WinWord 0,9Mb - Гимназия 1567

Функциональная схема характериографа
ХАРАКТЕРИОГРАФ (ИЗМЕРИТЕЛЬ АЧХ) ДВУХ-,
ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ НА БАЗЕ ГНЧ (Г3-104).
Шемарыкин Петр
Измеритель амплитудно-частотных характеристик предназначен для отображения
зависимости отклика исследуемой цепи (двух-, четырехполюсников) от частоты
подаваемого сигнала. Характериографы применяются для настроек, регулировок
различных цепей радиоэлектронных устройств, таких как резонансные усилители;
колебательные контуры; фильтры низких, высоких частот; полосовые, режекторные
фильтры и др.
1. Функциональная схема характериографа
Данный характериограф состоит из узлов, представленных на следующей
функциональной схеме:
(1)
(2)
ГНЧ
Исследуемый
четырехполюсник
Г3-104
(5)
(3)
(4)
Детектор
АЦП
Источник питания
ЭВМ
~220 В
(6)
Рис. 1.1. Функциональная схема характериографа
С генератора низкой частоты (1) синусоидальный сигнал, постоянный по
амплитуде, но меняющийся по частоте в диапазоне 20 Гц – 40 кГц, подается на вход
исследуемого четырехполюсника (2). Сигнал с выхода четырехполюсника поступает на
детектор (3), где он преобразуется в постоянное напряжение пропорциональное величине
сигнала на выходе четырехполюсника. Выходное напряжение с детектора поступает на
один из входов двухканального аналого-цифрового преобразователя (4). На другой вход
АЦП подается напряжение с ГНЧ, пропорциональное частоте генерации. (Такой
функцией обладает генератор Г3-104.) Преобразованные в цифровую форму, сигналы с
детектора и ГНЧ поступают на ЭВМ (5) через параллельный LPT-порт. Источник питания
(6) выдает стабилизированные напряжения величиной «+5»В, «-6»В и «+12»В,
необходимые для обеспечения нормальной работы АЦП.
1
Состав установки.
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
Технические характеристики
Диапазон измеряемых частот
Диапазон рабочих температур
Напряжение питания
Максимально допустимое входное напряжение
Потребляемая мощность, не более
Габаритные размеры прибора
Вес прибора, не более
Точность измерений
20 Гц – 40 кГц.
+5  +35 С
~220 В, 50 Гц.
10 В.
5 Ватт.
1157060 мм.
500 г.
 5%
Требования к ЭВМ
Pentium386/8Mb Ram/Win9.x/2000/NT/XP/Mouse/3Mb Hard Space
2. Состав установки
1. Детектор.
Принципиальная схема детектора с указанием номиналов деталей, используемого в
данном устройстве, показана на рисунке 2.1. Детектор, выполненный на диодах D1, D2;
конденсаторах C1, C2 и резисторе R1 служит для выпрямления переменного выходного
напряжения и преобразования его в постоянное.
Рис 2.1. Принципиальная схема детектора.
2. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП).
АЦП предназначен для преобразования аналогового (непрерывного) сигнала в
цифровой (дискретный). рис. 2.2.
2
Состав установки.
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
Рис 2.2. Оцифровка синусоидального сигнала.
Используемый в составе устройства АЦП с компаратором на микросхеме 554СА1
имеет 2 независимых канала. В этом АЦП для выравнивания выходных напряжений с
ключей разных разрядов параллельного порта использованы буферные усилители на
микросхемах К561ЛН2.
Для повышения точности измерений число разрядов увеличено до 10.
Принципиальная схема АЦП приведена на рисунке 2.3.
Рис. 2.3. Принципиальная схема АЦП
3
Состав установки.
Источник питания.
Рисунок печатной для АЦП представлен на рисунке 2.4. Внешний вид АЦП
представлен на рисунке 2.5.
Рис. 2.4. Рисунок печатной платы для АЦП
Рис. 2.5. Внешний вид АЦП
3. Источник питания.
Для обеспечения нормальной работы АЦП в составе устройства имеется источник
питания, который подключается к сети (220 В, 50 Гц), рис. 2.6. Особенность данного
источника состоит в том, что он способен выдавать сразу три различных
стабилизированных напряжения: «+5»В, «-6»В и «+12»В.
Рис. 2.6. Принципиальная схема источника питания
Внешний вид источника питания показан на рисунке 2.7. Внешний вид устройства
в сборе показан на рисунке 2.8.
Рис. 2.7. Внешний вид источника питания
4
Рис. 2.8. Внешний вид устройства в сборе
Работа с устройством.
4. ГНЧ (Г3-104)
Генерация низкочастотных сигналов осуществляется при помощи генератора
низкой частоты Г3-104. Частоту генератора можно изменять как в ручную, так и в
автоматическом режиме. Данный генератор имеет два выхода: один - генерируемый
синусоидальный сигнал, второй – напряжение, изменяющееся пропорционально частоте.
Сигнал со второго выхода позволяет программно определить текущую частоту
генератора.
Внешний вид ГНЧ Г3-104 и некоторые его узлы представлены на рисунке 2.9.
Рис. 2.9. Внешний вид ГНЧ Г3-104.
Основные характеристики ГНЧ Г3-104.
Диапазон частот
Основная погрешность установки частоты
Погрешность установки выходного напряжения
Нестабильность выходного напряжения за 3 ч
Выходная мощность
20 Гц – 40 кГц
200
 (1 
)%
f
4%
10%
1,5 Вт (5, 50 и 600 Ом)
Зависимость выходного напряжения с гнезд развертки «Х», изменяющегося
пропорционально частоте, представлена графиком рис. 2.10.
Как видно из рисунка, зависимость напряжения от частоты явно нелинейная.
Устранять это пришлось программно.
5
Работа с устройством.
Рис. 2.10. Зависимость выходного напряжения с гнезд развертки «Х» от частоты
3. Работа с устройством
Подготовка к работе
Перед тем как начать работу с
устройством, его нужно подготовить.
1. Соединить выход развертки ГНЧ Г3104 с соответствующими клеммами
устройства, как показано на рисунке
3.1.
2. Подключить объект исследования к
выходу ГНЧ и к клеммам с надписью
«ВХОД».
3. Подключить шлейф к LPT-порту.
4. Включить преобразователь в сеть.
5. Запустить поставляемое программное
обеспечение.
6
Рис. 3.1. Коммутация ГНЧ Г3-104 с
преобразователем
Работа с устройством.
Работа с программным обеспечением
Перед тем, как начать проводить измерения, убедитесь, что шкала частоты
генератора выставлена на «0». Установите необходимый уровень выходного сигнала на
ГНЧ. Еще раз проверьте надежность соединений всех кабелей. Запустите программное
обеспечение.
Сразу после запуска программы обработки, она готова к работе. Запустите
генератор в автоматическом режиме и дождитесь полного прохождения всей шкалы
частоты. На экране будет представлен график зависимости выходного напряжения
(амплитуды) исследуемого четырехполюсника от частоты.
Литература.
1. «Практические работы. Пособие по курсу электроники»( I, II, III части),
Чеботарев А.А. Гимназия 1567, 2005 г.
2. Генератор низкой частоты типа Г3-104. Техническое описание.
7