МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторних робіт з дисципліни

“АНАЛОГОВІ ЕЛЕКТРОННІ ПРИСТРОЇ”

для студентів спеціальності 7090901

“Прилади точної механіки”

всіх форм навчання

Затверджено

на засіданні кафедри комп’ютеризованих та інформаційних технологій у приладобудуванні, протокол № від

., та Методичною радою ЧДТУ, протокол №_ від _____ р.

ЧЕРКАСИ, ЧДТУ, 2011

Укладачі: Шарапов В.М., д.т.н., професор

Туз В.В., к.т.н., ст. викладач

Рецензент

Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни “Аналогові електронні пристрої” для студентів спеціальності 7090901 “Прилади точної механіки” всіх форм навчання/ Укл. В.М. Шарапов, В.В. Туз. – Черкаси: ЧДТУ, 2011. – 27 с.

В лабораторних роботах досліджуються підсилювачі на транзисторі, підсилювачі зі зворотним зв’язком, операційні підсилювачі та активні фільтри.

Навчальне видання

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторних робіт з дисципліни

“АНАЛОГОВІ ЕЛЕКТРОННІ ПРИСТРОЇ”

для студентів спеціальності 7090901

“Прилади точної механіки”

всіх форм навчання

В авторській редакції

ВСТУП

Основною метою лабораторних робіт з курсу “Аналогові електронні пристрої” є ознайомлення студентів з основами схемотехніки пристроїв, що здійснюють аналогове опрацювання сигналів та методами їх аналізу. Освоєння дисципліни дозволить сформувати у студентів знання та вміння, що дозволяють здійснювати схемотехнічне проектування електронних пристроїв, які забезпечують підсилення, фільтрацію, обмеження, перетворення аналогових сигналів. Це повинно закласти базу для освоєння інших інженерних дисциплін.

В ході лабораторних робіт досліджуються підсилювачі на транзисторі, підсилювачі зі зворотним зв’язком, операційні підсилювачі та активні фільтри.

Виконання лабораторних робіт базується на знаннях, отриманих студентами з інформатики, математики, електроніки, мікропроцесориів й ЕОМ.

Загальний порядок виконання лабораторних робіт.

1. У процесі підготовки лабораторної роботи необхідно ознайомитися з її описом за даними методичними вказівками, вивчити теоретичні питання за додатково рекомендованими джерелами, вияснити мету і завдання досліджень.

2. Проведення вимірювань та досліджень на зібраній схемі установки починається тільки з дозволу викладача.

3. Кожен студент повинен скласти звіт про лабораторну роботу і захистити його до виконання наступної роботи.

ЗМІСТ

Вступ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Лабораторна робота № 1. Дослідження підсилювача на транзисторі . Лабораторна робота № 2. Дослідження підсилювача зі зворотним зв’язком. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Лабораторна робота № 3. Дослідження каскадів на операційних підсилювачах. . . . …………………………………………………… . . Лабораторна робота № 4. Дослідження активних фільтрів . . . . . . . . .

4 5 13 20 28

Лабораторна робота № 1

Дослідження підсилювача на транзисторі

Мета роботи: навчитися складати схеми підсилювачів на біполярних транзисторах, експериментально визначати коефіцієнт підсилення, змінювати коефіцієнт підсилення, установлювати активний режим роботи транзистора, вибирати положення робочої точки для мінімальних спотворень сигналу.

Обладнання: персональний комп'ютер з прикладним програмним забезпеченням – пакетом схемотехнічного моделювання Еlectronic work bench.

2 Теоретичні відомості

Транзисторний підсилювач, схема якого наведена на рис. 2.1, містить транзистор VT, опір колекторного навантаження R_K, резистор в колі бази R_Б та джерело живлення Е_ж.

U _вх – вхідна напруга, яку треба підсилити;

U_вих – вихідна підсилена напруга. Опором резистора R_Б установлюють робочу точку.

Щоб опір джерела вхідного сигналу не впливав би на режим транзистора VT, напруга U_вх підводиться до підсилювача через розподільний конденсатор С.

При неспотвореному сигналі обидві його різнополярні напівхвилі мають однакові амплітуди. Для цього робоча точка має розміщуватись на середині робочої ділянки, тобто напруга колектора в робочий точці має становити

U_0К = 0,5(Е_ж – U_КЕнас). (1)

Рисунок 2.2 – Часова діаграма роботи підсилювача:

а – при U_ok=0.5(E_ж- U_КЕнас); б – при U_ok<0.5(E_ж- U_КЕнас); в – при U_ok>0.5(E_ж- U_КЕнас)

Щодо спотворень вихідної напруги, то вони визначаються положенням робочої точки, яке при рівних інших умовах задається струмом бази, тобто опором R_Б.

При оптимальному опорі R_Б вихідна напруга сигналу розміщується у середині між Е_ж та U_КЕнас (рис. 2.2,а).

При зменшеному R_Б обмежується негативна напівхвиля напругою U_КЕнас (рис. 2.2,б) а при збільшеному R_Б обмежується позитивна напівхвиля напругою Е_ж (рис. 2.2,в).

З цих рисунків видно, що напруга живлення має бути

Е_ж = 2 U_твих + U_КЕнас. (2)

Напруга насичення U_КЕнас становить 1 ... 2 В.

Рисунок 2.3 – схема дослідження підсилювача

На рис. 2.3 наведена схема дослідження підсилювача.

3 Практичне завдання

3.1 Скласти схему дослідження підсилювача зі спільним емітером.

3.2 Навести очікувану часову діаграму роботи підсилювача (зверху вхідна напруга, знизу – вихідна; розміщення епюр вхідної та вихідної напруг у різних стовпцях або на різних сторінках не дозволяється).

3.3 Визначити напругу живлення Е_ж для отримання амплітуди вихідної напруги U_{т вих} = 6 В.

3.4 Зіставити складену схему дослідження зі схемою лабораторного стенда, яка наведена в лабораторному завданні, та знайти на стенді всі елементи схеми.

3.5 Заготовити форму таблиці 4.1.

4 Лабораторне завдання

4.1 Настроїти лабораторний стенд.

4.1.1 Відкрити файл “№ 1 Підсилювач (рис. 4.1).

Р исунок 4.1 – Схема лабораторного стенда

Тут Осц. U _вх, U_вих – двохпроменевий осцилограф для спостерігання U _вх та U_вих.

4.1.2 Установити розраховану напругу живлення Е_ж, для чого установити курсор на умовному позначенні напруги Е_ж (рис. 4.1) і двічі клацнути лівою клавішею миші. Відкриється панель (рис. 4.2), на якій треба установити розраховане значення за п. 3.3 і увести його кнопкою ОК.

Рисунок 4.2 – Панель налаштування батареї

4.1.3 Включити стенд установкою курсору на тумблер і клацанням лівою клавішею миші.

4.1.4 Розкрити осцилограф установкою курсору на його позначенні „Осц. U _вх, U_вих” (рис.4.1) і подвійним клацанням лівою клавішею миші. На екрані будуть мерехтіти два промені: чорний – для вхідного сигналу та червоний – для вихідного.

4.1.5 Розкрити генератор сигналу установкою курсору на зображення генератора Е_с (рис. 4.1) і подвійним клацанням лівою клавішею миші. З’явиться передня панель генератора (рис. 4.3).

4.1.6 Установити синусоїдальну форму сигналу клавішею .

4.1.7 У віконці установити розмірність КHz і частоту вхідної напруги 1 КHz.

4.1.8 Зміненням опору R_Б1 здійснити мінімальні спотворення сигналу. Зменшення опору досягається натисненням клавіші R, а збільшення – одночасним натисненням клавіш R і Shift.