Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ

(МТУСИ)

Факультет "Радио и телевидение"

Кафедра "Радиооборудование и схемотехника"

ОТЧЁТ

по дисциплине "Основы работы с измерительной техникой"

на тему:

"Основы работы с цифровым осциллографом"

Выполнил:

Студенты гр. БИК2309 ___________________ А. А. Вишняков

____________________ Р. Ю. Улендеев

Проверил:

ассистент каф. РОС _____________________А.Э. Микенин

Москва 2024

ВВЕДЕНИЕ

В современной электронике цифровой осциллограф является неотъемлемым инструментом для измерения и анализа электрических сигналов. Он позволяет получать точные и надежные данные о форме, частоте и амплитуде сигналов, что делает его необходимым в различных областях, от исследований и разработок до обучения и обслуживания оборудования.

Изучение осциллографа RIGOL DS1202 позволит студентам улучшить свои навыки работы с современным оборудованием, а также познакомит их с новыми возможностями и технологиями, применяемыми в области измерений и анализа сигналов. Кроме того, данная лабораторная работа поможет студентам лучше понять принципы работы цифровых осциллографов и улучшить свои профессиональные навыки.

Цель работы: ознакомление с возможностями цифрового генератора RIGOL DG4062 и осциллографа RIGOL DS1202. Получение навыков работы с современным цифровым генератором и осциллографом.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

СОДЕРЖАНИЕ 4

Получить сигнал с рассчитанными параметрами 6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 19

1. ПОДГОТОВКА УСТРОЙСТВА К РАБОТЕ

В данном разделе представлен порядок действий для подготовки устройств к работе. Для подготовки устройств к работе, следует выполнить следующие действия:

1. Подключить сигнальный провод с разъемом BNC к выходу СН1- Output генератора RIGOL DG4062.

2. Подключить другой конец сигнального провода с разъемом BNC к входу осциллографа RIGOL DS1202, обозначенному как СН1.

3. Включить генератор и осциллограф кнопками питания, расположенными на устройствах слева внизу. Дождаться, пока оба устройства загрузятся.

4. Подать сигнал на выход канала СН1 генератора, нажав кнопку Output1 и убедившись, что она загорелась зеленым.

5. На осциллографе найти и нажать кнопку Auto. Убедиться, что на осциллографе появился сигнал синусоидальной формы.

2. НАСТРОЙКА СИНУСОИДАЛЬНОГО СИГНАЛА С ЗАДАННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

В данном разделе представлены задания, в ходе которых необходимо было рассчитать параметры синусоидального сигнала и настроить его с заданными параметрами.

Получить сигнал с рассчитанными параметрами

Ниже представлены расчётные параметры для необходимого сигнала.

Частота рассчитывается по формуле (1):

где N – номер бригады, M – номер группы (2301, 2302 и т.д.). Подставим значения и получим (2):

Амплитуда рассчитывается по формуле (3):

где N – количество букв в фамилии любого из обучающихся в бригаде, а M – количество букв в имени. Подставим значения и получим (4):

Фото генератора и осциллографа с полученным набором параметров представлены на рисунке 1 и 2.

Рисунок 1 – Выставленные параметры на генераторе

Рисунок 2 – Выставленные параметры на осциллографе

3. ПРИНЦИП РАБОТЫ С РУЧКАМИ РЕГУЛИРОВКИ РАЗВЕРТКИ ОСЦИЛЛОГРАФА

В данном разделе изучен принцип работы с ручками регулировки развертки осциллографа.

При помощи ручки регулировки вертикальной развертки осциллограмма была установлена таким образом, что она имела максимально возможный размах. При помощи ручки горизонтальной развертки были получены три осциллограммы с разным количеством периодов сигнала.

Рисунок 3 – Осциллограмма с минимум двумя периодами сигнала

Рисунок 4 – Осциллограмма с минимум семью периодами сигнала

Рисунок 5 – Осциллограмма с минимум пятнадцатью периодами сигнала

4. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАБЛЮДАЕМОГО СИГНАЛА

В данном разделе представлены способы вывода параметров исследуемого сигнала.

Рисунок 6 – Осциллограмма с параметрами "Freq" и "Period"

Рисунок 7 – Осциллограмма с параметрами "Freq", "Period","V_max" и "V_pp"

Из-за того, что параметры разнятся, можно сделать вывод, что одно из устройств выводи неверные данные.

5. ИЗМЕРЕНИЕ И ВЫВОД НА ЭКРАН ВСЕХ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛА

На рисунках ниже будут представлены параметры сигнала.

Рисунок 8 – Осциллограф со всеми параметрами

Vmax (максимальное значение) – это значение напряжения от самой высокой точки сигнала до GND.

Vmin (минимальное значение) – это значение напряжения от самой низкой точки сигнала до GND.

Vpp (размах) – значение напряжения от самой высокой точки до самой низкой точки сигнала.

Vtop (верхний уровень) – указывает значение напряжения от плоской вершины сигнала до GND.

Vbase (основание) – значение напряжения от плоского основания сигнала до GND.

Vamp (амплитуда) – значение напряжения от вершины сигнала до основания.

Vupper (верхний уровень) – фактическое значение напряжения, которое соответствует максимальному пороговому

значению.

Vmid (средний уровень) – фактическое значение напряжения, которое соответствует среднему пороговому значению.

Vlower (нижний уровень) – фактическое значение напряжения, которое соответствует минимальному пороговому

значению.

Vavg (среднее значение) – среднее арифметическое значение по всему сигналу или в области стробирования.

VRMS (среднеквадратическое значение) – среднеквадратическое значение по всему сигналу или в области стробирования.

Per.VRMS (среднеквадратическое значение за период). Формула приведена выше.

Overshoot (верхний выброс) – отношение разницы между максимальным значением и верхним значением сигнала к значению амплитуды.

Preshoot (нижний выброс) – отношение разницы между минимальным значением и основанием сигнала к значению амплитуды.

Variance – среднее значение суммы квадратов для разности между амплитудным значением каждой точки сигнала и средним значением сигнала по всей форме сигнала или по области стробирования.

Vamp(i) – амплитуда i-ой точки

Average – среднее значение

+Rate (положительная скорость нарастания) – на нарастающем фронте вычисляется разницу между высоким и низким значением и соотносится к интервалу времени, за который этот переход произошел.

-Rate (отрицательная скорость нарастания) – на спадающем фронте вычисляется разницу между низким и высоким значением и соотносится к интервалу времени, за который этот переход произошел.

Area (площадь) – область всей формы сигнала на экране. Единица измерения Vs. Область сигнала выше опорного нулевого уровня (вертикальное смещение) имеет положительное значение, а площадь ниже – отрицательное. Измеренная площадь – это алгебраическая сумма площадей всех участков сигнала на экране.

Per.Area (площадь за период) – область первого периода сигнала на экране. Единица измерения Vs. Область сигнала выше опорного нулевого уровня (вертикальное смещение) имеет положительное значение, а площадь ниже – отрицательное. Измеренная площадь – это алгебраическая сумма площадей сигнала на экране.

Рисунок 9 – Значение частоты отображаемого сигнала в правом верхнем углу

6. ИЗУЧЕНИЕ РАЗВЕРТКИ ХY. ПОНЯТИЕ «ФИГУРА ЛИССАЖУ»

При изучении развертки необходимо было использовать второй канал осциллографа СН2, к которому необходимо подключить кабель из второго канала генератора СН2.

Рисунок 10 – Осциллограмма фигуры Лиссажу

Далее необходимо было увеличить частоту на генераторе в 2/3/5 раз. Расчёты частоты:

Рисунок 11 – Осциллограмма фигуры Лиссажу с частотой увеличенной в два раза

Рисунок 12 – Осциллограмма фигуры Лиссажу с частотой увеличенной в три раза

Рисунок 13 – Осциллограмма фигуры Лиссажу с частотой увеличенной в пять раз

Исходя из полученных фигур, можно сделать вывод, что увеличение частоты приводит к увеличению количества периодов относительно Оу.

7. ИЗУЧЕНИЕ РЕЖИМОВ СИНХРОНИЗАЦИИ ОСЦИЛЛОГРАФА

При выполнении данного задания необходимо было отключить второй канал CH2 от осциллографа. Затем ручкой настройки уровня синхронизации, следовало убрать оранжевую линию уровня синхронизации таким образом, чтоб она не пересекала осциллограмму.

Рисунок 14 – Осциллограмма с линией уровня синхронизации, не пересекающей осциллограмму

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мы ознакомились с возможностями цифрового генератора RIGOL DG4062 и осциллографа RIGOL DS1202. Получены навыков работы с современным цифровым генератором и осциллографом.