- •Введение
- •1. Устройство и принцип работы электронного осциллографа
- •1.3. Блок развертки
- •1.4. Блок синхронизации
- •1.5. Измерение параметров электрических сигналов
- •1.6. Исследование импульсных сигналов
- •1.8. Действие отклоняющих пластин осциллографа
- •1.9.2 Описание генератора сигналов низкочастотного Г3-112/1
- •1.9. Общие указания к лабораторным работам
- •1.9.1 Краткое описание осциллографа С1-117/1
- •Таблица 1
- •Подготовка осциллографа к работе
- •2.2. Наблюдение периодического прямоугольного сигнала
- •3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ
- •3.1. Электрический колебательный контур
- •3.2. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний
- •3.3. Измерение параметров затухающих колебаний
- •Подготовка осциллографа и установки к работе
- •3.4. Определение параметров затухания колебаний
- •3.5. Определение индуктивности катушки и емкости конденсатора электрического контура. Апериодический режим
- •4.1. Гармонические колебания
- •4.2. Вращающийся вектор амплитуды
- •4.3. Сложение гармонических колебаний одного направления
- •4.5. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических
- •колебаний с кратными частотами
- •4.7. Экспериментальная часть
- •4.8. Наблюдение фигур Лиссажу и измерение неизвестных частот источника переменного сигнала
- •4.9. Измерение кратных частот с помощью фигур Лиссажу
- •5. Изучение электрических колебаний
- •5.1. Колебания связанных механических маятников
- •5.2. Колебания в системе связанных электрических контуров
- •5.3. Частоты нормальных колебаний в системе связанных электрических контуров
- •5.4. Биения в системе связанных электрических контуров
- •5.5. Экспериментальная часть
- •5.6. Измерение частот нормальных колебаний
- •5.7. Исследование биений в связанных контурах
- •Контрольные вопросы
- •6.1. Ионизация газов
- •6.2. Газовые разряды
- •6.3. Тлеющий разряд в неоновой лампе
- •6.4. Генератор релаксационных колебаний на неоновой лампе
- •6.5. Экспериментальная часть
- •6.6. Изучение работы генератора релаксационных колебаний
- •6.7. Определение периода релаксационных колебаний методом фигур Лиссажу
- •1.7. Электрическая линза – фокусировка электронного луча системой
- •2. ИЗМЕРЕНИЕ АМПЛИТУДНЫХ И ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
- •ПЕРИОДИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ С ПОМОЩЬЮ
- •2.2. Наблюдение периодического прямоугольного сигнала и измерение
- •3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ
- •3.2. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний
- •3.3. Измерение параметров затухающих колебаний в электрическом
- •3.5. Определение индуктивности катушки и емкости конденсатора
- •4. ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ МЕТОДОМ ФИГУР
- •4.4. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний
- •4.5. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний
- •4.6. Применение фигур Лиссажу для измерения частот гармонических
- •4.8. Наблюдение фигур Лиссажу и измерение неизвестных частот
- •5. Изучение электрических колебаний в связанных
- •5.3. Частоты нормальных колебаний в системе связанных электрических
- •6.7. Определение периода релаксационных колебаний методом фигур
При подаче исследуемого сигнала на вертикально отклоняющие пластины, а напряжения развертки – на горизонтально отклоняющие пластины, электронный луч начнет смещаться и по вертикали и по горизонтали одновременно. Совместное действие обеих пар отклоняющих пластин позволит наблюдать на экране изменение исследуемого сигнала во времени.
1.4. Блок синхронизации
При исследовании периодических процессов важно получить на экране неподвижное изображение исследуемого сигнала. Для этого
необходимо, чтобы период пилообразного напряжения развертки Тразв был равен или кратен периоду Тсигн исследуемого сигнала (рис. 6):
|
Тразв = m Тсигн , |
(1.3) |
где m = 1, 2, 3 . . . |
– любое целое число. |
|
U
Исследуемый сигнал
m = 1
m = 2
m = 3
m – нецелое число
t Напряжение
развертки
Рис. 6. Условие синхронизации – равенство или кратность периода развертки Тразв и периода исследуемого сигнала Тсигн : Тразв = m Тсигн , m = 1, 2, 3 . . . – любое целое число
12
На рис. 7 показаны изображения исследуемого сигнала на экране осциллографа при выполнении условия кратности периода развертки и периода сигнала (рис. 7, а–в) и при нарушении этого условия
(рис. 7, г).
а
б
в
г
Рис. 7. Изображение исследуемого сигнала на экране осциллографа:
а – Тразв = Тсигн (при m =1); б – Тразв = 2Тсигн (при m =2);
в – Тразв = 3Тсигн (при m =3); г – Тразв ≠ Тсигн (m – нецелое число)
Поскольку с помощью осциллографа изучаются электрические сигналы с разными периодами, то в генераторе развертки предусмотрена возможность изменения периода Тразв напряжения развертки. Но достаточно точное соотношение периодов соблюсти непросто из-за нестабильности генератора развертки или самого исследуемого процесса. Принудительное согласование периодов Тразв и Тсигн осуществляется блоком синхронизации, с помощью которого в генераторе развертки устанавливаются вынужденные колебания с частотой исследуемого сигнала.
1.5. Измерение параметров электрических сигналов
Измерение параметров электрических сигналов производится с помощью сетки делений (вертикальных и горизонтальных), нанесенных на экран осциллографа. Цена делений может изменяться в широ-
13
ких пределах с помощью ступенчатых переключателей: Вольт/дел – определяет масштаб по вертикали и Время/дел – определяет масштаб по горизонтальной оси или скорость развертки. В электронном осциллографе С1-117/1 цена деления по вертикали изменяется ступенчато в пределах от 0,1 мВ/дел до 5 В/дел, по горизонтали от 0,05 мкс/дел до
0,5 с/дел.
Основные деления разбиты на более мелкие дополнительными штрихами, что позволяет производить измерения с большей точностью. Изображение на экране осциллографа можно перемещать по вертикали и по горизонтали с помощью ручек, обозначенных симво-
лами «↕» и «↔».
В качестве примера, проведем расчет параметров синусоидального сигнала по осциллограмме на рис. 8.
Рис. 8. Определение параметров электрических сигналов с помощью сетки делений на экране осциллографа
Период сигнала составляет 6,4 делений, пусть цена деления равна 5 мс/дел, тогда искомый период будет равен 5 мс/дел 6,4 дел = 32 мс. Так же легко определяется амплитуда данного синусоидального сигнала, которая составляет примерно 3,3 деления по экрану осциллографа. И, если, например, цена деления равна 50 мВ/дел, то искомая амплитуда будет равна 50 мВ/дел 3,3 дел = 165 мВ.
14
С помощью электронного осциллографа можно проводить сравнение двух электрических сигналов друг с другом. Существуют двухканальные осциллографы, предназначенные для одновременного наблюдения двух электрических сигналов. Осциллограф С1-117/1 может работать как в обычном одноканальном режиме, так и в двухканальном режиме.
В двухканальном режиме легко можно сравнивать периоды и амплитуды электрических колебаний, рис. 9. Двухканальный режим весьма удобен при настройке сложной электронной аппаратуры.
Рис. 9. Осциллограмма двухканального режима работы электронного осциллографа С1-117/1
Есть еще один способ сравнения электрических сигналов друг с другом с помощью одноканального электронного осциллографа. Подадим один из сигналов на вертикально-отклоняющие пластины, а другой на горизонтально-отклоняющие пластины (при отключенном генераторе развертки).
Сигналы можно предварительно усилить с помощью усилителей вертикального и горизонтального отклонения луча или же подать их непосредственно на вертикально-отклоняющие и горизонтальноотклоняющие пластины осциллографа. В случае синусоидальных сигналов на экране будут наблюдаться замкнутые петлеобразные кривые (фигуры Лиссажу), форма которых будет зависеть от соотношения фаз и частот складываемых сигналов.
15
