Лабораторная работа № 6 Измерение параметров сигналов в электронных схемах

Цель работы: изучение методов и средств измерения амплитудных и временных параметров сигналов в электронных цепях.

Приборы: вольтметр, преобразователь амплитудного, среднего, среднеквадратичное значений, усилитель.

Теоретические сведения

Технические характеристики вольтметра: пределы допускаемой приведенной (к пределу измерения 20 В) основной погрешности измерения γ = ±1 % в диапазоне входных напряжений ±7 В, в диапазоне частот от 20 Гц до 50 кГц.

Для измерения коэффициента формы (или амплитуды) собрать схему, изображенную на рис. 1.

Поскольку выходной сигнал любого из преобразователей приведен к действующему значению синусоидального сигнала, то коэффициенты формы k_ф и амплитуды k_а определяются отношениями:

k_ф = 1,1·U_д.з./U_с.в.з. , k_а = 1,41·U_а.з. /U_д.з.

где U_д.з., U_с.в.з., U_а.з. — показания (соответственно) вольтметров действующего значения, среднего выпрямленного и амплитудного значений.

Рис. 1. Схема измерения коэффициента формы (или амплитуды)

Относительная погрешность измерения δ_k, %, любого из коэффициентов

δ_k = ± 40 / U,

где U - показание (в вольтах) любого из двух вольтметров.

Схема измерения усилителем представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема измерения усилителем

Описание прибора

Для измерения коэффициентов формы и амплитуды можно воспользоваться встроенными в установку преобразователями переменного напряжения в постоянное и вольтметрами постоянного тока. Чтобы собрать вольтметр действующего значения (или среднего выпрямленного, или амплитудного значений) сигнала, следует выход соответствующего преобразователя соединить с входом вольтметра постоянного тока; вход преобразователя при этом становиться входом вольтметра действующего значения (или иного).

При измерении амплитудно-частотной характеристики усилителя на его вход подают с выхода генератора НЧ сигнал синусоидальной формы, частоту которого устанавливают по показаниям частотомера. Значения ряда частот указываются или выбираются. Измерение амплитуд (или других характеристик сигнала) на входе и выходе усилителя производят либо осциллографом, либо вольтметрами постоянного тока с преобразователями.

Проведение измерений и обработка результатов

1. Собрать схему для измерения амплитудного значения напряжения на выходе из интегратора.

2. Измерить амплитудное значение напряжения при заданных преподавателем частотах.

3. Собрать схему для измерения среднего значения напряжения на выходе из интегратора.

4. Измерить среднее значение напряжения при заданных преподавателем частотах.

5. Собрать схему для измерения среднеквадратичного значения напряжения на выходе из интегратора.

6. Измерить среднеквадратичное значение (действующее значение) напряжения при заданных преподавателем частотах.

7. Собрать схему для измерения амплитудного значения напряжения на выходе из усилителя.

6. Измерить амплитудное значение напряжения при заданных преподавателем частотах для усилителя.

7. Собрать схему для измерения среднего значения напряжения на выходе из усилителя.

8. Измерить среднее значение напряжения при заданных преподавателем частотах для усилителя.

9. Собрать схему для измерения среднеквадратичное значения напряжения на выходе из усилителя.

10. Измерить среднеквадратичное значение (действующее значение) напряжения при заданных преподавателем частотах для усилителя.

При использовании только вольтметров следует следить за тем, чтобы коэффициент формы выходного сигнала был близок к значению 1,11.

По результатам расчета построить график амплитудно-частотных характеристик.

Контрольные вопросы и задания

1. Методика измерения амплитудных и временных параметров сигналов в электронных цепях.

2. Что представляют собой коэффициенты формы k_ф и амплитуды k_а?

3. Назовите параметры усилителя.

4. Что относят к средствам измерения?

5. Классификация методов измерений.

Лабораторная работа № 7

Измерение параметров электрических цепей

Цель работы: изучение методов и средств измерения параметров электрических цепей.

Приборы: резисторы на­бора элементов, два набора резисторов, мультиметр или омметр, амперметр и вольтметр, трансформатор.

Теоретические сведения

Измерение активных сопротивлений.

Измерение сопротивления комбинированным прибором, мультиметром или омметром требует, как правило, предварительной регулировки «нуля» или чувстви­тельности, или того и другого. Регулировку необходимо также осуществлять после смены предела измерения.

При измерении сопротивления мостом следует выбирать рекомендуемое соот­ношение плеч моста согласно нормативно-технической документации. Правильный выбор соотношения плеч позволяет получить результат измерения с минимально до­стижимой для данного средства погрешностью. Нуль-индикатор, встроенный в мост, снабжен регулятором чувствительности. Правильное управление чувствительностью в процессе измерения сокращает время, необходимое для уравновешивания моста. Начинают измерение при минимальной чувствительности нуль-индикатора и посте­пенно увеличивают её до максимальной в конце измерения.

Погрешность следует определять по формулам или таблицам, приведенным в нормативно-технической документации средства измерения.

Метод замещения - метод измерения, при котором объект измерения и из­вестная величина поочередно измеряются одним и тем же средством. Результат изме­рения рассчитывается по паре измеренных значений. Метод позволяет существенно повысить точность измерений при линейной характеристике преобразования измери­тельного средства.

Измерение параметров реактивных элементов.

Измерение емкости и тангенса угла потерь производить с помощью универ­сального моста. Перед измерением мост необходимо подготовить к работе в соот­ветствии с инструкцией по его применению.

Особенность измерения указанных параметров мостами переменного тока со­стоит в том, что уравновешивание осуществляется управлением двумя параметрами моста. Поочередно переходя от регулировки одного параметра к другому, добивают­ся минимума показаний нуль-индикатора. Отсчет показаний по шкалам моста произ­водят при уравновешенном мосте, т.е. при таком положении ручки «Чувствительность», когда малое изменение любого из параметров приводит к от­клонению указателя нуль-индикатора в сторону больших показаний.

Измерение взаимной индуктивности М трансформатора способом согласного и встречного включения двух обмоток (начало каждой обмотки помечено звездочкой).

В этом случае измеряется индуктивность согласно включенных обмоток L_c и индук­тивность встречно включенных обмоток L_в.