Praktische Übung 05 - AC and Oszilloscope

Material

Übersicht über das Oszi:

Aufgabe 1

In dieser Aufgabe sollt ihr euch mit dem Oszilloskop vertraut machen.

1. Nehmt eine Probe und schließt diese an Kanal 1 des Oszis an.

2. Schließt ie Messspitze an das Testsignal (Nr. 19 siehe Abbildung) an und spielt mit den Einstellungen herum, bis einige Perioden des Rechtecksignals zu sehen sind.

   1. Startet mit dem Button Autoscale, dieser liefert meistens schon eine gute Orientierung

   2. Verändert die Trigger-Spannung (Nr. 11 siehe Abbildung) - Was bedeutet diese Einstellung?

   3. Dreht Den Trigger wieder auf eine Spannung, sodass Sie das Rechtecksignal zu sehen ist. Sucht die Tasten und Rädchen für die horizontale und vertikale Achse und spielt mit den Einstellungen.

   4. An dem Tastkopf findet ihr ein Übertragungsverhältnis, was bedeuet dieses Verhältnis und stimmt es mit der Einstellung im Oszilloskop überein?

3. Als nächstes sollt Ihr den Wellengenerator auf eine Frequenz von 1kHz einstellen und mit Kanal 1 des Oszis messen. Nehmt hierfür weitere Kabel aus dem Schrank unter dem Tisch (Es kann keine Oszi Probe dafür verwendet werden. Diese sind ausschließlich zum Messen gedacht und werden nicht funktionieren.)

   1. Verbindet Kanal 1 mit dem Ausgang des Wellengenerators

   2. Stellt den Wellengenerator auf 1V und 1kHz (Nr. 13 im Bild)

   3. Stellt Kanal 1 so ein, dass Ihr ein paar Perioden des Sinus-Signals seht. Vielleicht schaffen Ihr es ja ohne Autoscale 😄

   4. Stellt den Wellengenerator auf ein Rechtecksignal von 1V ein, die Frequenz sollte 5Hz sein und der duty cycle 50%.

   5. Stellt Kanal 1 erneut so ein, dass ihr das Rechtecksignal gut erkennen können.

In den folgenden beiden Aufgaben werden wir mit dem Wellengenerator ein Signal erzeugen und uns das Verhalten der Spannungen an an einer kleinen Schaltung anschauen. Als erstes verwenden wir in Aufgabe 2 das Rechtecksignal aus Aufgabe 1.3.d und anschließend das Sinus-Signal aus Aufgabe 1.3.b

Aufgabe 2

In dieser Aufgabe schauen wir uns an, wie ein Kondensator über einen Widerstand aufgeladen wird. Nehmt als erstes ein Steckbrett und baut die Schaltung aus dem folgenden Bild mit und nach.

Die Zeitkonstante ist eine wichtige Größe in der Elektrotechnik. Nach ca. drei Zeitkonstanten ist der Kondensator zu 95% geladen.

1. Berechnet für und

2. Startet den Wellengenerator und stellt das Oszi so ein, dass ihr die Ladekurve des Oszis sehen könnt. Der Trigger sollte auf steigener Flanke eingestellt sein, falls Ihr so dicht rein Zoomt, dass nur die steigene Flanke des Rechtecksignals zu sehen ist.

   1. Wie groß ist ungefähr die Zeit, bis der Kondensator geladen ist?

   2. Stellt das Oszi auf die fallende Flanke ein und schaut euch an, wie lange der Kondensator entlädt.

3. Widerholt das ganze mit dem Widerstand. Wie verhält sich die Ladezeit?

Aufgabe 3

In dieser Aufgabe bauen wir einen Spannungsteiler mit einem Widerstand und einem Kondensator, genau wie in Aufgabe 2.

1. Verwendet die Formel für den Spannungsteiler aus der VL um die zu erwartende Spannung für und bei 1kHz und bei 10kHz zu berechnen. Ihr könnt bei der Wechselstromrechnung die gleichen Formeln und Regeln wie bei DC verwenden. Rechnet einfach für und aus und setzt dieses in die Gleichung für den Spannungsteiler ein. Der Taschenrechner kann komplexe Zahlen.

2. Überprüft nun die Messergebnisse mit dem Oszilloskop.

   1. Wie lässt sich außerdem die Phasenverschiebung sehen, wenn ihr Kanal 2 auch zur verfügung habt? Schließt die zweite Probe an den WFG an.

      1. TIPP: Mit doppelklick auf die den rechten Button Push to Zero könnt ihr den Offset in der Anzeige auf 0V stellen und den Sinus Übereinander legen.

   2. Stimmen die berechneten Werte mit dem gemessenen überein?

   3. Wie könnte ich aus dem Oszi den Effektivwert berechnen? Es gibt auch die Möglichkeit mit der Taste Nr 9 Messwerte auszulesen.

      1. Stellt dort ein, dass der Peak to Peak Wert ausgegeben werden soll. Die Hälfte davon sollte die berechnete Amplitude sein.

      2. Ihr könnt dort auch den RMS berechnen lassen, was nichts anderes als der Effektivwert ist. Stimmt das Ergebnis davon mit der Amplitude überein, wenn ihr es mal rechnet? Für diesen Messwert müssen ausreichend Perioden sichtbar sein.

   4. Ihr könnt auch die Frequenz ändern und live sehen, wie die Spannung mit steigender Frequenz über den Kondensator kleiner wird. Wieso ist das so? Stellt die Gleichung U=Z_C * I auf und überlegt, was passiert, wenn omega gegen 0 und gegen unendlich geht.