UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – CAMPUS DE ILHA SOLTEIRA
FACULDADE DE ENGENHARIA – DEPARTAMENTO DE ENG. ELÉTRICA
ELETRÔNICA I – 2
O
SEM. 2015
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 25/10/2015.
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 180 o).
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
Faixa de Offset
+ , - , FFT
2mV/div ~ 20mV/div : ±0.5V
50mV/div ~ 200mV/div : ±5V
500mV/div ~ 2V/div : ±50V
5V/div : ±300V
Limite da Largura de Banda
20MHz (-3dB)
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
Taxa de amostragem
equivalente
1GSa/s maximum
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 , Vl o , 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
B
C
Visor de Cristal
Líquido
Chaves das Funções
F1~F5
Display LCD TFT colorido com resolução de
320x234.
Chaves associadas às funções mostradas no
lado esquerdo do visor.
Botão Variável
Sentido horário: aumenta o valor ou move-se
para o próximo parâmetro. Sentido antihorário: decrementa o valor ou vai para o
valor anterior.
Pressionando uma vez: Ligado On (indicador
verde). Pressionando novamente: Standby
(indicador vermelho).
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).
D
Chave On/Standby
E
Chaves das Principais
Funções
F
Chave do Menu de
Trigger
Para configuração do trigger.
G
Botão de Controle de
Nível do Trigger
H
Chave do Menu
Horizontal
Determina o nível de trigger: aumenta o nível
(sentido horário) ou diminui (sentido antihorário).
Para configuração da vista horizontal.
I
Botão de
Posicionamento
Horizontal
Botão Tempo/Div
J
K
Botão de
Posicionamento
Vertical
Move a forma de onda para direita (sentido
horário) ou para esquerda (sentido antihorário).
Para determinação da escala horizontal:
ajuste fino (sentido horário) ou ajuste grosso
(sentido anti-horário).
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
N
Terminal de Entrada
Para deteminação da escala vertical: ajuste
fino (sentido horário) ou ajuste grosso
(sentido anti-horário).
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
R
Chave do Menu On/Off
Conector fêmea principal Tipo A, compatível
com 1.1/2.0. Para impressão e para
transferência de dados.
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.
Descrição dos itens do painel traseiro.
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
G
Terminal de Saída GoNoGo
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).
Saídas Go-NoGo resultante do teste como
um sinal de pulso.
H
Terminal de Calibração de
Saída
Descrição do Visor
Sinais de saída usada na calibração.
A
Formas de Onda
Formas de Onda do sinal de entrada, ativada
pressionando a chave de canal.
B
Status da Bateria
(Opcional)
Canal 1: Ambar:
Canal 2: Azul
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
G
Chave das Funções
H
Freqüência do Sinal de
Entrada
I
Status doTrigger
Modo Médio
Para detalhes da aquisição.
Chave para ativar as funções e os menus
correspondentes das chaves F1~F5.
A freqüência do sinal do canal selecionado.
mostra que a freqüência é menor que
20Hz.
(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).