1.3. Основные характеристики осциллографов

Коэффициент отклонения K_U — отношение напряжения входного сигнала к отклонению луча (в делениях шкалы), вызванному этим напряжением. У наиболее распространенных осциллографов коэффициент отклонения находится в диапазоне 50 мкВ/дел — 10 В/дел. Коэффициент отклонения — параметр, обратный чувствительности S_U осциллографа к напряжению: S_U=1/ K_U.

Полоса пропускания — диапазон частот, в пределах которого коэффициент отклонения изменяется не более чем на 3 дБ (примерно 30 %) относительно его значения на некоторой средней (опорной) частоте. Для низкочастотных осциллографов полоса пропускания находится в диапазоне от 0 до 1—5 МГц; для универсальных осциллографов верхняя частота достигает десятков мегагерц, для высокочастотных — сотен мегагерц.

Для измерения импульсных сигналов важными являются параметры переходной характеристики — время нарастания переходной характеристики и максимальный выброс.

Коэффициент развертки K_t — отношение времени t к отклонению луча, вызванному напряжением развертки за это время. Обычно осциллографы имеют широкий диапазон изменения коэффициента развертки. Например, у осциллографа С1-65 коэффициент развертки находится в диапазоне 0,01 мкс/дел — 0,05 с/дел. Коэффициент развертки — параметр, обратный скорости перемещения луча по оси X.

Основная погрешность измерения напряжения и основная погрешность измерения временных интервалов определяются максимально допускаемыми погрешностями измерения соответствующих параметров при подаче на вход осциллографа стандартного сигнала синусоидальной или прямоугольной формы. В зависимости от значений этих погрешностей выпускают осциллографы четырех классов точности — 1, 2, 3, 4, имеющих, соответственно, основные погрешности измерений, не превышающие 3, 5, 10, 12 %. Часто вместо основных погрешностей измерений нормируют основные погрешности коэффициента отклонений и коэффициента развертки, а также нелинейность отклонения и развертки.

Параметры входов осциллографа определяются входным активным сопротивлением R_BX и входной емкостью С_ВХ. Обычно Rвх> 1 МОм, а С_вх составляет десятки пикофарад. Для высокочастотных осциллографов С_вх составляет единицы пикофарад.

Осциллографы характеризуются и другими параметрами, например: максимально допустимым входным напряжением, размерами рабочей части экрана, потребляемой мощностью, габаритами, массой и др.

2. Порядок выполнения работы

При выполнении данной работы необходимо получить переходную характеристику канала вертикального отклонения и по ней определяют время нарастания. Затем определить амплитудно-частотную характеристику канала вертикального отклонения осциллографа и по ней найти его полосу пропускания. И, наконец, измерить фиксированные значения коэффициента отклонения и вычислить его погрешность.

1. Экспериментально определить переходную характеристику канала вертикального отклонения осциллографа. Изображение переходной характеристики перенести с экрана осциллографа.

Для получения изображения переходной характеристики используют запуск развертки опережающим импульсом с выхода синхронизации генератора, подаваемым на вход внешней синхронизации осциллографа.

Измерить время нарастания переходной характеристики. Время нарастания t_н определяют как длительность между уровнями 0,1 и 0,9 от установившегося значения переходной характеристики. Измерения провести для открытого входа осциллографа. По полученному значениям времени нарастания рассчитать верхнюю граничную частоту осциллографа.

Время нарастания переходной характеристики и верхняя граничная частота связаны соотношением.

t_н = 0,35/f_в,

где t_н, мкс - время нарастания переходной характеристики; f_в МГц- значение верхней частоты полосы пропускания по уровню – 3 дБ.

2. Экспериментально определить амплитудно-частотную характеристику и найти полосу пропускания канала вертикального отклонения осциллографа.

При построении амплитудно-частотной характеристики частоту откладывают в логарифмическом масштабе.

Для определения полосы пропускания канала вертикального отклонения вычисляют верхнюю частоту входного сигнала, на которой отклонение луча на экране уменьшается на 3 дБ (т.е. в = 1,41 раза). При этом, поскольку нижняя частота полосы пропускания при открытом входе осциллографа принимается равной нулю, то полосу пропускания вычисляют по формуле

Сравнить полученные результаты с результатами рассчитанными в предыдущем пункте и паспортными значениями.

3. Определить погрешности коэффициента отклонения Коэффициент отклонения устанавливают переключателем V/см. Значение коэффициента отклонения калибровано, когда ручка плавной регулировки находится в крайнем правом положении. В этом положении ручка имеет механическую фиксацию. Коэффициент отклонения можно определить экспериментально подавая на вход осциллографа синусоидальный сигнал известной амплитуды. Определение погрешности коэффициента отклонения проводят при значениях коэффициента отклонения равных 1; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05.

Погрешность коэффициента отклонения определяют по формуле

где - установленное значение коэффициента отклонения; - измеренное значение коэффициента отклонения.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

В отчете указывается:

1. Цель работы;

2. Краткое описание теоретических положений, лежащих в основе работы;

3. Экспериментальные результаты работы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сергеев А.Г. Метрология и метрологическое обеспечение: учебник. - М.: Высшее образование, 2008. – 575 с.

2. Авдеев Б.Я., Алексеев В.В., Антонюк Е.М. Метрология, стандартизация и сертификация: Учебное пособие для вузов. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 384 с.

3. Мирский Г.Я. Электронные измерения. – М.: Радио и связь, 1986. – 440 с.

4. Панфилов В.А. Электрические измерения: Учебник. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 288 с.

5. Электрические измерения: Учебник / Р.М. Демидова – Панферова, В.Н. Малиновский, В.С. Попов и др.; Под ред. В.Н. Малиновского. – М.: Энергоиздат, 1983. – 392 с.

2