МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
«РОСТОВСКИЙ-НА-ДОНУ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ»
Методические указания по выполнению лабораторных работ
по дисциплине «Электронная техника»
для специальностей:
11.02.09 «Многоканальные телекоммуникационные системы»
11.02.10 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение»
11.02.11 «Сети связи и системы коммутации»
Ростов-на-Дону
2016 г.
| ОДОБРЕНО На заседании цикловой комиссии (кафедры) «Основ техники связи» Протокол № от г. Председатель ЦК (зав. кафедрой) ____________________ Т. К. Левкович | УТВЕРЖДАЮ Заместитель директора по УР ________________ Е. Л. Новикова «_____» _________________ 2016 г. |
Пузыревский И.А.
Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электронная техника». – Ростов-на-Дону.: РКСИ, 2012, - 75.
Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электронная техника» базируются на использовании программы компьютерного моделирования «Multisim», предназначены для организации и проведения лабораторных работ.
Применение компьютерной техники и информационных технологий обучения позволяют эффективно использовать аудиторный фонд и имеющийся объем парка ПК, а также совмещать самостоятельную аудиторную работу студентов с возможностью работы на реальных электронных устройствах, измерительных приборах.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ.. 4
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 Снятие вольт-амперных характеристик (ВАХ) полупроводниковых диодов. 7
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 Исследование полупроводникового стабилитрона. 10
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 Исследование ВАХ биполярного транзистора в схеме с общей базой (ОБ) 12
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 Исследование ВАХ биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером (ОЭ) 16
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5 Исследование полевого транзистора с управляющим p-n переходом в схеме с общим истоком (ОИ) 20
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 Исследование характеристик и параметров логических элементов. 24
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7 Исследование работы электронного ключа на биполярном транзисторе. 26
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8 Исследование работы электронного ключа и схем аналоговых коммутаторов. 38
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9 Исследование работы выпрямителей. 40
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10 Исследование работы усилителя на биполярном транзисторе 44
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11 Исследование режимов работы усилителя с эмиттерной стабилизацией. 48
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №12 Исследование работы трансформаторного усилителя мощности. 51
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №13 Исследование работы схемы двухтактного бестрансформаторного усилителя мощности. 54
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14 Исследование работы схем на операционном усилителе (ОУ) 57
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №15 Исследование схемы ОУ с частотно-зависимой ОС.. 64
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №16 Исследование генераторов на операционных усилителях 69
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА.. 73
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА.. 73
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ.. 73
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания по выполнению лабораторных работ разработаны на основе Государственного образовательного стандарта, Примерной программы, разработанной Пузыревским И.А. в 2010 году.
Каждая лабораторная работа рассчитана на 2 академических часа и предполагает непосредственное использование персональных компьютеров. Поэтому для выполнения лабораторных работ необходима компьютерная аудитория и наличие у преподавателя и студентов пользовательских навыков работы с ПК.
Все разработанные лабораторные работы базируются на возможностях компьютерной программы Multisim 10 компании National Instruments, которая позволяет моделировать разнообразные процессы, происходящие в устройствах электронной техники.
Содержание методических указаний сформировано в соответствии с теоретическими и практическими материалами, необходимыми для проведения и организации лабораторных работ.
Методические указания предназначены для работы преподавателей и студентов при практической деятельности по дисциплине «Электронная техника».
Знакомство с компьютерной программой Multisim 10
Программа Multisim (версия 10) предназначена для моделирования электрических и электронных схем. Особенностью такого рода программ является наглядность, возможность изучения, исследования работы схем непосредственно по их чертежам. Достаточно «нарисовать» изобразительными средствами (входящими в состав программы) схему и «включить» режим моделирования. При этом измерительные приборы, использованные на схеме, будут показывать данные, соответствующие получаемым на реально собранной (в «железе») конструкции.
Окно программы моделирования состоит из обычных атрибутов Windows:
1.Панель инструментов.
Рисунок 1 - Панель инструментов
При наведении указателя мыши на одну из данных кнопок появляется «всплывающая» подсказка, соответствующая заголовку меню.
2.Окна схемы.
Рисунок 2 – Изображение схемы на экране в программе Multisim
Для вычерчивания схемы необходимо воспользоваться имеющимися компонентами программы. Они представляют собой меню, появляющиеся при нажатии на одну из кнопок нижнего ряда панели инструментов (рисунок 1). Необходимо выбрать на нем нужный элемент, навести на него указатель мыши, кликнуть левую клавишу мыши. В окне «Символ» появится условно графическое обозначение (УГО) выбранного элемента. Нажать кнопку «ОК» и переместить курсор на нужное место поля схемы (рисунок 2), нажать и отпустить левую кнопку мыши. Выбранный элемент появится в указанном месте поля. Так же надо перетащить все необходимые элементы.
Чтобы соединить элементы между собой, надо навести указатель мыши на один из выводов элемента (при этом указатель высветит жирную точку на выбранном выводе), кликнуть левую клавишу мыши и тащить указатель к другому выводу, с которым нужно выполнить соединение. Появится линия от начального вывода в конец указателя мыши. Как только указатель мыши приблизится к другому выбранному выводу, появится жирная точка - кликнуть левую клавишу. Линия превратится в соединение согласно чертежных стандартов.
После создания схемы устройства включается режим моделирования нажатием на кнопку «ПУСК» верхнем левом углу панели инструментов (рисунок 1). Измерительные приборы в этом режиме начинают показывать сигналы и величины, соответствующие работающей схеме.
Провести моделирование, снять показания измерителей и, повторно нажав на кнопку включения, выключить режим моделирования.
Для большинства лабораторных работ схемы подготовлены заранее преподавателем. Их можно загрузить из файла. Открыть файл можно, нажав мышью кнопку Open. Она находится в левом верхнем углу экрана на панели инструментов (рисунок 1).
Контрольные вопросы:
1 Как рассчитать цену деления измерительного прибора?
2 Какие стабилизированные выпрямители содержит источник питания (ИП)?
3 Какими устройствами регулируются питающие напряжения?
4 Какие измерительные приборы входят в состав лабораторного стенда, и каковы их пределы измерения?
5 Как создать схему в программе моделирования Multisim 10?
6 Какие компоненты имеются в программе?
7 Как исследовать схему, созданную в программе?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
Снятие вольт-амперных характеристик (ВАХ) полупроводниковых диодов
Цель работы: исследование работы выпрямительного диода, приобретение навыков расчета параметров исследуемого прибора.
Используемое оборудование;
– ПК, ПО Multisim
Краткие сведения
Полупроводниковым диодом называется ПП прибор с одним p-n переходом и двумя выводами. Рабочим элементом диода является p-n переход, а следовательно все параметры, свойственные p-n переходу и его ВАХ, являются параметрами и ВАХ ПП диода.
В ПП диодах используются несимметричный p-n переход плоскостной или точечный в прямом или обратном включениях. В соответствии с конструкцией p-n перехода наибольшее применение получили точечные и плоскостные ПП диоды.
Этот диод предназначен для преобразования переменного тока в постоянный. В этом диоде используется свойство односторонней проводимости p-n перехода, то есть прямое включение.
Выпрямительные диоды выполняются на основе Ge и Si. Кремниевые диоды более стабильные при изменении температуры, а германиевые способны работать с большими токами и имеют меньшее сопротивление в прямом направлении..
ВАХ выпрямительного диода идентична характеристике p-n перехода.
Основными параметрами полупроводникового диода являются:
S – крутизна;
Ri – внутреннее сопротивление переменному току или дифференциальное сопротивление;
Ro – сопротивление постоянному току.
Ro подразделяется на Rпр – сопротивление диода, включаемого в прямом направлении, и Rобр – сопротивление диода, включенного в обратном направлении. Ri и Ro определяются графически по ВАХ диода в точке покоя (ТП).
Зная Iд, отмечаем его на ВАХ и проецируем до пересечения с характеристикой. Отмечаем ТП, проецируем ее на ось напряжений и получаем значение напряжения на диоде Uд. Теперь можно определить Ro. Чтобы определить Ri, надо взять приращение тока ∆I и определить графически приращение ∆U в рабочей точке.
Выпрямительные свойства оцениваются с помощью коэффициента выпрямления, равного отношению прямого тока к обратному, измеренных при одинаковых прямом и обратном напряжениях, равных 1В.
Iпр r диф.обр.
Квыпр = –––––– = –––––––––––, при Uпр = Uобр = 1В.
Iобр r диф.пр.
Основными параметрами предельных режимов работы выпрямительных диодов являются максимально допустимая рассеиваемая мощность Pmax, допустимое обратное напряжение Uобр max и максимальный прямой ток Iпр max.
Плоскостные и точечные диоды отличаются своими параметрами и применением. Плоскостные диоды, имеющие сравнительно большие геометрические размеры, допускают большие рабочие токи и большие рассеиваемые мощности. Точечные диоды, имеющие малые размеры, обладают малой емкостью p-n перехода, что позволяет применять их на очень высоких частотах.
Отличаются своими характеристиками кремниевые и германиевые выпрямительные диоды.
Для выпрямления больших напряжений применяется последовательное соединение выпрямительных диодов, образующих выпрямительные столбы. Выпускают так же выпрямительные блоки – группы диодов, соединенных по различным выпрямительным схемам.
Принцип работы простейшей выпрямительной схемы следующий: при поступлении на вход схемы переменного напряжения Uвх через диод течет ток, а следовательно он течет и через Rн. На выходе мы имеем положительную полуволну тока. Течет ток и через C, заряжая эту емкость. Когда поступает отрицательная полуволна, тока через диод нет. Нет ничего и на выходе, а С разряжается через Rн, таким образом в нагрузке протекает постоянный ток с небольшими пульсациями.
Вопросы допуска:
1 Почему характеристика обратного тока выпрямительного диода, снятая при комнатной температуре, отличается от идеальной характеристики P-N перехода?
2 Дайте определение полупроводникового выпрямительного диода.
3 Почему выпрямительные диоды изготавливают, как правило, с кремниевым P-N переходом?
4 Что такое дифференциальное сопротивление диода?
Задание: Экспериментально снять ВАХ диода и убедиться в соответствии ее форме с теоретической ВАХ.
Содержание отчета
1 Название и цель работы.
2 Принципиальная схема.
3 Таблица для снятия характеристик
| % изменения Uвх | |||||||||
| U пр | |||||||||
| I пр |
4 Графическая характеристика.
5 Расчетная часть.
Рисунок 1- Схемы включения выпрямительного диода