Принципы радиоизмерений Исследование стабилизированного выпрямителя Исследование усилительных каскадов Расчет трехфазной цепи Исследование нелинейных цепей постоянного тока Исследование электрических фильтров

Лабораторные работы по электронике и электротехнике

У электронных вольтметров имеются два входных зажима, к которым подводится измеряемое напряжение U. Один зажим соединен с корпусом вольтметра, его называют кор­пусным и обозначают ┴. Другой зажим называют потенци­альным. При подключении в цепь электронных вольтмет-ров следует соблюдать важное правило: корпусный зажим вольтметра должен быть соединен с корпусным зажимом генератора или общей точкой цепи. В тех случаях, когда ни одна точка цепи, на которой измеряется напряжение, не соединена с корпусом генератора, присоединять корпус­ный зажим вольтметра следует к той точке цепи, потенци­ал которой ближе к нулевому. При работе с аппаратурой следует также следить за тем, чтобы корпусы приборов не касались друг друга. При несоблюдении этих правил погрешность измерений возрастает.

Корпусный и потенциальный зажимы легко определить экспериментально. Для этого переключатель пределов вольтметра нужно установить на 1 В (доли вольта) и пооче­редно дотрагиваться пальцем до каждого входного зажима вольтметра. При прикосновении к корпусному зажиму стрелка прибора или остается на месте, или слегка прибли­жается к нулевой отметке, а при прикосновении к потенци­альному зажиму она заметно отклоняется вправо.

Таким образом, при измерении напряжений следует на­сколько возможно уменьшить создаваемые погрешности. Для этого нужно брать приборы с большими внутренними сопротивлениями и выбирать пределы измерения так, чтобы при измерении стрелка прибора отклонялась на возможно больший угол.

Измерение токов с помощью электронных вольтметров. Для определения тока, текущего в некоторой ветви, не­обходимо измерительный прибор включить последовательно с нагрузкой (в разрыв цепи), причем внутреннее сопротивление прибора должно быть много меньше сопротивления ветви, в которую этот прибор включен. Только в этом случае ток в цепи будет практически таким же, как и при отсутствии прибора. Электронные вольтметры с большими входными сопротив­лениями (от долей до десятков мегаОм) позволяют измерять напряжения в высокоомных цепях, не внося реакции за счет подключения прибора. Но именно из-за большого входного сопротивления их нельзя включать в цепь последовательно с нагрузкой, поскольку это резко уменьшает ток в цепи. Однако производить измерения в цепях переменного тока следует все же именно электронными приборами, посколь­ку такие приборы работают в широком диапазоне частот и потребляют от измеряемой цепи малую мощность, что су­щественно при работе с большинством электронных цепей. Чтобы измерить ток с помощью электронного вольтметра; поступают следующим образом. В ветвь, в которой необ­ходимо измерить ток, последовательно с нагрузкой включа­ют резистор Rш. Падение напряжения на этом резисторе измеряют с помощью электронного вольтметра. Ток, те­кущий через резистор Rш, а следовательно, и во всей цепи, I=U1/Rш, где-U1 — напряжение вольтметра, включенно­го параллельно резистору Rш. Включать резистор сле­дует в разрыв проводника, идущего от корпуса генератора. В этом, случае корпусная точка измерительного прибора соединяется с корпусом генератора, что обеспечивает наи­лучшую стабильность работы прибора. Чем больше отли­чаются потенциалы корпусов генератора и электронного вольтметра, тем сильнее влияние различных дестабилизи­рующих факторов (паразитных емкостей) наводок, каса­ния рук оператора и т. д. Поскольку падение напряжения на измерительных резисторах невелико, то вольтметры, из­меряющие падения напряжений на таких резисторах, осо­бенно чувствительны к разности потенциалов корпусов ге­нератора и вольтметра.

Покажем, каким образом следует правильно выбирать измерительные резисторы Rш. Чем меньше сопротивление Rш, тем меньше (при прочих равных условиях) падение на­пряжения на резисторе и тем труднее точно его измерить, поскольку больше сказываются различные наводки, неста­бильность в работе аппаратуры и т. д. Таким образом, для удобства измерения сопротивление Rш, а следовательно, и падение напряжения на нем должны быть возможно боль­шими. Однако увеличивать Rш можно только до тех пор, пока это не вызывает заметного уменьшения тока в ветви. На прак­тике принято считать, что если Rш <0,1Zн, где Zн — мо­дуль сопротивления ветви, то ток при включении резистора Rш остается практически таким же, каким был до его вклю­чения. Таким образом, резистор Rш должен иметь самое большое сопротивление, при котором не возникает замет­ного уменьшения тока в ветви. Следовательно, чтобы пра­вильно выбрать резистор Rш, следует знать примерное зна­чение сопротивления цепи, в которой необходимо измерять ток. Значение сопротивления цепи можно определить либо аналитически, например из предварительного расчета, либо экспериментально, с помощью приближенного измерения. При выборе измерительного резистора Rш нужно учитывать, что в наших стендах имеются резисторы сопротивлением I, 10 и 100 Ом.

В некоторых случаях ток в цепи можно найти, измерив напряжение на резисторе, сопротивление которого известно. При этом необходимость включения измерительного резисто­ра отпадает. 

Рис.2.4. Блок-схема осциллографа

2.3. Электронный осциллограф

Электронный осциллограф позволяет визуально наблюдать и иссле­довать амплитуды и формы токов и напряжений в различных участках радиотехнических схем. Hа экране электронно-лучевой трубки можно наблюдать быстро протекающие электрические процессы. Осциллограф является универсальным измерительным прибором, с помощью которого можно определять напряжения, токи, мощности, фазовые сдвиги, часто­ту, глубину модуляции и другие характеристики электрических схем в широком диапазоне частот. Пользуясь осциллографом, можно получать как качественные, так и количественные характеристики процессов в исследуемых схемах. Современный электронный осциллограф представляет собой довольно сложное устройство с рядом вспомогательных блоков.

На рис.2.4 показана блок-схема осциллографа, предназначенного для измерительных целей.

2.3.1. Канал вертикального отклонения

Исследуемое напряжение подается на входной делитель усилителя вертикального отклонения (вход У ). Назначение этого делителя - уменьшить напряжение исследуемых сигналов до такого значения, при котором первый каскад усилителя будет работать без нелинейных иска­жений. Входной делитель должен иметь постоянный коэффициент деления во всем диапазоне частот, на который рассчитан осциллограф: напряжение должно делиться ступенями, кратными 10; входное сопротивление должно быть возможно больше; входная емкость - возможно меньше. Таким требованиям отвечает так называемый компенсированный делитель-аттенюатор» Практическая схема аттенюатора показана на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Принципиальная схема входного аттенюатора

С4 - входная емкость первого каскада усилителя, резистор R -сопротивление утечки.

Для того, чтобы при любом положении переключателя коэффициент деления не зависел от частоты, необходимо выполнение равенства постоянных времени:

t4=R4C4=t5=R5C5=t2=

Входное сопротивление канала вертикального отклонения на зажимах "I" и "2" составляет 0 или 1,0 МОм, входная емкость -(30÷40) пф.

В некоторых осциллографах предусмотрен низкоомный вход, исполь­зуемый для исследования высокочастотных или широкополосных сигналов. Такие сигналы подаются через коаксиальный кабель, соединяющий источник сигнала с осциллографом. Волновое сопротивление кабеля равно 50 или 75 Ом, поэтому для согласования тракта на входе осциллогра­фа переключателем П1 включается резистор R1, сопротивление которого также равно 50 или 75 0м.

Усилитель вертикального отклонения увеличивает входной сигнал до такого уровня, который необходим для его наблюдения на экране осциллографа (это зависит от чувствительности по вертикали применяе­мой для данного типа осциллографа электронно-лучевой трубки). Основ­ным требованием к усилителю является отсутствие искажений формы сиг­нала при усилении. Для сигналов сложной формы усилитель осциллографа должен в одинаковой мере усилить все составляющие сигнала и не изменить их фазовых сдвигов . Другими словами усилитель вертикального отклонения должен иметь большую полосу пропускания (быть широкополосным). В усилителе вертикального отклонения предусматривает­ся возможность плавного изменения коэффициента усиления с целью установления на экране осциллографа нужного размера исследуемого сигнала.


Исследование выпрямителя однофазного и трехфазного токов