cw4-10spr

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych
LABORATORIUM MIERNICTWA W URZĄDZENIACH ELEKTRONICZNYCH 2008/09.
Politechnika Rzeszowska
Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych
LABORATORIUM MIERNICTWA
W URZĄDZENIACH ELEKTRONICZNYCH
BADANIE PODZESPOŁÓW APARATURY
ELEKTRONICZNEJ
Grupa
1…………….....................
Data
kierownik
2.........................................
Nr ćwicz.
4
3.........................................
Ocena
4.........................................
I. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest poznanie metod pomiaru wybranych parametrów podzespołów aparatury
elektronicznej.
II. Zagadnienia
1. Ogólna charakterystyka urzadzeń elektronicznych powszechnego zastosowania - zasilacze,
stabilizatory napięć i prądów, wzmacniacze, przyrządy pomiarowe.
2. Źródła napięcia stałego, zasilacze - podstawowe układy blokowe, właściwości, parametry
techniczne, zasady pomiaru parametrów.
3. Źródła napięcia zmiennego, generatory - podstawowe układy blokowe, właściwości, parametry
techniczne, zasady pomiaru parametrów.
4. Tory pomiarowe woltomierzy elektronicznych napięć stałych i zmiennych. Podstawowe parametry
metrologiczne woltomierzy
III. Program ćwiczenia
1.
Pomiary wybranych parametrów zasilacza stabilizowanego: zakresu regulacji napięcia
wyjściowego Uwy, charakterystyki obciążeniowej zasilacza Uwy= f(Io), wyznaczenie wartości
rezystancji wyjściowej i rezystancji dynamicznej. Pomiar współczynnika tętnień, obserwacja na
oscyloskopie przebiegu składowej zmiennej.
2.
Pomiary wybranych właściwości generatora funkcyjnego, sprawdzenie skalowania wybranego
zakresu częstotliwości, pomiar współczynnika zniekształceń nieliniowych, charakterystyki
obciążeniowej generatora. Obliczenie wartość impedancji wyjściowej dla f=1kHz, wyznaczenie
zakresu zmian napięcia wyjściowego przy dopasowaniu impedancji.
3.
Pomiar w wybranych punktach toru przyrządu pomiarowego wartości napięć mierzonego
sygnału i obliczenie wartości współczynników przetwarzania toru woltomierza, regulacja
wzmocnienia, wyznaczenie pasma przenoszonych częstotliwości.
IV. Przebieg ćwiczenia
1. Spis przyrządów
Z - zasilacz stabilizowany typ..
zakres regulacji napięcia zakres regulacji prądu
G - generator pomiarowy typ
zakres regulacji
zakres regulacji napięcia
częstotliwości
moc wyjściowa
współczynnik tętnień
rezystancja wyjściowa
współczynnik
zniekształceń
nieliniowych
zakresy nap. Un
zakresy prądowe In
U= multimetr trueRMS typ MX554
znamionowa
liczba ziaren
błąd podstawowy
ćw.5 / str. 1
Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych
LABORATORIUM MIERNICTWA W URZĄDZENIACH ELEKTRONICZNYCH 2008/09.
U~ multimetr trueRMS typ MXD - 4660A
znamionowa
liczba ziaren
błąd podstawowy
zakresy nap. Un
zakresy prądowe In
błąd podstawowy
zakresy nap. Un
podstawa czasu
oscyloskop typ...
wymiary ekranu
Rs - rezystor suwakowy typ
R[ ]
I[ ]
Rd - dekada rezystancyjna typ
dekada
10
-1
błąd podstawowy
dopuszczalny prąd In
0 - 10
100
101
102
103
104
mzh - miernik zniekształceń nieliniowych, typ.
zakres pomiaru h
błąd podstawowy
pasmo częstotliwości
[ ]
tłumienie częstotliwości
podstawowej
1.1 Pomiar wybranych parametrów zasilacza
oscyloskop
zasilacz A
=
V=
Rys.10.1 Układ do pomiaru parametrów zasilacza.
1.1.1 Zmierzyć zakres regualcji napięcia stabilizowanego
I = 0 mA
Umin=
[ ]
Umax=
[ ]
Usz =
[ ]
ćw.5 / str. 2
V~
Rs
Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych
LABORATORIUM MIERNICTWA W URZĄDZENIACH ELEKTRONICZNYCH 2008/09.
1.1.2 Zmierzyć charakterystykę obciążeniową zasilacza i obliczyć rezystancjię dynamiczną r
Ustawić zabezpieczenie prądowe na wartości mniejszej niż <2A, napięcie U=1,8 V dla R=∞,
zmieniać Rs np. tak aby I = (0,5, 1, 1,5) A
Tabela 10.1 Wyniki pomiarów charakterystyki obciążeniowej zasilacza
i
I=[ ]
U= [ ]
U~[ ]
k50[ ]
r[ ]
U=[ ]
I=[ ]
1
2
3
Obwód prądowy łączyć na zaciskach przykręcanych. Pomiary napięć dokonać jak najbliżej badanego
zasilacza
U  (i 1)  U  i  U  (i 1) 
I  (i 1)  I i  I  (i 1) 
k 50 
ri 
U~
 100 
U
U i

I i
Obserwacje ekranu oscyloskopu:
Obraz na oscyloskopie zawiera:
- szum o parametrach:
- przedział wartości Uss (max+, max-)=
- składową okresową o parametrach:
- kształt
- częstotliwość f=
- napięcie Uss=
1.2 Pomiar wybranych parametrów generatora
częstościomierz
oscyloskop
mzh
generator
Rd
V
~
~
Rys.10.2 Układ do badania generatora
1.2.1 Sprawdzić skalowanie wybranego zakresu częstotliwości
Tabela 10.2 sprawdzany zakres częstotliwości f (min - max)=
fzadane[ ]
fzmierzone [ ]
f [ ]
ćw.5 / str. 3
[
], Rd=∞
Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych
LABORATORIUM MIERNICTWA W URZĄDZENIACH ELEKTRONICZNYCH 2008/09.
f  f zadane  f zmierzone
f 
f max
 100 
f max
 100 
1.2.2
Zmierzyć
współczynnik
i charakterystykę obciążeniową generatora
zniekształceń,
impedancję
wyjściową
Tabela 10.3 Wyniki badania generatora dla sygnału o częstotliwości f=1kHz
i
U[
]
h[
]
f[ ]
zwy [ ]
Rd[k]
1
∞
2
0,6
3
0,1
4
0,05
uwaga: dla Rd=∞ i f=1kHz ustawić wybraną wartość U, następnie ustawiając kolejne wartości Rd
odczytać z przyrządów zmiany U, h, f, obliczyć rwy.
z wyi 
U1  U i ( U1  U i )  R di


Ui
Ui
R di
rezystancja wyjściowa z danych technicznych - Rwy =
impedancja wyjściowa obliczona (średnia z pomiarów) - Zwy=
wartość zmierzona impedancji
z danych technicznych
jest
zbliżona
/
różna
w
stosunku
do
rezystancji
U[V] h[%]
zwy[]
Rd[k]
Rys.10.3 Wykresy z badania generatora
Obserwacje oscyloskopu:
Oceń opisowo i w % wpływ wzrostu obciążenia (malenie rezystancji Rd) na zmianę (pozostaw
właściwe określenie odpowiednio skreślając):
- amplitudy wzrosła zmalała o ........%
- częstotliwości wzrosła zmalała o ........%
- kształtu: zniekształcenia / widoczne / niewidoczne / trudne do oceny
- inne
ćw.5 / str. 4
Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych
LABORATORIUM MIERNICTWA W URZĄDZENIACH ELEKTRONICZNYCH 2008/09.
1.2.3 Wyznaczyć zakres zmian napięcia wyjściowego przy dopasowaniu impedancji.
Dla Rd=Rwy i f=1kHz zmierzyć minimalną Umin i maksymalną Umax wartość napięcia wyjściowego z
generatora
Umin=
Umax=
1.3 Badanie i regulacja właściwości toru woltomiarza
źródło
sygnału
V
badany
woltomierz
V
oscyloskop
Rys.10.4 Układ do badania woltomierza
1.3.1 Zmierzyć i wyregulować wzmocnienie toru woltomierza napięcia stałego
Ustawić napięcie wejściowe na wartości zakresu, zapisać wynik pomiaru, wykonać regulację
wzmocnienia w celu uzyskania właściwego wychylenia - zapisać wynik. Ustawić 1/5 poprzedniej
wartości napięcia, zapisać wynik pomiaru i dokonać ewentualnej korekty wzmocnienia (o 1/5 błędu)
Tabela 10.4 Wyniki badań toru woltomierza napięcia stałego
lp
Uwe[ ]
Uwy[ ]
ku[ ]
uwagi
1
2
regulacja wzmocnienia
3
4
kontrola dla innej wartości napięcia wejściowego
5
6
regulacja wzmocnienia
7
1.3.2 Zbadać i wyregulować wzmocnienie toru woltomierza napięcia przemiennego
Dla częstotliwości f=1kHz (częstotliwość w środku pasma) ustawić napięcie wejściowe na
wartości zakresu, zapisać wynik pomiaru,
wykonać regulację wzmocnienia w celu uzyskania właściwego wychylenia - zapisać wynik.
Ustawić 1/5 poprzedniej wartości napięcia zakresu, zapisać wynik pomiaru i dokonać
ewentualnej korekty wzmocnienia (o 1/5 błędu).
Powtórzyć pomiar dla napięcia wejściowego o wartości zakresu pomiarowego dla
częstotliwości f=1kHz..
a - Zmniejszając częstotliwość odczytać jej wartość gdy wskazane napięcie zmieni się o 5% jest to dolna częstotliwość graniczna fmin .
b - Zwiększając częstotliwość odczytać jej wartość gdy wskazane napięcie zmieni się o 5% jest to górna częstotliwość graniczna fmax.
Tabela 10.5 Wyniki badań toru woltomierza napięcia zmiennego
f [kHz]
Uwe[ ]
Uwy[ ]
ku[ ]
ku[%]
f=1
regulacja wzmocnienia
f=1
100
badanie pasma mierzonych częstotliwości
fmin=
95
fmax=
95
ćw.5 / str. 5
uwagi
Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych
LABORATORIUM MIERNICTWA W URZĄDZENIACH ELEKTRONICZNYCH 2008/09.
ku 
U wy
U we
k u [%] 


ku
100 
k uz
100 
kuz - wzmocnienie dla f=1 kHz
V. Wnioski:
V I . P yt a n i a k o n t r o l n e
1. Podać definicje i przedział wartości parametrów źródeł napięcia i prądu stałego,
2. Podać definicje i przedział wartości parametrów źródeł napięcia i prądu przemiennego,
3. Przedstawić metodę pomiaru rezystancji wejściowej przetwornika,
4. Przedstawić metodę pomiaru rezystancji wyjściowej przetwornika,
5. Narysować i omówić układ do pomiaru charakterystyki przenoszenia wzmacniacza,
6. Omówić pojęcie “szerokość pasma”
7. Omówić pojęcie “współczynnik zniekształceń nieliniowych”,
8. Omówić pojęcie “współczynnik tętnień”
9. Omówić pojęcie “rezystancji dynamicznej” zasilacza
Literatura:
1. Piotrowski J., Podstawy miernictwa WNT Warszawa 2002
2. Parchański J.: Miernictwo elektryczne i elektroniczne. WSiP, Warszawa 1997.
3. Badźmirowski K., i inni, Miernictwo elementów półprzewodnikowych i układów scalonych, WKŁ
Warszawa 1984.
4. Horowitz P., Hill W., Sztuka elektroniki, WKŁ, Warszawa 1997
5. Jellonek A., Karkowski Z., Miernictwo radiotechniczne WNT Warszawa 1972
6. Rylski A.:Metrologia II, prąd zmienny skrypt OWPRz Rzeszów 2004
ćw.5 / str. 6