и методика их выполнения

Задание 1. измерение параметров сигнала генератора гармонических колебаний с помощью осциллографа и вольтметра

1.1
Собрать схему измерения (см. рис.13)

Рис.13

1.1.1 Нарисовать в отчете временную диаграмму гармонического сигнала с амплитудой U_m=5B и частотой f=2кГц, показав единицы измерения по осям, а также амплитуду и период.

1.2 Установить на выходе генератора гармонический сигнал с амплитудой U_m=5B и частотой f=2кГц.

1.3 Получить на экране осциллографа устойчивое, неограниченное сверху, по оси Y, изображение 2 – 3 периодов гармонического сигнала в пределах всего экрана по оси х.

Это достигается путем регулировки чувствительности канала А по оси Y (переключатель В/Дел), времени развертки по оси Х (переключатель Время/Дел) и установки осциллографа в режим внутренней синхронизации по каналу А с запуском развертки по положительному перепаду входного сигнала.

1.4 Измерить осциллографом амплитуду U_m гармонического сигнала. Измерение амплитуды сводится к расчету ее по формуле (Рис. 14)

U_m = H_m^.K_y,

где H_m^.- амплитуда изображения сигнала в делениях шкалы по оси Y; K_y, - масштабный множитель по оси Y (значение переключателя В/Дел).

Рис.14.

Измерить амплитуду сигнала значительно проще если перейти в режим увеличенной передней панели осциллографа (нажав кнопку ZOOM). Измерить амплитуду сигнала с помощью визирной линии и сравнить с измеренным значением ранее.

1.5 измерить вольтметром амплитуду гармонического сигнала.

На дисплее мультиметра отображается действующее (эффективное) значение переменного напряжения U_д. Амплитуду сигнала рассчитать по формуле

U_m = U_д = U_д /0.707= 1.41U_д

и сравнить с измеренным ранее.

1.6 Измерить с помощью осциллографа период и вычислить частоту исследуемого сигнала.

Измерение периода сводится к расчету его по формуле (Рис. 14)

T = L^.K_x,

где L – изображение периода в делениях шкалы по оси Х; K_x, - масштабный множитель по оси Х (значение переключателя Время/Дел).

Частоту сигнала рассчитать по формуле f=1/Т.

Измерить период сигнала значительно проще если перейти в режим увеличенной передней панели осциллографа (нажав кнопку ZOOM). Измерить период сигнала с помощью визирной линии и сравнить с измеренным значением ранее.

Задание 2. измерение параметров генератора прямоугольнных импульсов

2.1 Собрать схему измерения (см. рис.13).

2.1.1 Нарисовать временную диаграмму последовательности прямоугольных однополярных импульсов с амплитудой U_m=5B и частотой f=2кГц и длительностью t_u=100мкс. показав единицы измерения по осям, а также амплитуду, период и длительность импульса.

2.2 Установить на выходе генератора сигнал в виде последовательности прямоугольных однополярных импульсов с амплитудой U_m=5B и частотой f=2кГц и длительностью t_u=100мкс.

2.3 Измерить с помощью осциллографа основные параметры сигнала на выходе генератора, зарисовав его временную диаграмму, и показав на ней все параметры.

2.4 Поставить по входу осциллограф в режим наблюдения переменного сигнала (режим АС). Зарисовать временную диаграмму, обьяснить ее характер.

задание 3. измерение с помощью двухканального осциллографа коэффициента передачи по напряжению

По определению коэффициент передачи по напряжению определяется из соотношения K_u=U_2m/U_1m , где: U_2m,U_1m – амплитуды гармонических сигналов на выходе и входе исследуемой цепи

Рис.15. Схема измерения коэффициента передачи и фазового сдвига

3.1. Собрать схему приведенную на рис.15. На выходе генератора установить гармонические колебания с амплитудой U_1m=1В и частотой f=2кГц.

3.2 На экране осциллографа получить устойчивое не искаженное изображение обоих сигналов и измерить их амплитуды U_2m,U_1m..

3.3. По экспериментальным данным рассчитать коэффициент передачи K_u=U_2m/U_1m.

3.4 Анализ RC-цепи показывает, что ее коэффициент передачи определяется выражением K_u=(1+(wRC)²)^-1/2. Рассчитать по нему коэффициент передачи и сравнить с экспериментальным.

Задание 4. измерение с помощью двухканального осциллографа фазового сдвига двух гармонических сигналов в простейших rc (rl) – цепях

4.1 Собрать схему приведенную на рис.15. На выходе генератора установить гармонические колебания с амплитудой U_1m=1В и частотой f=2кГц.

4.2 На экране осциллографа получить устойчивое неискаженное изображение обоих сигналов и измерить период сигнала T и временной сдвиг между сигналами T_φ.

Это можно выполнить по формуле j =j₂ - j₁ =360^о (T_j/T), где T – период сигнала (рис.16 а.), а T_φ – временной сдвиг между сигналами (рис.16 б.). Временной интервал на экране осциллографа можно измерить, используя визирные линии, которые ориентируют по максимуму гармонической функции, как показано на рис. 16а. Значительно точнее можно измерить временной сдвиг ориентируясь по пересечению сигналами уровня нуля. Визирные линии можно вызвать, включив режим Expand. Величину временного интервала можно прочесть в окне под экраном. Результаты измерений занести в отчет.

Выходной сигнал может отставать по фазе от входного сигнала и тогда он располагается справа от входного (рис.16 б.). Фазовый сдвиг в этом случае берется со знаком минус. В случае опережения выходного сигнала (он располагается слева от входного) фазовый сдвиг берется положительным.

Например, T=500 мс, |T_φ|=67 мс, тогда j =j₂ - j₁ = –360^о (T_j/T) примерно равняется –48^o. Выходной сигнал отстает по фазе от входного на 48^о.

 

задание 5. исследовать зависимость мощности и напряжения на нагрузкЕ от величины сопротивления нагрузки

Установить условия получения на нагрузке максимальной амплитуды напряжения и максимальной активной мощности выделяемой в нагрузке.

Рис. 17.

5.1 Собрать схему исследования. На выходе генератора установить гармонический сигнал с амплитудой 1В. Изменяя сопротивление Rn диапазоне от 0 до ∞ измерять U_mn. Результаты измерений занести в таблицу 1. Рассчитать активную мощность на сопротивление нагрузки Rn (Р_н= U²_mn/Rn)

Таблица 1.

Rn, Ом								103	∞
Umn, В
Рн, Вт

Построить графики зависимостей U_mn =F(Rn), Р_н, =F(Rn) и сделать выводы относительно условий получения на нагрузке максимальной амплитуды напряжения и максимальной активной мощности выделяемой в нагрузке.

 

Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе оформляется на скрепленных листах А4 или в школьной тетради с титульным листом, где указаны Ф.И.О. студента, номер группы, шифр, название дисциплины и лабораторной работы. Отчет должен содержать схемы, полученные графики и используется при защите лабораторной работы.

Литература

1. Карлащук В.Л. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. – М.: Солон-Р, 2000. – 506с.