О Т Ч Е Т
ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 2
ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОЛЕБАНИЙ
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫМ И ЦИФРОВЫМ ОСЦИЛЛОГРАФАМИ
Работу выполнил:
студент ____________________ (группа _________) ________ _______
(Ф.И.О.) (№ группы) (Подпись) (Дата)
Достоверность экспериментальных данных проверил:
сотрудник кафедры ______________ ____________ _______
(Ф.И.О.) (Подпись) (Дата)
Работу принял: преподаватель ______________ ____________ _______
(Ф.И.О.) (Подпись) (Дата)
I. Цели лабораторной работы
1. Закрепление теоретических знаний об электронно-лучевых и цифровых осциллографах и об их применении для исследования колебаний.
2. Приобретение практических навыков работы с двухканальными электронно-лучевым и цифровым осциллографами при измерении параметров амплитудно-модулированных и импульсных колебаний.
3. Практическое ознакомление с погрешностью взаимовлияния и со способом ее уменьшения путем использования выносного делителя напряжения, входящего в комплект осциллографов.
4. Исследование амплитудно-частотной характеристики канала CH1 осциллографа GOS‑620FG вместе с придаваемыми к нему кабелями.
5. Исследование зависимости результатов измерения цифрового осциллографа от полосы пропускания его канала.
II. Объекты измерений, средства измерений
И требуемая точность измерений
Объектами измерений являются:
- амплитудно-частотная характеристика канала CH1 осциллографа GOS-620FG вместе с придаваемыми к нему кабелями;
- периодическая последовательность прямоугольных импульсов на выходе формирующей RC-цепи («RC-2»);
- импульсное напряжение на выходе «TTL/CMOS OUTPUT» функционального генератора SFG-2110;
- амплитудно-модулированное напряжения на выходе «OUTPUT 50Ω» функционального генератора SFG-2110;
|
|
- погрешности измерения с помощью осциллографов.
Априорные сведения об информативные (измеряемых) параметрах объектов измерений приведены в таблицах.
Априорные сведения о неинформативных параметрах:
- сопротивление выхода «OUTPUT 50Ω» генератора SFG-2110: Rвых = 50 Ом;
- сопротивление выхода «TTL/CMOS OUTPUT» генератора SFG-2110: менее 10 Ом;
- выходное сопротивление формирующей цепочки «RC-2»:
«Выход 1» – (0,9…1,1) кОм; «Выход 2» – (10…11) кОм.
Средства измерений: осциллографы GOS-620FG, TDS2012В (либо TPS-2012, GDS-820S), генератор SFG-2110.
Требуемая точность: максимально возможная для используемых средств измерений.
III. Программа работы
1. Ознакомление с цифровым двухканальным запоминающим осциллографом TDS-2012B (либо TPS-2012, GDS-820S).
2. Исследование амплитудно-частотной характеристики канала CH1 осциллографа GOS‑620FG вместе с придаваемыми к нему кабелями.
3. Исследование погрешности взаимовлияния при измерении разными осциллографами длительности фронта прямоугольного импульса.
4. Исследование зависимости результатов измерения цифрового осциллографа от полосы пропускания его канала.
5. Измерение цифровым осциллографом TDS-2012B (либо TPS-2012, либо GDS-820S) параметров импульсного напряжения на выходе функционального генератора SFG-2110.
6. Измерение цифровым осциллографом TDS-2012B (либо TPS-2012, либо GDS-820S) параметров амплитудно-модулированного напряжения на выходе функционального генератора SFG-2110.
IY Результаты выполнения лабораторного задания
Таблица 2.1 – АЧХ канала CH1осциллографа GOS-620FG с коаксиальным кабелем
|
|
Частота 
| 10 Гц | 100 Гц | 1 кГц | 10 кГц | 100 кГц | 1 МГц | 2 МГц | 5 МГц | 10 МГц |
| Up э, GOS-620FG | 6,00 дел. х 0,5 В/дел. = 3,00 В | ||||||||
| Up вх, TDS-2012В | 3.02 | 3.02 | 3.04 | 3.10 | 3.18 | 3.08 | 3.04 | 3.04 | 3.02 |
| К = Up э / Up вх | 0.993 | 0.993 | 0.986 | 0.967 | 0.943 | 0.974 | 0.986 | 0.986 | 0.993 |
Таблица 2.2 – АЧХ канала CH1 осциллографа GOS-620FG со штатным кабелем-щупом
| Частота
| 10 Гц | 100 Гц | 1 кГц | 10 кГц | 100 кГц | 1 МГц | 2 МГц | 5 МГц | 10 МГц |
| Пере-компенсация | Up э, GOS-620FG | 6,00 дел. ∙ 0,05 В/дел. ∙ 10 = 3,00 В | |||||||
| Up вх х10п, TDS-2012В | 3.08 | 3.06 | 2.70 | 2.32 | 2.30 | 2.36 | 2.26 | 2.16 | 2.10 |
| К х10п = Up э / Up вх х10п | 0.974 | 0.980 | 1.111 | 1.293 | 1.304 | 1.271 | 1.327 | 1.388 | 1.428 |
| Up э, GOS-620FG | 6,00 дел. ∙ 0,5 В/дел. = 3,00 В | ||||||||
| Up вх х1п, TDS-2012В | 2.98 | 3.08 | 3.08 | 3.10 | 3.10 | 3.12 | 3.10 | 3.06 | 3.22 |
| К х1п = Up э / Up вх х1п | 1.006 | 0.974 | 0.974 | 0.967 | 0.967 | 0.961 | 0.967 | 0.980 | 0.931 |
| Недо-компенсация | Up э, GOS-620FG | 6,00 дел. ∙ 0,05 В/дел. ∙ 10 = 3,00 В | |||||||
| Up вх х10н, TDS-2012В | 3.05 | 3.10 | 2.92 | 2.80 | 2.78 | 2.76 | 2.68 | 2.60 | 2.56 |
| К х10н = Up э / Up вх х10н | 0.983 | 0.967 | 1.027 | 1.071 | 1.079 | 1.086 | 1.119 | 1.153 | 1.171 |
| Up э, GOS-620FG | 6,00 дел. ∙ 0,5 В/дел. = 3,00 В | ||||||||
| Up вх х1н, TDS-2012В | 3.06 | 3.04 | 3.05 | 3.08 | 3.16 | 3.12 | 3.10 | 3.22 | 3.50 |
| К х1н = Up э / Up вх х1н | 0.980 | 0.986 | 0.983 | 0.974 | 0.949 | 0.961 | 0.967 | 0.931 | 0.857 |
| Точная компенсация | Up э, GOS-620FG | 6,00 дел. ∙ 0,05 В/дел. ∙ 10 = 3,00 В | |||||||
| Up вх х10к, TDS-2012В | 2.85 | 3.01 | 3.04 | 3.1 | 3.04 | 2.90 | 2.88 | ||
| К х10к = Up э / Up вх х10к | 1.053 | 0.997 | 0.987 | 0.968 | 0.987 | 1.034 | 1.042 | ||
| Up э, GOS-620FG | 6,00 дел. ∙ 0,5 В/дел. = 3,00 В | ||||||||
| Up вх х1к, TDS-2012В | 3.04 | 3.10 | 3.08 | 3.14 | 3.12 | 3.10 | 3.16 | 3.32 | 4.28 |
| К х1к = Up э / Up вх х1к | 0.987 | 0.968 | 0.974 | 0.955 | 0.962 | 0.968 | 0.949 | 0.904 | 0.701 |
Таблица 2.3 – АЧХ канала CH1 осциллографа GOS-620FG со штатным кабелем-щупом
при «открытом» и «закрытом» входах
| Частота
| 0,1 Гц | 0,2 Гц | 0,5 Гц | 1 Гц | 2 Гц | 5 Гц | 10 Гц | 100 Гц | |
| режим «х1» | Hp эDC, дел. | 6.2 | 6.3 | 6.3 | 6.4 | 6.2 | 5.9 | 6,00 | |
| Hp эAC, дел. | 0.2 | 0.4 | 1.6 | 3.3 | 5.2 | 5.4 | 5.9 | ||
| К х1кAC | 0.032 | 0.064 | 0.159 | 0.25 | 0.532 | 0.881 | 0.9 | 0.983 | |
| режим «х10» | Hp эDC, дел. | 6.4 | 6.3 | 6.4 | 6.4 | 6.3 | 6.3 | 6.3 | 6,00 |
| Hp эAC, дел. | 1.8 | 3.2 | 5.8 | 6.2 | 6.2 | 6.2 | 6.1 | ||
| К х10кAC | 0.281 | 0.508 | 0.781 | 0.906 | 0.984 | 0.984 | 0.984 | 1.01 |
|
|
Таблица 3.1 – Измерение длительности фронта импульсного напряжения
на Выходе 1 («Rвых = 1 кОм») и на Выходе 2 («Rвых = 10 кОм») цепи «RC-2»
(Априорный интервал неопределенности: 
= (0,5 … 3,0) мкс)
| № п/п | Осциллограф | Что подключено к осциллографу | Ко, В/дел | L, дел | Кр, мкс/дел | Точечная оценка , мкс
|
| GOS-620FG | «Rвых = 1 кОм»; кабель-щуп – «х 1» | 0.2 | 4.5 | 0.5 |  =2.25
| |
| «Rвых = 1 кОм»; кабель-щуп – «х 10» | 0.02 | 0.5 |  =2
| |||
| «Rвых = 10 кОм»; кабель-щуп – «х 1» | 0.2 | 0.5 |  =2.25
| |||
| «Rвых = 10 кОм»; кабель-щуп – «х 10» | 0.02 | 4.2 | 0.5 |  =2.1
| ||
| TDS-2012B | «Rвых = 1 кОм»; кабель-щуп – «х 1» | 0.2 | - |  =1.99
| ||
| «Rвых = 1 кОм»; кабель-щуп – «х 10» | 0.05 | - |  =1.6
| |||
| «Rвых = 10 кОм»; кабель-щуп – «х 1» | 0.2 | - |  =3
| |||
| «Rвых = 10 кОм»; кабель-щуп – «х 10» | 0.02 | - |  =1.92
|
Таблица 3.2 – Измерение длительности импульса
на Выходе 1 («Rвых = 1 кОм») и на Выходе 2 («Rвых = 10 кОм») цепи «RC-2»
(Априорный интервал неопределенности: 
= (18…22) мкс)
| № п/п | Осциллограф | Что подключено к осциллографу | Ко, В/дел | L, дел | Кр, мкс/дел | Точечная оценка , мкс
|
| GOS-620FG | «Rвых = 1 кОм»; кабель-щуп – «х 1» | 0.2 | 4.5 |  =22.5
| ||
| «Rвых = 1 кОм»; кабель-щуп – «х 10» | 0.02 |  =20
| ||||
| «Rвых = 10 кОм»; кабель-щуп – «х 1» | 0.2 |  =25
| ||||
| «Rвых = 10 кОм»; кабель-щуп – «х 10» | 0.02 | 4.4 |  =22
| |||
| TDS-2012B | «Rвых = 1 кОм»; кабель-щуп – «х 1» | 0.2 | - | 2.5 |  =22
| |
| «Rвых = 1 кОм»; кабель-щуп – «х 10» | 0.02 | - | 2.5 |  =21.6
| ||
| «Rвых = 10 кОм»; кабель-щуп – «х 1» | 0.2 | - | 2.5 |  =21.9
| ||
| «Rвых = 10 кОм»; кабель-щуп – «х 10» | 0.02 | - | 2.5 |  =21.3
|
Таблица 4.1 – Измерение осциллографом TDS-2012B длительностей фронта и среза импульсов
на выходе «TTL/CMOS OUTPUT» генератора SFG-2110
| Исследуемый сигнал | Измеряемый параметр | Установленный режим | |||
| Кабель-щуп х10 | Кабель-щуп х1 | ||||
| BW Limit OFF 100MHz | BW Limit ON 20MHz | BW Limit OFF 100MHz | BW Limit ON 20MHz | ||
| TTL | Длительность фронта, нс | 4.67 | 14.4 | ||
| Длительность среза, нс | 4.5 | 12.4 | |||
| CMOS | Длительность фронта, нс | 15.6 | 20.4 | ||
| Длительность среза, нс | 15.2 | 19.8 |
Таблица 5.1 – Измерение осциллографом TDS-2012В
параметров АМК на выходе генератора SFG-2110
| Измеряемый параметр | Априорные данные:
 = (0,05…2) В;  = (10 …90)%;
 = (100…200) кГц;  = (0,3…0,5) кГц;
| Точечная оценка | ||||
| Ко, В/дел | Кр, мкс/дел | |||||
| Частота несущего колебания |
| 0,5 | 2,5 |  =150кГц
| ||
| Частота модулирующего колебания |
| 2,5*10^3 |  =158
| |||
| Коэффициент модуляции |
| Ко, В/дел | А, дел | В, дел |  =34
| |
| 3.92 | 1.92 | |||||