Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Описание лабораторного стенда и измерительныхСодержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Общие указания 1. Перед началом цикла лабораторных занятий каждый студент обязан ознакомиться с правилами техники безопасности и в дальнейшем их исполнять. При выполнении работы необходимо быть внимательным, сосредоточенным и аккуратным. В лаборатории необходимо соблюдать тишину. Разговоры, связанные с выполнением работы, допускаются только в полголоса. Во время выполнения работы хождение без дела по лаборатории запрещено. Входить и выходить из нее следует только с разрешение преподавателя. Не разрешается оставлять без присмотра включенную установку. При возникновении каких либо неясностей при выполнении работы следует обратиться за разъяснением к преподавателю или лаборанту. Запрещается проводить эксперименты, не связанные с заданием на выполняемую по плану работу. При обнаружении каких-либо неисправностей в установке, а также при появлении запаха горелых проводов или задымления, работа немедленно прекращается, установка выключается, об этом немедленно сообщается лаборанту и преподавателю, под руководством которых немедленно приступают к тушению возгорания. При несчастном случае с Вами или Вашим товарищем немедленно сообщите преподавателю. 2. К работе в лаборатории допускаются студенты, выполнившие задания и представившие отчет по предварительной подготовке и получившие допуск преподавателя к экспериментальной части. 3. Соединительные провода и кабели для приборов выдаются при получении допуска к работе под пропуск лаборантом и сдаются ему после завершения работы. 4. Перед выполнением работы №1 следует изучить раздел «Описание лабораторного стенда и измерительных приборов …». 5. Отчет выполняется каждым студентом и должен содержать: а) название работы; б) материал по предварительной подготовке к работе, если таковая предусмотрена; в) название соответствующего пункта задания; г) схему каждого эксперимента и запись параметров схемы и сигналов на ее входе; д) таблицы и графики снятых данных; зарисовки осциллограмм. Все полученные данные, в том числе и на осциллограммах, должны быть выражены в соответствующих единицах или в определенном масштабе (В, А, Гц, с); е) по каждому эксперименту должны быть представлены выводы и ли комментарии к полученным результатам. 6. Работа выполняется бригадой не более чем из двух студентов, один из которых является «старшим по бригаде». Он контролирует выполнение эксперимента, наблюдает за порядком на рабочем месте и за выполнением правил техники безопасности. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ДАННОГО ЦИКЛА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ Стенд лабораторный универсальный — СЛАУ СЛАУ предназначен для исследования различных пассивных цепей и усилительных схем. На лицевой панели нанесены цветные изображения исследуемых узлов и наборы отдельных активных и пассивных элементов. Гнезда «Вход» на панели 01, «Осциллограф» на панели источников питания предназначены для подключения стандартных кабелей осциллографа, вольтметра, генераторов испытательных сигналов. Блок источников питания имеет стабильные источники постоянного напряжения +6,3 В, -6,3 В, +12 В, -12 В, а также два регулируемых источника (-6 … +6) В. Блок 08 содержит набор сопротивлений от 5 Ом до 2.4 МОм с указанием номиналов. Здесь же размещены также две пары дополнительных гнезд для соединений и две пары гнезд «земля». Блок 09 содержит набор конденсаторов постоянной емкости от 100 пФ до 0.068 мкФ, а также гнезда коммутации. Блок 15 содержит набор некоторых пассивных элементов, а также полупроводниковые диоды, биполярные и полевые транзисторы. Блок 03 имеет индикаторные лампочки включения стенда в сеть и контроля работоспособности соединительных проводов — «Контроль». Включение стенда в сеть осуществляется тумблером, находящимся справа на задней вертикальной стенке СЛАУ. Соединительные провода перед проведением работы необходимо проверить с помощью индикатора «Контроль». Генератор сигналов высокочастотный Г4-102А. Используется как источник высокочастотных (от 100 КГц до 50 Мгц) гармонических и амплитудно-модулированных гармонических колебаний (выходное гнездо «mV»), а также почти прямоугольных высокочастотных колебаний (выходное гнездо «1В») с нерегулируемой амплитудой. Частота колебаний устанавливается нажатием соответствующей кнопки выбора диапазона и ручкой плавной установки частоты по шкале «Установка частоты, МHz». С гнезда «mV» снимаются гармонические колебания, эффективное значение амплитуды которых определяется в микровольтах произведением значения множителя ступенчатого аттенюатора и значения плавного аттенюатора с круглой шкалой в соответствии с цветом установки ступенчатого делителя. При необходимости получения на выходе «mV» амплитудно-модулированных колебаний используют либо внутреннюю АМ с частотой 1 КГц, при этом должен быть включен тумблер «Внутр», либо внешняя АМ, если требуется другая частота модуляции; в этом случае на гнездо «АМ» подают низкочастотное модулирующее колебание с другого генератора, тумблер «Внеш» при этом должен быть включен. Глубина модуляции внутренней амплитудной модуляции устанавливается ручкой «М%». При внешней АМ глубина модуляции зависит от амплитуды модулирующего сигнала. Работа №1 Исследование свойств полупроводникового Цель работы – получение статической вольтамперной характеристики полупроводникового выпрямительного диода, изучение влияния величины и типа нагрузки при работе диода в режиме выпрямителя.
Краткие теоретические сведения. Основой полупроводникового диода является электрический р-n -переход. ВАХ идеального р-n -перехода определяется соотношением:
Обычно напряжение на реальном диоде на доли вольта больше, чем в идеальном из-за так называемого объемного сопротивления базы r Б, с учетом которого ВАХ диода можно записать в виде
В любой точке А нелинейной ВАХ можно найти величину статического сопротивления как
Здесь I А – величина постоянного тока в рассматриваемой точке. Дифференциальное сопротивление описывает модель диода при заданном постоянном напряжении и малом сигнале как
Кусочно-линейная модель диода основана на конечных значениях дифференциальных сопротивлений прямой и обратной ветвей ВАХ диода. На рис.1.1 показано графическое определение параметров кусочно-линейной модели для заданных точек (А1, А2) на прямой и обратной ветвях и соответствующие им модели диода. При этом для прямой ветви
Простейшая схема с полупроводниковым диодом приведена на рис.1.2. Здесь е источник ЭДС с внутренним сопротивлением R е. С помощью этой схемы можно экспериментально ВАХ диода, подключив в качестве е источник постоянной ЭДС Е.
Рис.1.2.
Изменяя величину и полярность Е при заданной величине резистора, можно измерить напряжение на резисторе, а ток и напряжение на диоде рассчитываются по формулам: При исследовании работы диода в простейшей схеме выпрямителя на вход подается гармоническое напряжение
выпрямленная величина напряжения примерно равна При подключении параллельно резистору R емкости С в схеме имеют место процессы заряда емкости через открытый диод с малым сопротивлением и ее разряда через резистор R при закрытом диоде. Диод открыт, когда
Рис.1.3
Величина выпрямленного напряжения при выполнении неравенств (1.4) близка к амплитуде входного напряжения Предварительная подготовка. 1. Построить графики ВАХ идеального р-n -перехода на кремниевой основе, приняв Т =293оК, 2. Определить параметры линейной модели диода для U пр=1В, U обр=10В. 3. Выбрать величину сопротивления нагрузки R, подключаемой последовательно с диодом из условия 4. Построить осциллограммы тока через диод и сопротивление R, а также напряжений на них, при подаче гармонического сигнала с амплитудой 5 В и нулевом постоянном смещении. Определить амплитуды импульсов тока и напряжений в схеме рис.1.2 при положительной и отрицательной полярностях сигнала. Определить уровень выпрямленного напряжения. 5. Определить постоянные времени цепей заряда и разряда. Построить примерные осциллограммы тока и напряжений в схеме, если частота гармонического воздействия составляет 500 Гц, а емкость С принимает значения 1, 10 и 50 мкФ. Задание на эксперимент. 1. Собрать схему рис.1.2. В качестве источника Е подключить источник напряжения (-6…+6) В на блоке источников СЛАУ. В качестве нагрузки подключить резистор R =20 Ом. 2. Изменяя величину положительного напряжения источника Е, измерять напряжения U вх и U R и записывать их в таблицу. Заполнить расчетные столбцы таблицы и построить график прямой ветви ВАХ.
3. Вместо резистора с номиналом 20 Ом включить резистор с номиналом 1 Мом. В качестве ЭДС Е подключить источник -6,3 В. Измерить напряжение на входе схемы и на резисторе. Заполнить строку таблицы. Повторить эксперимент для источника -12 В. Построить график обратной ветви ВАХ диода. Определить параметры линейной модели прямого и обратного участков ВАХ диода. 4. Исследовать работу полупроводникового диода при переменном напряжении на входе. R =20 Ом. Подключить ко входу схемы генератор Г6-46, установив гармонический сигнал с амплитудой 5 В и частотой 500 Гц. Входное напряжение схемы подать на 1-й вход осциллографа, а выходное – на второй. Подключить также к выходу вольтметр постоянного напряжения. Зарисовать осциллограммы напряжений, измерить и записать их амплитуды. Измерить и записать постоянное напряжение 5. Параллельно резистору R подключить одну из емкостей С 3, С 4, С 5 из блока 01: С3=1мкФ, С4=10мкФ, С5=50 мкФ. В каждом опыте вольтметром измерить и записать постоянное напряжение на выходе схемы Повторить эксперимент для R =100 Ом. 6. Оформить отчет по работе.
Контрольные вопросы. 1. В чем заключается сходство и различие ВАХ диода и идеального р-n -перехода? 2. Как с помощью ВАХ р-n -перехода и ВАХ диода определить r б? 3. Как определяется статическое и дифференциальное сопротивление диода? 4. Показать зависимость статического сопротивления диода от протекающего через него тока. 5. Показать зависимость динамического сопротивления диода от протекающего через него тока. 6. Кусочно-линейные модели диода. Параметры. 7. Понятие «идеального диода». 8. Назначение емкости в простейшей схеме выпрямителя. 9. Выбор сопротивления и емкости нагрузки в простейшем выпрямителе. Работа №2 Усилительный каскад на биполярном транзисторе c
Цель работы: построение динамических проходных характеристик (ДПХ) биполярного транзистора с общим эмиттером. Определение режима работы транзистора для линейно усиления, определение основных внутренних и внешних параметров транзистора с ОЭ и усилительного каскада.
Краткие теоретические сведения. Простейшая схема усилительного каскада на биполярном транзисторе с ОЭ представлена на рис.2.1
Рис.2.1
Для задания правильного режима работы транзистора в усилителе служат так называемые динамические проходные характеристики (ДПХ), связывающие выходной ток с входным напряжением транзистора iк(uбэ). Если нагрузкой транзистора является активное сопротивление, то в качестве ДПХ можно использовать и зависимость выходного напряжения от входного uкэ(uбэ). Если для данного транзистора имеются справочные данные о входных и выходных ВАХ (см. рис.2.2), то ДПХ можно построить графически, используя уравнение, составленное для выходного контура схемы по 2-му закону Кирхгофа:
Это линейное уравнение может быть графически отражено на выходных характеристиках транзистора с ОЭ (утолщенная линия на рис.2.2,б). Точки пересечения семейства выходных ВАХ транзистора с линией нагрузки дают совокупность мгновенных значений выходных тока и напряжения в данном каскаде. Для построения ДПХ удобно составить таблицу, в которой записываются координаты точек пересечения линии нагрузки и выходных ВАХ транзистора, по которым легко построить графики ДПХ. Примерный вид этих графиков показан на рис.2.3,а и 2.3,б.
Рис.2.2
Рис.2.3 Для определения режима работы транзистора на участке ДПХ с наибольшей крутизной отмечается линейный участок (точки a, b), определяющий рабочую точку А и диапазон изменения входных и выходных переменных:
и При гармоническом сигнале на входе uкэ=Ек - Im,кRк Сos (wt), при этом выходное переменное напряжение будет равно uвых(t)= - Im,кRк Сos (w t), откуда амплитуда выходного напряжения определяется как Um,вых =Um,вхSRк , фаза же выходного напряжения отличается от фазы входного напряжения на 1800 . Таким образом, коэффициент передачи по напряжению каскада, определенный из графического анализа, равен K= - SRк . (2.3) Для определения его основных параметров и характеристик в режиме линейного усиления проводится анализ схемы по переменному току, при этом транзистор представляется активным линейным четырехполюсником с внутренними h -параметрами, математическая модель которого имеет вид:
Параметры системы определяются из соотношений: h 11,э= h 12,э = h 21,э= h 22,э= Транзисторы с ОЭ характеризуются сравнительно слабой зависимостью входных характеристик от напряжения коллектор-эмиттер, поэтому часто принимают h 12,э ≈ 0. В соответствии с уравнениями (2.4) транзистор, работающий в линейном режиме, заменяется эквивалентной схемой для амплитуд токов и напряжений (выделенный пунктиром участок на рис.2.4), где приняты обозначения: rбэ = h 11,э - входное сопротивление транзистора с ОЭ, β = h 21,э- коэффициент передачи базового тока в коллекторную цепь, rкэ =1/ h 22,э - выходное сопротивление транзистора с ОЭ.
Рис.2.4
Полная эквивалентная схема на рис.2.4 включает в себя внешние элементы схемы, а также входную и выходную емкости транзистора, отражающие инерционные свойства транзистора. Источники питания здесь не показаны, так как из-за малых их внутренних сопротивлений, они не влияют на протекание переменных токов. В области средних частот (полоса частот усилителя) влиянием емкостей транзистора и емкостей внешней схемы пренебрегают. Коэффициент усиления по напряжению в этой полосе частот определится как
Учитывая часто выполняющиеся неравенства
Собственные входное и выходное сопротивления каскада в области средних частот будут равны соответственно
В области нижних частот коэффициент усиления будет уменьшаться из-за наличия разделительной емкости, сопротивление которой Граничная частота в области верхних частот определяется постоянными времени цепочек из параллельно соединенных емкостей и сопротивлений: Предварительная подготовка к работе.
1. Построить ДПХ каскада на транзисторе КТ315 для Ек = 6,3 В, Rк =470 Ом. (Характеристики транзистора даны в приложении). 2. Выбрать рабочую точку транзистора и определить максимальную амплитуду входного сигнала для обеспечения линейного режима усиления. 3. В выбранной рабочей точке рассчитать h -параметры транзистора. Построить эквивалентную схему усилителя. Определить коэффициенты усиления по напряжению и току. 4. Графически, а затем по эквивалентной схеме, определить коэффициенты передачи усилителя по напряжению и току. Сравнить полученные результаты. 5. По эквивалентной схеме определить собственные входное и выходное сопротивления усилителя в области средних частот, граничные частоты, если С р=0,1 мкФ, С к=7 пФ, входная емкость осциллографа составляет 50 пФ. Задание на эксперимент..
1.Собрать схему усилителя (рис.2.1), используя блоки 01,05 СЛАУ. Питание цепи коллектора осуществляется от источника постоянного напряжения +6,3 В, питание цепи базы - от источника регулируемого напряжения (-6V... +6V). Параметры элементов схемы: транзистор КТ315, Rб = R2 1) =6.2 Ком, Rк=R4 =470 Ом, Ср=С2 =0.1 мкФ. (Цифровые индексы соответствуют индексам элементов соответствующего блока СЛАУ). 2. Изменяя постоянное напряжение смещения на базе Uбэ с помощью регулируемого источника напряжения Еб , снять зависимость Uкэ(Uбэ). Постоянные напряжения Uкэ и Uбэ измерять цифровым вольтметром, который следует попеременно подключать к базе и коллектору транзистора. Примерный диапазон изменения напряжения на базе составляет (+0,4....+ 1,0) вольт. Соответствующий диапазон изменения напряжения на коллекторе составляет (Ек...0) вольт. Отметить напряжение на базе, соответствующее моменту отпирания транзистора. Результаты измерений свести в таблицу 1:
Таблица 1
3. Построить графики динамических проходных характеристик (ДПХ) каскада: Uкэ(Uбэ) и Iк(Uбэ). На графиках отметить рабочую точку, соответствующую линейному режиму усиления. Записать данные статического режима (параметры рабочей точки). Определить по ДПХ максимально возможную амплитуду входного сигнала Um,вх,макс и коэффициент усиления по напряжению. Сравнить с результатами предварительного расчета. 4. Установить выбранную рабочую точку, убедиться в том, что значение постоянного напряжения на коллекторе соответствует выбранной рабочей точке. К входным зажимам каскада подключить генератор колебаний звукового диапазона и один из каналов осциллографа. Второй канал осциллографа подключить к выходным зажимам каскада. Установить на входе гармонический сигнал с частотой 20 ¸ 50 Кгц и амплитудой, несколько меньшей Um,вх,макс. Измерить амплитуду выходного сигнала. Убедиться в инвертирующем свойстве каскада с ОЭ и линейности его работы. Зарисовать осциллограммы входного и выходного напряжений, отметив на них амплитуды. Рассчитать коэффициент усиления по напряжению. Сравнить с расчетным. 6. Подключить генератор к схеме усилителя. Поддерживая постоянным напряжение на входе усилителя, соответствующее линейному режиму), изменять частоту входного сигнала вниз и вверх до тех пор, пока напряжение на выходе усилителя не упадет в 7. Изменяя амплитуду входного сигнала от 5 мВ до ~2…3 U m,вх,макс , снять и построить график амплитудной характеристики каскада Um,вых(Um,вх). Рассчитать коэффициент передачи на линейном участке амплитудной характеристики. Сравнить со значением, полученным в пп. 3 и 4. 8. Установить U m,вх> U m,вх,макс .Зарисовать осциллограммы выходного напряжения. 9. Сместить рабочую точку в область нижнего нелинейного участка ДПХ Iк(Uбэ). Изменить амплитуду входного напряжения так, чтобы был использован весь линейный участок ДПХ. Зарисовать осциллограммы. Объяснить полученный результат. Повторить п.9, сместив рабочую точку в область верхнего нелинейного участка ДПХ. 10. Оформить отчет.
Контрольные вопросы: 1. Объяснить назначение всех элементов каскада. 2. Что называется динамической проходной характеристикой, как ее получить графически и экспериментально? 3. Как определяется рабочая точка? Какова связь режима работы каскада с положением рабочей точки? 4. Как по ДПХ определить коэффициент усиления каскада? 5. Как экспериментально и по ДПХ построить амплитудную характеристику каскада? Какие параметры каскада она определяет? 6. Что такое нелинейные искажения усилителя? Объяснить связь положения рабочей точки и амплитуды входного сигнала с нелинейными искажениями. 7. Объяснить поведение АЧХ в области нижних частот. Какие параметры транзистора могут быть определены с помощью АЧХ в области нижних частот? 8. Объяснить поведение АЧХ каскада в области верхних частот. Какие параметры транзистора могут быть определены с помощью этой характеристики? 9. Что такое частотные искажения сигнала, как они проявляются?
Работа №3 Работа №4 Общие указания 1. Перед началом цикла лабораторных занятий каждый студент обязан ознакомиться с правилами техники безопасности и в дальнейшем их исполнять. При выполнении работы необходимо быть внимательным, сосредоточенным и аккуратным. В лаборатории необходимо соблюдать тишину. Разговоры, связанные с выполнением работы, допускаются только в полголоса. Во время выполнения работы хождение без дела по лаборатории запрещено. Входить и выходить из нее следует только с разрешение преподавателя. Не разрешается оставлять без присмотра включенную установку. При возникновении каких либо неясностей при выполнении работы следует обратиться за разъяснением к преподавателю или лаборанту. Запрещается проводить эксперименты, не связанные с заданием на выполняемую по плану работу. При обнаружении каких-либо неисправностей в установке, а также при появлении запаха горелых проводов или задымления, работа немедленно прекращается, установка выключается, об этом немедленно сообщается лаборанту и преподавателю, под руководством которых немедленно приступают к тушению возгорания. При несчастном случае с Вами или Вашим товарищем немедленно сообщите преподавателю. 2. К работе в лаборатории допускаются студенты, выполнившие задания и представившие отчет по предварительной подготовке и получившие допуск преподавателя к экспериментальной части. 3. Соединительные провода и кабели для приборов выдаются при получении допуска к работе под пропуск лаборантом и сдаются ему после завершения работы. 4. Перед выполнением работы №1 следует изучить раздел «Описание лабораторного стенда и измерительных приборов …». 5. Отчет выполняется каждым студентом и должен содержать: а) название работы; б) материал по предварительной подготовке к работе, если таковая предусмотрена; в) название соответствующего пункта задания; г) схему каждого эксперимента и запись параметров схемы и сигналов на ее входе; д) таблицы и графики снятых данных; зарисовки осциллограмм. Все полученные данные, в том числе и на осциллограммах, должны быть выражены в соответствующих единицах или в определенном масштабе (В, А, Гц, с); е) по каждому эксперименту должны быть представлены выводы и ли комментарии к полученным результатам. 6. Работа выполняется бригадой не более чем из двух студентов, один из которых является «старшим по бригаде». Он контролирует выполнение эксперимента, наблюдает за порядком на рабочем месте и за выполнением правил техники безопасности. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-26; просмотров: 742; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 216.73.216.20 (0.011 с.) |