Исследование дискретных и цифровых схем

 

 

Дискретные и

цифровые

микросхемы

как

большая группа элек-

тронных приборов включают в себя логические микросхемы (И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, исключающее ИЛИ), триггеры (RS, JK, D), счётчи- ки, регистры, мультиплексоры, демультиплексоры, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.

На базе типовых

логических микросхем возможно построение

сложных логических устройств. На рис.

1. 42 показана

работа логиче-

ских микросхем на базе

ТТЛ-логики, требующей напряжения 5

В для

задания логической единицы и 0 В для задания логического нуля. Пока- зано, что 1 на выходе схемы логического «И» (AND) появляется только тогда, когда на оба входа поданы 1, а 0 на выходе схемы логического

«ИЛИ» (OR) появляется только при условии подачи на оба входа 0.

 

 

 

Рис. 1. 42

ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

«МОДЕЛИРОВАНИЕ ТИПОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ В ПРОГРАММЕ «ELECTRONICS WORKBENCH»

 

 

Цель работы: получение практических навыков исследования ди- намики, статики и частотных характеристик электронных схем в про- грамме EWB.

 

Работа выполняется

каждым

студентом

самостоятельно. Номер

варианта определяется по студента.

последней цифре номера зачётной

книжки

 

Программа работы

 

 

Задание 1.

С применением

программы EWB

получить

прямые

ветви вольтамперных характеристик диода и стабилитрона (диода Зене-

ра), указанных в табл. 1.3.

 

 

Таблица 1.3

 

 

Вариант	Стабилитрон	Диод
	1N4733	1N4001
	1N4370A	1N4118
	1N4371A	1N3064
	1N4372A	1N4009
	1N4678	1N4148
	1N4681	1N4149
	1N4728A	1N4150
	1N4729A	1N4151
	1N4730A	1N4152
	1N4731A	1N4153

 

Прямые ветви ВАХ диода и стабилитрона снимаются с примене-

нием источника тока. Величины тока

источника составляют 0, 1, 2, 5,

10, 15 и 20 мА. Заполнить табл. 1.4 для ВАХ стабилитрона и ВАХ дио-

да. По данным полученной таблицы программы «Microsoft Office Excel».

построить ВАХ с применением

Таблица 1.4

 

 

Прямая ветвь ВАХ диода Ток источника, мА
U, мВ	0 1 2 5 10 15 20
Прямая ветвь ВАХ стабилитрона Ток источника, мА
U, мВ	0 1 2 5 10 15 20

 

Задание 2. С применением программы EWB

получить и в про-

грамме Excel построить семейство выходных вольтамперных характе-

ристик

 

I = f (U)

к кэ Iб = const

биполярного транзистора, согласно варианта, приведённого в табл. 1.5.

Характеристики снимаются

при трёх значениях тока базы

Iб 1 = 5 мА,

Iб 2 = 10 мА,

Iб 3 = 20 мА.

 

Таблица 1.5

 

Вариант	Тип транзи- стора
	2N2218
	2N3904
	2N4401
	BD537
	BD535
	BD533
	BD501B
	BD550
	BD243
	BD241

 

Заполнить табл. 1.6.

Таблица 1.6

	U кэ, В
0.1	0.3	0.5
I б1 = 5 мА	I кэ, А
I б2 = 10 мА	I кэ, А
I б3 = 20 мА	I кэ, А

 

Задание 3. Собрать в программе «Electronics Workbench» усили- тель переменного тока по схеме, указанной на рис. 1. 19, с применением транзистора, указанного в табл. 1.5, подключив все необходимые при- боры: функциональный генератор (Function Generator), осциллограф (Oscilloscope), анализатор частотных характеристик (Bode Plotter).

Определить, используя анализатор частотных характеристик

(BodePlotter):

– среднюю частоту полосы пропускания

f ср;

– нижнюю граничную частоту полосы пропускания

– верхнюю граничную частоту полосы пропускания

f нижн;

f верхн;

– коэффициент усиления по напряжению в рассматриваемой

схеме в относительных единицах kU

и в децибелах LU

на нижней,

средней и верхней частоте полосы пропускания;

– величину отставания по фазе ϕ выходного сигнала относитель- но входного на нижней, средней и верхней частоте полосы пропуска- ния;

Определить, используя осциллограф (Oscilloscope):

– величины kU

и ϕ при

f нижн,

f ср,

f верхн;

– вычислить LU

= 20 lg kU

при

f нижн,

f ср,

f верхн.

Заполнить табл. 1.7.

Таблица 1.7

Измерительный прибор	Параметры усилителя	Частоты, кГц
f нижн =...	f ср =...	f верхн =...
анализатор час- тотных харак- теристик	kU, о. е.
LU, дб
ϕ, град
осциллограф	kU, о. е.
LU, дб
ϕ, град

 

Задание 4. Собрать схему электропривода постоянного тока с транзисторным ключом (рис. 1.30). Необходимо определить время пе- реходного процесса скорости двигателя при скважности включения

транзисторного ключа Duty

Cycle, взятой из табл. 1.8. Время разгона

или время переходного процесса скорости двигателя равно времени, за которое скорость двигателя достигнет 95% от установившегося зна- чения (при отсутствии перерулирования).

 

Таблица 1.8

 

Вариант	Duty Cycle, %

Задание 5. Для линейной электрической цепи, содержащей ис- точники ЭДС и тока (рис. 1.31), с численными данными из таблицы 1.1 определить токи во всех ветвях и напряжения на всех резисторах.

 

 

Таблица 1.9

 

 

Вариант	E 1, В	E 2, В	J 1, А	R 1, Ом	R 2, Ом	R 3, Ом	R 4, Ом	R 5, Ом	R 6, Ом

 

Задание 6. Для однофазного мостового выпрямителя с LC - фильтром низких частот на выходе (рис. 1. 34) определить размах пуль- саций напряжения на нагрузке. Размах пульсаций определяется как раз-

ница

между максимальной и минимальной величинами напряжения по

показаниям осциллографа. Численные данные для ёмкости конденсато-

ра фильтра и сопротивления нагрузки взять из табл. 1.10.

 

 

Таблица 1.10

 

 

Вариант	C 1, мкФ	R 1, кОм
	0.1
	0.33
	3.3
	0.1
	0.33
	3.3

Задание 7. Для двухзвенного симметричного нагруженного LC - фильтром низких частот (рис. 1.38) определить координаты двух точек резонанса (например точка 1 с координатами 113 Гц и 1.252 дБ). Пара-

метры R1, R2, R3, L1 и L2 такие же, как

на схеме, собранной в EWB

(рис. 1.39). Численные данные для ёмкости конденсаторов фильтра (C1

= C2 = C) взять из табл. 1.11.

 

 

Таблица 1.11

 

 

Вариант	C, мкФ
	2.2
	22.4
	70.7

 

Содержание отчёта по работе

 

 

 

ния,

1. Цель работы.

2. Решение заданий 1…7, включая

- текст задания,

- поясняющий рисунок,

- заполненные таблицы, если это требуется по тексту зада-

 

 

- численный ответ (или ответы).

3. Выводы по работе.

РАЗДЕЛ 2

«ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММЫ «MATHCAD» ДЛЯ РЕ-