close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

3195.Физические основы электроники.

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электрооборудования
А.Н. Шпиганович, И.Г. Шилов
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторным работам по дисциплине
«Физические основы электроники»
для студентов специальности 140610 «Электрооборудование
и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»
Липецк
Липецкий государственный технический университет
2012
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электрооборудования
А.Н. Шпиганович, И.Г. Шилов
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторным работам по дисциплине
«Физические основы электроники»
для студентов специальности 140610 «Электрооборудование
и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»
Утверждаю к печати
Проректор по учебной работе ЛГТУ
Объем печ. л.
Ю.П. Качановский
Тираж 100 экз.
______________________________
«___» ___________________ 2013г.
Липецк
Липецкий государственный технический университет
2013
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электрооборудования
А.Н. Шпиганович, И.Г. Шилов
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторным работам по дисциплине
«Физические основы электроники»
для студентов специальности 140610 «Электрооборудование
и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»
Липецк 2012
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 621.311 (07)
Ш835
Рецензент Е.П. Зацепин, канд. техн. наук, доцент
Ш835
Шпиганович, А.Н.
Физические основы электроники Текст: метод. указания к лабораторным
работам по дисциплине «Физические основы электроники» для студентов
специальности 140610 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий,
организаций и учреждений» / А.Н. Шпиганович, И.Г. Шилов. – Липецк: Изд-во
ЛГТУ, 2012. – 43 с.
Методические указания предназначены для студентов 3 курса очной и 4
курса
очно-заочной
форм
обучения
специальности
140610
«Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и
учреждений»
Табл. 11. Ил. 10. Библиогр.: 11 назв
© ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный
технический университет», 2012
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
«Измерение параметров импульсных сигналов с помощью осциллографа»
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью лабораторной работы
является
ознакомление с устройством
осциллографа и способами измерения параметров импульсных сигналов.
2. ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом изучения является электронный осциллограф и лабораторный стенд
ЭС-8А. Электронным осциллографом называется прибор, предназначенный для
записи или наблюдения на экране электронно-лучевой трубки изменения
электрических сигналов во времени, а также для измерения различных
электрических величин (напряжение, ток, частота, сдвиг фаз, параметры импульсов
и т. д.). Основными узлами осциллографа являются: электронно-лучевая трубка
(ЭЛТ), каналы вертикального отклонения луча (канал Y1 и Y2) и канал
горизонтального отклонения луча (канал Х).
Каналы Y1 и Y2 содержат входное устройство и широкополосный усилитель
вертикального отклонения (усилитель Y). Входное устройство включает делитель
напряжения, позволяющий регулировать чувствительность канала Y, и устройство
задержки сигнала. На выходе усилителя Y создается напряжение, пропорциональное
входному сигналу. Это напряжение вызывает вертикальное отклонение луча.
Канал Х состоит из входного устройства, усилителя канала синхрониз ации,
генератора развертки и усилителя горизонтального отклонения (усилитель Х).
Генератор развертки вырабатывает линейноизменяющееся напряжение, которое
через усилитель Х поступает на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ.
Линейноизменяющееся
напряжение
генератора
развертки,
усиленное
усилителем Х, смещает электронный луч по экрану ЭЛТ слева направо постоянной
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
скоростью, высвечивая на его экране траекторию. По окончании действия
напряжения генератора развертки напряжение на горизонтально отклоняющих
пластинах равно нулю и луч возвращается в исходное положение.
При исследовании периодических процессов необходимо синхронизир овать
напряжение генератора развертки с исследуемым сигналом, в противном случае на
экране ЭЛТ изображение будет неустойчивым, так как в момент окончания
исследуемого импульсного сигнала луч не вернется в исходное положение.
Синхронизацию осуществляют короткими импульсами, вырабатываемыми из
входного сигнала или подаваемого на вход гнезда «Синхрониз ация» внешнего
сигнала путем ограничения с последующим дифференцированием. При этом
положение синхронизирующих импульсов соответствует прохождению через нуль
входного сигнала и периода линейноизменяющегося напряжения.
Назначение органов управления с указанием исходного положения и
обозначения на лицевой панели осциллографа С 2-118А приведено в таблице 1.
Таблица 1
Назначение органов управления
Орган управления
и его обозначение
Назначение
Исходное
положение
1
Кнопка «СЕТЬ»
2
Подключение прибора к сети
3
Не нажата
Ручка «
Регулирование фокусировки
Среднее
Регулирование яркости
Среднее
Входы каналов Y1 и Y2
-
или »
Ручка « »
Гнезда 1М
20р F
1
Переключатели
«V/ДЕЛ»
Ручки « │»
Переключатель
«ВРЕМЯ/ДЕЛ»
Ручка « —»
Переключатели
Продолжение таблицы1
2
Установка коэффициента отклонения
каналов Y1 и Y2
Смещение луча по вертикали каналов
Y1 и Y2
3
«1»
Среднее
Установка развертки
«2»
Смещение луча по горизонтали
Установка открытого ( и закрытого
Среднее
« »
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
«~/ »
Переключатель
«→→/- - -»
Переключатель
«Y1»
Переключатель
«Y2»
Переключатель
«µS/ mS»
Переключатель
« / »
Переключатель
Y1/Y2
Переключатель
«ВНУТР/ВНЕШ»
Переключатель
«ТВ/НОРМ»
Ручка «УРОВ»
(~) входов. Режим (~) используется при
необходимости отделения постоянной
составляющей сигнала
Переключение режимов коммутации.
Поочередный режим «→→»
используется при коэффициентах
развертки менее 2 мс/деление.
Прерывистый режим «- - -»
используется при коэффициентах
развертки более 2 мс/деление
«→→»
Включение канала Y1
Нажат
Включение канала Y2
Не нажат
Грубое переключение коэффициента
развертки
Переключение полярности
запускающего сигнала
Переключение внутренней
синхронизации сигналом Y1 и Y2
Переключение режима синхронизации
Переключение режима запуска
развертки (ТВ – для телевизионных
сигналов)
Установка уровня запуска развертки.
Обеспечивает устойчивое
неподвижное изображение
Гнездо
«
СИНХР» или
«
ЗАПУСК»
mS
«
»
«Y1»
«ВНУТР»
«НОРМ»
Среднее
Подключение сигнала внешней
синхронизации
-
3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Изучить назначение органов управления осциллографа.
Для этого:
а) установить орган управления осциллографа в исходное положение в
соответствии с таблицей 1;
б) установить осциллограф к сети с помощью кнопки «СЕТЬ»;
в) подключить измерительные кабели к входным разъемам;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
г) с помощью ручек регулировки установить необходимую яркость и
фокусировку луча;
д) замкнув между собой информационный и общий провод кабеля канала Y1,
совместить с помощью ручек «│» и «—» луч с горизонтальной осью экрана,
имеющей масштабные деления. Эта операция повторяется по мере необходимости, а
также после каждого изменения предела измерения (коэффициента отклонения
каналов Y). В качестве нулевого значения может быть при необходимости выбрана
любая другая горизонтальная ось.
2. Установить на передней панели стенда ЭС-8А сменную панель и закрепить
двумя невыпадающими винтами.
3. Установить органы управления стенда в следующее положение:
- переключатель формы импульсов «
»;
- переключатель S1 «2» (отключено);
- ручку Ek правое (Ek=max);
- ручку Rk правое (Rk=max);
- ручку RH правое (RH=max);
- переключатель В1 нейтральное (отключено);
- переключатель В2 «2» (отключено).
4. Подключить стенд к сети с помощью тумблера «СЕТЬ».
5. Установить в заданное преподавателем положение ручки «АМПЛИТУДА»
(выходное напряжение генератора), «ДЛИТЕЛЬНОСТЬ» и «ЧАСТОТА».
6. Подключить канал Y1 осциллографа к выходу генератора стенда ЭС-8А.
Для этого информационный провод осциллографа подключить к одному из
гнезд «ВЫХ. ГЕН», а общий провод – к одному из гнезд «┴», расположенных в
нижней части стенда. Положение переключателей «V/ДЕЛ» и «ВРЕМЯ/ДЕЛ»
выбрать таким образом, чтобы на экране помещалось не более двух импульсов и их
амплитуда занимала, возможно большую часть экрана.
7. С помощью ручки «УРОВЕНЬ» добиться неподвижного изображения. При
этом должны оставаться нажатыми кнопки «Y1/ Y2» и «ВНУТР/ВНЕШ», добиться
устойчивого изображения не удается. Результаты объяснить.
8. Подготовить осциллограф к работе в двухканальном режиме.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для этого:
а) нажать кнопку «Y2», подключающую канал Y2;
б) установить луч второго канала в выбранную область экрана в соответствии
с пунктом 1. При этом положение переключателя «→→/- - -» выбрать с учетом
графы «назначение» таблицы;
в) подключить канал Y2 к выходу генератора в соответствии с пунктом 6.
9. Осуществить внешнюю синхронизацию изображения. Для этого, отключив
кабель канала Y2, соединить гнездо «
гнездо обозначено «
СИНХР» (в некоторых осциллографах это
ЗАПУСК») с гнездом «ВЫХ. ГЕН», отжать кнопку
«ВНУТР/ВНЕШ» и ручкой «УРОВЕНЬ» добиться устойчивого изображения.
10. Восстановить режим внутренней синхронизации по каналу Y1. Канал Y2
отключить.
11. Зарисовать осциллограммы выходного напряжения генератора при пяти
положениях переключателя «ЧАСТОТА». При этом выбирать такое положение
переключателя развертки, чтобы на экране размещалось не более двух импульсов и
их амплитуда занимала, возможно, большую часть экрана (К з - коэффициент
заполнения). Осциллограммы привести одну под другой. Оси оцифровать,
определив масштабы по положению переключателей «V/ДЕЛ», «ВРЕМЯ/ДЕЛ» и
кнопки «µS/ mS». Произвести измерение амплитуды, длительности импульса,
времени паузы, периода следования импульсов, а также рассчитать частоту,
скважность и коэффициент заполнения последовательности импульсов. Результаты
измерений занести в таблицу 2.
12. Установить с помощью ручки «ДЛИТЕЛЬНОСТЬ» скважность импульсов
близкую к бесконечности, единице и двум. Для этого из значений скважности
определить параметры последовательности импульсов и зарисовать по две
осциллограммы для нажатой и отжатой кнопки «~/ ». Результаты объяснить.
13. Соединительным проводом, входящим в комплект стенда ЭС-8А,
соединить одно из гнезд «ВЫХ. ГЕН» с гнездом «ВХОД 2» в зоне
«КОНТРОЛЬНЫЕ ТОЧКИ».
Таблица 2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Амплитуда
дел
в
Результаты измеренных и вычислительных значений
Измерено
Вычислено
Длительность
Время паузы
Период
Частота
g
Кз
импульса
дел
с
дел
с
дел
с
Гц
-
-
14. Установить переключатель «ЧАСТОТА» в положение 5. Подключить
осциллограф к гнезду 2 и зарисовать полученную осциллограмму. Определить
параметры импульса: амплитуду, длительность импульса, время паузы, период,
длительность фронта, время спада, выбирая для этого необходимый масштаб
времени. При определении длительности фронта и спада (среза) использовать
кнопку «
/
». Объяснить ее значение.
4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ АНАЛИЗ
1. По результатам измерений вычислить и записать в таблицу 2 параметры
последовательности импульсов:
- скважность g =
T
tu
;
(1.1)
- коэффициент использования γ =
- частоту следования f =
tu
;
T
1
,
Т
(1.2)
(1.3)
где Т – период следования импульсов, tu – длительность импульса.
2. Осциллограммы рисовать с указанием оцифрованных осей координат.
Измерение и рассчитанные параметры импульсов указать на каждой осциллограмме.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Объяснить результаты измерений и дать критическую оценку всей
проделанной работе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В чем заключается синхронизация исследуемого сигнала и напряжения
генератора развертки?
2. Объясните назначение основных органов управления осциллографа.
3. Что такое скважность последовательности импульсов?
4. Что такое коэффициент заполнения последовательности импульсов?
5. Как определяется длительность фронта и время спада (среза)?
6. Как определяется длительность импульса?
7. Что такое спад вершин?
8. В чем заключается основные преимущества импульсного режима работы
перед непрерывным?
9. Какими основными параметрами характеризуются реальные импульсы?
10. Что такое ограничитель?
11. Какие спектры называют амплитудными?
12. Какие существуют формы видеоимпульсов?
13. Какими основными параметрами определяется качество электронного
ключа?
14. Как определяется коэффициент использования?
15. Какие существуют основные формы радиоимпульсов?
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Александров, К.К. Основы промышленной электроники [Текст]/ К.К.
Александров, А.Н. Зубретских, В.Б. Сухоруков. – М.: Высш. шк., 2007. – 436 с.
2. Кириленко, М.И. Элементы информационных систем [Текст]/ М.И.
Кириленко. – М.: Высш. шк., 2008. – 421 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Лапутин, Е.Ф. Промышленная электроника [Текст]/Е. Ф. Лапутин. – М.:
Высш. шк., 2008. – 396 с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
«Изучение схем выпрямления»
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью лабораторной работы является исследование неуправляемых схем
выпрямления переменного однофазного тока, определение соотношени1 между
выпрямленными токами и напряжениями при активной нагрузке, ознакомление с
работой емкостного и индуктивного фильтров, снятие внешних характеристик
выпрямителя без фильтра и с различными фильтрами.
2. ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ
Лабораторная работа выполняется на стенде ЭВ-4. Схема для изучения работы
выпрямительных установок приведена на рис. 1. Источником переменного
напряжения для выпрямительных схем является трансформатор ТР1, первичная
обмотка которого подключается к сети 220 В на блоке питания стенда. Вторичная
обмотка трансформатора ТР1 имеет два плеча,
что
позволяет собрать
выпрямительную схему со средней точкой.
Выпрямительными элементами являются полупроводниковые вентили В1 – В4
(рис. 1), а нагрузкой – резисторы R1 и R2. Фильтр собирается из конденсаторов СФ1,
СФ2 и индуктивности LФ, которые могут подключаться к выпрямителю с помощью
тумблеров кнопочного типа S3, S4, S5. Выключатели S1 и S2 служат для подключения
соответствующих схем выпрямления, а S6 – для подключения нагрузки. Вольтметр
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
V и амперметр A, которые подключаются в соответствующие гнезда (K1 – K4),
служат для снятия внешних характеристик. Кроме того, к выходным клеммам K5 –
K6 подключается электронный осциллограф для наблюдения осциллограмм
выпрямленного напряжения (рис. 1).
3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Собрать схему однофазного однополупроводникового выпрямителя,
приведенную на рис. 2. Для этого необходимо тумблер S1 включить в положение 1, а
тумблер S4 – в положение «выкл.». К клеммам K5 – K6 подключить вход «Y»
электронного осциллографа, к клеммам K1 – K2 – V – вольтметр, а к клеммам K3 –
K4 – миллиамперметр, находящийся на стенде.
2. Отключить конденсаторы С Ф1 и СФ2 (тумблеры S4 и S5 – в положение
«выкл.»); отключить дроссель фильтра LФ (тумблер S3 – в положение «вкл.»).
3. Подключить нагрузку (тумблер S6 – в положение «вкл.»).
4.
Измерить
действующее
значение
вторичного
напряжения
U2
трансформатора. Изменяя величину нагрузки (потенциометр R1), снять зависимость
Ud от Id (вольтметр V и амперметр A) – внешнюю характеристику без фильтра.
5.
Пронаблюдать
и
зафиксировать
осциллограммы
выпрямленного
напряжения с экрана осциллографа (при двух значениях нагрузки).
6. Результаты записать в таблицу 3.
7. По данным наблюдений построить график зависимости: Ud = f1(Id).
8. Исследовать работу этого же выпрямителя с фильтром С - типа. Для этого
замкнуть клеммы S3, S4, S5 и, не меняя положения ручек усилителя осциллографа,
изменяя сопротивление резистора, снять внешнюю характеристику Ud = f2(Id) и
зафиксировать 2 осциллограммы напряжений.
9. Исследовать работу однополупериодной схемы с фильтром L - типа, для
чего необходимо отключить конденсаторы С Ф1 и СФ2, и последовательно с нагрузкой
включить индуктивность LФ (разомкнуть S3). Снять внешнюю характеристику
выпрямителя и зарисовать осциллограмму напряжения.
10. Собрать Г - типа, для чего, оставив включенной индуктивность LФ,
включить емкость СФ2.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Снять внешнюю характеристику Ud = f3 (Id) и зафиксировать осциллограммы
напряжений для двух значений нагрузки.
K7
S3
B3
Тр
~ 220 В
50 Гц
1
K5
B1
K1
2
K3
A
S1
K4
R1
B4
B2
S
4
CФ1
S
5
V
CФ2
R2
S2
K8
K2
S6
K6
Рис. 1. Схема для изучения выпрямительных установок
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
S3
В1
A
Lф
Тр
S4
~220 В
S5
Cф2
Cф1
Rн
V
Ud
Электронный
осциллограф
С1-220
«Y»
S1
Рис. 2. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя
В1
S3
A
Lф
Тр
S4
~220 В
Cф1
В2
S5
Cф2
V
Rн
Ud
Электронный
осциллограф
С1-220
«Y»
Рис. 3. Схема двухполупериодного выпрямителя со средней точкой
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
11. Собрать фильтр П–типа, для чего дополнительно включить емкость С ф1.
Зафиксировать осциллограммы напряжений и снять внешнюю характеристику
выпрямителя Ud = f4(Id).
12. Собрать схему двухполупериодного выпрямителя со средней точкой (рис.
3), включив тумблер S2.
13. Исследовать работу схемы двухполупериодного выпрямителя со средней
точкой, снять внешние характеристики и осциллограммы напряжений в следующих
режимах:
а) без фильтра (см. п. 2, 3, 4, 5);
б) с фильтром С–типа (см. п. 8);
в) с фильтром L–типа (см. п. 9);
г) с фильтром Г–типа (см. п. 10);
д) с фильтром П–типа (см. п. 11).
Результаты записать в таблицу 3.
14. Исследовать работу мостовой схемы двухполупериодного выпрямителя,
снять внешние характеристики и осциллограммы напряжений без фильтров и с
фильтрами (см. п. 2-5, 8-11).
Для получения мостовой схемы необходимо переключить S1 в положение «2»
и включить тумблер S2. Для измерения напряжения U2 подключить вольтметр к
клеммам К7-К8. Результаты записать в таблицу 3.
4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ АНАЛИЗ
1. По данным измерений для схем двухполупериодных выпрямителей
провести расчеты тока вентиля Ia, максимального значения тока вентиля Ia
max,
напряжения на вторичной обмотке трансформатора (для схемы со средней точкой на
одном плече) U2 тока вторичной обмотки трансформатора I2:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
К7
В3
В1
S3
A
Lф
Тр
В4
~220 В
50 Гц
В2
S4
S5
V
Cф1
Rн
Cф2
К8
Рис. 4. Мостовая схема выпрямления
Ud
Электронный
осциллограф
С1-220
«Y»
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 3
Результаты измерений напряжений и токов по осциллограмме
Напря
Вторичное
Наимен напряжение жение Ток
на
нагр
ование трансформа
нагру узки
схемы
тора
зке
выпрям
ителя
U2, U2m,
Ud, В Id, А
В
В
2
3
4
5
Ia,
мА
6
Ud
U2
7
Ud
U 2m
8
I1,
мА
I2,
мА
-
9
10
11
Фильтр С-типа
Фильтр Г- Фильтр Lтипа
типа
Фильтр Птипа
Однополупериодная
Без фильтра
1
Ток Ток
Ном
втор перв
ера
Ток
ично ично
Отношение
осц
вент
й
й
напряжений
илл
иля
обмо обмо
огра
тки
тки
мм
ТР
ТР
1
2
3
4
5
6
7
Продолжение таблицы 3
8
9
10
11
Фильтр П-типа
Фильтр Г-типа
Фильтр L-типа
Фильтр С-типа
Двухполупериодная со средней точкой
Без фильтра
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1
2
3
4
5
6
7
8
Окончание таблицы 3
9
10
11
Фильтр С-типа
Фильтр L-типа
Фильтр Г-типа
Фильтр П-типа
Мостовая схема выпрямителя
Без фильтра
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Id 
Id
,
2
где Id – действующее значение силы тока.
(2.1)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
I a max  I d max 

 Id    Id ,
2
(2.2)
где Id max – амплитудное значение силы тока.
Id 
Ud
,
Rd
(2.3)
где Ud – действующее значение напряжения.
U2 
I2 
I1 

2 2
 Ud  1,11  Ud ;


 Ia   Id ;
2
4

1
 Id .
2 2 К тр

(2.4)
(2.5)
(2.6)
2. По экспериментальным данным вычислить отношения между средними
значениями напряжения на нагрузке Ud и действующим напряжением вторичной
обмотки U2 (амплитудой действующего значения вторичного напряжения U2m):
U2m  2.
Результаты записать в таблицу 3.
3. В таблицу занести номера осциллограмм напряжений на нагрузке, которые
снимать при двух крайних положениях R1.
4. Построить внешние характеристики выпрямительных схем Ud = f(Id) для
однополупериодной схемы (пять характеристик), для двухполупериодной схемы со
средней точкой (пять характеристик), для мостовой схемы (пять зарактеристик).
5. Объяснить результаты измерений и дать критическую оценку всей
проделанной работе.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Объяснить достоинства и недостатки всех приведенных схем выпрямления.
2. Объяснить работу однополупериодной схемы выпрямления при активной
нагрузке.
3. Объяснить работу двухполупериодной схемы выпрямления со средней
точкой. В чем преимущество этой схемы по сравнению с предыдущей?
4. Объяснить работу мостовой схемы выпрямления. Каковы преимущества и
недостатки этой схемы?
5. какова роль емкостного фильтра в схемах выпрямления?
6. Что называется коэффициентом сглаживания фильтров?
7. Какова роль Г-образного фильтра, и каковы условия его применимости?
8. Объяснить работу П-образного фильтра.
9. Объяснить ход внешних характеристик при наличии:
а) чисто активной нагрузки без фильтра;
б) при наличии простого фильтра С-типа;
в) при наличии фильтра L-типа;
г) при наличии фильтра Г-типа (L-С-фильтр);
д) при наличии фильтра П-типа (С-L-С-фильтр).
10. Чем определяется значение максимального обратного напряжения в
различных схемах выпрямления? Чему оно равно?
11. Какие изменения необходимо ввести в схему двухполупериодного
выпрямителя со средней точкой, чтобы получить на нагрузке ту же величину
выпрямленного напряжения Ud, что и в схеме однополупериодного выпрямителя?
12. Как зависит коэффициент сглаживания емкостного фильтра от величины
сопротивления нагрузки Rн при неизменной величине емкости конденсации фильтра
С ф.
13. Нарисуйте известные вам схемы сглаживающих фильтров, назовите их.
14. Как изменится величина обратного напряжения на вентиле в схеме
однополупериодного выпрямителя при включении П-образного C-L-C-фильтра?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
15. Чем обусловлено выпрямляющее действие полупроводникового диода?
16. Что называется коэффициентом пульсации выпрямленного напряжения?
17. В каком из трех выпрямителей максимальное обратное напряжение на
вентиле (Uобр.max) наибольшее? Почему?
18. Как изменится величина пульсации напряжения на нагрузке Rн, если
увеличить емкость фильтра С ф?
19. Каким должно быть оптимальное соотношение емкостного сопротивления
С-фильтра и сопротивление нагрузки Rн.
6. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Гусев, Н.П. Электротехника [Текст] / Н.П, Гусев, К.В. Рогожин – М.:
Энергоатомиздат, 2010. – 572 с.
2. Блинцов, М.К. Основы промышленной электроники [Текст] / под ред.
Блинцова М.К. – М.: Высшая школа, 2008. – 247 с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
«Исследование транзисторов и транзисторных однокаскадных усилителей»
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью лабораторной работы является изучение статических характеристик
биполярного транзистора и однокаскадного транзисторного усилителя.
2. ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ
Для снятия статически характеристик КТ626Б p-n-p типа используется схема,
изображённая на рис. 5, – схема с общим эмиттером. На этой схеме изучаются
входные характеристики IБ = f1(UБЭ) при UКЭ = const и выходные характеристики –
коллекторные - IК = f2(UКЭ) при IБ = const.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Напряжение Е = 12 В для питания базовой и коллекторной цепи подаётся от
общего источника питания стенда в базовую цепь через делители напряжения R1-R2R3, в коллекторную – с делителя R4. Постоянные напряжения между базойэмиттером UБЭ измеряются электронными вольтметрами с большим внутренним
сопротивлением типа В722А, а токи базы IБ и коллектора IК – соответствующими
миллиамперметрами мА1 и мА2.
При
изучении
работы
однокаскадного
усилителя
используется
принципиальная схема на рис. 6.
Однокаскадный усилитель собран на транзисторе МП 25А. Он представляет
собой усилитель с RC-связью, в котором конденсаторы С1 – на входе усилителя и
С2, С3 – на выходе усилителя служат для разделения постоянной и переменной
составляющих. В цепь базы включен делитель R1 – R2 для создания начального
напряжения смещения UБО.
Е
мА 2
мА1
R1
R2
VT
К
R4
Б
R3
K1
- 12 В
Э
K3
V1
V2
K2
K4
+ 12 В
Рис. 5. Схема для снятия статических характеристик транзистора
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 12 В
1
S1
2
R1
R к2
R к1
С2
2S
2
С3
С1
K1
K2
VT
1
R н1
U вх
K3
K4
K5
K6
1
2
S3
R н2 U вых
R2
Rэ
Сэ
K7
K8
+ 12 В
Рис. 6. Схема однокаскадного усилителя
Для повышения температурной стабилизации усилительного каскада в цепь
эмиттера включен резистор RЭ, шунтированный конденсатором С Э, устраняющим
отрицательную обратную связь, возникающую за счёт падения напряжения на
резисторе RЭ от переменной составляющей тока IЭ. Входной сигнал Uвх с выхода
генератора ГЗШ или ГЗ112/1 подаётся на вход каскада (К 1,К2 – К3,К4). Усиленное
выходное напряжение снимается с нагрузочного резистора RН1(RН2). В цепь
коллектора включен резистор RК1 (RК2), от величины которого будет зависеть
переменная составляющая коллекторного напряжения, а значит и выходное
напряжение каскада Uвых и коэффициент усиления. Величины входного Uвх и
выходного Uвых напряжений измеряются электронными вольтметрами В722А, а их
форма контролируется электронным осциллографом С1118, подключаемым к
соответствующим клеммам входа и выхода каскада.
Источник питания Ек = 12 В тот же, что и в схеме на рис. 5 первой части
работы (схема рис. 5 для снятия статических характеристик транзистора).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Примечание. При подключении источника питания транзисторных схем
строго соблюдать полярность питания.
3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Снять входную характеристику IБ = f1(UБЭ) при UКЭ = const. Напряжение на
коллекторе UКЭ устанавливается потенциометром R4: UКЭ = (0÷10) В (по указанию
преподавателя).
Напряжение базы UБЭ изменяется потенциометром R2 от 0 до 0,8 В.
Полученные величины тока базы IБ, измеряемые миллиамперметром мА1, записать в
таблицу 4 отчета.
2.
Снять
выходную
характеристику транзистора
IК
=
f2(UБЭ) при
фиксированных значениях тока базы IБ = const: IБ = (0…9) мА (по указанию
преподавателя), которое устанавливается потенциометром R2 по миллиамперметру
МА1. Напряжение на коллекторе UКЭ изменять от 0 до 10 В потенциометром RН.
Получающиеся
при
этом
значения
тока
коллектора
IК,
измеряемые
миллиамперметром мА2, записать в таблицу 5.
Таблица 4
Параметры
UБЭ, В
IБ, мА
UКЭ, В
Входная характеристика транзистора
Значение 1
Значение 2
Таблица 5
Параметры
UКЭ, В
IК, мА
IБ, В
Входная характеристика транзистора
Значение 1
Значение 2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Примечание. Величины напряжения UКЭ для статической характеристики IБ =
f1(UБЭ) и тока базы IБ для статической характеристики IК = f2(UКЭ) задаются
преподавателем.
3. Построить на миллиметровой бумаге семейство входных IБ = f1(UБЭ) и
выходных IК = f2(UКЭ) характеристик по данным таблиц 4 и 5.
4. Пользуясь входными и выходными характеристиками, определить по ним
коэффициент передачи по току β (входное и выходное сопротивление транзистора
по схеме с ОЭ).
5. Подключить схему однокаскадного усилителя (схема с ОЭ) на транзисторе
МП25А (рис. 6) к источнику питания Ек = 12 В, строго соблюдая при этом
полярность.
6. На вход усилителя (клеммы К1, К2, – К3, К4) подать входной сигнал с
генератора ГЗ111 (или ГЗ112/1). Для измерения входного напряжения Uвх
использовать электронный вольтметр типа В7-22А. К входным клеммам усилителя
(К5,К6, – К7, К8) подключить второй электронный вольтметр В7-22А и вход «Y1»
электронного осциллографа типа С1118.
7. Снять амплитудную характеристику усилителя Uвых = f1(Uвх) на частоте f =
50×103 Гц.
Для этого:
а) установить переключатель S1 в положение 1 или 2 (по указанию
преподавателя);
б) установить тумблер S2 и S3 (С3 = 0,1 мкФ) в нужное положение;
в) подать на вход усилителя Uвх с генератора ГЗ111 (или ГЗ112/1), изменяя его
от 0 до 100 мВ. Результаты записать в таблицу 3 отчета;
г) проследить за изменением формы кривой выходного напряжения Uвых при
различных значениях входного сигнала Uвх. Зафиксировать любым удобным
способом осциллограммы выходного сигнала при Uвх = 5,0 и 50 мВ;
д) поставить тумблер S2 в положение 2 (С 2 = 20 мкФ). Повторить измерения по
пункту 7 («в» и «г») (f = 50 кГц). Результаты занести в таблицу 6 отчета.
Таблица 6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Результаты измерения
f = 50 кГц
Uвх, мВ
Uвых, В
8. Снять амплитудно-частотную характеристику (зависимость коэффициента
усиления К = Uвых / Uвх от частоты входного сигнала) К = F2(f) в диапазоне
изменения частоты f от 2×103 Гц до 500×103 Гц.
Для этого:
а) подать на вход усилителя напряжение Uвх ≤ 10 мВ (по указанию
преподавателя) с частотой f = 2×103 Гц;
б) переключатель S2 поставить в положение 1 или 2 (по указанию
преподавателя). Переключатель S3 – в положение 1 или 2 (по указанию
преподавателя);
в) переключатель S1 – в положение 1 (сопротивление в цепи коллектора RК1 =
4,3 кОм);
г) изменяя частоту входного сигнала от 2×103 до 500×103 Гц, поддерживая
постоянным входное напряжение Uвх (контролировать вольтметром В722А),
величину которого установить по указанию преподавателя (RК1 = 4,3 кОм, Uвх =
const), снять амплитудно-частотную характеристику усилительного каскада.
Результаты записать в таблицу 7.
Таблица 7
Результаты измерения при изменении частоты сигнала
RК1 = 4,3 кОм, Uвх = const
f, Гц
Uвых, В
К = Uвых / Uвх
K/Кср
д) поставить переключатель S1 в положение 2 (сопротивление в цепи
коллектора RК2 = 2,2 кОм).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Повторить измерения по пункту 8 («а» и «г») (RК2 = 2,2 кОм, Uвх = const).
Результаты записать в таблицу 8.
Таблица 8
Результаты измерения при изменении частоты сигнала
RК2 = 2,2 кОм, Uвх = const
f, Гц
Uвых, В
К = Uвых / Uвх
K/Кср
4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ АНАЛИЗ
1. По экспериментальным данным (таблицы 4 и 5) построить входные IК =
F2(UКЭ) транзистора КТ62ББ, включенного по схеме с ОЭ. Определить по ним:
коэффициент передачи по току |β| = |IК / IБ|; входное сопротивление транзистора
R вх = UБЭ /IБ UКЭ =const ,
выходное
сопротивление
транзистора,
равное R вых = UКЭ/IК UIБ =const .
2. По экспериментальным данным (таблица 6) построить амплитудные
характеристики каскада U вых =F3 (U вх ) при fср для двух значений резистора R К
(R К  R К1 и R К  R К2 ) при заданной величине С Р (С Р  С 2 и С Р  С3 ) . Вычислить по
ним коэффициент усиления каскада (для прямолинейной части характеристики).
3. По данным таблицы 4 вычислить относительный коэффициент усиления
К/Кср (коэффициент усиления на средней частоте данного диапазона) для двух
значений сопротивления R К : R К  R К1; R К R К2 при заданном значении емкости
связи С Р (С Р  С 2 и С Р  С3 ) . Здесь R 1  39 кОм , R 2  12 кОм , R к1  4,3 кОм ,
R 3  51 кОм ,
R 4  1,1 кОм ,
R1'  39 кОм ,
R '2  1,2 кОм ,
Ср1  10 мкФ, Ср2  20 мкФ, Ср3  20 мкФ. Результаты занести в таблицу 7.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. По данным таблицы 7 построить амплитудно-частотные характеристики
К/Кср  F4 (f) для двух значений сопротивления R К : R К  R К1; R К R К2
при
С Р  С 2 и С Р  С3 . Характеристики строят в логарифмическом масштабе.
5.
По
амплитудно-частотным
характеристикам
определить
полосу
пропускания. Определить нижние fн' и fн'' и верхние граничные частоты полосы
пропускания fн' и fн'' .
6. На основании результатов эксперимента и расчётов (п. 2-5) сделать выводы:
а) об изменении коэффициента усиления (или К/Кср ) в зависимости от
изменения величины входного сигнала; связать изменения величины К с
искажением формы выходного сигнала (см. осциллограммы);
б) об изменении коэффициента усиления (или К/Кср ) в зависимости от
частоты входного сигнала в области низших и высших частот данного диапаз она,
уяснить причины этого;
в) об изменении полосы пропускания каскада при изменении емкости связи
С Р разделительного конденсатора (С Р  С 2 и С Р  С3 ) и изменении величины
резистора R К . Объяснить причины этого изменения.
7. Дать критическую оценку всей проделанной работе.
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дать определение и объяснение амплитудной и амплитудно-частотной
характеристик усилительного каскада.
2. Что такое транзистор и для чего он используется?
3. Чем отличается транзистор типа p-n-p от транзисторов типа n-p- n?
4. Какие схемы включения транзисторов используются в промышленной
электронике? Чем они отличаются?
5. Какие характеристики являются входными и выходными для каждой
схемы?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6. Напишите соотношение, связывающее токи эмиттера, базы и коллектора?
Где они используются?
7.
Каково
назначение элементов
в
схеме для
снятия
статических
характеристик транзистора (рис. 5)?
8. Как влияет величина емкости разделительных конденсаторов С1 , С 2 , С 3 на
коэффициент усиления каскада? Влияние R К на коэффициент усиления.
9. Что влияет на амплитудно-частотную характеристику в области низких
частот? В области высоких частот?
10. Что называется коэффициентом частотных искажений?
11. Что называется полосой пропускания усилительного каскада?
12. Что называется постоянной времени усилительного каскада для нижних
частот? Для верхних частот? Напишите их математическое выражение.
13. От чего зависит коэффициент усиления каскада К ср на средней частоте
fср ?
14. Как изменится коэффициент усиления каскада с ОЭ при увеличении R К ?
15. Как изменится коэффициент усиления К U в области нижних частот при
увеличении емкости связи? Почему?
16. Как изменится коэффициент усиления в области верхних частот при
изменении резистора R н ?
17. Как изменится коэффициент усиления в области верхних частот, если
параллельно резистору R н подключить конденсатор Сн ?
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Лапутин, Е.Ф. Промышленная электроника [Текст] / Е.Ф. Лапутин. – М.:
Высш. шк., 2008. – 396 с.
2. Блинцов, М.К. Основы промышленной электроники [Текст] / под ред.
Блинцова М.К. – М.: Высшая школа, 2008. – 247 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
«Исследование двухкаскадного усилителя на биполярных транзисторах»
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью лабораторной работы является изучение устройства и принципа
действия двухкаскадного усилителя на биполярных транзисторах с обратной связью
по напряжению.
2. ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ
Объектом исследования является двухкаскадный усилитель на маломощных
транзисторах типа МП25А, включенных по схеме с общим эмиттером. Входные и
выходные напряжения измеряются электронным цифровым вольтметром В722А,
форма сигналов контролируется электронным осциллографом С1118, частота
входного сигнала задается генератором низкочастотных сигналов 13112/1.
3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Изучить паспортные данные биполярного транзистора типа МП25А и
ознакомиться с описаниями используемых измерительных приборов.
2. Собрать схему установки для исследования усилителя (рис. 8).
а) Собрать схему установки для исследования двухкаскадного усилителя (рис.
1):
- ЗГ – задающий генератор сигналов;
- ЭОС – электронный осциллограф;
- ЭВ – электронный цифровой вольтметр.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Напряжение с выхода задающего генератора ЗГ подается на вход первого
каскада усилителя U вх через разделительный конденсатор Ср1 (клеммы 1-2), а
снимается на выходе через разделительный конденсатор Ср3 .
б) Подключить приборы ЗГ, ЭОС, ЭВ к сети и подать питание на схему
усилителя.
3.
Установить
на
входе
усилителя
напряжение
U вх ,
которое
проконтролировать вольтметром. Наблюдать по осциллографу форму входного и
выходного сигналов усилителя, для чего осциллограф сначала включить к выходу, а
затем на вход усилителя. Измерить вольтметром величину входного сигнала.
Подключить осциллограф к выходу усилителя, а вольтметр – ко входу,
увеличивать величину входного напряжения до такого значения , при котором
начинается заметное отклонение формы кривой выходного сигнала от входного,
наблюдаемых на экране осциллографа.
Снять на кальку осциллограммы входного и выходного сигналов. Записать
предельное значение амплитуды входного сигнала U вх max , при котором не
происходит искажения сигнала.
4. Пронаблюдать за изменением выходного сигнала при изменении входного
сигнала, для чего:
а) Регулируя напряжение ЗГ, подать на вход усилителя (клеммы 1-2)
U вх  0,5 мВ и измерить его вольтметром ЭВ. Увеличить напряжение U вх в 3 раза,
проследить за изменением выходного сигнала. Частоту сигнала ЗГ при этом равной
f=1000 Гц.
б) Переключить вольтметр ЭВ на вход усилителя (клеммы 3-4) и измерить
величину выходного сигнала U вых , записав это значение.
в) пронаблюдать на экране осциллографа ЭОС форму входного сигнала U вх .
г) Переключить осциллограф ЭОС на выход усилителя (клеммы «3-4»),
пронаблюдать на экране ЭОС форму кривой выходного сигнала и зарисовать ее на
кальку.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Е к
R1
R к1
Ср2
R1'
R к2
Сос
Ср1
Ср3
3
1
VT1
R ос
В1
R3
U вх
R '2
R2
R э2
R4
Сэ1
Сэ2
Rн
U вых
Электронный
Осциллограф
С1 - 220
ЭВ
ЗГ
2
4
Рис. 8. Схема установок для исследования усилителя
5. Снять частотную характеристику усилителя:
КU =
U вых
 (f ).
U вх
(4.1)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Без обратной связи и с обратной связью, для чего на вход усилителя подать
напряжение
U вх  (0,1  0,3)  U вх max  0,5 мВ ,
и
изменяя
частоту
звукового
генератора в пределах от 100 Гц до 200 кГц, измерить вольтметром величину U вых .
Обратную связь в усилителе включают нажатием кнопки В1 , находящейся на
панели усилителя (см. стенд). Результаты измерений свести в таблицу 10.
Снять частотную характеристику усилителя без обратной связи и с обратной
связью, для чего:
а) при нажатой кнопке В1 (без обратной связи) подать на вход усилителя
входной сигнал U вх  0,5 мВ ;
б) изменяя частоту входного сигнала от 100 Гц до 200 Гц (при U вх  0,5 мВ ),
измерить вольтметром ЭВ величину выходного сигнала U вых . Результаты измерений
записать в таблицу 9.
в) включить обратную связь (отжать кнопку В1 ) и при U вх  0,5 мВ повторить
измерения ( U вых  F1 (f) ) при изменении частоты ЗГ от 100 Гц до 200 кГц. Результаты
измерений записать в таблицу 10.
6. Снять амплитудную характеристику U вых  F2 (U вх ) при неизменной частоте
генератора f=1000 Гц без обратной связи и с обратной связью, для чего на входе
усилителя, изменяя U вх в пределах U вх  (0  1.5)  U вх max (от 0,2 до 10,7 мВ),
измерять U вых . Результаты свести в таблицу 10. Для этого:
а) подключить осциллограф ЭОС к выходу усилителя (клеммы 3-4), и
вольтметр ЭВ – на вход (клеммы 1-2).
б) поддерживая частоту входного сигнала равной f=1000 Гц, изменять
значение напряжения входного сигнала U вх от 0,2 до 10,7 мВ и снять зависимость
U вых от U вх (амплитудная характеристика U вых  F2 (U вх ) ).
в) записать то значение U вх , при котором начинается заметное искажение
формы выходного сигнала по сравнению с входным сигналом U вх (по сравнению с
синусоидальной), т.е. значение U вх , при котором начинают появляться искажения.
Кнопка В1 на панели усилителя находится в нажатом положении (цель
обратной связи Cос -R ос -R 3 -R 4 //Cэ1 отключена).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
г) отжать кнопку В1 , включив цепочку обратной связи усилителя, и снова
снять зависимость U вых  F3 (U вх ) при f=1000 Гц.
д) результаты всех измерений записать в таблицу 11.
4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ АНАЛИЗ
1. По данным таблицы 9 построить частотную характеристику усилителя. Изза широкого частотного диапазона частоты откладывают по оси абсцисс в
логарифмическом масштабе, по оси ординат откладывают коэффициент усилителя
К дб , выраженный в логарифмических единицах – децибелах, который находят по
соотношению
Кдб  20  lgКU .
(4.2)
Имеется таблица переводов абсолютных значений коэффициентов усиления в
логарифмические единицы – децибелы. На рис. 9 представлена частотная
характеристика усилителя.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
К дб
0,707К
К н
К в
К ср, дб
К н, дб
0
fн
f ср  f о
К в, дб
fв
lgf
Рис. 9. Частотная характеристика усилителя
Uп
U вых max
U вых
0
U вх min
U вх max
U вх
Рис. 10. Амплитудная характеристика усилителя
Таблица 9
Перевод абсолютного значения коэффициента усиления в децибелы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
КU
2
3,16
10
31,6
100
1000
10000
К дб
6
10
20
30
40
60
80
Рабочий диапазон частот усиления определяется его граничными нижней
f н и верхней f в частотами, которые зависят от назначения усилителя. На рис. 10
представлена амплитудная характеристика усилителя.
В пределах рабочего диапазона частот К дб на данной частоте f не должен
изменяться относительно К cр . Соответствующего средней частоте fcр более, чем на
величину К , зависящую от назначения усилителя.
В радиовещательных усилителях величину К допускают (2+4), а в
усилителях измерительной техники не более (0,1+0,2).
2. По данным таблицы 9 построить амплитудную характеристику усилителя,
рис. 3.
U вх изменяется от U вх min до U вх max , причем уровень U вх min должен превышать
уровень внутренних помех U п , создаваемых самим усилителем.
Отношение напряжения U вых max к U вх max называют динамическим диапазоном
усилителя
Dу =
Uвых max
.
Uвх max
(4.3)
Определить из амплитудной характеристики U п , U вх min , U вх max , Dу .
3. Объяснить причины искажения выходного сигнала U вых при превышении
напряжения входного сигнала U вх max .
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Объяснить физику биполярного транзистора.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Какие имеет преимущества и недостатки транзистор перед другими
усилительными элементами?
3. Что такое коэффициент усиления по напряжению?
4. Что называют рабочим диапазоном частот?
5. Что называют частотной и амплитудной характеристиками усилителя?
6. Какие существуют схемы включения транзистора в усилительных каскадах?
7. Достоинства и недостатки схем усилителей ОЭ и ОК.
8. Поясните принцип действия усилителя с ОЭ.
9. Как влияет обратная связь в усилителе на его характеристики?
10. Что такое входные и выходные характеристики транзистора?
11. Какие основные параметры характеризуют транзистор?
12. Объясните порядок работы с осциллографом, цифровым вольтметром и
задающим генератором сигналов.
13. В каких рамках работают транзисторы?
14. Почему коэффициент усиления зависит от частоты?
15. Как изменится коэффициент усиления усилителя при отключении
конденсаторов С э1 и С э2 ?
16. Как изменится коэффициент усиления К U в области нижних частот при
увеличении емкости конденсаторов связи?
Таблица 10
№
Частотная характеристика усилителя (с обратной и без обратной связи)
Измерены
Вычислены
Частота,
Напряжение,
Гц
В
U вх ,
U вых ,
КU
К дб
К ср
Кн
Кв
fн ,
fв ,
Гц
кГц
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В
В
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
С обратной связью
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Таблица 11
Амплитудная характеристика усилителя (с обратной и без обратной связи)
№
Измерены
Вычислены
1
Частота,
Напряжение,
Гц
В
U вх ,
U вых ,
В
В
U вх , В
U вх min , В
U вх max , В
Dу
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кириленко, М.И. Элементы информационных систем [Текст] / М.И. Кириленко.
– М.: Высш. шк., 2008. – 421 с.
2. Александров, К.К. Основы промышленной электроники [Текст] /
К.К. Александров, А.Н. Зубретских, В.Б. Сухоруков. – М.: Высш. шк., 2007. – 436 с.
3. Гусев, Н.П. Электротехника [Текст] / Н.П. Гусев, К.В. Рогожкин. – М.:
Энергоатомиздат, 2010. – 572 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Шпиганович Александр Николаевич
Шилов Илья Геннадиевич
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторным работам по дисциплине
«Физические основы электроники»
для студентов специальности 140610 «Электрооборудование и
электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»
Подписано в печать
. Формат 60  84 1/16 Бумага офсетная.
Ризография. Печ. л.
. Тираж 100 экз. Заказ №
Издательство Липецкого государственного технического университета.
Полиграфическое подразделение издательства ЛГТУ.
398600 Липецк, ул. Московская, 30
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
12
Размер файла
560 Кб
Теги
физическая, электроников, основы, 3195
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа