Объекты и средства исследований

ЛАТР-1

Рис. 12.3.

 

б) установить ЛАТРом ток (величина тока указывается препода­вателем) и измерить при помощи лампового вольтметра напря­жения на обмотке преобразователя V_zпр на образцовом сопро­тивлении U_R0 и полное напряжение U. Ламповый вольтметр берется для уменьшения погрешности при определении Z, можно считать, что сопротивление прибора бесконечно вели­ко и нет собственного потребления мощности. Данные занести в табл. 12.1.

Таблица 12.1.

№ п/п	U	UZпр	UR0	I	Z	R	X
	В	В	В	А	Ом	Ом	Ом
1.
2.
3.
4.

 

То же самое проделать для второй катушки преобразователя.

12.5.2. Определение оптимального значения сопротивления диагона­ли мостовой измерительной цепи.

а) собрать схему рис.12.4. Плечами моста Z₁ и Z₂ являются катушки преобразователя. Два других плеча R₁ и R₂ - магазины сопротивления. Сопротивление R₀ включенное между плечами R₁ и R₂ служит для начального уравновешивания моста. R₀ - реостат небольшого сопротивления.

В измерительную диагональ моста включается вместо изме­рителя магазин сопротивления R_g, напряжение на котором измеряется ламповым вольтметром, практически без расхода мощности от измерительной диагонали.

Схема опыта

 

H₁ K₁ H₂ K₂

 

V

Z_пр1 R_g Z_пр2

КМС-4

 

 

R₁ Д R₂

 

КМС-4 R₀ КМС-4

 

mA

 

 

ЛАТР-1

Рис. 12.4.

Перед включением на магазинах плеч моста R₁ и R₂ устанавливаются равные сопротивления. Величина сопротивления указывается преподавателем. Обычно работают c равноплечим мостом, либо R₁ и R₂ выбирают значительно меньшими, чем модули сопротивлений плеч моста Z₁ и Z₂. Сопротивление R_g берут равным 1500 Ом.

б) установить якорь в среднее положение между двумя катушками. Включить питание и поддерживать его равным двойному рабочему напряжению 2U_Р = 16В (U_Р= 8В).

в) уравновесить мост при помощи реостата R₀. Если полного равновесия этим путей получить не удается, следует уравновесить мост небольшим перемещением якоря от среднего положения, вправо иди влево.

Уравновесив мост, т.е. получив минимальное значение напряжения на R_g (ламповый вольтметр включен на наименьший предел измерения), перемещают якорь на расстояние равное (1/4 + 1/3)δ от пол­ного зазора к одной из катушек преобразователя.

г) снять зависимость P_g= f(R_g) при постоянном зазоре и поcтоянном напряжении.

Мощность в измерительной диагонали Зависимость P_g = f(R_g) снимается для 10 - 12 значений сопротивления диагонали. Опытные данные следует ввести в табл. 12.2.

Таблица 12.2.

№ п/п	Ug	Rg	Pg

По полученным данным строится зависимость P_g = f(R_g), по которой определяется сопротивление диагонали R_g, cоответcтвующее максимальной мощности в измерительной диагонали P_{g макс}. Это построение необходимо проделать во время проведения опыта, так как величина P_{g макс} потребуется при выполнении следующего пункта программы.

12.5.3. Определение зависимости тока в измерительной диагонали от величины воздушного зазора.

а) Опыт производится по схеме рис. 12.4. Напряжение питания моста поддерживается постоянным, равным двойному рабочему, т.е. 16 В. Сопротивление диагонали останавливается равное найденному в предыдущем опыте при P_gм зора I_g=f(δ) якорь преобразователя перемещает из одного крайнего положения в другое. Должно быть получено не менее десяти точек. Данные занести в таблицу 12.3.

№ п/п	δ	Ug	Ig

Таблица 12.3.

Ток I_g определяется _акс .

б) Для получения зависимости тока I_g в измерительной диагонали от величины за

согласно соотношению

где U_g – напряжение на измеряемой диагонали моста;

R_g – сопротивление измерительной диагонали моста, соответствующее максимальной мощности в диагонали моста.

По полученным данным строится зависимость I= f(δ)

12.6. Контрольные вопросы.

1. Каковы разновидности и принципы действия электромагнитных преобразователей?

2. Как теоретически рассчитать электромагнитный преобразователь?

3. Каковы типы индуктивных преобразователей, основные соотноше­ния для индуктивных преобразователей?

4. Чем определяются погрешности индуктивных преобразователей?

5. Как выбрать режим работы индуктивных преобразователей, изме­рительные цепи?

6. Что такое чувствительность индуктивного преобразователя?

7. Поясните порядок проведения и результаты эксперимента.

12.7. Содержание отчета

Схемы рис. 12.1, I2.3, 12.4.

Таблицы 12.1, 12.2, 12.З.

Графики P_g= f(R_g), I_g= f(δ)

Векторные диаграммы риc.12.5

12.8. Расчеты и построения

12.8.1. По данным таблицы 12.1 построить векторную диаграмму, вычислить сопротивление катушек преобразователя. Примерный вид диаграммы изображен на рис.12.5. От векторной диаграммы необходимо перейти к треугольнику сопротивлений. Определить R, x, z катушек преобразователя (сначала одной, а затем другой)

Векторная диаграмма

 

 

U

 

 

U_Zпр

 

 

U_R0 I

Рис. 12.5.

12.8.2. По данным табл. 12.2 построить зависимость P_g = f(R_g);

где U_g - напряжение на R_g;

R_g - сопротивление диагонали.

По кривой определить R_gмакс, соответствующее максимальной мощности в измерительной диагонали.

12.8.3. По данным табл. 12.3 построить зависимость I_g= f(δ).

ПРИКНИЖНЫЙ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Новицкий П.В. Электрические измерения не электрических величин. -М.Энергия, 1975

2. Электрические измерения. Под ред. Фремке А.В. –Л., Энергия, 1980

3. Настоящее методическое пособие.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14

 

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА С1-65

 

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изучение устройства, методики эксплуатации прибора С1-65А и его характеристик.

 

2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ

2.1. Назначение и основные свойства электронно-лучевых осциллографов.

Электронно-лучевые осциллографы (ЭЛО) применяются:

- для наблюдения формы различных сигналов и измерения ее временных и амплитудных характеристик;

- для измерения частоты различных сигналов;

- для измерения сдвига фаз между двумя сигналами;

- для измерения мощности (импульсной, средней);

- для измерения полного сопротивления и отдельных составляющих;

- для исследования амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик различных четырехполюсников;

- для измерения коэффициента амплитудной модуляции для снятия различных зависимостей вида (например, вольтамперных характеристик, петель гистерезиса).

- и пр.

ЭЛО в настоящее время является одним из наиболее распространенных радиоизмерительных приборов. Такое распространение и широкое применение ЭЛО обусловлено его:

- универсальностью;

- высокой чувствительностью;

- широкополостностью;

- практической безынерционностью луча электронно-лучевой трубки (ЭЛТ);

- ничтожным влиянием на исследуемые устройства из-за малости собственного потребления. Безынерционность ЭЛО позволяет исследовать процессы в очень широком диапазоне частот (скорость изменения процессов), а его высокая чувствительность дает возможность получать на экране ЭЛТ изображения (осциллограммы) сигналов малой амплитуды.

 

2.2. Классификация ЭЛО

 

В соответствии с ГОСТ 15094-69 в подгруппу С (приборы для наблюдения, измерения и исследования формы сигнала и спектра) входят (кроме приборов для изучения спектра)

С1 - осциллографы широкого применения

С7 - осциллографы скорости, стробосколические

С8 - осциллографы запоминающие

С9 - осциллографы специальные (телевизионные и цифровые)

С7 - скоростные ЭЛО - предназначены для наблюдения и регистрации однократных и повторяющих импульсных сигналов в полосе частот до нескольких Гигагерц.

С7 - стробоскопические ЭЛО - предназначены для регистрации повторяющихся (периодических) сигналов в широкой полосе частот - от постоянного тока до нескольких ГГц. Амплитудный диапазон исследуемых сигналов - от единиц милливольт до единиц вольт. Скорость фотозаписи до 40000 км/с.

С8 - запоминающие осциллографы - предназначены для регистрации однократных и редко повторяющихся сигналов. Полоса пропускания их - до 100 МГц при скорости записи до 4000 км/с. Уровни входных сигналов - десятки милливольт - сотни вольт. Время запоминания до десятков минут.

С9 - специальные осциллографы

а) телевизионные - для исследования телевизионных сигналов. Позволяют исследовать любую часть телевизионного сигнала с высокой временной стабильностью.

б) цифровые ЭО - новое направление осциллографической техники.

Не имеют ЭЛТ. Сигналы формируются на плоском матричном экране, который состоит из множества отдельных ячеек. Достижения современной микроэлектроники позволяют записать в памяти цифрового ЭО любой из сигналов, производить его математическую обработку и пр.

 

С1 - ЭЛО широкого применения

Наиболее распространенный вид приборов. Основное его назначение исследование формы сигналов. Максимальная полоса пропускания в настоящее составляет около 350 МГц. Среди ЭЛО этого вида выделяют приборы по нескольким характерным признакам:

 

С1

низко-частотные	широкополосные	многофункциональные со сменными блоками	двухлучевые и двухканальные	полевые (переносные)	прецизыонные
С1-72 С1-76 С1-90 С1-94	С1-75 С1-92 С1-97	С1-70 С1-74	С1-55 С1-69 С1-74	С1-55 С1-65А С1-82	С1-40

Низкочастотные ЭЛО характеризуются высокой чувствительностью, позволяют исследовать сигналы от постоянного тока до нескольких МГц, относительно дешевы. Их возможности покрывают потребности очень большой части специалистов предприятий и лабораторий.

Широкополосные ЭЛО характеризуются меньшей чувствительностью. Область их применения поуже чем у предыдущих. Особенно они удобны при исследовании импульсных сигналов. Как показывает спектральное разложение периодической последовательности прямоугольных импульсов длительностью , ширина спектра такого импульса

т.е. с помощью ЭЛО с полосой равной например 100 МГц можно наблюдать без искажений импульсы длительностью 10 наносекунд

Современные ЭЛО осуществляют в секунду до нескольких миллионов операций и широкополосные осциллографы очень удобны для их настройки, ремонта и профилактики.

Многофункциональные ЭЛО характеризуются очень широкими возможностями за счет использования сменных блоков. Специальные блоки позволяют превратить эти однородные приборы в двух и более лучевые. Их можно сделать скоростными и т.д. Приборы дороги, но их универсальность делает приобретение таких ЭЛО весьма желательными для научных лабораторий.

Двухлучевые - это приборы, позволяющие наблюдать два сигнала одновременно, что очень удобно в исследовательской практике. В известной мере это два осциллографа в одном корпусе.)

Двухканальные осциллографы имеют встроенное коммутационное устройство (коммутатор каналов) с помощью которого поочередно на экране ЭЛО подаются два сигнала, поданные на ЭЛО. За счет инерционности зрения оба сигнала наблюдаются одновременно на экране. Полевые ЭЛО могут работать в полевых условиях, питаясь от аккумуляторов.

Прецизионные ЭЛО - позволяют измерять характеристики наблюдаемых сигналов (амплитуду, длительность, период) с высокой точностью. (до 1%).

 

2.4. Структурная схема ЭЛО типа С1

 

Несмотря на разнообразие конструктивных решений различных типов С1, работу практически каждого из них можно описать с помощью обобщенной структурной схемы Рис.А1.

 

Обобщенная структурная схема ЭЛО типа С1

Рис. А.1

 

Назначение, состав и принцип действия отдельных элементов схемы

 

А.2.4.1. ЭЛТ - электронно-лучевая трубка. На ее экране электронным лучем высвечивается исследуемое напряжение . Перемещение луча по горизонтали (по оси Х) пропорционально времени, а по вертикали (по оси Y) пропорционально мгновенному значению входного сигнала (напряжения) . Поэтому на экране ЭЛТ в прямоугольной системе координат Y-X получается форма исследуемого сигнала .

ЭЛТ определяет принцип действия ЭЛО, и от ее характеристик в значительной мере зависят параметры и возможности осциллографа в целом. Необходимо отметить основные свойства электронного луча:

1. Электронный луч (ЭЛ) распространяется прямолинейно.

2. Если на ЭЛ воздействовать внешним электрическим или магнитным полем, то он отклоняется от первоначального напряжения, после выхода луча из внешнего поля его траектория представляет собой прямую линию.

3. Ввиду малой массы электронов отклонение ЭЛ под действием внешнего поля происходит практически безынерционно. Инерционность сказывается лишь при очень большой скорости изменения внешнего поля.

4. Если направить луч на экран, покрытый специальным составом, люминофором, то в месте падения луча возникает светящееся пятно.

Указанные свойства луча и дали возможность сконструировать ЭЛТ. ЭЛТ бывают с электромагнитным и электростатическим отклонением луча. Первые дешевле, но имеют узкую полосу пропускания. Их применяют в основном в телевизионных приемниках. Осциллографические ЭЛТ, как правило, имеют электростатическое отклонение.

Устройство осциллографической ЭЛТ

Рис.А.2.

 

ЭЛТ представляет собой стеклянный баллон с высоким вакуумом. Внутри баллона находится электронная пушка (прожектор) и две пары отклоняющих пластин. Подальше от экрана Э, покрытого изнутри слоем люминофора находится вертикально отклоняющие пластины. Ближе к экрану расположены горизонтально отклоняющие

пластины.

Электронная пушка состоит из катода К, раскаляемого с помощью подогревателя П, модулятора М и двух анодов Аф (фокусирующий) и Ау (ускоряющий). Пушка формирует электронный луч ЭЛТ, который представляет собой узкий пучок электронов, падающих с большой скоростью на люминофор экрана ЭЛТ.

Питание трубки осуществляется специальным источником, создающим несколько напряжений. Самый низкий потенциал имеет модулятор ЭЛТ. На нем по отношению к катоду устанавливается отрицательный потенциал в несколько десятков вольт. Потенциал Аф составляет сотни вольт, а потенциал Ау - единицы киловольт.

Работа ЭЛТ.

Катод ЭЛТ представляет собой металлический стакан, раскаленная внешняя сторона дна которого испускает электроны.

Модулятор - тоже металлический стакан, но с осевым отверстием в дне. Он охватывает катод и осуществляет две функции:

- первичную фокусировку луча;

- управление количеством электронов в луче за счет изменения отрицательного потенциала М, т.е. управление (модуляцию) яркостью осцилограммы. Эмитированные катодом электроны через отверстие в модуляторе попадают в поле первого анода Аф, который осуществляет окончательную фокусировку луча ЭЛТ. Далее луч попадает в поле электронов в луче обеспечивает кинетическую энергию, достаточную, чтобы вызвать свечение экрана в месте падения луча. После ускоряющего анода электроны попадают под воздействие поля Y - пластин, а затем Х - пластин. Y-пластины отклоняют луч по вертикали, а Х-пластины - по горизонтали. Помимо свечения, подающий луч вызывает в месте падения появление вторичных электронов , которые собираются вспомогательным электродом, выполняемым в виде графитового покрытия внутренней поверхности боковых стенок трубки от экрана до Y-пластин. Это покрытие (Аквадаг) имеет потенциал Ау и помимо сбора вторичных электронов осуществляет экранировку пластин ЭЛТ от влияния внешних электрических полей. Таким образом, ток луча ЭЛТ замыкается по цепи катод-экран - вторичные электроны - аквадаг. Он составляет величину порядка нескольких десятков микроампер. Во многих осциллографах предусмотрена возможность подачи внешних сигналов непосредственно на пластины ЭЛТ. При этом для отклонения светящегося пятна на экране по горизонтали и вертикали на 1 мм требуются вполне определенные напряжения . Трубки имеющие большую чувствительность менее широкополосны и наоборот слабые сигналы сложнее исследовать на широкополосных ЭЛТ. Чувствительность и современных ЭЛТ лежат в пределах

 

 

Следовательно, если размер экрана ЭЛТ по вертикали равен 80 мм, то для полного отклонения по вертикали разница между минимальным и максимальным значениями напряжения, подаваемого на пластины будет:

 

 

т.е. можно сформулировать требования к выходным элементам каналов Y и Х нагрузками которых являются Y и Х пластины.

А2.4.2. Каналы Y - или канал сигнала предназначен для масштабного преобразования исследуемого сигнала. С этой целью, а также для обеспечения минимального влияния осциллографа на контролирующую цепь канал Y включает в себя: входной делитель (аттенюатор), каскад высокого входного сопротивления и малой сходной емкости и линию задержки (ЛЗ).

Нагрузкой канала Y является пара вертикально отклоняющих пластин ЭЛТ (Y - пластины). Эти пластины, отклонение луча по вертикали однозначно определяется мгновенным значением сигнала .

 

А2.4.3. Канал Х - канал развертки

 

А2.4.3. Канал Х - канал развертки

Предназначен для выработки так называемого "пилообразного" напряжения развертки Рис. А.2. и подачи его на горизонтали, отклоняющие пластины ЭЛТ (Х - пластины). Под воздействием этого напряжения луч ЭЛТ периодически перемещается по горизонтали, моделируя равномерно текущее время. В подавляющем большинстве случаев ЭЛО С1 используют для исследования периодических сигналов . Для полного представления о таком сигнале достаточно иметь на экране ЭЛТ изображение хотя бы одного периода сигнала. Поэтому напряжение развертки тоже периодическое:

 

Напряжение развертки

Рис. А.3.

 

Рассмотрим случай, когда сигнал на вход Y не подан, т.е. луч ЭЛТ отклоняется только напряжением развертки (по горизонтали).

Если напряжение развертки имеет значения , то светящееся пятно на экране находится в это время в точках О, А, В, С, М. (Для наглядности слева от оси показан экран ЭЛТ осциллографа, поставленного на бок. Интервалы времени нарастания "пилы" , , называются временем прямого хода развертки . В этом время луч с постоянной скоростью перемещается слева направо по горизонтальной оси ЭЛТ, вычерчивая горизонтальный отрезок ОМ.

Интервалы времени , , называются временем обратного хода развертки . Если во время напряжение развертки должно быть максимально линейным (только в этом случае скорость перемещения луча строго постоянна), то во время обратного хода форма может быть любой. Главное требование (в идеале ). Во время обратного хода луч ЭЛТ прерывается специальным гасящим импульсом, и возвращение луча из точки М в точку О не сопровождается вычерчиванием отрезка МО.

Интервалы времени , , называются временем ожидания . В течение этих интервалов луч находится в левой части экрана (в точке О) и обычно гасится, чтобы не прожечь люминофора ЭЛТ.

Амплитуда определяет размер изображения по горизонтали на экране ЭЛТ. Как видно из рис.А.2. период развертки Тр в общем случае равен

А.2.2.

Канал развертки может работать в 2-х режимах:

1.

2.

Режим, при котором называется непрерывным (автоколебательным, автоматическим). В этом случае при отсутствии входного сигнала на экране ЭЛТ вычисляется горизонтальный отрезок ОМ.

Режим развертки, при котором носит название ждущего. Запуск генератора (источника напряжения) развертки в момент времени , , и т.д. осуществляется какими-то внешними по отношению к блоку развертки сигналами.

При ждущей развертке в отсутствии запускающих сигналов экран ЭЛТ полностью затемнен.

Таким образом экран ЭЛТ высвечивается только на время прямого хода развертки, т.е. только во время прямого хода возможно наблюдение ациллограммы, а часть сигнала, совпадающая с обратным ходом развертки, теряется для наблюдения. Если во время прямого хода развертки на вход Y ЭЛО подать какой-то сигнал то луч ЭЛТ будет участвовать в двух пространственно независимых перемещениях:

- по горизонтали - под воздействием напряжения развертки (ось Х ЭЛТ - ось времени t);

- по вертикали - под воздействием выходного напряжения канала Y (ось Y ЭЛТ - ось сигнала S).

Сочетание этих двух независимых перемещений приводит к тому, что светящееся пятно на экране ЭЛТ вычерчивает зависимость - форму сигнала. Рис.А.4.

 

Построение осциллограммы при идеальной развертке

Положения светового пятна на экране ЭЛТ в соответствующие моменты времени определяются величинами мгновенных значений исследуемого и развертывающего напряжений. На вход Y ЭЛО подана синусоида, два периода которой изображены в левом нижнем квадранте. Два периода автоколебательной идеальной развертки изображены в правом верхнем квадранте. В левом верхнем квадранте построена осциллограмма. Как видно из нее при = на экране получается один период исследуемого сигнала. При этом получается полное совпадение траекторий пятна на экране ЭЛТ во время первого и второго входов развертки, т.е. осциллограмма неподвижна и удобонаблюдаема.

 

Состав канала Х

 

В канал входят генератор развертки и усилитель напряжения развертки, который часто используется самостоятельно.

 

2.4.4. Блок синхронизации

Элементарный анализ показывает, что для получения неподвижной осциллограммы необходимо выполнение соотношения

А.2.3.

где - период развертки

- период исследуемого сигнала

На рис. А.5 показано влияние несоблюдения равенства А.2.3 на стабильность осциллограммы.

Влияние соотношения между и на вид осциллограммы.

 

Рис. А.5.

 

Аналогичный анализ показывает, что при немного более чем осциллограмма на экране ЭЛТ скользит влево. При этом скорость скольжения пропорциональна разности между и . Если наоборот немного меньше чем период , осциллограмма скользит вправо. Скольжение осциллограммы объясняется том, что луч ЭЛТ вычерчивает сигнал периодически раз за разом во время каждого прямого хода развертки.

При небольшом несовпадении и каждая следующая осциллограмма вычерчивается не в том же месте экрана, что и предыдущая, а где-то левее и правее. За счет инерционности зрения мы и видим это постепенное смещение осциллограммы.

Если , то на экране ЭЛТ наблюдается n периодов сигнала, а

если это равенство (где n - целое число) не соблюдается, то на экране либо просто светлая горизонтальная полоса, либо нагромождение частей исследуемого сигнала.

Подстройку под , или, как говорят, "синхронизацию" развертки, можно выполнить вручную с помощью ручек ступенчатой и плавной регулировок частоты развертки. Однако нестабильность и особенно на высоких частотах приводит к необходимости слишком частых (практически постоянных) регулировок. Поэтому в осциллографах осуществляется автоматическая подстройка частоты (периода) развертки с помощью блока синхронизации.

Следует отметить, что автоматическая подстройка периода развертка осуществляется при изменении в небольших пределах (до нескольких процентов). Поэтому даже в лучших образцах осциллографах ручная настройка периода развертки видимо будет всегда. Подключив исследуемый сигнал, оператор вручную с помощью ручек грубой и плавной настройки частоты получает осциллограмму необходимого горизонтального размера, а далее блок синхронизации компенсируется небольшие отклонения от установленного оператором отношения .

Команды, управляющие процессом синхронизации развертки могут поступать от разных источников, как это отражено на рис. А.1

В зависимости от вида источника различают:

- внутреннюю синхронизацию

- внешнюю синхронизацию

- синхронизацию от сети.

При внутренней синхронизации команды поступают от канала Y и вырабатываются за счет исследуемого сигнала .

Этот вид синхронизации самый распространенный.

Внешняя синхронизация, осуществляется внешним синхросигналом подаваемый на вход внешней синхронизации. Этот вход часто совмещается со входом "Х" осциллографа.

Режим внешней синхронизации применяется при специальных измерениях, а также в том случае, если внутренняя синхронизация не может обеспечить устойчивой осциллограммы.

Синхронизация от сети используется при наладке всевозможных блоков питания, фильтров, выпрямителей т.е. во всех тех случаях когда в исследуемом сигнале имеются гармоники сети питающей осциллограф.

 

2.4.5. Канал Z

предназначен для управления яркостью свечения пятна на экране ЭЛТ путем подачи напряжения на ее модулятор. Включает в себя усилитель и иногда делитель (выносной). Имеется специальный вход, который часто находится не на передней (лицевой) панели осциллографа.

 

2.4.6. Блок калибраторов.

предназначен для определения масштабов по осям Х и Y экрана ЭЛТ. С этой целью блок вырабатывает сигналы калиброванной амплитуды и длительности .

Зная и и наблюдая соответствующие им размеры осциллограмм мы по осям Х и Y ЭЛТ, не составляет труда прокалибровать оси ЭЛТ. Обычно калибрующие импульсы представляют собой прямоугольные импульсы.

В заключении следует отметить, что характеристики реальных элементов, из которых строятся блоки ЭЛО отличаются от идеальных использованных нами при рассмотрении устройства и принципа действия каналов и блоков осциллографа. Например, полоса частот каждого из каналов ограничена. Вследствие этого, например, форма сигнала на входе канала Y и на его выходе несколько различны т.е. происходит искажение формы сигнала в канале Y. Искажение формы возможно и из-за отличия напряжения развертки во время прямого хода от строго линейного. Имеются и другие причины искажений, но характеристики современных ЭЛО позволяют с достаточно высокой точностью исследовать форму сигналов. Идет непрерывное совершенствование ЭЛО.

 

 

2.5. Основные параметры осциллографа

Полный перечень параметров осциллографа содержится в ГОСТ 9810-69.

На примере осциллографа С1-65А показаны основные из них.

1. Рабочая часть экрана осциллографа:

по горизонтали - 80 мм (10 делений)

по вертикали - 64 мм (8 делений)

2. Нормальный диапазон амплитудно-частотной характеристики тракта вертикального отклонения – 0 10 мГц

3. Входное сопротивление канала Y

 

мОм

 

4. Входная емкость, параллельная входному сопротивлению не превышает 25 пФ

5. Вход открытий и закрытий

6. Цена деления (коэффициента отклонения) устанавливается одиннадцатью ступенями от 0,005 до 10 с плавной регулировкой (увеличением цены деления) коэффициента отклонения относительного калиброванного положения не менее чем в 2,5 раза.

7. Максимально допустимая амплитуда исследуемого сигнала не превышает при работе без выносного деления 60 В (с делителем 300 В)

8. Предел допускаемой основной погрешности измерения напряжения не превышает 5 % в нормальных условиях применения.

9. Генератор развертки работает в автоколебательном и ждущем режимах и имеет однократный запуск.

Коэффициент развертки (цена деления по оси Х) имеет 18 калиброванных значений от 0,01 мкс/дел до 50 мс/дел

10. Коэффициент отклонения канала горизонтального отклонения не более 0,32 В/дел

11. Полоса пропускания канала горизонтального отклонения от 20 Гц до 3 Гц.

12. Входное сопротивление канала Х равно 1 0,2 Ом

13. Входная емкость, параллельная не более 50 пФ

14. Входное сопротивление канала Z 50 5 кОм

15. Входная емкость, параллельная входному сопротивлению не более 140 пФ.

16. Мощность, потребляемая от сети при номинальном направлении, не превышает 125 Вт.

17. Осциллограф обеспечивает свои технические характеристики в пределах норм, установленных техническими условиями через 15 мин. после включения.

18. Осциллограф допускает непрерывную работу в рабочих условиях в течение 16 часов.

19. Наработка на отказ не менее 2000 ч.

Срок службы осциллографа 7 лет

Технический ресурс 10000 ч.

20. Масса осциллографа не превышает

без упаковуи 16 кг

в укладке 32 кг

с упаковкой 70 кг

21. Габаритные размеры осциллографа

348 * 200 * 502 мм³

 

ОБЪЕКТЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ

Осциллограф С1-65А

 

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

Подготовить протокол исследований. По литературе ознакомиться с назначением и классификацией осциллографов, изучить структурную схему осциллографа С1 и принцип его действия. Обратить особое внимание на необходимость кратности периода развертки и периода сигнала для получения устойчивого изображения на экране ЭЛТ, наше назначение и режимы работы блока синхронизации.

ПРОГРАММА РАБОТЫ

1. Знакомство с лабораторным стендом и техническими данными осциллографа

2. Подготовка осциллографа к работе

3. Порядок работы с осциллографом.

5.1. По инструкции, находящейся в лаборатории необходимо ознакомиться с лабораторным стендом.

Повернув верхнюю левую ручку «Яркость» до упора против часовой стрелки, включить тумблер "Сеть". Должна загореться красная лампочка рядом с тумблером.

5.2. Подготовка осциллографа к работе

5.2.1. Описание органов управления

5.2.1.1. Электронно-лучевая трубка

Ручка - регулирует четкость изображения - фокусировку луча

Ручка - регулирует яркость изображения

Ручка - регулирует освещение шкалы

Шлиц регулирует четкость изображения - Астигматизм, используется совместно с ручкой .

5.2.1.2. Усилитель Y (Канал Y)

V/Дел - устанавливает коэффициент вертикального отклонения (нижняя ребристая ручка)

"ПЛАВНО" - обеспечивает плавную регулировку коэффициента отклонения в каждом положении переключателя V/Дел (Верхняя ручка)

Ручка - регулирует положение изображения по вертикали

Шлиц "БАЛАНС" - балансирует предусилитель вертикального отклонения в положениях 0,005; 0,01; 0,02 и 0,05 переключателя V/Дел

Шлиц - регулирует усиление усилителя при балансировке

Переключатель «» - выбирает способ подачи входного сигнала на вход усилителя Y:

Полож. - открытый вход

Полож. - открытие входного сигнала и закорачивание входной схемы усилителя

Полож. - закрытый вход (для частот ниже 1,6 Гц)

Гнездо - вход Y ()

Клемма - корпусная клемма

5.2.1.3. Синхронизация (Блок синхронизации)

Тумблер " + " - выбирает полярность запускающего сигнала, управляющего периодом развертки;

в пол. "+" - синхронизирует развертку положительным импульсом, запускающего сигнала;

в пол. "-" - синхронизирует развертку отрицательным импульсом запускающего сигнала

Тумблер ”

“ - устанавливает режим запуска схемы синхронизации

в пол. - проходят запускающие сигнала 0 + 50 МГц

в пол. - запуск только переменным сигналом частоты не ниже 30 Гц

Ручка "Уровень" - выбирает уровень исследуемого сигнала, от которого происходит запуск развертки

Ручка ВЧ - обеспечивает устойчивое изображение сигналов частотой свыше 10 мГц

Переключатель:

-выбирает источник синхронизирующего сигнала

Пол. "ВНУТР." - снутренняя синхронизация. Развертка синхронизируется сигналом, поступающим из канала Y.

Пол. "СЕТЬ" - развертка синхронизируется сигналом с частотой питающей сети

Пол. ВНЕШН. 1:1 - развертка синхронизируется внешним сигналом, поданным на гнездо Х.

Пол ВНЕШН. 1:10 - внешний синхро-сигнал ослабляется в 10 раз (При сигнале, поданном на вх. Х, превышающем 30 В)

Гнездо - Х - входное гнездо для внешнего синхронизирующего сигнала. Это гнездо используется также в качестве внешнего горизонтального входа, когда переключатель х1, х0,1, Х установлен в положение Х

5.2.1.4. Развертка (органы управления блоком развертки)

Ручка "Время/дел" - устанавливает скорость развертки (нижняя ребристая ручка)

Ручка "ПЛАВНО" - ручка над переключателем Время/дел обеспечивает плавную регулировку скорости развертки в каждом положении этого переключателя Калиброванной скорости развертки соответствует положение ручки "ПЛАВНО"

Ручки - регулируют положение изображения по горизонтали

Ручка - грубо

Ручка - плавно

Шлиц - регулирует скорость развертки во всех положениях переключателя время/дел

Перекл. "х1; х0,1; Х" - устанавливает вид развертки

Пол. х1 - цена деления переключателя время/дел равна обозначенной (При положении ручки ПЛАВНО в положении )

в пол. Х 0,1 - цена деления уменьшается в 10 раз

в пол. Х - горизонтальное отклонение осуществляется внешним сигналом, который подается на гнездо Х синхронизации

Перекл. - устанавливает непрерывный ждущий или однократный режим работы развертки

в полож. - непрерывная развертка (автоматическая, автоколеб.)

в полож. - ждущая развертка. Запуск развертки только при наличии сигнала синхронизации

в полож. - однократный запуск развертки осуществляется одиночным сигналом. Для последующего запуска необходимо нажать кнопку ГОТОВ

Кнопка ГОТОВ - свечение сигнальной лампы указывает на то, что развертка готова к запуску приходящим сигналам. После окончания цикла развертки следует вновь нажать на кнопку ГОТОВ, чтобы подготовить схему развертки к новому запуску

Гнездо - гнездо выхода генератора пилообразного напряжения

 

 

5.2.1.5. Органы управления калибратора амплитуды и длительности

Гнездо - гнездо выхода сигнала калибратора амплитуды и длительности

Перекл. – устанавливает режим калибратора (верхняя плоская ручка)

В полож. «Выкл.» - калибратор выключен

В полож. – вырабатывается выходной прямоугольный сигнал калибратора амплитуды частотой 1 кГц. Размах сигнала устанавливается нижней ребристой ручкой

В полож. - устанавливается постоянное выходное напряжение калибратора

Тумблер «СЕТЬ» - свечение сигнальной лампы указывает, что тумблер «СЕТЬ» включен и осциллограф подсоединен к сети

- клемма защитного заземления

5.2.2.1. Включение и проверка работоспособности осциллографа

Установите ручку управления на передней панели следующим образом:

А) тумблер «СЕТЬ» - (уже включен)

б) ручка управления ЭЛТ:

- против часовой стрелки

- в среднее положение

- в среднее положение

в) ручка управления каналом Y

V/дел – в положение 0,5

Плавно в положение

- в среднее положение

Перекл. «» - в положение (корпус)

г) ручки управления разверткой

Время/дел – в положение 0,5 mS

Плавно - в положение

Х1; Х0,1; Х - в положение х1

- в среднее положение обе ручки

 

- в положение

д) ручки управления синхронизацией

Уровень - по часовой стрелке

- в положение +

- в положение

- положение ВНУТР

е) ручки управления калибратором

Калибратор - в положение 2v

- в положение

Для вхождения в паспортный режим необходим прогрев блоков осциллографа в течение 15 мин. (это время прошло, пока Вы изучали органы управления осциллографа).

А.5.2.2.2. Проверка регулировок ручками управления ЭЛТ

Установите переключатель в положение и соедините кабелем гнездо калибратора с гнездом усилителя Y.

Регулируйте яркость. Для предохранения люминофора от прожигания не устанавливайте чрезмерную яркость. Проворачивайте ручку "Уровень" до получения устойчивого изображения прямоугольных импульсов на экране ЭЛТ. Ручкой выведите изображение на середине экрана.

Произведите фокусировку изображения с помощью ручки .

Прекратите подачу входного сигнала, для чего достаточно перевести переключатель в положение . Совместите ручкой линию развертки с центральной горизонтальной линией сетки.

5.2.2.3. Проверка регулировок ручками Усилителя

Установите переключатель V/дел из положения 0,5 в положение 0,2, а переключатель "Калибратор" в положение 1 В.

Установите переключатель в положение .

Поворачивайте ручку УРОВЕНЬ до получения устойчивого изображения.

Установите ручкой изображение по центру экрана. Изображение представляет собой прямоугольные импульсы. Размер амплитуды изображения должен составить 5 делений. Если амплитуда изображения иная, подстройте ее переменным резистором выведенным под шлиц на переднюю панель.

Поверните ручку ПЛАВНО против часовой стрелки до упора. Изображение должно уменьшится не менее чем в 2,5 раза.

Ручку "ПЛАВНО" возвратите в положение .

5.2.2.4. Регулировка ручками синхронизации

Установите переключатель в положение . Вращайте ручку УРОВЕНЬ по всему диапазону. Устойчивое изображение появится только тогда, когда засинхронизируется развертка (В положение изображение есть всегда, хотя и не всегда устойчивое) возвратите переключатель в положение . Установите тумблер «» в положение «-». Линия развертки начнется на отрицательной части импульса. Переключите тумблер в положение «+». Линия развертки начнется на положительной части прямоугольного импульса.

5.2.2.5. Регулировка развертки

Установите переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛ в положение 0,5 mS, а переключатель х1; х0,1; Х в положение х1 (т.е. при выключенной растяжке).

Вращайте ручку по всему диапазону. Изображение будет перемещаться по горизонтали. Ручка дает возможность более точно установить изображение в нужном положении. Возвратить начало изображения к левой линии сетки.

Поверните ручку ПЛАВНО переключателя ВРЕМЯ/ДЕЛ в крайнее левое положение до упора. Скорость развертки увеличится не менее чем в 2,5 раза. Возвратите ручку "ПЛАВНО" в положение .

Установите переключатель в положение . Снимите сигнал со входа Y, отсоединив кабель от гнезда вх.Y. Выключите калибратор. Нажмите кнопку ГОТОВ. Индикаторная лампа кнопки ГОТОК загорится, что свидетельствует о готовности схемы к запуску. Подайте сигнал на гнездо Y. Прикоснувшись, например, проводом входа Y. На экране на мгновение появится изображение и индикаторная лампа погаснет.

Верните переключатель в положение . Ручками и установите линию развертки по горизонтальной оси ЭЛТ. Подрегулируйте яркость. Переключатель входа поставить в .

5.3. Порядок работы с осциллографом

5.3.1. Балансировка усилителя

Устанавливайте переключатель V/дел сначала в положение 0,05 а затем в положение 0,005. Если линия развертки смещается по вертикали, необходима балансировка, для чего:

а) в положении переключателя и 0,05 переключателя V/дел установите линию развертки в центре экрана ЭЛТ ручкой

б) установите переключатель V/ДЕЛ в положение 0,005 и при помощи шлица "БАЛАНС" возвратите линию развертки в положение, которое она занимала при 0,05.

в) Повторяйте чередующиеся операции п.п. а) и б) до тех пор, пока линия развертки перестанет перемещаться при переключении переключателя. V/ДЕЛ из положения 0,05 в положение 0,005

 

5.3.2. Калибровка коэффициентов отклонения усилителя Y

(Установка масштабов по оси Y)

Установите переключатель V/ДЕЛ в положение 0,5 В, а "калибратор" в положение 2V. Соедините гнездо калибратора с гнездом