Лабораторная работа №4

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛА С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Приобретение практических навыков по измерению временных и энергетических параметров сигнала с помощью электронного двухлучевого осциллографа.

КОМПЛЕКТ ОБОРУДОВАНИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА.

1. Электронный осциллограф С1 - 55

2. Измерительный генератор звуковой частоты ГЗ - 109

3. Измерительный импульсный генератор Г5 - 15

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Измерение напряжения

1.1. Измерение синусоидального напряжения

П одготовить осциллограф С1-55 к работе по каналу «УСИЛИТЕЛЬ УI», для чего большую ручку переключателя «ВОЛЬТ/ДЕЛ» установить в положение «0,2», малую ручку «УСИЛЕНИЕ» на оси переключателя установить в среднее положение, ручкой установить линию развертки в центре экрана, большую ручку переключателя виды синхронизации установить в положение «ВНУТР. I», тумблер «х1», «х0,2» установить в положение «х1», большую ручку переключателя «ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ВРЕМЯ/ДЕЛ» установить в положение 20 μS.

Исследуемый сигнал с выхода генератора Г3-109 подать на «ВХОД 1МΩ 40 рF» канала «УСИЛИТЕЛЬ УI» (рис. 1). Частоту выходного напряжения генератора установить в пределах f =1…2кГц. Уровень выходного напряжения задан в табл. 1.

Рис. 1

П ереключателями ВОЛЬТ/ДЕЛ (К) канала А и ВРЕМЯ/ДЕЛ получить на экране осциллографа удобные для наблюдения размеры изображения. Ручку «УСИЛЕНИЕ» установить в крайнее правое положение. При помощи ручек «↕» и «↔» изображение сигнала совмещается с нужными делениями шкалы экрана. Визуально определить линейные размеры изображения 2U_m (рис.2) в делениях шкалы экрана ЭЛТ ().

Рис. 2

Действующее значение измеряемого напряжения определить из соотношения:

(1)

Погрешность измерения рассчитать по формуле:

(2)

Результаты измерений и вычислений занесите в табл. 1.

Таблица 1

Напряжение на выходе ГЗ-109 (В)	0.1	0.3	2	5
Положение переключателя осциллографа ВОЛЬТ/ДЕЛ (К)
Размеры изображения на экране ()
Измеренное значение напряжения (UИЗМ)
Погрешность измерения (%)

1.2. Измерение импульсного напряжения

Исследуемый сигнал от генератора г5-15 с гнезда «Делитель» (коэффициент деления установить 10²) подать на «ВХОД 1МΩ 40 рF» канала «УСИЛИТЕЛЬ УI» осциллографа С1-55. Переключатель осциллографа «ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ВРЕМЯ/ДЕЛ» установить в положение 10 μS. Ручку «плавно» установить в крайнее правое положение. Переключатель «ВОЛЬТ/ДЕЛ» установить в положение 0,2.

Частоту выходного напряжения генератора установить в пределах f=2...8 кГц. Уровень выходного напряжения задан в табл. 2.

Органами управления осциллографа установить удобные для наблюдения размеры изображения исследуемого колебания. Визуально определить линейные размеры амплитуды импульсного напряжения U_m (рис. 3.) в делениях шкалы экрана ЭЛТ().

Амплитудное значение измеряемого напряжения определяется из соотношения:

U_ИЗМ = U_m =  K (3)

Рис. 3 Рис. 4

Погрешность измерения рассчитать по формуле:

(4)

Результаты измерений и вычислений занести в табл. 2.

Таблица 2

Напряжение на выходе Г5-15 (Um)	10В	15В	25В	30В
Положение переключателя осциллографа ВОЛЬТ/ДЕЛ (К)
Размеры изображения на экране ()
Измеренное значения напряжения (UИЗМ)
Погрешность измерения (%)

2. Измерение временных интервалов

2.1. Измерение частоты синусоидального напряжения

Уровень выходного напряжения генератора Г3-109 установить равным 2В. Значение измеряемой частоты задано в табл. 3.

Переключателем осциллографа ВРЕМЯ/ДЕЛ (К) получить на экране ЭЛТ изображение 1-3х периодов исследуемого колебания. Ручку «плавно» установить в крайнее правое положение. Визуально определить линейные размеры периода Т исследуемого колебания (рис 2) в делениях шкалы экрана ЭЛТ (ℓ).

Значение измеряемой частоты определяется из соотношения:

(5)

Погрешность измерения рассчитать по формуле:

(6)

Результаты измерений и вычислений занести в табл. 3.

Таблица 3

Частота выходного напряжения Г3-109 (кГц)	0,5	1	5	20
Положение переключателя ВРЕМЯ/ДЕЛ осциллографа (К)
Размеры периода исследуемых колебаний на экране осциллографа (l)
Измеренное значение частоты (fИЗМ)
Погрешность измерения (%)

2.2. Измерение длительности импульса

Измерение длительности импульса  проводится аналогично измерению периода. С гнезда «Делитель» генератора Г5-15 на вход осциллографа канала «УСИЛИТЕЛЬ УI» подать исследуемый сигнал U = 15 В частотой f=5 кГц. Переключатель «ВРЕМЯ/ДЕЛ» установить в положение 5 μS.

Значение измеряемой длительности выходного импульса генератора задано в табл. 4.

Таблица 4

Длительность импульса выходного напряжения генератора Г'5-15 ()	3 МКС	5 МКС	7 МКС	10 МКС
Положение переключателя ВРЕМЯ/ДЕЛ осциллографа (К)
Размеры длительности импульса на экране осциллографа (l)
Измеренное значение длительности импульса (изм)
Погрешность измерения (%)

Значение  определяется как = К ℓ,

где ℓ - линейные размеры длительности импульса в делениях шкалы экрана ЭЛТ (рис 3),

К - положение переключателя ВРЕМЯ/ДЕЛ.

Погрешность измерения рассчитать по формуле:

(7)

Результаты измерений и вычислений занести в табл. 4

2.3. Измерение времени задержки

Для проведения измерений сигнал с выхода импульсного генератора Г5-15 с гнезда «Делитель» подать на вход канала «УСИЛИТЕЛЬ УI» осциллографа, а напряжение синхронизации с импульсного генератора Г5-15 подать на вход канала «УСИЛИТЕЛЬ УII» осциллографа. Переключатель генератора ВРЕМЕННОЙ СДВИГ установить в положение 10-50. Переключателями ВОЛЬТ/ДЕЛ и ВРЕМЯ/ДЕЛ (К) каналов УI и УII и ручками «↕» установить удобные для наблюдения размеры изображения двух импульсных сигналов на разных линиях развертки, которые не обязательно совмещать. Визуально определить размеры (d) измеряемого параметра - времени задержки t_З-Д (рис.4).

Измеренное значение времени задержки будет равно:

t_З-Д = К d (8)

Погрешность измерения рассчитать по формуле

(9)

Результаты измерений и вычислений занести в табл. 5.

Таблица 5

Время задержки выходного напряжения генератора Г5-15 (tЗ-Д)	2 мкс	4 мкс	7 мкс	10 мкс
Положение переключателя ВРЕМЯ/ДЕЛ осциллографа (К)
Размеры времени задержки на экране осциллографа (d)
Измеренное значение времени задержки tЗ-Д(изм))
Погрешность измерения ( %)

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Представить результаты измерений и вычислений.

2. Привести структурную схему двухлучевого осциллографа.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Различия между двухканальным и двухлучевым осциллографами.

2. Принцип измерения напряжения с помощью осциллографа.

3. Принцип измерения временных интервалов (Т, , t_З-Д) с помощью осциллографа.

4. Принцип измерения частоты с помощью осциллографа.