Лаб_раб_электрон_измерит.приборы_11.03 (Методичка для лабораторных работ), страница 2

Для отклонения пучка по вертикали используется пара пластин, расположенных горизонтально, на которые подаётся сигнал от усилителя Y. Коэффициент усиления может изменяться вращением ручки усилителя Y на передней панели. Цифры на переключателе показывают, какое напряжение, поданное на вход Y ,вызывает отклонение луча по вертикали на 1 клетку.

Для отклонения луча по горизонтали используется пара пластин, расположенных вертикально, на которые подаётся сигнал треугольной формы Uразв от генератора развёртки. За время Тразв луч перемещается по экрану слева направо, а за время Тобр подаётся отрицательный импульс на модулятор, поэтому луч гаснет, его обратное движение невидимо. Время Тразв можно регулировать с помощью ручки время/деление. Цифры на переключателе показывают, за какое время, луч перемещается по горизонтали на одну клетку.

Для того чтобы картина на экране была чёткой, не двигалась и не троилась, используется блок синхронизации, который обеспечивает начало развёртки луча в те моменты времени, когда луч переместится по вертикали на заданную величину, а направление перемещения будет в одну сторону, например, снизу вверх. Синхронизация обеспечивается при условии Тразв = к Тсигнала, где к – целое число, а Тсигнала – период исследуемого гармонического сигнала. На рис. 2 показан случай синхронизации, когда Тразв= = Тсигнала , а для того чтобы обеспечить синхронизацию вводится задержка развертки Тзадержки.

Рис. 2

При этом развертка начинается в те моменты, когда перемещение луча снизу вверх достигнет величины Uу = 0.

При настройке осциллографа добиваются синхронизации путем вращения ручек “стабильность” и “уровень”. Сначала ставят ручку “уровень” в среднее положение, а ручку “стабильность” поворачивают против часовой стрелки. В этом случае экран гаснет. Затем плавно поворачивают ручку “стабильность” по часовой стрелке до момента появления картинки исследуемого сигнала на экране. Если картинка двоится или не стоит на месте, нужно вращать вправо-влево ручку “уровень”.

Калибраторы предназначены для калибровки чувствительности канала Y путём подачи стандартного напряжения на вход Y (калибратор амплитуды) и длительности развёртки путём подачи импульсов напряжения со стандартным периодом на модулятор ЭЛТ (калибратор длительности). Калибраторы предназначены для калибровки чувствительности.

На осциллографе С1-65 имеются дополнительные ручки, позволяющие плавно изменять чувствительность по горизонтали и вертикали. Для студенческой работы их вращать не следует, и они всегда должны быть повёрнуты по часовой стрелке до упора. Также никогда не следует ставить переключатель “ ” в положение “0,2”.

1. Генератор сигналов типа Г3-33.

Измерительные генераторы служат для получения напряжения синусоидальной формы калиброванного как по амплитуде, так и по частоте. Генераторы обладают следующими свойствами:

-Широкий диапазон генерируемых частот.

-Возможность в больших пределах изменять выходное напряжение (аттенюация).

-Стабильность частоты.

-Низкое значение выходного сопротивления.

Чем меньше выходное сопротивление измерительного генератора, тем меньше влияние оказывает исследуемая схема на его градуировку, как по частоте, так и по амплитуде.

Блок-схема генератора.

Задающий

генератор

Выходной

усилитель

Аттенюа-

тор

Выходное

устройство

Встроенный

вольтметр

выход

Внешний ламповый

вольтметр для

проверки

Основной элемент, – задающий генератор, работающий по схеме RC.

Диапазон генерируемых частот: 20…200000 Гц

поддиапазон х1 20…200 Гц

поддиапазон х10 200…2000 Гц

поддиапазон х1000 2000…20000 Гц

поддиапазон х10000 20000…200000 Гц

Переключение диапазона осуществляется ручкой “множитель”. Плавное изменение частоты осуществляется ручкой “частота Hz”.

Ручка “Рег. Выхода” – плавное регулирование амплитуды напряжения.

Ручка “Пределы шкал”, “ослабление” – обеспечивает общее ослабление выходного сигнала на 100 ДБ. Ступенями через каждые 10 ДБ. К – относительное ослабление, выраженное в ДБ.

К=20 lg Uвых

Uвх

Стрелочный миливольтметр В3-38 является многодиапазонным прибором и предназначен для измерения среднеквадратического значения переменного напряжения (или, как иногда говорят, действующего или эффективного напряжения). Переключение с одного диапазона на другой производится поворотом ручки с указателем выбранного диапазона.

Диапазон, позволяющий измерить максимально возможное напряжение, является наиболее грубым и для вольтметра В3-38 составляет – 300 вольт. На этом диапазоне целесообразно измерять напряжения от 100 до 300 вольт. Для измерения напряжения менее 100В необходимо переключиться на более чувствительный диапазон. Так при включенном диапазоне 100В целесообразно измерять напряжения от 30В до 100В. При включенном диапазоне 30В измеряют напряжения от10В до 30В.

Таким образом, если в процессе измерения стрелка находится в первой трети шкалы, то необходимо переключиться на более чувствительный диапазон. При этом ни в коем случае нельзя допускать зашкаливания т.е. ухода стрелки за последнее деление до упора. В том случае, если в процессе измерений произойдет зашкаливание, то надо немедленно переключиться на более грубый диапазон, повернув ручку переключателя диапазонов по часовой стрелке.

Если порядок измеряемого напряжения заранее неизвестен, то сначала включают наиболее грубый диапазон – 300В и только после этого подключают два штекера измерительного кабеля к нужным точкам схемы. Штекер с более длинным концом провода, как правило, соединяется с корпусом прибора, поэтому его можно подключать только к заземленным точкам схемы. Нарушение этого правила приводит к тяжелым последствиям!

Второй, более короткий конец измерительного кабеля является сигнальным и может подключаться к любым точкам проверяемой схемы. Для проверки того, действительно ли короткий конец – сигнальный, а длинный – корпус прибора, необходимо включить диапазон – 10В и, не касаясь заземленных предметов, дотронуться одной рукой сначала до наконечника штекера с коротким концом. В этом случае стрелка должна отклониться от нуля. После этого, не касаясь заземленных предметов, дотронуться одной рукой до наконечника штекера с длинным концом. В этом случае стрелка должна оставаться на нуле.

Прибор В3-38 имеет три шкалы. Верхняя шкала имеет деления от 0 до 10 и используется для снятия показаний при включении диапазонов кратных 10, а именно 1, 10, и 100. Средняя шкала имеет деления от 0 до 30 (если точнее то до 31,6). Эта шкала используется для снятия показаний при включении диапазонов кратных 3, а именно 3, 30, и 300.

Запомните: Цифра на переключателе выбранного диапазона соответствует такому напряжению, которое вызывает отклонение стрелки на полную шкалу.

Если включен диапазон 1В, то показания по шкале 0 – 10 надо уменьшать в 10 раз. Если включен диапазон 100В, то показания по шкале 0 – 10 надо увеличивать в 10 раз.

Если включен диапазон 3В, то показания по шкале 0 – 30 надо уменьшать в 10 раз.

Если включен диапазон 300В, то показания по шкале 0 – 30 надо увеличивать в 10 раз.

Порядок выполнения работы.

Экспериментальная часть.

Опыт 1. Измерение среднеквадратического значения напряжения на выходе генератора ГЗ-33 ламповым милливольтметром ВЗ-38 и определение ошибки.

рис. 5 Схема подключения вольтметра.

1. Подключить милливольтметр к генератору согласно схеме на рисунке 5. Особое внимание обратить на то, чтобы выходная клемма "земля" генератора, помеченная значком -L- была обязательно подключена к "земляному" штекеру измерительного кабеля вольтметра. Обычно это более длинный провод или на нем может стоять знак заземления "L".

2. Для того, чтобы согласовать выходное сопротивления генератора с входным сопротивлением нагрузки включите тумблер "внутр. нагрузка" и поставьте переключатель в положение 600 Ом.

3. Установить на генераторе частоту 1000 Гц. Для этого установить множитель на деление 10, а ручку «Частота - Hz» в положение - 100.

4. Каждый студент устанавливает на выходе генератора по встроенному вольтметру пять величии напряжения в милливольтах, которые определяются по формуле:

U = 10 • N + 10 • i + 15 • n,

где N - номер группы, a i - порядковый номер по списку, n - порядковый номер опыта. Так, например, студент из третьей группы с 11 порядковым номером по списку должен установить в первом случае напряжение:

U = 10 • 3 + 10 • 18 + 15 • 1 = 225 мВ

Во втором U = 210 + 15 • 2 = 240 мВ

В пятом случае U = 210 + 15 • 5 = 285 мВ

5. Измерить в каждом случае выходное напряжение генератора ламповым вольтметром, а результат записать в таблицу 1.

Измерения всегда начинайте с более "грубого" диапазона, когда стрелка находится в первой трети шкалы, затем переходите на более чувствительный диапазон. При "зашкаливании" немедленно переключайтесь на предыдущий, более грубый диапазон.

6. Посчитайте относительную ошибку каждого измерения по формуле:

 = (( U_ген – U_вольт) / U_ген) • 100%

результаты записать в таблицу 1.

7. Повторить пункты 4, 5 и 6 выключив тумблер "внутр. Нагрузка" и включая последовательно выходное сопротивление равное 5 Ом, 50 Ом, 600 Ом (и 5000 Ом у генератора ГЗ-54) Результаты записать в таблицу I.

Пример заполнения таблицы 1:

Примечание: В таблице значения исходных напряжений - произвольные.

Опыт 2. Определение стабильности выходного напряжения генератора при изменении частоты от минимальной до максимальной.

1. Схема включения как в опыте 1.

2. Переключатель выходного сопротивления установите в положении 600 Ом, а тумблер "внутренняя нагрузка 600 Ом" в положение «Вкл».

3. Установите на выходе генератора напряжение, которое было в предыдущем опыте. В приводимом примере было 225 mV.

4. Изменяя частоту от 20 Гц до 200000 Гц, с фиксированными значениями, указанными в таблице 2 заполняйте графы, указывая положение переключателя «Множитель» и положение переключателя «Частота (Гц)».

5. Установив нужное значение частоты, уточните напряжение встроенного в генератор вольтметра и, если необходимо, подкорректируйте его, так, чтобы оно соответствовало вашему заданию.

6. Измеряйте выходное напряжение ламповым милливольтметром ВЗ-38 и результаты заносите в таблицу.