Указания к выполнению работы. Подключите к клеммам лабораторного стенда согласно рис

1. Снятие входной характеристики U_ВХ = f(I_ВХ).

Подключите к клеммам лабораторного стенда согласно рис. 7 амперметры А1, А2 и вольтметры V1, V2. Вставьте вилку источника питания в розетку на задней стенке стенда.

Тумблер S1 установите в верхнее положение, переключатель S2 поверните по часовой стрелке до упора (“XX”). Задавая резистором R2 по амперметру А1 значения тока I_ВХ = 0 (один провод А1 отключен); 0,5; 1; 2,5; 5; 10; 15 мА, определите по вольтметру V1 соответствующие им значения падения напряжения U_ВХ на светодиоде оптопары. Постройте график U_ВХ =f(I_ВХ).

2. Снятие выходных характеристик в фотодиодном режиме.

Выставьте резистором R2 по амперметру А1 ток I_ВХ = 5 мА. Поверните ручку резистора R3 по часовой стрелке до упора (R3=0). Последовательно устанавливайте переключателем S2 значения напряжения питания выходной цепи U₂, равные 3,3; 6,8 и 12 В, отсчитывая в каждом случае силу тока по амперметру А2. Аналогично снимите выходные характеристики при I_ВХ =10 и 15 мА.

Для каждой точки измерения рассчитайте коэффициент передачи тока

K_I = I_ВЫХ / I_ВХ.

Постройте графики зависимостей:

- I_ВЫХ = f(U₂) при различных токах I_ВХ;

- I_ВЫХ = f(I_ВХ) при разных напряжениях питания U₂ выходной цепи;

- K_I = f (I_ВХ) при разных напряжениях питания U₂ выходной цепи;

- K_I = f (U₂) при разных токах I_ВХ.

3. Снятие выходных характеристик в генераторном режиме.

Тумблер S1 установите в верхнее положение, переключатель S2 – в положение “^”. Выставьте резистором R2 по амперметру А1 ток I_ВХ =5 мА.

Задавая с помощью резистора R3 значения тока I_ВЫХ от минимума до максимума, вольтметром V2 измеряйте напряжения на фотодиоде U_ВЫХ. Сопротивлению R3=0 (поворот ручки по часовой стрелке до упора) соответствует значение тока короткого замыкания. Переведите переключатель S2 в положение ХХ и измерьте значение U_ВЫХ в режиме холостого хода.

Аналогично снимите характеристики U_ВЫХ = f(I_ВЫХ) при I_ВХ =10 и 15 мА. Постройте графики U_ВЫХ = f(I_ВЫХ) для каждого значения тока I_ВХ.

4. Снятие зависимости времени нарастания и спада импульса в выходной цепи от входного тока.

Отключите вольтметры V1 и V2, амперметр А1 переведите в режим измерения переменного тока, переключатель S2 – в положение + 12 В. Подключите к клеммам резистора R1 осциллограф. Переведите тумблер S1 в нижнее положение, при этом от встроенного в лабораторный стенд генератора на светодиод оптопары будут поступать электрические прямоугольные импульсы тока со скважностью 2. Резистором R2 установите показания амперметра А1 равными 2,5 мА, что соответствует амплитуде импульсов I_m = 5 мА. По осциллограмме оцените время нарастания и спада тока во входной цепи оптопары (в данном случае можно считать, что нарастание и спад тока происходят практически мгновенно).

Переключите осциллограф на клеммы фотодиода и определите время нарастания и спада импульса в выходной цепи оптопары. При отсчетах на переднем и заднем фронтах импульса берутся интервалы времени между точками 10 и 90 % от его амплитуды.

Аналогично определите время нарастания и спада импульса при показаниях амперметра А1 равных 5 мА (I_m =10 мА) и 7,5 мА (I_m =15 мА).

Постройте характеристики t_НАР = f(I₁), t_СП = f(I₁).

5. Снятие зависимости времени нарастания и спада импульса в выходной цепи от сопротивления нагрузки.

Используя методику, изложенную в предыдущем пункте, определите время нарастания и спада напряжения при сопротивлениях нагрузки 5 и 10 кОм. Показания амперметра А1 должны быть равны 7,5 мА. Сопротивления нагрузки устанавливаются приблизительно, по углу поворота ручки резистора R3:

- по часовой стрелке до упора – R_Н =0;

- среднее положение – R_Н = 5 кОм;

- против часовой стрелки до упора – R_Н = 10 кОм.

Постройте графики зависимостей t_НАР = f(R_Н), t_СП = f(R_Н).

Контрольные вопросы

1. Объясните принцип работы диодной оптопары?

2. Возможна ли передача информации через оптопару в обратном направлении от выхода к входу?

3. Перечислите основные параметры диодных оптопар, объясните их смысл и укажите порядок величины.

4. Что такое входная характеристика оптопары? Покажите ее график.

5. Что такое фотодиодный и фотовентильный режимы работы оптопары? Покажите графики выходных вольт-амперных характеристик для этих режимов.

6. Почему в фотодиодном режиме к фотоприемнику прикладывается не прямое, а обратное напряжение?

7. Какова величина фотоЭДС оптопары в фотовентильном режиме?

8. Какие факторы влияют на коэффициент передачи тока? Покажите графики зависимостей, отражающих это влияние.

9. Какие факторы влияют на быстродействие оптопары? Покажите графики зависимостей, отражающих это влияние.

10. Укажите преимущества и недостатки диодных оптопар и основную сферу их применения.

11. Каким должно быть суммарное сопротивление резисторов R1+R2, чтобы во входной цепи оптопары при напряжении питания 12 В протекал ток 10 мА?

Лабораторная работа № 3