Измерение частотно-временных параметров сигналов измерительной информации. Преобразователи импульсных сигналов

РАБОТА № 6

ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТНО-ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ

1. Цели работы

Приобретение умения и навыков пользования электронно-лучевым осциллографом в комбинации с частотомером с целью измерения частоты и интервалов времени, как параметров импульсных сигналов.

Практическое ознакомление с измерительным преобразователем "напряжение - частота" и с принципами его метрологических испытаний.

2. Объекты исследования

Объектами исследования являются:

-  генераторы импульсных сигналов (мультивибратор, одновибратор),

-  преобразователи импульсных сигналов (контактные и бесконтактные реле, операционные усилители, импульсные схемы),

-  преобразователь "напряжение - частота".

Перечисленные объекты исследования расположены в лабораторном макете, схема которого представлена на рис. 1.

3. Программа работы

3.1. Измерение интервалов времени и частоты с помощью электроннолучевого осциллографа.

3.1.1.Измерение длительности и периода следования прямоугольных импульсов.

3.1.2.Измерение времени срабатывания и времени отпускания электромеханического реле.

3.1.3.Измерение времени нарастания выходного напряжения операционных усилителей.

3.1.4.Измерение времени срабатывания импульсных интегральных схем.

Измерение длительности импульса, формируемого одновибратором3.2.           Измерение частотно-временных параметров сигнала с помощью цифрового частотомера.

3.2.1.Измерение частоты периодических сигналов.

3.2.2.Измерение длительности импульса, формируемого одновибратором.

3.3. Калибровка преобразователя "напряжение - частота".

4. Используемые приборы и оборудование

Оборудование лабораторной работы состоит из следующих конструктивно обособленных устройств:

-  лабораторный макет,

-  источник питания лабораторного макета "ЭПМ МИФИ",

-  электронно-лучевой осциллограф С1-79,

-  цифровой частотомер (см. п. 1.4.9 части I Лабораторного практикума [1]),

-  калибратор напряжения (может быть заменен источником регулируемого стабильного напряжения в комбинации с цифровым вольтметром).

4.1. Лабораторный макет

Схема лабораторного макета представлена на рис. 1.

В состав лабораторного макета входят :

-  генератор прямоугольных импульсов Г1 со схемой управления электромеханическими реле (схема 1);

-  генератор прямоугольных импульсов Г2 с набором операционных усилителей ОУ1-ОУ5 и логических микросхем МС1-МС5, управляемых от этого генератора (схема 2);

-  одновибратор, запускаемый импульсами генератора Г2;

-  преобразователь "напряжение - частота" (ПНЧ);

-  внутренний стабилизированный источник питания напряжением 5 В. Питание на лабораторный макет +15 В, -15 В подается от внешнего источника питания "ЭПМ МИФИ"

-  4.1.1. Описание схемы 1 лабораторного макета

Напряжение от генератора Г1 в виде периодических прямоугольных импульсов поступает на усилители, выполненные на транзисторах Tpl, Тр2 и необходимые для создания тока, обеспечивающего срабатывание реле. "А" и "Б" - обмотки реле, Kl, K2 - их контакты.

При срабатывании реле их контакты замыкают выходы 1, 2, в результате чего напряжения на этих гнездах упадут скачком от +5 В до нуля. При прекращении тока в обмотках реле, напротив, напряжение на этих гнездах скачком возрастет от О В до 5 В.

Вследствие значительной индуктивности обмоток реле и инерционности механической части замыкание и размыкание контактов реле будет отставать от скачков напряжения (и тока). Время, прошедшее от момента подачи напряжения на обмотку реле до момента соприкосновения его контактов, называется временем срабатывания реле и обозначается через t_ср.

Время, прошедшее от момента снятия напряжения с обмоток реле до момента размыкания его контактов, называется временем отпускания реле и обозначается через t_отп.

Для наблюдения и контроля управляющего напряжения служат гнезда 11 и 12 лабораторного макета. Для наблюдения за срабатыванием контактов реле -гнезда 1 и 2

4.1.2. Описание схемы 2 лабораторного макета

Напряжение от генератора Г2 в виде периодических прямоугольных импульсов поступает на вход усилителя Ус, с выхода которого оно подается на входы пяти операционных усилителей ОУ1 - ОУ5. На выходах этих усилителей форма входного напряжения несколько искажается из-за конечной скорости нарастания и спада напряжения, свойственной используемым в них микросхемам.

Для наблюдения формы выходного напряжения операционных усилителей и измерения времени нарастания и спада импульсов на их выходах предусмотрены гнезда 4, 5, 6, 7, 8.