Вимірювання параметрів електричних сигналів за допомогою електронного осцилографа

Мета роботи: отримати практичні навички у користуванні електронними осцилографами та їх використання для вимірювання параметрів електричних сигналів.

1. Основні теоретичні пояснення

Електронно-променевим осцилографом (ЕПО) називають прилад для спостереження і вимірювання параметрів електричних сигналів.

Електричний сигнал як матеріальний носій інформації, являє собою певну змінну фізичну величину (напругу, струм, заряд, магнітний потік). Розрізняють дві основні групи сигналів: неперервні та дискретні в часі. Неперервні в часі сигнали існують у кожен момент часу, тобто їх миттєві значення можуть бути сталими (постійна напруга рис.1,а) чи змінюватись плавно (періодично-змінна напруга рис.1,б,в). Такі сигнали називаються аналоговими і характеризуються амплітудою U_m (максимальне відхилення від нульового значення), розмірність якої збігається з розмірністю сигналу, періодом Т, частотою f, яку вимірюють у герцах та початковою фазою ψ_u, яку вимірюють в кутових одиницях (радіанах або градусах).

Дискретні в часі сигнали появляються лише в певні моменти часу, тобто їх миттєві значення можуть змінюватись лише стрибкоподібно. Найбільш поширеними дискретними в часі сигналами є цифрові сигнали (рис.1,г), в яких одиничні імпульси заданої амплітуди існують лише протягом короткого проміжку часу, а в усі інші моменти їх значення дорівнюють нулеві.

Рис.1. Аналогові та цифровий сигнали

1.2. Електронний осцилограф

Встановлений на стенді осцилограф С1-73 (рис. 2) дозволяє досліджувати часову залежність напруги (струму) в стаціонарних та перехідних режимах шляхом візуального спостереження. Він може бути використаний і як індикатор стрибків струму або напруги при тригерних ефектах, які важко виявити за допомогою цифрових вимірювальних приладів внаслідок їх інерційності.

Основні пристрої керування та перемикачі:

1 – вимикач мережі;

2 – перемикач генератора розгортки – "ms/под., µs/под.";

3 – перемикач підсилювача вертикального відхилення променя з регульованим коефіцієнтом підсилення – "V/под";

4 – ручка вертикального переміщення променя "↕";

5 – ручка горизонтального переміщення променя "↔";

6 – перемикач "  ^~ " – "", який визначає характер підсилюваного сигналу;

7 – перемикач "Синхр.", що встановлює джерело синхронізуючої напруги;

8 – ручка "Фокус" – забезпечує чіткість зображення променя;

9 – ручка "Яскравість" – встановлює необхідну яскравість зображення;

10, 11 – ручки "Стаб." та "Рівень" – встановлюють стійке зображення імпульсів.

2.1. Підготовка осцилографа до роботи

Встановити пристрої керування та перемикачі на передній панелі в наступні положення:

• ручку "Яскравість" – крайнє праве;

• ручку "Фокус" – середнє;

• ручку "Підсилення" – крайнє праве;

• перемикач "V/под" – "0.05";

• ручку вертикального переміщення "↕" – середнє;

• перемикач "  ^~ " – "";

• ручку "Рівень" – крайнє праве;

• перемикач "Синхр." – " ^~+";

• перемикач "ms/под., µs/под." – "1ms/под.";

• ручку "Плавно" – крайнє праве;

• ручку "Стаб." – крайнє праве;

• ручку горизонтального переміщення "↔" – середнє.

На передній панелі осцилографа увімкнути тумблер "Мережа". При цьому повинна засвітитись сигнальна лампочка. Після 2-3 хв. прогріву осцилографа можна виконувати налагодження режимів і перевірку його робочого стану.

Ручкою "Яскравість" встановити яскравість зображення, зручну для спостереження. Ручкою вертикального переміщення "↕" сумістити промінь розгортки з центром екрану ЕПТ (електронно-променевої трубки). Ручкою "Фокус" встановити однакову чіткість зображення для всього променя. Перемикач "V/под" перемкнути в положення "^▼5 под.", а ручку "Підсилення" – в крайнє праве положення. Розмах (амплітуда) імпульсів має зміститися на 5 поділок (по вертикалі). Встановити ручкою "Рівень" стійке зображення імпульсів на екрані ЕПТ. Перемикач "Синхр." встановити в положення "+ ^~ "; при цьому лінія розгортки повинна починатися з додатного перепаду імпульсу (рис. 3). Перемикач "Синхр." встановити в положення "- ^~ "; при цьому лінія розгортки повинна починатися з від’ємного перепаду імпульсу (рис. 4). Перемикач "ms/под., µs/под." встановити в положення "1 ms/под.". Це відповідає частоті 1000 Гц. Повертанням ручки "↔" сумістити початок періоду сигналу з першою вертикальною лінією екрану. На всій довжині екрану (10 поділок) повинно вміщатись 10 періодів (рис. 5). Під час обертання ручки розгортки "Плавно" ліворуч, швидкість розгортки повинна зменшуватися. Повернути вказану ручку в крайнє праве положення.