3.2.1. Экспериментальная часть.

Лабораторная установка состоит из генератора типа ГЗ-Ш, ма­газина резисторов, магазина конденсаторов, осциллографа типа С1-69.

Генератор типа ГЗ-Ш формирует на выходе периодические двуполярные прямоугольные импульсы в диапазоне частот от 20 Гц до 2 мГц. Настройка частоты осуществляется поворотом переключателя (на лицевой панели) с обозначенными коэффициентами умножения: 1; 10; 10²; 10³; 10⁴ и затем - вращением шкалы точной настройки.

Магазины резисторов и конденсаторов имеют на лицевой панели два ряда кнопок (клавиш). Верхний ряд определяет порядок величин, подключаемых к электрической цепи. Нижний рад определяет численное значение этих величин. На панели магазинов имеются также четыре гнезда для соединения с электрической цепью. Верхние гнезда, а так­же нижние соединены между собой.

Осциллограф С1-69 представляет собой сложный по устройству прибор и требует специальных знаний для его настройки и эксплуата­ции. Этот осциллограф - двухлучевой, то есть в ЭЛТ (электронно­лучевой трубке) прибора формируются два луча, управляемых электри­ческими сигналами, подающимися на два независимых входа.

В настоящей работе при выполнении измерений на экране осцилло­графа один луч используется для "вычерчивания" линии нулевого отс­чёта, второй луч "вычерчивает" на экране форму исследуемого импуль­са.

На лицевой панели осциллографа имеются регуляторы яркости и фокусировки лучей; слева - расположен переключатель цены делений - [B/см] при вертикальном отклонении луча (для измерения амплитуд); справа - расположен переключатель цены делений - [Время/см] при горизонтальном смещении луча, изменяющий скорость развёртки по горизонтали и, соответственно, временные интервалы на горизонтальной оси шкалы экрана.

Внимание: при измерениях на экране осциллографа яр­кость луча должна быть минимальной при оптимальной фокусировке. Излишняя яркость и плохая фокусировка приводят к уширению светового пятна на экране и, следовательно, к большой погрешности измерений ам­плитуд и интервалов времени.

Для выполнения измерений необходимо собрать последовательно две схемы: контур дифференцирующей " R- С " цепочки и контур интегрирующей

“ R - С " цепочки.

Магазины резисторов и конденсаторов соединяются между собой и с генератором проводами с однополярными "наконечниками", встав­ляемыми в соответствующие гнезда. Осциллограф подключается коакси­альным кабелем.

На рис. 4 и 5 показаны блок - схемы соединений. На рис.4 -для контура дифференцирующей цепочки, на рис.5 - для контура инте­грирующей цепочки.

Соответствующие принципиальные схемы и краткое описание даны в Приложении.

Рис. 4.

Рис. 5.

3.2.2. Измерения

Внимание: настройка осциллографа и проведение изме­рений выполняются при участии инженера или препода­вателя.

1. Включить в сеть с напряжением ~220 В генератор и осциллограф.

2. Отрегулировать яркость и фокусировку лучей на экране осцил­лографа. Совместить оба луча, вычерчивающих горизонтальные линии, на середине экрана (по высоте).

3. Подключить генератор к осциллографу (вход № 2). Устанавли­вая на генераторе, последовательно, частоты 5 кГц и 50 кГц, получить на экране устойчивое изображение периодических двуполярных прямоугольных импульсов.

Для настройки скорости развёртки по горизонтали использовать ин­тервалы времени с ценой деления: = 0,1 мс и= 10 мкс.

Переключателем цены деления по вертикали установить вертикаль­ный размер импульса, равный ~ 3/4 высоты экрана.

4. Измерить амплитуду и длительность прямоугольного импульса с указанием в протоколе соответствующей цены деления и.

5. Собрать схему дифференцирующей цепочки (рис.4):

а) установить на генераторе частоту - 50 кГц;

б) набрать на магазине конденсаторов ёмкость в интервале: С = (2÷4)∙10^-3 мкФ; на магазине резисторов - сопротивление в ин­тервале R =

= (2÷10)∙10² Ом;

в) получить на экране осциллографа устойчивое изображение "пикообразных" импульсов, формирующихся при дифференцировании вход­ных импульсов (интервал развёртки при = 10 мкс);

г) измерить амплитуду и период следования импульсов. Занести в протокол изображение импульсов на экране осциллографа.

6. Опыт по п.5 повторить на частоте генератора 5 кГц для ёмко­сти С = (5÷8)∙10^-2 мкФ и сопротивления R = (6÷10)∙10² Oм (интервал развёртки = 0,1 мс).

7. Собрать схему интегрирующей цепочки (рис.5):

а) установить на генераторе частоту - 50 кГц;

б) набрать на магазине конденсаторов ёмкость в интервале: С = (4÷6)∙10^-1 мкФ; на магазине резисторов - сопротивление в ин­тервале: R =(2÷8) Oм;

в) получить на экране осциллографа устойчивое изображение треугольных (пилообразных) импульсов (интервал развёртки = 10 мкс и= 0,1 мс);

г) измерить амплитуду и длительность треугольных импульсов.

Занести в протокол изображение импульсов на экране осциллографа.

8. На той же частоте 50 кГц получить на экране осциллографа изображение экспоненциальных импульсов.

Для этого набрать на магазине конденсаторов ёмкость в интерва­ле С = (2÷5)∙10^-2 мкФ при R =(2÷8) Ом (интервал развёртки - 10 мкc), изображение импульсов занести в протокол измерений.

9. Опыты по п.7 повторить на частоте генератора 5 кГц для ин­тервала развёртки при = 0,1 мс.

Треугольные импульсы получаются в интервалах: С =(5÷8)∙10^-1 мкФ и R = (2÷5)∙10³ Oм.

Экспоненциальные импульсы - в интервалах: С = (1÷4)∙10^-2 мкФ и R = (2÷5)∙10³ Oм.