Лабораторная работа №3 исследованиепараметров генераторов с помощью частотомеров

Время работы – 4 часа

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1. Изучить характеристики, назначение органов управления и правила применения генераторов и частотомеров;

2. Сформировать знания методик проведения измерений с использованием генераторов и частотомеров.

3. Закрепить знания правил оформления результатов измерений.

Задание на подготовку к проведению лабораторной работы

Изучить (по конспектам лекций и рекомендованной литературе) теоретический материал, соответствующий тематике лабораторной работы, а также раздел «Краткие теоретические сведения настоящей работы.

Допуск к лабораторной работе проводится в виде письменной работы с ответами на контрольные вопросы или в виде теста на ПЭВМ.

Изучить по данному руководству порядок выполнения работы и подготовить структуру отчета с указанием наименования работы, целей работы, пунктов экспериментальных исследований. В каждом пункте исследований привести схемы измерений, таблицы, координатные оси для построения графиков (масштабы выбирают­ся исполнителем), Оставить место для расчетов и выводов.

Краткие теоретические сведения

1. Частотомер электронно – счетный ч3 – 63

1.1. Ч3 -63 предназначен для:

измерения частоты (периода) синусоидальных и частоты (периода) следования импульсных сигналов;

измерения длительности импульсов;

измерения отношения частот электрических сигналов;

счета числа электрических сигналов;

выдачи сигнала опорной частоты.

1.2. Технические данные

1.2.1. Прибор измеряет по входу А частоту синусоидальных сигналов и частоту следования импульсных сигналов любой полярности, имеющих не более двух экстремальных значений за период, в диапазоне от 0,1 Гц до 200 MГц при напряже­нии входного сигнала:

от 0,03 до 10 В для сигнала синусоидальной формы;

от 0,1 до 10 В для сигнала импульсной формы.

Минимальная длительность импульса входного сигнала 2,5 нс.

Примечание. При входном сопротивлении 50 Ом максимальный уро­вень входного сигнала составляет 5 В.

Прибор измеряет по входу Б частоту синусоидальных сиг­налов в диапазоне от 200 до 1000 МГц при напряжении вход­ного сигнала от 0,03 до 3 В.

Примечание. Измерение частоты по входу В при напряжении вход­ного сигнала от 1 до 3 В производится с внешним аттенюатором, входящим в комплект поставки.

Относительная погрешность измерения частоты синусоидальных и импульсных сигналов δf в пределах значений, рассчитанных по формуле

,

где δ₀ — относительная погрешность по частоте внутреннего (или внешнего) опорного генератора (ОГ) частоты 5 МГц; f_ИЗМ — измеряемая частота, Гц; t_СЧ — время счета, с.

Относительная погрешность по частоте внутреннего ОГ после самопрогрева (не менее 15 мин) должна быть в пределах ± 5·10 ^-7 - в течение года после установки частоты.

Среднеквадратическая относительная случайная ва­риация частоты ОГ при окружающей температуре, поддерживаемой с точностью ± 1 К, после самопрогрева не более: 2·10 ^-8 за сутки, 1·10 ^-10 за 10 с и 1 с.

Температурный коэффициент частоты ОГ не более ± 1·10 ^-9 на один градус.

2. Прибор измеряет по входу Б единичный и усредненный период сигналов синусоидальной и импульсной формы любой полярности при длительности импульсов не менее 50 нс в диапазоне от 0,1 мкс до 10⁴ с при напряжении входного сигнала: от 0,03 до 10 В для сигнала синусоидальной формы; от 0,1 до 30 В для сигнала импульсной формы. Число усредняемых периодов (множитель периода) — 10, 10 ², 10 ³, 10 ⁴.

Период тактовой частоты или частоты заполнения (мет­ки времени) – 10^-7, 10^-6,10^-5,10^-4 и 10^-3 с.

Относительная погрешность измерения периода сину­соидального сигнала и импульсного сигнала (δ_Т) с длитель­ностью фронта импульсов более половины периода частоты заполнения должна быть в пределах значений, рассчитанных по формуле

,

где δ₀ - относительная погрешность по частоте внутреннего ОГ;

δ_З - относительная погрешность уровня запуска (δ_З =U_Ш/3U_С, U_Ш – уровень (амплитуда) шума, U_С – минимальный уровень (амплитуда) сигнала);

п - число усредняемых периодов (множитель периода);

Т_ТАКТ – период тактовой частоты (метки времени), мкс;

Т _ИЗМ – измеряемый период, мкс.

При импульсной форме входного сигнала с длительностью фронта импульсов не более половины периода сигнала час­тоты заполнения относительная погрешность δт в пределах значения, рассчитанного по формуле

.

2. Прибор измеряет по входу Б длительность импульсов любой полярности от 0,1 мкс до 10⁴ с при частоте следования импульсов не более 5 МГц и входном напряжении от 0,1 до 10 В.

Относительная погрешность измерения длительности импульсов δт в пределах значений, рассчитанных по форму­лам:

при суммарной длительности фронта и среза измеряемых импульсов более половины периода сигнала частоты запол­нения

,

где - длительность фронта и среза импульса;

при суммарной длительности фронта и среза измеряемых импульсов не более половины периода сигнала частоты за­полнения

.

1.2.4. Прибор измеряет отношение частот электрических сигналов.

Диапазон высшей из сравниваемых частот (вход А) — от 0,1 Гц до 200 MГц, низшей из сравниваемых ча­стот (вход Б) — от 0,01 Гц до 10 MГц.

1.2.5. Прибор производит по входу А счет числа (суммирование) электрических колебаний в диапазоне частот от 0,1 Hz до 200 MHz за время, устанавливаемое вручную.

6. Прибор измеряет в режиме самоконтроля частоту собственных опорных сигналов 1, 10, 100 kГц, 1 и 10 MГц с целью проверки работоспособности прибора.

1.2.7. Прибор обеспечивает непосредственный отсчет ре­зультата измерения в цифровой форме с гашением незнача­щих (впереди стоящих) нулей, индикацией единиц измере­ния (kГц, мс, мкс), децимальной точки (запятой) и переполнения цифрового табло.

1.2.8.В приборе предусмотрен режим работы с внешней регистрирующей аппаратурой, и имеет возможность программного дистанционного управления всеми переключателями, за исключением тумблеров «СЕТЬ», «ВНУТР - ВНЕШ», переключателя напряжения питания и кнопки ручного сброса.

1.2.9. Входное сопротивление и входная емкость прибора по входам А и Б — 1 МОм и 50пФ соответственно. В приборе имеется возможность установки входного сопротивления по входу А, равным 50 Ом. Входное сопротивление по входу В — 50 Ом.