Лабораторная работа 1.1.6 Осциллограф (1183742)
Текст из файла
ГУ МФТИ
Лабораторная работа 1.1.6.
Изучение электронного осциллографа.
Цель работы: ознакомление с устройством и работой осциллографа и изучение его основных характеристик.
В работе используются: осциллограф GOS-620, генераторы электрических сигналов, соединительные кабели.
1 Теоретическая справка
Осциллограф -— регистрирующий прибор, в котором исследуемое напряжение (сигнал) преобразуется в видимый на экране график изменения напряжения во времени. Осциллограф широко используется в физическом эксперименте. С его помощью можно исследовать изменение во времени любых физических величин, которые могут быть преобразованы в электрические сигналы.
-
Устройство осциллографа:
Электронно-лучевая трубка. Основной частью электронного осциллографа, определяющей его важнейшие технические характеристики, является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Трубка представляет собой стеклянную откачанную до высокого вакуума колбу, в которой расположены (рис. 1): подогреватель катода 1, катод 2, модулятор 3 (электрод, управлявшими яркостью изображения), первый (фокусирующий) анод 4, второй (ускоряющий) анод 5, горизонтально и вертикально отклоняющие пластины 6 и 7, третий (ускоряющий) анод 8, экран 9.
Рис. 1. Электронно-лучевая трубка
Электронный пучок формируется системой электродов, называемой «электронной пушкой»: катод с нагревателем, модулятор, фокусирующий и ускоряющий аноды. Форма, размеры и расположение электродов подобраны таким образом, чтобы разгонять электроны и фокусировать пучок на экране. Потенциал первою (фокусирующего) анода относительно катода можно изменять ручкой «ФОКУС». Размер пятна на экране в значительной степени определяется качеством фокусирующей системы, его диаметр обычно не превышает 1 мм. Яркость пятна на экране осциллографа определяется током электронного луча, который может регулироваться изменением напряжения на модуляторе ручкой «ЯРКОСТЬ». Экраном осциллографа является покрытая флюоресцирующим веществом стенка трубки, на которую попадает электронный пучок. На пути к экрану сформированный пучок электронов проходит две пары отклоняющих пластин. Две вертикально расположенные пластины образуют плоский конденсатор, электрическое поле которого способно отклонять пучок в горизонтальном направлении (горизонтально отклоняющие пластины). Аналогично поле горизонтально расположенных пластин вызывает вертикальное отклонение пучка (вертикально отклоняющие пластины). Подавая на пластины соответствующие напряжения, можно «нарисовать» электронным лучом на экране некоторую фигуру.
1.2. Характеристики электронно-лучевой трубки.
1.2.1 Чувствительность трубки к напряжению:
,
где 
-длинна пластин, 
- расстояние от середины пластин до экрана, 
- расстояние между пластинами, 
- ускоряющее напряжение на втором аноде.
1.2.2 Подаваемое на вертикально отклоняющие пластины напряжение 
должно линейно зависеть от самого сигнала:
,
где 
-постоянное напряжение, определяющее расположение графика сигнала по оси Y, 
- коэффициент входного сигнала каналом вертикального отклонения.
1.2.3 Подаваемое на горизонтально отклоняющие пластины напряжение 
должно линейно зависеть от времени:
,
где 
-постоянное напряжение определяющее расположение графика сигнала по оси Х на экране ЭЛТ, 
- коэффициент пропорциональности, зависящий от рабочих характеристик генератора развертки и усилителя Х.
Напряжение пилообразной формы, которое вырабатывает генератор развертки осциллографа, называемое также напряжением развертки, изображено на рис. 2.
В течение прямого хода луча (
напряжение изменяется до максимального значения так, что луч с постоянной скоростью проходит весь экран слева направо. После завершения прямого хода луча начинается процесс обратного хода луча (
, когда напряжение развертки возвращается к первоначальному уровню, и луч переходит в исходное положение в левый край экрана. Скорость изменения напряжения прямого хода развертки, т.е. масштаб по оси 
, задается расположенным на передней панели осциллографа переключателем «ВРЕМЯ/ДЕЛ», проградуированным во времени, за которое луч проходит одно большое деление-сетки экрана. Наличие интервала ожидания 
позволяет изменять масштаб по оси независимо от периода развертки.
Рис. 2. Напряжение развертки
Во время «прямого» хода пилы на модулятор «электронной пушки» подается положительное относительно катода напряжение, при этом на экране виден светящийся след электронного луча. Во время, обратного хода пилы (т.е. на интервале блокировки 
) напряжение на модуляторе «запирает» трубку. В результате электронный луч на интервале блокировки не вызывает свечения экрана.
1.2.4 Частотные характеристики каналов вертикального и горизонтального отклонения:
1.2.5. Амплитудно-частотная характеристика (АХЧ):
Если на вход 
осциллографа подается синусоидальное напряжение
),
где 
, 
– частота.
Тогда для перемещения луча на экране ЭЛТ можно записать:
,
где 
– амплитуда перемещения луча на частоте , 
- разность между фазой колебаний перемещения луча 
и фазой колебаний входного сигнала на частоте (сдвиг фаз).
Тогда АЧХ канала вертикального отклонения можно вычислить:
1.2.6. Фазово-частотная характеристика (ФЧХ)- зависимость . Для канала горизонтального отклонения АЧХ и ФЧХ определяются по аналогии.
1.2.7. Фигуры Лиссажу
При сложении двух взаимно перпендикулярных колебаний с разными или кратными частотами, поданными на входы осциллографа, луч описывает на экране неподвижные замкнутые кривые, которые называют фигурами Лиссажу.
Напряжение на горизонтально отклоняющие пластины 
Напряжение на вертикально отклоняющие пластины 
Тогда уравнение траектории движении луча:
Таким образом фигура, которую описывает луч при сложении колебаний, имеющих одинаковую частоту, представляют собой эллипс.
2. Ход работы:
2.1. Наблюдение периодического сигнала от генератора звуковой частоты (ЗГ) и измерение его частоты.
2.1.1. Получим на экране осциллографа устойчивое изображение синусоидального сигнала, подаваемого с генератора.
2.1.2 Измерим период наблюдаемого сигнала Т (с учетом масштаба по горизонтальной оси), найдем его частоту f (табл.1):
Таблица 1.
Частота наблюдаемого сигнала
|
|
|
| Т, с | f, Гц |
| 1005,3 | 1 |
|
|
|
| 2004,6 | 1 |
|
|
|
| 5007,4 | 1 |
|
|
|
| 10034,5 | 1 |
|
|
|
| 50016,8 | 1 |
|
|
|
, Гц
2.2. Измерение амплитуды синусоидального сигнала.
2.2.1.С помощью вертикальной шкалы осциллографа измеряем отношение максимальной и минимальной амплитуд напряжений 
, которые способен выдавать генератор. Измерение будем производить на частоте 
2.2.2. Выразим отношение интенсивности измеренных сигналов в децибелах. Децибел – логарифмическая единица ослабления или усиления:
=
,
где 
– отношение средних мощностей, 
- отношение амплитуд некоторых двух сигналов.
=
2.3. Измерение амплитудно-частотной характеристики осциллографа (АЧХ).
2.3.1. Произведем измерение АЧХ используемого в работе осциллографа во всем диапазоне рабочих частот генератора. Изменяя частоту звукового генератора исследуем зависимость отношения амплитуды сигнала на осциллографе 
к исходной 
в зависимости от частоты:
Полученные измерения занесем в таблицу 2.
Таблица 2.
Измерение АЧХ K(f)
|
| 0,1 | 0,5 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 7 | 10 | 15 | 20 | 54 | 550 |
| |
|
| -1 | -0,30 | 0 | 0,30 | 0,48 | 0,60 | 0,70 | 0,85 | 1 | 1,18 | 1,3 | 1,73 | 2,74 | 3,00 | |
|
| 0,4 | 0,8 | 1,2 | 3,2 | 4 | 4,8 | 5,2 | 5,6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | |
|
| 0,07 | 0,13 | 0,20 | 0,53 | 0,67 | 0,80 | 0,87 | 0,93 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
|
| 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | |
|
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 3,74 | 4,73 | 5,72 | 6,40 | 6,56 | 6,60 | 6,78 |
|
| 6 | 6 | 6 | 5,8 | 5,9 | 6 | 6 |
|
| 1 | 1 | 1 | 0,97 | 0,98 | 1 | 1 |
|
| 6 | 6 | 6 | 5,8 | 5,9 | 6 | 6 |
|
| 1 | 1 | 1 | 0,97 | 0,98 | 1 | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 6,85 | 6,95 | 7,08 | 7,26 | 7,34 | 7,41 | 7,48 |
|
| 6 | 5,8 | 5,6 | 5,2 | 4,8 | 4,4 | 4 |
|
| 1 | 0,97 | 0,93 | 0,87 | 0,8 | 0,73 | 0,67 |
|
| 6 | 5,8 | 5,6 | 5,2 | 4,8 | 4,4 | 4 |
|
| 1 | 0,97 | 0,93 | 0,87 | 0,8 | 0,73 | 0,67 |
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
