Задание по работе

У исследуемых приборов снять показания значений напряжений на частотах, указанных в поряд­ке выполнения работы. По результатам измерений определить:

• средневыпрямленное и амплитудное значения напряжений;

• погрешность измерения каждого из исследуемых приборов в абсолютной и относительной формах.

Порядок выполнения работы

1. Включите все изучаемые и вспомогательные приборы, дайте им прогреться в течение . Изучите все органы управления и присоединения приборов.

2. Подготовьте прибор к измерениям напряжения пе­ременного тока. Поставьте переключатель рода работ на (пе­реключатель поддиапазонов на ); установите стрелку прибора на нулевую отметку шкалы ручкой установки нуля . Перед установкой нуля клеммы должны быть замкнуты на­коротко, а пробник (петля) должен находиться в гнезде (переключатель поддиапазонов на ).

Примечание. Шкала прибора проградуирована в действую­щих значениях переменного напряжения, и для получения ампли­тудного значения напряжения необходимо сделать перерасчет согласно .

3. Подготовьте прибор к измерениям. Подключите ко входу прибора кабель со штепселями; замкните накоротко вход прибора (переключатель поддиапазонов на ) и проверьте установку стрелки прибора на нуль.

4. Подготовьте прибор к измерениям. Переключите тумблер в положение , т.е. вверх (переключатель поддиапазонов на ); подключите ко входу прибора кабель со штепселями; замкните накоротко вход, проверив установку стрелки прибора на нуль.

5. Подготовьте прибор к измерениям. Подключите на вход прибора кабель со штепселями, замкните нако­ротко вход (переключатель поддиапазонов на ). Вначале установите род работы на , добейтесь наиболее близкого к ну­лю показания на цифровом табло; переключатель рода работы на ; проделайте операцию, аналогичную вышеописанной. По­ставьте род работы на .

6. Подготовьте прибор к измерениям. Нажмите кнопку , дождитесь появления цифры на табло.

7. Подготовьте генератор . Установите по об­разцовому вольтметру значение выходного напря­жения генератора . При дальнейших измерениях выходное напряжение генератора не меняется.

8. Отсоедините образцовый вольтметр от генератора и присоедините поочередно вольтметры . Измерьте выходное напряжение генератора, результаты за­пишите в .

9. Повторите выполнения работы.

10. По результатам измерений , рассчитайте ампли­тудное и средневыпрямлённое значения напряжений для всех ис­следуемых приборов. Результаты расчета запишите в , срав­ните их со значениями погрешностей, приведенными в техниче­ском описании приборов.

11. Выключите все приборы. Отсоедините все провода от клемм и входов приборов.

Сводные данные измерений

Тип прибора	Тип детектора	Частота,	Показания прибора,	Рассчитанные значения
						абс.	отн.

Лабораторная работа №5

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ

Цель работы

Изучить принцип действия, структурную схему и основные технические характеристики генератора измеритель­ных сигналов. Получить практические навыки в работе с прибо­ром.

Изучаемый электронный прибор

Измерительный генера­тор сигналов низких частот .

Вспомогательные приборы и оборудование

Электронно-лучевой осцилло­граф , электронно-счетный частотомер , измеритель­ный генератор низких частот, образцовый вольтметр.

Общие сведения

Генератор измерительных сигналов представляет собой экра­нированный источник радиотехнических сигналов, частота, на­пряжение (мощность) и форма которых заранее известны. Одним из назначений измерительных генераторов является имитация сигналов, поступающих на вход исследуемого устройства в рабо­чих условиях. Измерительные генераторы должны обеспечивать возможность получения сигнала любой частоты в пределах диа­пазона частот, используемых в современной радиотехнике, от до­лей герца до десятков гигагерц. Выпускается много различных типов измерительных генераторов. Наибольшее применение на­ходят генераторы синусоидальных сигналов и импульсные. В от­дельную группу источников измерительных напряжений входят генераторы шумового напряжения, качающейся частоты и квар­цевые.

И

Рис. 8. Типовая функциональная схема RС-генератор

змерительные генераторы классифицируют по диапазону частот генерируемых сигналов: инфранизкочастотные (от сотых долей герца ), низкочастотные ( , вы­сокочастотные , сверхвысокочастотные с коакси­альным выходом (0,03... 10 ГГц), сверхвысокочастотные с волно-водным выходом ; по форме сигналов: ге­нераторы гармонических сигналов, импульсов, шумовых сигна­лов, сигналов специальной формы и свип-генераторы (качающей­ся частоты).

Их разделяют на два класса: генераторы сигналов и стан­дартных сигналов.

Основными метрологическими характеристиками (парамет­рами) генераторов являются: погрешность установки частоты, нестабильность частоты, погрешность установки уровня выход­ного напряжения (или мощности), погрешность установки коэф­фициента модуляции.

RС-генераторы получили большое распространение благода­ря простоте схемы и высоким качественным показателям. Задаю­щий RС-генератор можно выполнить по нескольким схемам. Наиболее распространена схема двухкаскадного усилителя на лампах или транзисторах с коэффициентом усиления к и равномерной частотной характеристикой в широкой полосе частот .

Усилитель охвачен положительной частотно-зависимой и от­рицательной частотно-независимой обратными связями. Положи­тельная обратная связь обеспечивает генерацию колебаний опре­деленной частоты, отрицательная - стабилизирует работу генера­тора во всем диапазоне генерируемых частот. Напряжения обрат­ных связей поступают на вход усилителя через мостовую схему.

Коэффициент положительной обратной и отрицательной связей

результирующий коэффициент усиления с обратной связью

(5)

Результирующее напряжение на входе усилителя равня­ется разности напряжений положительной и отрицательной об­ратных связей:

Отсюда получаем выражение для коэффициента усиления:

(6)

Подставляя формулу в выражение , получаем , что свидетельствует о наличии генерации, и условием будет

Рассмотренная схема обеспечивает обычно генерацию коле­баний в диапазоне частот с коэффициентом пере­крытия в каждом поддиапазоне, равном . Частотно-задающая цепь подобных генераторов строится обычно из ступенчато пере­ключаемых резисторов для отдельных диапазонов частоты и пе­ременных конденсаторов для плавного изменения частоты в пре­делах каждого диапазона.

К генераторам сверхвысоких частот (СВЧ) относятся устрой­ства, работающие в области дециметрового, сантиметрового диа­пазона волн , в области миллиметрового диапазона . Эти генераторы выделяют в особую группу из-за резкого различия способов генерирования колебаний. В этом диапазоне применяют часто лампы типа клистрона, в которых колебатель­ная система включена в саму лампу. Особенностями генераторов СВЧ является их узкодиапазонность ( от начальной час­тоты). Отдельным вопросом стоит проблема экранировки, т.к. чем выше частота, тем легче происходит утечка энергии через малые отверстия, провода питания, паразитные емкости и т.д.

Следующей особенностью является то, что контролируемым параметром этих генераторов служит выходная мощность. На частотах ниже колебательные системы выполняют из от­резков коаксиальных линий, а в качестве генераторных ламп ис­пользуют металлокерамические лампы с дисковыми выводами и клистроны с внешним коаксиальным резонатором. На частотах выше применяют отрицательные клистроны с внутренним объемным резонатором. В этих клистронах грубая настройка производится упругой деформацией резонатора (механическая настройка), а точная - изменением напряжения на отражателе клистрона (электрическая настройка). Никаких внешних колеба­тельных систем нет. Электромагнитная энергия проходит вдоль волноводов, с помощью которых соединены все узлы генератора, работающие на сверхвысоких частотах. Клинстронные генерато­ры могут работать не только в режиме амплитудной модуляции, в некоторых из них предусмотрена возможность частотной моду­ляции, которая производится изменением напряжения на отража­теле клинстрона. Эти генераторы применяются на частотах порядка . На более высоких частотах используют лампы об­ратной волны (ЛОВ). Генераторы на ЛОВ обладают меньшей ста­бильностью частоты и выходной мощности, однако позволяют производить электронную перестройку частоты в очень широких пределах - .

К числу наиболее применяемых способов получения частот­но-модулированных колебаний можно отнести:

1. способ, основанный на применении реактивной лампы;

2. электромагнитный;

3. электронный (только для СВЧ);

4. способ, основанный на управлении емкостью р-п-переходов диодов.

В данной работе проводится исследование измерительных генераторов низкой частоты.