Применение электронного осциллографа для исследования электрических сигналов

1 Цель работы 2 Домашнее задание 2.1 Изучить принцип действия, функциональную схему и назначение узлов универсального электронного осциллографа. 2.2 Ознакомиться с правилами использования осциллографа в режиме непрерывной, ждущей развертки а также в режиме использования канала Х для подачи внешних сигналов. 2.3 Изучить правила калибровки каналов вертикального и горизонталь­ного отклонения с помощью тестового сигнала. 2.4 Ознакомиться с методикой измерения амплитудных и временных па­раметров электрических сигналов. 2.5 Ознакомиться с правилами определения погрешностей измерения ам­плитудных и временных параметров электрических сигналов с применением осциллографа и представления результатов по правилам метрологии с учетом округления. 3 Основные положения. 3.1 Электронный осциллограф является одним из наиболее универсаль­ных измерительных приборов, предназначенных для визуального наблюдения электрических сигналов и измерения их параметров. Исследуемый сигнал отображается на экране электронно-лучевой трубки в виде светящихся линий или фигур, называемых осциллограммами. Осциллограмма представляет со­бой функциональную зависимость двух или трех величин y=F(x) или y=F(x,z), каждая из которых является, в свою очередь, функцией времени: y(t), x(t), z(t). 3.2 Упрощенная структурная схема осциллографа (рисунок 3.1) состоит из двух каналов формирования сигналов по координатам X и Y и канала Z, предназначенного для модуляции яркости луча электронно-лучевой трубки. 3.3 Параметры электрического сигнала, поданного на вход осциллогра­фа, определяются по его осциллограмме путем измерения ее геометрических размеров и с учетом коэффициента отклонения Коткл и коэффициента разверт­ки Кразв. Очевидно, и погрешность измерения параметров будет определяться не только точностью измерения геометрического размера (отклонения луча), но и точностью воспроизведения сигнала на экране осциллографа. 3.4 При исследовании импульсных сигналов определяющим является время нарастания переходной характеристики канала вертикального отклоне­ния tн, являющегося откликом осциллографа на включение идеального скачка напряжения на входе Y. Время нарастания tн – это временной интервал, в течение которого луч переходит от уровня 0,1 до уровня 0,9 от установивше­гося значения импульсного отклика. 3.5 В случае использовании канала Х для подачи внешнего сигнала ос­циллограф не является прибором измерения амплитудных и временных пара­метров, а представляет собой прибор сравнения сигналов, поданных на гори­зонтальный и вертикальный входы осциллографа. Примером может служить наблюдение интерференционных картин (в частности фигур Лиссажу) с по­мощью осциллографа для точного сравнения и определения соотношения ча­стот подаваемых сигналов. 4 Контрольные вопросы. 5 Приборы, используемые в работе. 6 Лабораторное задание. 6.1 По техническому описанию осциллографа изучить его технические характеристики, расположение и назначение органов управления, проверить калибровку каналов вертикального отклонения и длительности развертки. При необходимости произвести регулировку. 6.2 Определить верхнюю граничную частоту полосы пропускания кана­ла вертикального отклонения. Используя формулу (3.3), вычислить время на­растания переходной характеристики усилителя вертикального отклонения. 6.3 Подать на вход осциллографа импульсную последовательность с ге­нератора импульсов Г5-54, установив на нем параметры из варианта (таблица 6.1), заданного преподавателем. Применить внешний запуск развертки им­пульсом с гнезда “синхроимпульсы” генератора. Манипулируя ручками регу­лировки отклонения по вертикали, регулировки частоты развертки и уровня синхронизации, добиться на экране неподвижного изображения не более двух периодов импульсной последовательности. Изменяя на генераторе Г5-54 вре­менной сдвиг, установить в пределах экрана передний фронт первого импуль­са последовательности. 6.4 Измерить следующие параметры импульсной последовательности: 6.5 Определить частоту повторения импульсов. 7 Методические указания к выполнению работы. 7.1 Определение верхней граничной частоты пропускания канала и вре­мени нарастания переходной характеристики. 7.2 Измерение параметров импульсного сигнала. 7.3 Измерение частоты повторения импульсов методом интерференцион­ных фигур. 7.4 Измерение частоты и периода повторения импульсов с помощью ча­стотомера. 8 Оценка точности измерений. 8.1 Измерение амплитуды импульса. 8.2 Измерение периода повторения и длительности импульса. 8.3 Измерение частоты. 9 Рекомендуемая литература 9.1 Отчалко В.Ф. Метрология, стандартизация и сертификация: Учебное пособие, — Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образова­ния, 2010. — 208 с 9.2 Евтихиев Н.Н, Купершмидт Я.А., Папуловский В.Ф., Скугоров В.Н. Измерение электрических и неэлектрических величин: Учебное пособие для вузов, Москва: Энергоатомиздат, 1990, 352с. 9.3 Нефедов В.И., Сигов А.С., Бирюков В.К. Метрология и радиоизмере­ния: Учебное пособие для вузов. — 2-е изд., перераб. — М.: Высшая школа, 2006. — 526 с.: ил