Expériences avec les appareils de mesure - II G. Gremaud

Transcription

1 Expériences avec les appareils de mesure - II G. Gremaud ÉCOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE DE LAUSANNE GW-INSTEK TTi THURLBY- THANDAR ROLINE/ METEX HAMEG

2 a) essais des appareils a) se familiariser durant une heure avec les appareils à disposition en observant, sur l oscillo analogique HAMEG et sur l oscillo digital GW-INSTEK, les sorties des deux générateurs de fonctions disponibles ROLINE/METEX et TTi/THURLBY-THANDAR : - essayer les différentes possibilités de ces générateurs (forme du signal, fréquence, amplitude, offset, symétrie, sweep en fréquence linéaire et logarithmique, modulation d amplitude interne, etc.), - essayer les différentes possibilités des oscillos analogique et digital (menus des entrées X1 et X2, des bases de temps, et des triggers, trigger holdoff, mode XY, mode AUTO, zoom, average, mesures par curseurs, mesures «intelligentes», FFT, etc.) GW-INSTEK TTi THURLBY- THANDAR HAMEG ROLINE/ METEX

3 b) modulation de fréquence b1) produire un signal modulé en fréquence en utilisant le ROLINE/METEX pour générer le signal «porteur» à haute fréquence et le TTi/THURLBY-THANDAR pour générer le signal de modulation à basse fréquence. Observer l effet de la forme et de l amplitude du signal de modulation. b2) dans cette situation, essayer de générer «le signal le plus complexe possible» en jouant sur les possibilités des deux générateurs! signal de modulation à basse fréquence signal «porteur» à haute fréquence

4 c) modulation d amplitude c1) produire un signal modulé en amplitude en utilisant le TTi/THURLBY-THANDAR pour générer le signal «porteur» à haute fréquence et le TTi/THURLBY-THANDAR pour générer le signal de modulation à basse fréquence. Observer l effet de la forme et de l amplitude du signal de modulation. c2) dans cette situation, essayer de générer «le signal le plus complexe possible» en jouant sur les possibilités des deux générateurs! signal de modulation à basse fréquence signal «porteur» à haute fréquence

5 d) courbes de Lissajou d1) en utilisant les signaux sinusoïdaux des deux générateurs TTi/THURLBY-THANDAR et ROLINE/METEX, chercher à stabiliser des courbes de Lissajou (en mode X-Y sur les oscillos) et vérifier que le rapport des fréquences est égal au rapport des nombres de rebroussements verticaux et horizontaux. d2) dans le cas où les deux fréquences sont très proches l une de l autre, on observe une «ellipse tournante» sur l écran : montrer mathématiquement pourquoi on observe ce phénomène et quelle est la valeur de la «fréquence de rotation de l ellipse» sur l écran. d3) observer aussi les courbes de Lissajous obtenues avec des signaux triangulaires et carrés, et essayer d en expliquer la forme! d4) essayer de générer «les courbes de Lissajou les plus complexes possibles» en jouant sur les possibilités des deux générateurs! Signal X Signal Y

6 e) Sensibilité de l entrée VCF in e) tracer la courbe de réponse de la fréquence du signal en fonction de la tension de modulation VCFin pour le générateur de fonctions ROLINE/METEX commuté sur la gamme de fréquence 10k (attention: la bouton de règlage continu de la fréquence doit être placé au minimum, et la tension VCFin ne doit pas dépasser 10V), en utilisant le fréquencemètre et la source de tension variable incorporés à l'appareil, ainsi qu'un voltmètre extérieur pour la mesure de VCFin. On utilisera pour la tension VCFin des pas de 0.1V dans le domaine [0V,1V] et des pas de 1V dans le domaine [1V,10V]. Tracer le diagramme f(vcfin) avec «Excell» et discuter la linéarité de la réponse en utilisant la méthode de régression des moindres carrés. f out VCF in

7 f) Générateur de Fonctions d'expérimentation (GFE) Utilisations de l oscillo analogique HAMEG et de l oscillo digital GW-INSTEK En utilisant le Générateur de Fonctions d'expérimentation (GFE), on a accès à plusieurs signaux intéressants à observer à l'oscilloscope analogique ou digital. a) En mode Y-t, sur les oscillos analogiques et digitaux: observer les sorties 1, 12 et 14 du GFE, en essayant les diverses possibilités du "trigger" observer la sortie 7 du GFE, en utilisant "HF reject" pour filtrer le signal de trigger observer les sorties 3 et 4 du GFE, en utilisant "trigger holdoff" et "HF reject" observer la sortie 8 du GFE, en comparant les oscillos analogiques et digitaux b) Dans le mode X-Y, sur les oscillos analogiques et digitaux: observer les sorties 12 et 13 du GFE, et ajustez le déphasage à 0, 30, 60 et 90 essayer de mesurer la fréquence des sorties 12 et 14 du GFE, en utilisant les courbes de Lissajous obtenues avec l'aide du générateur de fonctions METEX c) Avec l'oscillo digital uniquement: utiliser "peak detect" sur la sortie 6 du GFE utiliser "window zoom" pour visualiser les détails des sorties 6, 7 et 14 du GFE utiliser le mode de moyennage "average" pour visualiser les signaux 7, 11 et 14 du GFE visualiser le spectre "FFT" des divers signaux du GFE GFE

8 Experiments with measurement apparatus - II G. Gremaud ÉCOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE DE LAUSANNE GW-INSTEK TTi THURLBY- THANDAR ROLINE/ METEX HAMEG

9 a) Trial of apparatus a) during one hour, familiarize yourself with the apparatus by observing on the analogic scope HAMEG and on the digital scope GW-INSTEK the outputs of the two function generators ROLINE/METEX and TTi/THURLBY-THANDAR : - try the different possibilities of these generators (shape of the signal, frequency, amplitude, offset, symetry, linear and logarithmic frequency sweep, amplitude modulation, etc.), - try the different possibilities of the analogic and digital scopes (X1 and X2 entry menus, time base menus, trigger menus, trigger holdoff, XY mode, AUTO mode, zoom, average, cursors measurements, «intelligent» measurements, FFT, etc.) GW-INSTEK TTi THURLBY- THANDAR HAMEG ROLINE/ METEX

10 b) frequency modulation b1) generate a frequency modulated signal using the ROLINE/METEX as the high frequency carrier wave generator and the TTi/THURLBY-THANDAR as the low frequency modulation source. Observe the effect of the shape and the amplitude of the modulation signal. b2) in this situation, try to generate «the most complicated signal» by using the different possibilities of the two function generators. low frequency modulation source high frequency carrier wave generator

11 c) amplitude modulation c1) generate an amplitude modulated signal using the TTi/THURLBY-THANDAR as the high frequency carrier wave generator and the ROLINE/METEX as the low frequency modulation source. Observe the effect of the shape and the amplitude of the modulation signal. c2) in this situation, try to generate «the most complicated signal» by using the different possibilities of the two function generators. low frequency modulation source high frequency carrier wave generator

12 d) Lissajou curves d1) by using the sinusoidal outputs of the two function generators TTi/THURLBY-THANDAR and ROLINE/METEX, try to stabilize the Lissajous curves on the sceen (using the X-Y mode on the scopes). Verify that the frequency ratio of the signals is equal to the ratio of the numbers of vertical and horizontal turn back on the screen. d2) when the two frequencies are very close, one observes a «rotating ellipse» on the screen : show mathematically why, and calculate the «rotation frequency» of the ellipse. d3) observe also the Lissajou curves obtained with triangular and squared shape signals, and try to explain what is observed. d4) try to generate «the most complicated Lissajou curves» by using the different possibilities of the two generators. Signal X Signal Y

13 e) Sensitivity of the VCF in input e) plot the frequency response curve of the signal as a function fo the modulation voltage VCFin for the function generator METEX on the frequency range 10k (be carefull: the button for the continuous adjustement of the frequency has to be placed to its minimum value, and the voltage VCFin has to be smaller than 10V). Use the frequency meter and the controled voltage output incorporated in the METEX, and an external voltmeter for the voltage VCFin. The voltage VCFin will be adjusted by steps of 0.1V in the range [0V,1V] and by steps of 1V in the range [1V,10V]. Plot the diagram f(vcfin) with «Excell» and discuss the linearity of the response by using the least square regression method. f out VCF in

14 f) Generator of Functions for Experimentation (GFE) Use of the analogic scope HAMEG and of the digital scope GW-INSTEK By using the Generator of Functions for Experimentation (GFE), one has access to several interesting signals for the observation with the analogic and digital scopes : a) Using the Y-t mode on the analogic and digital scopes : observe the outputs 1, 12 and 14 of the GFE, by using the different possibilities of the "trigger" observe the output 7 of the GFE, by using "HF reject" in order to filter the trigger signal observe the outputs 3 and 4 of the GFE, by using "trigger holdoff" and "HF reject" observe the output 8 of the GFE, and compare the analogic and digital scopes b) Using the X-Y mode on the analogic and digital scopes : observe the outputs 12 and 13 of the GFE, and adjust the dephasing at 0, 30, 60 and 90 try to measure the output frequency of the outputs 12 and 14 of the GFE, by using the Lissajous curves obtained with the help of the function generator METEX c) With the digital scope only: use "peak detect" on the output 6 of the GFE use "window zoom" in order to observe the details of the outputs 6, 7 and 14 of the GFE use the «average» mode in order to observe the signals 7, 11 and 14 of the GFE observe the "FFT" spectra of the signals of the GFE GFE