2. Описание лабораторной установки
Лабораторный макет состоит из генератора импульсов и панели, на которой собирается схема исследуемой цепи. (рис.2.2).
Рис.2.2. Схема лабораторной установки к лабораторным работам 1.2 и 1.3.
3. Порядок выполнения работы
Перед началом измерений проверить схему соединений. Генератор Г3-118: выход «I» подключён к входу «Генератор синусоидальных колебаний» макета, переключатель «dB» установлен в положение «1». Осциллограф GOS-620: вход «СН 1» подключён к гнезду «Вход» лабораторной установки, вход «СН 2» – к гнезду «Выход», переключатели режимов входов «СН 1» и «СН 2» – в положении «АС», переключатель чувствительности «VERTICAL-VOLTS/DIV-CH 1» – в положении «5V», переключатель режима «VERTICAL-MODE» – в положении «DUAL», кнопка «ALT/CHOP» - нажата, переключатель скорости развёртки «HORIZONTAL-TIME/DIV» в положение «10 mS» переключатель режима запуска развёртки «TRIGGER-MODE» – в положении «AUTO», переключатель сигналов синхронизации «TRIGGER-SOURCE» – в положении «СН 1». Лабораторная установка: переключатель «П» на лицевой панели установлен в положение «3».
Уточнить у преподавателя схемы исследуемых цепей (рис.2.3).
|
а) |
|
г) |
|
|
б) |
|
д) |
|
|
в) |
|
е) |
|
Рис.2.3. Схемы исследуемых цепей
Задание 1. Исследование амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик цепей
1.1.Собрать на лицевой панели лабораторной установки схему первой исследуемой цепи. После проверки схемы преподавателем включить питание генератора Г3-118 и осциллографа GOS-620. Установить с помощью переключателей «Hz» и переключателя «Множитель-частота» генератора Г3‑118 частоту генерации 20 Гц. Потенциометром «Амплитуда» генератора установить амплитуду гармонического напряжения канала «СН 1» (входного сигнала), наблюдаемого на экране осциллографа, равной 5 В. Регулировкой уровня синхронизации «TRIGGER-LEVEL» добиться чёткого изображения осциллограммы. Переключателем чувствительности «VERTICAL-VOLTS/DIV-CH 2» подобрать масштаб изображения сигнала канала «СН 2» (выходного сигнала), удобный для совместного наблюдения входного и выходного гармонических напряжений. Записать амплитуду входного гармонического колебания Uвх = … В (в дальнейшем при выполнении задания 1 контролировать постоянство этого параметра).
1.2.По наблюдаемой осциллограмме определить амплитуду выходного гармонического напряжения Uвых и временной сдвиг между выходным и входным колебаниями(сдвиг выходного колебания в сторону опережения считать по знаку положительным). Полученные данные записать в таблицу 2.1.
Таблица 2.1
АЧХ и ФЧХ цепи … .
Uвх=… В
|
f, кГц |
0,02 |
0,05 |
0,1 |
0,3 |
0,8 |
1,5 |
3,0 |
5,0 |
8,0 |
10,0 |
15,0 |
20,0 |
|
Uвых, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, мс; мкс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K(f)=Uвых/Uвх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
φ=2πfτ, рад |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Устанавливая требуемые значения частоты генератора и подбирая соответствующие значения чувствительности канала СН 2 и скорости развёртки осциллографа аналогично п. 1.1, произвести необходимые измерения и заполнить таблицу 2.1.
1.3. Собрать на лицевой панели лабораторной установки схему второй исследуемой цепи. Провести измерения аналогично пп. 1.1 и 1.2. Результаты измерений занести в таблицу 2.2, подобную таблице 2.1.
Задание 2. Исследование прохождения сигнала через линейную цепь.
2.1. Выключить генератор Г3-118. Уточнить у преподавателя вид входного сигнала (сигналов). Переключатель «П» лабораторной установки установить в положение «1» или «2», соответствующее требуемому входному сигналу. Собрать схему первой исследуемой цепи. Включить питание лабораторной установки. Регулировками скорости развёртки и чувствительности каналов СН 1 и СН 2 осциллографа добиться получения осциллограмм входного и выходного сигналов в удобном для наблюдения масштабе.
2.2. Зарисовать в масштабе графики входного и выходного сигналов (указать вид исследуемой цепи). Определить и записать основные параметры входного и выходного сигналов: периода Т, длительности tи, максимального мгновенного значенияA.
2.3. Провести измерения аналогично п. 2.2 со второй исследуемой цепью.
2.4. При необходимости провести измерения аналогично пп. 2.2, 2.3 для другого заданного вида сигнала.
По завершению измерений привести приборы и лабораторную установку в исходное состояние.
Внимание!При построении графиков АЧХ ФЧХ исследуемых цепей по оси частот рекомендуется использовать логарифмический масштаб.
Задание 3. Расчёт экспериментальных АЧХ и ФЧХ и формы сигналов на выходе цепей.
3.1. Рассчитать значения K(f) и φ(f) по данным табл. 2.1 и 2.2. для исследуемых цепей на основании формул, приведенных в таблице 2.1. Данные вычислений вписать в таблицы.
3.2. Построить графики экспериментально снятых зависимостей.
3.3. По указанию преподавателя теоретически (по заданной принципиальной схеме) рассчитать АЧХ и ФЧХ одной из исследуемых цепей.
3.4. Теоретически рассчитать мгновенные значения сигналов на выходе цепей при подаче на вход периодической последовательности прямоугольных или пилообразных импульсов с параметрами, измеренными по заданию 3.2, на основании формул. Расчёт выполнить для моментов времени t=0;T/4;T/2; 3T/4. ЗначенияK(nF) и φ(nF) взять из графиков АЧХ и ФЧХ.
При вычислении можно пренебречь гармониками, амплитуды которых на выходе цепи A1n·K(nF) в 10 и более раз меньше амплитуды первой гармоникиA11·K(F). По данным теоретических вычислений построить график выходного сигнала и сопоставить его с экспериментальным.
Расчеты АЧХ, ФЧХ и мгновенных значений выходных сигналов могут быть выполнены на компьютере с помощью специальных вычислительных пакетов (например, Mathcad). Такие расчеты с представленными распечатками результатов приветствуются при защите лабораторной работы.