Изучение работы осциллографа С1-54 и его основных характеристик
Выполнение всего набора предлагаемых заданий в работе № 36 не является обязательным. Номера заданий определяет преподаватель.
Задание 1. Изучение передней панели управления осциллографа и наблюдение на экране синусоидального сигнала.
Собрать схему, изображенную на рис. 36.5.
Регуляторы лицевой панели осциллографа установить следующим образом (см. рис. 36.4).
Ручку плавной регулировки чувствительности усилителя вертикального отклонения 5 – в максимально правом положении (точка напротив указателя).
Сдвоенные регуляторы чувствительности 14: большая ручка для переключения диапазонов - на цифре 50, а малая для переключения полосы усилителя – до упора вправо на узкой полосе усилителя.
Переключатель 17 – в положении “=” от сети.
Рукоятка “ Режим запуска“ 19 – большая ручка в начале стрелки “ Ждущий ” налево, малая ручка - напротив отметки “ Калибр. ”.
Рукоятку “ Множитель“ усилителя горизонтального отклонения луча 13 – на множителе х2.
Регулировка длительности 9 – на цифре 1.
Регулятор уровня напряжения сигнала запуска 25 – посередине на 0.
Включить осциллограф нажатием кнопки “ Сеть “ - 12. При этом под кнопкой загорается красный свет. Затем дать прогреться осциллографу 5-10 минут.
Регуляторами для перемещения изображения по вертикали и горизонтали 3 и 4 вывести луч в центр экрана и сфокусировать луч в маленькую светящуюся точку при помощи регуляторов яркости 1, фокуса 2 и астигматизма 6. Регулятором 7 включить освещение шкалы. Затем подать переменное напряжение ~ 25 В на схему (рис.36.5) и потенциометром П добиться ширины размаха сигнала на экране порядка 4 -5 см. Регулятором 19 (большим и малым) добиться устойчивого положения синусоиды на экране.
Рис.36.5
Перед сборкой следующей схемы осциллограф не выключать, но обесточить схему, вынув вилку из розетки.
Задание 2. Определение электростатической чувствительности электронно-лучевой трубки осциллографа.
Собрать схему, изображенную на рис. 36.6.
Рис. 36.6
Регуляторы лицевой панели осциллографа установить следующим образом (см. рис. 36.4).
Ручку плавной регулировки чувствительности усилителя вертикального отклонения 5 и сдвоенные регуляторы чувствительности 14 – в произвольном положении.
Переключатель 17 – в положении “Ус.X“.
Рукоятку “ Множитель“ усилителя горизонтального отклонения луча 13 – в положении “Ус.X“ .
Регулировка длительности 9 – на цифре 1.
Регулятор уровня напряжения сигнала запуска 25 – посередине на 0.
Рукоятка “ Режим запуска“ 19 – большая ручка в начале стрелки “ Ждущий ” налево, малая ручка - напротив отметки “ Калибр. ”.
После этого необходимо клеммы А и В подключить к розетке, имеющейся в люке на левой стороне осциллографа, а выключатель, имеющийся там же, переключить от себя в сторону задней панели осциллографа. Затем включить вилку напряжения “~ 25 В“ и потенциометром П изменять напряжение от 0 до 10 В, при этом ширина размаха отклонения луча на экране осциллографа не должна выходить за пределы 5 см при максимальном подаваемом напряжении.
Снять зависимость отклонения луча по шкале экрана от напряжения, подаваемого на “Y“ пластины. Это напряжение больше величины, измеряемой вольтметром, в n раз, где n - коэффициент трансформации трансформатора Тр1. Значение n указано на самом трансформаторе.
По полученным данным вычислить методом наименьших квадратов среднеквадратичное значение электростатической чувствительности трубки для “ Y пластин“ и ее доверительные границы (см. формулу (36.3)).
Задание 3 . Градуировка вертикального усилителя “ Y“. Определение чувствительности этого усилителя для максимального усиления.
Собрать схему рис. 36.7; R1 установить равным 800 Ом, а R2 изменять от 0 до 9 Ом.
Рис. 36.7
Регуляторы лицевой панели осциллографа установить следующим образом (см. рис. 36.4).
Ручку плавной регулировки чувствительности усилителя вертикального отклонения 5 – в максимально правом положении (точка напротив указателя).
Сдвоенные регуляторы чувствительности 14: большая ручка для переключения диапазонов - в положении “ 1 “, а малая повернута вправо до отказа (узкая полоса).
Переключатель 17 – в положении “Ус.X.
Рукоятку “ Множитель“ усилителя горизонтального отклонения луча 13 – в положении “Ус.X“ .
Регулировка длительности 9 – на цифре 1.
Регулятор уровня напряжения сигнала запуска 25 – посередине на 0.
Рукоятка “ Режим запуска“ 19 – большая ручка в начале стрелки “ Ждущий ” налево, малая ручка - напротив отметки “ Калибр. ”.
Затем включить вилку напряжения “~ 25 В“ и потенциометром П установить напряжение на вольтметре 15 В. После чего изменять напряжение, подаваемое на вход усилителя “Y“, изменением сопротивления R2 от 0 до 9 Ом через 1 Ом, и при каждом значении сопротивления R2 записать величину отклонения луча (в миллиметрах шкалы) на экране трубки. Напряжение, подаваемое на вход усилителя, вычислить по формуле
, так как R2 << R1 ,
В нашем случае V = 15 В. Значение этого напряжения можно сделать меньше, если при R2 = 9 Ом отклонение луча на экране будет выходить за пределы шкалы. Построить график зависимости отклонения луча осциллографа на экране в миллиметрах от напряжения, подаваемого на вход усилителя “ Y“ - D= f(U) . Затем обработать полученные результаты по методу наименьших квадратов и определить среднее значение tgφ - тангенс угла наклона прямой и его дисперсию. Так как чувствительность вертикального усилителя необходимо определить максимальную, т.е. при “ большой “ рукоятке 14, стоящей на делении “ 0,1 “, то полученный тангенс угла наклона и дисперсию необходимо увеличить в 10 раз. Тогда чувствительность вертикального усилителя необходимо найти по формуле
.
Коэффициент усиления вертикального усилителя k= SU/S , где S – чувствительность осциллографической трубки осциллографа С1-54.
Задание 4. Измерение с помощью осциллографа неизвестного сопротивления, напряжений электрического тока и мощности.
Собрать электрическую схему, изображенную на рис. 36.8.
Напряжение“~25В“ подать на вторичную обмотку повышающего
трансформатора с коэффициентом трансформации k=3,2. Напряжение с первичной обмотки подать на схему.
Регуляторы лицевой панели осциллографа устанавливать следующим образом (см. рис. 36.4).
Ручку плавной регулировки чувствительности усилителя вертикального отклонения 5 – в правом положении (точка напротив указателя).
Сдвоенные регуляторы чувствительности 14: большая ручка для переключения диапазонов - на цифре 50, а малая - до упора вправо,
Переключатель 17 – в положении “Ус.X.
Рукоятку “ Множитель“ усилителя горизонтального отклонения луча 13 – в положении “Ус.X“ .
Регулировка длительности 9 – на цифре 1.
Регулятор уровня напряжения сигнала запуска 25 – посередине на 0.
Рукоятка “ Режим запуска“ 19 – большая ручка в начале стрелки “ Ждущий ” налево, малая ручка - напротив отметки “ Калибр. ”.
Рис. 36.8
Переключатель Пр поставить сначала в положение 2 и определить отклонение луча осциллографа, DН соответствующее падению напряжения на нормальном сопротивлении RН. Затем аналогично при положении переключателя Пр в положении 1 определить отклонение луча осциллографа DX, соответствующее падению напряжения на неизвестном сопротивлении RX. .
Величину неизвестного сопротивления найти по формуле:
.
Значения падений напряжений на сопротивлениях RН и RX определить по величинам отклонений луча DН и DX по графику, построенному после выполнения задания 3. Необходимо только полученные напряжения UН и UX увеличить в 50 раз.
Значение величины тока, протекающего по сопротивлениям RН и RX, , найти по формуле I= UН/ RН.
Мощность, выделяющуюся на сопротивлениях RН и RX, найти по формулам
; 
.
Задание 5. Определение частоты напряжения при помощи наблюдения фигур Лиссажу.
Собрать электрическую схему, изображенную на рис. 36. 9.
Регуляторы лицевой панели осциллографа устанавливать следующим образом (см. рис. 36.4):
Ручку плавной регулировки чувствительности усилителя вертикального отклонения 5 – в максимальном положении.
Рис. 36.9
Сдвоенные регуляторы чувствительности 14: большая ручка для переключения диапазонов - на цифре 50, а малая - до упора вправо (узкая полоса).
Переключатель 17 – в положении внешней синхронизации на значке “ = “.
Регулировка длительности 9 – любое положение.
Рукоятку “ Множитель“ усилителя горизонтального отклонения 13 - в положение “ Ус.X “.
Рукоятка “ Режим запуска“ 19 – любое положение.
Включить вилку напряжения “ ~ 25 В “ и вилку генератора звуковой частоты в сеть “220 В “. Размер вертикального изображения на экране регулировать потенциометром П и регулятором 5. Размер изображения по горизонтали установить регулятором выходного напряжения звукового генератора и ручкой 25 на панели осциллографа. Кроме того, размер изображения может делиться делителем 26 в отношении 1:1 или 1:10.
Наблюдать 8 фигур Лиссажу. Чтобы фигуры не плыли, их можно остановить, немного вращая лимб генератора звуковой частоты возле данной частоты генератора.
Наблюдаемую частоту генератора определить по формуле
,
где fЭ - эталонная частота , равная 50 Гц, подаваемая на осциллограф из сети “ ~ 25 В “, nв - число пересечений данной фигуры с вертикальной линией, nг - число пересечений данной фигуры с горизонтальной линией.
Задание 6. Определение сдвига фаз между двумя напряжениями.
Задание может быть выполнено двумя способами.
- Наблюдение на экране осциллографа эллипса, вписанного в квадрат.
Собрать схему, изображенную на рис. 36.10.
РисРи
Рис. 36.10
Регуляторы лицевой панели осциллографа установить следующим образом (см. рис. 36.4):
Ручку плавной регулировки чувствительности усилителя вертикального отклонения 5 – в среднем положении.
Сдвоенные регуляторы чувствительности 14: большая ручка на делении “20 “, малая - до упора вправо.
Переключатель 17 - в положении “ Ус.X “.
Рукоятку “ Множитель“ усилителя горизонтального отклонения 13 - в положении “Ус.X “.
Движковый тумблер 26 делителя напряжений - в положении “ 1:10 “, регулятор 25 – до упора направо.
Подать напряжение на схему, потенциометром П установить напряжение на вольтметре порядка 4 В. Наблюдают эллипс на экране.
Рис. 36.11
Регуляторами 5 и 25 необходимо вписать его в квадрат со стороной 40 мм.Определить отрезки вг и аб в делениях шкалы экрана (аб должно быть равно 40 мм). Сдвиг фазы между двумя напряжениями определить по формуле 
- Последовательное наблюдение на экране осциллографа двух синусоидальных сигналов при одном и том же режиме развертки.
Собрать электрическую схему, изображенную на рис. 36.12.
Рис. 36.12
На вход “ Y “ подать напряжение, снимаемое со входа цепочки “R1C1 “.
Положение регуляторов 5, 14, 17 оставить прежним. Но при этом включить развертку: регулятор 9, 13 и 19. С их помощью длительность развертки подобрать так, чтобы один период синусоидального сигнала занимал длину, например, 9 см. При этом сигнал должен быть симметричным по вертикали относительно нулевой линии. С помощью ручки 25 определенную точку кривой совместить с началом шкалы или с иной выбранной точкой. Затем на вход “ Y “ подать напряжение с точек 2 и 3 электрической схемы (см. рис.12). При этом положение 25 не изменяется. Найти смещение той же самой выбранной точки сигнала синусоиды в делениях шкалы (мм). Если длина периода равна В мм, а сдвиг фазы φ равен А мм, то φ=( А/ В)·360º.
Желательно амплитуды обоих сигналов подобрать равными. Погрешность измерений зависит от симметричности изображения относительно нулевой горизонтальной линии шкалы.
Измеренный сдвиг фаз на цепочке “R1C1“ может быть сопоставлен со сдвигом фаз, вычисленным по теоретической формуле, если точно известны величины R1, C1, f0 (величины R1, C1 указаны на схеме). 
.
Содержание отчета