Порядок выполнения работы

ВНИМАНИЕ!Пункты 10, 11 являются необязательными и могут быть предложены преподавателем в качестве дополнительного задания.

1. Приобретение навыков наблюдения периодического сигнала от генератора звуковой частоты (ЗГ).

   1. Подготовка осциллографа. Переключатель «V/ДЕЛ» установите в положение «5». Горизонтальную линию развертки ручкой « ↕ » сместите так, чтобы она проходила через центр экрана. Начало развертки ручкой « ↔ » установите на расстоянии 3 деления слева от центра экрана.

   2. Подготовка звукового генератора. Установите органы управления генератора ГЗ-112 в следующие исходные положения:

Органы управления	Частота Hz	МНОЖИТЕЛЬ	~/	dВ		СЕТЬ
Положение	100	1	~	0	по часовой стрелке до упора	ВЫКЛ (вниз)

Соедините кабелем вход «Y» осциллографа с гнездом «ВЫХОД» звукового генератора и включите ЗГ (тумблер «СЕТЬ» на передней панели ЗГ установите в положение «ВКЛ» (вверх)). На экране должна наблюдаться синусоида.

3. Медленно вращая ручку «УРОВЕНЬ» на передней панели осциллографа от упора до упора, проследите за изменением вида осциллограммы. Проведя аналогичные наблюдения при режимах развертки «АВТ», «ЖДУЩ», внутреннем запуске развертки «ВНУТР», « + » и «ВНУТР», « – », установите влияние положения органов управления системы синхронизации на вид осциллограммы.

ВНИМАНИЕ! Наилучшим положением ручки «УРОВЕНЬ» с точки зрения устойчивости синхронизации является такое, при котором запуск развертки происходит в момент максимальной скорости изменения входного сигнала.

1. Получите устойчивое изображение при трех произвольных положениях органов управления ЗГ (например: 100 Гц, 0 dВ; 1000 Гц, 10 dВ; 3*10⁵Гц, 30 dВ). Удобный для наблюдения размер изображения устанавливайте переключателями «V/ДЕЛ» и «ВРЕМЯ/ДЕЛ».

1. Приобретение навыков измерения амплитуды синусоидального сигнала в широком диапазоне значений на примере определения соответствия ступенчатого аттенюатора ЗГ (переключатель « dВ ») и переключателя масштаба по оси «Y» («V/ДЕЛ») на передней панели осциллографа.

   1. Установите переключатель «V/ДЕЛ» в положение «5», частоту ЗГf_ЗГ= 1000 Гц, аттенюатор – в положение « 0 dВ», ручкой плавной регулировки выхода ЗГ («») установите размах изображения синусоидального сигнала 2А = 4 деления (это соответствует амплитуде синусоидального сигнала в 10 В). Получите устойчивое изображение синусоиды.

   2. Переключите ступенчатый аттенюатор в положение « 10 dВ ». Измерьте размах сигнала, установив переключателем «V/ДЕЛ» удобный размер изображения по оси «Y».

Аналогичные измерения проведите при всех положениях ступенчатого аттенюатора ЗГ (они соответствуют значениям затухания аттенюатора α[dВ]) и результаты занесите в Таблицу 2.

Таблица 2

α, dВ	V/ДЕЛ	2А, ДЕЛ	2А, В	β, dВ	| α – β |, dВ
0
10
…	…	…	…	…	…
70

Параметр βопределяется выражением:, единица измерения – 1 dВ (1 децибел). Постройте график в координатахβ,α. Определите максимальную величину несоответствияβиα.

3. Измерение частоты синусоидального сигнала во всем рабочем диапазоне частот звукового генератора.

   1. Установите размах синусоидального сигнала 6 делений, частоту ЗГ f_ЗГв соответствии с Таблицей 3. Получите устойчивое изображение. Удобный масштаб изображения по горизонтали установите переключателем «ВРЕМЯ/ДЕЛ».

   2. Измерьте период сигнала, рассчитайте частоту, и результаты занесите в Таблицу 3. Оцените максимальную относительную погрешность измерения частоты.

Таблица 3

fЗГ, Гц	ВРЕМЯ/ДЕЛ	Т, ДЕЛ	Т, с	fИЗМ, Гц	| fЗГ – fИЗМ |, Гц
2*10
2*10^2
2*10^3
2*10^4
2*10^5
2*10^6

4. Получение амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) каналов «Х» и «Y».

   1. Подайте сигнал с ЗГ на вход «Y» осциллографа. Переключатель «V/ДЕЛ» установите в положение «1». Установите размах изображения синусоидального сигнала 6 делений на частоте ЗГf_ЗГ= 10³Гц. Получите устойчивое изображение. Измерьте размах сигнала 2А_Y(или 2А_Х) во всем рабочем диапазоне частот ЗГ в соответствии с Таблицей 4 при открытом () и закрытом (~) входе и рассчитайте значения параметров К по формуле (5). Результаты занесите в Таблицу 4.

(5)

Таблица 4

fЗГ, Гц	10	…	10^2	10^3	10^4	10^5	10^6	…	2*10^6	5*10^6
2АY, дел
КY,
2АY, дел
КY, ~
2АX, дел
KX

ВНИМАНИЕ! Необходимо возможно точнее определить те значения частоты, при которых К_Yи К_Хсоставляют примерно 0,7 от своих максимальных значений. Эти значения определяют границы полосы пропускания усилителя.

1. Рассмотрите (качественно) влияние АЧХ канала «Y» на искажения импульсного сигнала. Установите переключатель вида сигнала ЗГ в положение « ». Размах сигнала на экране осциллографа установите 4 деления. Наблюдайте сигнал при открытом («») и закрытом (« ~ ») входе на частотах 10 Гц, 10³Гц, 2*10⁵Гц, 10⁶Гц и зарисуйте полученные осциллограммы.

2. Выключите внутреннюю развертку по «Х». Для этого установите органы управления в следующие положения: «ЗАПУСК» – «ВНЕШ», «ЖДУЩ», «УРОВЕНЬ» – до упора по часовой стрелке; «ЯРКОСТЬ» – максимальная. Подайте сигнал с ЗГ на вход «Х» и установите размах сигнала 6 делений на частоте ЗГ f_ЗГ= 10³ Гц. Изображение должно иметь вид отрезка горизонтальной прямой в центре экрана.

3. Проведите измерения размаха сигнала 2А_Хи рассчитайте К_Х(ƒ) аналогично К_Y(ƒ) и результаты занесите в Таблицу 4.

4. Постройте графики К_Y,~(ƒ), К_Y,(ƒ), К_Х(ƒ) в единых координатах в логарифмическом масштабе по частоте ƒ.

1. Измерение разности фазо-частотных характеристик каналов «Y» и «Х».

   1. Выключите внутреннюю развертку, как и в пункте 4.3. Подайте сигнал частотой 10⁴ГЦ с выхода ЗГ через тройник на входы каналов «Х» и «Y» одновременно. Установите регулятором выхода ЗГ размах по «Х» – 6 делений, масштаб по «Y» – 0,5 В/дел.

На экране должен наблюдаться отрезок прямой под углом ≈ 30⁰ ÷ 60⁰к вертикали (вырожденный эллипс с нулевой малой осью).

2. Измерьте по изображению эллипса размеры А и В (см. рис.8) во всем диапазоне частот ЗГ, рассчитайте разность фаз Δ φ_XYпо формуле:

и занесите в Таблицу 5. постройте график Δφ_XY(ƒ)в логарифмическом масштабе по частотеf_ЗГ.

Таблица 5

fЗГ, Гц	10	…	50	10^2	10^3	10^4	10^5	10^6	…	2*10^6	5*10^6
А, дел
В, дел
ΔφXY

6. Изучение импульсного сигнала с выхода формирователя канала синхронизации развертки.

   1. Установите на выходе ЗГ синусоидальный сигнал частотой f_ЗГ= 10³Гц и размахом 2 В (измеренным осциллографом) и подайте его с ЗГ на клемму «ВНЕШ.ЗАП» осциллографа. Переключатель «ЗАПУСК» установите в положение «ВНЕШ», « – ». На вход «Y» подайте сигнал с клеммы «ФОРМИРОВАТЕЛЬ». Остальные органы управления установите исходя из удобства наблюдения и измерения.

Примечание! Формирователь преобразует синусоидальный сигнал ЗГ в импульсы прямоугольной формы той же частоты.

1. Вращая ручку «УРОВЕНЬ», получите на экране устойчивое изображение последовательности импульсов. Длительность перепадов τ_И(см. рис.9) изменяется ручкой «УРОВЕНЬ».

2. Измерьте параметры импульсного сигнала и зарисуйте его в координатах напряжение-время при τ_И = Т/2;τ_И = τ_MINиτ_И = τ_MAX, гдеτ_И– длительность перепада (импульса),Т– период последовательности, τ_MIN ,τ_MAX– минимально и максимально возможные длительности перепадов. Пример дан на рисунке 9.

3. Аналогичные наблюдения и измерения проделайте при других значениях частоты ЗГ, например, 50 Гц, 200*10³Гц.

1. Измерение уровня сигнала на клемме «ЗАПУСК».

Вид развертки – «АВТ» (на экране видна только вершина импульсного сигнала соответствующего прямому ходу развертки).

8. Измерение скорости изменения сигнала на клемме «ПИЛА».

Измерения проводятся при трех положениях переключателя масштаба по времени («ВРЕМЯ/ДЕЛ»).

9. Наблюдение фигур Лиссажу при сложении колебаний в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

   1. Соберите схему, изображенную на рис.10. Подайте на вход «Y» осциллографа синусоидальный сигнал частотой 100 Гц с первого звукового генератора ЗГ₁и получите изображение размахом 6 делений при внутренней развертке в режиме «ЖДУЩ».

   2. Сдвиньте ручкой « ↔ » в центр экрана начало развертки.

   3. Вращая ручку «УРОВЕНЬ», сорвите запуск «пилы» развертки – изображение должно исчезнуть. При увеличении яркости в центре экрана должен наблюдаться отрезок вертикальной прямой линии размером 6 делений.

   4. Подключите звуковой генератор ЗГ₂к входу «Х» и, увеличивая выходной сигнал частотой 100 Гц, установите размер изображения по горизонтали 6 делений. Плавным изменением частоты ЗГ₂получите почти неподвижное изображение необходимой фигуры.

   5. Изменяя частоты звуковых генераторов, получите и зарисуйте фигуры Лиссажу при следующих соотношениях частот сигналов, подаваемых на входы «Х» (ƒ_Х) и «Y» (ƒ_Y): 1:1, 1:2, 1:3, 2:3.

10. Изучение работы схемы синхронизации осциллографа.

Работа проводиться с двумя осциллографами, один из которых (Осц1) является источником изучаемых сигналов, а другой (Осц2) – прибором наблюдения и измерения.

Схема соединений показана на рисунке 11. вид развертки на обоих осциллографах – «ЖДУЩ».

1. Изучение работы формирователя.

На вход «Y» осциллографа Осц1 подайте сигнал ЗГ частотой 1 кГц и получите устойчивое изображение синусоиды размахом 6 делений. Начало развертки установите на расстоянии 4 деления слева от центра экрана.

На вход «Y» осциллографа Осц2 подайте сигнал с гнезда «ФОРМИРОВАТЕЛЬ» осциллографа Осц1 и добейтесь устойчивого изображения (см. п.6).

Вращая ручку «УРОВЕНЬ» Осц1, наблюдайте изменение начала запуска развертки относительно фазы синусоиды на Осц1, а на экране Осц2 одновременное изменение параметров сигнала формирователя.

Изобразите в едином времени эпюры синусоиды и сигнала с гнезда «ФОРМИРОВАТЕЛЬ» в координатах напряжение-время при положениях переключателя Осц1 «ЗАПУСК» «ВНУТР», « + » и «ВНУТР», « – ».

1. Не изменяя режима работы ЗГ, подайте на вход «Y» Осц2 последовательно сигнал с клеммы «ЗАПУСК» и клеммы «ПИЛА» осциллографа Осц1. Измерьте параметры сигналов по уровню и времени.

2. Используя результаты измерений в п.п.10.1. и п.п.10.2., изобразите в едином времени графики сигналов: с выхода ЗГ; с гнезда «ФОРМИРОВАТЕЛЬ»; с гнезда «ЗАПУСК»; с гнезда «ПИЛА».

10. Измерение частоты развертки.

Схема соединений показана на рисунке 12.

1. В режиме «АВТ», при отсутствии сигналов на входах Осц1, положении переключателя масштаба по времени «100 мкс/дел» определите частоту развертки, наблюдая сигнал с клеммы «ПИЛА» Осц1 на Осц2.

Для более точного измерения частоты используйте сигнал с ЗГ: подайте на вход «Y» Осц1 сигнал с ЗГ размахом 4 деления. Ручку «УРОВЕНЬ» установите в крайнее положение (синхронизация отсутствует). Изменяя частоту ЗГ добиться практически неподвижного изображения синусоиды. Частоту развертки определить по формуле:

ƒ_{РАЗВ, АВТ}= ƒ_{2, ЗГ}– ƒ_{1, ЗГ},

где ƒ_{2, ЗГ}, ƒ_{1, ЗГ}– две рядом стоящие частоты ЗГ, при которых изображение синусоиды практически неподвижно.

2. Подайте на вход «Y» осциллографа Осц1 сигнал ЗГ и в режиме развертки «ЖДУЩ» получите устойчивое изображение синусоиды.

По сигналу «ПИЛА» Осц1 с помощью Осц2 и ЗГ определите зависимость частоты развертки Осц1 от частоты синусоидального сигнала во всем рабочем диапазоне частот ЗГ.

Рекомендации к п.п.11.2.

Предварительно рассмотрите на экране Осц2 при внутренней развертке во времени характер изменения сигнала «ПИЛА» Осц1 в зависимости от частоты ЗГ и, имея в виду кратность частот ЗГ и развертки при синхронизации (ƒ_ЗГ=пƒ_Р), определите характерные точки, в которых целесообразно определять частоту развертки. Определение частоты необходимо начинать прип = 1.

Результаты измерений по п.п.11.1. и п.п.11.2. представьте в виде таблицы и графика.