Цель работы: изучить назначения, принципы действия и правила эксплуатации электронных осциллографов, измерительных генераторов, цифровых и аналоговых вольтметров, комбинированных приборов; освоить методику работы с этими приборами.
- КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Приборы для измерения напряжений и токов
Наиболее распространенными измерениями в радиоэлектронике являются измерения напряжения и тока. Простейшим прибором для измерений тока является электромеханический амперметр, в котором измеряемая величина непосредственно преобразуется в соответствующее отклонение стрелки. Наибольшее распространение получили магнитоэлектрические амперметры. Основной частью таких приборов является рамка выполненная из тонкого провода. Рамка подвешена в магнитном поле, и при протекании через нее тока магнитное поле создает силу, поворачивающую рамку. Величина угла поворота рамки определяется величиной протекающего тока. С рамкой связана стрелка прибора, положение которой относительно шкалы позволяет судить о величине протекающего тока. Сопротивление проводов рамки определяет величину внутреннего сопротивления амперметра.
Если последовательно с амперметром подсоединить резистор, имеющий большое сопротивление, то такой прибор можно использовать для измерения напряжения постоянного тока. Приборы, показания которых пропорциональны напряжению, называются вольтметрами. Полное отклонение стрелки вольтметра соответствует максимальной величине напряжения, которое может быть измерено прибором.
В соответствии со стандартом на шкале каждого электроизмерительного прибора обозначены единицы измеряемой величины, класс точности прибора, условное обозначение рода измеряемого тока, система прибора и другие сведения. Наиболее важным требованием, предъявляемым к приборам, измеряющим ток и напряжение, является требование, чтобы их подключение не вызвало существенных изменений режимов цепи.
Применение электромеханических амперметров и вольтметров возможно только при измерениях в цепях постоянного тока и в цепях низких частот. При измерениях на повышенных частотах электромеханические приборы не применяются вследствие того, что имеют небольшое входное сопротивление, большую входную емкость и индуктивность. Для проведения измерений напряжения в радиоэлектронных цепях применяются электронные вольтметры. Они имеют большое входное сопротивление, обладают высокой чувствительностью. С их помощью измеряются напряжения низкой и высокой частоты, а также напряжения постоянного тока малой величины. Показания электронных вольтметров вызываются током электронных приборов, т.е. энергией источника питания вольтметра. Измеряемое напряжение лишь управляет током электронных приборов. Электронные вольтметры
История развития нового геодезического прибора «Электронный тахеометр»
... прибора Электронным тахеометром называется устройство, объединяющее в себе теодолит и светодальномер. Одним из основных узлов современных электронных тахеометров является микроЭВМ, с помощью которой можно автоматизировать процесс измерений ... невостребованные функции и возможности инструмента, стоимость которых может быть ... под ось трубы делают подвижным для юстировки неравенства колонок. Самым ...
обладают рядом положительных свойств:
-
- измеряют напряжения в широком диапазоне частот (вплоть до 1 ГГц);
- потребляют от измеряемой цепи ничтожную мощность, т. е. не оказывают заметного влияния на режим исследуемой цепи;
- имеют высокую чувствительность и большой диапазон измерений;
- способны выдерживать большие перегрузки.
Электронные вольтметры по виду отсчетного устройства подразделяются на аналоговые (стрелочные) и цифровые;
По назначению они подразделяются на следующие группы:
-
- постоянного тока (В2);
- переменного тока (В3);
- импульсного тока (В4);
- фазочувствительные (В5);
- селективные (В6);
- универсальные (В7);
Шкалы вольтметров переменного тока (В3), как правило, градуируются в среднеквадратичных значениях синусоидального напряжения.
Универсальные вольтметры позволяют измерять постоянное и переменное напряжения, величину постоянного и переменного тока, сопротивление постоянному току. Примерами универсальных вольтметров могут служить аналоговый вольтметр В7-26 и цифровой В7-27.
В последние годы все большее распространение получают самые разнообразные комбинированные цифровые приборы (мультиметры), созданные на базе микроэлектроники. Примерами таких приборов являются цифровые комбинированные приборы ВР-11, 43302, 4323А..Комбинированные цифровые приборы измеряют постоянное и переменное напряжения, величину постоянного и переменного тока, сопротивление резисторов, а в ряде случаев и другие параметры электрических сигналов и цепей.
-
- Электронный осциллограф
Электронный осциллограф является основным и широко распространенным прибором для наблюдения электрических сигналов и измерения их параметров. Осциллограф позволяет «видеть» исследуемый сигнал в виде функции времени. Упрощенная структурная схема осциллографа приведена на рисунке 1. Она содержит электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), канал вертикального отклонения, канал горизонтального отклонения, калибратор.
Принцип получения изображения исследуемого напряжения на экране осциллографа в общих чертах заключается в следующем. Исследуемое напряжение, которое является функцией времени, отображается в прямоугольных координатах Х, У графиком
— Две пары пластин ЭЛТ, расположенные по отношению друг к другу под углом 90о, отклоняют электронный луч в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Для наблюдения на экране исследуемого напряжения необходимо отклонять луч по горизонтальной оси пропорционально времени, а по вертикальной оси – пропорционально величине исследуемого напряжения. С этой целью к горизонтально отклоняющим пластинам подается линейно изменяющееся напряжение, под действием которого электронный луч перемещается по горизонтали с постоянной скоростью слева направо. В исходное положение луч возвращается с гораздо большей скоростью
Gos-6xxg серия Двухканальных Осциллографов Состав серии осциллографов
... отказаться от ручной регулировки не только для обычных сигналов, но также и для видеосигналов. 4) ТВ-синхронизация: Осциллограф имеет фильтр синхронизации для автоматической синхронизации по TВ ... эксплуатационную надежность. 1.2 Особенности 1) Высокая интенсивность свечения, высокое напряжение ускорения анода: ЭЛТ, с высокой яркостью и напряжением ускорения анода 2KВ для моделей GOS-622G и ...
Рис.1.1. Упрощенная структурная схема осциллографа
Напряжение горизонтальной развертки, имеющее пилообразную форму (рис.1.2.) создается внутренним генератором развертывающего напряжения. Величина перемещения луча по горизонтальной оси является линейной функцией времени
Исследуемое напряжение поступает на вход канала вертикального отклонения и далее на вертикально отклоняющие пластины.
Следовательно, в каждый момент времени положение электронного луча соответствует величине исследуемого напряжения. За время прямого хода, луч прочерчивает кривую исследуемого сигнала. Изображение кривой на экране называют осциллограммой. Если развертывающее напряжение и напряжение исследуемого сигнала синхронно и периодически повторяется, то на экране осциллографа наблюдается неподвижное изображение сигнала.
Рассмотрим функционирование основных узлов осциллографа.
Канал вертикального отклонения луча (канал У) предназначен для передачи напряжения исследуемого сигнала на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).
Входной блок канала имеет калиброванный переключатель усиления с помощью которого устанавливается масштаб ВОЛЬТ/ДЕЛЕНИЕ на экране осциллографа Концентрично с переключателем коэффициента усиления расположена ручка ПЕРЕМЕННОГО усиления, с помощью которой масштаб изображения меняется плавно, в определенных пределах. Следует помнить, что при измерении напряжений ручка переменного усиления должна быть повернута по часовой стрелке до конца.
Исследуемый сигнал может подаваться на входной блок или непосредственно (вход У открытый), или через разделительный конденсатор (вход У закрытый).
В первом случае вход имеет связь по постоянному току, что обеспечивает возможность измерения сигнала постоянного тока. Однако в случаях, когда интерес представляет переменный сигнал небольшой величины, имеющий напряжение смещения в виде напряжения постоянного тока, используется закрытый вход. При этом последовательно с входом подключается конденсатор, пропускающий переменный сигнал и блокирующий напряжение смещения постоянного тока. Переключение входов осциллографа осуществляется с помощью переключателя, положение которого определяет вид входа (на передней панели имеется соответствующее обозначение).
Как правило, входы осциллографа обладают высоким импедансом, который представляет собой параллельное соединение сопротивления 1 МОм и емкости порядка 20 пФ.
В усилителе вертикального отклонения имеется линия задержки, благодаря которой обеспечивается подача исследуемого импульсного сигнала с задержкой относительно пилообразного напряжения, поступающего на горизонтально отклоняющие пластины, что позволяет наблюдать передний фронт импульсного сигнала. Усилитель вертикального отклонения усиливает исследуемый сигнал до величины, необходимой для получения достаточного для наблюдения размера исследуемого сигнала на экране ЭЛТ.
Разработка генератора сигналов на цифровых микросхемах
... выходы которых подается исследуемое напряжение и напряжения от 2n -1 источников опорных сигналов (делителей напряжения ), отличающихся от соседних ... часть, Общие вопросы проектирования электронных цифровых приборов . 1.1 Классификация цифровых приборов . Правильно составленная классификация ... поступает на вход АЦП или на УИ. Согласованную работу узлов обеспечивают сигналы устройства управления ...
Канал горизонтального отклонения луча или канал Х вырабатывает напряжение перемещающее луч в горизонтальном направлении пропорционально времени. Он содержит: генератор развертывающего напряжения, который перемещает луч по горизонтали с определенной скоростью; усилитель, обеспечивающий необходимую величину напряжения развертки; схему синхронизации, предназначенную для усиления, преобразования и изменения полярности синхронизирующего сигнала с целью получения устойчивой неискаженной осциллограммы.
На передней панели осциллографа имеется калиброванный переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛЕНИЕ и концентрическая с ним ручка переменного усиления, которая при измерении длительности сигнала должна быть обязательно повернута по часовой стрелке до отказа.
Для получения на экране устойчивой осциллограммы служит схема синхронизации и запуска развертки, которая управляет генератором развертки и обеспечивает кратность периодов исследуемого сигнала и развертывающего напряжения. Для наблюдения изображения неподвижным начало развертки должно быть связано с одной и той же точкой сигнала. Эту привязку к определенным точкам сигнала осуществляет схема синхронизации, с помощью которой устанавливается определенный уровень и наклон («+» или « – » ), определяющий момент начала развертки.
Схеме синхронизации вырабатывает короткий импульс, поступающий на генератор развертки и запускающий его с помощью переключателя, расположенного на передней панели, возможно выбрать один из трех режимов синхронизации – внутренний, внешний и от сети. При внутренней синхронизации импульсы, запускающие схему, вырабатываются из входного сигнала, который поступает из канала вертикального отклонения до линии задержки. В режиме внешней синхронизации запускающий сигнал подается на схему синхронизации от внешнего источника через специальный вход на передней панели. При этом осуществляется ждущий режим работы генератора развертки, который обеспечивает исследование импульсных сигналов, в том числе с большой скважностью и даже не непериодических. В ждущем режиме напряжение развертки поступает на горизонтально отклоняющие пластина трубки синхронно с моментом их появления запускающего сигнала. При поступлении запускающего импульса электронный луч совершает один прямой и один обратный ход. После этого генератор развертки будет находится в заторможенном состоянии и «ждать» прихода следующего запускающего импульса.
В стандартных импульсных генераторах имеется специальный выход для синхронизирующих импульсов. Относительно этих импульсов выходной сигнал задерживается. Как правило, время задержки регулируется. Это позволяет перемещать исследуемый импульс на экране осциллографа.
В положении переключателя рода работы «сеть» синхронизация генератора развертки осуществляется от напряжения питающей сети. При переключении этого переключателя в положение «вход Х» вход усилителя горизонтального отклонения подключается к гнездам «вход Х». При этом генератор пилообразного напряжения отключен, и развертка осуществляется внешним напряжением.
Генератором развертки так же вырабатываются специальный прямоугольный импульс подсвета, длительность которого равна длительности прямого входа развертывающего напряжения. Сформированный в усилителе Z импульс поступает на модулятор ЭЛТ и подсвечивает прямой ход развертки. Как правило, в осциллографах предусматривается возможность модуляции изображения исследуемого сигнала по яркости внешнего сигнала. Для этой цели служит вход Z, а так же схема, позволяющая изменять полярность модулирующего напряжения.
Генераторы импульсных сигналов
... связные. По форме колебаний их делят на генераторы гармонических и негармонических (импульсных) сигналов [2, c.236]. По выходной мощности генераторы делят на маломощные (менее 1 Вт), средней ... телевизорах генераторы строчной и кадровой разверток используются для формирования светящегося экрана. Классификация генераторов выполняется по ряду признаков: форме колебаний, их частоте, выходной мощности, ...
Для точной установки коэффициента усиления сигнала по входу У и коэффициента развертки в осциллографе предусматривается встроенный генератор сигналов с точно известными амплитудой и частотой.
На передней панели предусмотрены специальные ручки, позволяющие управлять яркостью, фокусировкой луча, а так же положением луча на экране ЭЛТ.
-
- Измерительные генераторы сигналов.
Определение электрических характеристик почти любого радиоэлектронного устройства производится по его реакции на входной сигнал с заданными параметрами. Получение сигналов с заданными параметрами обеспечивает измерительный генератор – источник электрических сигналов, частота, напряжение (мощность), спектральный состав или степень модуляции сигналов которого может регулироваться в некоторых пределах и устанавливаться (или отсчитываться) с гарантированной для данного прибора точностью.
С помощью измерительных генераторов можно снимать амплитудные, амплитудно-частотные и переходные характеристики четырехполюсников (например, усилителей), определять их коэффициенты передачи, настраивать радиоприемники, телевизоры, радиопередатчики и т. п.
Независимо от генерированных колебаний, назначения и диапазона рабочих частот все измерительные генераторы состоят из небольшого числа общих функциональных элементов. Эти элементы чаще всего объединяются так, как показано на обобщенной структурной схеме (рис.1.3).
Задающий генератор является основным узлом измерительного генератора. Работой этого устройства определяется ряд важных параметров выходного сигнала: погрешность установки частоты, стабильность частоты, диапазон рабочих частот, плавная растройка частоты. Обычно задающий генератор представляет собой автогенератор синусоидальных колебаний. Причем даже в импульсных генераторах, особенно наносекундного диапазона, в качестве задающих генераторов используются генераторы синусоидальных колебаний.
Для обеспечения точности установки частоты и высокой стабильности элементы схемы задающего генератора экранируются, применяются температурная параметрическая стабилизация и термостатирование. В цепях питания устанавливаются заградительный фильтры и используются облегченные режимы работы активных элементов.
Промежуточное устройство служит для придания сигналу требуемой формы, а так же для повышения его энергетического уровня. В генераторах синусоидальных колебаний в промежуточном устройстве ослабляются высшие гармонические составляющие, что позволяет снизить коэффициент нелинейных искажений выходного сигнала. Кроме того, в этих генераторах в промежуточном устройстве производится модуляция колебаний задающего генератора по установленному закону. В импульсных генераторах цепи промежуточного устройства обеспечивают формирование импульса заданной формы с установленными временными параметрами. Промежуточное устройство обязательно имеет усилитель, который позволяет не только увеличить энергетический потенциал сигнала, но и значительно ослабить влияние нагрузки выходных устройств на работу задающего генератора.
Информатика программирование : Генератор электрических колебаний высокой частоты
... частотой колебательной системы генератора. Это колебание возбудит колебательную систему, и по цепи обратной связи на управляющий электрод усилительного элемента поступит напряжение данной частоты. Под действием этого напряжения выходной ... Umвх и первой гармоникой его выходного тока Im1. Этот сдвиг возникает на очень высоких частотах и при правильном выборе лампы или транзистора угол ψ2≈00. Сдвиг ...
Выходное устройство предназначено для установки требуемого уровня выходного, сигнала и согласования выхода генератора с нагрузкой. Как правило, выходное устройство представляет собой аттенюатор, конструкция которого определяется видом генерируемых колебаний, диапазоном рабочих частот и требуемым ослаблениям. Для согласования в зависимости от диапазона частот и вида генерируемых сигналов используется согласующие трансформаторы с сердечником, без сердечников или трансформаторы полных сопротивлений, изготовленные из отрезков коаксиальных и волноводных линий. Иногда согласование осуществляется с помощью делителей напряжения, состоящих из резисторов.
Модулятор применяется для осуществления одного или нескольких видов модуляции. Используются модуляторы преимущественно в генераторах высокой или сверхвысокой частоты. Модулятор представляет собой автогенератор, работающий обычно на фиксирующих частотах. В некоторых случаях колебания автогенераторов усиливаются для обеспечения заданных модуляционных режимов.
Измерительные устройства обеспечивают измерение параметров выходных колебаний. Обычно измеряются уровень выходного сигнала (напряжение или мощность) и параметры модуляции.
Основной эксплуатационной характеристикой генератора является диапазон перекрываемых им частот fmin – fmax.
Частота измерительных генераторов, как правило, регулируется двумя ступенями – переключение и плавно. Часть частотного диапазона, в котором частота сигнала устанавливается плавно, называется поддиапазоном.
Перекрытие поддиапазонов обеспечивает непрерывность регулировки частоты во всем диапазоне.
Регулировка амплитуды выходного сигнала обычно проводится в широких пределах и, как правило, осуществляется двумя ступенями – изменением опорного уровня сигнала Uon и изменением величины ослабления вводимого в тракт выходного сигнала после установки опорного уровня. Под опорным уровнем понимают величину выходного сигнала при нулевом ослаблении в тракте.
К основным эксплуатационным характеристикам генератора относится также значение его выходного сопротивления (импеданс).
Классификация измерительных генераторов
По виду выходного сигнала различают следующие измерительные генераторы:
- синусоидальных колебаний;
- синусоидальных модулированных колебаний;
- импульсные;
- сигналов специальной фирмы;
- качающейся частоты;
- шумов.
По диапазону частот генераторы синусоидальных колебаний подразделяют на низкочастотные (20Гц-200кГц), высокочастотные (30кГц-30МГц), сверхвысокочастотные с коаксиальным выходом (30МГц-10ГГц) и сверхвысокочастотные с волновым выходом (выше 10ГГц).
К низкочастотным генератором относят и генераторы инфразвуковых частот (0,01-100 Гц).
По виду модуляции различают генераторы с амплитудой синусоидальной модуляцией, с частотной синусоидальной модуляцией, с импульсной модуляцией (амплитудной манипуляцией), с частотной манипуляцией, с фазовой манипуляцией, с несколькими видами манипуляции и с комбинированной модуляцией (с одновременным наложением двух или более видов модуляции).
Система возбуждения генератора
... их настройка. В данной дипломной работе представлена основная часть такой системы управления. 2. Общие сведения о генераторах и системах возбуждения генераторов. электромеханические индукционные генераторы переменного тока электромагнит Современный генератор электрического тока - это внушительное ...
Импульсные измерительные генераторы принято классифицировать по числу каналов, характеру последовательности импульсов и основной погрешности установки значений параметров импульсов.
Основными параметрами импульсных генераторов являются амплитуда, длительность, частота следования (период следования) импульсов и их временной сдвиг.
Низкочастотные измерительные генераторы
Низкочастотрые генераторы представляют собой источники синусоидальных немодулированных колебаний.
Диапазон частот различных типов низкочастотных генераторов могут изменяться в широких пределах – от сотых долей герца до сотен килогерц. Обычно для отдельного генератора коэффициент перекрытия по частоте составляет в среднем 104. Частота колебаний может устанавливаться плавно или дискретно. Точность установки частоты определяется классом прибора.
Низкочастотные генераторы сигналов строятся в соответствии с общей структурной схемой измерительных генераторов. Некоторые отличия определяются особенностями этого вида приборов, а также конкретным назначением генераторов отдельных типов. В ряде генераторов низкой частоты предусматривается внешняя синхронизация для повышения точности установки и стабильности выходных колебаний.
К выходным устройствам низкочастотных генераторов относятся аттенюаторы и выходные трансформаторы. Первые служат для ослабления выходного сигнала до необходимого уровня и, как правило, выполняются на резисторах. Обычно выходной аттенюатор представляет собой последовательное соединение однотипных звеньев, составленных из резистора, сопротивление которых не превышает нескольких сотен или тысяч Ом. Применение низкоомных резисторов позволяет получить необходимые частотные характеристики аттенюатора. Однотипность звеньев дает возможность сохранить постоянство входного и выходного сопротивлений аттенюатора в целом независимо от общего значения затухания.
Чаще всего входное и выходное сопротивление аттенюатора одинаковы и составляют 600 Ом. Общее затухание всех звеньев аттенюатора выбирается примерно 100-120 дб, причем затухание одного звена может быть 10 или 20 дб.
Выходные трансформаторы обеспечивают согласование генератора с нагрузкой. Вторичная обмотка выходного трансформатора секционируется. Коммутация витков вторичной обмотки, подключенной к выходным клеммам генератора, обеспечивает ступенчатое изменение выходного сопротивления (рис 1.4).
Выходное сопротивление с учетом назначения измерительных генераторов низкой частоты обычно составляют 5, 200, 600 Ом и 5 кОм. Если генератор работает на нагрузку, сопротивление которой превышает возможные выходные сопротивления прибора, включается внутреннее нагрузочное сопротивление. Это предусмотрено потому, что при холостом ходе напряжение на вторичной обмотке трансформатора превышает расчетную величину, что, в свою очередь, не позволяет правильно определить напряжение на нагрузке по измерительным приборам и отсчетным устройствам выходных цепей генератора. Значение внутреннего нагрузочного сопротивления принимается равным выходному сопротивлению аттенюатора и составляет 600 Ом.
В качестве измерительных устройств в генераторах применяются вольтметры. Для упрощения схемы вольтметра он включается на выходе прожетучного устройства перед аттенюаторами (рис.1.5).
Генератор звуковых частот
... импульсов и т. д. разработка структурной схемы устройства Свип-генератор (от англ. sweep — размах, непрестанное движение), генератор качающейся частоты, генератор измерительный, на выходе которого частота ... и другие компоненты. В некоторых генераторах форма выходного сигнала синтезируется цифровым методом, с помощью ЦАП. Существуют также генераторы сигнала оптического диапазона, их работа ...
Вольтметр градуируется в действующих значениях синусоидального напряжения.
Рисунок 1.5. Схема включения электронного вольтметра в тракт генератора низкой частоты.
Конечные значения рабочей части шкалы у вольтметров измерительных генераторов устанавливаются 1·10n и 3,16·10n (n-любое целое положительное число, отрицательное число или нуль).
Такой выбор конечных значений определяется тем, что, как правило, вольтметры измерительных генераторов имеют еще шкалу, градуированную в децибелах. Градуировка в децибелах выполняется относительно начального уровня 0,775. Этот уровень в технике проводной связи выбирается за абсолютный нулевой уровень по напряжению.
Следует помнить, что напряжение на выходе генератора фактически определяется по показаниям вольтметра и установленному ослаблению выходных аттенюаторов только при согласованной нагрузке. При отсутствии согласования измеренное напряжение на выходе генератора будет отличаться от значения, определенного по показаниям встроенного вольтметра с учетом установленного ослабления аттенюатора.
Импульсные генераторы
Импульсные генераторы, представляющие собой источники импульсных сигналов различных форм, используются в качестве задающих генераторов в импульсных схемах, служат для модуляции маломощных генераторов, находят применение при работе с оптическими квантовыми генераторами.
Наибольшее распространение получили измерительные генераторы прямоугольных импульсов. Идеальная последовательность прямоугольных импульсов (рис.1.6) характеризуется периодом следования Т, длительность импульса τ и амплитудой импульса Uм. Однако на практике получение идеальных прямоугольных импульсов сопряжено с непреодолимыми техническими трудностями. Поэтому форма реальных импульсов отличается от прямоугольных.
Рис. 1.6. Идеальная последовательность прямоугольных импульсов
Импульсные измерительные генераторы позволяют создавать как одиночные импульсы, так и их последовательности с частотами повторения до десятков мегагерц, длительностями импульсов от 0,1 нс до 1 с и амплитудами от единиц милливольт до десятков вольт.
Как правило, получение импульсных сигналов с большим диапазоном изменения основных параметров импульсов обеспечивается комплектом генераторов. Несмотря на различие характеристик, принципы построения всех импульсных генераторов остаются общими. Однако структурная схема импульсного измерительного генератора имеет определенные особенности по сравнению с аналогичной схемой генератора синусоидальных немодулированных или модулированных колебаний.
Общая структурная схема импульсного измерительного генератора изображена на рис.1.7. В отличие от ранее рассмотренных измерительных генераторов импульсный генератор содержит специфические функциональные устройства- схему запуска и схему задержки.
Схема запуска формирует импульсы заданной амплитуды и длительности для управления работой задающего генератора в заторможенном режиме, когда частота последовательности импульсов или время появления одиночного импульса определяется внешним управляющим напряжением. Схема задержки необходима в тех случаях, когда импульсы выходной последовательности должны быть задержаны относительно импульсов задающего генератора или внешних запускающих импульсов на известное время. Функциональное назначение остальных узлов не отличается от назначения одноименных устройств других измерительных генераторов.
Генераторы сигналов специальной формы
... любой части шкалы. Измерительные генераторы сигналов. Задающий генератор - определяет характеристику генератора. Усилитель - усиливает сигнал задающего генератора до необходимой величины и обеспечивает развязку задающего генератора от нагрузки, т.е. зависимость частоты и напряжения от ...
Основные рекомендации по применению измерительных генераторов
Работа с измерительным генератором включает четыре основных этапа: подготовка к работе, соединение с объектом, согласование с объектом и установки заданных значений параметров выходных сигналов.
Подготовка к работе. Прежде чем включить генератор в сеть, надо проверить работу всех органов управления и откорректировать механически положение стрелок встроенных измерительных приборов, проверить исправность элементов присоединения, наличие штатных кабелей и вспомогательных принадлежностей. Перед включением надо убедиться, что условия применения прибора (климатические и другие) соответствуют требованиям инструкции по эксплуатации, генератор не подвергается тряске и вибрациям, воздействию сильных магнитных и электрических полей, а так же в том, что он удобно расположен на рабочем месте.
После этого все органы управления приводятся в исходное положение, и генератор может быть включен в сеть. Надо обратить особое внимание на то, чтобы установленный уровень выходного сигнала был минимальным, а неиспользуемые выходы генератора были закрыты заглушками и отключены. Генератор должен быть прогрет в течение времени, указанного в инструкции по эксплуатации.
Соединение с объектом. Для присоединения генератора к объекту надо пользоваться штатными кабелями со стандартными элементами присоединения. Соединить генератор с объектом можно только тогда, когда во входных цепях объекта нет источников постоянного напряжения с малым внутренним сопротивлением. Соединительные кабели предварительно целесообразно проверить для выявления открытых обрывов.
Согласование с объектом. Для обеспечения лучших условий согласования выхода измерительного генератора со входом объекта по мощности необходимо добиться равенства выходного сопротивлений. В выходных устройствах измерительных генераторов обычно предусматривается возможность ступенчатого изменения выходного сопротивления, что позволяет осуществить согласование с нагрузкой.
Если выходные устройства генератора не позволяют выполнить согласование, необходимо применить внешние согласующие устройства. В тех случаях, когда генератор работает на малую нагрузку (велико входное сопротивление объекта), рекомендуется включить внутреннюю нагрузку, так как такое включение обеспечивает нормальный режим работы выходных устройств генератора.
При подключении измерительного генератора к резонансным цепям следует помнить, что небольшое, как правило, выходное сопротивление генератора может шунтировать контур и значительно снизить его добротность. В таких случаях соединение с объектом должно осуществляться через конденсатор небольшой емкости. Значение емкости выбирается в зависимости от установленной частоты и добротности резонансной системы.
При соединении с объектом генератора сверхвысоких частот рекомендуется между объектом и генератором включать развязывающий аттенюатор с ослаблением в 15-20 дБ. Он позволяет ослабить влияние нагрузки на измерительный генератор и улучшить стабильность частоты и выходного уровня при случайных изменениях параметров нагрузки.
Установка заданных значений параметров выходных сигналов
Установка значений параметров выходных сигналов начинается с установки частоты генератора. При этом надо обязательно пользоваться нониусными устройствами, шкалами «Расстройка» и т.п.
После установки частоты производиться контроль или установка уровня выходного сигнала. В этом случае все органы управления должны быть поставлены в положение, указанные в инструкции по эксплуатации. Затем с помощью аттенюаторов и выносных штатных делителей устанавливается заданное напряжение или мощность на выходе.
В генераторах модулированных колебаний при необходимости могут быть установлены соответствующие параметры модуляции.
В процессе работы рекомендуется периодически контролировать уровень колебаний.
1.2 Приборы, используемые при выполнении работы
- Аналоговые вольтметры
- Цифровые вольтметра
- Комбинированные цифровые приборы
- Генератор звуковой частоты
- Генератор импульсов
- Осциллограф
1.3 Порядок выполнения работы
1. При выполнении работы используйте технические описания и инструкции на изучаемые приборы.
2.Изучите электронные вольтметры. Перерисуйте структурные схемы, приведенные в описание, выпишите основные технические параметры приборов – входное сопротивление, входную емкость, значения измеряемых напряжений, погрешности, частотный диапазон измеряемых напряжений.
Для универсальных вольтметров и комбинированных приборов выпишите максимальные значения измеряемых токов, сопротивлений.
Уясните назначение ручек управления прибором, входных гнезд; разберитесь в условных обозначениях, приведенных на передних панелях приборов.
3. Изучите измерительные генераторы, перерисуйте их структурные схемы и запишите основные технические данные. Усните назначение всех управляющих ручек на передних панелях. Уясните порядок установки заданных частоты и амплитуды сигналов, используя для этих целей шкалы и показания встроенных измерителей.
4. Изучите электронный осциллограф. Усните назначение всех ручек управления, гнезд и переключателей. Зарисуйте схематично переднюю панель осциллографа, изобразив все ручки управления (кроме блока БВС).
Запишите основные технические данные прибора – входные сопротивления и емкость, полосу пропускания усилителя, диапазон частот и амплитуд исследуемых сигналов, погрешности измерений.
5. Руководствуясь инструкциями и техническими описаниями, приведите все приборы, находящиеся на рабочем месте, в рабочее состояние. После прогрева приборов приступайте к выполнению следующих пунктов задания.
6. Установите на генераторе звуковых сигналов частоту 100 Гц.
7. Используя внутренний вольтметр и аттенюатор генератора, последовательно устанавливайте напряжение выходного сигнала равным 100 мВ, 500 мВ, 1 В, 2В, 5 В и измеряйте его с помощью имеющихся на рабочем месте вольтметров и комбинированных приборов.
Результаты измерения сведите в таблицу.
Одновременно измеряйте величину сигнала и его частоту с помощью осциллографа, результаты измерений также занесите в таблицу.
8. Устанавливая частоты 1000 Гц, 5000 Гц, 10 кГц, 100 кГц, 200 кГц, повторите измерения по п.7.
Примечание. Учитывайте, что имеющиеся в вашем расположении вольтметры и комбинированные приборы имеют ограниченный частотный диапазон.
9. Установите генератор высокой частоты в режим внутренней модуляции и с помощью встроенных приборов и шкал, получите на выходе модулированный сигнал с параметрами: несущая частота – 465 кГц, частота модуляции – 1000 Гц, глубина модуляции m=80%, напряжение на выходе – 300 мВ.
Подайте этот сигнал на вход осциллографа, получите на экране его огибающие и зарисуйте осциллограмму.
10. Используя генератор звуковой частоты, осуществите режим внешней модуляции генератора высокой частоты и получите сигнал со следующими параметрами: несущая частота -1 МГц, частота модуляции – 10кГц, напряжение на выходе – 200 мВ, глубина модуляции – 50%.
Подайте этот сигнал на вход осциллографа, получите его огибающую и зарисуйте осциллограмму.
11. Установите на выходе импульсного генератора амплитуду импульсов 3 В, длительность 10 мкс, частоту следования 10 кГц. Подайте импульсы на вход осциллографа и попытайтесь получить их устойчивое изображение при установке ручки синхронизации в положение «внутр.».
Если это не удается, используйте режим ждущей развертки. Для этого переключите ручку синхронизации в положение «внеш.», подайте с генератора импульсы синхронизации на вход схемы синхронизации осциллографа и с помощью ручки «стабильность» добейтесь получения неподвижного изображения на экране осциллографа. Зарисуйте полученную осциллограмму и определите с помощью масштабной сетки на экране осциллографа длительность, амплитуду, период и частоту следования импульсов.
12. Установите на выходе импульсного генератора амплитуду импульсов 1,5 В, длительность 5 мкс, частоту следования 5 кГц и повторите измерение по п.11.
1.4. Содержание отчета
- Наименование работы
- Цель работы
- Краткие характеристики используемых в работе приборов (их назначение и основные параметры)
- Таблицы с результатами экспериментальных исследований
- Полученные осциллограммы
- Анализ результатов
