オシロスコープ２

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資料紹介

１．　目的
　　　　リサジュ図形、位相差の測定、整流回路の特性に関連したオシロスコープの利用法を学ぶ。デジタルストレージオシロスコープの取り扱いについても簡単に触れる。
　　　２．　実験方法
　　２．１　　　リサジュ図形
２．１．１　発振器を「周波数＝30Hz、減衰器＝0dB、出力調整＝小」にセットする。
２．１．２オシロスコープを次のようにセットする。両CHとも入力結合はAC、感度切り替えは100mV/DIVとする。垂直軸CHはCH2、同期信号源はCH1を選択する。掃引速度切り替えはX-Yボタンを押し、入力端子にプローブ(10:1)を接続する。
２．１．３　二人一組になり発振器二台を共用する。それぞれの発振器にプローブを接続する（指導書p20:図21）。
２．１．４　オシロスコープと発振器の電源スイッチをONにする。輝度と焦点を調整して楕円を表示、発振器の出力を調整しパターンの大きさを加減する。
２．１．５　一方の発振器の周波数を30Hzに固定し、他方の発振器の周波数を30Hz前後に緩やかに変化させ、パターンを一時的に殆んど静止させる。この状態を一枚スケッチする。
２．１．６　発振器の周波数比を１：２と２：３にした場合も同様に実験する。
２．１．７　楕円のパターンが静止している状態では、二つの発振器の周波数は完全に一致している。その状態から一方の発振器の周波数を1Hz変化させると、位相は360度変化し、楕円が毎秒1回転するようにみえる。これを実際に実験してみる。また周波数が1mHzずれているときのことを考える。
　２．２　　　　位相差の測定
２．２．１　周波数レンジをKHz台に変え、オシロスコープの輝度を下げておく。ＣとＲを組み合わせハンダ付けしたもののリード線を発振器の出力端子に直接接続する（指導書p23:図26）。
２．２．２　オシロスコープのプローブのCH1を発振器の出力端子の両端に、またCH2をＲの両端に接続する。接続後、輝度を増せば楕円が見えてくる。
２．２．３　発振器の周波数が1KHz、3KHz、10KHzの三点で実験を行う。画面になるべく大きい楕円が出るよう、また楕円の中心が目盛りの中央に来るように調整する。このとき指導書p21:図24のＡ，Ｂに相当する寸法を読み取る。
２．２．４　垂直軸CH選択をCH1,CH2 ONに、掃引動作を時間軸に変え、通常の二現象波形観測を行う。目盛り中央横線をゼロレベルにする。２．２．３と同じく三点の周波数で、指導書p23:図25のa、bに相当する長さを読み取る。
２．２．５　ＣとＲの値から位相差を、２．２．３の測定結果からも位相差を式（７）（８）
１
（指導書p21）を用いて計算する。同様に２．２．４の結果と式（９）（指導書p23）から位相差を算出する。部品の確度、読み取り誤差などを考えこれらを比較する。
２．３　　　整流回路の波形観測
　２．３．１　発振器を周波数100Hz、減衰器0dB,出力0に設定する。抵抗やダイオードを回路に組み立てたものを図30（指導書p24）を参考にし、発振器に接続する。
　２．３．２　オシロスコープを、二現象観測で両CH共に入力結合はDC、感度50mV/DIV、掃引速度は2ms/DIV、同期信号源CH1にセットする。CH1のプローブ620Ωの抵抗の両端に、CH2のプローブを負荷抵抗10KΩの両端に接続する。プローブ減衰比は10:1である。
　２．３．３　オシロスコープの輝線を目盛り中央横線に合わせる。発振器の出力をあげてCH1の波形のピークを３目盛り（プローブ先