close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

...осциллограф . Исследование электрических сигналов

код для вставкиСкачать
Практическая работа №1 Электронно‐лучевой осциллограф. Исследование электрических сигналов Цель работы – изучить устройство и приемы работы с электронным осциллографом, исследовать сигналы разной формы с помощью осциллографа. Введение Широкое распространение в сфере производства электронных изделий находят электроннолучевые осциллографы. Главной частью этих приборов является электроннолучевая трубка. Источником электронов, движущихся к экрану, является помещенная в узком конце трубки электронная пушка, состоящая из накаленного катода (1), эмитирующего электроны, и анода (2), имеющего вид диска с небольшим отверстием диаметра 1— 3 мм. Между катодом и анодом создают разность потенциалов от нескольких сот до нескольких тысяч вольт, так что в пространстве между катодом и анодом существует сильное электрическое поле, разгоняющее вылетающие из катода электроны до очень большой скорости. Катод находится внутри металлического цилиндра, на который также подается положительное (относительно катода) напряжение, несколько меньшее, чем напряжение на аноде. Благодаря совместному действию этого цилиндра и анода почти все электроны собираются (фокусируются) на отверстии анода и выходят из него в виде тонкого пучка — электронного луча. В том месте, где этот пучок ударяется об экран — покрытое светящимся составом дно колбы,— возникает яркая светящаяся точка. 1 На своем пути к экрану электронный луч проходит между двумя парами металлических пластин (3) и (4). Если подать некоторое напряжение на первую пару пластин, то поле конденсатора (3) будет отклонять пролетающие через него электроны в сторону положительно заряженной пластины, и светлое пятно на экране сместится по горизонтали влево или вправо. Точно так же, если напряжение будет подано на вторую пару пластин (4), то луч отклонится в сторону положительной пластины и светящаяся точка на экране сместится по вертикали вверх или вниз. Таким образом, по смещению светлой точки на экране мы можем судить о напряжении, наложенном на соответствующие отклоняющие пластины. Наиболее важно при этом то, что вследствие ничтожно малой инерции электронов электронный луч чрезвычайно быстро реагирует на всякое изменение напряжения на пластинах. Поэтому с помощью электроннолучевой трубки можно следить за процессами, в которых происходят чрезвычайно быстрые изменения электрических напряжений и токов. Особенно часто такого рода задачи возникают в радиотехнике, где приходится иметь дело с токами и напряжениями, меняющимися много миллионов (и даже десятков миллионов) раз в секунду. Электроннолучевая трубка, снабженная соответствующими приспособлениями для изучения таких быстропеременных токов и напряжений, образует прибор, который получил название электроннолучевого осциллографа. Этот прибор является одним из важнейших средств исследования не только в радиотехнике, но и в целом ряде других отраслей науки и техники. В осциллографе на горизонтальные пластины (4) трубки подается напряжение, пропорциональное исследуемому току. Таким образом, отклонение луча по вертикали или смещение по вертикали яркого пятнышка на экране трубки в каждый момент времени пропорционально мгновенному значению тока. На вертикальные же пластины с помощью специального устройства подают напряжение, которое равномерно нарастает от нуля до некоторого максимального значения, затем очень резко, практически «мгновенно», падает до нуля, снова равномерно нарастает и т. д. При наложении такого напряжения пятнышко на экране осциллографа движется по горизонтали, затем «сразу» возвращается в исходное положение, снова пробегает тот же горизонтальный отрезок и т.д. 2 Очевидно, что при одновременном действии исследуемого напряжения, наложенного на горизонтальные пластины осциллографа, и «пилообразного» напряжения на его вертикальных пластинах светящаяся точка на экране будет вычерчивать кривую, дающую форму исследуемого напряжения или тока. Описание эксперимента В работе используется электроннолучевой осциллограф GOS‐6033. Упрощенная блок‐схема этого осциллографа приведена на рисунке CH 2 Усили‐ тель Канал 2 Управл. лучом Синхро‐
низация напряжение пилообразной формы, которая заставляет луч двигаться по горизонтали слева направо и затем очень быстро возвращаться в исходное положение. Для установления статичной картинки на экране в схему осциллографа добавлен блок синхронизации, который запускает генератор развертки при достижении сигнала в канале 1 или 2 определенного уровня (без этого блока картинка на экране осциллографа непрерывно менялась бы и заметить форму сигнала в этом случае было бы очень затруднительно или невозможно). В осциллографе предусмотрена возможность переключения сигнала горизонтального отклонения луча с генератора развертки на сигнал канала 1 (переключатель X – Y). В этом режиме осциллограф своим лучом на экране рисует зависимость величины сигнала в канале 2 (Y) от величины сигнала в канале 1 (X). Органы управления осциллографом Генератор развертки Усили‐ тель CH 1 Канал 1 X – Y
Осциллограф может одновременно отображать на экране два сигнала (канал 1 и канал 2). Блок управления лучом влияет на параметры электронной пушки и системы фокусировки, т.о. с его помощью может изменяться яркость луча и его сведение (фокус). Переключатели CH1 и CH2 позволяют подключать или отключать каналы от отклоняющих пластин осциллографа, тем самым определяя, сигнал с какого канала отображается на экране. В обычном режиме сигнал с каналов CH1 и CH2 подается на пластины, отклоняющие электронный луч в вертикальном направлении. Сигнал на пластины, отклоняющие луч в горизонтальном направлении, подается с блока, который называется генератором развертки. Этот блок генерирует 3 4 Блок усилителя каналов (вертикального отклонения) Блок синхронизации Кнопка (30) – переключение автоматической/ручной синхронизации Рукоятка (35) – уровень срабатывания блока синхронизации Кнопки (11) и (12) – включение/выключение каналов (CH1, CH2) Кнопки (13) и (14) – смещение позиции луча по вертикали Рукоятки (17) и (18) – изменение коэффициента усиления сигналов в каналах Кнопки (19) и (20) – переключение режима входа: DC – постоянный и переменный сигнал, AC – только переменный сигнал Кнопки (21) и (22) – кнопки заземления входа осциллографа (сигнал не проходит) Разъемы (23) и (24) – подключение щупов осциллографа Блок развертки (горизонтального отклонения) Задачи 1. Изучить устройство и органы управления осциллографа. Настроить приборы для проведения работы. 2. Изучить влияние сигнала в канале 1 на поведение луча. Измерить постоянное напряжение с помощью осциллографа. Изучить различные режимы работы осциллографа. 3. Наблюдать сигналы различной формы на экране осциллографа, измерить их параметры. Изучить назначение органов управления функционального генератора. 4. Наблюдать фигуры Лиссажу на экране осциллографа. Оборудование 1.
2.
3.
4.
5.
Рукоятка (25) – регулировка позиции луча по горизонтали Рукоятка (26) – длительность треугольного импульса развертки Кнопка (27) – подключение к пластинам горизонтального отклонения луча сигнала канала 1 (X‐Y) 5 Электронно‐лучевой осциллограф GOS‐6033 с щупами Универсальный функциональный генератор SFG‐71003 Звуковой лабораторный генератор Гальванический элемент типа АА Набор соединительных проводов Выполнение работы Подготовка осциллографа к работе 1. Включить осциллограф. 2. Настроить осциллограф для работы a. Канал 1 включен (СН 1), канал 2 выключен. b. Развертка автоматическая (АТО, NML). c. Развертка 1мс/дел (TIME/DIV). 6 d. Установить комфортный (небольшой) уровень интенсивности (INTEN) e. Убедиться, что включен режим входа DC. f. Сфокусировать луч (FOCUS). g. Установить луч по центру экрана. Для этого заземлить входной сигнал (GND) и рукояткой установки вертикального смещения (POSITION) расположить луч точно по центру экрана. Включить сигнал (GND). 3. Убедиться, что переключатели делителей на щупах установлены в положение 1:1. Наблюдение развертки, измерение постоянного напряжения. 1. Установить чувствительность на канале 1 0,5В/дел (VOLTS/DIV) 2. Установить развертку 0,5 с/дел. 3. Наблюдать движение луча по экрану. 4. Коснуться щупом полюсов батарейки. Нарушить контакт. Снова коснуться батарейки. Повторить несколько раз. Наблюдать смещение луча на экране. 5. Поменять полярность батарейки, несколько раз коснуться и нарушить контакт. Наблюдать смещение луча на экране. 6. Зарисовать картинки луча на экране. 7. Установить развертку 1 мс/дел. 8. По смещению луча определить ЭДС батареи. Переключиться в режим АС, наблюдать сигнал от батареи, вернуться в режим DC. Зарисовать сигналы. 9. Включить канал 2 (СН2), установить его чувствительность 0,5V, сместить луч в центр (POSITION). 10. Переключить осциллограф в режим показа зависимости ХY (X‐Y) , (второй канал играет роль Y, первый – Х). 11. Подключиться к батарейке щупом 1го канала. Наблюдать смещение сигнала. 12. Поменять полярность батарейки. Наблюдать смещение сигнала. 13. Зарисовать сигналы. 14. Повторить п.п. 2.11 – 2.13, используя щуп канала 2. 15. Вернуться в режим автоматической развертки (Х‐Y), отключить канал 2. Наблюдение сигналов разной формы. 1. Включить функциональный генератор. Установить частоту сигнала генератора 1кГц (1 ‐ ПРЕФ.‐ кГц), ручку амплитуды вывести в среднее положение, форма сигнала ‐ синус (ФОРМА). 2. Подключите выход генератора к щупу 1 канала осциллографа (красный зажим – «+») 3. Подайте сигнал с генератора на осциллограф (выход ВКЛ). Наблюдайте сигнал. Если сигнал нестабилен, покрутите LEVEL в блоке синхронизации. 4. Изменяя чувствительность 1 канала и параметр развертки, добейтесь, чтобы сигнал целиком поместился в экран осциллографа. На экране должно быть отражено 2 – 5 периодов сигнала. 5. Используя ручку горизонтального перемещения (POSITION) смещайте сигнал, чтобы было удобно измерить его амплитуду и период. Сравните период сигнала с установками генератора. Зарисуйте сигнал. 6. Вытяните ручку Смещение на генераторе. Повращайте ее, наблюдайте картину на экране осциллографа. Зарисуйте сигнал. 7. Сместите сигнал синуса вверх или вниз, установив его смещение с помощью ручки Смещение генератора. Включите на осциллографе режим АС на первом канале. Наблюдайте изменение картины. Зарисуйте сигнал. 8. Включите режим DC на осциллографе, вдвиньте ручку СМЕЩЕНИЕ на генераторе. 9. Отключите сигнал на генераторе (ВЫХОД ВКЛ.), измените форму на прямоугольный импульс (ФОРМА‐меандр). Включите сигнал. Наблюдайте картину на экране осциллографа. 10. Измерьте период и амплитуду сигнала на осциллографе. Сравните с показаниями генератора. 11. Выдвиньте ручку СКВАЖНОСТЬ на генераторе. Повращайте ее, наблюдайте изменение сигнала на экране осциллографа. 12. Отключите сигнал генератора (ВЫХОД ВКЛ.) 13. Переключите сигнал генератора на треугольную форму (ФОРМА‐
треугольник). Подключите сигнал (ВЫХОД ВКЛ.) Наблюдайте сигнал на осциллографе. Зарисуйте сигнал. 14. Вычислите скорость нарастания/спада треугольного сигнала. Сравните с показаниями генератора. 7 8 15. Отключите сигнал генератора (ВЫХОД ВКЛ.), установите его форму на синус (ФОРМА ‐ синус). Наблюдение фигур Лиссажу. 1. Установите ручки ЧАСТОТА и АМПЛИТУДА звукового генератора в среднее положение. Наденьте на щуп 2го канала колпачок с крючком. Включите канал 2 (CH2). 2. Включите звуковой генератор. Соедините щуп канала 2 с генератором. 3. Ручкой VOLTS/DIV канала 2 добейтесь, чтобы весь сигнал со звукового генератора помещался на экране осциллографа. 4. Измерьте частоту сигнала со звукового генератора. 5. Установите частоту функционального генератора равной измеренной частоте звукового генератора (набрать число – ПРЕФ – выбрать размерность). Включите сигнал на функциональном генераторе (ВЫХОД ВКЛ.) 6. Переключите осциллограф в режим XY (оба канала осциллографа при этом должны быть включены). 7. Вращая ручку ЧАСТОТА на функциональном генераторе добейтесь появления фигуры Лиссажу, получающейся при сложении перпендикулярных колебаний с отношением частот 1:1 (эллипс). 8. Используя тонкую подстройку частоты функционального генератора (ПРЕФ. – >, ПРЕФ. – <, ЧАСТОТА) добейтесь стабильной картинки на экране осциллографа. Зарисуйте её. 9. Отключите сигнал функционального генератора (ВЫХОД ВКЛ.) 10. Установите частоту функционального генератора равной удвоенной частоте звукового генератора. Включите сигнал с функционального генератора (ВЫХОД ВКЛ.) 11. Используя тонкую подстройку частоты функционального генератора добейтесь стабильной картинки на экране для частот складываемых колебаний, относящихся как 2:1 (бабочка). Зарисуйте сигнал. 12. Отключите сигнал функционального генератора (ВЫХОД ВКЛ.) 13. Установите частоту функционального генератора равной 3/2 частоты звукового генератора. Включите сигнал с функционального генератора (ВЫХОД ВКЛ.) 14. Используя тонкую подстройку частоты функционального генератора добейтесь стабильной картинки на экране для частот складываемых колебаний, относящихся как 3:2 (плетёнка). Зарисуйте сигнал. 9 15. Выключите все приборы. Разъедините провода, соединяющие генераторы с осциллографом. 10 Отчет по практической работе №1. Составили_________________________________________ Наблюдение сигнала с батарейки Батарейка отключена Прямое включение батарейки Гарм. сигнал в режиме входа AC Обратное включение батарейки Напряжение батарейки_________________дел _____________ В Наблюдение сигнала с батарейки в разных режимах Режим DC Режим AC Измерение сигналов батарейки в режиме XY Без сигнала Сигнал в канале 1 Наблюдение синусоиды Гармонический сигнал Гарм. сигнал со смещением Сигнал в канале 2 Амплитуда синусоиды ____________ дел ____________ В Период синусоиды ___________ дел ___________ мс Наблюдение сигнала прямоугольной формы Прямоугольный сигнал с разной скважностью Период прямоугольного сигнала _______ дел _______ мс Амплитуда прямоугольного сигнала ________ дел _______ В Треугольный сигнал Скорость нарастания сигнала __________ В/мс Наблюдение фигур Лиссажу Частота сигнала звукового генератора ___________ Гц Удвоенная частота звукового генератора _______________ Гц Частота, относящаяся к частоте звукового генератора как 3/2 ________ Гц Отношение частот 1:1 Отношение частот 1:2 Отношение частот 2:3 
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа