metodichka_2796

Измерить частоту генератора GRG-450B в пяти оцифрованных точ- ках указанного диапазона созданным резонансным частотомером. Значе- ния частоты определять по градуировочной кривой. Точность измерения резонансным методом контролировать по цифровому частотомеру (значе-

-f0)/f0 градуировки шкалы генератора. Результаты экспериментов и расче- тов занести в табл. 2.

2. Измерение разности фаз

2.1. Измерение фазового разбаланса каналов осциллографа осущест- вляется по схеме, представленной на рис. 3. На горизонтальный и верти-

кальный входы осциллографа подаются напряжения одинаковой частоты в диапазоне 20 Гц ... 20 МГц от генераторов GAG-810 или GRG-450B и ме- тодом эллипса измеряется разность фаз сигналов, подводимых к пластинам осциллографа. Фазовый сдвиг рассчитывается по формуле sinϕ = l /L (рис.3).

51

Рис. 3. Измерение разности фаз методом эллипса:

а - схема эксперимента; б - изображение на экране осциллографа

Результаты измерений занести в табл.3.

2.2. Экспериментальное определение АЧХ и ФЧХ RC-цепи. Амплитудно-частотная (АЧХ) характеристика интегрирующей RC-

цепи:

Для экспериментального определения K(ω) и ϕ(ω) собрать схему со- гласно рис. 4. Изменяя частоту генератора при постоянном уровне сигна- ла, измерить вольтметром В3-38 напряжение на выходе интегрирующей RC-цепи и осциллографическим методом - вносимый фазовый сдвиг ϕ.

При необходимости вносить поправку на разбаланс каналов осциллографа

52

Фазочастотная характеристика (ФЧХ): ϕ(ω) = arctg (1/ωT). (4) Результаты экспериментов и расчетов занести в табл.4.

Таблица 4

f, Гц

50

...

1000

...

Построить графики частотных характеристик интегрирующей и дифференцирующей цепей. Определить постоянные времени цепей и вы- числить значения в них сопротивления R. По полученным данным рассчи- тать теоретически исследуемые характеристики и сравнить их с экспери- ментальными. Сравнить характеристики реальных с аналогичными харак- теристиками идеальных интегрирующих и дифференцирующих цепей.

Отчет о выполненной работе должен содержать схемы эксперимен- тов, полученные результаты и расчеты в виде таблиц и графиков, выводы и заключение.

53

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое частота, период, длина волны колебания и какая связь между ними ?

2.Что является эталоном времени и частоты и какова точность их воспроизведения и хранения ?

3.Какие методы применяются для измерения частоты и периода ?

4.В чем состоит гетеродинный метод измерения частоты и каковы основные источники погрешностей метода ?

5.Из каких основных узлов состоит резонансный частотомер ?

6.Какие резонансные системы используются в резонансных часто- томерах и волномерах в различных диапазонах частот ?

7.Каковы основные источники погрешностей резонансных частото- меров и волномеров ?

8.Как работает цифровой частотомер в режимах измерения частоты

ипериода ? Поясните работу цифрового частотомера по структурной (функциональной) схеме.

9.Какие существуют источники погрешностей цифровых частотоме-

ров ?

10.Чем определяется диапазон измерения цифровых частотомеров ?

11.Какие методы применяются для измерения разностей фаз ?

12.В чем заключается метод эллипса для измерения фазовых сдви- гов и чем определяется погрешность метода ?

13.Как измеряются частотные характеристики (АЧХ и ФЧХ) изме- рительных цепей ?

14.Что такое граничная частота цепи ?

15.В каких диапазонах частот реальные интегрирующие и диффе- ренцирующие цепи близки к идеальным ?

54

Работа № 7

ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение измерительных генераторов, их функциональных схем, способов формирования напряжений различной формы и исследование ос- новных характеристик генераторов.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

Ознакомиться с устройством и принципом работы измерительных генераторов, в частности генераторов синусоидальных колебаний низких и высоких частот, а также генераторов прямоугольных импульсов [6, 8, 10]. Сделать заготовку отчета, изучить контрольные вопросы.

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ

1. Исследовать низкочастотный генератор синусоидальных колебаний типа GAG-810.

1.1.Поверить градуировку по частоте шкалы одного из поддиапазо- нов генератора.

1.2.Определить выходное сопротивление генератора.

2. Исследовать высокочастотный генератор синусоидальных колеба-

ний типа GRG-450B.

2.1.Поверить градуировку аттенюатора генератора.

2.2.Поверить градуировку шкалы “Глубина модуляции М%” по изо- бражению модулированного сигнала на экране осциллографа.

2.3.Измерить глубину модуляции методом “трапеции”.

2.4.Определить коэффициент нелинейных искажений выходного на- пряжения генератора.

2.5.Поверить частотную нестабильность генератора: а) кратковременную, б) долговременную.

3. Исследовать импульсный генератор лабораторного стенда.

3.1. Поверить градуировку шкалы длительности импульсов генерато-

ра.

3.2. Измерить длительность переднего и заднего фронта импульса.

55

УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ

1. Исследование низкочастотного генератора синусоидальных колебаний типа GAG-810.

1.1. Поверка градуировки по частоте шкалы одного из поддиапазонов генератора (по указанию преподавателя) осуществляется по схеме, пред- ставленной на рис. 1.

значения частоты, а затем снимают отсчет частоты на частотомере. Полу- ченные результаты занести в табл. 1.

Таблица 1

F1 (Г3-109), Гц

F2 (Ч3-33), Гц

γ, %

По данным эксперимента рассчитать значения относительной по- грешности:

метра (U1), после чего к зажимам “1” и “2” подключают образцовый рези- стор (R0 = 1 кОм) и записывают показание вольтметра U2. После этого ис-

56

комое значение выходного сопротивления определяется в соответствии с формулой:

2. Исследование высокочастотного генератора синусоидальных колебаний типа GRG-450B

2.1. Поверить градуировку аттенюатора генератора.

Поверку осуществляют по схеме на рис. 3 на частотах 0,1...1 МГц (по указанию преподавателя).

шкале аттенюатора. Результаты измерений занести в табл. 2.

Таблица 2

Uном, В

Uизм, В

γ, %

Результаты поверки градуировки аттенюатора считают удовлетвори- тельными, если погрешность градуировки не превышает 12 %:

2.2. Поверить градуировку шкалы “Глубина модуляции М%” по изо- бражению модулированного сигнала на экране осциллографа.

Поверку осуществляют по схеме, представленной на рис. 4.

57

изменении положения переключателя глубины модуляции “Мном” на экра- не осциллографа получают изображение, аналогичное показанному на рис. 5.

2.3. Измерить глубину модуляции методом трапеции. Для измерения собрать схему, представленную на рис. 6.

Модулирующее напряжение (Uмод) с низкочастотного генератора ти- па GAG-810 подается одновременно на вход “Внешн. АМ” высокочастот- ного генератора типа GRG-450B (переключатель режима модуляции нахо- дится в верхнем положении) и на вход “Х” осциллографа типа С1-72. Ос- новной выход “mV” генератора GRG-450B (напряжение несущей - Uнес) необходимо соединить с входом “Y” осциллографа. При положении “0” переключателя “Глубина модуляции” (в нулевом положении М = 0, т.е.

58

модуляция отсутствует) устанавливают стрелку индикатора генератора GRG-450B на риску “К” с помощью выходного напряжения генератора GAG-810, частота колебаний которого выбирается в пределах 200...1000 Гц. На экране осциллографа при этом получают изображение в виде квад- рата (прямоугольника).

Рис. 6. Схема для измерения глубины

модуляции методом трапеции

Затем, меняя положение переключателя “Глубина модуляции”, осу- ществляют измерения значений А и В, как это показано на рис. 7, и произ- водят расчет глубины модуляции по формуле:

полученные данные с результатами п. 2.2.

2.4. Определить коэффициент нелинейных искажений выходного на- пряжения генератора.

Коэффициент нелинейных искажений определяют по схеме с загра- ждающим фильтром L, С0 (рис. 8).

Элементы L и С0 расположены на макете к лабораторным работам № 7 и 8. Вначале контур настраивают в резонанс по схеме, показанной на рис. 8.

59

Рис. 8. Схема для настройки в резонанс

заграждающего фильтра

Затем, не изменяя значения С0 и положения ручки настройки часто- ты генератора, собирают схему, изображенную на рис. 9. После этого про- изводят два измерения напряжения.

Рис. 9. Схема для определения коэффициента

нелинейных искажений напряжения генератора

Первое значение напряжения U определяют как падение напряжения на резисторе R0 при замкнутых зажимах “1” и “2” схемы рис. 9, т. е. при

где U2, U3, ..., Un - напряжения 2-й, 3-й, ..., n-й гармоник, определяют при разомкнутых зажимах “1” и “2”. С целью исключения влияния первой гармоники на напряжение U/ непосредственно перед его измерением сле- дует подстроить частоту генератора до минимума показаний вольтметра.

Коэффициент нелинейных искажений рассчитывают по формуле:

2.5. Поверить частотную нестабильность высокочастотного генера-

тора типа GRG-450B.

Поверку проводят по схеме на рис. 10 на частотах f, задаваемых преподавателем.

60