ыбор режима запуска развертки.

тчет по лабораторной работе № 2

сследование электронного осциллографа. Измерение параметров синусоидального сигнала».

Работу выполнил студент группы

ВТ-2-98 Видякин А. В.

Работу принял Здесенко Г. Г.

г. Обнинск, 2000.

Цель работы: ознакомление с принципом действия и приобретение навыков работы с электронным осциллографом; измерить параметры синусоидального сигнала.

Оборудование и измерительная техника: генератор синусоидальных сигналов, электронный осциллограф С1-65А.

Общие сведения.

Электронные осциллограф предназначен для исследования форм электрических сигналов путем визуального наблюдения и измерения их амплитудных и временных параметров.

Осциллограф содержит:

- электронно-лучевую трубку ЭЛТ;

- канал вертикального отклонения, в состав которого входят: аттенюатор, предусилитель, линия задержки, выходной усилитель, предусилитель синхронизации;

- канал горизонтального отклонения, который содержит схему синхронизации, блок развертки, усилитель горизонтального отклонения;

- усилитель Z (усилитель подсвета);

- колибратор амплитуды и длительности;

- блок питания.

Электронно-лучевая трубка предназначена для визуального наблюдения исследуемых электрических сигналов.

Исследуемые сигналы подаются на вход Y . С помощью аттенюатора выбирают значение сигнала, удобное для исследования изображения на экране ЭЛТ. Исследуемый сигнал усиливается предусилителем вертикального отклонения. Между предусилителем и входным усилителем канала вертикального отклонения включена линия задержки, которая задерживает исследуемый сигнал на время, компенсируют задержку сигнала в схеме синхронизации, блоке развертки в схеме подсвета, что позволяет исследовать параметры импульсов малой длительности и большой скважности.

Выходной усилитель вертикального отклонения усиливает исследуемый сигнал до значения, при котором получают изображение на экране ЭЛТ, удобное для исследования. С выходного усилителя канала вертикального отклонения, исследуемый сигнал подается на вертикально отклоняющиеся пластины ЭЛТ.

Блок развертки формирует пилообразное напряжение для осуществления развертки луча на экране ЭЛТ по горизонтали. Напряжение развертки усиливается до необходимого размера усилителем горизонтального отклонения и подается на горизонтально отклоняющиеся пластины ЭЛТ. При этом предусматривается возможность умножения скорости развертки обычно в 10 раз. Блок разверткиможет работать в ждущем и автоколебательном режиме.

В осциллографе возможна подача внешнего сигнала на горизонтально отклоняющиеся пластины ЭЛТ через усилитель горизонтального отклонения. Внешний сигнал подается на вход X.

С выхода усилителя Z (усилитель подсвета) снимаютсяимпульсы для подсвета прямого хода развертки и гашения обратного хода луча. Эти импульсы через блок питания ЭЛТ управляют работой ЭЛТ. Возможна подача внешнего сигнала на вход усилителя Z для модуляция меток времени на экране ЭДТ.

Схема синхронизации служит для получения неподвижного изображения исследуемого сигнала на экране ЭЛТ. В схеме синхронизации выбирается источник синхронизации внутренние, внешний, от сети, определяется вид связи с источником синхронизация постоянная, переменная , полярность синхронизации.

Для проверки чувствительности канала вертикального отклонения и проверки калибровки длительности развертки имеется колибратор амплитуды и длительности.

Елок питания обеспечивает необходимыми видами напряжения электрическую схему осциллографа.

орядок выполнения работы.

1. Ознакомиться с оборудованием рабочего места.

2. Подготовка осциллографа С1-65А к работе.

Внимание! В осциллографе имеются напряжения, опасные для жизни. Поэтому при эксплуатации и настройке осциллографа категорически запрещается работа прибора со снятыми защитными крышками и без заземления корпуса. Высокие напряжения после выключения осциллографа сохраняются в течение 3-5мин.

3. Заземлить осциллограф соединением клеммы с шиной защитного заземления.

4. Установить ручки управления на передней панели следующим образом.

Ручки управления ЭЛТ:

· регулировки яркости () - против часовой стрелки;

· фокусировки луча () - в среднее положение;

· регулировки освещения шкала - против часовой стрелки;

Ручки управления усилителем:

· установки коэффициента вертикального отклонения (V/дел) - в положение 0,05;

· плавной регулировки коэффициента отклонения (Плавно) - в положение ();

· регулировки положения изображения по вертикали () - в среднее положение;

· выбора способа подачи входного сигнала на вход Y - в положение (^) ( корпус).

Ручки управления синхронизацией:

- выбора уровня исследуемого сигнала, от которого происходит запуск развертки (Уровень) - по часовой стрелке;

- выбора полярности запускающего сигнала, синхронизирующего развертку - в положение “+”;

- установки режима запуска схемы синхронизации - в положение “~” ;

- выбора источника синхронизирующего сигнала - в положение “Внутр.”.

Баланс Усиление

Вход Y

Вх. аттен. Вх.каскад Предв.усил. Лн.задер. Вх.усилитель

V/дел. М А₁А₂ П_X П_Y

_éù_éù_é Калибратор Схема.блок. Усил.подсвет

Уровень Время/дел. «

Вход синхрониз. Схема синхр. Схема запуск Генер. разв. ВЗ Вх.усилитель

Вход X Стабильность Плавно Длительность

Рис. 1. Структурная схема осциллографа.

Ручки управления разверткой:

- установки скорости развертки (Время/дел) - в положение 0,5;

- плавной регулировки скорости развертки (Плавно) - в положение установки вида развертки (х1; x0,1; ) - в положение “x1”;

- регулировки положения изображения по горизонтали («) - в среднее положение;

- установки режима работы развертки - в положение 2;

Ручки управления калибратором:

- калибратор - в положение 200 mV;

- установки режима калибратора (_éù_ 1kHz) - в положение “_éù_ 1kHz”.

- тумблер “СЕТЬ” - в нижнее положение.

Убедиться в соответствии положения тумблера 115 V; 220 V на задней стенке напряжению питающей сети и подсоединить осциллограф к сети питания. Перевести тумблер “СЕТЬ” на передней панели осциллографа в положение “Вкл”. При этом должна загореться сигнальная лампа. Прогреть осциллограф в течение 15мин.

5. Подготовка к проведению измерений

Регулировка яркости.

При регулировке яркости изображения возможно нарушение фокусировки. Подстройка фокусировки осуществляется ручкой.

Внимание! Для предохранения люминофора от прожигания чрезмерную яркость не устанавливать.

Балансировка усилителя Y.

Для проверки независимости режима усилителя от положения переключателя “V/Дел” необходимо устанавливать переключатель из положения 0,05 в положение 0,005. Если линия развертки на экрана ЭЛТ смещается, то необходимо осуществить балансировку следующим образом:

а) в положение (^) переключателя выбора способа подачи сигнала и 0,05 переключателя “V/Дел” ручкой () установить линию развертки в центре экрана ЭЛТ;

б) установить переключатель “V/Дел” в положение 0,005 в потенциометром “БАЛАНС” возвратить линию развертки в центр экрана ЭЛТ;

в) повторять операции п.п. а) и б) до тех пор, пока линия развертки не будет перемещаться при переключении “V/Дел” из положения 0,05 в положение 0,005;

г) установить переключатель “V/Дел” в положение 0,1. Если линия развертки сместилась, осуществить балансировку потенциометром “БАЛАНС” аналогично изложенному ранее.

Калибровка коэффициента отклонения усилителя Y.

Для калибровки коэффициента отклонения усилителя установить переключатели “V/Дел” в положение 0,05, а калибратор в положение 200 mV. Соединить гнездо калибратора с гнездом усилителя Y. Размер изображения должен составлять четыре деления. Регулируется потенциометром ().

Пояснение. Для проведения точных измерений коэффициент отклонения калибруется для того положения переключателя “V/Дел”, при котором производится измерение.

Выбор схемы входа осциллографа (входного соединения).

Переключатель выбора способа подачи сигнала (@ ^ ~) устанавливает вид связи входа усилителя Y с источником исследуемого сигнала. В положении “@” осуществляется связь с источником исследуемого сигнала по постоянному току (СХЕМА с открытым входом). Применяется при исследовании низкочастотных сигналов. Если постоянная составляющая исследуемого сигнала значительно больше переменной составляющей, то целесообразнее связь с источником сигнала по переменному току “~” (схема с закрытым входом - постоянная составляющая исследуемого сигнала блокируется конденсатором).

В положении (^) исследуемый сигнал, подаваемый на вход Y ( ) отсоединяется от схемы входа усилителя и обеспечивается ее заземление.

Установка коэффициента отклонения усилителя Y.

Коэффициент отклонения усилителя Y устанавливается переключателем "V/Дел” и ручкой “ПЛАВНО”. Ручкой “ПЛАВНО” можно изменять коэффициент отклонения в каждом положении переключателя “V/Дел” не менее чем в 2,5 раза, а положении 10 переключателя “V/Дел” до 25 раз.

П о я с н е н и е. Калиброванные коэффициенты отклонения устанавливаются переключателем “V/Дел” только при установке ручки “ПЛАВНО” в положение ().

Источник запуска развертки.

Источник синхронизирующего сигнала выбирается переключателем “ВНУТР.”; “СЕТЬ”; “ВНЕШН.; 1:1; 1:10”.

“ВНУТР.” - в этом положений запускающий сигнал поступает на вход схемы синхронизации от усилителя вертикального отклонения. Применяется в большинстве случаев.

“СЕТЬ” - сигнал о частотой питающей сети поступает на вход схемы синхронизации. Применяется в случае, когда исследуемый сигнал содержит составляющие с частотой сети;

“ВНЕШН. 1:1”- синхронизация осуществляется внешним сигналом, подаваемым на гнездо X схему синхронизации. Применяется в случае, когда внутренний синхронизирующий сигнал очень мал.

“BНЕШH. 1:10” - применяется в том случае, когда амплитуда внешнего сигнала, подаваемого на вход схемы синхронизации более 5 В.

ыбор режима запуска развертки.

В осциллографе предусмотрено два режима запуска схемы синхронизации, определяемые тумблером “@ ~”; в положении “@”обеспечивается устойчивая синхронизация низкочастотными сигналами, сигналами с малой частотой повторения, а также случайными, непериодическими сигналами;

в положении “~” постоянная составляющая запускающего сигнала блокируется, не поступает на вход схемы синхронизации. Этот режим запуска используется при исследовании периодических сигналов частотой более 30 Гц.

Полярность запуска развертки.

Тумблер “±” определяет полярность запускающего сигнала, синхронизирующего развертку. При исследовании части периодасигнала правильное положение тумблера “±” имеет важное значение. Если на экране ЭЛТ исследуемый сигнал представлен несколькими периодами, положение тумблера “±” не имеет значения.

Режим развертки.

В большинстве случаев используется работа схемы развертки в автоматическом режиме запуска (переключатель в положении Z). Ждущий режим (переключатель в положении z) применяется при исследовании сигналов частотой менее 30 Гц.

Для исследования непериодических, резко повторяющихся сигналов применяется однократная развертка (переключатель в положения (I)).

Калибровка длительности развертки

Для проверки калибровки длительности развертки установить переключатель “ВРЕМЯ/Дел” в положение 0,5 mS , ручку “ПЛАВНО” в положение (), переключатель “V/Дел” в положение 0,02.

Установить переключатель режима калибратора в положение “_éù_ 1 kHz”, переключатель калибратора в положение 100 m\/. Подсоединить гнездо калибратора к гнезду усилителя Y. Потенциометром калибровки развертки () установить на 10 делениях шкалы экрана ЭЛТ 5 периодов импульсов калибратора.

Y K

_éù_éù_ 1kHz

Рис. 2. Поверочная схема.

Выбор длительности развертки.

Переключателем “ВРЕМЯ/ДЕЛ” возможна установка длительности калиброванное развертки блока развертки в пределах от 0,1 мкс/дел до 50 mc/дел. Длительность развертки калибрована при установке потенциометра ПЛАВНО в положение ().

Примечание. При необходимости исследовать зависимость одного сигнала от другого применяется внешняя развертка.

Измерение параметров синусоидального сигнала.

Рис. 3. Исследуемый сигнал.

6. Измерение переменного напряжения. Для измерения переменного напряжения проделать следующие операция:

1) подать от измерительного генератора сигнал на осциллограф (гнездо усилителя Y). Форма и величина сигнала указывается преподавателем;

2) установить переключатель “V/Дел” в положение, при котором изображение сигнала на экране ЭЛТ занимает около 7 делений, ручку “ПЛАВНО” в положение Y;

3) установить тумблер запуска схемы синхронизации в положение “~“;

4) установить ручкой “УРОВЕНЬ” устойчивое изображение, а переключатель “ВРЕМЯ/Дел” в положение, при котором на экране изображение соответствует нескольким периодам исследуемого сигнала;

5) установить ручку () так, чтобы нижний уровень изображения сигнала совпадал с одной из нижних линий сетки, а верхний уровень находился в пределах рабочей части экрана. Сместить ручкой “«” изображение так, чтобы его максимум приходился на центральную вертикальную линию экрана;

6) измерить расстояние в делениях между крайними точками размаха изображения сигнала. Размах сигнала в вольтах определяется умножением измеренного расстояния в делениях на показание переключателя “V/Дел”.

7. Измерение временных интервалов

Для измерения длительности сигнала необходимо произвести следующие операции:

1) подать исследуемый сигнал на осциллограф (гнездо усилителя Y);

2) установить переключатель “V/Дел” в положение, при котором изображение на экране займет около 5 делений;

3) ручкой уровень установить устойчивое изображение;

4) установить переключатель “ВРЕМЯ/Дел” в положение наибольшей скорости развертки, при которой измеряемый временной интервал будет меньше 8 делений; с целью исключения возможной нелинейности изображения на предельных делениях шкалы, ручку “ПЛАВНО” перевести в положение ();

5) ручкой () установить изображение так, чтобы точки, между которыми измеряется время, находились на горизонтальной центральной линии;

6) измерить горизонтальное расстояние между точками в делениях;

7) умножить расстояние, измеренное в п.6, на показание переключателя “ВРЕМЯ/Дел".

8. Измерение времени нарастания переходной характеристики фронта импульса:

1) подать исследуемый сигнал на осциллограф (гнездо усилителя Y);

2) установить переключателем “V/Дел” и ручкой “ПЛАВНО” максимальную амплитуду изображения и расположить изображение симметрично относительно центральной горизонтальной линии;

3) установить переключателем “ВРЕМЯ/Дел” наибольшую скорость развертки, при которой изображение занимает не более 8 делений по горизонтали между уровнем 0,1 и уровнем 0,9 амплитуды импульса;

4) ручкой («) совместить уровень 0,1 амплитуды импульса с первой вертикальной линией сетки и измерить расстояние по горизонтали в делениях между уровнями 0,1 и 0,9. При этом ручка “ПЛАВНО” переключателя “ВРЕМЯ/Дел” устанавливается в положение ();

5) умножить расстояние, полученное в п. 4 , на показание переключателя “ВРЕМЯ/Дел”.

Примечание. Если используется умножение развертки, то полученные результат умножается на 0,1.

Таблица 1. Параметры синусоидального сигнала.

U, дел	K_U, В/дел.	U, В	T, дел	K_T, с/дел.	T, В	t_Н, дел.	K_T, с/дел.	t_Н, с
	0,2			10^-3	6×10^-3		5×10^-4	10^-3

Выводы: в результате лабораторной работы были изучены строение и принцип работы электронного осциллографа, а также его практическое применение в измерениях электрических величин на примере определения параметров синусоидального сигнала.