Описание и порядок выполнения работы

Рис. 2.1

При ознакомлении с используемой в работе аппаратурой обратить внимание на рекомендации по включению электронных приборов, изучить градуировки шкал, переключатели вида и диапазонов измерений, освоить приемы установки "нуля" и калибровки чувствительности. При исследовании электронных вольтметров используется схема, приведенная на рис. 2.1, где G - источник напряжения - генератор синусоидального напряжения; PV₁ — образцовый прибор; PV₂ - испытуемый прибор. Основная погрешность образцового прибора должна быть в 3—5 раз меньше основной допустимой погрешности

испытуемого прибора. Основную погрешность определяют в 6-10 числовых отметках шкалы испытуемого прибора путем сличения показаний этого прибора с показаниями образцового прибора. Полученные результаты занести в таблицу.

Показания поверяемо-го прибора U, В	Показания образцового прибора U0 , В	Погрешность	Наибольшее значение приве­денной по­грешности γ, %	Вариа­ция в, %
Абсолютная А, В	Относитель­ная δ, %
при увеличе­нии	при умень­шении	при увеличе­нии	при умень­шении

Абсолютная, относительная и приведенная погрешности и вариация показаний определяются по формулам, указанным в работе 1.

Определение АЧХ проводят при постоянном показании испытуемого вольтметра. При этом снимают показания образцового прибора для различных частот в указанном преподавателем диапазоне изменения частоты. Результаты измерений U и U₀ заносят в таблицу.

Частота, кГц	Показания приборов, В	U/U0
U	U0

Для определения входного сопротивления и емкости вольтметра можно использовать схему (рис. 2.2), где G - генератор переменного напряжения с выходным сопротивлением R_i и ЭДС Е; V - испытуемый вольтметр; С_вх и R_вх -

\ искомые параметры входной цепи вольтметра; R - резистор с известным значением

сопротивления.

При R_i << |R_вх | падение напряжения на входе вольтметра определяется выражением

(2.1)

Для определения трех неизвестных, Е, R_BX и С_вх, следует провести эксперимент в следующей последовательности:

1. При R = 0 и частоте f=f₁ = 100...200 Гц измерить U₁ = Е, так как R_i<<R_BX

2. При той же частоте f₁ подобрать R = R₁ ≠0 так, чтобы показания
испытуемого вольтметра были равны U₂ = (0,7...0,9)E. На низких частотах
1/ωС_вх >>R_вх, поэтому влиянием сопротивления входной емкости на входной
импеданс испытуемого вольтметра можно пренебречь (рис. 2.2).

Тогда U₂ - ER_BX/(R₁ + R_BX), откуда непосредственно можно найти R_вх.

3. При R = 0 и частоте f=f₂ = 10...30 кГц установить на испытуемом вольтметре
значение, полученное в п. 1, т. е. Е.

4. При частоте f₂ подобрать R = R₂ так, чтобы показания испытуемого
вольтметра были бы равны U₃ ⁼ (0,7...0,9) Е.

Для определения С_вх
необходимо преобразовать

комплексное выражение (2.1) в выражение, представляющее собой модуль напряжения U, и подставить в него /2, R = R₂, R_BX, E и U = U₃.

Для выполнения п. 4
исследуемый вольтметр

подключается к генератору
импульсов специальной формы.
Рис. 2.2 При использовании вольт-

метра, показания которого пропорциональны среднему значению измеряемого напряжения, U_ср = U_п/k_ф1 где U_п - показания вольтметра, k_ф1 = 1,11 -коэффициент формы кривой синусоидального напряжения; действующее значение измеряемого напряжения U = U_cрk_ф, где k_ф - коэффициент формы кривой измеряемого напряжения (для прямоугольной формы k_ф = 1, для треугольной формы k_ф = 2/3^0,5); амплитудное значение измеряемого напряжения U_m = Uk_a, где k_a -коэффициент амплитуды (для прямоугольной формы k_а= 1, для треугольной формы k_a= 3^0,5).

При использовании вольтметра, показания которого пропорциональны амплитудному значению измеряемого напряжения, U_m = U_nk_a1, где k_a1 = 2^0,5 -коэффициент амплитуды синусоидального напряжения.

Работа 3 ЦИФРОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ

Цель работы - изучение принципа действия и свойств время-импульсного цифрового вольтметра (ВИЦВ).

Задание

1. Ознакомиться со структурной схемой и принципом действия ВИЦВ, с
расположением на лабораторном макете его узлов, а также с возможностями
изменения характеристик этих узлов.

2. Наблюдать с помощью осциллографа выходные сигналы узлов ВИЦВ при
номинальных характеристиках узлов. По результатам наблюдений построить
временную диаграмму работы ВИЦВ.

3. Наблюдать изменения во временной диаграмме при поочередном
изменении:

- входного напряжения U_x;

- коэффициента наклона К линейно изменяющегося напряжения (ЛИН);

- частоты /о генератора импульсов стабильной частоты (ГИСЧ);

- порога срабатывания U_c сравнивающего устройства (СУ).

Измерить осциллографом измененные (отличающиеся от номинальных) значения коэффициента К' и частоты f₀', рассчитать относительное изменение этих характеристик.

4. Определить зависимость погрешности квантования ΔU ВИЦВ от входного
напряжения U_x, изменяя последнее в указанном преподавателем диапазоне.
Построить в этом диапазоне график U_п =f₁(U_x) зависимости показаний U_n ВИЦВ от
входного напряжения U_x (ступенчатая функция), график аналогичной зависимости
для "идеального" (без квантования) вольтметра U_{п. и} = f₂ (U_x) (прямая линия) и
график погрешности квантования ΔU = f₁(U_x) - f₂(U_x) = f₃(U_x). Определить
номинальный порог срабатывания U_{с. н} СУ.

5. Повторить п. 4, изменив порог срабатывания СУ. Определить измененный
порог U_c и значение изменения ΔU_С = U_c - U_{c. н}.

6. Определить абсолютную и относительную погрешности результатов
измерений для заданных преподавателем показаний ВИЦВ при следующих
условиях:

- характеристики всех узлов номинальные;

- изменен коэффициент наклона ЛИН;

- изменена частота ГИСЧ;

- изменен порог срабатывания СУ.

Определить дополнительные погрешности из-за изменения характеристик узлов, сделать выводы о влиянии этих изменений на характер и значения дополнительных погрешностей.