metodichka_2796

частот, указанного преподавателем. Теоретически достроить полученную АЧХ в диапазоне частот 0...100 кГц.

3. Исследование макета генератора пилообразного напряжения.

3.1.Для исследования использовать макет к работе № 5.

3.2.Получить изображение пилообразного напряжения на экране ос- циллографа С1-72.

3.3.Измерить основные характеристики пилообразного напряжения (амплитуду, время нарастания и спада, частоту, нелинейность).

3.4.Для измерения нелинейности запуск генератора пилообразного напряжения производить импульсами образцовой частоты цифрового час- тотомера Ч3-33.

3.5.Для наблюдения искажений формы синусоидального сигнала за- пуск генератора пилообразного напряжения производить напряжением ге- нератора типа GAG_810.

3.6.При выполнении пп. 3.4, 3.5 развертку осциллографа осуществ- лять от макета генератора пилообразного напряжения.

3.7.Зарисовать изображения сигналов на экране осциллографа С1-72 для пп. 3.2, 3.4, 3.5. Пояснить влияние формы пилообразного напряжения на искажения исследуемых сигналов.

4. Измерение амплитуды и частоты пульсации напряжения блока питания лабораторного стенда.

4.1.Измерения производить с помощью осциллографа типа С1-72.

4.2.По полученным экспериментальным результатам определить ко- эффициент пульсаций.

5. Измерение добротности колебательного контура.

5.1. Для измерения добротности использовать импульсный генератор ИГ лабораторного стенда, колебательный контур L/x макета к работам

№7 и 8, осциллограф типа С1-72.

5.2.Произвести необходимые измерения, вычислить значение доб- ротности, определить собственную частоту контура.

УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ

1. Поверка коэффициента отклонения на постоянном токе

Целью поверки является установление соответствия между измерен- ными значениями коэффициентов отклонения и их паспортными значе- ниями. Паспортные значения коэффициентов отклонения соответствуют положениям переключателя “V/дел.”. При поверке коэффициента откло- нения используется схема на рис. 1, вход осциллографа - открытый. На схеме U0 - постоянное напряжение 0...2 В блока питания (БП) лаборатор- ного стенда.

41

Перед поверкой необходимо установить линию развертки на нулевой уровень. Поверка производится для различных значений отклонения луча по вертикали. Отклонение луча по вертикали устанавливается в делениях

(n). При этом значение напряжения U0 , соответствующее установленному отклонению, измеряется цифровым вольтметром, например типа В7-38.

где Kн - номинальное значение коэффициента отклонения (соответствует положению переключателя “V/дел.”).

2. Снятие и исследование амплитудно-частотной характеристики

Для проведения экспериментов использовать схему на рис. 2. Выбрав нужное положение переключателя осциллографа “V/дел.”, с

помощью регулировки выхода высокочастотного генератора типа GRG450B (частота 100 кГц) установить размер изображения на экране элек- тронно-лучевой трубки (ЭЛТ) осциллографа равным 5 делениям. Измерить с помощью электронного вольтметра типа В7-17 выходное напряжение ге-

нератора и поддерживать его в дальнейшем неизменным во всем диапазоне

42

частот. Затем последовательно установить следующие значения частот: 0,1; 0,5; 1; 3; 8; 10; 12; 13; 14 и 15 МГц. Для каждой частоты измерить ам- плитуду сигнала в делениях масштабной сетки экрана ЭЛТ осциллографа. Результаты измерений занести в табл. 2.

Рис. 2. Схема для снятия амплитудно-

частотной характеристики

По результатам измерений построить график n = ϕ (lg f), определить частоту среза амплитудно-частотной характеристики на уровне 0,707 и оценить ее неравномерность в диапазоне частот 1...5 МГц.

3. Исследование макета генератора пилообразного развертывающего напряжения

Для проведения экспериментов собрать схему, представленную на рис. 3.

Рис. 3. Схема для исследования макета генератора

пилообразного развертывающего напряжения

Подключить к исследуемому макету питающее напряжение Uп от блока питания лабораторного стенда, равное 12 В. От электронного часто- томера типа Ч3-33 подать импульсы образцовой частоты (выход частото- мера “0,1 - 1 МГц”) на вход макета для запуска генератора пилообразного

43

напряжения. Переключатель частотомера “Метки времени” установить в положение “1 ms”. К выходу макета подключить осциллограф типа С1-72. Получить устойчивое изображение пилообразных импульсов (рис. 4).

U

U

t

tпф tзф

T

Рис. 4. Форма импульсов на выходе макета

генератора пилообразного напряжения

С помощью осциллографа произвести измерение длительности пе- реднего фронта tпф, длительности заднего фронта tзф, частоты и амплитуды пилообразного напряжения. Результаты измерений свести в табл. 3.

Таблица 3

tпф, с

tзф, c

f, Гц

U, В

Произвести измерение нелинейности пилообразного напряжения, для чего собрать схему в соответствии с рис. 5.

Вх.“Х”

Рис. 5. Схема для исследования нелинейности пилообразного напряжения

Предварительно необходимо выключить внутреннюю развертку ос- циллографа и получить изображение выходных импульсов частотомера ти- па Ч3-33, как показано на рис. 6. В этом случае пилообразное напряжение макета генератора выполняет функцию развертывающего напряжения ос- циллографа.

44

Измерить расстояние между изображениями двух первых и двух по- следних импульсов в малых делениях масштабной сетки экрана ЭЛТ ос- циллографа n1 и n2, как это показано на рис. 6.

t

Обратный ход развертки

Рис. 6. К определению нелинейности

пилообразного напряжения

Вычислить значение коэффициента нелинейности по формуле:

где Кн - коэффициент нелинейности, n1 - число делений между двумя им- пульсами в начале развертки, n2 - число делений между двумя импульсами в конце развертки.

Примечание. На экране осциллографа в рассматриваемом включении будут видны обратный ход развертки и входные импульсы при обратном ходе развертки (бо- лее бледные, чем при прямом ходе), которые не нужно учитывать (рис. 6).

Для сопоставления нелинейности развертки на различных участках необходимо произвести вышеперечисленные измерения и расчеты для двух промежутков между импульсами в начале развертки.

При наблюдении искажений формы синусоидального сигнала необ- ходимо произвести изменения в схеме на рис. 5 (заменить частотомер типа Ч3-33 на низкочастотный генератор синусоидальных колебаний, например типа GAG-810). Получить устойчивое изображение сигналов (рис. 7).

t

Обратный ход развертки

Рис. 7. Искажения синусоидального сигнала

при нелинейной развертке

Зарисовать полученные изображения (рис. 6 и 7), объяснить причину возникновения искажений формы синусоидального сигнала.

45

4. Измерение амплитуды и частоты пульсаций напряжения блока питания лабораторного стенда

Измерения производить в соответствии со схемой на рис. 8, вход ос- циллографа при этом - закрытый. Для измерений использовать выход бло- ка питания 0...2 В, установив на нем напряжение 2 В. Результаты изме- рений свести в табл. 4.

где Uп - амплитуда пульсирующего напряжения (измеряется с помощью осциллографа), U0 - амплитуда постоянного напряжения (устанавливается равной 2 В).

5. Измерение добротности колебательного контура

Для измерения добротности колебательного контура использовать схему, изображенную на рис. 9 (макет к работам № 7 и 8).

Колебательный контур

L/x

Импульсный Осциллограф генератор ИГ Вх.“Y” типа С1-72

стенда

Рис. 9. Схема для измерения добротности контура

При воздействии на контур прямоугольными импульсами в нем воз- никают колебания собственной частоты. Эти колебания являются зату- хающими, а скорость затухания колебаний определяет добротность конту-

ра (рис. 10).

46

U

t

Т0

Рис. 10. К определению добротности

колебательного контура

Для определения добротности необходимо произвести измерение двух соседних амплитуд А1 и А2, а результат вычислить по формуле:

π

Q = ln A1 . (5) A2

Значения А1 и А2 определяются по осциллографу в делениях мас- штабной сетки ЭЛТ.

Используя осциллограф типа С1-72, определить собственную частоту f0 = 1/T0 колебательного контура (рис. 10). Результаты измерений занести в табл. 5.

Таблица 5

А1, дел.

А2, дел.

Q

f0, Гц

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Основные достоинства и недостатки электронно-лучевого осцил- лографа и возможные области его применения.

2.Для чего необходим входной аттенюатор ? Что такое частотно- компенсированный делитель ?

3.Для чего необходим усилитель вертикального канала и какие ос- новные требования предъявляются к нему ? Какими параметрами характе- ризуется канал вертикального отклонения ?

4.Для чего в канале усилителя универсального осциллографа уста- навливается линия задержки ?

47

5.Почему на выходе усилителей вертикального и горизонтального каналов используется дифференциальный каскад ?

6.Как получается изображение сигнала на экране ЭЛТ ?

7.Какую форму имеет развертывающее напряжение, как его можно получить и какие к нему предъявляются основные требования ?

8.Какие способы повышения линейности развертки вы знаете ?

9.Какие искажения возникают при использовании нелинейного раз- вертывающего напряжения ?

10.Как и для чего производится гашение обратного хода развертки ?

11.Можно ли в осциллографе для развертки использовать синусои- дальное напряжение ?

12.Как получить круговую и спиральную развертки и для чего они используются ?

13.Что такое ждущая развертка ? Какие преимущества имеет жду- щая развертка и для исследования каких сигналов использование ее наибо- лее рационально ?

14.Как измерить с помощью осциллографа амплитуду, частоту, пе- риод и фазу электрического сигнала ?

15.Чем определяются погрешности измерения амплитудных и вре- менных параметров с помощью осциллографа ?

16.Что такое коэффициент отклонения по амплитуде и временной коэффициент развертки ? От чего зависят эти коэффициенты ?

17.Что такое синхронизация ? Для чего необходима схема синхро- низации в осциллографе ? Какие виды синхронизации вы знаете ?

18.Что такое стробоскопический осциллограф ? Поясните принцип его действия.

19.Для решения каких задач применяется безвременное осцилло- графирование ?

20.Для чего применяется запоминающий осциллограф ?

21.Цифровое осциллографирование. Поясните назначение и прин- цип действия цифрового осциллографа.

48

Работа № 6

ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ И ФАЗЫ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение методов измерения частоты и разностей фаз, получение практических навыков проведения эксперимента и анализа точности изме- рения частоты и фазы.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

Изучить методы измерения частоты и разности фаз, ознакомиться с устройством и принципом действия частотомеров и фазометров [1, 2, 6, 8, 9], сделать заготовку отчета, изучить контрольные вопросы.

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ 1. Измерение частоты.

1.1.Измерение частоты по калиброванной развертке осциллографа.

1.2.Измерение частоты цифровым частотомером.

1.3.Определение верхней границы диапазона измерения частоты цифрового частотомера.

1.4.Измерение частоты радиодиапазона резонансным методом.

2. Измерение разности фаз.

2.1.Измерение фазового разбаланса каналов осциллографа.

2.2.Измерение амплитудно-частотной и фазочастотной характери- стик реальных интегрирующих и дифференцирующих цепей.

УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ

1. Измерение частоты

1.1. Перед началом измерения проверить калиброванную развертку осциллографа. При необходимости провести подстройку развертки в соот- ветствии с указаниями к работе № 1.

Подключить генератор низкой частоты типа Г3 (в работе GAG-810). По калиброванной развертке измерить период T1 установленной частоты f1, пересчитать значение периода в частоту f1 = 1/T1. Перестраивая частоту ге- нератора, провести измерения на оцифрованных делениях по всему диапа- зону (по указанию преподавателя). Одновременно проводить измерения с помощью цифрового частотомера типа Ч3-33 по п. 1.2.

1.2. Подготовить цифровой частотомер Ч3-33 к работе. Подключить генератор GAG-810 и измерить частоту цифровым частотомером:

49

а) в режиме измерения периода (TБ) с последующим пересчетом в частоту f2 = 1/T2;

б) непосредственно частоту f0 в режиме измерения частоты (FA). Аналогичные измерения провести в диапазоне высоких частот (изме-

рительный генератор типа GRG-450B).

Рассчитать погрешность f1/fд = (f1 - fд)/fд измерения частоты по ка-

либрованной развертке осциллографа и погрешность градуировки шкалы генератора f/fд = (f - fд)/fд. За действительное fд принимать более точное значение частоты f2 или f0 в зависимости от погрешности дискретности в диапазоне низких и высоких частот.

Результаты экспериментов и расчетов свести в табл.1.

1.3.Определение верхней границы диапазона измерения частоты

цифровым частотомером проводится в режиме измерения частоты (FA). Плавно перестраивая частоту генератора GRG-450B и одновременно при необходимости подстраивая уровень срабатывания формирователя часто- томера (регулировка “Уровень” в канале А), найти максимальное значение частоты, выше которой частотомер начинает работать со сбоями (показа- ния не возрастают или падают с возрастанием частоты).

1.4.Собрать схему резонансного частотомера согласно рис.1. В каче- стве избирательной системы использовать резонансный контур, собранный на макете работы № 7.

Провести градуировку шкалы резонансного частотомера: найти зави- симость резонансной частоты контура fp от положения элемента настройки α (числа делений). Для этого последовательно установить ручку элемента

настройки на все оцифрованные деления и изменением частоты генератора GRG-450B в диапазоне 1,5...4 МГц добиться резонанса. Момент наступле-

ния резонанса контролировать по максимальному показанию вольтметра В3-38. Значение резонансной частоты измерить цифровым частотомером типа Ч3-33. Построить градуировочную кривую, как показано на рис. 2.

50