Электронный осциллограф - файл n1.doc

Электронный осциллограф
скачать (394 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc394kb.27.12.2012 14:31скачать

n1.doc

Лабораторная работа №66

ЭЛЕКТРОННЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ

Цель работы: Освоение осциллографического метода изучения сигнала и основных принципов работы осциллографа.

Задачи работы: 1) Определение чувствительности отклоняющих пластин электронно­лучевой трубки осциллографа;

  1. Градуирование шкалы генератора гармонических колебаний методом
    фигур Лиссажу;

  2. Определение полосы частот генератора гармонических колебаний
    методом калиброванной развертки;

  3. Исследование импульсных напряжений;


Теория: Электронный осциллограф (ЭО) предназначен для изучения электрических напряжений в цепях постоянного и переменного тока визуально или путем фотографирования. На экране осциллографа можно наблюдать форму исследуемого сигнала, измерить его частоту, амплитуду, фазу и другие параметры. Принцип действия ЭО основан на отклонении потока электронов в электрическом или магнитном поле.

Основными функциональными блоками осциллографа (рис. 1) являются электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), усилители вертикального и горизонтального отклонения (УВО и УГО), генератор развертки (ГР) и блок питания (БП). ЭЛТ с электростатическим отклонением и фокусировкой луча состоит из хорошо откачанной стеклянной колбы, внутри которой находятся электронная пушка (ЭП), отклоняющая система (ОС) и люминесцентный экран (ЛЭ). Электронная пушка предназначена для формирования узкого пучка электронов и его фокусировки на экран. Источником электронов является катод косвенного накала (2) с подогревателем (1). Интенсивность электронного пучка и, следовательно, яркость пятна на экране регулируются отрицательным относительно катода смещением на управляющем электроде (3). Первый анод (4) служит для фокусировки, второй анод (5) - для ускорения электронов. Напряжение на втором аноде в несколько раз больше, чем на первом, и в некоторых ЭЛТ достигает значения 30 кВ и более. Управляющий электрод и система анодов образуют фокусирующую систему, действие которой основано на изменении траектории электронов в неоднородном электрическом поле анодов и эквивалентно действию на световой луч двух выпукло-вогнутых линз с преобладанием собирающего эффекта.

Отклоняющая система, состоящая из горизонтально и вертикально отклоняющих пластин XX и YY, расположена между вторым анодом и экраном. Она предназначена для смещения электронного луча в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Под влиянием однородного электрического поля, действующего между одноименными плоскопараллельными пластинами (XX и YY), электроны отклоняются от своего первоначального направления движения пропорционально приложенному напряжению. Следовательно, светящееся пятно будет перемещаться по экрану ЭЛТ также пропорционально напряжению пластин.

В ЭЛТ с магнитной фокусировкой и отклонением используются катушки индуктивности специальной формы. Такие ЭЛТ используются в телевизорах и редко в осциллографах.

Основной характеристикой ЭЛТ является ее чувствительность к приложенным на пластины напряжениям. Чувствительностью Х-пластин называется величина Sx, численно равная отношению смещения пятна на экране lx к разности потенциалов Ux, приложенной между горизонтально отклоняющими пластинами:

Sx=. (1)

Аналогично определяется чувствительность Y- пластины:

Sy= . (2)



Рис. 1.

Если на пластины подается переменное напряжение, то пятно на экране имеет вид прямой линии, длина которой для синусоидального напряжения равна:

l = 2Us = 2Uэф S, (3)

где U и Uэф - соответственно амплитудное и эффективное значения данного напряжения.

Чувствительность электронно-лучевых трубок невелика и составляет обычно несколько вольт на сантиметр. При исследовании слабых напряжений сигнал приходится предварительно усиливать, а при исследовании напряжений, превышающих десятки вольт- ослаблять.. Характеристиками усилителей вертикального и горизонтального отклонения (УВО и УГО): их линейностью и диапазоном пропускаемых частот, в основном, определяется качество осциллографа.

Для исследования напряжения, зависящего от времени, используют обе пары отклоняющих пластин. Обычно на Y-пластины подается напряжение, пропорциональное напряжению, исследуемого сигнала, а на Х-пластины - напряжение, линейно изменяющееся во времени (напряжение развертки), которое вырабатывается генератором развертки (ГР).

Все основные ручки управления, а также входные клеммы осциллографа расположены на лицевой панели и снабжены надписями. Выводы отклоняющих пластин находятся сбоку или в задней части кожуха осциллографа.

Задание 1. Определение чувствительности отклоняющих пластин электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Используемые приборы: осциллограф и генератор звуковой частоты (ЗГ).

1 )Подключение к клеммам "X" пластин ЭЛТ выходные клеммы генератора звуковых сигналов (ЗГ).

2)Снятие показаний вольтметра ЗГ (JJ3(p) в вольтах (для нескольких значений длины световой полоски 4) и вычисление чувствительности "X" пластин по формуле:

Sx=.

lx/мм

Uэф/B

Sx/(мм/В)

23

9

0,902

37

15

0,876

62

24

0,898

Sхср= 0,892 мм/В.

3) Подключение выходных клемм ЗГ к клеммам "Y" пластин ЭЛТ и определение чувствительности пластин "Y".

lу/мм

Uэф/B

Sу/(мм/В)

25

6

1,473

51

12

1,502

67

16

1,481

Sуср= 1,485 мм/В.

Задание 2. Градуирование шкалы генератора гармонических колебаний методом фигур Лиссажу. Используемые приборы: осциллограф и два генератора звуковой частоты ЗГЭТ и ЗГГР - эталонный и градуируемый.

?у = ?х




  1. Fy=54, nx=2, ny=6.

?y=?x=50=17 Гц.

2) Fy=90, nx=4, ny=10.

?y=?x=50=20 Гц.

3) Fy=127, nx=2, ny=4.

?y=?x=50=25 Гц.

4)Fy=167, nx=4, ny=6.

?y=?x=50=33 Гц.

5) Fy=182, nx=6, ny=8.

?y=?x=50=37,5 Гц.

6) Fy=214, nx=2, ny=2.

?y=?x=50=50 Гц.

7) Fy=244, nx=8, ny=6.

?y=?x=50=66,6 Гц.

8) Fy=256, nx=6, ny=4.

?y=?x=50=75 Гц.

9) Fy=278, nx=2, ny=4.

?y=?x=50= 100Гц.

10) Fy=290, nx=14, ny=6.

?y=?x=50=116,6 Гц.

11) Fy=295, nx=10, ny=4.

?y=?x=50=125 Гц.

12) Fy=306, nx=6, ny=2.

?y=?x=50=180 Гц.

Fy

?y/Гц

54

17

90

20

127

25

167

33

182

37,5

214

50

244

66,6

256

75

278

100

290

116,6

295

125

306

180

Градуировочный график: ?у=g(Fy):



Задание 3. Определение полосы частот генератора гармонических колебаний методом калиброванной развертки.

переключатель частоты

n

l/см

?p/(см/c)

?/Гц

X1

min

4

6

50·10-3

13,3

max

5

5,2

5·10-3

192,3

Х10

min

5

7,5

5·10-3

133

max

7

6,9

0,2·10-3

5072

Х100

min

10

8

0,4·10-3

3125

max

7

6,7

2·10-5

52238

X1000

min

4

6,2

2·10-5

32258

max

7

6,7

2·10-6

522388


Задание 4. Исследование импульсных напряжений.

Генератор импульсных напряжений (ГИ) изготовлен в виде отдельной приставки. Он позволяет получать импульсы напряжения прямоугольной формы(Вых. 1), треугольной формы (Вых. 2) и биполярные импульсы (Вых. 3). В этом упражнении требуется при помощи осциллографа определить амплитуду U0 и длительность ?и импульсов, их частоту следования ?, длительности нарастания ?н, спада ?с и плоской части ?п. Длительности ?и, ?н, ?с и ?п принято измерять для одиночных импульсов на уровнях 0,1 U0 и 0,9 U0.



Изображения импульсов в режиме ждущей развертки при внутренней синхронизации:

Синусоидальный Прямоугольный




Трапециидальный





Измерение амплитуды импульсов U0, их частоты ? и длительности ?и, ?н, ?с,?п:

Значение напряжения вычисляется по формуле U0=lykymy;

Значение длительности вычисляется по формуле ?=lxkxmx;

Где ky,my,kx,mx - значения показаний переключателей: "Усиление у", "X10, X1", "Длительность", "Х- Х1-Х0,2"

Тип импульса

U0/B

?и/10-2с

?н/10-2с

?с/10-2с

?п/10-2с

lx/см

ly/см

?/Гц

синусоидальный

4,6

2,4

1

0,9

0,5

4,7

2,3

45,6




44

2,1

0,3

0,4

1,4

4,8

2,2

41,2

прямоугольный

115

1,2

0,1

0

1,1

4,6

2,3

43,4

трапециидальный

3,6

1,2

0,1

0,2

0,9

4,7

1,8

42,5


Вывод: в данной работе были определены чувствительность отклоняющих пластин ЭЛТ, частота гармонического колебания методом фигур Лиссажу, полоса частот генератора развертки. Также были исследованы импульсные колебания.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации