Мукан Ж.Б. Лабораторные работы - Электроника и схемотехника аналоговых устройств - файл n1.doc
Мукан Ж.Б. Лабораторные работы - Электроника и схемотехника аналоговых устройствскачать (3218.9 kb.)
Доступные файлы (10):
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)
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=U
1/R
ш, где-U
1 — 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
С
4 - 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=R
4C
4=
5=R
5C
5=
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 П
1 включается резистор R
1,
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 t
1). Затем в течение времени t
1-t
2 происходит разряд конденсатора постоянным током. В момент времени t
2 разряд принудительно прерывается ключом, конденсатор снова заряжается и т.д.

Рис. 2.6. Эпюры напряжений, поясняющие процесс синхронизации
I - синхронизирующий сигнал, Uотп - 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 (10
3 ч 10
7 ) 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
Метеорология и радиоизмерения. Под редакцией проф. В.И.Нефедова, «Высшая школа», М.: 2003.
Ф.Г. Китунович. Электротехника. «Вышэйшая школа», Минск, 1999.
В.П. Попов. Основы теории цепей. «Высшая школа», М.: 2000.
Технические описания измерительных приборов.