Электронная аппаратура и методы измерения

Введение

Целью работы является получение навыков практической работы с электронным осциллографом и генератором сигналов.

Электронным осциллографом называют прибор для визуального на­блюдения и регистрации разнообразных электрических сигналов, а также для измерения различных параметров сигналов, определяющих их форму, значение, временные и частотно-фазовые соотношения. Элект­ронный осциллограф чувствителен к напряжению, поэтому он широко применяется для измерения электрических и других физических вели­чин, которые могут быть преобразованы в напряжения электрического сигнала.

Наиболее часто осциллограф используется для измерения и иссле­дования электрических сигналов, появляющихся при изучении переход­ных и установившихся режимов в электрических и электронных цепях. В этих областях измерительной техники осциллограф является единст­венным измерительным прибором, с помощью которого можно получить наиболее точные сведения об исследуемых сигналах. Широко использу­ется осциллограф и для измерения неэлектрических величин в оптике, механике и химии.

Генераторы импульсов различаются по форме выходных импульсов, которая может быть прямоугольной, пилообразной, колоколообразной, треугольной и т.д. Наиболее распространены генераторы синусоида­льных сигналов и генераторы импульсов прямоугольной формы. Совре­менные генераторы перекрывают широкий спектр частот от сотых долей герца до частот СВЧ-диапазона. Для получения широкого диапазона частот генератор обычно выполняются с несколькими поддиапазонами.

Генераторы применяют для преобразования амплитуды сигнала в цифровую форму, управления электрооптическими затворами накачки полупроводниковых инжекционных лазерных диодов, светодиодов и т.п. Генераторы широко используют в измерительной технике при настройке и проверке приборов, определении характеристик схем, сложных сис­тем и т.д.

2. Описание установки

Установка включает в себя осциллограф и генератор, смонтированные на передней панели лабораторного стенда.

Передняя панель осциллографа С1-73 показана на рис. 5.1. В правом верхнем углу панели расположен сетевой выключатель, возле него — световой индикатор включения. В центре расположен экран, перекрытый стеклом с нанесенной сеткой из 6 вертикальных и 10 горизонтальных делений, на осевых линиях сетки каждое деление разбито штрихами ещё на 5 отрезков по 0,2 дел. Слева и справа от экрана расположены ручки смещения вверх-вниз (“”) и влево-вправо (“”), в крайних положениях этих ручек луча на экране может не быть. Под экраном расположены 4 ручки, из которых две левых фокусируют луч (“ФОКУС”) и регулируют его яркость (“ЯРКОСТЬ”, в левом положении луча на экране нет — он погашен); две правых ручки (“СТАБ” и “УРОВЕНЬ”) устанавливают режим развертки: непрерывный – ждущий.

Режим развертки (ждущий или автоматический) в осциллографе С1-73 устанавливается регулятором “СТАБ” (стабильность). В крайнем правом положении регулятора (т. е. повернутом по часовой стрелке) осциллограф работает в непрерывном режиме развертки, но развертку при этом не удается синхронизировать с исследуемым сигналом. Наилучшая, наиболее устойчивая синхронизация получается при переводе осциллографа в режим ждущей развертки. Для этого регулятор “СТАБ” вращают влево (против часовой стрелки) до срыва развертки, после чего ручкой “УРОВЕНЬ” (а при необходимости и подрегулировкой ручки “СТАБ”) добиваются появления стабильной развертки с запуском ее в момент времени с желаемым уровнем сигнала. Стабильная синхронизация обеспечивается только при достаточном уровне исследуемого сигнала (размер изображения от 2/3 дел, но не более 7 дел).

Рисунок 5.1- Передняя панель осциллографа

Слева от экрана соосно расположены две ручки изменения коэффициента отклонения канала Y: снаружи — ручка ступенчатого переключателя, в центре ручка плавного регулятора. 11 положений ступенчатого переключателя меняют калиброванный коэффициент отклонения от 0,01 до 20 В/дел (на осциллографе использовано международное обозначение вольта — V), в двенадцатом положении переключателя усилитель Y переключается с входа осциллографа на калибратор вертикальной и горизонтальной развертки.

Плавный регулятор коэффициента отклонения меняет его относительно калиброванного. Калиброванное значение коэффициента отклонения обязательно для правильного измерения напряжений, оно обеспечивается в одном положении, фиксируемом отчётливо ощущаемым щелчком. При работе с осциллографом рекомендуется не сдвигать ручку плавного регулятора из зафиксированного положения.

В левом нижнем углу передней панели расположен переключатель входа канала Y с тремя положениями: открытый вход (знак “”), закрытый (знак “~”), вход усилителя Y отключен от входа Y осциллографа и замкнут на корпус (знак “”, это положение используется для проверки положения линии нулевого напряжения на экране и перемещения её ручкой “” в нужное место).

Справа от экрана расположены соосно две ручки изменения развертки канала Х: снаружи — ручка ступенчатого переключения на 19 положений (от 0,5 мкс/дел до 50 мс/дел, на осциллографе использовано международное обозначение — μS и mS), в центре — ручка плавного регулятора. Калиброванное значение коэффициента развертки получается в зафиксированном положении ручки плавного регулятора, при работе с осциллографом ее также (как и ручку плавного регулятора канала Y) не рекомендуется сдвигать из зафиксированного положения.

Генератор звуковой частоты ГРН-1 является источником сигналов синусоидальной формы. Диапазон генерируемых частот 20 Гц…200 кГц с фиксированной установкой частоты, погрешность установленной частоты до 6%.

Весь диапазон генерируемых частот разбит на 4 поддиапазона (множители 1, 10, 100 и 1000). Каждый поддиапазон имеет 10 фиксированных частот (от 20 до 200 Гц), получаемых умножением установленной частоты на множитель. Выходное напряжение регулируется плавно от 0 до максимального значения ручкой “ВЫХОД”. Для расширения возможностей генератор дополнен выключателем питания (возле надписи “СЕТЬ ВКЛ” и светового индикатора включения), выходными клеммами (надписи “ВЫХОД” и “”) и ступенчатым 10-кратным ослабителем — аттенюатором — выходного напряжения (надписи “1:1” и “1:10”). Внешний вид генератора ГРН-1 с дополнениями показан на рис. 5.2.

Рисунок 5.2- Передняя панель генератора ГРН-1

Нулевой провод исследуемого устройства соединяется с клеммой “” генератора, входной провод устройства — с выходом генератора (клемма “ВЫХОД”). Выбирают нужный поддиапазон частот (диапазон 20…200 Гц с множителем 1, диапазон 20…200 кГц с множителем 1000), затем устанавливают частоту переключателем фиксированных частот (положения от 20 до 200Гц); установленная частота определяется произведением множителя на частоту переключателя частот (в большинстве генераторов звуковой частоты с плавной регулировкой сохраняется такой же принцип: 10-кратное изменение плавным регулятором и декадный умножитель частот).