ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
Измерение физических величин электронно-лучевым осциллографом
Продолжительность лабораторной работы – 6 часов, самостоятельной – 3 часа.
Цель работы
изучить принцип действия и особенности конструкции двухканального электронного осциллографа типа GOS-620;
усвоить методы измерений параметров электрических сигналов с использованием электронного осциллографа;
приобрести навыки работы с осциллографом при измерении параметров электрических сигналов в режимах внутренней и внешней синхронизации.
Программа работы
Изучить настоящую инструкцию к лабораторной работе и предлагаемую литературу.
До включения в сеть осциллографа установить органы управления на передней панели осциллографа в исходное положение в соответствии с разделом "Подготовка к работе" данной инструкции.
После включения осциллографа в сеть произвести его балансировку.
Произвести калибровку коэффициента отклонения (чувствительности) и коэффициента длительности развертки.
Измерить амплитуду, частоту, период синусоидального и импульсного сигналов, временную задержку между двумя синхронными сигналами, длительность импульса, постоянное напряжение, ток. Результаты измерений занести в таблицы.
Сделать выводы по результатам измерений.
Приборы, используемые при выполнении лабораторной работы
1. Осциллограф двухканальный типа GOS-620.
2. Генератор звуковых частот типа Г3-118.
3. Импульсный генератор типа Г5-54.
4. Электронный вольтметр типа В3-33 или Щ 301-3.
5. Стабилизированный источник питания типа Б5-12.
Пояснения к работе
Электронные осциллографы предназначены для исследования формы электрических сигналов путем визуального наблюдения и измерения их временных и амплитудных значений.
Структура одноканального электронного осциллографа представлена на рисунке 1. Исследуемый сигнал подается на вход “Вх.Y” делителя 1 напряжения. Сигнал с выхода делителя напряжения поступает на вход усилителя 1 канала вертикального отклонения луча электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Усилитель линейно усиливает входной сигнал.
Для запуска и синхронизации генератора развертки может быть использован исследуемый сигнал (режим внутренней синхронизации), когда переключатели S1 и S2 установлены в положение 1, или внешний сигнал (режим внешней синхронизации), когда переключатель S1 установлен в положение 2, а переключатель S2 – в положение 1. Линейно-изменяющееся напряжение с выхода генератора развертки усиливается и поступает на горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ (пластины Х), перемещая электронный луч по горизонтали с постоянной скоростью. Таким образом, на экране осциллографа представляется зависимость входного сигнала от времени, при этом в режиме внешней синхронизации необходимо на гнездо “Внеш. синхр.” подать дополнительный сигнал, синхронный с исследуемым.
Для обеспечения возможности наблюдения и исследования фронта входных импульсных сигналов в канале вертикального отклонения используется линия задержки. Линия задержки обеспечивает задержку сигнала с выхода усилителя 1 относительно момента начала формирования линейно-изменяющегося напряжения в режиме внутренней синхронизации.
В приборе предусмотрена возможность поступления внешнего сигнала на горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ при подаче его на гнездо “Вх. Х”. В этом случае усилитель развертки отключается от генератора развертки и подключается к делителю канала горизонтального отклонения луча ЭЛТ (S 2 – в положении 2). В этом случае на экране осциллографа наблюдается входной сигнал, поданный на «Вх. У», в зависимости от сигнала, поданного на «Вх. Х».
Калибратор формирует напряжение, имеющее форму «меандра», стабильное по амплитуде и частоте, используемое для калибровки коэффициента отклонения усилителя 1 и коэффициента развертки по горизонтали.
Рисунок 1 – Структурная схема одноканального электронно-лучевого осциллографа
Двухканальные и двухлучевые осциллографы применяют для одновременного наблюдения осциллограмм двух сигналов на экране одной ЭЛТ.
Структура двухканального осциллографа типа GOS-620 представлена на рисунке 2.
Двухканальный осциллограф содержит два канала вертикального отклонения, электронный переключатель, который попеременно подает выходные сигналы каждого канала на одни и те же вертикально отклоняющие пластины обычной ЭЛТ. Оба канала идентичны. В составе каждого из них включен аттенюатор, эмиттерный повторитель, предварительный усилитель. Выходы обоих каналов соединены со входами электронного коммутатора, после которого включены общие для обоих каналов предоконечный усилитель, линия задержки и оконечный усилитель, выходное напряжение которого поступает на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ. Обычно предусматривают четыре режима работы каналов: одноканальный (работает либо первый канал, либо второй), чередования каналов (поочередное включение каналов после каждого хода развертки), прерывания (работают оба канала, но переключения производятся с высокой частотой, в нашем случае с частотой 250 кГц), алгебраического сложения (работают оба канала одновременно на одну нагрузку).
На передней панели осциллографа типа GOS-620 находятся следующие ручки:
POWER - кнопка включения и выключения питания прибора, INTEN, FOCUS -- управление яркостью и фокусировкой луча соответственно,
TRACE ROTATION - потенциометр для выравнивания горизонтального положения луча,
CAL – выход генератора калибровочного напряжения,
GND – корпус,
CH 1 (Х) - входной зажим 1-го канала,
CH 2 (Y) - входной зажим 2-го канала,
AC-GND-DC - переключатель выбора режима связи между входным сигналом и усилителем канала вертикального отклонения (при GND вход усилителя канала вертикального усилителя заземлен и входные зажимы рассоединены, АС – закрытый вход усилителя, т. е. на входе усилителя включен разделительный конденсатор, DC – открытый вход усилителя, т.е. на входе усилителя отсутствует конденсатор),
VOLTS/DIV - переключение чувствительности (от 5мВ/дел до 5В/дел),
VARIABLE – плавная регулировка чувствительности (в положении CAL чувствительность соответствует отображаемой величине, в положении х5 MAG чувствительность увеличивается в 5 раз),
CH1 & CH2 DC BAL - регулировка баланса усилителей каналов,
▲▼ POSITION, ◄ ► POSITION - вертикальное и горизонтальное перемещение луча,
VERT MODE - выбор режимов работы усилителей 1-го и 2-го каналов:
СН 1: осциллограф работает как одноканальный прибор только с 1-м каналом,
СН 2: осциллограф работает как одноканальный прибор только со 2-м каналом,
DUAL: осциллограф работает как двухканальный прибор с 1-м и 2-м каналами,
ADD: осциллограф показывает сумму (СН1 + СН2) или разность (СН1 – СН2) двух сигналов (если кнопка СН 2 INV нажата, то отображается разность СН1 – СН2),
ALT/CHOP - переключатель режима; если он отпущен, сигналы со входов 1-го и 2-го каналов наблюдаются на экране поочередно (обычно при высокой скорости развертки), при нажатом переключателе сигналы 1-го и 2-го каналов отображаются одновременно (обычно используется низкая скорость развертки),
CH2 INV - инвертирование входного сигнала 2-го канала,
EXT TRIG IN - входной зажим сигнала внешней синхронизации,
SOURCE – выбор сигнала синхронизации,
СН 1: когда переключатель VERT MODE установлен в положение DUAL или ADD, внутренняя синхронизация осуществляется сигналом со входа СН 1,
СН 2: когда переключатель VERT MODE установлен в положение DUAL или ADD, внутренняя синхронизация осуществляется сигналом со входа СН 2
– TRIG.ALT - когда переключатель VERT MODE установлен в положение DUAL или ADD, а на переключателе SOURCE выбран СН 1 или СН 2, при нажатом переключателе TRIG.ALT, он будет попеременно выбирать СН 1 и СН 2 для внутренней синхронизации,
– LINE – синхронизация осуществляется сигналом от сети,
– EXT - внешний сигнал, подаваемый через входной зажим EXT TRIG IN, используется для внешней синхронизации,
SLOPE - уровень синхронизации (в положении «+» синхронизация запускается, когда синхронизирующий сигнал пересекает уровень синхронизации в положительном направлении; в положении «-» синхронизация запускается, когда синхронизирующий сигнал пересекает уровень синхронизации в отрицательном направлении),
LEVEL – плавная регулировка уровня синхронизации,
TIME/DIV - регулировка времени развертки от 0,2мксек/дел до 0,5сек/дел ступенями,
SWP.VAR –изменение развертки по длительности в пределах одной ступени плавно ,
x 10 MAG – десятикратное увеличение по горизонтали (при нажатой кнопке),