Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ИЗМЕРЕНИЯ В РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ.pdf
Скачиваний:
45
Добавлен:
26.03.2015
Размер:
1.69 Mб
Скачать

ИЗМЕРЕНИЯ В РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ

Методические указания к лабораторным работам

Министерство образования и науки Российской Федерации Балтийский государственный технический университет «Военмех» Кафедра радиоэлектронных систем управления

ИЗМЕРЕНИЯ В РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ

Методические указания к лабораторным работам

Под редакцией А.А. Сорокина

Санкт-Петербург

2009

Составители: А.А. Сорокин, канд. техн. наук, доц.; М.В. Вишенцев, канд. техн. наук, доц.; В.А. Рогожин, канд. техн. наук;

П.С. Алексеев, канд. техн. наук;С.Н. Аникин, канд. техн. наук;

А.В. Цветков, магистр

УДК 621.317.08 (075.8) И37

Измерения в радиоэлектронике: методические

И37 указания к лабораторным работам / Сост.: А.А. Сорокин [и др.]; Балт. гос. техн. ун-т. – СПб., 2009. – 63 с.

Практикум содержит шесть лабораторных работ, каждая из которых включает краткие теоретические сведения, описание лабораторного оборудования, порядок проведения работы и требования к отчету.

Для студентов всех специальностей дневного и вечернего отделений института систем управления.

УДК 621.317.08 (075.8)

Р е ц е н з е н т канд. физ.-мат. наук, доц. каф. Н1 БГТУ

И.Л. Коробова

Утверждено редакционно-издательским советом университета

© БГТУ, 2009

© Составители, 2009

П Р Е Д И С Л О В И Е

Измерительные приборы играют в радиотехнике и электронике исключительную роль, так как позволяют получать информацию о параметрах сигналов, о характеристиках электронных устройств и систем различного назначения при их создании, изготовлении и эксплуатации. Составители настоящего практикума ставили целью дать студентам возможность получить реальные навыки работы с разнообразными по назначению современными измерительными средствами и технологиями, при объединении аналоговой и цифровой измерительной техники современного уровня, сопрягаемой с компьютером. При этом студент должен работать не в виртуальном пространстве, а с реальными действующими макетами электронных устройств, используя современное программное обеспечение при обработке результатов измерений.

Исследуемые макеты являются аналоговыми, но измерительная техника цифровая. Многообразие отдельных измерительных приборов заменено универсальным комплексом, включающим в себя управляемый цифровой генератор функций (сигналов различной формы), цифровой частотомер, многофункциональный мультиметр, сопряженный с компьютером, и встроенный источник питания с индикацией напряжений. Для визуализации сигналов к комплексу прилагается осциллографическая приставка, которая может переводиться в режим спектроанализатора, что позволяет исследовать сигналы как во временной, так и в частотной областях. При выполнении работ студент измеряет, исследует, анализирует и самостоятельно интерпретирует полученные результаты. Одновременно он получает навыки практического применения специального универсального программного обеспечения – LabVIEW.

Лабораторные работы выполняются фронтально. В перспективе предполагается, используя опыт данного практикума, создать аналогичный практикум по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы».

3

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА

Лабораторный измерительный комплекс (рис. 1) является настольным измерительным прибором, предназначенным для проведения лабораторных и настроечных работ, а также профессиональных измерений.

Рис. 1. Внешний вид лабораторного измерительного комплекса

Комплекс сочетает в себе функции четырех приборов: частотомера, функционального генератора, источника питания и цифрового мультиметра.

1.Универсальный цифровой частотомер позволяет измерять частоту сигнала в диапазоне от 1 Гц до 2,7 ГГц.

2.Функциональный цифровой генератор работает со следующими формами сигналов: синусоидальным, прямоугольным, треугольным, пилообразным, сигналом с линейно-частотной модуляцией и TTL-сигналом в семи частотных диапазонах от 1 Гц до 10 МГц.

3.Источник питания обеспечивает на выходе постоянные

напряжения 5 В/2 А, 15 В/1 А и регулируемые напряжения

0 − 30 В/3 А.

4. Цифровой мультиметр проводит измерения:

постоянного/переменного напряжения до 1000 В для постоянного тока и 750 В для переменного тока;

4

постоянного/переменного тока до 20 А;

сопротивления до 40 МОм;

емкости до 400 мкФ и логики (C-MOS/TTL).

Данные измерений цифрового мультиметра могут быть переданы по интерфейсу USB на персональный компьютер, принтер или плоттер для последующего анализа.

1. Работа комплекса в режиме частотомера

Органы управления и отображения частотомера лабораторного комплекса (рис. 2):

1 – ЖК дисплей частотомера;

2 – входной разъем канала A (CH-A);

3 – входной разъем канала В (CH-B);

4 – кнопка фильтра низких частот (LPF-A) (используется для устранения влияния высокочастотных помех на измерение прибором частот ниже 300 кГц в канале A частотомера);

5 – кнопка выбора канала (CHAN) (канал А позволяет измерять частоту сигнала от 1 Гц до 20 МГц с автоматическим выбором предела диапазона, а канал B – от 20 до 2700 МГц);

9

1

2

3

4

5

6

7

8

Рис. 2. Внешний вид лицевой панели частотомера

5

6 – переключатель времени стробирования (GATE) (используется для изменения точности измерения частоты в соответствии с табл. 1). Если входной сигнал ниже частоты 1 кГц, то рекомендуется выбрать время стробирования либо 1 с, либо 10 с. Если Вы установили 0,1 с, то для получения правильного результата измеренную величину следует умножить на 10. При этом ошибка может составить 10 % или более;

Т а б л и ц а 1

Точность измерения частоты (в Гц) при различном времени стробирования

Время стробирования, с

Канал A

Канал B

 

 

 

0,1

10

1000

1

1

100

10

0,1

10

7 – кнопка режима удерживания показаний на дисплее (HOLD) (активизирует режим, при котором показания на ЖКдисплее сохранятся даже в том случае, если измерительный кабель будет отключен от тестируемой нагрузки);

8 – кнопка обнуления показаний частотомера (RESET);

9 – индикатор выхода за пределы диапазона (OFL) (начинает мигать, если измеренное значение превышает 8-значное число).

Проведение измерений частотомером

1.Включите сетевой переключатель ON-OFF (UNIVERSAL COUNTER) на задней панели измерительного комплекса.

2.Включите питание прибора (кнопку POWER). На дисплее частотомера отобразится нулевое значение и появятся индикато-

ры: CHAN A, GATE 1, Hz.

Настройки по умолчанию:

рабочий канал – A,

время стробирования – 1 с,

кнопки HOLD и LPF-A находятся в положении «не нажато». 3. Подключите один конец измерительного кабеля к входно-

му разъему соответствующего канала, а другой – к тестируемой нагрузке.

4.Настройте частотомер для проведения измерений требуемой точности, задав переключателем GATE необходимое время стробирования.

5.Снимите показания на дисплее частотомера.

6

2.Работа комплекса в режиме функционального генератора

Органы управления функционального генератора (рис. 3):

1– ручка управления размахом выходного напряжения (AMP).

При нажатом положении данной ручки управления размах выходного напряжения (от пика до пика) плавно изменяется при вращении ее по часовой стрелке от 2 до 20 В. Если же она находится в положении «не нажато», то размах в 10 раз меньше и изменяется от 0,2 до 2 В.

1

2

3

4

5

6

13

12

11

10

9

8

7

Рис. 3. Внешний вид лицевой панели функционального генератора

2 – ручка управления постоянным напряжением смещения

(OFFSET). Функциональный генератор позволяет добавить в выходной сигнал, содержащий только переменную составляющую, постоянное напряжение смещения в диапазоне ±10 В. Для регулировки уровня постоянного напряжения смещения отожмите ручку управления OFFSET и медленно поверните её либо по часовой стрелки (вводится положительное смещение), либо против (отрицательное смещение). Если она находится в нажатом положении, то в выходном сигнале будет содержаться только напряжение переменного тока.

3 – ручка управления формой сигнала (SYM). Для изменения формы генерируемого сигнала отожмите данную ручку управления и вращайте ее либо по часовой, либо против часовой стрелки в зависимости от необходимого Вам вида сигнала (табл. 2).

7

 

 

Т а б л и ц а 2

Изменение формы сигналов с помощью ручки управления SYM

 

 

 

 

Форма сигнала

Поворот по часовой

Поворот против часовой

стрелке

стрелки

 

 

синус

скошенный синус

скошенный синус

 

меандр

импульсный

импульсный

треугольный

пилообразный

пилообразный

После вращения ручки управления формой частота выходного сигнала может измениться, поэтому необходимо произвести перенастройку частоты.

4 – ручка управления глубиной девиации частоты (WIDTH SWEEP). Для изменения глубины девиации частоты отожмите данную ручку управления и вращайте ее либо против часовой стрелки (для уменьшения глубины), либо по часовой стрелке (для увеличения). Для установки максимальной глубины девиации частоты необходимо полностью повернуть ручку точной настройки частоты (рис. 3, поз. 6) против часовой стрелки, а ручку управления WIDTH SWEEP – по часовой стрелке.

5 – ручка управления шагом перестройки частоты (RATE SWEEP). Для регулировки шага перестройки частоты следования импульсов медленно вращайте данную ручку управления по часовой стрелке (для уменьшения шага) или против (для увеличения). В нажатом положении ручки управления шаг перестройки частоты изменяется по линейному закону, а в отжатом – по логарифмическому.

6 – ручка точной настройки частоты (в пределах границ вы-

бранного частотного диапазона).

7 – кнопка выбора режима дисплея частотомера (рис. 2, поз.

1) (в отжатом состоянии на табло отображаются измерения частотомера, а в нажатом – частота, выдаваемая функциональным генератором).

8

8 – кнопка выбора выходного импеданса. Выходное сопротив-

ление функционального генератора принимает значение 50Ом при нажатом или 600Ом при отжатом положениях данной кнопки. При выборе режима 600 Ом выходная частота отвечает требованиям нормальной синусоидальной формы в диапазоне от 1Гц до 100 кГц.

9 – кнопки выбора диапазона частот генерируемого сигнала

(FREQUENCY) (табл.3).

Т а б л и ц а 3

Частотные диапазоны функционального генератора

Кнопка выбора

Частотный диапазон

диапазона частот

 

Х 10

1 − 10 Гц

Х 100

10 − 100 Гц

Х 1К

0,1 − 1 кГц

X 10K

1 − 10 кГц

X 100K

10 − 100 кГц

Х 1М

0,1 − 1 МГц

X 10M

1 − 10 МГц

 

 

П р и м е ч а н и я. Выходная частота функционального генератора рассчитывается путем перемножения значений ручки точной настройки частоты (рис. 3, поз. 6) и нажатой кнопки выбора диапазона частот (рис. 3, поз. 9). Например: 1 кГц =1,0 (на ручке) × 1К (на кнопке).

10 – кнопки выбора типа генерируемого сигнала (FUNCTION). На рис. 4 представлены типы выходных сигналов и соотношения по фазе для них.

Прямоугольный

Треугольный

Синусоидальный

TTL-сигнал

Рис. 4. Типы выходных сигналов

9

11 – выходной разъем функционального генератора (OUTPUT).

12 – выходной разъем TTL-логики.

13 – входной разъем (VCF IN) для управления выходной частотой генератора посредством внешнего напряжения постоянного тока.Для запуска данного режима работы поверните ручку точной настройки частоты (рис. 3, поз. 6) против часовой стрелки до упораи подключите внешнее напряжение к входному разъему VCF IN. В этом случае выходная частота для входного напряжения от 0 до 10 В будет изменяться в пределах от 1 % до 100 % максимальной частоты выбранного диапазона.

Проведение измерений функциональным генератором

1.Включите питание прибора (кнопку POWER).

2.Включите кнопку питания для FUNCTIONAL GENERATOR на задней панели прибора.

3.Произведите настройки, приведенные в табл. 4.

 

Т а б л и ц а 4

Начальные настройки функционального генератора

 

 

 

Управление

Положение настройки

 

 

 

Кнопки выбора типа сигнала (рис. 3, поз. 10)

Синусоидальный

сигнал

 

 

Кнопки выбора диапазона частот (рис. 3, поз. 9)

Х 1К

 

 

 

Ручка точной настройки частоты (рис. 3, поз. 6)

1,0

 

 

 

 

Ручка управления размахом выходного напряжения

Положение «нажато»

(рис. 3, поз. 1)

 

 

Ручка управления постоянным напряжением смеще-

Положение «нажато»

ния (рис. 3, поз. 2)

 

 

Ручка управления формой сигнала (рис. 3, поз. 3)

Положение «нажато»

 

 

 

Ручка управления глубиной девиации частоты

Положение «нажато»

(рис. 3, поз. 4)

 

 

Ручка управления шагом перестройки частоты

Положение «нажато»

(рис. 3, поз. 5)

 

 

4.Нажмите кнопку выбора выходного импеданса (рис. 3, поз. 8) для согласования выходных сопротивлений генератора и тестируемого объекта.

5.Для измерения выходной частоты функционального генератора смотрите инструкции в разд. 1.

10