5. Методичні вказівки щодо виконання практичної роботи

5.l. Перевірка номінальних значень коефіцієнтів відхилення та розгортки (п. 2.1) проводиться шляхом подачі на вхід каналу вертикального відхилення (вхід "Y") сигналу з відомою амплітудою і частотою з виходу, вбудованого в осцилограф джерела каліброваного сигналу, який називають калібратором. Отримавши стійке зображення декількох періодів сигналу калібратору, встановити розмір зображення по вертикалі не менше 2/3 висоти екрана, при цьому плавний регулятор коефіцієнта відхилення повинен бути встановлений в каліброване положення (за годинниковою стрілкою до упору). Фактичне значення коефіцієнта відхилення визначають за формулою:

де U_m – пікове значення сигналу, що виробляється калибратором;

L_B – лінійний розмір зображення цього сигналу на екрані осцилографа по вертикалі.

Фактичне значення коефіцієнта розгортки обчислюють за формулою:

де T_К – період сигналу калібратору;

F_К – частота сигналу калібратору;

n – число спостережуваних повних періодів сигналу калібратору;

L – розмір осцилограми пo горизонталі, відповідний n періодів сигналу калібратору.

Фактичні значення коефіцієнтів не повинні відрізнятися від номінальних, зазначених близько відповідних перемикачів, не більше ніж на 10%.

Якщо це не виконується, встановити номінальні значення коефіцієнтів відхилення та розгортки за допомогою підлаштування регуляторів.

5.2. Виконати вимірювання параметрів синусоїдального сигналу (відповідно до п. 2.2). При цьому слід використовувати електронно – променевий осцилограф і вимірювальний високочастотний генератор сигналів.

5.2.1. Зібрати схему вимірювання відповідно до рис.2.

Рисунок 2 Схема для вимірювання параметрів синусоїдального сигналу

1 – вихід генератора сигналів;

2 – вхід Y підсилювача вертикального відхилення осцилографа.

5.2.2. Відповідно до інструкцій з експлуатації підготувати до роботи прилади що використовуються у схемі рис. 2

5.2.3. Встановити вихідну напругу і частоту генератора за завданням викладача.

5.2.4. У режимі внутрішньої синхронізації зміною коефіцієнта відхилення перемикачем V/справ. або mV/справ. встановіть оптимальний розмір зображення по вертикалі (2/3 розміру екрана по вертикалі), а ступінчастим перемикачем коефіцієнта розгортки (час/справ.) отримаєте зображення одного періоду сигналу. Замалювати осцилограму в масштабі 1:1 на міліметровому папері, вказавши частоту, напругу, значення КГ і КВ, при яких було отримано зображення.

5.2.5. Не змінюючи параметрів вихідного сигналу генератора, отримати стійке зображення на екрані осцилографа двох, а потім п'яти періодів синусоїдального сигналу. Замалювати осцилограми, вказавши дані, за яких ці осцилограми були отримані. Зробити висновок про те, що необхідно для збільшення в n разів числа спостережуваних періодів синусоїдального сигналу і за яких умов зображення буде нерухомим.

5.2.6. Виміряти за допомогою осцилографа пікове значення напруги досліджуваного сигналу.

УВАГА: при вимірюванні напруги сигналу плавний регулятор коефіцієнта відхилення повинен бути встановлений в каліброване положення. Оцінити похибку вимірювання. Записати результат вимірювання.

5.2.7. Виміряти період досліджуваного сигналу.

УВАГА: при вимірюванні часових інтервалів плавний регулятор коефіцієнта розгортки повинен бути встановлений в каліброване положення. Оцінити похибку вимірювання. Записати результат вимірювання.

5.3. У режимі внутрішньої синхронізації осцилографа виконати вимірювання пікового значення і тривалості імпульсних сигналів: симетричного прямокутного, пилкоподібного і трикутного (відповідно до п. 2.3). При цьому слід використовувати електронно – променевий осцилограф і вимірювальний генератор сигналів спеціальної форми.

5.3.1. Зібрати схему вимірювання відповідно до рис.3. Встановити відкритий вхід осцилографа (каналу Y).

Рисунок 3 Схема для вимірювання параметрів імпульсних сигналів в режимі лінійної розгортки осцилографа.

1 – вихід генератора сигналів;

2 – вхід Y підсилювача вертикального відхилення осцилографа.

5.3.2. Встановити на виході генератора сигналів спеціальної форми сигнал прямокутної форми.

5.3.3. У режимі внутрішньої синхронізації отримати на екрані стійке зображення одного періоду досліджуваного сигналу. При цьому калібрований коефіцієнт відхилення КB необхідно вибрати таким, щоб розмір по вертикалі був не менше 2/3 екрану, що забезпечує мінімальну похибку вимірювання. Плавний регулятор коефіцієнта відхилення повинен бути в каліброваному положенні. Замалювати осцилограму в масштабі 1:1 на міліметровому папері, вказавши положення нульової лінії і значення каліброваних коефіцієнтів відхилення та розгортки, при яких було отримано зображення імпульсу. Виміряти за допомогою осцилографа пікове значення і тривалість досліджуваного сигналу. Оцінити похибки вимірювання . Записати результати вимірювання в табл.2.

Таблиця 2 Результати вимірювання пікового значення і тривалості імпульсних сигналів

5.3.4. Перевести вимірювальний генератор, встановивши режим формування сигналів пилкоподібної форми. Повторити вимірювання, зазначені в п.5.3.3.

5.3.5. Перевести вимірювальний генератор в режим формування сигналів трикутної форми і повторити вимірювання, зазначені в п.5.3.3.

5.3.6. Встановити закритий вхід осцилографа (канал Y), повторити вимірювання за пп.5.3.3, 5.3.4, 5.3.5, сформулювати і записати висновок за результатами вимірювання.

Методичні вказівки до пп. 5.3.3, 5.3.4, 5.3.5.

При вимірах амплітуди і тривалості імпульсних сигналів слід керуватися методикою, викладеною в [2] на с.74 – 76, і проводити операції в послідовності, зазначеної у відповідній інструкції з експлуатації приладу.

5.4. У режимі зовнішньої синхронізації осцилографа провести вимірювання тривалості фронту і зрізу імпульсного сигналу (відповідно до п.2.4 практичної роботи). При цьому слід використовувати електронно – променевий осцилограф і вимірювальний генератор періодичної послідовності однополярних прямокутних імпульсних сигналів.

5.4.1. Зібрати схему вимірювання відповідно до рис.4.

Рисунок 4 Схема вимірювання тривалості фронту і зрізу імпульсного сигналу в режимі зовнішньої синхронізації осцилографа

1. вихід синхроімпульсів;

2. вхід зовнішньої синхронізації;

3. вихід основних імпульсів;

4. вхід підсилювача Y.

5.4.2. У відповідності з інструкцією по експлуатації генератора імпульсів підготувати його до роботи.

5.4.3. Перевести осцилограф в режим зовнішньої синхронізації, вибрати полярність і амплітуду синхроімпульсів генератора, а також рівень зовнішньої синхронізації осцилографа такими, щоб отримати стійке зображення осцилограми.

Значення коефіцієнта розгортки вибрати таким, при якому зображення фронту (зрізу) займатиме принаймні один великий поділ масштабної сітки.

На генераторі прямокутних імпульсів виставити величину затримки імпульсного сигналу на основному виході щодо синхроімпульсів таким, щоб зображення фронту, а потім зрізу, досліджуваного імпульсу вийшло на зручній для спостереження ділянці горизонтальній осі масштабної сітки. Регулюючи напругу вихідного сигналу генератора і встановлюючи коефіцієнт відхилення КB, отримати оптимальний розмір осцилограми по вертикалі, що забезпечує мінімальну похибку вимірювання.

5.4.4. Замалювати осцилограми фронту і зрізу (окремо) в масштабі 1:1 на міліметровому папері, вказавши значення коефіцієнта розгортки, при якому було отримано зображення.

5.4.5. Виміряти з масштабної сітки тривалості фронту і зрізу. Оцінити похибки вимірювання. Записати результати вимірювань в табл.3.

Таблиця 3 Результати вимірювання тривалості фронту і зрізу імпульсного сигналу в режимі зовнішньої синхронізації осцилографа

Форма сигналу	Результати вимірювання тривалості фронту			Результати вимірювання тривалості зрізу
	виміряне значення	похибка вимірювання	результат вимірювання		виміряне значення	похибка вимірювання	результат вимірювання

Методичні вказівки до п.5.4.5.

Тривалість фронту τ_ф і зрізу τ_з вимірювати між рівнями 0,1 і 0,9U_т, при цьому слід керуватися методикою, викладеною в [2] на с.74 – 78 і проводити операції в послідовності, зазначеної у відповідній інструкції з експлуатації приладу.

5.5. Виміряти фактичну смугу пропускання каналу вертикального відхилення (п.2.5). При цьому слід використовувати електронно – променевий осцилограф, мілівольтметр змінного струму, низькочастотний і високочастотний генератори сигналів.

5.5.1. Зібрати схему вимірювання відповідно до рис.5.

Рисунок. 5 Схема для вимірювання АЧХ

1. вихід генератору;

2. вхід вольтметра;

3. вхід Y осцилографа

5.5.2. У режимі внутрішньої генерації синусоїдального сигналу генератора встановити опорну частоту F_оп, рівну 1/20 f_В, де f_В – верхня гранична частота смуги пропускання каналу Y, а середньоквадратичне значення напруги порядку 100 мВ.

Переконайтеся, що осцилограф знаходиться в режимі внутрішньої розгортки і внутрішньої синхронізації. Встановити за допомогою ступеневого перемикача каліброваного коефіцієнта відхилення і плавного регулятора коефіцієнта відхилення розмах осцилограми по вертикалі близько 2/3 висота екрана. Регулюючи коефіцієнт розгортки і синхронізацію, домогтися стійкого зображення 8 – 10 періодів синусоїдального сигналу на екрані ЕПТ. Зафіксувати показання вольтметра і значення розміру.

5.5.3. Встановити закритий вхід каналу Y за допомогою установки перемикача входу в положення "~".

5.5.4. Збільшуючи частоту сигналу і підтримуючи показання вольтметра постійними, домогтися, щоб розмір зображення по вертикалі зменшився в рази, тобто склав 0.707Н₀. Значення частоти генератора в цьому випадку буде відповідати верхній граничній частоті смуги пропускання каналу вертикального відхилення f_В. Зафіксувати це значення і порівняти його зі значенням, зазначеним у метрологічних характеристиках. Якщо за допомогою низькочастотного генератора не вдасться досягти верхньої граничної частоти каналу вертикального відхилення, то необхідно замінити його високочастотним генератором. При переході з одного генератора на інший необхідно підтримувати напругу сигналу на вході осцилографа незміною; положення ручок регулювань коефіцієнтів відхилення в каналі Y не змінювати.

5.5.5. Підтримуючи рівень вихідного сигналу генератора постійним, зменшити частоту низькочастотного генератора до тих пір, поки розмір зображення не зменшиться в ÷ раз, що відповідає зменшенню коефіцієнта передачі на 3дБ (до значення 0.707 Н₀). Значення частоти генератора при цьому дорівнюватиме нижньої граничної частоти смуги пропускання каналу вертикального відхилення f_Н . Зафіксуйте значення цієї частоти.

5.5.6. Встановіть відкритий вхід каналу "Y" за допомогою установки перемикача входу в положення " ". Переконайтеся, що при відкритому вході зменшення коефіцієнта передачі на низьких частотах не відбувається.

5.6. Виконати вимірювання параметрів амплітудо – модульованого гармонійного сигналу (п. 2.6). При цьому слід скористатися схемою рис. 5, зібраної в п.5.5.1.

5.6.1. У режимі зовнішньої амплітудної модуляції генератора за завданням викладача встановити частоту і вихідну напругу генератора. Отримати стійке зображення вихідної напруги на екрані ЕПТ осцилографа. Замалювати осцилограму.

5.6.2. Перевести генератор в режим внутрішньої амплітудної модуляції. За завданням викладача встановити коефіцієнт амплітудної модуляції.

5.6.3. У режимі внутрішньої синхронізації осцилографа отримати на екрані стійке зображення амплітудо – модульованого синусоїдального сигналу. При цьому калібрований коефіцієнт відхилення К_В необхідно вибрати таким, щоб був прийнятним розмір по вертикалі, що забезпечує мінімальну похибку (рекомендується, щоб розмір осцилограми по вертикалі становив (60 80) % від загального розміру), а коефіцієнт розгорнення К_Г вибрати таким, щоб по осі часу вкладалося 2 – 3 періоди модулюючої напруги. Замалювати осцилограму в масштабі 1:1 на міліметровому папері, вказавши частоту, напругу (без модуляції), виставлений коефіцієнт амплітудної модуляції, значення каліброваних коефіцієнтів відхилення та розгортки, при яких було отримано зображення амплітудо – модульованого сигналу. Зробити висновок про те, яку частоту розгортки необхідно встановити, щоб окремо виміряти параметри модулюючої і модульованої напруг.

5.6.4. За методом лінійної розгортки виміряти коефіцієнт амплітудної модуляції. Оцінити похибку вимірювання коефіцієнта модуляції. Записати результат вимірювання.

Методичні вказівки до п.5.6.4

На рис.6 показано графік амплітудо – модульованого коливання.

Рисунок 6. Амплітудо – модульоване коливання

За визначенням коефіцієнт амплітудної модуляції M визначається за формулою:

де – амплітудні значення модулюючої і модульованої напруги відповідно.

При вимірюванні коефіцієнта амплітудної модуляції осцилографічним методом за способом лінійної розгортки на екрані осцилографа отримують 2 – 3 періоди модулюючої напруги. Для отримання нерухомої осцилограми генератор розгортки синхронізується модулюючою напругою. Вимірявши за допомогою масштабної сітки максимальний розмір зображення A = 2 U_макс і мінімальний, Б = 2 U_мін, згідно з наведеною вище формулою, отримуємо:

Оцінку похибок слід проводити за методикою оцінки похибок непрямих вимірювань.