3.4 Содержание отчета

1) Порядковый номер, наименование и цель лабораторной работы.

2) Опыт 3.3.1: рисунок 3.6; таблица 3.1; формулы (3.25).

3) Опыт 3.3.2: рисунок 3.7; таблица 3.2; формулы (3.26), (3.27); векторные диаграммы токов и напряжений последовательной цепи при согласном и встречном включении индуктивно связанных катушек.

4) Опыт 3.3.3: рисунки 3.8, 3.9; таблица 3.3; формулы (3.23); векторная диаграмма токов и напряжений воздушного трансформатора при ёмкостной нагрузке.

5) Выводы по лабораторной работе.

3.5 Контрольные вопросы

1) Какие электрические цепи называют индуктивно связанными ?

2) Что такое согласное и встречное включение индуктивно связанных катушек ?

3) Что понимают под взаимной индуктивностью двух катушек и от каких факторов она зависит ?

4) Как индуктивная связь влияет на величину эквивалентного реактивного сопротивления последовательно соединенных катушек при согласном и встречном включении ?

5) Как по величине тока при последовательном соединении индуктивно связанных катушек определить характер включения (согласное или встречное) ?

6) Запишите в символической форме выражения для определения величины напряжения на индуктивно связанных катушках при согласном и встречном включении.

7) Нарисуйте векторную диаграмму для последовательного соединения двух индуктивных катушек при согласном и встречном включении.

8) Что называют воздушным трансформатором и для чего он предназначен ?

9) Запишите в символической форме уравнения воздушного трансформатора.

10) Как опытным путем определить величину взаимной индуктивности двух катушек, включенных в электрическую цепь по схеме воздушного трансформатора ?

4 Лабораторная работа № 8. Определение характеристик периодических сигналов с помощью осциллографа

Цель работы: изучение устройства и принципа действия осциллографа и приобретение практических навыков при работе с ним, а также экспериментальное определение основных характеристик периодических сигналов: амплитуды, периода и частоты.

4.1 Основные теоретические сведения

4.1.1 Краткое описание и принцип работы осциллографа с1 – 65а

Осциллограф универсальный С1 – 65А предназначен для исследования формы электрических сигналов путем визуального наблюдения и измерения их амплитудных и временных параметров. Общий вид осциллографа приведен на рисунке 4.1. Принцип работы осциллографа и взаимодействие основных узлов поясняется структурной схемой, приведенной на рисунке 4.2.

Структурная схема осциллографа содержит:

– осциллографический индикатор — электронно-лучевую трубку (ЭЛТ);

– канал вертикального отклонения, включающий: входной аттенюатор, предварительный усилитель (предусилитель), линию задержки, выходной усилитель, предусилитель синхронизации;

– канал горизонтального отклонения, включающий: схему синхронизации, блок развертки, усилитель горизонтального отклонения;

– усилитель Z (усилитель подсвета);

– калибратор амплитуды и длительности;

– блок питания.

Электронно-лучевая трубка служит для визуального наблюдения формы исследуемых электрических сигналов.

Рисунок 4.1 – Общий вид осциллографа С1 – 65А

Рисунок 4.2 – Структурная схема осциллографа С1 – 65А

Исследуемые сигналы подаются на вход Y. При помощи входного аттенюатора выбирают значение сигнала, удобное для исследования на экране ЭЛТ. Исследуемый сигнал усиливается предусилителем вертикального отклонения.

Для возможности исследования и наблюдения переднего фронта коротких импульсов на выходе предварительного усилителя включена линия задержки.

Выходной усилитель вертикального отклонения усиливает исследуемый сигнал до значения, удобного для исследования на экране ЭЛТ. С выхода канала вертикального отклонения исследуемый сигнал подается на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ.

Блок развертки вырабатывает пилообразное напряжение для осуществления временной развертки луча ЭЛТ. Пилообразное напряжение усиливается до необходимого размера усилителем горизонтального отклонения и поступает на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ.

В осциллографе предусмотрена возможность подачи внешнего сигнала на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ через усилитель горизонтального отклонения. При этом внешний сигнал подается на вход X.

С выхода усилителя Z (усилителя подсвета) снимаются импульсы для подсвета прямого хода развертки и гашения обратного хода. Эти импульсы через блок питания ЭЛТ управляют работой ЭЛТ.

Схема синхронизации служит для получения неподвижного изображения на экране ЭЛТ. В схеме синхронизации осуществляется выбор источника синхронизации (внутреннего, внешнего, от сети), вида связи с источником синхронизации (постоянной, переменной), полярности синхронизации.

Для проверки чувствительности канала вертикального отклонения и проверки калибровки длительности развертки служит калибратор амплитуды и длительности.

Блок питания обеспечивает питающими напряжениями схему осциллографа при включении его в сеть переменного тока В частотой Гц.

В таблице 4.1 представлены обозначения органов управления на передней панели осциллографа.

Таблица 4.1 – Обозначения органов управления на передней панели осциллографа

Обозначение органов управления	Назначение органов управления
Органы управления электронно-лучевой трубкой
	Регулировка фокусировки луча
	Регулировка яркости изображения
	Регулировка освещения шкалы
	Регулировка четкости изображения — астигматизма (используется совместно с ручкой регулировки фокусировки)
Органы управления усилителем Y
V/ДЕЛ.	Установка коэффициента вертикального отклонения
ПЛАВНО	Плавная регулировка коэффициента отклонения в каждом положении переключателя V/ДЕЛ.

Продолжение таблицы 4.1

Обозначение органов управления	Назначение органов управления
	Регулировка положения изображения по вертикали
БАЛАНС	Балансировка предусилителя вертикального отклонения в положениях 0,005; 0,01; 0,02 и 0,05 переключателя V/ДЕЛ.
	Регулировка усиления усилителя Y
	Выбор способа подачи входного сигнала на вход усилителя Y
	Все составляющие входного сигнала проходят на вход усилителя
	Заземляет входную схему усилителя (входной сигнал не заземлен)
	Блокирует постоянную составляющую входного сигнала. Низкочастотный предел составляет Гц
	Вход для подачи исследуемых сигналов
БАЛАНС 0,1 V/ДЕЛ.	Балансировка предусилителя вертикального отклонения в положение 0,1 переключателя V/ДЕЛ.
Органы управления синхронизацией
	Выбор полярности запускающего сигнала, синхронизирующего развертку
	Синхронизация развертки положительным импульсом запускающего сигнала
	Синхронизация развертки отрицательным импульсом запускающего сигнала
	Установка режима запуска схемы синхронизации
	Проходят запускающие сигналы от до МГц
	Постоянная составляющая блокируется и сигналы частотой менее Гц ослабляются
УРОВЕНЬ	Выбор уровня исследуемого сигнала, от которого происходит запуск развертки
ВЧ	Установка устойчивого изображения сигнала частотой свыше Мгц
ВНУТР.	Выбор внутреннего источника синхронизирующего сигнала
СЕТЬ	Развертка синхронизируется сигналом с частотой питающей сети
ВНЕШН. 1:1	Развертка синхронизируется внешним сигналом
ВНЕШН. 1:10	Внешний синхронизирующий сигнал ослабляется в 10 раз
	Входное гнездо для внешнего синхронизирующего сигнала

Продолжение таблицы 4.1

Обозначение органов управления	Назначение органов управления
Органы управления разверткой
ВРЕМЯ/ДЕЛ.	Установка скорости развертки. Ручка ПЛАВНО должна находиться в положении , соответствующем калиброванной скорости развертки
ПЛАВНО	Обеспечивает плавную регулировку скорости развертки в каждом положении переключателя ВРЕМЯ/ДЕЛ.
	Регулировка положения изображения по горизонтали
	Обеспечивает грубое перемещение по горизонтали
	Обеспечивает плавное перемещение по горизонтали
	Установка вида развертки
	Скорость развертки определяет переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛ.
	Увеличивает скорость развертки в 10 раз за счет растяжки центрального участка изображения
	Горизонтальное отклонение осуществляется внешним сигналом, который подается на аналогичное гнездо органов управления синхронизацией
	Устанавливает автоматический, ждущий или однократный режим работы развертки
	Развертка обеспечивается независимо от наличия запускающего сигнала
	Запуск развертки осуществляется только при наличии сигнала синхронизации
	Однократный запуск развертки осуществляется одиночным сигналом. Для последующего запуска необходимо нажать кнопку ГОТОВ
ГОТОВ	Свечение сигнальной лампы указывает на то, что развертка может быть запущена приходящим сигналом. После окончания цикла развертки следует вновь нажать кнопку ГОТОВ, чтобы подготовить схему развертки к новому запуску
	Гнездо выхода генератора пилообразного напряжения
Органы управления калибратора амплитуды и длительности
	Гнездо выхода сигнала калибратора амплитуды и длительности
ВЫКЛ.   1 kHz	Устанавливает режим калибратора
ВЫКЛ.	Калибратор выключен

Продолжение таблицы 4.1

Обозначение органов управления	Назначение органов управления
1 kHz	Вырабатывается выходной прямоугольный сигнал калибратора амплитуды и длительности с частотой повторения 1кГц
	Устанавливается постоянное выходное напряжение калибратора
СЕТЬ ВКЛ.	Свечение сигнальной лапы указывает, что тумблер СЕТЬ включен и осциллограф подсоединен к сети
	Клемма защитного заземления

На задней панели прибора расположены: гнездо для подачи сигнала, осуществляющего яркостную модуляцию луча ЭЛТ, держатель предохранителя сети (2А), тумблер выбора напряжения питающей сети (115V; 220V).

На нижней крышке осциллографа и боковой стенке расположены органы управления для подстройки в процессе эксплуатации (ПОДСТРОЙКА ЯРКОСТИ, БАЛАНС 0,1 V/ДЕЛ., СОВМЕЩЕНИЕ ЛУЧА С ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ЛИНИЕЙ).

Для подключения исследуемого сигнала используются соединительный кабель со штекером и выносной делитель (аттенюатор) с коэффициентом деления 1:10. Кабель применяется для исследования сигналов с амплитудой до 60 В. Выносным делителем можно пользоваться во всех случаях при исследовании сигналов с амплитудой до 300 В.

Входной аттенюатор с коэффициентом деления 1:10 представляют собой частотно-компенсированный делитель напряжения. Для сигналов низких частот и постоянного тока он является активным делителем напряжения (реактивное сопротивление конденсатора на низких частотах достаточно велико и его влиянием можно пренебречь). На высоких частотах реактивное сопротивление уменьшается и аттенюатор становятся емкостными делителем напряжения. Аттенюатор дает возможность получить одинаковое значение входного сопротивления 1 МОм и входной емкости 25 пФ по всех положениях переключателя V/ДЕЛ.

При работе с осциллографом следует учесть, что внутри прибора имеются источники высокого напряжения (свыше 500 В), поэтому категорически запрещается работа с прибором, когда на нем нет защитных крышек и его корпус не заземлен. Высокие напряжения после выключения осциллографа сохраняются в течение 3 – 5 минут.