Задачі для закріплення лекційного матеріалу. Контрольні запитання до матеріалу лекції

Контрольні запитання до матеріалу лекції

5.1. В чому полягає призначення осцилографа?

5.2. Охарактеризуйте поділ осцилографів за специфікою їх використання.

5.3. Для чого в осцилографі потрібна електронно-променева трубка (ЕПТ)?

5.4. Що таке катодолюмінесценція?

5.5. Для чого в ЕПТ використовується явище термоелектронної емісії?

5.6. Яким чином в ЕПТ регулюється величина струму електронного променя?

5.7. Яким чином здійснюється вертикальне відхилення електронного променя в ЕПТ?

5.8. Як здійснюється горизонтальне відхилення електронного променя в ЕПТ?

5.9. Які функції реалізує канал вертикального відхилення?

5.10. За яким законом змінюється напруга на пластинах горизонтального відхилення?

5.11. Яку функцію реалізує вхідний пристрій в каналі вертикального відхилення?

5.12. Для чого слугує попередній підсилювач в каналі вертикального відхилення?

5.13. В чому полягає призначення лінії затримки в каналі вертикального відхилення?

5.14. Для чого слугує парафазний підсилювач в каналі вертикального відхилення?

5.15. Для чого слугує перемикач входів в каналі горизонтального відхилення?

5.16. Яку функцію реалізує генератор розгортки в каналі горизонтального відхилення?

5.17. Яким чином позбавляються небажаних слідів «зворотного ходу» електронного променя?

5.18. що візуально відбувається на екрані осцилографа при обертанні ручки «Фокус»?

5.19. що візуально відбувається на екрані осцилографа при обертанні ручки «Яскравість»?

5.20. В чому полягає призначення «Блоку синхронізації»?

5.21. Для чого в складі осцилографа є «Калібратор»?

5.22. Які ви знаєте способи підвищення функціональних можливостей осцилографа?

5.23. Які параметри періодичних сигналів можна виміряти за допомогою осцилографа?

Задача 5.1.

Сигнал, для визначення його частоти за методом фігур Лісажу, подали на вхід Y електронного осцилографа, a на вхід Х подали гармонічний сигнал з частотою 1000 Гц. Описаний навколо фігури прямокутник торкається її своєю вертикальною стороною в п‘яти точках, а горизонтальною – в трьох. Якою є частота вимірюваного сигналу?

Розв‘язок:

Частоту вимірюваного сигналу f_Х визначимо за формулою (5.1.8):

Гц

Відповідь: частота вимірюваного сигналу складає 600 Гц.

Задача 5.2.

Сигнал частотою 2000 Гц (див рис.) виміряли вольтметром ЕМ системи класу точності 2 на межі 50 мВ і отримали значення 29 мВ. При дослідженні цього сигналу за допомогою електронного осцилографа з чутливістю 20 мВ/см на екрані отримали світну смугу висотою 50 мм. Чи можна вважати результати вимірювань однаковими? Відповідь пояснити.

Розв‘язок:

Як відомо, вольтметр ЕМ системи вимірює середньоквадратичне значення напруги. З врахуванням його класу точності результат вимірювання можна записати у такому вигляді: U = 29 ± 0,58 мВ.

З іншого боку, вимірявши ширину світної смуги на екрані осцилографа по вертикалі, можна визначити розмах напруги сигналу U_р = s^.h = 20^.5 = 100 мВ (тут s = 20 мВ/см. – чутливість осцилографа до вертикального відхилення, а h = 50 мм =5 см). Зауважимо, що світна смуга на екрані осцилографа спостерігається за умови відсутності синхронізації частот генератора напруги розгортки та досліджуваного сигналу. Додамо, що умова десинхронізму в даному випадку створюється навмисно – так простіше визначити розмах напруги сигналу на екрані осцилографа. Очевидно (див. рис.), U_р = 2 U_т , звідки: U_т = U_р /2 = 100/2 = 50 мВ. Для того, щоб визначити за результатами цих вимірювань середньоквадратичне значення напруги сигналу, скористуємося відповідним виразом:

(5.2.1)

Представлений на рисунку графік часової залежності напруги u(t), на жаль, не може бути описаним одним аналітичним виразом, який був би справедливим на всьому періоді зміни напруги. Як видно з рисунку, таких виразів має бути три. Відповідно з цим і загальний інтеграл (на всьому інтервалі інтегрування ) також необхідно розбивати на три інтеграли:

, (5.2.2)

де u₁(t), u₂(t), u₃(t) – вирази, що описують зміну напруги, відповідно, на першому , другому і третьому інтервалах інтегрування.

Очевидно, обрахування середньоквадратичного значення напруги за виразом (5.2.2) є доволі незручним і потребує значних затрат часу. Разом з тим, симетрія форми кривої напруги u(t) на протязі періоду її зміни дозволяє суттєво спростити ці обрахунки. Дійсно, виходячи із симетрії кривої напруги, можна стверджувати, що:

Або ж коротше:

(5.2.3)

Для того, щоб визначити за виразом (5.2.3) середньоквадратичне значення напруги, запишемо рівняння прямої, що описує зміну напруги сигналу в інтервалі часу . В загальному вигляді рівняння цієї прямої має вигляд:

u(t) = kt+b (5.2.4)

Визначимо константи k і b у виразі (5.2.4) для нашого конкретного випадку. Очевидно, що при t = 0 значення напруги сигналу u(t) також має дорівнювати 0. з цього робимо висновок, що константа b = 0. В момент часу t = 0,25Т напруга сигналу досягає свого максимального значення: . З цієї рівності визначимо константу k: . Тепер маємо змогу записати рівняння прямої, що описує зміну напруги сигналу в інтервалі часу :

u₁(t) = (5.2.5)

Підставимо рівняння прямої (5.2.5) в рівняння (5.2.3) і проведемо обрахунки:

Розрахуємо середньоквадратичне значення напруги, за даними, отриманими при визначенні параметрів сигналу за допомогою осцилографа:

, що добре вкладається в межі допустимих відхилень значень напруги, виміряної за допомогою вольтметра.

Таким чином, результати вимірювань, отримані і за допомогою вольтметра, і за допомогою осцилографа, можна вважати таким, що відповідають один одному.

Очевидно, цю задачу можна було б розв‘язати значно швидше, якби ми зразу скористалися відомим з курсу лекцій значенням коефіцієнта амплітуди:

К_А = U_т / U,

який для сигналу трикутної форми дорівнює . Відповідно з цим, середньоквадратичне значення сигналу U = ^.U_т /К_А =^.U_m/ =50 /=^.28,9 мВ, що відразу приводить нас до отриманого вище результату.

Повторимося: результати вимірювань, отримані і за допомогою вольтметра, і за допомогою осцилографа, є взаємоузгодженими.

Задача 5.3.

Визначити тривалість переднього фронту напруги розгортки електронного осцилографа, якщо розмір зображення по горизонталі L складає 40 мм, а масштабний коефіцієнт горизонтальної розгортки S = 25 мкс/см.

Розв‘язок:

U_m 0,9U_m     0,1U_m 0 T t τ_пф     Рис.5.3.1.

Зобразимо умовно епюру напруги горизонтальної розгортки осцилографа, що прикладається до пластин горизонтальної розгортки на протязі одного періоду. Для спрощення розгляду задачі ми свідомо знехтували тривалістю зворотного ходу променя та фактом різ-

нополярності імпульсу напруги розгортки.

Як відомо з курсу лекцій, тривалість переднього фронту імпульсу t_пф, визначається інтервалом часу, протягом якого напруга імпульсу наростає від рівня 0,1 до рівня 0,9 його амплітудного значення (див.рис. 5.3.1). як видно з рисунку, напруга горизонтальної розгортки наростає прямопропорційно біжучому часові. Це означає, що 20 % -тному зменшенню діапазону змін напруг при визначенні тривалості переднього фронту імпульса розгортки, відповідає також і 20 % -тне зменшення діапазону змін тривалості періоду напруги горизонтальної розгортки (див.рис. 5.3.1), що й складе тривалість переднього фронту імпульсу розгортки.

Згідно з умовою задачі тривалість періоду напруги горизонтальної розгортки складає:

Т = L^.S = 4^.25=100 мкс. Відповідно, тривалість переднього фронту імпульсу розгортки t_пф складе: t_пф = 0,8^.Т = 0,8^.100 = 80 мкс.

Відповідь: Тривалість переднього фронту імпульсу горизонтальної розгортки осцилографа складає 80 мкс.

Дата добавления: 2014-01-07