Методическое пособие 568
.pdf- внутренняя, за счет выделения в БС синхроимпульсов из исследуемого сигнала первого или второго каналов вертикального отклонения.
Режим синхронизации выбирается переключателем «Режим» с положениями «Внешн.» (от внешнего источника), «Внутр. 1» и «Внутр. 2» (от входного сигнала первого или второго). Переключатель З/О выбирает закрытый или открытый вход для внешнего синхросигнала.
Переключатель « » определяет способ формирования начала развертки по фронту («+») или срезу («-») синхроимпульса.
Используют два режима работы генератора развертки: - непрерывной развертки, в котором пилообразные
импульсы развертки формируются всегда и независимо от наличия или отсутствия синхроимпульсов от БС и входного сигнала осциллографа;
- ждущей развертки, в котором каждый очередной пилообразный импульс развертки выдается в ответ на поступивший синхроимпульс от БС, и если они не поступают, то развертка луча отсутствует (на экране нет изображения).
Наиболее устойчивое изображение получается в режиме ждущей развертки и внешней синхронизации.
Режим развертки выбирается ручками «Уровень» (над переключателем режима) и «Стабильность».
РАБОТА С ОСЦИЛЛОГРАФОМ
Осциллограф включается тумблером «Сеть» и при отсутствии входного сигнала на экране появляется изображение горизонтальной линии.
Ручка «Стаб.» устанавливается в крайнее правое положение, а ручка «Уровень» - в среднее, при этом осциллограф будет работать в режиме непрерывной развертки.
Изображение луча может отсутствовать по следующим причинам:
- недостаточна яркость луча, тогда требуется ручку «Яр-
90
кость» повернуть вправо; - луч смещен за пределы экрана, тогда необходимо
установить требуемое положение луча ручками смещения по вертикали и горизонтали.
На экране наблюдается горизонтальная линия с началом
влевой части экрана. После подачи входного сигнала устанавливаются требуемые размеры изображения по вертикали переключателем чувствительности канала вертикального отклонения луча (В/дел.) и по горизонтали переключателем скорости развертки (с/дел.). Изображение может быть неустойчивым.
Для формирования устойчивого изображения выполняется синхронизация осциллографа (в режиме внешней синхронизации на вход «1:1» БС должен быть подан внешний синхросигнал). Для этого ручка «Стаб.» из крайнего правого положения поворачивается влево до погасания луча и возвращается назад до появления изображения. Затем ручкой «Уровень» в окрестности среднего положения добиваются стабилизации (хотя бы частичной) изображения. После этого опять поворачивают ручку «Стаб.» влево до погасания луча и возвращают назад до появления изображения, а затем вновь ручкой «Уровень» добиваются его устойчивости.
Процедура синхронизации повторяется 2-3 раза, при этом устанавливается режим ждущей развертки, в котором синхронность не нарушается при переключении переключателей чувствительности канала вертикального отклонения или скорости развертки.
По осциллограмме входного сигнала можно проводить измерения его уровня (амплитуды) и временных параметров (например, периода повторения) по их размерам в делениях сетки с последующим вычислением их величины по цене деления сетки.
Необходимо следить, чтобы ручки плавной регулировки входного переключателя и скорости развертки находились
вкрайнем правом положении (в защелке), в противном слу-
чае будет нарушаться калибровка вертикальной и горизонтальной осей изображения.
91
11.1.4. Лабораторный стенд
Лабораторный стенд предназначен для выполнения лабораторных работ. Его внешний вид показан на рис. 11.6. Для каждой лабораторной работы используется специальная плата с установленными элементами (на стенд можно установить две платы).
Рис. 11.6
Ток в исследуемой цепи измеряется миллиамперметром (МА), расположенным в верхней части стенда, его вход расположен рядом с измерителем тока. Предел измерения выбирается переключателем «Предел» с положениями 0,5 мА, 2 мА и 5 мА.
11.2.Лабораторные работы
11.2.1.Лабораторная работа № 1
Ознакомительная
11.2.1.1.В ходе лабораторной работы необходимо получить инструктаж по технике безопасности (прил. 1), ознако-
92
миться с измерительными приборами, приобрести простейшие навыки измерений тока, напряжения и сопротивления, ознакомиться с работой осциллографа.
11.2.1.2.К цепи, схема которой показана на рис. 11.7, подключите генератор гармонических сигналов, вольтметр и амперметр. С помощью вольтметра установите напряжение источника 4 В на частоте 40 кГц.
11.2.1.3.Установите максимальное переменное сопротивление R2 , измерьте его значение. Измерьте ток в цепи.
11.2.1.4.Установите минимальное сопротивление R2 , вновь измерьте ток в цепи.
Рис. 11.7 |
|
|
11.2.1.5. Переключите вольтметр к выходу |
цепи |
|
(рис. 11.7), установите максимальное сопротивление |
R2 , из- |
|
мерьте на нем напряжение. Изменяя сопротивление |
R2 , |
про- |
анализируйте изменение напряжения, сделайте выводы.
11.2.1.6. Подключите к выходу цепи осциллограф, установите устойчивое изображение напряжения, измерьте амплитуду и период сигнала.
93
11.2.1.7. Проанализируйте полученные результаты. От-
чет по ознакомительной лабораторной работе не оформляется.
11.2.2. Лабораторная работа № 2
Резистивный делитель напряжения
11.2.2.1. Освойте расчетные соотношения.
В цепи на рис. 11.8 общее сопротивление RОБЩ после-
довательно соединенных элементов R1 |
и R2 (емкость C от- |
ключена) определяется выражением |
|
RОБЩ R1 R2 . |
(11.1) |
Рис. 11.8
Общий ток в цепи I вычисляется по законуОма,
I |
V1 |
, |
(11.2) |
|
|||
|
RОБЩ |
|
|
а затем определяются напряжения на сопротивлениях R1 и R2 соответственно
V12 |
I R1 |
, |
V2 |
|
(11.3) |
I R2. |
||
|
94 |
|
Напряжение V12 |
на сопротивлении R1 |
можно вычислить и по |
|||||||
второмузакону Кирхгофа (сравните результаты) |
|
|
|||||||
|
|
|
V12 V1 V2 |
|
|
|
(11.4) |
||
(фазы этих напряжений одинаковы). |
|
|
|
|
|
||||
Потребляемые в сопротивлениях R1 и R2 |
мощности для |
||||||||
действующих значений тока I и напряжений V1 |
и V2 равны |
||||||||
|
P I2 |
R I V V2 |
/R , |
|
|
||||
|
1 |
1 |
12 |
12 |
1 |
|
|
(11.5) |
|
|
P I2 |
R |
|
I V V2 |
/R . |
|
|||
|
2 |
|
|
||||||
|
2 |
|
2 |
2 |
2 |
|
|
||
Потребляемая от источника мощность PОБЩ |
равна |
||||||||
|
P |
|
|
I V I |
2R |
|
. |
|
(11.6) |
|
ОБЩ |
|
1 |
ОБЩ |
|
|
|
||
11.2.2.2. Соберите цепь с двумя вольтметрами, показан- |
|||||||||
ную на рис. |
11.8. |
Установите |
|
напряжение |
источника |
||||
V1 4 6В с частотой |
f 40 кГц и максимальное сопротивле- |
||||||||
ние R2 , измерьте омметром его величину.
Измерьте протекающий ток I и напряжения V1 и V2 . По второму закону Кирхгофа в резистивной цепи найдите напряжение
|
|
|
V12 V1 |
V2 |
|
|
|||
на сопротивленииR1 , результаты внесите в табл. 11.1. |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Таблица 11.1 |
|||
|
I мА |
V1 В |
V2 В |
|
V1,2 В |
IР мА |
VР |
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По известным напряжению V1 и сопротивлениям |
R1 и |
|||||||
R2 рассчитайте ток в цепи IР и напряжение VР на сопротивле-
нии R2 , результаты запишите в табл. 11.1. Сформулируйте и запишите выводы.
95
|
11.2.2.3. По измеренным значениям |
I , V1, V2 и V1,2 |
||||||||||
определите мощности P1 |
и P2 , потребляемые в сопротивлениях |
|||||||||||
R1 и R2 |
а также в целом всей цепью PОБЩ , результаты внесите |
|||||||||||
в табл. 11.2, сделайте выводы. |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 11.2 |
||
|
P1мВт |
|
|
P2 мВт |
|
|
|
PОБЩ мВт |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
11.2.2.4. Интервал величин сопротивления R2 от 0 до |
|||||||||||
максимального разбейте на 6 - 8 значений |
и внесите их в |
|||||||||||
табл. 11.3. Установите напряжение |
V1 4 6В. Для каждого |
|||||||||||
выбранного значения R2 |
установите его с помощью омметра, |
|||||||||||
измерьте ток I и напряжение V2 . |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Результаты запишите в табл. 11.3. |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 11.3 |
||
|
№ |
R2 Ом |
|
I мА |
|
V2 В |
|
К |
|
|||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вычислите коэффициент деления напряжения
КV2 ,
V1
результаты внесите в табл. 11.3. Постройте графики зависимо-
стей I(R2), V2(R2) и К(R2).
Сформулируйте и запишите выводы, оформите отчет по лабораторной работе.
96
11.2.3. Лабораторная работа № 3
Резистивно-емкостная цепь
11.2.3.1. Освойте необходимые расчетные соотношения. В резистивно-емкостной цепи модуль сопротивления
XC емкости C равен
|
|
|
|
|
X |
C |
|
|
|
|
1 |
, |
|
|
|
|
|
|
(11.7) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 fC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
а модуль полного сопротивления Z1 |
показанного на рис. 11.9а |
||||||||||||||||||||||
последовательного соединения сопротивления R1 |
и емкости C |
||||||||||||||||||||||
соответственно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Z |
1 |
|
|
(R )2 |
(X |
C |
)2 . |
|
|
|
(11.8) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Для смешанной цепи на рис. 11.9б модуль полного со- |
|||||||||||||||||||||||
противления Z2 определяется выражением |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
2 |
||||||
Z2 |
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 fCR2 |
|
|
. (11.9) |
||||||||
1 (2 fCR |
|
2 ) |
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 (2 fCR2 ) |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 11.9
В двухполюсной цепи амплитуды (и действующие значения) общего напряжения U и тока I связаны выражением закона Ома,
97
U Z I , |
(11.10) |
Z - модуль полного сопротивления двухполюсника. |
|
Для цепи на рис. 11.9а получим |
|
U1 I R1, |
|
U2 I ZC, |
(11.11) |
U I Z1. |
|
Первый и второй законы Кирхгофа в цепи с реактивными элементами не выполняются для амплитудных и действующих значений гармонических токов и напряже-
ний. Для цепи на рис. 11.9а сумма напряжений на элементах не равна общему напряжению
U U1 U2 , |
(11.12) |
||
но выполняется соотношение |
|
||
|
|
|
|
U U12 U22 , |
(11.13) |
||
которое необходимо проверить в ходе лабораторной работы. Для смешанной цепи на рис. 11.9б по закону Ома полу-
чим
U I Z2,
U1 I R1, |
(11.14) |
||||||||||
U2 I |
|
|
|
|
|
R2 |
|
. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 (2 fCR )2 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
2 |
|
|
|||||||
И в этом случае второй закон Кирхгофа не выполняет- |
|||||||||||
ся для амплитудных и действующих значений напряжений, |
|||||||||||
U U1 U2 . |
(11.15) |
||||||||||
По закону Ома можно записать |
|
|
|||||||||
I |
1 |
|
U2 |
, |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
XС |
(11.16) |
||||||
|
|
|
|
|
U2 |
|
|
||||
I |
2 |
|
. |
|
|
||||||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
R2 |
|
|
|||||
Сумма амплитудных или действующих значений токов не равна общему току в цепи,
98
I I1 I2 , |
(11.17) |
|||
однако выполняется равенство |
|
|||
|
|
|
|
|
I |
|
I12 I22 . |
(11.18) |
|
11.2.3.2. Соберите цепь на рис. 11.10, установите напря- |
||||
жение источника V1 4 6В с частотой |
f 40 кГц и макси- |
|||
мальное сопротивление R2 , |
измерьте его значение. Измерьте |
|||
ток I2 и напряжение V2 . Вычислите |
разность измеренных |
|||
напряжений V1 V2 . |
|
|
|
|
Результаты внесите в табл. 11.4. |
|
|||
11.2.3.3. При установленном напряжении источника V1 |
||||
рассчитайте токи IР , I1Р , I2Р |
и напряжения V2Р , V12Р , запиши- |
|||
те их в табл. 11.5. Сравните результаты, сделайте и запишите выводы.
Рис. 11.10
Таблица 11.4
Цепь |
I мА |
I1 |
мА |
I |
2 мА |
V1 В |
V2 В |
|
В |
|
|
V1 V2 |
|||||||
рис. 11.10 |
- |
|
- |
|
|
|
|
|
|
рис. 11.11а |
- |
|
|
|
- |
|
|
|
|
рис. 11.11б |
|
|
- |
|
- |
|
|
|
|
99