Порядок выполнения работы

1. Подготовка к работе:

• ознакомиться с расположением и назначением переключателей устройства «LCR/OSC»;

• кабель Line-In устройства «LCR/OSC» подключить к линейному входу звуковой карты компьютера Line-in;

• кабель Line-Out устройства «LCR/OSC» подключить к линейному выходу звуковой карты компьютера LINE-OUT;

• зажим «заземление» устройства «LCR/OSC» соединить с общей шиной заземления;

• кабель «контроль» устройства «LCR/OSC» подключить к входу осциллографа С1-112;

• кабель «OSC» устройства «LCR/OSC» подключить к выходу генератора сигналов;

• тумблер «канал» перевести в положение «Л»;

• тумблер «режим» перевести в среднее положение;

• переключатель R («уровень сигнала») установить в крайнее левое положение.

2. Произвести начальные установки на генераторе Г3-112/1:

1. Тумблер «СЕТЬ» должен находиться в положении «выкл.» (!);

2. Тумблер «множитель» установить в положение 10²;

3. Тумблер формы генерируемых колебаний установить в положение синусоидальных колебаний «~»;

4. Тумблер «ослабление dB» перевести в положение «40»;

5. Регулятор «выход» установить в крайнее левое положение;

6. Регулятор «частота» установить в положение 1000 Гц.

3. Включить электронный осциллограф С1-112:

для этого необходимо нажать кнопку «СЕТЬ» на его передней панели.

Задание 1. Измерения частоты сигнала при помощи осциллографа

Оscilloscope 2.51 и его амплитудная калибровка:

1. Тумблер «СЕТЬ» генератора Г3-112/1 перевести в положение «вкл.»;

2. Плавно увеличивая уровень сигнала на выходе генератора Г3-112/1 регулятором «выход», добиться устойчивого изображения синусоидального сигнала на экране осциллографа С1-112 с использованием тумблеров временной развёртки «время/дел» и усиления «V/дел», а также кнопки «ms/μs». После получения устойчивого изображения сигнала на экране осциллографа, изменяя амплитуду сигнала регулятором «выход» и частоту сигнала регулятором «частота» генератора Г3-112/1, убедиться в соответствующих изменениях и в получаемых изображениях. Затем регулятор «выход» генератора вывести в крайнее левое положение.

3. Переключатель R («уровень сигнала») устройства «LCR/OSC» перевести из крайнего левого положения на 7 позиций вправо. Плавно увеличивать амплитуду сигнала регулятором «выход» генератора Г3-112/1 до тех пор, пока не наступит ограничение амплитуды вследствие пробоя стабилитронов (на экране осциллографа это выражается в «отсекании» верхушек синусоиды). Определив величину амплитуды, при которой происходит пробой, регулятором «выход» генератора установить такое значение амплитуды, при котором форма сигнала остаётся ещё синусоидальной (немного меньше напряжения пробоя). Тогда текущее положение переключателя R («уровень сигнала») устройства «LCR/OSC» будет соответствовать максимальному уровню входного сигнала. Перевести переключатель R в крайнее левое (начальное) положение.

4. Включить компьютер: нажать кнопку «power» на системном блоке и кнопку питания на мониторе. Дождаться полной загрузки операционной системы. Запустить программу Oscilloscope 2.51: путь на рабочем столе Winscope/winscope.exe. Установить частоту дискретизации АЦП звуковой карты 44100 Гц и период обновления 330 мс: для этого в программе Oscilloscope 2.51 выбрать в меню Options пункт Timing, установить нужные значения, нажать кнопку «OK».

5. Перевести программу Oscilloscope 2.51 в режим двухлучевого осциллографа нажатием кнопки «YTDualTrace», выключить триггер нажатием кнопки «Trigger off», произвести включение программы кнопкой «On Line».

6. Тумблер «режим» устройства «LCR/OSC» перевести в положение «OSC», переключатель R («уровень сигнала») на одно положение вправо. Получить устойчивое изображение сигнала на экране электронного осциллографа С1-112 и определить его амплитуду и частоту. Полученные данные занести в таблицу. Получить устойчивое изображение сигнала на экране осциллографа Oscilloscope 2.51, изменяя временную развёртку кнопками «0,5 ms/div», «5 ms/div» и регулятором «T», а усиление по оси Y регулятором «Y1» или «Y2» соответственно. Также рекомендуется пользоваться регуляторами «pos Y1» или «pos Y2», отвечающими за положение луча на экране. Используя значение временной развёртки, отображаемое в окне «Sweep», определить частоту сигнала (при этом необходимо учитывать, что указываемое значение относится ко всей шкале, а не одному делению). Изменяя положение регулятора усиления «Y1» или «Y2» соответственно и контролируя значение усиления в окне «Gain», добиться того, чтобы амплитуда сигнала на экране составляла, по крайней мере, одну клетку (а желательно несколько). Полученные значения частоты сигнала и амплитуды (в условных единицах) также занести в таблицу. Тумблер «канал» устройства «LCR/OSC» перевести в положение «П» и убедиться, что при аналогичных значениях «Sweep» и «Gain» сигнал на экране имеет аналогичную форму по сравнению с левым каналом;

7. Действия, указанные в пункте 6, проделать для оставшихся шести положений переключателя R («уровень сигнала») устройства «LCR/OSC»;

8. Действия пунктов 6 и 7 повторить для частот генератора Г3-112/1 2000 – 20000 Гц с шагом 1000 Гц;

9. На основе полученной таблицы данных: сравнить значения частот сигнала, полученные с использованием электронного осциллографа С1-112 и осциллографа Oscilloscope 2.51, и оценить погрешность измерения частоты последним, принимая за истинное значение частоту, определённую электронным осциллографом; используя значения амплитуды сигнала, определённые электронным осциллографом, получить значения чувствительности (V/div) осциллографа Oscilloscope 2.51 для всех частот и уровней сигнала (при различных величинах усиления «Gain»), после чего оценить среднеарифметическое значение абсолютной чувствительности осциллографа Oscilloscope 2.51 (V/(divGain)).

Задание 2. Изучение спектра сигнала с использованием режима спектроанализатора программы Oscilloscope 2.51.

1. Перевести программу Oscilloscope 2.51 в режим спектроанализатора: для этого нажать кнопку «FFT» на рабочей панели; установить режим однолучевого осциллографа нажатием кнопки «YT Single Trace», временную развёртку установить равной 5 ms/div. В этом режиме регулятор T определяет частотный диапазон свипирования (отображается в поле «Sweep» в Гц). Перемещая курсор по рабочему полю, можно получить значения частоты (в герцах) и амплитуды (в относительных единицах) определённой составляющей сигнала – они отображаются в полях «F» и «I» соответственно. При определении амплитуды необходимо учитывать коэффициент усиления, который устанавливается регулятором «Y1» («Y2» установить в максимальное положение) и отображается в поле «Gain».

2. Произвести измерения, указанные в задании 1, в данном режиме. При этом частоту сигнала следует определять по положению основной гармонической составляющей в изображаемом спектре сигнала, по её амплитуде производить соответствующую калибровку (амплитудную).

3. На основе полученной таблицы данных осуществить обработку результатов измерений (см. п. 9 Задания 1).