Скачать: otchet-el-ka.zip [599,79 Kb] (cкачиваний: 27)

 

КАФЕДРА «АВТОМАТИЗАЦИИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ЭЛЕКТРОНИКА»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫПОЛНИЛ:

ПРОВЕРИЛ:

Доцент

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Изучение работы электронного осциллографа GOS-620FG, источника питания постоянного тока, функционального генератора GFG – 8210

Цель работы:

1)изучение принципов работы и устройства электронного осциллографа;

2)изучение способов измерения его основных характеристик;

3)изучение принципов работы и устройства источника питания постоянного тока;

4)изучение принципов работы и устройства функционального генератора GFG – 8210

1. Принцип действия и устройство электронного осциллографа

1.1. Структурная схема осциллографа GJS-620FG

Упрощенная структурная схема осциллографа GJS-620FGпоказана на рис.1. Исследуемое напряжение через открытый или закрытый (для постоянной составляющей) вход Yподается на регулируемый делитель напряжения, предназначенный для ступенчатой или плавной регулировки чувствительности канала вертикального отклонения. Пройдя через усилитель, напряжение поступает на вертикально отклоняющие пластины Y ЭЛТ, вызывая отклонение электронного луча по вертикали.

Для временной развертки исследуемого напряжения на горизонтально отклоняющие пластины Х подается пилообразное напряжение развертки. Прямой ход "пилы" формируется при подаче на генератор отрицательного скачка напряжения с триггера управления разверткой, который опрокидывается поступающим на его вход очередным импульсом синхронизации. Когда пилообразное напряжение достигает некоторого значения, определяющего амплитуду развертки, это напряжение, воздействуя на триггер, приводит его и генератор развертки в исходное состояние.

Генератор пилообразного напряжения развертки может работать в ждущем или непрерывном режиме. В промежутки между прямыми ходами "пилы" на одну из двух блокирующих пластин ЭЛТ с формирователя импульсов гашения (управляемого тем же триггером) поступают импульсы, создающие между этими пластинами разность потенциалов, достаточную для отклонения луча за пределы экрана. При этом происходит "гашение" обратного хода электронного луча.

Чтобы соблюдалась синхронность напряжения развертки и исследуемого сигнала, опрокидывание триггера происходит синхроимпульсами, вырабатываемыми в синхронизирующем устройстве с частотой, равной частоте сигнала, поступающего на вход Y (режим внутренней развертки). В некоторых случаях (например, когда нужно наблюдать сдвиги исследуемого сигнала по отношению к некоторому другому сигналу) бывает целесообразно синхронизировать (запускать) развертку другим внешним сигналом или напряжением в сети. Для этого переключатель устанавливается в соответствующее положение. При необходимости (например, для получения фигур Лиссажу) предусмотрено отключение пилообразного напряжения развертки от входа усилителя горизонтального отклонения и подача на него переменного напряжения от внешнего источника через клемму "вход1 (Х)". (При этом периодическое "гашение" ЭЛТ прекращается).

В осциллографе предусмотрена возможность яркостной модуляции электронного пятна путем подачи напряжения от внешнего источника на модулятор ЭЛТ через вход Z(на задней стенке осциллографа).

Для калибровки чувствительности каналов отклонения и длительности развертки используется сигнал калибратора в виде стабильного по частоте и амплитуде прямоугольного напряжения (1кГц с амплитудой 2В) или в виде постоянного калиброванного положительного напряжения.

Очевидно, что чувствительности каналов вертикального и горизонтального отклонения могут быть определены как:

S_y = Y/U_y = K_y * S_ny ; S_x = X/U_x = K_x* S_nx, (1)

где K_y , K_x - коэффициенты усиления сигнала; S_ny, S_nx – чувствительность отклоняющих пластин; U_xи U_y – сигналы на входе соответствующих каналов. Разумеется, величины Х, Y и U_x, U_y должны характеризовать один и тот же параметр сигнала: если, например, за Х или Y принимать размер (полный размах) осциллограммы по горизонтали Х_mm или вертикали Y_mm, то U_x или U_y также должны соответствовать полному размаху U_mm входного напряжения на соответствующем канале. (Заметим, что при гармоническом сигнале этот размах в 2 раза больше эффективного значения).

При развертке исследуемого сигнала с помощью пилообразного напряжения масштаб осциллограммы по вертикали обычно выражают коэффициентом отклонения

K_от = 1/S_y= U _mm /Y_mm, (2)

а масштаб по горизонтали - коэффициентом развертки

К_р = Т_пр/Х_mm = pT_y/X_p, (3)

где р – целое число периодов напряжения U_y , умещающих на осциллограмме; Х_р – их общая длина.

Рабочая полоса частот вертикального и горизонтального каналов определяется частотными свойствами соответствующих усилителей. Поэтому для возможности исследования сигналов, частоты которых лежат за пределами полосы пропускания усилителей, предусмотрена возможность их подачи непосредственно на отклоняющие пластины Х или Y (при этом величина сигнала должна быть достаточной для непосредственного отклонения им электронного луча). Поскольку отклоняющие пластины имеют постоянный потенциал относительно корпуса около 50 В, подача внешнего сигнала на каждую из них допускается только через внешние разделительные конденсаторы.

1.2. Орган управления и соединение

ОсциллографGJS-620FG имеет следующие органы (рис.1):

1- выход «калибратора» - для калибровки осциллографа;

2- ручка "ЯРКОСТЬ" – для регулировки яркости луча ЭЛТ;

3- ручка "ФОКУС" – для фокусировки луча;

4- поворот луча – для регулировки изображения параллельно линиям шкалы;

6- тумблер "СЕТЬ" – для включения прибора, при этом загорается индикаторная лампочка (5);

7, 22- «Вольт/Деление» – устанавливают коэффициенты отклонения каналов от 5 мВ/дел до 5 В/дел;

8- «Канал 1» - вход канала 1 в режиме X-Y, входной канал оси X;

9, 21- «Плавно» - плавное изменение коэффициентов отклонения каналов;

10, 18- переключатель режима входов усилителя «AC» - закрытый вход; «DC» - открытый вход; «GND» - вход усилителя отключается от источника сигнала и заземляется;

11, 19- «Положение» - Регулировка положения лучей обеих каналов по вертикали;

12- «ПОПЕРЕМЕННО/ПООЧЕРЁДНО» - когда кнопка отжата в двухканальном режиме, режим работы коммутатора выбирается автоматически исходя из положения ручки (7), при нажатии на кнопку коммутатор принудительно переключается в режим попеременный;

 

 

13, 17- ручка «БАЛАНСИРОВКА» – для балансировки каналов 1 и 2;

14- переключатель «РЕЖИМЫ» – переключатель режима работы усилителя (СН1- на экране наблюдается сигнал канала 1; СН2- на экране наблюдается сигнал канала 2; ALT- на экране наблюдается изображение обоих каналов; ADD- на экране наблюдается алгебраическая сумма или разность каналов;

15- гнездо «ЗАЗЕМЛЕНИЕ» – для подключения заземления;

16- кнопка «ИНВЕРТИРОВАНИЕ КАНАЛА 2» - для инвертирования сигнала в канале 2;

20- гнездо «Канал 2» – вход канала 2 в режиме X-Y, входной канал оси Y;

23- переключатель «ИСТОЧНИК» – для выбора внутренней или внешней синхронизации;

24- гнездо «ВНЕШНИЙ» – для подачи внешнего сигнала синхронизации;

25- ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ «РЕЖИМ РАБОТЫ» – для выбора режима запуска развёртки;

26- кнопка «ПОЛЯРНОСТЬ» – для выбора полярности синхронизирующего сигнала;

27- кнопка «СИНХРОНИЗАЦИЯ» – для выбора режима работы запуска развёртки;

28- ручка «УРОВЕНЬ» – для выбора уровня исследуемого сигнала, при котором происходит запуск развёртки;

29- ручка «ВРЕМЯ/ДЕЛЕНИЕ» – для установки коэффициента развёртки от 0,2 мкс/дел до 0,5 с/дел, при переводе в положение X-Yобеспечивается наблюдение фигур Лиссажу.

30- ручка «РАЗВЁРТКА ПЛАВНО» – для плавной регулировки коэф-фициента развёртки;

31- кнопка «х10» - для увеличения скорости развёртки в 10 раз;

32- ручка «ПОЛОЖЕНИЕ» - для перемещения изображения по горизонтали.

Органы управления функционального генератора:

39- гнездо «ВЫХОД ГЕНЕРАТОРА» с волновым сопротивлением 50 Ом;

40- переключатель «ФУНКЦИИ» - для выбора формы сигнала (синус треугольник прямоугольник);

42- переключатель «ЧАСТОТНЫЙ ДИАПАЗОН» - для установки диапазона частоты выходного сигнала (1 МГц, 100 кГц, 10 кГц, 1 кГц, 100 Гц, 10 Гц и 1 Гц);

44- ручка «ЧАСТОТА» - для плавной перестройки частоты;

45- ручка «УРОВЕНЬ» - для изменения амплитуды выходного сигнала.

1.3. Технические данные осциллографа GOS-620FG

Канал вертикального отклонения Y:

- полоса пропускания при непосредственном входе – от 0 до 20 МГц для коэффициентов отклонения от 5 мВ/дел до 5В/дел. При выключенном усилении в 5 раз;

- входное сопротивление при открытом входе – 1 Мом±2% при входной емкости 128±2пФ.

Канал горизонтального отклонения Х (развертка):

- допустимое значение основной погрешности коэффициента развёртки ±3% при выключенной растяжке и ±5% при включенной растяжке;

- коэффициент развёртки осциллографа от 0,2 мкс/дел до 0,5 с/дел;

- предельная растяжка развёртки – 10 раз (до 100 нс/дел).

Внешняя синхронизация:

- синхронизирующий сигнал – от 0 до 0,2 В, в диапазоне частот 20 Гц – 2 МГц и от 0 до 0,8 В, в диапазоне частот 2 МГц – 20 МГц;

- входное сопротивление – 1Мом±2% при входной ёмкости 25±2 пФ.

Внутренняя синхронизация обеспечивается при уровнях входного сигнала:

- в диапазоне частот входного сигнала – от 20 Гц – 2 МГц не менее 0,5 дел.;

- в диапазоне частот входного сигнала – от 2 МГц – 20 МГц 1,5 дел.;

- ТВ сигналом при амплитуде импульса синхронизации не менее 1В.

Калибратор выдает импульсный сигнал положительной полярности:

- частота 1±0,02 кГц;

- амплитуда 2±0,04 В;

- выходное сопротивление 1 кОм.

Питание прибора – от сети 115 или 230В±15% с частотой 50±0,5Гц или 60±0,5Гц с содержанием гармоник до 5%.

Время прогрева – не более 15 мин.

 

2. Принцип действия и устройство источника питания постоянного тока

2.1. Назначение

Регулируемый источник питания серии GPS, предназначен для питания радиотехническихустройств стабилизированным постоянным напряжениемили током и может использоватьсяв лабораторных и производственных условиях.

Прибор, в зависимости от типа, реализован в виде нескольких независимых источников питания в одном корпусе. С помощью переключателей на лицевой панели задается один из трех режимов работы: независимый, последовательный или параллельный. В независимомрежиме обеспечивается возможность независимой регулировки напряжения и тока на выходе каждого из источников. Изоляция выходных цепей обоих источников в данном режиме выдерживает постоянное напряжение до 300 В между выходом и корпусом прибора и между выходом первого и выходом второго источников. При включении последовательного или параллельного режимов работы выходы источниковсоединяются автоматически, а управление выходными параметрами осуществляется на правом источнике. В режиме соединения на ведущем (правом) источнике появляются внутренние помехи (нестабильность, пульсации выходных параметров), уровень которых пропорционален изменению значений величин на выходах обоих источников.

Источники СН1 и СН2 собраны на транзисторной базе и обеспечивают точную регулировку постоянных значений выходного напряжения/тока: при максимальном токе нагрузки выходное напряжение регулируется в пределах от минимального до номинального значений, при меньших значениях тока нагрузки возможна регулировка обоих параметров.

Источники СН3 и СН4 собраны на транзисторной базе и обеспечивают регулировку постоянных значений выходного напряжения в соответствии со спецификацией для этих источников. Выходное напряжение регулируется в пределах от минимального до номинального значений.

Органы контроля и индикации передней панели прибора отображают: в режиме стабилизации выходного напряжения (при независимой работе или в режиме соединения) - достижение предела по току (в случае перегрузки или короткого замыкания), в режиме стабилизации выходного тока (только при независимой работе) - снижение напряжения ниже уровня срабатывания схемы защиты от перегрузки. Переключение из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока (в режим ограничения по току - в случае соединения источников) и наоборот происходит автоматически при переходе выходным током/напряжением заданного предела.

Источника снабжены цифровыми индикаторами, расположенными на лицевой панели прибора, на которых отображаются значения выходных параметров. В режиме соединения индикаторы ведущего и ведомого источников используются для контроля значений выходных параметров, а регулировка выходного напряжения и тока осуществляется органами управления ведущего.

Прибор перенастраивается при работе на динамическую нагрузку.

2.2. Технические характеристики

2.2.1. Режимы работы

Независимый - два независимых регулируемых источника. Выходное напряжение/ток регулируются от 0 до номинального значения.

Последовательный - выходы регулируемых источников соединяются последовательно: выходное напряжениерегулируется от 0 до удвоенного номинального значения, выходной ток - от 0 до номинального значения, либо с выходов ведущего/ведомого источников снимается напряжение положительной/отрицательной полярности в, пределах от 0 до номинального значения, выходной ток при этом изменяется от 0 до номинального значения.

Параллельный - выходы регулируемых источников соединяются параллельно: выходное напряжение - регулируется от 0 до номинального значения, выходной ток - от 0 до удвоенного номинального значения.

2.2.2. Режим стабилизации выходного напряжения

ØВыходное напряжение плавно регулируется от 0 до номинального значения.

Ø Нестабильность выходного напряжения:

·при изменении напряжения питания -<_ 0,01 %+, мВ,

·при изменении тока нагрузки -

-≤ 0,01 %+3 мВ (при I_{ном..нагр} ≤ 3 А),

-≤ 0,02 %+5 мВ (при I_{ном.нагр}>3 А);</sub>

ØВремя установления выходного напряжения ≤ 100 мкc(при 50 %-ом изменении нагрузки и I_min.нагр.=0,5 А).

ØПульсации выходного напряжения: ≤ 1.0 мВ среднеквадратического значения с частотой 5 Гц...1 МГц.

Ø Температурный коэффициент ≤ 3 х 10^-4 U_вых./°С.

2.2.3. Режим стабилизации выходного тока

ØВыходной ток плавно регулируется от 0 до номинального значения.

ØНестабильность выходного тока:

·при изменении напряжения питания - ≤ 0,2 %+3 мА,

·при изменении напряжения на нагрузке - ≤ 0,2 %+3 мА,

ØПульсации выходного тока ≤ 3 мА среднеквадратического значения.

2.2.4. Режимы соединения

Параллельный

Нестабильность выходного напряжения:

· при изменении напряжения питания - ≤ 0,01 %+3 мВ,

· при изменении тока нагрузки -

- ≤ 0,01 %+3 мВ (при I_{ном.нагр}.≤3 А),

-≤ 0,02 %+5 мВ (при I_{ном.нагр.}>3 А);</sub>

Последовательный

ØРежим источника напряжения положительной и отрицательной полярности (рис. 7.4):

·нестабильность выходного напряжения - значения аналогичные режиму параллельного соединения;

·дополнительная погрешность установки выходного напряжения ведомого источника при изменении напряжения на выходе ведущего -≤0,5%+10 МФ (относительно показаний на ведущем источнике);

ØРежим увеличения выходного напряжения (рис. 7.3):

·нестабильность выходного напряжения -

-при изменении напряжения питания - ≤ 0,01 %+5 мВ,

-при изменении тока нагрузки - ≤ 300мВ.

2.3. Назначение органов управления и индикации

Перевод обозначений органов управления и индикации

Название органа управления/индикации	Перевод
ОРГАНЫ ИНДИКАЦИИ
C.V. (CONSTANT VOLTAGE)	Режим стабилизации напряжения
С.С. (CONSTANT CURRENT)	Режим стабилизации тока
ОРГАНЫ УПРАВЛЕНИЯ
VОLТАGЕ	Напряжение
CURRENT	Ток
AMPS/VOLTS (AMPERES/VOLTAGES)	Амперы/Вольты
MASTER	Ведущий
SLAVE	Ведомый
ТRАСКING	Слежение
INDEP. (INDEPENDENT)	Независимый
SERIES	Последовательное соединение
PARALLEL	Параллельное соединение
OVER LOAD	Перегрузка
POWER	Сеть
ON	Включено
OFF	Выключено
АС (ALTERNATIHG CURRENT)	Переменный ток
GND (GROUND)	Корпус

Органы управления и индикации передней панели

 

Рис.2. Передняя панель

Органы управления задней панели

№ поз.	Наименование	Назначение
(31)		Держатель предохранителя
(32)	AC~	Колодка подключения шнура питания
(33) (34)	АС SELECTOR	Переключатели величины напряжения питания
(35)		Решетка вентилятора

 

Рис.3. Задняя панель

3. Принцип действия и устройство функционального генератора GFG – 8210

3.1. Назначение

Функциональный генератор данной серии представляет собой источник сигнала стабильной частоты в диапазоне до 14 МГц, с малыми гармоническим искажением сигнала. Предназначены для тестирования речевого сигнала, испытаний на вибростойкость, испытания и настройки систем автоматического регулирования, ультразвуковых исследований и т.д.

Прибор обладают возможностями линейного и логарифмического свипирования по частоте; оснащен встроенным электронно-счетным частотомером. Применение возможности свипирования по частоте упрощают задачу нахождения резонансных точек звуковых динамиков, контуров с частотными фильтрами и других контуров и схем. для исследования формы и преобразования сигнала можно подключить осциллограф. Частотомер может быть использован для измерения частоты внешнего сигнала до 150МГц.

Особенности

Ÿ Генерация сигнала с низким искажением (синусоидальной, треугольной и прямоугольной формы) и пилообразной формы,

Ÿ Диапазон частот разбит на восемь декад: 4. 0,1Гц-10МГц

Ÿ Регулируемые время и глубина свипирования, как в линейном, так и логарифмическом масштабе.

Ÿ Возможность искажения и инвертирования формы сигнала,

Ÿ Управление частотой генератора внешним напряжением.

Ÿ Режимы внутренней или вешней частотной и амплитудной модуляций.

Ÿ Дополнительный вывод для подключения ТТЛ микросхем или КМОП-структуры с регулируемой амплитудой сигнала для различных серий КМОП.

Ÿ Основной 54-омный выход с возможностью смещения сигнала постоянным напряжением и возможностью ослабления на 40 дБ (-20дБ/-20дБ).

Ÿ В комплект включены два соединительных шнура.

3.2. Технические данные

1. Основные характеристики
Частотный диапазон	0,1Гц-10МГц (8 поддиапазонов)
Амплитуда	≥10В (при 50-омной нагрузке)
Полное сопротивление, Ом	50±10 %
Атеньюатор	2 атеньюатора по -20дБ±1дБ
Смещение постоянного напряжения	<-5В…>5В при 50-омной нагрузке
Изменение скважности сигнала	85%:15%:85% до 1МГц настраивается непрерывно во всём диапазоне
Погрешность установки частоты по встроенному частотомеру	1.10-5± 1 импульс счёта
Нестабильность частоты	Не более .Fн – номинальное значение частоты
Дисплей	6-разрядный светодиодный
2. Сигнал синусоидальной формы
Коэффициент нелинейных искажений	≤3% на частоте 1 КГц
Неравномерность АЧХ	<0.45 дБ (±5%)
3. Сигнал треугольной формы
Линейность	≥98%, 0,3Гц-100кГц ≥95%, 100кГц-10МГц
4. Сигнал прямоугольной формы
Симметрия	±2%, 0,3 Гц-100кГц
Время нарастания или спада	≤35нс при максимальном выходном сигнале (при 50-омной нагрузке)
5.КМОП - выход
Уровень логической единицы	4В до 14,5В ± -0,5В
Время нарастания или спада	≤120нс
6.ТТЛ выход
Уровень логической единицы	≥3В
Нагрузочная способность	20 входов ТТЛ
Время нарастания или спада	≤25нс
7. Управляемая частотой внешним напряжением
Входное напряжение	0B-10±1B (100:1)
Входное сопротивление	l0кОм±10%
8.Режим свипирования
Установка свипирования/вручную	Переключатель
Глубина свипирования	Макс. соотношение 100:1; настраивается во всём диапазоне
Время свипирования	0,5-30сек, настраивается во всём диапазоне
Режим свипирования	Переключатель Lin/Log (линейное/логарифмическое)
Выход контроля	0В…10В±1В
9.Частотомер
Режим измерения Внутренний Внешний	Переключатель
Диапазон измерения внутренний Внешний	0,1Гц-10МГц 5Гц-150МГц
Погрешность измерения	Погрешность опорного генератора±-1 импульс
Опорный генератор	±10-5 (23°С± -5°С) после 30 минут разогрева ±2*10-5 (0°С ±50°С)
Разрешение	Максимальное разрешение l0 нГц для 1 Гц и 0,1 Гц - для 100МГц
Полное входное сопротивление	1 МОм/150пФ
Чувствительность	≤35мВ ср.кв. (5Гц-100МГц) ≤45мВ ср.кв. (100МГц-150МГц)
13. Общие
Напряжение питающей сети	Переменный ток 115В, 230В±15%, 50/60Гц
Условия эксплуатации .	Помещение, высота над уровнем моря до 2000м. Комнатная температура 0-40С Относительная влажность 80% (максимум)
Температура и влажность для хранения	-10°С - +70°С 70% (максимум)
Состав комплекта	GTL-101 х2 Руководство по эксплуатации х 1
Размеры	251(ширина)х91(высота)х291(длина) м/м
Вес	2,2 кг

1. Генератор обеспечивает свои технические характеристики в пределах норм после времени прогpeвa, равного 30 минутам.

2. Параметры генератора соответствуют техническим характеристикам при питании от сети, напряжением 115 или 220 В ±15% частотой 500,5 Гц или 50±0,5 Гц с содержанием гармоник до 5%.

3. Мощность, потребляемая прибором от сети переменного напряжения при номинальном напряжении не превышает l8В*А.

4. Прибор допускает непрерывную работу в рабочих условиях эксплуатации в течение 8 часов.

5. Рабочая температура: от 15 до 300С при относительной влажности: 80% (макс.).

6. Максимально допускаемая рабочая температура: от 0 до 400С при относительной влажности: 85% (макс.).

7. Габаритные размеры (мм): 251 (высота)91 (ширина) 291 (глубина).

8. Вес: приблизительно 2,2 кг.

9. Температура хранения от -100С до +700С, при влажности 70%.

3.3. Назначение органов управления

Перевод обозначений органов управления

POWER

FREQUENCY

SWEEP ON

SWEEPOFF

SWEEP ТIМE

SLOW

FAST

LOG

LIN

SWEEP RATE

MODULATION DEPTH

ADJUST

CMOS

TTL

OFFSET

AMPLITUDE

OUTPUT

GATE

OVER

EXTERNAL

INTERNAL

COUNTER

VСF (VOLTAGE CONTROL FREQUENCY)

DUTY

СЕТЬ

ЧАСТОТА

СВИПИРОВАНИЕ ВКЛЮЧЕНО СВИПИРОВАНИЕ ВЫКЛЮЧЕНО

ВРЕМЯ СВИПИРОВАНИЯ

МЕДЛЕННО

БЫСТРО

ЛОГАРИФМИЧЕКОЕ

ЛИНЕЙНОЕ

ГЛУБИНА СВИПИРОВАНИЯ

ПАРАМЕТРЫ МОДУЛЯЦИИ

РЕГЛИРОВАТЬ

КМОП

ТТЛ

СМЕЩЕНИЕ

АМПЛИТУДА

ВЫХОД

СЧЕТ

ПЕРЕПОЛНЕНИЕ

ВНЕШНИЙ

ВНЕШНИЙ

ЧАСТОТОМЕР

ПНЧ (ВХОД ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЕ-ЧАСТОТА)

СКВАЖНОСТЬ