemlerinde kullanılacak osiloskobun kalibrasyon işlemi yapılırken CAL noktasından yapılan ölçüm 1 khz ve 2 Volt değerini göstermezse diğer ölçümlerin tümü hatalı olacaktır. O nedenle kalibrasyon işleminde hatalı ölçüm görülürse VOLTS/DIV üst kısmında bulunan komütatörün potansiyometresi (VAR) çevrilerek ekranda 2 V değerinde bir görüntünün ve SWP. VAR potansiyometresi çevrilerek ekranda 1 khz değerinde bir görüntünün oluşması sağlanır.
SĠNYAL ÜRETECĠ ( FUNCTION GENERATOR) Laboratuarlarda yapacağımız deneylerde istediğimiz frekansta, şekilde, genlikte AC sinyal üretmek için Sinyal Üreteci ni kullanacağız. Sinyal üreteçlerimiz 1Hz ile 1MHz arasında değişen frekans aralığına, aynı anda biri aktif olarak seçilebilecek şekilde, kare, üçgen ve sinüs dalga şekillerine sahiptir. Kontroller ve Göstergeler
PWR (Güç Düğmesi)-(1) Sinyal üretecine güç sağlar.sinyal jeneratörüne güç sağlandığın belirtmek için bir LED (2) gösterge kullanılmıştır. MULTIPLIER potansiyometresi- (5) Sabit aralıklar arasında farklı frekanslar seçilebilmesini sağlayan bir değişken potansiyometredir. 0.2 ile 2.0 arasında bir menzili varmış gibi görünse de dinamik olarak 1000:1 oranında ölçeklidir. Örneğin, aralık değişikliği yapmadan 200KHz ile 200Hz arasında frekans değişikliği yapılabilir. RANGE TuĢları- (3) 7 adet tuş, sabit ve 10 un katı şeklinde sinyal frekansının değişimi RANGE tuşları tarafından sağlanmıştır. FUNCTION TuĢları- (4) 3 adet birbirine bağımlı düğme istenen çıktı dalga şekli için seçim imkânı sağlar. Bir düğmeye basmak, hâlihazırda basılı olan düğmeyi basılmamış hale getirecektir. Kullanılabilecek olan kare, üçgen ve sinüs dalga şekilleri çoğu uygulama için yeterli olacaktır. AMPL (Amplitute, Genlik) Potansiyometresi-(9) Sinyalin genliğini ayarlamak için kullanılan bir potansiyometredir. Genellikle -10/10 V arasında çıkış işaretinin elde edilmesi mümkündür. AMPL düğmesi PULL konumuna alındığında genlikte 20db lik bir zayıflatma uygular. ATT-(10) Düğme basılı durumdayken amplitude kontrolünün sağladığı 20db ye ek olarak maksimum 40db lik bir zayıflatma olur. OFFSET-(8) Çıkış dalga şekline pozitif veya negatif seviyede DC bileşen eklemek için düğme çekilmelidir (ADJ). Offset değeri ile genlik ayarının toplamı maksimum P-P (peak to peak; tepeden tepeye) genliğini aşamaz yoksa kırpmalar oluşur. Tabloda DC OFFSET kontrol düğmesinin etkilerini gösterir. Kırpılmış dalga şekli çok fazla genlik ve ofset verilmesinden kaynaklanmıştır. DUTY Potansiyometresi-(6) TTL Pulse çıktısı ve çıktı dalga şeklinin zaman simetrisi DUTY potansiyometresi tarafından ayarlanır. Bu kontrol düğmesi CAL pozisyonuna getirildiğinde çıkış dalga şekillerinin zaman simetrisi 50/50 dir ya da yaklaşık olarak %100 simetriktir. Değişken simetri dalga şeklinin bir yarısının zaman periyodunun, diğer yarısı RANGE ve MULTIPLIER ayarlarına bağlı olarak sabit kalırken değiştirilebilmesini sağlar. Bu eşsiz özellik rampa dalga şekilleri, değişken darbe genişlikleri (pulse width) ve değişken duty cycle pulse larının ve eğik sinüs dalgalarının oluşturulabilmesini sağlar. DUTY INV (RAMP/PULSE INVERT) TuĢu-(7) DUTY kontrol düğmesinin sağladığı zaman simetrisini evirmeye yarayan düğmedir. Tablo 1 de INVERT düğmesinin ve DUTY kontrol düğmesinin etkileri görülebilir.
Tablo 1 OUTPUT-(11) Bu noktadan 20V P-P ye kadar genlikte(açık devre) kare, üçgen, sinüs, rampa ve darbe dalga şekilleri sağlanır.(att düğmesi basılı değilken) INPUT VCF-(12) Bir VCF(Gerilim kontrollü frekans) girişi frekansı harici olarak taramak için sağlanmıştır. Yaklaşık olarak VCF girişine uygulanan +10V jeneratör sinyalini 3 onluk veya 1000:1 oranında azaltacaktır. OUTPUT PULSE-(13) TTL kapıları sürebilmeye yarayan bir TTL çıkış sinyalidir. İniş ve çıkış süreleri tipik olarak 10ns dir. RANGE, MULTIPLIER ve DUTY düğmeleri ile darbe genişlik ve tekrar oranları ayarlanabilir.
GÜÇ KAYNAĞI (DC POWER SUPPLY) Güç Kaynağı Tanımı Laboratuarlarda kuracağımız devrelere enerji vermek için kullanacağımız cihazlara güç kaynağı denir. Voltaj ve/veya akımları birbirinden bağımsız ayarlanabilen çıkış uçlarına kanal denir. Bizim laboratuarımızdaki güç kaynakları 2 ve 3 kanallıdır. Tüm güç kaynaklarında kanal 1 ve kanal 2, 0-30V voltaj ayarlı ve 0-3A akım sınırı ayarlıdır. 3 kanallı güç kaynaklarında kanal 3, 5V sabit voltajlı ve 3A akım sınırlandırmalıdır. Ayrıca tüm güç kaynaklarında kanal 1 ve kanal 2 özel bağlantı şekillerine sahiptir. Bu bağlantı şekilleri ön paneldeki iki butonun açık/kapalı durumuna göre ayarlanmaktadır. Güç Kaynağının Ön Panelindeki Gösterge ve Ayar Düğmelerinin ĠĢlevleri 1. Power (on-off) Anahtarı : Güç kaynağının beslemesini açıp kapatır. 18 numaralı tuşa da basmak gerekecektir. 2. Volt Metre: CH1 (Kanal 1) in çıkış voltajını gösterir. 3. Amper Metre: CH1 in çıkış akımını gösterir. 4. Volt Metre: CH2 (Kanal 2) nin çıkış voltajını gösterir. 5. Amper Metre: CH2 nin çıkış akımını gösterir. 6. Voltaj Kontrol: CH1 in çıkış voltajını ayarlar. Aynı zamanda paralel veya seri modda çalışırken CH2 nin maksimum çıkış voltajını da ayarlar. 7. Akım Kontrol: CH1 in çıkış akımını ayarlar. Aynı zamanda paralel veya seri modda çalışırken CH2 nin maksimum çıkış akımını da ayarlar. 8. Voltaj Kontrol: Bağımsız modda iken CH2 nin çıkış voltajını ayarlar. 9. Akım Kontrol: Bağımsız modda iken CH2 nin çıkış akımını ayarlar. 14. AĢırı Yüklenme Göstergesi: CH3 aşırı yüklenirse yanar. 15. CV&CC Göstergesi: CH1 sabit voltaj ayarlı çalışıyorken CV ışığı (yeşil) yanar. Aynı zamanda seri veya paralel moddayken CH1 ve CH2 sabit voltaj ayarlı çalışıyorken CV ışığı (yeşil) yanar. CH1 sabit akım modunda çalışıyorken CC ışığı (kırmızı) yanar.
16. CH2 sabit voltaj ayarlı çalışıyorken CV ışığı (yeşil) yanar. CH2 sabit akım modunda çalışıyorken CC ışığı (kırmızı) yanar. 18. ÇıkıĢ Göstergesi: Güç kaynağı açıkken yeşil yanar. 19. + ÇıkıĢ Ucu: CH3 ün + çıkış ucu. 20. - ÇıkıĢ Ucu: CH3 ün - çıkış ucu. 21. + ÇıkıĢ Ucu: CH1 ün + çıkış ucu. 22. - ÇıkıĢ Ucu: CH1 ün - çıkış ucu. 23. GND ucu: Toprak çıkış ucu 24. + ÇıkıĢ Ucu: CH2 ün + çıkış ucu. 25. - ÇıkıĢ Ucu: CH2 ün - çıkış ucu. 28. ÇıkıĢ Anahtarı: Tüm kanalların çıkışlarını açar/kapatır. 29. Tracking: Bağımsız, seri ve paralel çalışma modlarını seçen iki anahtar. 30. a) İki anahtarda basılı değilken CH1 ve CH2 birbirlerinden tamamen bağımsız çalışırlar. b) Soldaki anahtar basılı sağdaki anahtar basılı değilken CH1 ve CH2 seri modda çalışır. CH1 in voltaj ayar düğmesi iki kanalında maksimum çıkış voltajını ayarlar. CH2 nin + ucu (kırmızı) CH1 in (siyah) ucuna cihazın içinden bağlanır. Böylece ayarlanan voltaj ikiye katlanmış olur. c) İki anahtarda basılıyken CH1 ve CH2 paralel modda çalışır. CH1 in voltaj ve akım ayar düğmeleri iki kanalın da çıkış değerlerini ayarlar. Böylece ayarlanan maksimum akım değeri ikiye katlanmış olur.