UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – CAMPUS DE ILHA SOLTEIRA FACULDADE DE ENGENHARIA – DEPARTAMENTO DE ENG. ELÉTRICA
ELETRÔNICA I – 1 O SEM. 2014
Trabalho Preparatório No. 1–Utilização do Gerador de Sinal e do Osciloscópio DEGEM Introdução
Equipamentos, tais como o gerador de sinal e o osciloscópio serão utilizados na quase totalidade dos experimentos desenvolvidos na disciplina Eletrônica I. Assim esta primeira experiência será dedicada ao uso destes equipamentos (gerador de sinal e osciloscópio) e também da compreensão do seu funcionamento, em especial do osciloscópio.
Estudo dirigido
1) Leia as especificações do gerador de sinal da DEGEM colocadas no anexo A deste trabalho preparatório.
2) Leia as especificações do osciloscópio GW INSTEK colocadas no anexo B deste trabalho preparatório.
3) Consulte a seguinte referência:
BOYLESTAD, R. L. & NASHELSKY, Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos, Prentice Hall do Brasil, Rio de Janeiro, 1984.
Neste livro existente na biblioteca, há um capítulo explicando o funcionamento do osciloscópio. Leia-o.
4) Consulte a seguinte referência existente na Internet: Tektronics, XYZ ofs oscilloscope
http://socrates.berkeley.edu/~phylabs/bsc/Supplementary/Lab1/xyz_scopes.pdf acessado em 01/12/2014. Há também uma versão em português de ALVES, M. F. “ ABC do Osciloscópio”, Instituto Politécnico do Porto, http://www.ceset.unicamp.br/~leobravo/TT%20305/O%20Osciloscopio.pdf ,ace ssado em 01/12/2014.
Leia esta referência.
Questões Responda as seguintes questões:
1) Quais são as formas de onda disponíveis no gerador de sinal da DEGEM? Quais são as faixas de freqüência e amplitude possíveis destas formas de onda? É possível com este gerador obter uma forma de onda dente de serra (triangular com tempo de subida diferente do tempo de descida)? Se for possível o que deve ser feito?
2) O que é um off-set adicionado a um sinal? Como ele pode ser adicionado no gerador de sinal da DEGEM?
3) O que é um sinal modulado em amplitude (sinal AM)? Apresente uma figura que ilustre esta forma de onda e cite um exemplo de aplicação.
4) O que é um sinal modulado em freqüência? Apresente uma figura que ilustre esta forma de onda e cite um exemplo de aplicação.
5) O que é dB (Decibel)? Explique e apresente uma referência bibliográfica que explique este assunto.
6) Qual é a função de um osciloscópio? Quais as possíveis medições que se pode fazer com um osciloscópio? Cite alguns exemplos.
7) Descreva sucintamente qual a diferença entre um osciloscópio analógico e um osciloscópio digital.
8) Qual é a função da base de tempo de um osciloscópio?
9) Qual a função do trigger em um osciloscópio? Explique.
10) O que acontece com o osciloscópio quando é acionada o modo X/Y? Qual a utilidade do módulo X/Y? Cite uma aplicação.
Apêndice A
Gerador de Sinal da DEGEM.
As informações a seguir foram retiradas do Manual de Instrução do Gerador de Função AM/FM Modelo 141B1 da DEGEM.
Especificações:
Formas de Onda: Seno, Quadrada, Tringular, Pulso e Rampa. Freqüência: 0,1 Hz – 2.0MHz em 7 faixas.
Impedância de saída: 50 +/-10%
Nível de Saída: 5mVp-p (mínimo) a 20Vp-p (máximo).
Atenuador: 0dB, -30dB
Nível CC: +/- 10V
Distorção: Distorção Harmônica Total (DHT) (da onda
senoidal) <1%
Freqüência Controlada por Tensão: 0-5Vcc. 10:1 faixa de varredura Modulação AM
Modulação FM
Painel Frontal e Traseiro do Modelo 141B1
Fig. 1 Painel Frontal e Traseiro do Modelo 141B1
A figura 1 mostra o painel dianteiro e traseiro do gerador de sinal 141B1. A seguir serão descritos a função dos botões e teclas dogerador.
1) Chave liga /desliga, do tipo push on/ push off. 2) LED indicador de ligado/desligado.
3) Função. Estas teclas selecionam a forma de onda. Apenas uma das teclas deve ser acionada.
4) Controle de Freqüência. Este botão é usado para ajuste contínuo da freqüência de saída.
5) Faixa – Este conjunto de teclas permite a seleção da faixa de freqüência do sinal gerado. A freqüência de saída é o produto da tecla acionada pelo valor mostrado no controle de freqüência (4).
6) Inversor – Esta tecla inverte a polaridade do sinal de saída (deslocamento de fase de 180o).
7) Atenuação –Esta tecla permite a passagem do sinal sem atenuação (tecla não pressionada). Caso contrário há uma atenuação de 30 dB.
8) Amplitude – Permite o ajuste do nível do sinal de saída.
9) Offset CC – Este botão de ajuste permite que uma tensão CC seja adicionada ao sinal de saída. Note que a tecla precisa ser puxada para que o sinal de saída seja afetado. Caso a tecla não seja puxada não há variação na tensão de offset. 10) Ajuste de razâo de forma (duty circle) Este botão permite o chaveamento e
ajuste da razão de forma (duty cicle) de uma onda quadrada/pulso e de uma onda triangular/rampa. Quando o botãonão é puxado a razão de forma (duty cicle) é de 50%. Quando o botão é puxado, a razão de forma é ajustada entre 20 a 80%. 11) Saída – Conector BNC da saída dos sinais.
12) Sincronismo – Este conector fornece um sinal compatível com TTL. A saída não é afetada pela seleção de função (3) ou pelo controle de amplitude (8). A
freqüência de saída é a mesma do conector de saída (11) e será afetada pelo ajuste da razão de forma (10). Notar que este conector encontra-se no painel traseiro do 141B1.
13) Entrada do controle da freqüência por tensão – Esta entrada é usada para
modular a freqüêncai com auxílio de uma fonte externa. Notar que este conector encontra-se no painel traseiro do 141B1.
14) Seleção de Modulação. Esta chave de três posições permite a seleção da modulação FM, sendo o sinal aplicado no conector INT-EXT (16) usado para modular a freqüência do sinal. Quando a chave se encontrar na posição central não há modulação aplicada à saída. Na posição AM o sinal aplicado a INT-EXT (16) é usado para modular a amplitude da saída.
15) Portadora Interna – Esta chave determina a fonte de modulação do sinal. Se ela não está puxada, um oscilador interno de 400Hz é selecionado. O sinal aplicado a entrada INT-EXT (16) é usado como fonte de modulação quando esta chave é puxada;
16) INT-EXT. O sinal de modulação externo é aplicado a esta entrada. A chave (14) seleciona o tipo de modulação aplicada.
Apêndice B
Osciloscópio Digital GW INSTEK GDS -2062 Vista do Painel Frontal do GDS-2062
Caracterísitcas
Largura de Banda de 60 MHz 2 Canais de Entrada
Tempo de aquisição real 1GSa/s Comprimento máximo de gravação 25k Visor colorido de TFT com largura de 5.6” Saída USB
Especificações
VERTICAL
Canais 2
Largura de Banda DC ~ 60MHz (-3dB) Tempo de Subida 5.8ns Aprox.
Sensitividade 2mV/div ~ 5V/div (incrementos de 1-2-5) Exatidão ±(3% x |Readout|+0.05 div x Volts/div+0.8mV) Acoplamento de Entrada AC, DC & Terra
Impedância de Entrada 1MΩ±2%, ~16pF Polaridade Normal & Invert
Entrada máxima 300V (DC+AC peak), CATII Processamento de Forma de
Onda + , - , FFT
Faixa de Offset 2mV/div ~ 20mV/div : ±0.5V 50mV/div ~ 200mV/div : ±5V 500mV/div ~ 2V/div : ±50V 5V/div : ±300V
TRIGGER
Fontes CH1 , CH2 , Line , EXT
Modos Auto-Level, Auto, Normal, Single, TV, Edge, Pulse Width, Time-delay, Event-delay
Acoplamentos AC , DC , LF rej. , HF rej. , Noise rej. Sensitividade DC ~ 25MHz : Approx. 0.5div or 5mV
25MHz ~ 60MHz : Approx. 1div or 10mV EXT TRIGGER
Faixa ±15V
Sensitividade DC ~ 30MHz : ~ 50mV ; 30M ~ 60MHz : ~100mV Impedância de Entrada 1MΩ±2% , ~ 16pF
Entrada máxima 300V (DC AC peak) , CATII HORIZONTAL
Faixa 1ns/div ~ 10s/div (1-2-5 increments); ROLL : 250ms/div ~ 10s/div Modos Main, Window, Window Zoom, Roll, Scan, X-Y
Exatidão ±0.01%
Pre-Trigger 20 div maximum Pos-Trigger 1000 div X-Y MODE
Entrada do eixo X Channel 1 Entrada do eixo Y Channel 2 Deslocamento de Fase ±3° at 100kHz AQUISIÇÃO DE SINAL
Taxa de amostragem em
tempo real 1GSa/s maximum Taxa de amostragem
equivalente 25GSa/s maximum Resolução Vertical 8 Bits
Comprimento da Gravação 25K Dots maximum
Modo de Aquisição Normal, Peak Detect, Average Detecção de Pico 10ns
Média (Average) 2 , 4 , 8 , 16 , 32 , 64 , 128 , 256 CURSOR E MEDIÇÃO
Medições de Tensão Vpp , Vamp , V avg , Vrms , Vhi , Vlo , Vmax , Vmin , Rise Preshoot/Overshoot , Fall Preshoot/Overshoot
Medição de Tempo Freq , Period , Rise Time , Fall Time , Positive Width , Negative Width , Duty Cycle
Medições de Atrasos (Delay) Oito tipos de medição de atrasos Medição com Cursores Diferença de tensão entre cursores (ΔV)
Diferença de tempo entre cursoers (ΔT) Contador automático Resolução : 6 digits
Exatidão : ±2%
Fonte do Sinal: Todas as fonts disponíveis de trigger exceto o modo de trigger de Video
Descrição dos Painéis.
Descrição dos itens do painel frontal. A Visor de Cristal
Líquido
Display LCD TFT colorido com resolução de 320x234.
B Chaves das Funções F1~F5
Chaves associadas às funções mostradas no lado esquerdo do visor.
C Botão Variável Sentido horário: aumenta o valor ou move-se para o próximo parâmetro. Sentido anti-horário: decrementa o valor ou vai para o valor anterior.
D Chave On/Standby Pressionando uma vez: Ligado On (indicador verde). Pressionando novamente: Standby (indicador vermelho).
E Chaves das Principais Funções
Chave Acquire é para configurar o modo de aquisição.
Chave Display é para configurar as alternativas do visor.
Chave Utility é para configuração do sistema, rodar o teste Go-No Go, impressão,
transferência de dados com a Chave Hardcopy, e calibração. Chave Program, junto com a Chave Auto test/Stop, são para a Programação e Amostra.
Chave Cursor é para configuração dos cursores horizontal e vertical..
Chave Measure é para configuração e medição automática.
Chave Help é para mostrar o conteúdo do help no visor.
Chave Save/Recall é para salvar e recarregar a imagem, forma de onda e acertar as
configurações entre a USB e a memória interna.
Chave Auto Set é para configurar os sinais e encontrar as escalas automaticamente. Chave Run/Stop é para congelar o sinal visto (Stop).
F Chave do Menu de Trigger
Para configuração do trigger.
G Botão de Controle de Nível do Trigger
Determina o nível de trigger: aumenta o nível (sentido horário) ou diminui (sentido anti-horário).
H Chave do Menu
Horizontal
Para configuração da vista horizontal.
I Botão de
Posicionamento Horizontal
Move a forma de onda para direita (sentido horário) ou para esquerda (sentido anti-horário).
J Botão Tempo/Div Para determinação da escala horizontal: ajuste fino (sentido horário) ou ajuste grosso (sentido anti-horário).
K Botão de
Posicionamento Vertical
Move a forma de onda para cima (sentido horário) ou baixo (sentido anti-horário).
L Chave do Menu (Vertical)
Para configuração da vista vertical de cada canal.
M Botão Volts/Div Para deteminação da escala vertical: ajuste fino (sentido horário) ou ajuste grosso (sentido anti-horário).
N Terminal de Entrada Conector BNC macho para o sinal de entrada.
O Terminal de Terra Terminal para conectar o DUT (Componente sobre Teste) ao terminal de terra.
P Chave de Operações Matemáticas
Para executar operações matemáticas usando os sinais do Canal 1 e do Canal 2
Q Conector USB Conector fêmea principal Tipo A, compatível com 1.1/2.0. Para impressão e para
transferência de dados.
R Chave do Menu On/Off Para mostrar menu no visor (On) ou para esconder (Off).
S Saída para
Compensação da Ponta de Prova
Sinal de saída de 2Vpp para compensação da ponta de prova.
T Entrada do Trigger Externo
Para sinal de trigger externo usado em sincronização de atrasos avançados.
A Chave Liga-Desliga ─: ON (indicador do pinel frontal torna-se verde) : OFF (indicador do pinel frontal torna-se vermelho).
B Conector RS232C Conector de 9 pinos macho é usado para controle remoto baseado em padrão IEEE. C Slot GPIB (Opcional) Conector de 24 pinos macho é usado para
controle remoto baseado em padrão IEEE. D Slot de Bateria (Opcional) Pacote de baterias de Li-Ion de 10.8V, carga
de12h e tempo de operação de 3h.
E Conector USB Escravo Conector Tipo B fêmea escravo usado para conexão via software através do PC e controle remoto baseado no padrão IEEE). F Conector USB Principal Conector principal Tipo A fêmea,
compatível com padrões 1.1/2.0. Tem a mesma funcionalidade do conector USB do painel frontal (NÂO é permitido o uso de ambos as mesmo tempo).
G Terminal de Saída Go-NoGo
Saídas Go-NoGo resultante do teste como um sinal de pulso.
H Terminal de Calibração de Saída
Sinais de saída usada na calibração.
A Formas de Onda Formas de Onda do sinal de entrada, ativada pressionando a chave de canal.
Canal 1: Ambar: Canal 2: Azul B Status da Bateria
(Opcional)
Indica o nível da bateria quando a bateria está instalada.
C Status da Conexão Remota
A interface ativa para controle remoto via software do PC são:
RS232C está ativada USB está ativada
GPIB (optional) D Barra de Data/Memória
(Default) A presente data e horário, que pode ser configurada através do Menu Utility.
A barra de memória aparece temporariamente quando está sendo configurada a escala horizontal; o comprimento de memória ; e o zoom , indicando a razão e a posição da forma de onda no visor comparada com a informação internamente armazenada. E Status do Trigger O nível de trigger é ajustado
automaticamente
A condição de trigger não é encontrada
O trigger é parado. Para detalhamento do trigger. F Status da Aquisição
Modo Normal Modo Detector de Pico Modo Médio
Para detalhes da aquisição.
G Chave das Funções Chave para ativar as funções e os menus correspondentes das chaves F1~F5. H Freqüência do Sinal de
Entrada
A freqüência do sinal do canal selecionado. mostra que a freqüência é menor que 20Hz.
I Status doTrigger
(Da esquerda para direita) Canal fonte do trigger, tipo de trigger, e inclinação. Para detalhes do trigger.
J Channel Status
(Da esquerda para direita) Canal, limite da largura de banda, modo de Acoplamento, escla Tempo/Div. Para detalhes do Canal (escala vertica).
