Вопрос 5

Какие три формы волн может выводить Генератор Функций?

33. Верните настройки Генератора Функций как в пункте 30.

34. Настройте Генератор функций для вывода минимального пик-пик напряжения.

35. Измерьте выходное напряжение. Результаты занесите в таблицу 3.

Подсказка 1: Вы должны настроить Scalecontrol осциллографа для точного измерения ( или просто нажмите кнопку Autoscale 1-го канала).

Подсказка 2: Вы можете обнаружить, что при поворотеAmplitudecontrolГенератора Функций против часовой стрелки не приводит к результатам. Если это так, то чуть поверните его по часовой стрелке.

36. Настройте Генератор функций для вывода максимального пик-пик напряжения. Повторите шаг 35.

37. Откорректируйте FineFrequencycontrol, чтобы получить минимальную частоту вывода на установке на 5 кГц.

38. Измерьте и запишите результат.

Подсказка: Вам может понадобиться настроить Timebasecontrol осциллографа, чтобы провести точные измерение. На дисплее должен отображаться по крайней мере один полный цикл сигнала.

39. Откорректируйте FineFrequencycontrol, чтобы получить максимальную частоту вывода на установке на 5 кГц и повторите пункт 38.

40. Откорректируйте Coarsecontrol и FineFrequencycontrol, чтобы получить абсолютный минимум частоты вывода на установке на 5 кГц и повторите пункт 38.

41. Откорректируйте Coarsecontrol и FineFrequencycontrol, чтобы получить абсолютный максимум частоты вывода на установке на 5 кГц и повторите пункт 38.

Таблица 3

Минимальное выходное напряжение
Максимальное выходное напряжение
Минимальная частота (на 5 кГц)
Максимальная частота (на 5 кГц)
Абсолютный минимум частоты
Абсолютный максимум частоты

Дополнительное задание для студентов, использующих электронно-лучевой осциллограф (CRToscilloscope)

Дополнительное задание предназначено для студентов, использующих автономный 15/20 МГц двухканальный осциллограф вместо осциллографа NIELVIS.

1. Следуйте данному порядку настроек. Если не справляетесь – попросите помощи лаборанта.

Общие настройки

1. Установите контроль интенсивности ( Intensity ) приблизительно и три четверти пути его следования.

2. Установите Режим работы (Mode) в позицию CH A (CH 1).

Вертикальные насторйки

1. Установите контроль входной связи (inputcoupling) для обоих каналов в позицию АС.

2. Установите контроль вертикального ослабления (verticalattenuation) для обоих каналов в позицию 1 В/дел.

3. Заблокируйте контроль вертикальной калибровки затухания (verticalattenuationcalibration).

4. Установите контроль вертикальной позиции (verticalposition) для обоих каналов примерно в середину.

Горизонтальные настройки

1. Установите контроль горизонтальной временной оси ( HorizontalTimebase) в позицию 0,5 мс/дел.

2. Заблокируйте контроль горизонтальной калибровки временной оси (HorizontalTimebaseCalibration) .

3. Установите контроль горизонтальной позиции ( Horizontalposition) в середину.

Управление

1. Установите контроль SweepMode( Режим Развертки) в позицию AUTO

2. Установите контроль TriggerLevel в положение блокировки (locked). Если положение блокировки отсутствует, то установите его примерно в среднее положение.

3. Trigger Source вположение CH A (или INT)

4. Trigger Source Coupling вположение AC

Включение

1. Включите осциллограф и дайте ему «разогреться». Через 30 секунд должен появиться след на его дисплее.

Если след не появился, повторите процедуру и проверьте правильность настроек. Если след все еще не появился, сообщите лаборанту.

2. Настройте Intensitycontrol так, чтобы след не был слишком ярким.

3. Отрегулируйте резкость следа с помощью Focuscontrol.

Тестирование

Используйте провод осциллографа для соединения 1 канала (CHA) с выходом осциллографа CAL.

Примечание: Если осциллограф работает правильно, на его экране должна появиться стабильная квадратичная последовательность.

При измерении амплитуды сигнала переменного тока (AC) с использованием осциллографа, общим является измерение его пик-пик напряжения. То есть, сигнал измеряется от своего нижнего значения к самому верхнему. Это иллюстрирует рисунок 11.

2. Используя VerticalAttenuationcontrol 1-го канала, сделайте изображение сигнала на экране таким большим, насколько это возможно, не пересекая верхнюю и нижнюю линии.

3. Используйте HorizontalPositioncontrol для выравнивания верхней части сигнала и середины вертикальной линии на экране.

4. Используйте VerticalPositioncontrol 1-го канала для перемещения нижней части сигнала так, чтобы она касалась любой горизонтальной линии на экране.

Экран осциллографа должен выглядеть так, как показано на рисунке 12:

5. Посчитайте количество делений с низу в верх.

Подсказка: цена деления = 0.2

6. Перемножьте количество делений с заданными в настройках VerticalAttenuation.

Например, если вы насчитали 6.6 делений при заданных настройках VerticalAttenuation, равных 0.5 В/дел, то просто перемножьте 6.6 и 0.5. Итог –пик-пик напряжение составляет 3.3 В, но измерения могут отличаться.

7. Занесите измерения в таблицу 4:

Пик-пик напряжение с выхода CAL

Другой способ измерения амплитуды сигнала переменного тока заключается в измерении его периода. Период – время прохождения полного цикла (рисунок 13):

8. Используйте HorizontalTimebasecontrol для создания CAL сигнала осциллографа максимально возможно ширины, при этом должен быть показан один полный цикл.

9. Input Coupling control вположение GND (заземлить).

10. Используйте VerticalPositioncontrol 1-го канала для выравнивания следа с горизонтальной линией через середину экрана.

11. Верните InputCoupling 1-го канала в положение AC.

12. Используйте HorizontalPositioncontrol для выравнивания начала сигнала с первой вертикальной линией на экране.

Экран должен выглядеть так, как показано на рисунке 14:

13. Посчитайте количество делений для одного полного цикла сигнала.

Подсказка: Цена деления = 0.2

14. Перемножьте количество делений с заданными в настройках HorizontalTimebasecontrol.

Например, если вы насчитали 8.6 делений при заданных настройках VerticalAttenuation, равных 5 мс/дел, то просто перемножьте 8.6 и 5мс. Итог –пик-пик напряжение составляет 43 мс, но измерения могут отличаться.

15. Занесите результат в таблицу 5.

16. С помощью известного периода посчитайте частоту сигнала.

Период
Частота

Расчет частоты из периода

Напомним, что периодом сигнала является время одного полного цикла сигнала. Единицы измерения периода – секунды.

По определению, частота – количество циклов сигнала, совершенных в единицу времени.

Итак, для расчета частоты сигнала достаточно разделить 1 секунду на его известный период.

Формула:

17. Вернитесь к третьей части лабораторной работы.

Лабораторная работа 2 – Знакомство с экспериментальным подключаемым модулем DATExadd-inmodule

Введение

Экспериментальный подключаемый модуль EmonaDATEx, разработанный для NIELVIS помогает людям понять принципы систем связи и телекоммуникаций. Это позволяет возврат к жизни блок-схем, которыми заполнены учебники по коммуникациям. Блок-схема является упрощенным представлением более сложной схемы.

Блок-схемы используются для объяснения принципа работы электронных систем (таких как радиопередатчик) без необходимости описывать подробности работы самой схемы. Каждый блок представляет собой часть схемы, которая выполняет определенную функцию и называется в соответствии с ней. Например сумматор, фильтр, фазовращатель и т.д.

DATEx содержит коллекцию блоков (называемых модулям), которые вы можете компилировать для реализации десятков блок-схем системы связи и телекоммуникаций.

Экспериментальная часть

Данная лабораторная работа состоит из трех независимых частей ( 2-1, 2-2, 2-3). Каждая из них знакомит вас с аналоговыми модулями DATEx. Ожидается, что вы уже закончили выполнение 1 лабораторной работы, или по крайней мере уже знакомы с системой NIELVIS и ее набором виртуальных инструментов.

Выполнение частей 2.1 и 2.2. займет приблизительно по 50 минут, и выполнение части 2.3. – 25 минут.

Некоторые вещи, которые необходимо знать

Данное поле содержит определения некоторых терминов, используемых в лабораторной работе. Вероятно, вы знакомились с ними раньше, все же имеет смысл минуту прочесть их, чтобы проверить ваше понимание.

Два сигнала, которые идут по одной фазе друг с другом достигают ключевых точек на форме волны (такие как пики и точки пересечения с нулем) в одинаковое время, независимо от их размера.

Два сигнала не по фазе достигают ключевых точек на волне в разное время. Пример показан на рисунке 3 ниже.

Разница в фазах описывает на сколько два сигнала находятся не в одной фазе и измеряется в градусах (как градусы окружности). Сигналы, находящиеся в одной фазе, имеют разницу фаз в 0°. Сигналы вне фазы имеют разницу фаз более 0°, но менее 360°.

Синусоида является повторяющимся сигналом с формой, показанной на рисунке 2.

Косинусоида является той же синусоидой, которая находится вне фазы с другой синусоидой на ровно 90°. Синусоида и косинусоида показаны на рис.3. (Они не помечены, потому что в этом случае неважно, какая из них является чем).

2.1. – Модули главного сигнала, речи и усилителя

Модуль главного сигнала

Модуль главного сигнала – генератор переменного тока или осциллятор. Модуль имеет 6 выходов, обеспечивающих следующее:

Аналоговые:

• Синусоиду частотой 2,083kHz

• 100 kHz синусоиду

• 100 kHzкосинусоиду

Цифровые

• Последовательность 2.083 kHz

• 8.33 kHz

• 100 kHz

Каждый сигнал доступен на разъеме лицевой панели модуля, который соответственно обозначен. Важно знать, что все сигналы синхронизированы.

Процедуры

1. Запустите программное обеспечение NIELVIS по предписанию инструктора.

Примечание: После успешной загрузки программного обеспечения NIELVIS, появится окно под названием «Мастер запуска инструмента ELVIS».

2. П одсоединить установку, как показано на рис.1 ниже.

Эта установка может быть обозначена следующей диаграммой на рисунке 2 ниже.

3. У становите осциллограф NIELVIS на каждую процедуру в Эксперименте 1 (страницы 1-13) и убедитесь, что рычаг Источника синхронизации (TriggerSource) поставлен на режим СН А.

4. Подкорректировать режим Временной оси (Timebase) осциллографа для просмотра только двух или около того циклов модуля Основных сигналов с выходом 2кГц синус.

5. С помощью функции измерителя нахождения амплитуды (пик-пик) осциллографа модуля Основных Сигналов с выходом синуса 2кГц. Зафиксируйте это в Таблице 1 ниже.

Примечание: если вы используете одиночный осциллограф, совершайте измерение амплитуды по инструкциям в дополнительном материале Эксперимента 1 (см. стр. 1-20).

6. Измерьте и запишите частоту модуля Основных сигналов с выходом синуса 2кГц.

Примечание: Если вы используете стандартный ЭЛТ-сферы, рассчитайте частоту измеренного периода по инструкциям в дополнительном материале Эксперимента 1 (см. стр. 1-21 и 1-22).

7. Повторите шаги 12-14 для двух других аналоговых выходов модуля Основных сигналов.

Таблица 1	Выходное напряжение	Частота
2 кГц синус
100 кГц косинус
100кГц синус

Как вы наверное заметили, нет существенной разницы между модулями Основных сигналов выхода синуса и косинуса. Они оба являются синусоидами 100кГц. Однако эти два сигнала находятся не по фазе друг к другу.

Операциям нескольких систем коммуникаций и телекоммуникаций очень важно, чтобы две (или больше) синусоидами были одинаковой частоты, но не по фазе друг к другу (обычно на некоторое количество). Два выхода модуля Основных Сигналов удовлетворяют этому требованию и на 90° не по фазе. Следующая часть эксперимента позволяет вам увидеть это самим.

8. Подключите устройство как показано на рис.3 ниже.

Примечание: несмотря на то, что это не показано, черные провода от осциллографа необходимо заземлить, т.е. вставить в ячейки GND.

9. Активизируйте вход канала В осциллоскопа нажатием кнопки Вкл/Выкл (ON/OFF) на рычаге Дисплей (Display) Канала В.

Примечание1: После этого вы должны увидеть появление второго сигнала на дисплее, который выражен другим цветом к сигналу Канала А.

Примечание 2: Вы можете заметить, что два сигнала не выглядят как чистые синусоиды, которые были показаны ранее. Что важно отметить, сигналы не изменили формы. Искаженный дисплей говорит о начале работы осциллографа NI ELVIS и модуля сбора данных на грани своих возможностей (по причинам, не описываемых в этом документе).