ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ

Кафедра ТКС

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ

ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе №__ по дисциплине

"Метрология и измерения"

для студентов специальностей

2 – 45 01 03 – Сети телекоммуникаций

2 – 45 01 02 – Системы радиосвязи,

радиовещания и телевидения

МИНСК

2012

Составитель М.И. Семененко

В.М. Зеленя

Издание утверждено на заседании кафедры ТКС

__.__.20__ г., протокол №__

Зав. Кафедрой ____________ ______________

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА

1. ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ

1. Ознакомиться с функциональной схемой и органами управления электронного осциллографа. Получить практические навыки работы с приборами.

2. Получить практические навыки работы с прибором.

2. ЛИТЕРАТУРА

1. Шумилин И.П. Измерения в технике проводной связи. - М., Связь 1980.

2. Хромой Б.П., Моисеев Ю.Г. Электрорадиоизмерения - М., Радио и связь, 1985.

3. Методические указания к лабораторной работе.

2. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Изучить по [2.1] и [2.2] структурную схему и принцип работы электронного осциллографа.

2. Подготовить ответы на вопросы для самоконтроля.

3. Подготовить бланк отчёта.

2. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Основное назначение электронного осциллографа.

2. Какое назначение ЭЛТ?

3. Каким образом достигается фокусировка луча ЭЛТ?

4. Каким образом гасится обратный ход луча в ЭЛТ?

5. В каком канале осциллографа и для чего используется линия задержки?

6. Какой вид развёртки используется в осциллографе?

7. В каких режимах синхронизации может работать развёртка осциллографа?

8. В чём заключается условие синхронизации?

9. Перечислите основные технические характеристики осциллографа?

2. Порядок вцыполнения работы

1. Повторить структурную схему электронного осциллографа.

2. Ответить на вопросы преподавателя по структурной схеме осциллографа и вопросы самоконтроля.

3. Изучить назначение и технические характеристики осциллографа С1-72.

4. Изучить функциональную схему осциллографа С1-72.

5. Изучить конструкцию С1-72 и назначение органов управления.

6. Подготовить прибор к работе и выбрать режим развёртки для проведения калибровки.

7. Провести градуировку шкалы напряжения.

8. Провести градуировку шкалы времени.

9. Результат градуировки (калибровки) записать в отчёт и проанализировать их. Составить отчёт по работе.

10. Ответить на контрольные вопросы.

2. Указание мер безопасности

1. В процессе выполнения лабораторной работы необходимо руководствоваться действующей в лаборатории инструкцией по ТБ.

2. Контрольные вопросы

1. Какие приборы называются осциллографами?

2. Каков принцип действия электронного осциллографа?

3. Какие основные узлы входят в состав электронного осциллографа?

4. Для чего служит канал Y электронного осциллографа?

5. Для чего служит канал X электронного осциллографа?

6. Каким образом осуществляется калибровка осциллографа?

7. Для чего необходима калибровка осциллографа?

8. Назовите основные технические характеристики осциллографа?

2. Соддержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Перечень приборов используемых в работе.

3. Функциональная схема С1-72.

4. Анализ результатов калибровки осциллографа с приведением осциллограммы.

5. Краткие выводы по работе.

2. Содержание зачета

1. Учащийся должен знать:

   1. Полную структурную схему универсального осциллографа, виды развертки и режимы работы генератора развертки канала горизонтального отклонения.

   2. Принцип формирования изображения на экране осциллографа.

   3. Режимы синхронизации осциллографа и основные его характеристики.

2. Учащийся должен уметь:

   1. Проверять работоспособность осциллографа путем проведения его калибровки.

   2. Измерять параметры исследуемых сигналов.

2. Методические указания

1. Назначение и технические характеристики осциллографа С1 -72.

   1. Осциллограф С1-72 предназначен для исследования электрических процессов путём визуального наблюдения и измерения временных интервалов от 0,2 мс до 500 мс и амплитуд от 6 мВ до 60 В (с выносным делителем до 500 В).

   2. По точности воспроизведения формы снятия измерения временных интервалов и амплитудных значений осциллограф С1-72 относится к 3-му классу точности (ГОСТ 9810-69).

Осциллограф обеспечивает:

- наблюдение формы импульсов обеих полярностей длительностью от 0,05 мс до 500 мс и размах от 20 мВ до 60 В, а с выносным делителем 1:10 от 200 мВ до 500 В;

- Наблюдение периодических сигналов в диапазоне частот от 5 Гц до 10МГц;

- Измерение амплитуд исследуемых сигналов от 48 мВ до 60 В, а с выносным делителем до 500В;

- Измерение временных интервалов от 0,2 мс до 500 мс.

3. Рабочая часть экрана составляет не менее 60 мм (10 делений) по горизонтали и 35 мм (6 делений) по вертикали.

4. Толщина линии луча не превышает 0,6 мм.

5. Тракт вертикального отклонения луча имеет следующие параметры:

- полоса пропускания от постоянного тока до 10 МГц;

- время нарастания переходной характеристики не более 35«с и время установления - не более 100 мс;

- выброс переходной характеристики не превышает 10% ;

- входное сопротивление усилителя вертикального отклонения (У В О) при открытом входе 1 МОм ± 10% с параллельной ёмкостью не более 15пФ;

• суммарное максимальное допустимое постоянное и переменное напряжение, которое можно подавать при закрытом входе УВО, не должно превышать 300 В.

1. Минимальный коэффициент отклонения тракта вертикального отклонения луча 20 В/дел, (максимальная чувствительность 0,3 мм/мВ).

2. Погрешность измерения амплитуд импульсных сигналов в рабочих условиях в диапазоне от 48 мВ при длительностях импульсов не менее 0,2 мс следующих с частотой не более 2 МГц при величине изображения от 2,4 до 6 делений не превышает ±10%.

3. Внутренний калибратор амплитуд и временных интервалов выдает калиброванное напряжение в виде «меандра» амплитудой 0,6В и частотой 1кГц с погрешностью не более ±2,5%.

4. Развертка может работать как в ждущем, так и в непрерывном режимах.

5. Погрешность измерения временных интервалов от 0,2 мс до 50 мс на развертках с коэффициентом от 0,05 мс/дел до 5 мс/дел не превышает 10% и временных интервалов до 500 мс на развертках с коэффициентом деления от 10 мс/дел до 50 мс/дел не превышает ±20% при размере изображения по горизонтали в пределах от 4 до 10 делений рабочей части развертки.

6. Усилитель канала горизонтального отклонения луча имеет следующие параметры:

• коэффициент отклонения на частоте 100 кГц не превышает 0,3 В/дел;

• полоса пропускания от 20 Гц до 1 МГц.

1. Синхронизация развертки осуществляется от питания сети переменного тока, исследуемыми синусоидальными сигналами с частотой от 5 Гц до 10 МГц или импульсными сигналами с временем нарастания не менее 10 мс при величине изображения от 1 деления и более (внутренняя синхронизация и внешними синусоидальными сигналами с частотой от 5 Гц до 10 МГц или импульсными сигналами обоих полярностей и временем нарастания не менее 10 мс амплитудой от 0,3 В до 3 В внешняя синхронизация.

2. Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В ± 10% частоты 50 Гц ± 1%.

3. Потребляемая прибором мощность от сети переменного тока при номинальном напряжении не превышает 35 Вт.

4. Время прогрева прибора для нормальной его работы 15 минут.

5. Масса прибора не превышает 8,5 кг.

1. В основу измерения осциллографа С1-72 положен метод измерения по калиброванной шкале. В соответствии с этим методом построена функциональная схема прибора, приведенная на рисунке 1.

Исследуемый сигнал подается на входное гнездо «вход Y» через аттенюатор, представляющий собой частотно-компенсированный делитель напряжения, с помощью которого выбирают величину сигнала, удобную для наблюдения и исследования на экране ЭЛТ.

С выхода аттенюатора сигнал поступает на предварительный усилитель, в котором происходит основное усиление сигнала. На выходе предварительного усилителя включена линия задержки, назначение которой - возможность исследования и наблюдения переднего фронта коротких импульсов. На выходе линии задержки включён оконечный усилитель канала вертикального отклонения, который усиливает исследуемый сигнал до нужной величины, достаточной для нормального наблюдения на ЭЛТ.

С выхода предварительного усилителя вертикального отклонения исследуемый сигнал поступает на вход схемы синхронизации и запуска развёртки. Для запуска развёртки может быть использован внешний сигнал, поданный на гнездо «вход синхр.».

Генератор развёртки вырабатывает линейно-изменяющееся во времени (пилообразное) напряжение, необходимое для равномерного перемещения луча по горизонтали. Линейно-изменяющееся напряжение поступает с генератора развёртки на усилитель развёртки, где усиливается до необходимой величины. С выхода усилителя пилообразное напряжение подаётся на горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ.

Синхронизация частоты генератора развёртки производится для получения на экране ЭЛТ неподвижного изображения исследуемого сигнала. Синхронизирующее напряжение может быть снято:

• С УВО при внутренней синхронизации;

• С накальной обмотки силового трансформатора при синхронизации от сети;

• С гнезд «вход синх.», «вход Х» при подаче на этот вход внешнего напряжения, при этом усилитель развертки отключается от схемы генератора развертки.

Схема управления лучом ЭЛТ вырабатывает прямоугольные импульсы, которые поступают на блокирующие пластины и используются для гашения луча ЭЛТ во время обратного хода развёртки.

Калибратор вырабатывает прямоугольные импульсы, которые используются для калибровки коэффициента развёртки и коэффициента отклонения.

Узел питания обеспечивает питающими напряжениями всю схему.

3. Конструктивно прибор выполнен в типовом неразъёмном каркасе с лёгкосъёмными крышками.

Каркас прибора состоит из литых рам (передней и задней), соединённых 2-мя боковыми стяжками.

Органы управления и подсоединения расположены на передней панели, и их назначение приведено в таблице 1.

Таблица 1 – Органы управления и подсоединения

Обозначение органов управления и присоединения	Назначение органов управления и присоединения
1	2
Ручка переключателя «V/дел»	Установка необходимого коэффициента отключения и переключения внутреннего калибратора ко входу УВО (положение «калибр»).
Кнопка переключателя: - «» (кнопка нажата) - «» (кнопка отжата)	Переключения входа: - открытый вход УВО - закрытый вход УВО
Ручка «↕»	Перемещение луча по вертикали.
Коаксиальное гнездо «вход Y»	Переключение исследуемых сигналов на УВО.
Ручка «*»	Регулировка яркости луча.
Ручка «ʘ»	Регулировка фокусировки луча.
Кнопка «Сеть»	Включение/выключение прибора.
Ручка «↔»	Перемещение луча по горизонтали.
Ручка переключения «время/дел»	Переключение длительности развертки.
Ручка «стабильность»	Выбор режима работы генератора развертки (ждущий, автоколебательный).
Ручка «уровень»	Выбор уровня запуска развертки.
Кнопка переключателя: - «» (кнопка отжата) - «» (кнопка нажата)	Выбор полярности синхронизации: - синхронизация отрицательным перепадом исследуемого сигнала - синхронизация положительным перепадом исследуемого сигнала
Кнопка переключателя: - от «сети» (кнопка нажата) - «» (кнопка нажата) - «» (кнопка нажата)	Выбор вида синхронизации: - внутренняя синхронизация с частотой сети питания - внутренняя синхронизация исследуемым сигналом - синхронизация внешним сигналом
1	2
Кнопка переключателя: - «» (кнопка нажата) - «» (кнопка отжата)	Переключение входа синхронизатора при внутренней и внешней синхронизации: - открытый вход - закрытый вход
Кнопка переключателя «вход Х»	Переключение и отклонение усилителя горизонтального отношения к гнезду «вход синх.».
Гнездо «вход синх.»	Подключение сигнала при внешней синхронизации и для подачи внешнего сигнала на усилитель горизонтального отклонения.
Клемма «┴»	Заземление корпуса прибора.

4. Порядок работы с приборами

   1. Подготовка прибора к измерению:

Перед включением прибора в сеть предварительно установить органы управления в следующие положения:

• ручки «*»,«ʘ», «↕»,«↔», «уровень» - в среднее положение;

• «стабильность» - в крайнее правое положение;

• переключатель «V/дел» - в положение – «10»;

• переключатель полярности синхронизации в положение – «+»;

• переключатель синхронизации в положение «»;

• переключатель «вход Х» в выключенном положении.

Шнур питания включить в сеть и, нажав кнопку переключателя «сеть», включить прибор. При этом должна загореться сигнальная лампочка. С помощью ручек «*» и «ʘ» отрегулировать яркость и регулировку. Если при максимальной яркости луча не будет, необходимо при помощи ручек «↔» и «↕» переместить его в пределы частоты экрана.

2. Выбор режима развертки:

Для наблюдения исследуемых сигналов и измерения их основных параметров достаточны следующие режимы развертки:

• ждущий;

• автоколебательный;

• от внешнего источника.

Режим работы генератора развертки выбирается ручкой «стабильность»:

• в крайнем правом положении обеспечивается автоколебательный режим

• при повороте против часовой стрелки на 5-10 (от точки срыва периодической развертки) обеспечивается ждущий режим.

В ждущем режиме запуск и синхронизация развертки могут быть выбраны следующими:

• исследуемых сигналов, нажав кнопку «»;

• внешним сигналом, нажав кнопку «»;

• от сети питания, нажав кнопку «от сети».

Чёткого запуска развёртки добиваются ручкой «уровень». В ждущем режиме переключателем «полярности синхронизации» можно осуществить запуск развёртки или положительной части сигнала, нажав кнопку «-», или от его отрицательной части, нажав кнопку «+».

Устойчивой и четкой работы синхронизации добиваются ручками «уровень» и «стабильность».

Развёртка от внешнего источника применяется при необходимости использовать для горизонтального отклонения луча на пилообразное напряжение генератора развёртки, а внешний сигнал (при измерении частоты методом фигур Лиссажу, и т.д.). В этом случае следует:

• нажать кнопку «вход Х» переключателя вида синхронизации;

• развертывающие напряжения от внешнего источника подать на гнездо «вход синхр.».

5. Калибровка шкалы напряжения:

   1. Для калибровки коэффициента отклонения УВО необходимо ручку переключателя «V/дел» установить в положение «калибр.», при этом на экране должно появится изображение калибровочного напряжения.

   2. Ручку переключателя «V/дел» необходимо установить в положение «калибр.». с помощью потенциометра «корр.усил.», находящегося на боковой стенке корпуса осциллографа, установить по сетке экрана амплитуду калибровочного напряжения, равную 6-ти делениям по вертикали. Таким образом проведена калибровка шкалы напряжения.

6. Калибровка шкалы времени:

   1. Для калибровки коэффициента развертки необходимо установить ручку переключателя «время/дел» в положение «ImS» и ручками «стабильность» и «уровень» добиться устойчивого изображения. Калибровка производится потенциометром «корр.разв.». Необходимо, чтобы в 10 делений по горизонтали укладывались 10 периодов калибровочного напряжения.

Рисунок 1 – Функциональная схема осциллографа С1-72