Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Metrologii II. 2004/05

ćw. 10 / str. 1

Politechnika Rzeszowska

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Metrologii II

Grupa

Data

Nr ćwicz.

BADANIE PODZESPOŁÓW

APARATURY ELEKTRONICZNEJ

10

1…………….....................

kierownik

2.........................................

3.........................................

4.........................................

Ocena

opracowali: dr hab.inż. A. Kowalczyk, dr inż. A. Rylski

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
U

wy

, charakterystyki obciążeniowej zasilacza U

wy

= f(I

o

), 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.

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Metrologii II. 2004/05

str. 2

IV. Przebieg ćwiczenia

Spis przyrządów

Z - zasilacz stabilizowany typ

zakres regulacji napięcia

zakres regulacji prądu moc

wyjściowa współczynnik tętnień

G - generator pomiarowy typ

zakres regulacji

częstotliwości

zakres regulacji napięcia rezystancja

wyjściowa współczynnik

zniekształceń

nieliniowych

U

=

multimetr trueRMS typ MX554

znamionowa
liczba ziaren

błąd podstawowy

zakresy nap. U

n

zakresy prądowe I

n

U

~

multimetr trueRMS typ MXD - 4660A

znamionowa
liczba ziaren

błąd podstawowy

zakresy nap. U

n

zakresy prądowe I

n

oscyloskop typ

wymiary ekranu

błąd podstawowy

zakresy nap. U

n

podstawa czasu

R

s

- rezystor suwakowy typ

R [ ]

I [ ]

R

d

- dekada rezystancyjna typ

dekada błąd podstawowy

dopuszczalny prąd I

n

10

-1

0

-

10

10

0

10

1

10

2

10

3

10

4

mzh - miernik zniekształceń nieliniowych, typ.

zakres pomiaru h

błąd podstawowy

pasmo częstotliwości tłumienie częstotliwości

podstawowej

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Metrologii II. 2004/05

ćw. 10 / str. 3

1.1 Pomiar wybranych parametrów zasilacza

Rys. 10.1. Układ do pomiaru parametrów zasilacza

1.1.1 Zmierzyć zakres regulacji napięcia stabilizowanego

I = 0 mA

U

min

=

U

max

=

1.1.2 Zmierzyć charakterystykę obciążeniową zasilacza i obliczyć rezystancję dynamiczną r
Ustawić zabezpieczenie prądowe na wartości mniejszej niż 2A, napięcie U = 1,8 V dla R = ∞,
zmieniać R

s

np. tak aby I = (0,5, 1, 1,5) A

Tabela 10.1 Wyniki pomiarów charakterystyki obciążeniowej zasilacza

i I

=

[ ]

U

=

[ ]

∆U

=

[ ]

∆I

=

[ ]

U

~

[ ]

k

50

[ ]

r [ ]

1

– –

2

3

Obwód prądowy łączyć na zaciskach przykręcanych. Pomiary napięć dokonać jak najbliżej
badanego zasilacza.

=

−

=

∆

+

=

=

+

=

)

i

(

i

)

i

(

U

U

U

1

1

=

−

=

∆

+

=

=

+

=

)

i

(

i

)

i

(

I

I

I

1

1

=

⋅

=

=

100

50

U

U

k

~

=

∆

∆

=

i

i

i

I

U

r

R

s

zasilacz

V

~

V

=

A

oscyloskop

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Metrologii II. 2004/05

str. 4

Obserwacje ekranu oscyloskopu

Obraz na oscyloskopie zawiera:
- szum o parametrach:

- przedział wartości U

ss

(max+, max-) =

- składową okresową o parametrach:

- kształt
- częstotliwość f =
- napięcie U

ss

=

1.2 Pomiar wybranych parametrów generatora

Rys.10.2. Układ do badania generatora

1.2.1 Sprawdzić skalowanie wybranego zakresu częstotliwości
Tabela 10.2. sprawdzany zakres częstotliwości f

(min - max)

= [ ], R

d

= ∞

f

zadane

[

]

f

zmierzone

[

]

∆∆∆∆f

[ ]

zmierzone

zadane

f

f

f

−

=

∆

=

⋅

=

⋅

∆

=

δ

100

100

max

max

f

f

f

1.2.2 Zmierzyć współczynnik zniekształceń, impedancję wyjściową i charakterystykę
obciążeniową generatora

Tabela 10.3 Wyniki badania generatora dla sygnału o częstotliwości f = 1kHz

i

R

d

[k

Ω]

U [ ]

h [ ]

f [ ]

z

wy

[ ]

1

∞

–

2

0,6

3 0,1

4

0,05

generator

V

R

d

oscyloskop

mzh

częstościomierz

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Metrologii II. 2004/05

ćw. 10 / str. 5

UWAGA: dla R

d

= ∞ i f = 1 kHz ustawić wybraną wartość U, następnie ustawiając kolejne wartości R

d

odczytać z przyrządów zmiany U, h, f, obliczyć r

wy

.

=

⋅

−

=

−

=

i

di

i

di

i

i

wyi

U

R

)

U

U

(

R

U

U

U

z

1

1

rezystancja wyjściowa z danych technicznych

R

wy

=

impedancja wyjściowa obliczona (średnia z pomiarów)

Z

wy

=

wartość zmierzona impedancji jest zbliżona / różna w stosunku do rezystancji

z danych technicznych

Rys.10.3. Wykresy z badania generatora

Obserwacje oscyloskopu:
Oceń opisowo i w % wpływ wzrostu obciążenia (malenie rezystancji R

d

) na zmianę (pozostaw właściwe

określenie odpowiednio skreślając):
- amplitudy wzrosła zmalała o ...........%
- częstotliwości wzrosła zmalała o ...........%
- kształtu: zniekształcenia / widoczne / niewidoczne / trudne do oceny
- inne

1.2.3 Wyznaczyć zakres zmian napięcia wyjściowego przy dopasowaniu impedancji.
Dla R

d

= R

wy

i f = 1 kHz zmierzyć minimalną U

min

i maksymalną U

max

wartość napięcia wyjściowego

z generatora.

U

min

=

U

max

=

U[V] h[%]

z

wy

[

Ω]

R

d

[k

Ω]

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Metrologii II. 2004/05

str. 6

1.3 Badanie i regulacja właściwości toru woltomierza

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. U

we

[ ]

U

wy

[ ]

k

u

[ ]

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 = 1 kHz (częstotliwość środkowa 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 = 1 kHz..

a - Zmniejszając częstotliwość odczytać jej wartość gdy wskazane napięcie zmieni się o 5% - jest to
dolna częstotliwość graniczna f

min

.

b - Zwiększając częstotliwość odczytać jej wartość gdy wskazane napięcie zmieni się o 5% - jest to
górna częstotliwość graniczna f

max

.

Tabela 10.5 Wyniki badań toru woltomierza napięcia zmiennego

f [kHz]

U

we

[ ] U

wy

[ ] k

u

[ ]

k

u

[%] uwagi

f = 1

regulacja wzmocnienia

f = 1

100

badanie pasma mierzonych częstotliwości

f

min

=

95

f

max

=

95

V

oscyloskop

źródło

sygnału

V

badany

woltomierz

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Metrologii II. 2004/05

ćw. 10 / str. 7

=

=

=

we

wy

u

U

U

k

=

⋅

=

⋅

=

100

100

uz

u

u

k

k

[%]

k

k

uz

- wzmocnienie dla f = 1 kHz

V. Wnioski

VI. Pytania kontrolne
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.