ярославцев тпу / лабы / ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТ 1 ЦЕПИ

Министерство науки и образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности

11.03.04 «Электроника и наноэлектроника»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

«ОСВОЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ»

Вариант 3

По дисциплине:

Электрические цепи

Исполнитель:

Студент группы 1А43 Дугданов Г.Ж.

Руководитель:

Доцент ОЭИ ИШНКБ ___________________ Ярославцев Е.В.

Томск-2026

ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

Ознакомиться с принципом действия, основными параметрами и характеристиками лабораторного оборудования, используемого в учебном процессе; приобрести устойчивые навыки практической работы с контрольно-измерительной аппаратурой.

Программа работы.

1. Используя соответствующие режимы работы цифрового вольтметра, было измерено сопротивления трёх резисторов и конденсаторов, выданных преподавателем.

Таблица 1 - Результаты измерений резисторов

Компонент	Номинальное значение	Измеренное значение	Допуск
Резисторы	0.91 кОм	0.92 кОм	5%
	33 кОм	32.916 кОм	5%
	15 кОм	15.35 кОм	5%
Конденсаторы	47 нФ	47.3 нФ	1%
	10 нФ	9.96 нФ	20%
	18 нФ	17.79 нФ	10%

Рассчитаем абсолютную и относительную погрешности измерений для резисторов и конденсаторов:

Абсолютная погрешность:

Резисторы:

Конденсаторы:

Относительная погрешность:

Резисторы:

Конденсаторы:

Исходя из результатов расчета погрешностей измерений резисторов и конденсаторов, можно сделать вывод, что полученные данные обладают высокой надежностью. Рассчитанные погрешности удовлетворяют заявленным погрешностям резисторов и конденсаторов.

2. Руководствуясь показаниями встроенного вольтметра, установить на выходах III и IV лабораторного источника питания напряжения + 12,6 В и – 12,6 В, соответственно. Измерить указанные напряжения с помощью осциллографа и цифрового вольтметра.

Таблица 2 – Результаты измерения напряжений.

Измерительный прибор	Параметр	U, В	Абсолютная погрешность	Относительная погрешность
Осциллограф	U1	12.55	0.05 В	0.397%
	U2	-12.55	0.05 В	0.397%
	U1 + U2	25	0.2	0.8%
	-( U1 + U2)	-25	0.2	0.8%
Вольтметр	U1	12.6059	0.0059 В	0.468%
	U2	-12.5822	0.0178 В	0.141%
	U1 + U2	25.185	0.015	0.397%
	-( U1 + U2)	-25.185	0.015	0.0595%

Расчет погрешностей:

Осциллограф:

Абсолютная погрешность:

Относительная погрешность

Вольтметр:

Абсолютная погрешность:

Относительная погрешность

Исходя из результатов измерения, полученных с помощью осциллографа OWON SDS-1022 и вольтметра АКИП-2101, можно сделать вывод о том, что вольтметр имеет более высокую точность, чем осциллограф. Подтверждение исходит из результатов расчёта погрешности. Очевидно, что при измерении напряжения следует использовать вольтметр.

3. Используя модули с резистором и конденсатором по варианту 3 (R = 10 кОм; С =18 нФ), была собрана на монтажной плате фазосдвигающая RC-цепь с резистором на входе (рис. 1), обеспечивающая заданный фазовый сдвиг между входным и выходным гармоническими напряжениями. Была рассчитана частота входного сигнала, при которой обеспечивалась требуемое значение φ_Ku = -35 . Пользуясь органами управления, было установлено на первом выходе генератора Г3-109 напряжение U= 5В с частотой . Было подано напряжение на вход исследуемой цепи. Подключив осциллограф (I канал – ко входу, а II канал – к выходу цепи), были зарисованы сфазированные диаграммы. Рассчитана K_U = 0,819015. Рассчитан модуль входного сопротивления цепи .

Рис 1 – Схема RC-цепь с резистором на входе.

Проверка резистора и конденсатора на допустимую погрешность:

R_ном = 10 кОм R_изм = 9.942 кОм

С_ном = 18 нФ C_изм = 18.37 нФ

Погрешность выданных компонентов удовлетворяют допустимым погрешностям.

Расчет параметров:

Абсолютная погрешность

Относительная погрешность

Сфазированные диаграммы

Измерение входного сигнала и выходного сигнала:

Осциллограф:

Вольтметром:

0.816

Сделав разрыв цепи, была определена входная сила тока

Также было найдено Z_вх :

4. Метод фигуры Лиссажу. Переключив осциллограф в режим “X-Y”. Была зарисована фигура Лиссажу. Затем были замерены параметры A и Б. С помощью этих параметров был найден фазовый сдвиг φ_Ku.

Замеренные параметры:

A = 3.4 деления

Б = 5.8 деления

5. С помощью органов управления были установлены параметры импульсов на основном выходе генератора, указанные преподавателем. Переведя осциллограф в ждущий режим и используя для его внешнего запуска синхроимпульсы генератора, были получены диаграммы

R = 10 кОм

С = 18 нФ

Полученные диаграммы с осциллографа:

Вывод

В ходе лабораторной работы мы ознакомились с принципом действия, основными параметрами и характеристиками лабораторного оборудования, используемого в учебном процессе. Рассчитали предел допускаемой погрешности трех резисторов и трех конденсаторов. Из полученных данных можно сделать вывод, что измеренные сопротивления резисторов и емкость конденсаторов отличаются от номинальных на допустимые значения.

При измерении напряжения были использованы осциллограф OWON SDS-1022 и вольтметр АКИП-2101. При сравнении результатов был сделан вывод о том, что целесообразнее пользоваться вольтметром, поскольку вольтметр имеет меньшую погрешность. Рассчитанная погрешность осциллографа составила 0.8%, что удовлетворяет паспортным данным прибора OWON SDS-1022 равная 3%. Также рассчитанная погрешность вольтметра составила 0.468% что также удовлетворяет паспортным данным прибора АКИП-2101 равная 0.5%.

Также была собрана RC цепь, начинающаяся с резистора. Была рассчитана частота на которой угол сдвига фаз будет равен −35⁰ ( ). На данной частоте был измерен входной ток (I_{вх изм} = 0.291 мА), рассчитан K_u = 0.81 φ_Ku = −36⁰ и Z_вх = 17.8 кОм. Все погрешности измерений и расчетов составили меньше 10%, что в инженерной практике является допустимой.

При работе с генератором сигналов специальной формы на RC – цепь, с резистором на входе, были поданы прямоугольные импульсы. Были получены временные диаграммы с допустимой погрешностью.

По итогу работы цель лабораторной работы была достигнута. Были приобретены навыки работы с лабораторным оборудованием, изучена документация этого оборудования, был получен навык по анализу ЭЦ.