МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ СССР Московский ордена Трудового Красного Знамени электротехнический институт связи

Кафедра вычислительной техники и управляющих систем

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ по курсу

ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ТЕХНИКИ И МИКРОПРОЦЕССОРЫ

Часть I

ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ТЕХНИКИ (факультеты: АЭС, МЭС, Рс и рв и вечерний)

Москва 1988

Лабораторные работы по курсу

ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ТЕХНИКИ И МИКРОПРОЦЕССОРЫ Часть I ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ТЕХНИКИ

Составитель Г.Г. Капелин, канд. техн. наук, доцент

Рецензент Л.А. Летник, канд. техн. наук, доцент

Лабораторная работа № I

ИЗУЧЕНИЕ ПРАВИЛ ПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ ПРИБОРАМИ, ВХОДЯЩИМИ В СОСТАВ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

I. Цель работы

Освоение методики настройки генератора Г5-54, вырабатывающего прямоугольные импульсы, и измерения параметров импульсных сигналов с помощью осциллографа CI-65,используемых при выполнении последую- щих лабораторных работ.

2. Задание

I. Получить на выходе генератора Г5-54 периодическую последова- тельность импульсов с параметрами, взятыми из табл. I.I, в столб- це, номер которого соответствует номеру бригады студентов в лабо- раторном журнале. Полярность импульсов положительная (_TL ).

Таблица I.I

бригады Пара- метры импульсов			I		2		3		4		5		6	7
Частота f (кГц)			98		96		94		92		90		88	86
Длит-ть tu (мкс)	1,1	1,2		1,3		1,4		1,5		1,6		1,7
Амплитуда Um(B)			5,0		5,5		6,0		6,5		7,0		7,5	7.6

2. Измерить с помощью осциллографа С1-65параметры сигналов, указанные в индивидуальном задании для бригады (табл. I.I), и, кроме того, длительность фронта ( t_ф ) и длительность среза ( t_с ) импульсов (рис. I.I,a).

304

3. Методика выполнения работы

Перед выполнением работы следует убедиться, что земляные кёлем- мы генератора и осциллографа надежно соединены проводниками б зем- ляными клеммами лабораторного стенда.

Следует иметь в виду, что на лицевых панелях приборов приведе- ны международные обозначения единиц измерения: Hz (Гц), V(B) и µ S(мкс), m S (мс).

3.1. Настройка генератора Г5-54

1. Включить тумблер СЕТЬ (слева вверху на лицевой панели генера- тора) . Должна загореться индикаторная лампочка, расположенная там же.

2. Установить требуемое значение частоты импульсов на выходе генератора. Органы регулирования частоты ЧАСТОТА СЛЕДОВАНИЯ Hz расположены слева на лицевой панели прибора. Значение частоты в Гц определяется как произведение отсчета, снятого по шкале плавно- го регулятора, на множитель, определяемый положением клавишного переключателя диапазонов.

Нажатием клавиши переключателя следует установить требуемый ди- апазон частоты импульсов (10 Гц). Затем, вращая выступ диска плав- ного регулятора, установить по шкале требуемое по заданию значение частоты. Отсчет производится по шкале, имеющей тот же цвет, что и нажатая клавиша переключателя диапазонов (черный или белый).

3. Установить требуемое значение длительности импульсов. дли- тельность импульсов регулируется такими же органами управления, что и частота. Органы управления ДЛИТЕЛЬНОСТЬ µ S расположены ближе к правой стороне лицевой панели. В соответствии с заданием следует нажатием на белую клавишу переключателя установить диапазон (х1мкс), а затем, вращая край диска плавного регулятора, выставить требуемое

значение длительности импульса, отсчитывая его по белой шкале.

4. Установить требуемое значение амплитуды выходных импульсов. Органы регулирования амплитуды расположены в правой части лицевой панели генератора. Значение амплитуды определяется как произведение показаний стрелочного вольтметра на множитель, определяемый нажатием клавишного переключателя.

В соответствии с заданием следует нажатием на клавишу х0,1 или х0,3 установить требуемый диапазон амплитуды напряжения, а затем, вращая ручку плавной регулировки АМПЛ, расположенную ниже стрелочного прибора, по показаниям вольтметра выставить требуемую амплитуду им- пульса с учетом множителя.

5. Полярность выходных импульсов (положительная или отрица- тельная ) устанавливается клавишным переключателем, располо- женным в правом верхнем углу лицевой панели.

В соответствии с заданием следует установить положительную по- лярность импульсов.

6. В лабораторных работах используется лишь выходное гнездо ге- нератора 1:1, расположенное в правом нижнем углу лицевой панели. Гнезда 1:10, 1:100 и связанная с ними клавиша х0,03 не используют- ся. Следует подключить шнур с тонким штеккером к выходу 1:1 гене- ратора.

7. Кроме основной последовательности прямоугольных импульсов, прибор генерирует последовательность синхроимпульсов (СИ), необхо- димых для синхронизации осциллографов. Органы управления синхроим- пульсами размещены в центре в нижней части лицевой панели генера- тора. Здесь имеются переключатель полярности СИ ( ), регу- лятор амплитуды и выходное гнездо.

Следует переключателем установить положительную полярность СИ ( ), выставить некоторое значение амплитуды, повернув ре-

гулятор АМПЛ до упора по часовой стрелке, а затем подключить вто- рой шнур в выходное гнездо СИ.

8. В генераторе предусмотрена возможность задержки формируемых на выходе прямоугольных импульсов относительно синхроимпульсов. Та- кая задержка бывает необходима для устранения искажений изображения сигнала на экране осциллографа, обусловленных инерционностью гене- ратора развертки. Органы регулирования величины задержки размеще- ны в средней части лицевой панели генератора. Следует нажатием кла- виши х0,1 и установкой плавного регулятора примерно в среднее поло- жение шкалы выставить некоторую величину задержки импульсов (ЗА- ДЕРЖКА µ S) либо (ВРЕМЕННЫЙ СДВИГ µ S ).

На этом настройка генератора окончена.

3.2. Настройка осциллографа CI-65A

При исследовании коротких по длительности импульсов с крутыми фронтом и срезом, следующих с большими паузами (с высокой скваж- ностью) используется режим развертки осциллографа с внешней синх- ронизацией при наличии временной задержки исследуемых импульсов от- носительно синхроимпульсов.

Для настройки осциллографа на такой режим следует:

1. Включить тумблер СЕТЬ (справа в нижней части лицевой панели осциллографа). Должна загореться индикаторная лампочка (там же). Дать прогреться прибору в течение одной минуты.

2. С помощью шнура подать исследуемый сигнал на ВХОД У (слева внизу). В данной лабораторной работе исследуемым сигналом яв- ляется периодическая последовательность прямоугольных импульсов нап- ряжения, снимаемых с выхода 1:1 генератора Г5-54.

3. С помощью шнура подать синхроимпульсы с соответствующего выхода генератора на ВХОД X, расположенный справа вверху на лицевой панели осциллографа.

4. Переключатель полярности синхроимпульсов (справа вверху) установить в положение "+".

5. Переключатель РОД СИНХР. (справа в верхней части лицевой панели) установить в положение ВНЕШНЯЯ 1:1.

6. Переключатель РОД РАБОТЫ (снизу справа на лицевой панели) установить в положение

7. Переключатель V/ДЕЛ. (слева внизу) установить в положение 2. На экране должно появиться изображение сигнала.

8. Если изображение отсутствует, то сначала следует еще раз убедиться, что на прибор подано питание. Для этого достаточно про- верить, горит ли индикаторная лампочка (слева внизу).

Если питание есть, а изображение не появилось, то нужно ввес- ти полную яркость, вращая ручку (в левом верхнем углу лицевой панели) до упора по часовой стрелке. Если и в этом случае изобра- жение не появляется, требуется ручками смещения электронного луча трубки: СМЕЩЕНИЕ (справа под экраном) и СМЕЩЕНИЕ (там же) вывести изображение из-за пределов экрана и установить его в средней части экрана.

9. Изменяя положение ручки РАЗВЕРТКА (справа от экрана) полу- чить изображение импульса, развернутым по горизонтали примерно на треть ширины экрана. Для этого ручка РАЗВЕРТКА должна быть установ- лена в положение 0,5 j S •

10. Устойчивость изображения при необходимости можно обеспе- чить ручкой УРОВЕНЬ (справа вверху на лицевой панели), регулирующей усиление сигнала синхронизации.

П. Установить умеренную яркость и отфокусировать луч ручкой

3.3. Выполнение измерений с помощью осциллографа

3.3.1. Измерение амплитуды исследуемого сигнала

Измерение амплитуды импульсов (Um на рис. I.I.a) выполняется с помощью имеющейся на экране осциллографа масштабной сетки. При измерениях напряжения (в нашем случае амплитуды) ручка плавной регу-. лировки усиления сигнала, расположенная соосно с переключателем

V/ДЕЛ., (ручка меньшего диаметра) должна быть повернута до упора по часовой стрелке. Только в этом случае цена клеток масштабной сет- ки экрана будет соответствовать положению переключателя V/ДЕЛ.

Оценив высоту изображения импульса по числу клеток (с учетом долей клеток - более мелких делений масштабной сетки), по положению переключателя V/ДЕЛ. определяют цену одной клетки. В нашем слу- чае (в положении переключателя 2 вольта на деление) она равна двум вольтам. Значение амплитуды находят путем умножения найденного чис- ла клеток на их цену с учетом дробных частей клеток (мелких делений). Для удобства отсчета изображение можно смещать по экрану. Возможные выбросы напряжения, возникающие из-за влияния паразитных факторов, при оценке амплитуды следует игнорировать.

3.3.2. Измерение длительности исследуемого импульса и его элементов (t_и,t_ф,t_с и Т на рис. I.I.a)

Измерение длительности сигналов производится так же с помощью масштабной сетки экрана осциллографа. Масштаб изображения по гори- зонтали задается переключателем ВРЕМЯ/ДЕЛ., расположенным справа от экрана, При измерениях временных параметров сигнала ручка плавной

регулировки частоты развертки - ПЛАВНО, расположенная соосно с пе- реключателем ВРМЯ/ДЕЛ. (ручка меньшего диаметра) должна быть по- вернута по часовой стрелке до упора.

Производя подсчет количества клеток (с учетом дробных деле- ний), укладывающихся по горизонтали на том или ином элементе сиг- нала, можно с учетом цены клеток (в милисекундах - m S , или в мик- росекундах - µ S ) определить его\ длительность. Чем меньше длитель- ность элемента сигнала, тем меньшая цена клеток необходима для точ- ного измерения. При выполнении измерений в данной лабораторной ра- боте для определения длительности импульса следует использовать це- ну 0,5 µ S на деление, а при определении длительности фронта и среза - 0,2 µ S на деление. Причем в последнем случае отсчет про- изводится по мелким делениям масштабной сетки, цена которых в дан- ном случае будет составлять 0,2/5 =0,04 мкс. Для удобства отсчета длительности фронта и среза импульса изображение можно смещать по экрану.

Измерение частоты следования импульсов производится косвенным методом - путем измерения периода Т (рис. I.I.6) и расчета частоты f = I/T . Очевидно, что для этого на экране осциллографа требуется развернуть два соседних импульса, уменьшая частоту развертки осцил- лографа переключателем ВРЕМЯ/ДЕЛ., путем установки его в положение

2 µ S .

4. Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе оформляется на двойном листке тет- радной бумаги. Отчет по данной работе должен содержать сведенные в таблицу:

1. исходные данные задания на бригаду;

2. результаты измерений;

3. рассчитанные относительные погрешности измерений. Отчет выполняется один на бригаду.