Vill. Laboratórium 1. tárgy (őszi félév)

Vill. Laboratórium 1. tárgy (őszi félév) • a Tárgy ... követelmények és számonkérés

•

Mérések / mérőcsoport (2 fő) ... saját időtábla

• a Munkahely ... szakszerűség, biztonság (! aláírás !)

1.sz. mérés: Műszerkezelés ... alapeszközök (minden mérőhelyen)

Vill_Lab_Intro / [email protected]

1

Balesetmegelőzési és tűzvédelmi rendszabályok betartása lásd: Időtábla hátoldal, Mérési útmutató, Hírdetőtábla ! aláírás ! Hálózati főkapcsoló (csak mérésvezető), tanári gép ... csak ezután Mérőhely táp-elosztó bekapcsolás, számítógép be(!) … és várakozás(!), műszer(ek) be/ki kapcsolás


2

Mérőhely bekapcsolás 1. Mérőhely táp-elosztó – BEkapcs. 2. Számítógép – BE

... és „magára hagyjuk” (!), amíg az aut. konfigurálás lefut ( „fekete ablak” )

USB / GPIB (IEEE488)

(→ alaphelyzet!) 3. Műszer(ek) – BE / ki MOST: a műszereket a bemutatás sorrendjében kapcsoljuk be („ütemezett” műszerkezelés) Ellenőrzés: a mérőhely rendben ... Vill_Lab_Intro / [email protected]

3

a Tárgy

→

Mérnöki/gyakorlati munka „ Ha én mérnök volnék, mér’ne sokat mérnék ...”

Jegyzet: egyzet Mérési ut., Műszerismertető • Hallgatói segédlet a Laboratórium I. c. tárgy méréseihez, BME VIK, Vill.m. Szak • ”Műszerismertető" segédlet a Laboratórium I. c. tárgy méréseihez, BME VIK, Vill.m. Szak

WEB lap: lap http://www.mit.bme.hu/oktatas/targyak/vimia304/ Öt helyszín: IB413, IE226, IL107, V2/405 a,b 4 (5) időpont (kurzus) ...


4

Követelmények:

Számonkérés:

11 mérés, 11 ellenörző ellenörző mérés mérés (( időtábla időtábla )) 11 mérés,

•• Minden Minden mérést mérést el el kell kell végezni! végezni! •• Gondos munka (és a mérőhelyek eszközeinek száma csak nőhet!)

1-3. 1-3. mérés: mérés: nincs nincs osztályzat osztályzat 4-11. mérés:: egyéni egyéni Házi Házi feladat feladat WEB WEB lapról lapról 4-11. mérés közös közös e-Jegyzőkönyv e-Jegyzőkönyv (( magyar magyar !! )) külön-külön külön-külön (!) (!) osztályzat osztályzat Ellenörző Ellenörző mérés mérés:: gyakorlati gyakorlati –– egyedül egyedül írásbeli írásbeli –– egyedül egyedül

Józan, de szigorú labor szabályok ( legfontosabb a BIZTONSÁG; hetenként több mint 150 ember dolgozik a laborban)

3K

szabály („főbenjáró bűnök”):

• Késés ( hiányzás?? ) • Készületlenség • szaKszerűtlenség

→ Pótmérés ( max 1+1 !)

Nincs „szivatás”, de „Róbert bácsik” sem vagyunk ... A mérésvezető egyénenként ad osztályzatot • a felkészülés ellenörzése (!), • az otthon egyedül (!) elkészített Házi feladat megoldása, • a labormunka és • a közös e-Jegyzőkönyv alapján


5

Mérés pótlás: max 1+1 1 – 3.: 1 mérés pótolható, csak ennek pótlása után (!!) lehet folytatni (4-11.) a labor munkát • külön időpont • → Hirdetőtábla 4 – 11.: 1 mérés pótolható személyes jelentkezéssel • pótmérési időpontban •


6

Mérések / mérőcsoport (2 fő) • Mérések: 1-3.: mindenki ugyanazt méri ( „előkészítő” jelleg) 4-11. és Ell. mérés: időtábla szerint • Mérő-csoport beosztás • minden csoportnak saját időtábla


7

• Mérés NEM marad el, minden mérést el kell végezni • Fel kell készülni a mérésre • Meg kell oldani a Házi feladatot (a Tárgy WEB lapról) •A mérés 4 óra, a szüneteket dinamikusan kezeljük


8

a Munkahely:

1. 1. mérés: mérés: Műszerkezelés Műszerkezelés

( II. félév )

Szerver; Szerver; e-Jegyzőkönyv e-Jegyzőkönyv Internet Internet

Agilent (= HP)

10 ARBgen, opt. 001

19 Signal Generator E4430B

Wayne Kerr 6440A Component and 3260B Magnetic Analyzer ( 6. és 7. mérés )

18

m anuális manuális kezelés kezelés

…

METEX ME-22T DMM

2. mérés:

Spectrum Analyzer E4411B

Alapmérések „Tápegység IC”

Scope 54622D Hameg HM6042 Curve Tracer ( 8. mérés )

7

… 3. mérés: Digitális alapeszközök ( HW + SW )

http://www.hit.bme.hu/people/papay/edu/Lab/Tools.htm


9

GPIB = General Purpose Interface (Instrument) Bus NEW (2004): LXI = LAN eXtensions for Instrumentation LXI LXI is is an an instrumentation instrumentation platform platform based based on on industry industry standard standard Ethernet Ethernet technology technology (IEEE (IEEE 802.3), 802.3), TCP/IP TCP/IP protocols, protocols, LAN LAN cables, cables, web web browsers browsers … … designed designed to to provide provide modularity, modularity, flexibility flexibility and and performance performance to to smallsmall- and and medium-sized medium-sized systems. systems.

Vill. LAB

USB/GPIB USB/GPIB

http://www.lxistandard.org/home http://www.lxistandard.org/home

The optimal bus is use-case-specific

GPIB is faster in production

Ethernet is faster in validation


10

I/O interface: USB/GPIB Plug-and-Play (PnP); Transparent interface

USB = Universal Serial Bus GPIB = General Purpose Interface (Instrument) Bus

Local

“ Go to Local ”

HP-IB = IEEE488 = IEC625 Vill_Lab_Intro / [email protected]

11

I/O interface: USB/GPIB

GPIB

GPIB

GPIB

USB ⇔ GPIB átalakító 82357A 82357A


12

IntuiLink connectivity SW Word, Excel Toolbars; stand-alone SW tools

Word, (Excel) Toolbar

Excel, (Word) Toolbar

Wfm EDITOR


13

e – Jegyzőkönyv / WORD / (váz ← G: drive, szerver) connect to Scope

data & graph

A jegyzőkönyv ékezetes betűkkel készül! Jegyzőkönyv írás előtt ellenőrizzük a hálózatot!

meas

Screen image

FFT (“Fourier-sor”)

Word Text box

(press Math / FFT)

(press More FFT)


14

e-Jegyzőkönyv: kód . doc Word file 3: IL107 Lab

NAP: h, k, s, c, p

V: Vill.

de: délelőtt, du: délután

kód - file név - konvenció:

V 3 s du 2 01 .doc

Save as …G: drive e-Jegyzőkönyv váz: szerveren

MÉRÉS: 01, 02, ... 11 MérőCSOPORT: 1, 2, ... 8

1.mérés: — (gyakorlás) 2.mérés: max. 5 old. , csak ez nyomtatva is ... 3.mérés: — (gyakorlás)

4-11. mérések: osztályozva a jegyzőkönyv ékezetes betűkkel készül! Vill_Lab_Intro / [email protected]

15

Működő mérőhely – ezt várjuk el, ilyet is hagyjunk ott!

• kombinált (!) Vill. és Info mérőhely(ek) – alapműszerek (tápegység, jelgenerátor; oszcilloszkóp, multiméter) • mérendő objektumok és kiegészítők • speciális mérőeszközök, egyéb mérőműszerek (!!) • mérőkábelek, lezárók, IC-k ... – Win2K op. rendszer, MSOffice: WORD, Excel • speciális SW-ek, Matlab, ... • Internet

• e-Jegyzőkönyv: WORD (← IntuiLink Toolbar) • jegyzőkönyvet NEM nyomtatunk a Labor-ban → e-mail, floppy ... pendrive (USB) • más jegyzőkönyvét NEM használhatjuk


16

a Labor nem zártosztály

Mottó: Mottó: „Bolondbiztos „Bolondbiztos rendszert rendszert csak csak aa bolondok bolondok használnak” használnak” Folyománya: Folyománya: •• aa HW a műszer műszer NEM NEM klaviatúra klaviatúra (!!) (!!) HW elrontható elrontható → →a → →a a számítógép számítógép NEM NEM játék-konzol játék-konzol (!!) (!!) •• nem nem igaz, igaz, hogy hogy „bármit „bármit működésbe működésbe lehet lehet hozni, hozni, ha ha elég elég sokáig sokáig babrálod” babrálod” •• téveszme téveszme az, az, hogy hogy „ha „ha valami valami bedugható, bedugható, akkor akkor azt azt dugd dugd is is be” be” Ez Ez súlyos súlyos Műszer kezelés: SZAKSZERŰSÉG és BIZTONSÁG fegyelmi fegyelmi • csak a saját eszközök használhatók (más mérőhelye tabu) vétség vétség ... ... • kétszer is gondoljuk át a vezetékezést • a méréshez szükséges műszer-üzemmódokat állítsuk be (!), a műszer-alapbeállítást (I/O kapcsolat, nyelv, ... stb) NE módosítsuk, CALibrálást NE kezdeményezzünk ... ( óvatosan a menü választékkal !)

Számítógép használat: MŰSZER-KAPCSOLAT és e-Jegyzőkönyv • manuálisan kell beállítani a műszereket: az IntuiLink SW „adat copy(move)” és nem soft-panel (csak néhány funkció távvezérelhető ...) • a számítógépet NE mozgassuk, benne NE turkáljunk (TILOS az átkonfig., új program betöltése, program törlés, zene-file letöltés ... stb.)


17

Méréstechnika ... 20 MHz sine, square 5 MHz pulse …

+ 6 V, ± 20 V

VOUT “DMM: The Swiss Army knife of test”

21 bit (6 1/2 digit)

AC/DC quiz

VINPUT

0.1V – 1KV (dc, ac: 300KHz)

•

Math: Null, dB

• 100 MHz; 8 bit / 200 MSPS

Math: 1-2( diff ), ... 2K FFT

“Scope: The eye of the engineer”

• Vill_Lab_Intro / [email protected]

18

Hi / Lo (= COM), GND


19

Hi / Lo (= COM), GND

„floating”

Hi

Hi

non „floating”: GROUNDED

Lo Lo, COM

Pow. Supp

(GND)

(GND) Power Supply

NEM lebeg

GND - NE használjuk használjuk

Lo (COM (COM)) ezt használjuk


20

Scope : Measure voltage across R1 ( R1 = 3K, R2 = 2K ) → Math:1-2 WRONG !!

NEM lebeg!! RIGHT:

Math: Ch1-Ch2

Gen 1Vpp

2. mérés: Alapmérések „Tápegység IC”

Ch1=Gen (1V)

Ch1

Ch2

(Average: AVG # 8)

Ch2 Volt on R2: 1V·(2/5)=0.4V

Math: Ch1-Ch2


Volt on R1: (1-0.4)V=0.6V

21

Agilent 54622A Portable Oscilloscope (DSO) 2 Ch, 100 MHz; max 200 Msa/s, max 2 MB/ch (MegaZoom) Hi-Def display, flexible Trig; autoMeas, 2K FFT MOST nem floppy disk; GPIB, IntuiLink: Toolbar; Data Capture használjuk

Everyday controls: ( WORD, EXCEL )

Entry knob

POWER On/Off

Time/DIV

Volts/DIV

Trig

RUN / STOP Single

BNC connectors (Bayonet: quarter-turn locking mechanism)

coupling: DC / AC Intensity

Ch1, Ch2 Vill_Lab_Intro / [email protected]

Ext TRIG

Probe Probe comp comp (CAL) (CAL) Output Output :: SQU, SQU, 1.2KHz, 1.2KHz, 5V 5V

22

54622D MSO: Mixed Signal O’scope 2 Ch, 100 MHz; max 200 Msa/s, max 2 MB/ch (MegaZoom) Hi-Def display, flexible Trig; autoMeas, 2K FFT nem floppy disk; GPIB, IntuiLink: Toolbar; Data Capture MOST használjuk 54622A DSO + 16 logic (digital timing) channels

( WORD, EXCEL )

Probe comp (CAL) Output : SQU, 1.2KHz, 5V

Ch1, Ch2

MOST nem használjuk


Ext TRIG rear panel (!)

23

54622D Mixed Signal O’scope (MSO)

MOST nem használjuk EZT használjuk

Rear panel

Output

A mérésvezető segít, ha Ext Trig kell ... (BNC kábel bekötve!!) Vill_Lab_Intro / [email protected]

24

Scope (graphic voltmeter) ... a “mental model” WAVEFORM SEGMENT ( TIME DOMAIN ) COUPLING A/D Conv

VOLTAGE Ch1 , Ch2

MEM

(Y)

DC

Volts/DIV VERTICAL

(X)

sample rate Time/DIV

EXT

Trig

TRIGger: to stabilize repetitive waveform, and capture single-shot wfm

HORIZONTAL


PLAY WITH IT

25

Scope Bandwidth (BW) ... the most important characteristic

54622A/D RiseTime ≈

0.35 BW

Saját felfutási idő ≈ 3.5 ns

-3 dB

5 ns/ DIV

20 ns = 1/(50MHz)


26

54622A Scope - Front Panel dedicated knobs

Time/DIV, Delay Time ----------------------------------(1) (1) Vertical Vertical (1,2) (1,2) (2) (2) Horizontal Horizontal (3) Trigger (3) Trigger [[ AutoScale AutoScale ]] ---------------------------------

Run/Stop Run/Stop

[[ MegaZoom MegaZoom ]] --------------------------------Waveform Waveform Measure Measure Math Math --------------------------------Utility Utility File File ---------------------------------

(2) dedicated knob

Trigger Level

universal

(3)

Math

Ch1, Ch2 (1)

Volts/DIV, Position dedicated knobs


27

Scope - Display

Digital channels ( 54622D ) MSO: Mixed Signal O’scope Duty cycle = Width / Period

(press Quick Meas)

Circular arrow: use (universal) Entry knob or


28

54622D MSO: Mixed Signal O’scope 2 Ch, 100 MHz; max 200 Msa/s, max 2 MB/ch (MegaZoom) Hi-Def display, flexible Trig; autoMeas, 2K FFT floppy disk; GPIB, IntuiLink: Toolbars; Data Capture MOST nem 54622A DSO + 16 logic (digital timing) channels használjuk Maximum Input Voltage

± 40 V peak !!! ( WORD, EXCEL )

digital probe

Ext TRIG rear panel (!) Vill_Lab_Intro / [email protected]

29

Scope (MSO):


30

Scope - Ch1, Ch2 input ( BNC connectors )

BNC: Bayonet Neill-Concelman (the inventors of the BNC connector)

GROUNDED (non „floating”)


31


32

(10:1) (BNC)

Signal in (Retractable Hook Tip)

Ground (GND) button

Signal in

Kizárólag az oszcilloszkópra csatlakoztatható !!

( 10 MΩ )

BNC ( Bayonet Neill-Concelman )

GND (Crocodile Clip)

Construction of a co-axial lead


33

Scope:

… where the instrument meets UUT


34

UUT: Unit Under Test

10074C probe Cin ≈ 15 pF

1 −9

2⋅ π⋅ 150⋅ 10

8

− 12

⋅ 15⋅ 10

= 1.1 × 10

≈ 25 nH/inch = 10 nH/cm = 1 nH/mm

100 MHz


35

Scope: BNC

Push AutoProbe and (10 : 1) rotate (twist)

Generátorra is, oszcilloszkópra is csatlakoztatható Kizárólag az oszcilloszkópra csatlakoztatható !! Vill_Lab_Intro / [email protected]

36

Scope: Auto Probe → Probe Comp (Out) / ON , Auto Scale

Run

AutoAutoScale Scale

GND

Probe comp (CAL) Output : SQU, 1.2K Hz, Hz, 5 V

Probe comp (CAL)

ON

Output :

SQU, 1.2 KHz, 5 V


37

Scope - Measure

Quick Meas (“ Let the scope do it: Select / Meas ”) Freq(1) = ? Pk-Pk(1) = ?

Amplitude, Average ...


/ ne módosítsuk az alapértelmezést /

38

Scope: Getting started ... (@ Power ON)

symbols symbols used used in in softkeys softkeys SW version, opt module etc.

Please DO NOT change (or delete) the language


39

54622A/D scope (@ Power ON)

HELP

Entry knob


40

Scope - Vertical Különálló (!) Különálló (!) amplitúdó amplitúdó (skála) (skála) és és pozíció pozíció beállítás beállítás

Volts / DIV

Channel

dedicated knob

1 Menu

Position (offset)

Ch 2 Menu dedicated knob

“pop up” voltage value Vill_Lab_Intro / [email protected]

41

Scope - Vertical : press 1 [or 2] 1 mV/DIV to 5V/DIV

Horizontal, Trigger

8 DIV vertical

Time/DIV (sweep speed) Delay time TRIG point

Position

Time Reference

TRIG marker

does NOT affect TRIG

AC

DC coupling

“Ground”

“AC”

or “BW”(20 MHz) is illuminated on front panel


42

Scope - Vernier scale A vernier scale lets one read more precisely from a measurement scale. It was invented in 1631 by the French mathematician Pierre Vernier (1584-1638). In some languages, this device is called nonius, which is the latin name of the portugese astronomer and mathematician Pedro Nunes (Lat. Petrus Nonius, 1502-1578). Verniers are common on sextant, machinists' measuring tools (all sorts, but especially calipers http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/viewtopic.php?t=69 and micrometers) and on slide rules.


43

Scope - Horizontal Közös Közös (!) (!) időalap időalap (skála) (skála) és és pozíció pozíció beállítás beállítás

Time/DIV

Menu


Delay Time

44

Scope - Horizontal : press Main/Delayed Delay Time

5 ns/DIV to 50 s/DIV (resolution: 25 ps) 10 DIV horizontal

EQU time sampling (ETS)

Time reference: Left, Center, Right

Chart recorder ( Roll, no trigger ) 500 ms/DIV or slower

Time/DIV (window)

Delay Time (position)

(w/o TRIG)

X-Y plotter ( Time base: off )

Ch1: X Ch2: Y possible 1000 :1 zoom ratio

Note: Z (Ext Trig) Vill_Lab_Intro / [email protected]

45

Scope - Trigger : press Mode/Coupling ;

Edge Trigger Level

TRIG: to stabilize repetitive wfm, and capture single-shot wfm

press Mode/Coupling

press Edge 2. 2. mérés: mérés:

Alapmérések Alapmérések „Tápegység „Tápegység IC” IC”


46

Scope - Trigger mode press

Mode/Coupling

DC, AC, LF Reject, (TV)

…as ANALOG Scope

ARBgen BURST mode

Note: with MegaZoom technology, you can press Stop, then pan and zoom through the data to find where it repeats. Measure this time using the cursors, then set Holdoff to this number Vill_Lab_Intro / [email protected]

47

Scope - Trigger types

• Edge • •

Pattern Pulse width (glitch)

•

CAN (Controller Area Network)

•

Duration: multi-channel pattern

•

I2C (Inter-IC bus)

•

LIN (Local Interconnect Network)

•

Sequence:

•

SPI (2 & 3 Wire Serial Peripheral Interface)

•

TV:

•

USB (Universal Series Bus) Vill_Lab_Intro / [email protected]

More

48

Scope:


49

Scope

54622A/D

ANALÓG :

DIGITÁLIS :

közvetlen “rajzolás” rajzolás (képernyõre írás)

Acquire

numerikus “tárolás” tárolás (memóriába írás) és virtuális nyomvonal “rekonstrukció” rekonstrukció Display extensive manipulation

direct signal path (limited writing speed)


50

Scope: Waveform – Rekord felvétel és megjelenítés ACQUIRE:

DISPLAY :

digitalizálás (numerikus minták) → mintavétel és kvantálás

rekonstrukció („virtuális” nyomvonal) → pixel-ek

A memória kapacitás ( M ) korlátozza a minta-gyakoriságot ( fs, sample rate ):

fs = M /(10⋅"Time / DIV " ) ≤ 200 MSa / s

max 1-2(4)•106 (Mega) point memória kontra 1•103 (Kilo) pixel display (compression !)

a DSO sávszélessége tehát változik (!!) az időalap (Time/DIV) módosításával ( → Peak Detect: glitch detect)

FFT (uniform sampe-rate !!)

fs M = 106

M = 103 Gyors sweep

( → anti-aliasing )

Peak Detect

0.5 ms/DIV

Lassú Lassú sweep

„Time/DIV” Vill_Lab_Intro / [email protected]

Dig Filter (Average, #Avgs = 1)

51

Scope - Why is long Memory important

… finally you know why Mona Lisa is smiling (listening to Leo’s new music player)


52

Scope - Waveform : press Acquire Gyors sweep

Lassú sweep 1 ms/DIV or slower (10 ms/5 ns = 2M)

#AVG #AVG == 11

2 us/Div or faster * (20 us/5 ns = 4K), with reduced BW (200MSPS/4= 50MHz)

HiRes HiRes

22 us/DIV us/DIV 88 bit bit 55 us/ 99 us/ 20 10 20 us/ us/ 10 100 11 100 us/ us/ 11 500 12 500 us/ us/ 12 bit bit

#AVG #AVG resolution resolution 11 88 bit bit 44 99 16 10 16 10 64 11 64 11 256 12 256 12 (( @ @ stable, stable, multiple multiple TRIG, TRIG, up up to to 16K 16K #AVG #AVG ))

(@ one TRIG event, SINC interpolation)

OS: OS: oversampling oversampling & & DF: DF: decimation decimation filter filter (( @ @ one one TRIG TRIG ))

Waveform : press Display

*or infrequent trigger, complex waveform

ON ( “connect the dot”: LIN interpolation )

OFF


53

Scope - Measuring methods

Auto: Quick Meas (“Let the scope do it”) Manual: Cursors “Eyeballing”: graticule markings – Display / Grid

[ 20% ]

counting the (minor) divisions, and multiplying by the readout sensitivity … like Analog Scope Maximizing measurement Accuracy, the first rule : set the highest resolution (→ scale; Vernier; Delayed)


54

Scope - Measure : press Quick Meas; Cursors

press

Quick Meas

Amplitude, Average ...

press Cursors X: relative to TRIGger point Y: relative to GND point


55

Scope:


56

Scope - dokumentálás:


57

Scope - dokumentálás:

A jegyzőkönyv ékezetes betűkkel készül!

WORD

Right click on picture

“bal Kutya” … Vill_Lab_Intro / [email protected]

58

(1) Scope – ∞ Persistence

press

Display

21

vs. ... screenshot (as image File) to the memory [ press Save/Recall ]


59

(2a) Scope – Interpolation ...

press Display


60

(2b) Scope – ... Compression

press Main/Delayed

each sweep is more than 44 miles of contiguous scope screens


61

Scope - File : press Save/Recall – Default Setup


62

Scope - File : press Save/Recall Current waveform trace and oscilloscope setup to internal memory ( 3 non-volatile ) or floppy disk

(…a link to Utility / Print Config) Floppy disk (QFILE_nn) .TRC trace file .SPC setup file

Trace, Setup or Trace and Setup (to meas recalled trace with cursors)

Internal memory (INTERN_n, n is 0,1,2) [ Floppy disk (QFILE_nn) ] Vill_Lab_Intro / [email protected]

63

(3) Scope:


64

Scope - Quick Meas (1- Time)


65

Scope - Quick Meas (1)

Time = delta-time the elapsed time between 2 events as defined by the crossing of a specific level [ Rel or Abs setting] Direct ( Period, … ) vs. Indirect ( calculated: Freq = 1/Period, … )

Maximizing Time measurement Accuracy: • Delayed sweep • Noise reduction • AVG (repetitive wfm) • AVG #1 (Hi_Res) • BW limit ( Period, Width, 2Ch: Delay ) • TRIG noise (jitter) Rejecting: TRIG Mode/Coupling • Expanding Amplitude (= increasing slope) • Live with noise: Display/Persistence and Cursors to the center of a noise band Vill_Lab_Intro / [email protected]

66

Scope - Quick Meas (2 - Voltage)


67

Scope - Quick Meas (2)

Voltage = potential-difference Absolute: ref to GND (Max, …) vs. Relative (Ampl = Top - Base, …) DC or AC coupled (!!)

Maximizing Voltage measurement Accuracy: • Noise reduction • AVG (repetitive wfm) • AVG #1 ( Hi_Res ) • Peak-to-Peak (any noise, spikes, over-shoot …): Peak Detect • Diff. meas: Math 1-2 • Position as a “nulling voltmeter” Placing the measured level at the center HOR graticule line (Don’t be afraid to overdrive!) Offset voltage: diff. between GND and graticule center


68

(4) Scope:


69

( SZÜNET )

gould.co.uk

gould.co.uk


70

Agilent 33220A Function/ARBitrary waveform generator 20 MHz sine and square, ARBs; / modulations / 14-bit, 50 MSa/s, 64K-point DDS; variable-edge pulse GPIB (USB, LAN), IntuiLink: Waveform Editor

MOST nem használjuk

built-in HELP Go Go to to Local Local

BNC Connectors ( SYNC – always ON OUTPUT – On/Off )

POWER POWER On/Off On/Off Pwr Pwr on on default default state: state: Sine, Sine, 11 KHz KHz 0.1Vpp =50Ω 0.1Vpp @ @R RLL=50Ω Out: Out: Off Off FOP: FOP: Fifty -Ω] Party [50 Party Fifty Ohm Ohm [50[50-Ω]

OUTPUT OUTPUT On/Off On/Off switch switch

LAN, USB,

GPIB


71

ARBgen - DDS: Direct Digital Synthesis

... ... mint mint aa CD CD lejátszó lejátszó !! !!

( @ constant fc clock-rate ) PIR : phase increment register Phase ACC : accumulator LUT : look-up table

NRZ : non return to zero DAC : digital to analog converter AIF : anti imaging filter

smoothing filter

output

memory

(sinx/x)

33220A : r = 64 bit, m = 16 bit (64K memory), n = 14bit, fc = 50 MHz 14 bit (16K memory) FREQ resolution (int): 2.7 pHz

( 2r = 264 =24+10+10+10+10+10+10 = 24.103+3+3+3+3+3 )


72

ARBgen: Square, Pulse Wfm


73

ARBgen: Output amplitude

Setting of the termination (RL) is simply provided as a convenience to ensure that the displayed VL voltage matches the expected load : 1 ohm – 10 Kohm or High impedance, the default RL is 50 ohm. If you specify 50 ohm termination but are actually terminating into an open circuit, the output will be twice ( x2 !!) the value specified !!

Utility/ Output setup

(10 dB)

Sine: 9th order, elliptical, inverse sinx/x correction, cutoff - 23.5 MHz All other: 7th order, linear-phase, cutoff - 12.5 MHz

… finoman csatlakozni !!

OUTPUT On/Off


74

ARBgen Output - 50Ω source impedance Displayed Displayed Ampl Ampl !! !!

FOP: Fifty Ohm [50-Ω] Party

Default: 50Ω Default: R RLL == 50Ω Setup: Setup: „Utility/Output” „Utility/Output”

50Ω „floating” BNC BNC connectors connectors


75

Why your function generator outputs twice (!!) the programmed voltage? The default setting for Agilent function generators is to display the desired voltage as though terminated into a 50 Ohm load. When a high impedance device, such as an oscilloscope is used to measure the output of the function generator, FOP: the waveform appears to be twice the voltage set on the display of the function generator. Fifty Ohm [50-Ω] Party

The Agilent 33220A function generator includes a feature that allows the output termination to be set to any impedance from 1 to 10 k Ohm, or infinite.


76

--------------------------1. 1. Function Function 2. 2. Parameters Parameters --------------------------3. 3. Output Output On On // Off Off ---------------------------

ARBgen - Front Panel

Tuning

Graph or Menu mode Softkeys to configure the Parameters …always adjust Parameters from left to right

Setting

Mod Type: AM FM PM FSK PWM Source: INT EXT

Sine Square

On / Off

Ramp Pulse Noise Arb (currently selected)

Knob and cursor keys to modify the displayed number Keypad to enter numbers, and Softkeys to select units

DC ( ‘Utility’ key | DC on )

Sweep LIN or LOG Burst N cycle or EXT-gated


77

ARBgen Display: numeric vs. graphical views ---------------------------------

Methods:

Frequency / Duty Cycle vs. Period / pulse Width ---------------------------------

Function

( Let the ARBgen perform the calculation ... )

Parameters

numeric readout

softkey labels

display icon

Parameters


78

Scope / ARBgen : GROUNDED (non „floating”) !!

Scope Scope QuickMeas QuickMeas Peak-Peak: Peak-Peak: ? ?

ARB ARB gen gen Power Power on: on: default default state: state: Sine, Sine, 11 KHz KHz 0.1Vpp @ =50 Ω Ω 0.1Vpp @ R RLL=50 Out: OFF) Out: OFF)

AutoAutoScale Scale

„floating”

FOP: FOP: Fifty Fifty Ohm Ohm [50 [50 Ω] Ω] Party Party

… de NE szokjunk rá

Output: On

BNC ( in, 1 MΩ )

BNC ( out, 50 Ω )

BNC/BNC cable ( 50 Ω )


79

ARBgen: Utility/ Utility/ Output Output setup setup

.

. .

.


80

ARBgen – Utility/Output Setup: High Z

• SINE

– Freq: 8 KHz – Ampl: 3 Vpp – Offset: 0 V

• RMS = ?

• SQUARE

– Freq: 1.5 KHz – HiLevel: 3.2 V – LoLevel: 0 V

TTL, CMOS 3.3V

• RiseTime = ?


81

ARBgen:

ARBgen / Scope:


82

ARBgen:

ARBgen / Scope:


83

Scope: Math


84

Scope:

1 , 2


85

Scope -FFT: Periodic sampling (fs: sample rate) → spectral replications (images)

Examples

dB/


Ref Levl (dBV)

86

Scope -FFT:


87


88

http://www.dsptutor.freeuk.com/aliasing/AD102.html


89

Scope:


90

Scope - FFT display


91

Scope - FFT display

floppy disk NEM NEM használjuk!! használjuk!!

•

(press Math)


92

Scope - Subtract : press Math / softkey 1-2

/ Settings


93

Scope : Measure voltage across R1 ( R1 = 3K, R2 = 2K ) → Math:1-2 WRONG !!

NEM lebeg!! RIGHT:

Math: Ch1-Ch2

Gen 1Vpp

2. mérés: Alapmérések „Tápegység IC”

Ch1=Gen (1V)

Ch1

Ch2

(Average: AVG # 8)

Ch2 Volt on R2: 1V·(2/5)=0.4V

Math: Ch1-Ch2


Volt on R1: (1-0.4)V=0.6V

94

Scope - Multiply : press Math / softkey 1*2

/ Settings


95

(1) ARBgen : Sine / Scope: Quick Meas - Rise Time The analysis begins by computing a histogram of the waveform (wfm) data; for example, the histogram of a wfm transitioning in two states will contain two peaks. The analysis will attampt to identify the two clusters that contain the largest data density. Then the most probable state (centroids) associated with these two clusters will be computed to determine the Top and Base reference levels.

Once Top and Base are estimated, calculation of the Rise and Fall times is easily done. The 90% and 10% threshold levels are automatically determined by using the amplitude (ampl) parameter; the vertical interval spanned between the Base and Top line is subdivided into a percentile scale (Base = 0%, Top = 100%) to determine the vertical position of the crossing points. The time interval separating the points on the rising or falling edges is then estimated to yield the Rise or Fall time. The right signal to test Rise an Fall time measurement

Sine waves have a predictable shape and, theoretically, known timing parameters such as Rise times (and Fall times)

RiseTime =

arcsin(0.8) 0.927295218 0.2951672 = = ≈ 0.3 ⋅ Period Freq π ⋅ Freq π ⋅ Freq

~ 1 us 0.295…MHz


96

(2) ARBgen : Pulse / Scope: Acquire - Peak Det ARBgen :

5ms/DIV

Pulse, 100Hz

ARB gen Output: Pulse

Keskeny tüskék „lassú” jel

Rise: 5ns Width: 20ns

ARB gen Sync

Scope:


97

ARBgen: Pulse ... folytatás — Scope: Quick Meas

5ns/DIV ARB gen Output: Pulse

ARB gen Sync Trigger

Felfutási Felfutási idő idő (négyzet-szabály): (négyzet-szabály): 5 2 + (3.5) 2 = 6.1ns

Meas Delay - settings

Impuzus szélesség mérése

5ns/DIV sweep-nél már NEM hatásos a Peak Det üzemmód (... ezt tudja az oszcilloszkóp!)


98

ARBgen: Pulse ... folytatás — Scope: Realtime

Jitter

ON

(“wobbling” edges)

? 5ns/DIV sweep-nél már NEM hatásos a Peak Det üzemmód (... ezt tudja az oszcilloszkóp!)


99

ARBgen: Pulse ... folytatás — Scope: Averaging, #Avgs 64

Persist Off, Display Clear

Átlagolás


100

(3) ARBgen:


101

Agilent 3630A triple-output Power Supply max 6V, 2.5A; max ± 20V 0.5A (output tracking) Constant voltage (CV) and current foldback (CF, +6V) / current limit (CL, ±20V) modes Digital voltage and current METERs

Overload LEDs

common

POWER On/Off

Tracking ratio ( fixed ! )

+6V +6V First First step: step: METER METER select select !! !!

Shield (earth) Ground: GND

Banana Banana connectors connectors

max +6V

COM

+20V –20V (GND)

ezt ezt használjuk használjuk !! !! Vill_Lab_Intro / [email protected]

102

Power Supply - max + 6V output

overload

„2”

„1”

adjust

select

„floating” Vill_Lab_Intro / [email protected]

103

Power Supply:

± 20V output “tracking”

•

+6 V --------------------------“1” “1” METER METER “2” “2” ADJUST ADJUST --------------------------“3” “3” Connect Connect (COM, (COM, V V )) ---------------------------

GND

GND

-

+

+ 6V

(COM)

• Vill_Lab_Intro / [email protected]

104

Power Supply - Overload

(2) Overload LEDs

Voltage ADJUST

max +6V max ±20V

(1)

Tracking ratio (fixed !)

METER select

max 2.5A

(GND)

ezt használjuk !!

max 6V

0V

+6V COM +20V –20V

1A


105

Agilent 34401A digital Multimeter (DMM) 6.5 digit resolution (!); autoRanging; autoTrig Voltage:V, Current:I, Resistance: Ω ( 2Wire, NULL feature, 4W ) True RMS AC volt and current (ac coupled !) Frequency, period; Math, Data logging

GPIB, IntuiLink: Toolbars

( EXCEL )

* [sample]

WORD

Annunciator

Hi (red) Banana Lo (black) connectors

(autoTRIG)

POWER POWER On/Off On/Off Pwr default state: state: Pwr on on default

DC DC V V

Go Go to to Local Local


106

DMM - Front panel

n FUNCTION ( default sate: DC V ) o RANGE (Auto/Man ∧ ∨), p DIGITS ( Shift 6/5/4; masking: < > ), q TRIGger ( Auto ) \ Connection Hi (red) Lo, COM (black)

* [sample] annunciator “DMM - The Swiss Army knife of test”

Single

TRIG

CHOICES

LEVEL

LOCAL

ENTER


107

DMM:

Math Functions To make null (relative) measurement

Min Max

To store min/max readings To make dB measurements DC V or

Null

Shift

dB

dB = reading in dBm - relative value in dBm

AC V only

To make dBm measurements

Shift

dBm

dBm = 10*Log 10 (reading 2/ reference resistance/ 1mW)

Limit testing

( Access through Menu ) Vill_Lab_Intro / [email protected]

108

DMM - Front panel menu MENU Recall

Top-down tree structure choices

------------------(menus)

choices

(commands)

(parameter)

choices

Execute: Enter


109

DMM - Display annunciators AGILENT

GPIB=HP-IB

* [sample] Annunciator (autoTRIG)

Go to Local

MENU

Local


110

DMM - Basic functions DC: DC: „direct „direct current” current” AC: ”alternating AC: ”alternating current” current” V: V: volt volt (!!) (!!)

Egyenkomponens POWER POWER (( Pwr Pwr on: on: default default state: state: DC DC V V ))

Egyenkomponens nélküli váltakozó jel valódi effektív értéke Ellenállás (2Wire) „floating”

Front “DMM - The Swiss Army knife of test”


111

DMM Functions – Banana connectors DC V, AC V:

Ω 2W: Ω 4W

Üzemmód váltás előtt: vezetéket bontani Vill_Lab_Intro / [email protected]

(kivéve: DC V, AC V)

112

DMM - DC V ( dc coupled ) Range (DIGITS) vs. Integration ( AVG ) time in PLCs

Fastest, least accurate Do not provide power-line noise rejection

Slowest, most accurate

Single


113

Power Supply / DMM - DC V:

one reading: press Single default state: 0.1% of reading (→ Trig MENU) 11 (shift) Auto/Hold toggles between auto TRIG and reading Hold 9

10


114

DMM - Ω 2W meas unit:

* [sample] Annunciator (autoTRIG)

K OHM

mA DC A AC V DC mV AC …

2W = 2 Wire

Single

TRIG

LOCAL

BEkapcsolásnál BEkapcsolásnál ez ez aktív: aktív: DC DC V V

(( most most meg meg kell kell változtatni változtatni !! !! ))

aa BEkapcsolási BEkapcsolási alaphelyzet alaphelyzet maradjon maradjon !! !!


-----------------------------

1. 1. FUNCTION FUNCTION :: Ω Ω 2W 2W

----------------------------•• RANGE RANGE (( auto auto )) •• Digits Digits (( Shift Shift 4/5/6 4/5/6 )) •• TRIGger TRIGger (( auto auto )) ----------------------------22.. Connection Connection ----------------------------115

♣ DMM - Szemléltető példa: Ω 2W 1. Két összekötött mérővezeték ellenállásának mérése ... (≈ 45 mΩ), ezután Math: Null ( Math annunciator turns on ): Ω 2W mérésnél a mérővezeték hatásának kompenzálása ( 2. Saját test ellenállás mérése ... ) 3. Dokumentálás: e-Jegyzőkönyv ( Word )


egyszerűbb KÉZZEL begépelni az adatot ...

116

DMM - WORD: Tools | Templates and Add-Ins... ( ha nem látszik → View | Toolbars : √ )

AgtMMtb.dot Agilent MultiMeter toolbar

zöld ikon

√ GPIB address - 22

A manuális beállítás legyen érvényes !!

WORD Save as … G: drive !! Vill_Lab_Intro / [email protected]

117

DMM - üzemmód váltás Feszültség (V) mérésen kívül ...

“The Swiss Army knife of test”

ARBgen

( BNC out! )

( Banana in! )


118

ARB gen / DMM (1): Measuring DCV (dc coupled)

Average:

integrating A/D eliminates AC

Reference Voltages

Input divider puts signal within amplifier's range

Do not exceed the maximum allowable voltage input (1000V DC). (Also, never apply a voltage over the current input terminal ( I ) of the DMM. )

ARBgen / High Z

DC input amplifier

1.000000 VDC DCV

Protection circuit

CAUTION:

+ ( BNC !!

50 Ω)

( Banana !! 10 MΩ )

3 2 1 0

1 Vdc offset

Signal


1 KHz 2 Vp-p AC

1 Vdc (offset)

2 Vp-p= 0.707Vrms 119

DMM: Integrating (dual slope) A/D 1) Converts voltage to time to digits 2a) Integrator is a line-frequency filter 2b) Integrator is a low-pass filter

Comparator

T =1

vo lt

CPU

T+To t To

lts vo 2 = Vx dt T (t) Vx 1 R

i(t) dt

0

C 0

Integrator

-1

-1

C

Vout=

R2

Vref

Vx

T

R1

Vx(t)

0

Integrator:

C

To T+ ref

V

-1

dt

R2

C T

T+To

T Vxdt =

If R1=R2 0

-Vref dt

Vx T*Vx= To*(-Vref)

=

-Vref

To T

T

T is fixed at one cycle of 50 Hz or 60 Hz to eliminate power line noise; Vref is fixed; R, C and Time are all ratioed, so accuracy is excellent. Vill_Lab_Intro / [email protected]

120

DMM - DC V ( dc coupled ) Range (DIGITS) vs. Integration ( AVG ) time in PLCs

Fastest, least accurate Do not provide power-line noise rejection

Slowest, most accurate

Single


121

ARBgen / DMM (2): Measuring ACV (true RMS, ac coupled)

to A/D conv

AC coupled:

DC proportional to RMS value

AC to DC Converter

ARBgen / High Z

AC amplifier/ attenuator

707.106 mVAC ACV

Coupling Capacitor blocks DC; only lets AC signal through

+ ( BNC !!

50 Ω)

( Banana !! 1 MΩ | 100 pF )

1 KHz 2 Vp-p AC 1 Vdc

3 2 1 0

1 Vdc offset

Signal


(offset)

2 Vp-p= 0.707Vrms 122

DMM - AC V (true RMS: Root-Mean-Square, ac coupled) T

* RMS is a measure of a signal's average power

Vrms =

1 V 2 (t ) dt = T ∫0

AVG (v 2 )

• An AC Voltage with a given RMS value has the same heating (power) effect as a DC Voltage (with that same value) • All the following voltage waveforms (wfm’s) have the same RMS value: 1.000 VAC on an RMS meter

Vpeak = 1.414 v

Sine 1.414 1

1.733 v 1v

Triangle 1.733 1

Square 1 1

1

1v

DC 1 1


wfm Vpeak Vrms

All = 1 WATT

123

Mérőhely kikapcsolás 1. Műszer(ek) – KIkapcs. 2. Számítógép (Win2K) – Shut Down ... ... és megvárjuk (!) , amíg az aut. kikapcsolás lefut 3. Mérőhely táp-elosztó – KI ... és rendet rakunk (kábelek, stb.)


A A mérőkártyák mérőkártyák adapterei adapterei

NE NE maradjanak maradjanak aa konnektorban konnektorban aa mérés mérés után után (ne (ne melegedjen melegedjen aa trafó) trafó)

(!)

124

In theory, there is no difference between theory and practice.

But, in practice, there is. Jan L. A. van de Snepscheut

π

Here is a mnemonic for the decimal expansion of . Each successive digit is the number of letters in the corresponding word.

How I want a drink, alcoholic(?) of course, after the heavy lectures …

π = 3.14159265358 …


125

Vill. Laboratórium 1. tárgy (őszi félév)

Recommend Documents