3.3. Исследование сигналов на выходе генератора
Для исследования сигналов на выходе генератора с помощью электронного осциллографа собрать схему, приведенную на рис. 1.
ЭО
V
кс
y
x
Г
Рис. 1. Схема эксперимента при исследовании формы сигнала:
Г – генератор сигналов низкой частоты;
ЭО - электронный осциллограф;
V – аналоговый электронный вольтметр.
После проверки схемы преподавателем включить приборы и прогреть их в течении 5 минут. Убедиться в работоспособности используемых приборов, изменяя положение органов управления и фиксируя результаты этих изменений.
Установить
на выходе генератора последовательно
два значения выходного напряжения
и
при частотах
и
.
Значения
,
и
,
устанавливаются в соответствии с
вариантом задания (см. табл. 1).
Провести исследование формы сигналов на выходе генератора при первом соотношении параметров ( и ). Значение напряжения устанавливается по вольтметру V. Значение частоты устанавливается с помощью лимба и переключателя частотных поддиапазонов генератора Г. Установленный сигнал с выхода генератора подаётся на вход «y» осциллографа (см.рис.1). С помощью ручек управления режимами работы осциллографа добиваются на его экране четкого изображения исследуемого сигнала и зарисовывают его (с указанием установленных значений и ). Затем эксперимент повторяется для второй пары параметров сигнала ( и ). Полученная осциллограмма зарисовывается (с указанием установленных значений и ).
3.4. Измерение частоты
Измерение частоты напряжения на выходе генератора проводится с помощью осциллографа по схеме, приведенной на рис. 2.
ЭО
Ч
Контрольный
сигнал (
)
Исследуемый
y
x
сигнал (
)
Г
Рис. 2. Схема эксперимента при измерении частоты:
ЭО – электронный осциллограф;
Ч – электронный цифровой частотомер (в дальнейшем – «частотомер»);
Г – генератор сигналов низкой частоты.
Измерение частоты в данной работе проводится при помощи фигур Лиссажу. При этом используются следующие положения.
Если опорная
частота
и измеряемая частота
соотносятся
как простые целые числа, то на экране
осциллографа наблюдаются неподвижные
фигуры, называемые фигурами Лиссажу. В
работе опорная частота
=50
Гц “снимается” с клемм осциллографа
“Контрольный сигнал”. Измеряемая
частота
подается
на осциллограф с генератора.
Для получения фигур необходимо выключить генератор развертки осциллографа, установить частоту выходного напряжения генератора равную (последовательно) 25, 50, 100, 150, 200 Гц и, подбирая усиление осциллографа по «x» и по «у», а также подстраивая частоту генератора, добиться устойчивых осциллограмм на экране и зарисовать их для каждой из рассмотренных частот.
Установленная на выходе генератора частота исследуемого напряжения измеряется с помощью частотомера. Измерение частоты производится в момент получения на экране осциллографа устойчивых (не изменяющихся) фигур Лиссажу.
В качестве примера одна из фигур Лиссажу приведена на рис. 3.
1
Рис. 3. Пример фигуры Лиссажу
На рис. 3 приняты следующие обозначения:
1 - вертикальная касательная (вертикальная линия);
2 - горизонтальная касательная (горизонтальная линия);
3 - точка касания
с вертикальной линией (
= 2),
4 - точка касания
с горизонтальной линией (
= 1),
5 - фигура Лиссажу,
6 - экран осциллографа.
По фигурам Лиссажу неизвестная частота определяется с использованием формулы:
,
(1)
где
- измеряемая частота;
- опорная (известная) частота;
- число точек касания фигуры с вертикальной линией;
- число точек касания фигуры с горизонтальной линией.
В отчете должны быть приведены все полученные фигуры Лиссажу.
К каждой из фигур должны быть проведены соответствующие касательные, найдено число точек касания и по формуле (1) определена частота исследуемого сигнала. Полученные частоты по фигурам Лиссажу необходимо сравнить с частотами, полученными по частотомеру.