Измерение с помощью электронно-лучевого осциллографа (Отчет по лабораторной работе № 3.2), страница 3

После замыкания цепи конденсатор начинает заряжаться по экспоненциальному закону . Когда напряжение на нем достигает напряжения зажигания Uз, происходит пробой лампы, и ее сопротивление резко падает до малой величины R₂. Конденсатор начинает разряжаться через лампу по закону .

Поскольку R₂ << R', время разрядки t₁ << Т₁ (рис. 5). Для процесса зарядки можно записать:

,                        (*).

Общий период колебаний равен Т = Т₁ + t₁, но t₁ << Т₁, значит Т ≈ Т₁. Разрешив уравнения (*) относительно Т₁, получим: (**).

2.1.  Ход работы

Была собрана схема, изображенная на рисунке 4, установлено выходное напряжение величиной 100 В и отрегулировано сопротивление переменного резистора так, что бы были видны мигания лампочки (входной усилитель канала осциллографа был в режиме “открытого входа”). Суммарное сопротивление R и R_п при этом составило 564 кОм.

Произведено измерение величин переменного сопротивления и частоты генерации, обнаружено, что частота генерации зависит от сопротивления обратнопропорционально.

Измерен период колебаний, он составил 17 мс.

Установлено, что величины напряжения зажигания U_з и гашения U_г лампочки равны: U_г = 6 В, U_з = 24 В. Но данные величины напряжения на осциллографе, отличные от напряжения на лампочке, т.к. происходит деление напряжения: U_л = I(R_вх + R_A), U_осц = IR_вх => . Значит на лампочке U_г = 24 В, U_з = 96 В.

Сделаю расчеты периода колебаний по формуле (**), учитывая, что R' = 564 кОм, С = 10 нф:

.

Полученный результат хорошо согласуется с экспериментальными данными.

2.2.  Оценка погрешностей

Были проведены однократные измерения периода колебаний и напряжения зажигания/горения, соответственно абсолютная погрешность полученных данных составит половину цены деления соответствующей шкалы с учетом множителя, устанавливаемого ручками V/дел, время/дел. Для периода цена деления равна 1 мс => абсолютная погрешность составит ± 0,5 мс; для напряжения цена деления – 1 В => абсолютная погрешность измеренного напряжения ± 0,5 В, а значит погрешность измерения напряжения на лампе составит ± 2 B (т.к. происходит деление напряжения в 4 раза).

При расчете периода по формуле (**) абсолютная погрешность будет зависеть от погрешности измерения напряжения и от класса точности мультиметра, а так же от точности вычисления логарифма.

2.3.  Выводы

В ходе выполнения задания были исследованы сигналы с постоянной и переменной составляющей, получены следующие значения периода колебаний релаксационного генератора T и величины напряжения зажигания U_з  и гашения U_г  лампочки: T = (17,0 ± 0,5) мс, U_г = (24 ± 2) B, U_з = (96 ± 2) B.

3.  Задание №2. Измерение времени распространения сигнала в длинной линии

Цель: измерить время распространения сигнала по длинной линии; понять смысл включения согласующего переходника (согласованного сопротивления) при измерениях на высоких частотах.

Оборудование:электронно-лучевой осциллограф С1-65, генератор сигналов специальной формы «Г6-27», макет «длинная линия».