Мукан Ж.Б. Лабораторные работы - Электроника и схемотехника аналоговых устройств - файл n1.doc

Мукан Ж.Б. Лабораторные работы - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
скачать (3218.9 kb.)
Доступные файлы (10):

n1.doc	2775kb.	14.10.2011 19:24	скачать
n2.doc	23kb.	19.06.2007 03:30	скачать
n3.doc	286kb.	16.06.2009 17:00	скачать
n4.doc	2364kb.	27.10.2010 14:56	скачать
n5.doc	4155kb.	30.12.2009 14:31	скачать
n6.doc	273kb.	20.02.2010 11:51	скачать
n7.doc	90kb.	08.04.2010 18:20	скачать
n8.doc	151kb.	20.02.2010 11:44	скачать
n9.doc	1623kb.	12.03.2010 13:07	скачать
n10.doc	2779kb.	20.02.2010 11:46	скачать

---

Смотрите также:
• Красько А.С. Схемотехника аналоговых электронных устройств (Документ)
• Красько А.С. Схемотехника аналоговых электронных устройств (Документ)
• Кардашев Г.А. Виртуальная электроника. Компьютерное моделирование аналоговых устройств (Документ)
• Ашанин В.Н., Исаев С.Г., Ермаков В.В. Схемотехника. Аналоговая схемотехника (Документ)
• Кучумов А.И. Электроника и схемотехника (Документ)
• Бладыко Ю.В. (ред.) Лабораторные работы (практикум) для студентов электротехнических специальностей, Часть 2 (Документ)
• Громыко, А.И. Схемотехника аналоговых электронных устройств (Документ)
• Кучумов А.И.Электроника и схемотехника (Документ)
• Бладыко Ю.В. (ред.) Лабораторные работы (практикум) для студентов электротехнических специальностей, Часть 1 (Документ)
• Афанасьев В.В., Данилаев М.П. Схемотехника аналоговых электронных устройств: Методические указания по курсовому проектированию (Документ)
• Григорьев А.Г., Скачко В.Д. Схемотехника аналоговых электронных устройств (Документ)
• Лаврентьев Б.Ф. Схемотехника электронных средств (Документ)

n1.doc

Евразийский национальный университет имени Л.Н.Гумилева

Лабораторная работа №1.

Принципы радиоизмерений (авометры, аналоговые и цифровые вольтметры, осциллографы и измерительные генераторы)

Астана – 2007г.
Составитель: Мукан Ж.Б.
Лабораторная работа №1.
Принципы радиоизмерений (авометры, аналоговые и цифровые вольтметры, осциллографы и измерительные генераторы)

1. 
   ЦЕЛЬ РАБОТЫ
   

Знакомство с устройством и принципом действия авометра и лампового вольтметра, осциллографа, генератора стандартных сигналов, генератора прямоугольных импульсов; получение навыков из­мерения различных электрических величин с помощью этих приборов.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
2.1. Авометры (тестеры)
Постоянные и переменные напряжения и токи, а также размер соп­ротивлений можно измерить авометром- универсальным многопредельным прибором для измерения токов, напряжений и сопротивлений. В совре­менных авометрах в качестве измерителя обычно применяют прибор маг­нитоэлектрической системы, ток полного отклонения стрелки которого не более 100 мкА. Многопредельность прибора достигается подключени­ем через многоконтактный переключатель к измерительному стрелочно­му прибору определенного набора дополнительных сопротивлений в слу­чае режима вольтметра (рис.2.1) или определенного набора шунтов в случае режима амперметра (рис. 2.2).


Рис. 2.1 Принципиальная схема Рис.2.2 Принципиальная схема

многопредельного вольтметра многопредельного амперметра
2.1.1. Измерение постоянных и переменных напряжений авометром
При использовании авометра в режиме вольтметра его следует подключить к исследуемому участку цепи параллельно. При этом внут­реннее (входное) сопротивление прибора, подключенное параллельно, шунтирует исследуемый участок цепи, т.е. суммарное сопротивление рассматриваемого участка уменьшается. Это приводит к увеличению тока через цепь и вольтметр поэтому покажет меньшее напряжение, чем было в действительности до его подключения (рис.2.3).


Действительно, в цепи схемы до

подключения вольтметра протекал ток I=E/(R_i+R), где E — ЭДС источника; R_i — внутреннее сопротивление источника. При этом напряжение на резисторе R составля­ет U - IR = ER/(R_i + R).
Рис. 2.3.
После подключения вольтметра с внутренним сопро­тивлением R_v сопротивление внешней цепи (относитель­но источника энергии) уменьшается и становится равным RR_V/(R+R_v) < R, вследствие чего ток в неразветвленной цепи увеличивается. Из-за увеличения тока в неразветвленной части цепи возрастает падение напряжения на внутреннем сопро­тивлении источника R_i и соответст­венно уменьшается падение напря­жения на резисторе R. Таким об­разом, за счет подключения вольт­метра падение напряжения на ре­зисторе R уменьшается и показа­ние вольтметра U_v оказывается меньше падения напряжения на нем при отключенном вольтметре.

Погрешность будет тем значительнее, чем меньше входное сопротивление вольтметра по сравнению с сопротивлением того участка цепи, который он при изме­рении шунтирует. Чтобы эта погрешность была возможно меньшей, вход­ное сопротивление вольтметра должно быть по крайней мере в 10-20 раз больше сопротивления участка цепи. Но и такого входного сопро­тивления часто бывает недостаточно, потому что вольтметр может не только изменить общее сопротивление измеряемого участка, но и вооб­ще изменять характер работы каскада, особенно если цепь содержит нелинейный участок, как это имеет место, например, при измерении напряжения на коллекторе транзистора. В этом случае измерения будут вообще далеки от действительности.

Таким образом, для достаточно точного измерения напряжения на участке цепи необходимо знать входное сопротивление прибора. Оно определяется наибольшим током его стрелочного прибора I_ип. Зная этот ток, нетрудно определить R_Вх вольтметра на данной шкале:

,

где U_max - верхний предел, напряжения на данной шкале.

Очевидно, что на разных пределах измерения входное сопротивле­ние вольтметра различно, поэтому и погрешности измерений, обуслов­ленные его щунтирующим действием, будут на разных шкалах неодинако­выми .

Известно, что точность стрелочных приборов определяется клас­сом точности. Стрелочные измерительные приборы изготавливают 8 клас­сов точности от 0,05 до 4,0 (0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1,0, 1,5, 2,5 и 4,0). Номер класса характеризует относительную погрешность прибора в процентах, отнесенную к предельному значению шкалы.

Если, например, прибор на шкале 10 В имеет класс точности 1,5, то это означает, что при отклонении стрелки прибора на всю шкалу (до отметки 10 В) он будет иметь относительную погрешность 1,5%, а абсолютную

∆U=

Эту абсолютную ошибку в 0,15 В прибор может допустить в любой точке шкалы. Но если по отношению к 10 В (на отметке шкалы 10 В) ошибка составит всего 1,5 %, то на отметке 0,5 В ошибка будет равна 30 %. Поэтому надо предпочитать такой предел измерений, при котором стрелка отклоняется до последней трети шкалы.

Итак, входное сопротивление вольтметра должно быть как можно больше, У современных авометров в режиме вольтметра входное сопро­тивление составляет от 10 до 20 и даже до 50 кОм на I В шкалы. Одна­ко в высокоомных цепях, потребляющих малые токи, как, например, в цепи базы транзистора, такого входного сопротивления недостаточно. ^: Для таких измерений нужны электронные вольтметры, обладающие вход­ным сопротивлением (5ч10) МОм и более.

Таким образом, для измерений на­пряжений следует пользоваться вольт­метрами с достаточно большими входными сопротивлениями. Вольтметры подразделяют на две группы — не имеющие и имеющие электронные усилители. У прибо­ров, не содержащих усилителей, входное сопротивление ма­ло, поэтому их применение для измерения напряжений в ра­диотехнических цепях ограничено. Вольтметры со специаль­ными усилительными устройствами называют электрон­ными. Такие вольтметры имеют большие входные сопротив­ления и потребляют во входной цепи очень малую мощность, обладают небольшой входной емкостью (рис. 2.3), что дает возможность измерять напряжения в широком диапа­зоне частот. Комплексное входное сопротивление вольт­метра

Z_Вх=

= (2.1)
откуда модуль входного сопротивления

Z_Вх=. (2.2)

Из выражений (2.1) и (2.3) следует, что с увеличением частоты входное сопротивление вольтметра уменьшается из-за снижения емкостного сопротивления. Следовательно, чем меньше входная емкость, тем больше частота, на кото­рой входное сопротивление прибора еще достаточно велико. В электронных вольтметрах входное резистивное сопротив­ление составляет единицы (иногда десятки) мегаОм, а вход­ная емкость — десятки пикофарад. Такими приборами мож­но, измерять напряжения в диапазоне от десятков герц до единиц—десятков (при малых входных емкостях до сотен) мегагерц. Наличие электронного усилителя позволяет изго­товлять приборы многопредельными, причем входное сопро­тивление на каждом пределе измерения оказывается доста­точно большим (у приборов, не имеющих усилителей, с уменьшением номинального напряжения входное сопротив­ление прибора, как правило, снижается).

Уточним, каким образом следует правильно выбирать пределы измерений напряжений. Каждый вольтметр харак­теризуется классом точности прибора К и номинальным на­пряжением U_ном, которое можно измерить на данном пре­деле. При измерении напряжения U возникает погрешность, обусловленная несовершенством работы прибора: ? = ?K =

Таким образом, чем ближе измеряемое напря­жение U к номинальному U_ном , при прочих равных условиях меньше погрешность ?. (Не путайте погрешность, обусловленную несовершенством работы измерительной ап­паратуры, с методической погрешностью, вызванной реак­цией прибора на измерительную цепь.) Следовательно, при­боры и их пределы измерений следует выбирать так, чтобы при измерении стрелка отклонялась на возможно больший угол. В современных электронных вольтметрах пределы из­мерений изменяются через (округленно 3), поэтому их часто выбирают по схеме 1—3—10—30—100... и т. д. В этом случае всегда можно подобрать предел, при котором ? <3, а погрешность ??3К.

У электронных вольтметров имеются два входных зажима, к которым подводится измеряемое напряжение U. Один зажим соединен с корпусом вольтметра, его называют кор­пусным и обозначают ┴. Другой зажим называют потенци­альным. При подключении в цепь электронных вольтмет-ров следует соблюдать важное правило: корпусный зажим вольтметра должен быть соединен с корпусным зажимом генератора или общей точкой цепи. В тех случаях, когда ни одна точка цепи, на которой измеряется напряжение, не соединена с корпусом генератора, присоединять корпус­ный зажим вольтметра следует к той точке цепи, потенци­ал которой ближе к нулевому. При работе с аппаратурой следует также следить за тем, чтобы корпусы приборов не касались друг друга. При несоблюдении этих правил погрешность измерений возрастает.

Корпусный и потенциальный зажимы легко определить экспериментально. Для этого переключатель пределов вольтметра нужно установить на 1 В (доли вольта) и пооче­редно дотрагиваться пальцем до каждого входного зажима вольтметра. При прикосновении к корпусному зажиму стрелка прибора или остается на месте, или слегка прибли­жается к нулевой отметке, а при прикосновении к потенци­альному зажиму она заметно отклоняется вправо.

Таким образом, при измерении напряжений следует на­сколько возможно уменьшить создаваемые погрешности. Для этого нужно брать приборы с большими внутренними сопротивлениями и выбирать пределы измерения так, чтобы при измерении стрелка прибора отклонялась на возможно больший угол.

Измерение токов с помощью электронных вольтметров. Для определения тока, текущего в некоторой ветви, не­обходимо измерительный прибор включить последовательно с нагрузкой (в разрыв цепи), причем внутреннее сопротивление прибора должно быть много меньше сопротивления ветви, в которую этот прибор включен. Только в этом случае ток в цепи будет практически таким же, как и при отсутствии прибора. Электронные вольтметры с большими входными сопротив­лениями (от долей до десятков мегаОм) позволяют измерять напряжения в высокоомных цепях, не внося реакции за счет подключения прибора. Но именно из-за большого входного сопротивления их нельзя включать в цепь последовательно с нагрузкой, поскольку это резко уменьшает ток в цепи. Однако производить измерения в цепях переменного тока следует все же именно электронными приборами, посколь­ку такие приборы работают в широком диапазоне частот и потребляют от измеряемой цепи малую мощность, что су­щественно при работе с большинством электронных цепей. Чтобы измерить ток с помощью электронного вольтметра_; поступают следующим образом. В ветвь, в которой необ­ходимо измерить ток, последовательно с нагрузкой включа­ют резистор R_ш. Падение напряжения на этом резисторе измеряют с помощью электронного вольтметра. Ток, те­кущий через резистор R_ш, а следовательно, и во всей цепи, I=U₁/R_ш, где-U₁ — напряжение вольтметра, включенно­го параллельно резистору R_ш. Включать резистор сле­дует в разрыв проводника, идущего от корпуса генератора. В этом, случае корпусная точка измерительного прибора соединяется с корпусом генератора, что обеспечивает наи­лучшую стабильность работы прибора. Чем больше отли­чаются потенциалы корпусов генератора и электронного вольтметра, тем сильнее влияние различных дестабилизи­рующих факторов (паразитных емкостей) наводок, каса­ния рук оператора и т. д. Поскольку падение напряжения на измерительных резисторах невелико, то вольтметры, из­меряющие падения напряжений на таких резисторах, осо­бенно чувствительны к разности потенциалов корпусов ге­нератора и вольтметра.

Покажем, каким образом следует правильно выбирать измерительные резисторы R_ш. Чем меньше сопротивление R_ш, тем меньше (при прочих равных условиях) падение на­пряжения на резисторе и тем труднее точно его измерить, поскольку больше сказываются различные наводки, неста­бильность в работе аппаратуры и т. д. Таким образом, для удобства измерения сопротивление R_ш, а следовательно, и падение напряжения на нем должны быть возможно боль­шими. Однако увеличивать R_ш можно только до тех пор, пока это не вызывает заметного уменьшения тока в ветви. На прак­тике принято считать, что если R_ш <0,1Z_н, где Z_н — мо­дуль сопротивления ветви, то ток при включении резистора R_ш остается практически таким же, каким был до его вклю­чения. Таким образом, резистор R_ш должен иметь самое большое сопротивление, при котором не возникает замет­ного уменьшения тока в ветви. Следовательно, чтобы пра­вильно выбрать резистор R_ш, следует знать примерное зна­чение сопротивления цепи, в которой необходимо измерять ток. Значение сопротивления цепи можно определить либо аналитически, например из предварительного расчета, либо экспериментально, с помощью приближенного измерения. При выборе измерительного резистора R_ш нужно учитывать, что в наших стендах имеются резисторы сопротивлением I, 10 и 100 Ом.

В некоторых случаях ток в цепи можно найти, измерив напряжение на резисторе, сопротивление которого известно. При этом необходимость включения измерительного резисто­ра отпадает.




Рис.2.4. Блок-схема осциллографа
2.3. Электронный осциллограф
Электронный осциллограф позволяет визуально наблюдать и иссле­довать амплитуды и формы токов и напряжений в различных участках радиотехнических схем. Hа экране электронно-лучевой трубки можно наблюдать быстро протекающие электрические процессы. Осциллограф является универсальным измерительным прибором, с помощью которого можно определять напряжения, токи, мощности, фазовые сдвиги, часто­ту, глубину модуляции и другие характеристики электрических схем в широком диапазоне частот. Пользуясь осциллографом, можно получать как качественные, так и количественные характеристики процессов в исследуемых схемах. Современный электронный осциллограф представляет собой довольно сложное устройство с рядом вспомогательных блоков.

На рис.2.4 показана блок-схема осциллографа, предназначенного для измерительных целей.
2.3.1. Канал вертикального отклонения
Исследуемое напряжение подается на входной делитель усилителя вертикального отклонения (вход У ). Назначение этого делителя - уменьшить напряжение исследуемых сигналов до такого значения, при котором первый каскад усилителя будет работать без нелинейных иска­жений. Входной делитель должен иметь постоянный коэффициент деления во всем диапазоне частот, на который рассчитан осциллограф: напряжение должно делиться ступенями, кратными 10; входное сопротивление должно быть возможно больше; входная емкость - возможно меньше. Таким требованиям отвечает так называемый компенсированный делитель-аттенюатор» Практическая схема аттенюатора показана на рис. 2.5.



Рис. 2.5. Принципиальная схема входного аттенюатора
С₄ - входная емкость первого каскада усилителя, резистор R -сопротивление утечки.

Для того, чтобы при любом положении переключателя коэффициент деления не зависел от частоты, необходимо выполнение равенства постоянных времени:

₄=R₄C₄=₅=R₅C₅=₂=
Входное сопротивление канала вертикального отклонения на зажимах "I" и "2" составляет 0 или 1,0 МОм, входная емкость -(30ч40) пф.

В некоторых осциллографах предусмотрен низкоомный вход, исполь­зуемый для исследования высокочастотных или широкополосных сигналов. Такие сигналы подаются через коаксиальный кабель, соединяющий источник сигнала с осциллографом. Волновое сопротивление кабеля равно 50 или 75 Ом, поэтому для согласования тракта на входе осциллогра­фа переключателем П₁ включается резистор R₁, сопротивление которого также равно 50 или 75 0м.

Усилитель вертикального отклонения увеличивает входной сигнал до такого уровня, который необходим для его наблюдения на экране осциллографа (это зависит от чувствительности по вертикали применяе­мой для данного типа осциллографа электронно-лучевой трубки). Основ­ным требованием к усилителю является отсутствие искажений формы сиг­нала при усилении. Для сигналов сложной формы усилитель осциллографа должен в одинаковой мере усилить все составляющие сигнала и не изменить их фазовых сдвигов . Другими словами усилитель вертикального отклонения должен иметь большую полосу пропускания (быть широкополосным). В усилителе вертикального отклонения предусматривает­ся возможность плавного изменения коэффициента усиления с целью установления на экране осциллографа нужного размера исследуемого сигнала.
2.3.2. Линейная непрерывная развертка
Для того, чтобы получить на экране осцилллографическое изобра­жение исследуемых процессов используется второе напряжение, обеспе­чивающее перемещение пятна на экране в горизонтальном направлении. Это напряжение, называемое развертывающим, вырабатывается специальным генератором развертки и подается на горизонтально отклоняющие пластины трубки. Развертывающее напряжение возрастает пропорцио­нально временя, и поэтому луч с равномерной скоростью движется по экрану осциллографа. Увеличение напряжения развертки прекращается в момент достижения лучом края экрана, в этот момент оно мгновен­но уменьшается до нуля. При этом луч мгновенно перебрасывается к противоположному краю экрана трубки. Далее процесс повторяется, и луч чертит на экране трубки горизонтальную прямую - линию развертки.

Если на пластины "У" подается напряжение исследуемого сигнала U_c, то луч получает дополнительные отклонения по вер­тикали и на экране появляется осциллограмма исследуемого напряжения в функции времени: U_c=f(t). Осциллограмма будет неподвиж­ной только в том случае, если период развертки равен или кратен пе­риоду сигнала, или частота сигнала равна или кратна частоте раз­вертки.

Для получения напряжения развертки в осциллографе встраивают специальные автоколебательные устройства, которые называются гене­раторами развертки. Генератор развертки представляет собой генера­тор импульсов пилообразной формы, состоящий из зарядного устройства, основным элементом которого является конденсатор, разрядного устрой­ства и импульсного ключа, управляющего процессами зарядки и разряд­ки конденсатора. Все генераторы линейной развертки относятся к так называемым релаксационным генераторам, которые принципиально не способны точно поддерживать частоту генерируемых колебаний. Кроме того, часто случается, что частота исследуемого сигнала тоже не очень стабильна. Следовательно возникает задача принудительной «подгонки» частоты развертки под частоту сигнала. Процесс принудитель­ного установления и поддержания равенства или кратности двух час­тот (периодов) называется синхронизацией или захватыванием. Для осуществления синхронизации необходимо в схему генератора разверт­ки ввести напряжение синхронизирующей частоты.

Синхронизирующие сигналы поступают на ключевой элемент, заставляя его работать с частотой синхронизации. В моменты, когда синхронизирующее напряжение (рис.2.6) превышает пороговое напряжение ключевого элемента (U_отп), конденсатор быстро заряжается большим током (момент t₁). Затем в течение времени t₁-t₂ проис­ходит разряд конденсатора постоянным током. В момент времени t₂ разряд принудительно прерывается ключом, конденсатор снова заряжа­ется и т.д.



Рис. 2.6. Эпюры напряжений, поясняющие процесс синхронизации

1. 
   I - синхронизирующий сигнал, U_отп - значение отпирающего напряжения ключевого элемента; 2 - синхронизированное напряжение развертки; 3 - автоколебания генератора развертки.
   

В качестве синхронизирующего напряжения используются исследу­емые напряжения, напряжение сети и напряжения от любых внешних источников. Наиболее распространенной является так называемая "внутренняя" синхронизация, при которой напряжение исследуемого сигнала подается в переключающую цепь генератора развертки с выхо­да первого каскада усилителя вертикального отклонения (рис,2.4). При этом создаются наилучшие условия наблюдения, т.к. исследуемый сигнал даже при его нестабильности "ведет" за собой частоту разверт­ки, и изображение остается неподвижным.

Синхронизация от сети переменного тока используется в тех случаях, когда исследуются процессы, частота которых кратна 50 Гц. . При "внешней" синхронизации частота генератора развертки синхрони­зируется частотой внешнего источника напряжения.

Практически переход от одного вида синхронизации к другому осуществляется переключателем на 3 положения с обозначениями "Внут­ренняя", "Внешняя" и "От сети", расположенным на передней панели осциллографа, а уровень синхронизации устанавливается для разных частот исследуемых сигналов ручкой "синхронизация".


2.3.3. Ждущая развертка
При исследовании импульсных сигналов с большой скважностью непрерывная развертка с периодом автоколебаний Т_р не обеспечива­ет удовлетворительного наблюдения. Это объясняется тем, что при большой скважности период следования импульсов Т_и много больше длительности импульса t_и и при Т_и=Т_р изображение импульса на экране будет очень коротким и форму его наблюдать невозможно. Если установить период развертки, соизмеримый с длительностью импульсов, то изображение импульса будет достаточным по ширине, но очень блед­ным и неустойчивым, т.е. опять непригодным для наблюдения. Еще хуже обстоит дело, если нужно наблюдать непериодические или однократные процессы. Периодическая непрерывная развертка принципиально не может обеспечить их наблюдение.

Высококачественное наблюдение импульсов большой скважности и непериодических процессов возможно лишь в.случае, если на пластины "X" и «У» синхронно поступают исследуемый сигнал и развертывающее напряжение. Генератор ждущей развертки в обычном состоянии нахо­дится в "покое", т.е. не генерирует колебания, или как говорят "ждет". В момент поступления сигнала в канал "У" генератор разверт­ки вырабатывает пилообразное напряжение, достаточное по амплитуде и длительности для удобного, наблюдения изображения на экране осцил­лографа.

Однако при запуске развертки исследуемым сигналом существует опасность, что передний фронт сигнала не будет воспроизведен на экране, т.к. процесс развертки начинается хотя и с небольшим, но конечным опозданием t_оп относительно начала сигнала. Особенно это сказывается при исследовании импульсных напряжений с крутыми фронтами. Чтобы изображение на экране представляло весь процесс, сигнал в канале «У» или в источнике сигнала задерживается на вре­мя t_з > t_оп (рис.2.7) .


Рис. 2.7. Эпюры напряжений, поясняющие необходимость задержка сигнала при ждущей развертке
Для осуществления задержки сигнала в канал «У» осциллогра­фа вводится специальное с устройство - линия задержки (рис.2.4). При работе в режиме ждущей развертки и отсутствии сигнала с левой стороны экрана видна яркая точка, луч "ждет" начало развертки. Эта точка, находясь длительное время на одном и том же месте экрана, может повредить его. Для устранения этой опасности луч гасится руч­ной регулировкой яркости.
2.3.4. Вспомогательные устройства осциллографа

Для определения величин отклонений луча в вертикальном и го­ризонтальном направлениях их измеряют: при отклонении по вертикали-

в единицах напряжения, по горизонтали - в единицах времени. Изме­рение по вертикали выполняется методом сравнения данного отклоне­ния с отклонением, получающимся от калибровочного вспомогательного напряжения. Источник последнего - калибратор амплитуды - представ­ляет собой мостовую схему, позволяющую получать регулируемое нап­ряжение от сети. Размер этого напряжения определяется по градуировочной шкале потенциометра или измеряется вольтметром. Для удобства сравнения отклонений используется прозрачная масштабная сетка, расположенная перед экраном электронно-лучевой трубки. Погрешность определения напряжения таким способом составляет ± (5 ч 7) %.

При наблюдении импульсных сигналов нужно определять длитель­ности импульса t_и , фронтов t_ф . Для этого на модулятор трубки подается синусоидальное напряжение от измерительного генератора из­вестной частоты и регулятором яркости устанавливается такая интен­сивность луча, чтобы отрицательные полупериоды напряжения гасили луч. Тогда на осциллограмме появятся темные штрихи - метки, по ко­личеству которых определяют длительность импульса или его части. Например, если частота f = I МГц, то его период T =1/f= 1 мкс. а так как длительность темного и светлого штрихов есть не что иное, как период, то по их числу, т.е. по числу меток легко определять длительность в мкс любой части сигнала. В осциллографах предусмат­ривается специальный генератор меток (вырабатывающий сигналы ста­бильной частоты), частота которого может дискретно меняться в зави­симости от длительности исследуемого импульса так, чтобы на каждой длительности ждущей развертки на осциллограмме сигнала имелось удобное число меток - 10 ч 15, Абсолютная погрешность измерения длительности при помощи меток не превышает половины цены метки.
2.4. Измерительные генераторы

Измерительные генераторы представляют собой маломощные источники переменных напряжений с регулируемой амплитудой и частотой. По диапазону генерируемых частот их разделяют на звуковые и высокочастотные

Звуковые генераторы создают переменные напряжения в диапазоне низких частот (20+20000) Гц. Их используют при проверке и регули­ровке низкочастотных усилителей, громкоговорителей, фильтров и дру­гой низкочастотной аппаратуры. Генераторы звуковой частоты должны генерировать переменные напряжения синусоидальной или близкие к ней формы, что позволяет по степени изменения формы напряжения на вы­ходе по сравнению с формой на входе контролировать величину нели­нейных искажений, которые вносят исследуемая аппаратура.

Высокочастотные генераторы (генераторы сигналов) создают переменные напряжения б диапазоне высоких частот (10³ ч 10⁷ ) Гц. Их применяют для испытания, проверки и регулировки радиоприемников, видеоусилителей, настройки колебательных систем и др.

Импульсные измерительные генераторы создают переменные напря­жения импульсной формы. Форма импульсов обычно прямоугольная, при­чем имеется возможность менять в определенных пределах длительность и частоту следования импульсов. Эти генераторы используют как источ­ника импульсных напряжений при испытании и регулировке импульсной аппаратуры (например, в телевизионных приемниках, радиолокационных установках, в аппаратуре радиорелейных линий связи и др.).

По классификации генераторы синусоидальных сигналов низкой и высокой частоты относятся к группе Г, подгруппам 3 и 4 соответст­венно и обозначаются ГЗ и Г4 соответственно. Генераторы импульсов откосятся к группе Г, подгруппе 5 и обозначаются Г5.
3. Рабочее задание

3.1. Принадлежности к работе

3.1.1. Авометр.

3.1.2. Электронный вольтметр.

3.1.3. Ламповый усилительный каскад на стенде.

3.1.4. Осциллограф сервисный универсальный ОСУ-20.

3.1.5. Многофункциональный генератор-частотомер Актоком АНР-1001.

3.1.6. Набор резисторов, соединительных проводов и испытуе­мый коаксиальный кабель (все на стенде).
3.2. Выполнение работы

3.2.1. Описать прибор (вольтметр) по приведенной нижа схеме:

-Тип прибора,

-Какие измерительные функции может выполнять прибор и каковы пре­делы измеряемых величин? .

-Какой системы измерительный стрелочный прибор использован в вольт-метре? По какому принципу измеряются переменные напряжения и ток?

- Какой класс точности имеет прибор и какова абсолютная пог­решность на каждой шкале?

- Каково входное сопротивление вольтметра на разных шкалах?

3.2.2. Измерить сопротивления резисторов, выданных лабо­рантом. Записать тип резисторов, класс точности, номинал сопротив­ления и рядом - измеренные с помощью прибора сопротивления.

3.2.3. Провести измерения в приведенных схемах с целью проверки законов Кирхгофа в резистивных цепях.




В рисунке а) мультиметром МУ-99 и ламповым вольтметром ВУ-15 измерить:

• 
  R₁ и R₂,
  
• 
  E , затем U₁ и U₂ при R₁ и R₂ по отдельности,
  
• 
  Ток I.
  

На стенде ЛКЭЛ, модуль ТР «Схемотехника транзисторов» собрать схему рисунка б) и мультиметром М-830В, вольтметром ВУ-15 измерить все напряжения и токи в ветвях; проверить выполнения правил Кирхгофа. Свести все величины в таблицу.
3.2.4. Провести проверку законов Кирхгофа в цепях с реактивными элементами:




а) Резонанс напряжений б) Резонанс токов

• 
  Собрать схемы на стенде ЛКЭЛ, модуль ПЭ «Пассивные элементы».
  

• 
  Подать с генератора синусоидальный сигнал с амплитудой в несколько вольт. Измерить размах и действующее значение сигнала.
  
• 
  Определить резонансную частоту ?_о=1/ (экспериментально и расчетным способами).
  
• 
  При резонансной частоте и вне этой частоты определить напряжения, токи и сопротивления в ветвях.
  

Свести все измеренные величины в таблицу.
4. ОТЧЕТ
Отчет о выполнении лабораторной работы должен содержать:

- Рабочее задание;

- экспериментальные результаты по всем вышеуказанным пунктам;

- результаты измерений режима свести в следующую таблицу:

Данные	Uп (В)	Uпк (В)	Uк (В)	Uэ (В)	Uб (В)	Uбэ (В)	Iк (mA)	Iэ (mA)	Iб (mkA)
По мультиметру
По вольтметру
Выводы:

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
5.1. Чем определяется входное сопротивление вольтметра и как влияет последнее на измерение постоянного напряжения?

5.2. Что определяет класс точности прибора и как определяется погрешность прибора на разных шкалах?

5.3. Какими параметрами характеризуют переменные напряжения и ток? Какой принцип измерения переменного напряжения используется в авометре?

5.4. Какова принципиальная схема измерения сопротивлений вольтметром?

5.5. Какова блок-схема электронного вольтметра?

5.6. Как работает амплитудный детектор?

5.7. Что понимается под "открытым" и "закрытым" входом элект­ронного вольтметра?

5.8. Какова блок-схема универсального осциллографа?.

5.9. По какому принципу измеряется амплитуда импульса с помощью осциллографа?

5.10. Как и зачем применяется режим синхронизации? Как синхро­низируется развертка исследуемыми импульсами?

5.11. В чем заключается принцип ждущего режима развертки в импульсных осциллографах?

5.12. Каким требованиям должен отвечать усилитель вертикально­го отклонения?

5.13. Зачем в канале вертикального отклонения импульсных осцил­лографов включают линию задержки?


6. Литература

1. 
   Метеорология и радиоизмерения. Под редакцией проф. В.И.Нефедова, «Высшая школа», М.: 2003.
   
2. 
   Ф.Г. Китунович. Электротехника. «Вышэйшая школа», Минск, 1999.
   
3. 
   В.П. Попов. Основы теории цепей. «Высшая школа», М.: 2000.
   
4. 
   Технические описания измерительных приборов.
   

---