Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Електроніка

Методичні вказівки

до лабораторних робіт

для студентів напрямів підготовки

6.050202 Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології,

6.040503 Інженерне матеріалознавство,

6.092501 Автоматизоване управління технологічними процесами

6.050601 – Теплоенергетика

6.051003 – Приладобудування

всіх форм навчання

Рекомендовано Методичною радою НТУУ «КПІ»

Електроніка: Методичні вказівки до лабораторних робіт для студентів напрямів бакалаврської підготовки 6.050202 Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології, 6.040503 Інженерне матеріалознав­ство, 6.092501 Автоматизоване управління технологічними процесами, 6.051003 – Приладобудування, 6.050601 – Теплоенергетика всіх форм навчання / Автори: Т.В. Руденко, Т.А. Хижняк – К.: НТУУ „КПІ”, 2011. – 127 с.

Гриф надано Методичною радою НТУУ „КПІ”

(Протокол № 8 від „21” квітня 2011р.)

Навчальне видання

Електроніка Методичні вказівки до лабораторних робіт

Автори:	Руденко Тетяна Володимирівна, канд. техн. наук Хижняк Тетяна Андріївна, канд. техн. Наук Морозов Віктор Григорович
Відповідальний редактор	Жуйков Валерій Якович, докт. техн. наук, проф.

Дані методичні вказівки відповідають тематиці лекційного матеріалу, що викладається студентам Теплоенергетичного, Інженерно-фізичного, Інженерно-хімічного та Приладобудівного факультетів в процесі вивчення таких курсів як „Електроніка”, „Промислова електроніка”, „Електроніка та мікросхемотехніка”, „Електротехніка та електроніка”.

Метою цих курсів є вивчення принципів побудови та розрахунку схем з використанням пасивних та активних компонентів, в тому числі напівпровідникових. Метою лабораторних робіт є отримання студентами практичних навичок роботи з вимірювальною апаратурою, розуміння принципів проведення експерименту та оформлення отриманих в ході виконання роботи даних.

Кожна з лабораторних робіт передбачає представлення отриманих даних у вигляді таблиць та графіків, виконання певних розрахунків за результатами вимірювань, проведення аналізу отриманих результатів та виявлення причин їх відмінностей від теоретично відомих. Все це сприяє формуванню у студентів наукового та інженерного підходу до проведення досліджень.

Методичні вказівки містять опис лабораторних стендів, порядок виконання робіт та теоретичні відомості, необхідні для розуміння принципів функціонування пристроїв, що досліджуються в роботі. Наявність в теоретичних відомостях часових діаграм роботи пристроїв, таблиць істинності для цифрових пристроїв, формул для визначення параметрів та для побудови характеристик робить матеріал більш наочним та зручним для розуміння.

Теоретичні відомості, представлені в даних методичних вказівках, можуть використовуватися студентами і в ході вивчення лекційного матеріалу.

Розуміння студентами отриманих експериментальних даних, принципів побудови та функціонування різних напівпровідникових пристроїв перевіряється за допомогою контрольних запитань, перелік яких наведений в кожній лабораторній роботі.

Залежно від кількості годин, відведених на виконання лабораторних робіт навчальними планами кожного з напрямів підготовки, цикл лабораторних робіт, представлений в даних методичних вказівках, виконується або повністю, або лише вибрані роботи, визначені лектором.

Лабораторна робота №1 випрямлячі зі згладжувальними фільтрами

Мета роботи - вивчити характеристики і параметри некерованого випрямляча на напівпровідникових діодах, зібраного за схемою з нульовим виводом (двофазна схема випрямлення), а також принцип роботи простих згладжувальних фільтрів на , , еле­ментах. Пояснити отримані експериментальні залежності. Дати порівняльну оцінку фільтрів.

Порядок виконання роботи

Тумблером "Мережа" увімкнути лабораторний стенд (рис. 1.1).

1. Зняти і побудувати навантажувальну характеристику випрямляча без фільтра (для цього ключі , замкнути, ключ встановити в положення 3, ключі і розімкнути):

,

де - середнє значення відповідно напруги і струму навантаження; змінювати в межах 0...100 мА.

Напругу холостого ходу випрямляча при вимірювати при розімкнутому ключі . Після вимірювання ключ замкнути і продовжити вимірювання випрямленої напруги. Результати вимірювань занести в таблицю виду табл. 1.1.

Таблиця 1.1. Навантажувальна характеристика випрямляча

Рис.1.1. Схема лабораторного макету однофазного некерованого випрямляча з нульовим виводом

2. Зняти і побудувати навантажувальні характеристики випрямляча з Г-подібними фільтрами:

а) з - фільтром (встановити ключі наступним чином: в положенні 1, розімкнути, замкнути);

б) з - фільтром (ключі відповідно: в положенні 2, розімкнути, замкнути);

Результати вимірювань занести в таблиці виду табл. 1.1.

3. Встановити струм навантаження (струм регулюється зміною опору резистора навантаження ). Підключити осцилограф до гнізд і . Замалювати осцилограми напруг на навантаженні для наступних випадків:

а) без фільтра (ключі і розімкнути, ключ перевести в положення 3);

б) з індуктивним L- фільтром (ключ в положенні 1, ключі і розімкнути);

в) з ємнісним C- фільтром (ключ в положенні 3, ключ замкнути, ключ розімкнути);

г) з Г-подібним -фільтром (ключі в положенні 1, розімкнути, замкнути).

При знятті осцилограм обов'язково вказувати масштаб по осях, для чого скористатися даними осцилографу.

4. Підключити осцилограф до гнізд і , розімкнути ключ . Замалювати форму анодного струму вентиля при різних видах навантаження випрямляча. Послідовність підключення елементів фільтра така ж, як і в п.3, а-г.

5. Підключити до виходу випрямляча мультиметр (в точках , ). Виміряти і розрахувати коефіцієнт згладжування різних фільтрів (див. п.п. 3, а-г) за формулою:

,

де – коефіцієнт пульсацій випрямленої напруги на вході фільтра (фактично, це коефіцієнт пульсації випрямляча без фільтру, і для його вимірювання необхідно встановити ключ в положення 3, а ключі і розімкнути), ­– коефіцієнт пульсації у випадку застосування фільтру.

Коефіцієнти пульсації розраховуються за формулою:

,

де – амплітуда змінної складової; – середнє значення напруги. Обидві складові вимірюються мультиметром шляхом перемикання режимів вимірювання: для вимірювання натискається кнопка „ ”, а для – „–”.

Примітка: при розрахунках необхідно помножити виміряне значення на .

Коефіцієнт пульсацій випрямленої напруги на виході фільтра буде різним для кожного з фільтрів (положення для перемикачів різних фільтрів див. п.3), і, відповідно, для кожного фільтру буде власне значення коефіцієнту згладжування .