Измерения в радиоэлектронике (стр. 4 )

3.  Рассчитать по формулам (1) и (2) количество интервалов разбиения и степеней свободы. Ввести полученные значения в соответствующие поля 2 и 3 (рис. 9).

4.  В соответствии с количеством измерений и выбранной доверительной вероятностью найти по табл. 8 квантиль распределения Стьюдента и ввести его в поле 4 (рис. 9).

5.  Нажатием на кнопку «Произвести наблюдения» на лицевой панели устройства (рис. 9) запустить режим сбора данных. УЦОИИ начнет моделирование режима получения измерительной информации от цифрового мультиметра, причем по мере их поступления результаты будут отображаться на графическом индикаторе устройства.

6.  После окончания сбора данных изучить результаты наблюдений, представленные на графическом индикаторе.

Задание 2. Выполнение автоматизированной стандартной процедуры обработки результатов многократных
независимых наблюдений

1.  Оценить среднее арифметическое и среднее квадратическое отклонения результатов многократных наблюдений:

·  дождаться появления в окне УЦОИИ результатов обработки, а именно, значения среднего арифметического результатов наблюдений и среднего квадратического отклонения результата измерения;

·  записать в отчёт показания УЦОИИ, результаты обработки, а также представить результат измерения в виде , где – средняя квадратическая ошибка результата измерений при заданной доверительной вероятности;

2.  Проверить по критерию Пирсона гипотезу о нормальности закона распределения результатов наблюдений.

1.5. Содержание отчёта

1.  Результаты расчета параметров, результаты работы программы выполнения многократных автоматических наблюдений, выводы.

2.  Показания модели устройства цифровой обработки измерительной информации, результаты измерений и расчетов.

3.  Результаты проверки гипотезы о нормальности закона распределения по критерию Пирсона, выводы.

Лабораторная работа № 2

Цифровой мультиметр

Цель работы – изучить характеристики и приобрести навыки работы с цифровым мультиметром, входящим в состав лабораторного измерительного комплекса, для решения практических задач.

2.1. Задание

1. Изучить основные возможности цифрового мультиметра, входящего в состав лабораторного измерительного комплекса.

2. Освоить основные приемы работы с цифровым вольтметром, амперметром, омметром и измерителем ёмкости.

3. Научиться измерять параметры пассивных элементов электрических цепей.

4. Определить полосу пропускания цифрового вольтметра.

5. Исследовать зависимость точности измерения напряжения от используемого диапазона измерений.

2.2. Краткие теоретические сведения

Цифровые мультиметры – это многоцелевые измерительные приборы для измерения различных параметров электрических цепей. В настоящее время существует большое многообразие мультиметров различающихся между собой количеством выполняемых функций. Функции мультиметра (рис. 11), входящего с состав лабораторного измерительного комплекса, перечислены на с. 13-14. Рассмотрим основные режимы работы мультиметра, используемые при выполнении данной работы.

Рис. 11. Мультиметр

Измерение напряжения

Внимание! Не проводите измерение напряжений более 1000 В постоянного тока или 750 В переменного тока. Это может привести к повреждению прибора или создать опасную ситуацию – удар электрическим током. Если входная нагрузка на клеммах прибора превышает максимально допустимые пределы, все индикаторы дисплея замигают. Срочно отсоедините измерительные щупы от тестируемой нагрузки!

1.  Установить поворотный переключатель (рис. 11, поз. 7) в положение V.

2.  Использовать кнопку AC/DC (Ω/) (рис. 11, поз. 8) для выбора режима измерения постоянного или переменного напряжения.

3.  Подключить чёрный измерительный щуп к клемме COM (рис. 11, поз. 5) и красный измерительный щуп к клемме V/Ω (рис. 11, поз. 6).

4.  Подключить щупы к нагрузке.

П р и м е ч а н и я. 1. Если полярность измеряемого напряжения отрицательная, на дисплее появится соответствующий индикатор « − ».

2. Для получения более точных результатов измерений выберите наименьший диапазон измерений, при измерениях в котором на дисплее не появится индикатор выхода за пределы диапазона « OL ».

Измерение тока

1.  Установить поворотный переключатель в требуемое положение в зависимости от диапазона измерения.

2.  Использовать кнопку AC/DC (Ω/) (рис. 11, поз. 8) для выбора режима измерения постоянного или переменного тока.

3.  Подключить чёрный измерительный щуп к клемме COM (рис. 11, поз. 5) и красный измерительный щуп в зависимости от диапазона измерений либо к клемме mA (рис. 11, поз. 4), либо к клемме 20А (рис. 11, поз. 3).

4.  Отключить питание тестируемой цепи и разомкнуть цепь на требуемом участке.

5.  Подключить щупы последовательно к тестируемой нагрузке.

Измерение ёмкости

1.  Разрядить тестируемые ёмкости путём закорачивания выводов конденсатора. Будьте осторожны при работе с силовыми конденсаторами!

Внимание! Тестирование неразряженных конденсаторов может привести к повреждению прибора.

2.  Установить поворотный переключатель (рис. 11, поз. 7) в положение CAP.

3.  Установить выводы конденсатора в разъёмы « − » и « + » гнезда для тестирования ёмкости (рис. 11, поз. 2). Снять показания на дисплее прибора.

П р и м е ч а н и е. Следите за полярностью подключения при тестировании полярных конденсаторов.

Измерение сопротивления

Внимание! Не подключайте измерительные щупы к источнику напряжения, если поворотный переключатель функций (рис. 11, поз. 7) установлен в положение для измерения сопротивления, а щупы подсоединены к клемме V/Ω (рис. 11, поз. 6). Убедитесь, что питание тестируемой цепи отключено и все конденсаторы полностью разряжены.

1.  Установить поворотный переключатель (рис. 11, поз. 7) в положение Ω.

2.  Использовать кнопку AC/DC (Ω/) (рис. 11, поз. 8) для выбора режима измерения.

3.  Подключить измерительные щупы последовательно к тестируемой нагрузке.

П р и м е ч а н и я. 1. Если измеряемое сопротивление превышает максимально допустимое для данного диапазона измерений, на дисплее прибора появится индикатор OL и загорится полная линейка шкалы.

2. Собственное сопротивление измерительных щупов может повлиять на точность результатов измерений. Обычно погрешность составляет 0,2 – 1 Ом для стандартной пары щупов. Для определения погрешности закоротите щупы и снимите показания на дисплее. Полученную погрешность вычтите из действительных результатов измерений.

Одной из характеристик, исследуемых в данной работе, является полоса пропускания (частотный диапазон) мультиметра в режиме вольтметра. Частотный диапазон вольтметров имеет нижнюю и верхнюю границы. Понятие «частотный диапазон» непосредственно ориентировано на синусоидальное измеряемое напряжение. Для аналоговых (стрелочных) вольтметров обычно ; при стрелка прибора начинает дрожать, тем самым затрудняя процесс снятия показаний. Верхняя граница связана с тем, что с ростом частоты возрастает реактивное сопротивление катушки электромагнитного механизма, следовательно, при том же значении напряжения на зажимах вольтметра уменьшается ток в его цепи и уменьшается показание. Частотный диапазон указывается на самом вольтметре, причём различают основной диапазон, в котором погрешность вольтметра не выходит за пределы основной, и расширенный, в котором допускается дополнительная частотная погрешность. Основной диапазон подчёркивается, например: 20 – 50 – 1000 – 2000 Гц.

Цифровой вольтметр, входящий в состав измерительного комплекса, в отличие от аналоговых вольтметров не имеет механических подвижных частей. Любой цифровой вольтметр содержит преобразователь постоянного напряжения в электрический кодовый сигнал, который управляет цифровым отсчётным устройством. Кроме него, могут быть усилители, делители напряжения и детекторы, так же как и в аналоговых электронных вольтметрах. Тогда именно они определяют чувствительность и частотный диапазон. Таким образом, частотный диапазон цифрового вольтметра расширяется до мегагерц и выше.

2.3. Порядок выполнения работы

Измерение характеристик компонентов электрической цепи

1. Измерить параметры предложенных преподавателем пассивных радиоэлектронных компонентов (резисторов, конденсаторов и др.).

2. Измерить напряжение на клеммах источника питания, входящего в состав лабораторного измерительного комплекса.

3. Изменяя диапазон измерения цифрового вольтметра при неизменном значении напряжения на клеммах источника питания, записать показания вольтметра. На основе полученных данных сделать вывод о характере изменения точности показаний.

Определение полосы пропускания цифрового вольтметра

1. Установить на цифровом вольтметре один из следующих диапазонов: 400 мВ, 4 В или 40 В.

2. Установить на генераторе, входящем в состав измерительного комплекса, синусоидальный вид выходного сигнала с частотой 1 кГц.

3. Подсоединить выход генератора к цифровому вольтметру и записать показания.

4. Изменяя частоту генератора в диапазоне от 1 Гц до 10 МГц, записывать показания цифрового вольтметра. На основе полученных данных сделать вывод о ширине полосы пропускания цифрового вольтметра. Оценить и .

2.4. Содержание отчёта

1.  Результаты измерения параметров радиоэлектронных компонентов, сравнение с номинальными значениями, выводы.

2.  Результаты измерений напряжения на клеммах источника питания, выводы о влиянии диапазона измерения цифрового вольтметра на точность показаний.

3.  Частотная характеристика цифрового вольтметра, выводы о ширине полосы пропускания цифрового вольтметра.

Лабораторная работа № 3

Применение цифрового осциллографического модуля ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ

Цель работы – получить навыки работы с цифровым осциллографическим модулем, работающим совместно с лабораторным измерительным комплексом, для решения практических задач.

3.1. Задание

1. Изучить основные возможности цифрового осциллографического модуля.

2. Проверить соотношение между амплитудным и действующим значениями синусоидального сигнала.

3. Изучить режим спектроанализатора осциллографического модуля.

3.2. Описание цифрового осциллографического модуля

Внешний вид цифрового осциллографического модуля PCS 500 представлен на рис. 12. В сочетании с программой Oscilloscope Pc‑Lab2000™ фирмы Velleman® Instruments, работающей под управлением операционной системы Windows 2000/XP, указанный модуль приобретает возможности цифрового запоминающего осциллографа. Все основные настройки прибора осуществляются с помощью «мыши». Связь прибора с персональным компьютером осуществляется через параллельный порт, подключение через который оснащено оптронной развязкой, предназначенной для защиты от повреждения устройств, вызванного разностью потенциалов их корпусов.

Рис. 12. Цифровой осциллографический модуль PCS 500

Изображение на экране прибора может быть дополнено горизонтальными и вертикальными маркерами, указывающими напряжение, время или частоту. Прибор является двухканальным, оснащён режимом анализатора спектра и позволяет сохранять осциллограммы в виде файла

3.3. Порядок выполнения работы

1.  Освоение цифрового осциллографического модуля.

1.1.  Исследование режима осциллографа.

1.2.  Установить на функциональном генераторе, входящем в состав лабораторного измерительного комплекса, форму выходного сигнала в соответствии с номером варианта:

1, 4, 7, 10 – синусоидальная форма.

2, 5, 8 – прямоугольная форма.

3, 6, 9 – треугольная форма.

Частоту сигнала выбрать произвольно из диапазона 100 Гц – 20 кГц.

1.3.  Подключить генератор к цифровому осциллографу с помощью кабеля с разъёмами BNC-BNC, как показано на рис. 13. Получить на экране компьютера осциллограмму сигнала. Откорректировать параметры сигнала и настройки осциллографа так, чтобы на экране отображались 2 – 3 полных периода сигнала с размахом не менее 2/3 экрана.

Рис. 13. Подключение функционального генератора к осциллографу

1.4.  При помощи маркеров (рис. 14) точно определить амплитуду и частоту сигнала, а в случае входного сигнала в виде последовательности прямоугольных импульсов дополнительно определить длительность импульсов и величину паузы между импульсами. Результаты измерений занести в отчёт.

1.5.  Установить на генераторе синусоидальный сигнал с произвольной частотой в диапазоне 40 Гц – 20 кГц.

1.6.  Определить при помощи маркеров амплитуду сигнала. Результат измерения занести в отчёт. После этого следует отключить функциональный генератор от осциллографа.

1.7.  Перевести мультиметр, входящий в комплекс, в режим измерения переменного напряжения, выбрать оптимальный диапазон в соответствии с амплитудой сигнала, определённой на предыдущем шаге.

1.8.  Подключить выход генератора к мультиметру, используя кабель с разъёмами BNC-«два штырьковых контакта» (рис. 15).

Определить величину амплитуды сигнала. Сравнить амплитуду, измеренную при помощи маркеров на цифровом осциллографе и мультиметром, объяснить различие между полученными величинами. Вывод занести в отчёт.

Рис. 15. Подключение функционального генератора к мультиметру

2.  Исследование режима спектроанализатора.

2.1.  Перевести прибор в режим спектроанализатора, как показано на рис. 16.

2.2.  Подключить генератор к цифровому осциллографу. Изменяя основные параметры сигнала и его форму, наблюдать за изменением спектра.

2.3.  Объяснить и занести в отчёт наблюдаемые изменения в спектре. Для сигналов всех форм изменять амплитуду и частоту. Для сигнала прямоугольной формы дополнительно изменять длительность импульса.

Рис. 16. Включение режима спектроанализатора

3.4. Содержание отчёта

1.  Результаты измерения параметров сигнала.

2.  Сравнительные результаты измерений амплитуды сигнала заданной формы, выполненные с помощью осциллографа и мультиметра.

3.  Вывод, объясняющий различие полученных амплитуд сигнала.

4.  Исходное изображение спектра сигнала и изображения спектра, полученные при изменении параметров сигнала, дополненные объяснением полученных результатов.

Лабораторная работа № 4

Измерение характеристик полосового фильтра

Цель работы – ознакомиться с методами анализа амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) фильтров, исследовать виртуальную модель фильтра, построить и исследовать АЧХ реального активного полосового фильтра.

4.1. Задание

1. Используя функциональный генератор лабораторного измерительного комплекса и цифровой осциллограф, наблюдать осциллограмму сигнала на выходе полосового фильтра при перестройке генератора по частоте.

2. Наблюдать изменение спектра выходного сигнала при использовании режима свипирования (генератора качающейся частоты).

3. Построить график АЧХ полосового фильтра и определить его полосу пропускания.

4.2. Краткие теоретические сведения

При передаче информационных сигналов, как правило, возникает необходимость их обработки, которая часто осуществляется посредством фильтрации – целенаправленного изменения спектра сигнала, направленного на подавление нежелательных составляющих (шумов, помех) и сохранение (или усиление) информативных составляющих. Так, например, в аппаратуре дальней связи при частотном разделении каналов на приемном конце возникает необходимость выделить из суммарного сигнала сигналы, соответствующие каждому из каналов.

Фильтрация сигналов реализуется с помощью специальных частотно-зависимых устройств – электрических фильтров. Их классификация обычно проводится по следующим признакам: по характеру используемых сигналов (аналоговые, цифровые или дискретные) и по виду частотной характеристики (фильтры низких частот (ФНЧ), фильтры верхних частот (ФВЧ), полосно-пропускающие или полосовые (ПФ), полосно-задерживающие, заграждающие или режекторные (РФ)).

В свою очередь аналоговые фильтры классифицируются на пассивные и активные. Пассивные фильтры состоят только из пассивных элементов электрических цепей: резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, трансформаторов. Фильтры этого типа хорошо работают на высоких частотах, однако в низкочастотном диапазоне (до 500 кГц) им свойственны существенные недостатки: уменьшается добротность и, наоборот, возрастают габариты и стоимость катушек индуктивности; низкое входное и высокое выходное сопротивления затрудняют согласование фильтра
по входу и выходу; элементы фильтра становятся восприимчивыми к таким внешним факторам, как изменение температуры, вибрация и т. п.

Таким образом, основные недостатки пассивных фильтров обусловлены сложностями изготовления катушек индуктивности, а также трудностями стабилизации параметров фильтров для работы в низкочастотной области.

Активные аналоговые фильтры содержат активные электронные элементы, например транзисторы или операционные усилители, а также резисторы и конденсаторы. Кроме устранения низкотехнологичных катушек индуктивности, применение активных элементов позволяет практически исключить проблему согласования фильтров с внешними устройствами, поскольку необходимые значения входного и выходного сопротивлений достигаются достаточно просто.

При исследовании фильтров любых видов наиболее часто применяются АЧХ и фазочастотные характеристики (ФЧХ). АЧХ определяет фильтрующие свойства по амплитуде, проявляющиеся в том, что гармонические составляющие сигнала, имеющие различные частоты, ослабляются фильтром в разной степени. АЧХ строится на основании отношения амплитуд или мощностей сигналов на выходе и входе фильтра. ФЧХ характеризует сдвиг фазы выходного сигнала фильтра по отношению к входному, вызван-ный тем, что составляющие входного сигнала, имеющие раз-личные частоты, будут сдвигаться (задерживаться) фильтром
по фазе в разной степени. В данной работе исследуется только
АЧХ.

Область частот пропускаемых колебаний, для которых АЧХ фильтра, построенная на основании отношения мощностей, изменяется в пределах не более 0,5 от своего максимального значения, называется полосой пропускания. Таким образом, в пределах полосы пропускания мощность сигнала на выходе фильтра изменяется не более чем в два раза.

Для построения АЧХ может использоваться логарифмическая шкала. В этом случае отношение мощностей или амплитуд сигналов указывают в децибелах по следующей формуле:

,

где − АЧХ в децибелах; , , , − амплитуды и мощности сигнала на входе и выходе фильтра на частоте .

Нетрудно подсчитать, что в пределах полосы пропускания изменение значения не превышает примерно 3 дБ. Предел изменения уровней сигнала, используемый для оценки полосы пропускания, принято называть неравномерностью. Следовательно, полоса пропускания оценивается при неравномерности 3 дБ.

На рис. 17 приведены примеры АЧХ для ФНЧ, ФВЧ, ПФ и РФ. Пунктирными линиями показаны идеальные АЧХ, полоса пропускания заштрихована на соответствующем участке оси частот. Из рисунка следует, что реальная АЧХ лишь приближённо представляет (аппроксимирует) идеальную.

Рис. 17. АЧХ различных фильтров

4.3. Описание лабораторной установки

Исследуемый в данной работе фильтр является активным полосовым, построенным с использованием операционного усилителя (рис. 18). Для настройки центральной частоты полосы пропускания и калибровки фильтра используются резисторы R2 и R3, выведенные в виде регуляторов на лицевую панель прибора. При выполнении работы нет необходимости изменять положения этих регуляторов. Питание фильтра осуществляется от однополярного источника постоянного напряжения 15 В, входящего в состав измерительного комплекса. Для подключения входного и выходного сигналов на корпусе фильтра предусмотрены разъёмы BNC.

Рис. 18. Структура исследуемого ПФ

Помимо реального ПФ в работе исследуется программная модель полосового фильтра «Фильтр. exe», выполненная на персональном компьютере с использованием программного пакета LabView. Эта программа позволяет осуществить построение АЧХ двумя способами:

1) использованием гармонического сигнала. Изменяя частоту входного гармонического сигнала, можно наблюдать изменение амплитуды выходного сигнала как во временной, так и в частотной областях. Таким образом, следует произвести несколько замеров амплитуды сигнала на входе и выходе фильтра при различной частоте сигнала. Имея в наличии полученный массив данных, построить АЧХ фильтра в виде графика функции. Используя режим автоматической перестройки по частоте, можно получить динамичную картину движения спектральной составляющей вдоль частотной оси с одновременным изменением её амплитуды;

2) использованием белого шума. Идеальный белый шум характеризуется постоянством спектральной плотности вне зависимости от частоты. Спектральная плотность представляет собой сплошную горизонтальную линию, идущую параллельно оси частот. При прохождении такого сигнала через фильтр на его выходе формируется сигнал, спектр которого повторяет по форме АЧХ фильтра, т. е. является ее «отпечатком».

Для начала работы с виртуальным макетом фильтра запустите файл «Фильтр. exe», при этом на экране компьютера появится окно, представленное на рис. 19, где 1 – графические индикаторы, отображающие сигнал на входе фильтра во временной и частотной областях; 2 – регулятор частоты входного сигнала (используется только для гармонических сигналов); 3 – тумблер, позволяющий включить режим свипирования генератора или режим ручной перестройки (при помощи регулятора 2) частоты генератора; 4 – тумблер,

Рис. 19. Лицевая панель виртуальной модели фильтра

отвечающий за вид сигнала, подаваемого на вход фильтра (гармонический сигнал или белый шум); 5 – графические индикаторы, отображающие сигнал на выходе фильтра во временной и частотной областях; 6 – таблица отсчётов частоты и амплитуды сигнала на выходе фильтра, используемых для построения АЧХ; 7 – кнопка, автоматически заполняющая таблицу (поз. 6); 8 – кнопка, формирующая АЧХ по данным таблицы (поз. 6); 9 – кнопка, очищающая таблицу (поз. 6); 10 – графический индикатор, отображающий построенную АЧХ.

4.4. Порядок проведения лабораторной работы

Исследование виртуального макета

При помощи виртуального макета исследовать два метода анализа АЧХ.

I. Использование гармонического сигнала.

1. Подать на вход фильтра гармонический сигнал. Изменяя частоту входного сигнала, наблюдать изменение амплитуды выходного сигнала фильтра во временной и в частотной областях.

2. Определить и занести в отчёт значение амплитуды сигнала на входе фильтра.

3. Произвести не менее десяти замеров частоты и амплитуды сигнала на выходе фильтра. Результаты занести в табл. 10.

Т а б л и ц а 10

Экспериментальная зависимость амплитуды сигнала
на выходе фильтра от частоты

, Гц
, В

4. Построить АЧХ фильтра в виде графика функции в отчёте рядом с табл. 10. Для расчёта АЧХ использовать отношения значений амплитуды сигнала на выходе фильтра из табл. 10 к амплитуде сигнала на входе фильтра.

5. Определить по построенному графику АЧХ полосу пропускания фильтра и занести полученные значения и в отчёт.

6. Используя режим автоматической перестройки по частоте, получить динамичную картину движения спектральной составляющей вдоль частотной оси с одновременным изменением её амплитуды. Занести в отчёт изображение полученного спектра.

II. Использование белого шума.

1. Подать на вход фильтра шумовой сигнал. Наблюдать спектр сигнала на выходе фильтра.

2. Занести в отчёт изображение полученного спектра сигнала.

Исследование реального макета

1.  Собрать экспериментальную установку, как показано на рис. 20. Для подключения выходного сигнала генератора к фильтру и выходного сигнала фильтра к осциллографу использовать кабели с разъёмами BNC-BNC.

Рис. 20. Структура лабораторной установки

2.  Включить приборы и персональный компьютер, запустить программу Oscilloscope Pc‑Lab2000™.

3.  Установить с помощью органов управления на функциональном генераторе гармонический сигнал с частотой в диапазоне от 100 Гц до 5 кГц.

4.  Наблюдать осциллограмму выходного сигнала ПФ.

5.  Плавно изменяя частоту функционального генератора, наблюдать изменение амплитуды и частоты выходного сигнала во временной и частотной областях. Для отображения спектра следует переключить прибор PCS500 в режим спектроанализатора.

6.  Зафиксировать в отчёте десять значений частоты входного сигнала и соответствующие им уровни спектральных составляющих выходного сигнала. Для фиксации использовать таблицу, аналогичную табл. 10. По полученным данным построить в отчёте график АЧХ.

7.  Определить по построенному графику АЧХ полосу пропускания фильтра и занести полученные значения и в отчёт.

8.  Переключить функциональный генератор в режим генератора качающейся частоты и наблюдать фильтрующие свойства исследуемого четырёхполюсника. Для этого перевести цифровой осциллограф в режим спектроанализатора, занести в отчёт изображение спектра сигнала на выходе фильтра. Занести объяснение полученного эффекта в отчёт.

9.  Занести в отчёт вывод о свойствах фильтра, в котором отметить, какие диапазоны частот фильтр пропускает, а какие задерживает.

4.5. Содержание отчёта

1.  Результаты исследования виртуального макета: значение амплитуды сигнала на входе фильтра; таблица экспериментальной зависимости амплитуды выходного сигнала фильтра от частоты; график АЧХ фильтра; значения граничных частот полосы пропускания фильтра; изображение спектра сигнала на выходе фильтра при использовании режима автоматической перестройки по частоте; изображение спектра сигнала на выходе фильтра при использовании шумового входного сигнала.

2.  Результаты исследования реального макета: таблица экспериментальной зависимости амплитуды выходного сигнала фильтра от частоты; график АЧХ фильтра; значения граничных частот полосы пропускания фильтра; изображение спектра сигнала на выходе фильтра при использовании генератора качающейся частоты; объяснение полученного результата при использовании генератора качающейся частоты; вывод о фильтрующих свойствах фильтра.

3.  Сравнительная оценка реального и виртуального фильтров по результатам проведённого исследования.

Лабораторная работа № 5

Измерение характеристик генератора
импульсной последовательности

Цель работы – ознакомиться с методами анализа характеристик импульсных сигналов во временной и частотной областях, исследовать виртуальную модель генератора импульсных сигналов, исследовать влияние частоты и длительности импульсов сигнала на вид его спектра.

5.1. Задание

1. Наблюдать на экране цифрового осциллографа сигнал, полученный с выхода генератора импульсных сигналов.

2. Проанализировать влияние длительности импульсов и периода их следования на огибающую спектра импульсной последовательности.

3. Объяснить полученные результаты.

5.2. Краткие теоретические сведения

Импульсными генераторами называют устройства, преобразующие энергию источников постоянного напряжения в энергию электрических импульсов. В зависимости от формы вырабатываемых импульсов выделяют генераторы прямоугольных импульсов, генераторы линейно изменяющегося напряжения и генераторы импульсов специальной формы.

Форма импульсного сигнала, представленного на рис. 21, определяется рядом параметров, основными из которых являются следующие:

·  амплитуда импульса Uм – максимальное значение напряжения;

·  длительность фронта импульса – интервал времени, в течение которого выходное напряжение нарастает от 0,1·Uм до 0,9·Uм;

·  длительность среза импульса – интервал времени, в течение которого выходное напряжение убывает от 0,9·Uм до 0,1·Uм ;