KWALIFIKACJA ELM3 - STYCZEŃ 2013

PYTANIE NR 28.
Otrzymanie na monitorze oscyloskopu charakterystyki tyrystora I = f(U), w układzie pomiarowym przedstawionym na rysunku, wymaga podłączenia napięcia
Ilustracja przedstawia schemat układu pomiarowego, który jest używany do analizy charakterystyki tyrystora I = f(U) za
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Aby uzyskać na ekranie wykres I=f(U) w trybie X/Y, oś X musi przedstawiać napięcie U na badanym tyrystorze, a oś Y wielkość proporcjonalną do prądu I.
Prąd najłatwiej wyznaczyć z napięcia na rezystorze pomiarowym UR, więc UR podłącza się do kanału Y, a UT do kanału X i wybiera tryb X/Y.

Pełne wyjaśnienie:

Charakterystyka tyrystora I=f(U) oznacza, że na wykresie trzeba przedstawić zależność prądu płynącego przez element od napięcia na tym elemencie. Oscyloskop może narysować taką zależność bezpośrednio wtedy, gdy pracuje w trybie X/Y (XY), czyli gdy odchylenie poziome (oś X) nie jest realizowane podstawą czasu, lecz sygnałem z wejścia X, a odchylenie pionowe (oś Y) sygnałem z wejścia Y.

W typowym układzie pomiarowym nie mierzy się prądu wprost wejściem oscyloskopu. Zamiast tego stosuje się rezystor pomiarowy (bocznik) i mierzy spadek napięcia na nim. Ponieważ dla rezystora spełniona jest zależność UR=I·R, napięcie UR jest wprost proporcjonalne do prądu I. Dzięki temu podając UR na wejście pionowe uzyskujemy na osi Y wielkość odpowiadającą prądowi.

Z kolei napięcie UT (spadek napięcia na tyrystorze) jest argumentem funkcji, więc powinno sterować osią poziomą. Dlatego poprawna konfiguracja to: UR do kanału Y, UT do kanału X i wybór trybu pracy X/Y.

  • Odpowiedzi z zamienionymi kanałami X i Y są błędne, bo wtedy na osi X znalazłaby się wielkość proporcjonalna do prądu, a na osi Y napięcie, czyli powstałby wykres U=f(I), a nie I=f(U).
  • Odpowiedzi z trybem DUAL są błędne, bo DUAL służy do jednoczesnego wyświetlania dwóch przebiegów w funkcji czasu (dwie osie Y, wspólna oś czasu), a nie do rysowania zależności między dwiema wielkościami bez podstawy czasu.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w treści pojawia się zapis …=f(…) i wymagany jest wykres zależności, w pierwszej kolejności sprawdź, czy potrzebny jest tryb XY, a następnie dopasuj: argument funkcji na oś X i wartość funkcji na oś Y.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Tryb X/Y (XY) to ustawienie, w którym oś pozioma nie jest opisana czasem, tylko sygnałem z wejścia X, a oś pionowa sygnałem z wejścia Y. Dzięki temu oscyloskop rysuje zależność jednej wielkości od drugiej, np. I=f(U), a nie dwa przebiegi w funkcji czasu.
Oscyloskop mierzy napięcie, a nie prąd bezpośrednio. Gdy w obwód włączysz rezystor pomiarowy, spadek napięcia UR jest proporcjonalny do prądu (UR=I·R). To pozwala przedstawić prąd na osi Y, używając tylko pomiaru napięcia.
Na oś X podaje się napięcie będące argumentem funkcji, czyli napięcie na badanym elemencie. Dla tyrystora będzie to UT (spadek napięcia na tyrystorze w danym punkcie pracy). Wtedy oś X odpowiada U, a oś Y prądowi wyznaczonemu z UR.
Nie jest to właściwy wybór. DUAL służy do równoczesnego wyświetlania dwóch przebiegów w funkcji czasu (wspólna oś czasu i dwie amplitudy). Do wykresu zależności I od U potrzebujesz trybu X/Y, bo wtedy jedna wielkość steruje osią X, a druga osią Y.
Wskazówką są sformułowania typu "charakterystyka I=f(U)", "wykres zależności", "pętla", "Lissajous" lub "zależność między napięciem a prądem". Jeśli ma powstać wykres jednej wielkości od drugiej (bez czasu), najczęściej chodzi o tryb X/Y.
Najczęściej myli się osie i zamienia kanały: prąd (z UR) trafia na X, a napięcie (UT) na Y. Wtedy powstaje wykres U=f(I), a nie I=f(U). Drugi błąd to pozostawienie trybu czasowego (DUAL), przez co nie otrzymuje się charakterystyki, tylko dwa przebiegi.
To informacja, że badana jest zależność prądu I od napięcia U na elemencie. W praktyce trzeba umieć tak skonfigurować tor pomiarowy, aby na osi X pojawiło się napięcie na elemencie, a na osi Y sygnał proporcjonalny do prądu. Często realizuje się to przez rezystor pomiarowy.
Stosuje się zależność I=UR/R, gdzie R to rezystancja rezystora pomiarowego. W zadaniach z oscyloskopem XY zwykle nie trzeba liczyć każdej próbki, bo kształt charakterystyki powstaje automatycznie, ale związek UR↔I warto znać.
Pomocne bywają: dobór czułości (V/div) obu kanałów, ustawienie sprzężenia wejściowego (AC/DC), poprawne masy/prowadzenie przewodów oraz ewentualna kompensacja sond. W trybie XY wyzwalanie czasowe jest mniej istotne, ale stabilność sygnałów i poprawne podłączenia nadal decydują o czytelności wykresu.
Tyrystor jest elementem sterowanym i ma obszary blokowania oraz przewodzenia zależne od warunków pracy i wysterowania bramki. Dlatego jego zależność I(U) może mieć "próg" przełączenia i inne zachowanie niż dioda. Na egzaminie kluczowe jest jednak poprawne przypisanie U do osi X i I (z UR) do osi Y.
info

Statystycznie 58% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "Sztuka elektroniki" (The Art of Electronics) – rozdziały o oscyloskopie i pomiarach sygnałów (tryb XY), wydania polskie (tytuł książki jako źródło ogólne).
  • Tektronix, "XYZs of Oscilloscopes" – sekcje dotyczące wyświetlania w trybie X-Y (materiał producenta, tytuł dokumentu jako punkt odniesienia do terminologii trybu XY).

Materiały:

  • Instrukcja obsługi używanego w pracowni oscyloskopu – rozdział o trybie X/Y (XY)
  • Podręcznik z podstaw metrologii/technik pomiarowych w elektronice (pomiar prądu przez spadek napięcia na rezystorze)
  • Materiały dydaktyczne z elektroniki mocy dotyczące tyrystorów i ich charakterystyk

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego