Оборудование рабочего места

Лабораторная установка состоит из базового блока, сменного блока, который позволяет выполнить требуемую работу, и комплекта радиоизмерительных приборов: милливольтметра В3-38, генератора звуковых и ультразвуковых частот Г3-33, генератора высоких частот Г4-18А и осциллографа С1-65. Кроме того, часть измерительных устройств смонтирована внутри лабораторной установки.

Описание лабораторной установки

В базовом блоке (рис.1) размещены источники нерегулируемого стабилизированного напряжения 12,6 В и 6,3 В, микроамперметр и усилитель-формирователь импульсного напряжения. Микроамперметр используется в вольтметре постоянного напряжения. Причем пределы измерения постоянного напряжения указаны на передней панели базового блока либо приведены в описании соответствующей лабораторной работы. Микроамперметр используется также в качестве стрелочного индикатора в измерительных схемах сменных блоков.

С помощью усилителя-формирователя при подаче на вход (гнезда Г1, Г2) гармонических колебаний можно получить последовательности прямоугольных видеоимпульсов со скважностью около двух и фронтами не меньше 0,1 мкс. Гнезда для подключения измерительных генераторов располагаются на левой боковой панели базового блока – гнезда Г1 и Г2.

Рис.1. Общий вид базового блока лабораторной установки

Гнезда, подключаемые к различным узлам исследуемых схем и к которым подключаются регистрирующие измерительные приборы (вольтметры, осциллограф), располагаются на правой боковой панели базового блока – гнезда Г3, Г4, Г5. Гнезда, расположенные на боковых панелях базового блока, на рис.1 не показаны.

Лабораторная установка рассчитана на подключение к электрической сети с напряжением 220 В с помощью тумблера на передней панели базового блока, при этом загорается индикаторная лампочка. На верхней панели каждого сменного блока изображается упрощенная принципиальная или структурная схема исследуемого устройства и располагаются различные ручки регуляторов, переключатели и тумблеры.

Краткие сведения об измерительных приборах

В лаборатории используются электронные вольтметры – милливольтметры В3-38, измерительные генераторы звуковых и ультразвуковых частот Г3-33 и высоких частот Г4-18А, электронные осциллографы С1-65.

На рис. 2 показана типичная структурная схема электронного вольтметра переменного тока. В детекторе осуществляется преобразование переменного входного напряжения с амплитудой U_m в постоянное напряжение U₀=U_m, которое обычно увеличивается усилителем постоянного тока (УПТ), а затем подается на стрелочный индикатор. Преобразование переменного напряжения в постоянное обеспечивает независимость показаний стрелочного индикатора от частоты, поэтому диапазон частот электронных вольтметров очень широк – от единиц Гц до сотен МГц. В схему милливольтметра перед детектором для повышения чувствительности вводят в схему дополнительный усилитель переменного напряжения, который, однако, сужает частотный диапазон и вносит добавочную погрешность в измерение напряжений.

Рис. 2. Структурная схема электронного вольтметра

На рис. 3 показана структурная схема измерительного генератора, которая является типичной как для измерительных генераторов гармонических колебаний звуковых и ультразвуковых частот, работающих в диапазоне от 20 Гц до 200 кГц, так и для генераторов высоких частот, работающих в диапазоне от 100 кГц до 30 МГц. В задающем генераторе возбуждаются гармонические колебания, частота и амплитуда которых может регулироваться. Синусоидальность формы колебаний на выходе генераторов обеспечивается за счет частотно-избирательных свойств RC – фильтров в генераторах звуковых и ультразвуковых частот и LC– систем колебательного типа – в высокочастотных генераторах. Регулировка частоты плавно и ступенями достигается путем изменения параметров RC– или LC – цепей, а регулировка амплитуды – с помощью специального потенциометра (плавно) или ступенчатого регулятора – аттенюатора, представляющего собой делитель на сопротивлениях, у которого входное и выходное сопротивления остаются неизменными при изменении величины коэффициента деления (ослабления).

Рис. 3. Структурная схема измерительного генератора

На рис. 4 показана упрощенная структурная схема электронного осциллографа, служащего для визуального наблюдения электрических колебаний и измерения их параметров. Индикатором осциллографа является электронно-лучевая трубка, на экране которой получается изображение исследуемого сигнала, формируемое путем одновременной подачи на пластины горизонтального отклонения пилообразного напряжения развертки, благодаря чему луч перемещается слева направо, и подачи исследуемого напряжения на вертикально отклоняющие пластины, которое вызывает отклонение луча по вертикали.

Рис. 4. Структурная схема осциллографа

Масштаб изображения по вертикали устанавливается изменением коэффициента передачи канала вертикального отклонения (Y– канала), который при больших сигналах регулируется скачкообразно изменением коэффициента передачи делителя, а при малых сигналах – плавно изменением коэффициента передачи усилителя Y–канала независимо от частоты входного сигнала. В канале горизонтального отклонения (X– канале) основными элементами являются генератор развертки и устройство синхронизации, предназначенное для получения четкого неподвижного изображения на экране осциллографа, которое обеспечивается при кратности отношений F_сигн/F_разв=T_разв/T_сигн целому числу (1, 2, 3, 4,…).

В отсутствии синхронизации изображение сигнала начинает «плыть» на экране или кажется размазанным (рис. 5). Выбор величины отношения T_разв/T_сигн определяет масштаб изображения по горизонтали, при его увеличении число периодов сигнала на экране увеличивается.