1. Измерение периода сигнала методом калиброванной шкалы

Собрать схему из функционального генератора и осциллографа (рисунок 5.2). Амплитуда сигнала U=10 В , а частота f - в соответствии с табл.2.1. Подбирать такое значение коэффициента развертки К_Р (время/деление), чтобы исследуемый период Т занимал большую часть экрана. Измерить линейные размеры периода l в делениях. По формуле определить результат измерения периода сигнала. Сравнить с рассчитанным значением и найти погрешность измерения .

Рисунок 2.1

Таблица 2.1

f, Гц - на источнике	10	50	125	500	1200
Тизм, с – по осциллографу
Трасч , с – рассчитано
 - погрешность

2.Исследование фигур Лиссажу при измерении частоты сигнала методом сравнения

Составить схему, представленную на рисунке 2.2. К осциллографу на вход канала А подать эталонный синусоидальный сигнал с функционального генератора, а на вход канала В – исследуемый сигнал с источника переменного напряжения (U=7 В; f_И=1 кГц). Осциллографическая развертка - синусоидальная (режим В/А). Установить частоту f_Э генератора в соответствии с таблицей 5.2. Для каждого значения f_Э зарисовать фигуру Лиссажу и рассчитать отношение чисел пересечений данной фигурой горизонтальной и вертикальной линий. Частота исследуемого сигнала определяется по формуле .

Рисунок 2.2

Таблица 2.2

fЭ, кГц	0,25	0,5	1	2	3	4	5
Фигуры Лиссажу

Содержание отчета: Отчеты о лабораторных работах выполняются в тетради. По каждому пункту задания: указать название пункта работы; нарисовать схему измерения; подготовить таблицы по каждому пункту, а при необходимости – графики; привести расчеты по результатам измерений и исходным данным; сделать выводы по каждому пункту задания.

Контрольные вопросы:

1. Назначение, состав канала горизонтального отклонения луча в составе осциллографа. Виды осциллографических разверток.

2. Состав и принцип работы генератора линейной развертки.

3. Назначение и состав схемы синхронизации канала Х осциллографа.

4. Назначение линии задержки в канале У.

5. Физическая сущность коэффициента развертки.

Практическое занятие № 3

Тема: «Спектральный синтез измерительных сигналов»

Методика выполнения работы

1. Теоретическая часть

Периодический сигнал с периодом T может быть разложен в ряд Фурье:

, (1)

где ; ; - круговая частота первой (основной) гармоники сигнала; и - соответственно амплитуда и начальная фаза k-й составляющей (гармоники) сигнала.

Проведем анализ спектра периодической последовательности импульсов. В соответствии с выводом спектрального представления колебаний о соотношении спектров подобных колебаний можно сразу сказать, что они должны обладать одинаковыми по форме спектрами. Непосредственным расчетом спектра получим подтверждение этого вывода. По формуле (1) находим

. (2)

Комплексная амплитуда , содержит только вещественную часть, т. е.

, (3)

С учетом этих соотношений ряд Фурье (1) запишется так:

. (4)

При скважности T/t_u=2 сиг­нал и амплитуды гармоник определяются как:

, . (5)

Три составляющие спектра периодической последовательности прямоуголь­ных импульсов концентрируют подавляющую часть энергии колебания. Однако форма импульсов, образуемых этими составляющими (см. рис. 3.1), теперь не будет прямоугольной; такую форму обеспечивает лишь, бесконечная совокупность гармоник. Исключение из полной совокупности спектральных составляющих неко­торой ее части приводит к сокращению занимаемой полосы частот и к одновремен­ному искажению формы колебания.

Большинство искажений периодического сигнала приводит к изменению его формы, т.е., к изменению параметров гармоник сигналов. Возникает необходимость проведения анализа зависимости формы сигнала (во временной области) от изменения параметров его гармоник. Подобные исследования были проведены на примере импульсного сигнала вида (5) при ограничении его гармонических составляющих числом N=5.

Рисунок 3.1 - Временные эпюры и спектральные составляющие импульсного сигнала со скважностью при числе гармоник: N= (а); k=1 (б); k =1, 3 (в); k =1, 3, 5 (г)

Для проведения вычислительного эксперимента была задействована электронная лаборатория на базе компьютерной программы Electronics Workbench 5.0 [22]. Диалоговое окно программы с исследуемой схемой представлено на рисунке 2. Рассматривался частный случай скважности импульсов , позволяющий ограничиться тремя формирователями синусоидальных сигналов, имитирующих источники 1-й, 3-й и 5-й гармоник.

Рисунок 3.2 – Диалоговое окно программы Electronics Workbench 5.0

при исследовании искажений импульсного сигнала