Физические основы электроники (90

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра электрооборудования

А.Н. Шпиганович, И.Г. Шилов

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по дисциплине «Физические основы электроники»

для студентов специальности 140610 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»

Липецк Липецкий государственный технический университет

2013

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 «Измерение параметров импульсных сигналов с помощью осциллографа»

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью лабораторной работы является ознакомление с устройством осциллографа и способами измерения параметров импульсных сигналов.

2. ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом изучения является электронный осциллограф и лабораторный стенд ЭС-8А. Электронным осциллографом называется прибор, предназначенный для записи или наблюдения на экране электронно-лучевой трубки изменения электрических сигналов во времени, а также для измерения различных электрических величин (напряжение, ток, частота, сдвиг фаз, параметры импульсов и т. д.). Основными узлами осциллографа являются: электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), каналы вертикального отклонения луча (канал Y1 и Y2) и канал горизонтального отклонения луча (канал Х).

Каналы Y1 и Y2 содержат входное устройство и широкополосный усилитель вертикального отклонения (усилитель Y). Входное устройство включает делитель напряжения, позволяющий регулировать чувствительность канала Y, и устройство задержки сигнала. На выходе усилителя Y создается напряжение, пропорциональное входному сигналу. Это напряжение вызывает вертикальное отклонение луча.

Канал Х состоит из входного устройства, усилителя канала синхронизации, генератора развертки и усилителя горизонтального отклонения (усилитель Х). Генератор развертки вырабатывает линейноизменяющееся напряжение, которое через усилитель Х поступает на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ.

Линейноизменяющееся напряжение генератора развертки, усиленное усилителем Х, смещает электронный луч по экрану ЭЛТ слева направо постоянной

скоростью, высвечивая на его экране траекторию. По окончании действия напряжения генератора развертки напряжение на горизонтально отклоняющих пластинах равно нулю и луч возвращается в исходное положение.

При исследовании периодических процессов необходимо синхронизир овать напряжение генератора развертки с исследуемым сигналом, в противном случае на экране ЭЛТ изображение будет неустойчивым, так как в момент окончания исследуемого импульсного сигнала луч не вернется в исходное положение. Синхронизацию осуществляют короткими импульсами, вырабатываемыми из входного сигнала или подаваемого на вход гнезда «Синхрониз ация» внешнего сигнала путем ограничения с последующим дифференцированием. При этом положение синхронизирующих импульсов соответствует прохождению через нуль входного сигнала и периода линейноизменяющегося напряжения.

Назначение органов управления с указанием исходного положения и обозначения на лицевой панели осциллографа С 2-118А приведено в таблице 1.

г) с помощью ручек регулировки установить необходимую яркость и фокусировку луча;

д) замкнув между собой информационный и общий провод кабеля канала Y1, совместить с помощью ручек «│» и «—» луч с горизонтальной осью экрана, имеющей масштабные деления. Эта операция повторяется по мере необходимости, а

также после каждого изменения предела измерения (коэффициента отклонения каналов Y). В качестве нулевого значения может быть при необходимости выбрана любая другая горизонтальная ось.

2.Установить на передней панели стенда ЭС-8А сменную панель и закрепить двумя невыпадающими винтами.

3.Установить органы управления стенда в следующее положение:

-переключатель формы импульсов «»;

-переключатель S1 «2» (отключено);

-ручку Ek правое (Ek=max);

-ручку Rk правое (Rk=max);

-ручку RH правое (RH=max);

-переключатель В1 нейтральное (отключено);

-переключатель В2 «2» (отключено).

4.Подключить стенд к сети с помощью тумблера «СЕТЬ».

5.Установить в заданное преподавателем положение ручки «АМПЛИТУДА»

(выходное напряжение генератора), «ДЛИТЕЛЬНОСТЬ» и «ЧАСТОТА».

6.Подключить канал Y1 осциллографа к выходу генератора стенда ЭС-8А. Для этого информационный провод осциллографа подключить к одному из

гнезд «ВЫХ. ГЕН», а общий провод – к одному из гнезд «┴», расположенных в нижней части стенда. Положение переключателей «V/ДЕЛ» и «ВРЕМЯ/ДЕЛ» выбрать таким образом, чтобы на экране помещалось не более двух импульсов и их амплитуда занимала, возможно большую часть экрана.

7.С помощью ручки «УРОВЕНЬ» добиться неподвижного изображения. При этом должны оставаться нажатыми кнопки «Y1/ Y2» и «ВНУТР/ВНЕШ», добиться устойчивого изображения не удается. Результаты объяснить.

8.Подготовить осциллограф к работе в двухканальном режиме.

Результаты измеренных и вычислительных значений

14. Установить переключатель «ЧАСТОТА» в положение 5. Подключить осциллограф к гнезду 2 и зарисовать полученную осциллограмму. Определить параметры импульса: амплитуду, длительность импульса, время паузы, период,

длительность фронта, время спада, выбирая для этого необходимый масштаб времени. При определении длительности фронта и спада (среза) использовать кнопку «/ ». Объяснить ее значение.

4.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

1.По результатам измерений вычислить и записать в таблицу 2 параметры последовательности импульсов:

где Т – период следования импульсов, tu – длительность импульса.

2. Осциллограммы рисовать с указанием оцифрованных осей координат. Измерение и рассчитанные параметры импульсов указать на каждой осциллограмме.