Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд выполнен в пластмассовом корпусе, на верхней панели которого установлены клеммы для подключения измерительных приборов, переключатели и регулировочные резисторы (рис. 7). На задней стенке корпуса располагается соединитель для подключения к универсальному блоку питания. В стенде имеется встроенный генератор прямоугольных импульсов.

Рис. 7. Схема лабораторного стенда работы № 2

Программа работы

1. Снять входную вольт-амперную характеристику оптопары U_ВХ = f(I_ВХ).

2. В фотодиодном режиме снять:

- выходные вольт-амперные характеристики I_ВЫХ = f(U₂);

- передаточные характеристики I_ВЫХ = f(I_ВХ);

- характеристики K_I = f (I_ВХ), где K_I – коэффициент передачи тока;

- характеристики K_I = f (U₂).

3. Снять выходные вольт-амперные характеристики U_ВЫХ = f(I_ВЫХ) в фотовентильном режиме.

4. Снять зависимости времени нарастания t_НАР и спада t_СП от I_ВХ.

5. Снять зависимости времени нарастания t_НАР и спада t_СП от R_Н.

Указания к выполнению работы

1. Снятие входной характеристики U_ВХ = f(I_ВХ).

Подключите к клеммам лабораторного стенда согласно рис. 7 амперметры А1, А2 и вольтметры V1, V2. Вставьте вилку источника питания в розетку на задней стенке стенда.

Тумблер S1 установите в верхнее положение, переключатель S2 поверните по часовой стрелке до упора (“XX”). Задавая резистором R2 по амперметру А1 значения тока I_ВХ = 0 (один провод А1 отключен); 0,5; 1; 2,5; 5; 10; 15 мА, определите по вольтметру V1 соответствующие им значения падения напряжения U_ВХ на светодиоде оптопары. Постройте график U_ВХ =f(I_ВХ).

2. Снятие выходных характеристик в фотодиодном режиме.

Выставьте резистором R2 по амперметру А1 ток I_ВХ = 5 мА. Поверните ручку резистора R3 по часовой стрелке до упора (R3=0). Последовательно устанавливайте переключателем S2 значения напряжения питания выходной цепи U₂, равные 3,3; 6,8 и 12 В, отсчитывая в каждом случае силу тока по амперметру А2. Аналогично снимите выходные характеристики при I_ВХ =10 и 15 мА.

Для каждой точки измерения рассчитайте коэффициент передачи тока

K_I = I_ВЫХ / I_ВХ.

Постройте графики зависимостей:

- I_ВЫХ = f(U₂) при различных токах I_ВХ;

- I_ВЫХ = f(I_ВХ) при разных напряжениях питания U₂ выходной цепи;

- K_I = f (I_ВХ) при разных напряжениях питания U₂ выходной цепи;

- K_I = f (U₂) при разных токах I_ВХ.

3. Снятие выходных характеристик в генераторном режиме.

Тумблер S1 установите в верхнее положение, переключатель S2 – в положение “”. Выставьте резистором R2 по амперметру А1 ток I_ВХ =5 мА.

Задавая с помощью резистора R3 значения тока I_ВЫХ от минимума до максимума, вольтметром V2 измеряйте напряжения на фотодиоде U_ВЫХ. Сопротивлению R3=0 (поворот ручки по часовой стрелке до упора) соответствует значение тока короткого замыкания. Переведите переключатель S2 в положение ХХ и измерьте значение U_ВЫХ в режиме холостого хода.

Аналогично снимите характеристики U_ВЫХ = f(I_ВЫХ) при I_ВХ =10 и 15 мА. Постройте графики U_ВЫХ = f(I_ВЫХ) для каждого значения тока I_ВХ.

4. Снятие зависимости времени нарастания и спада импульса в выходной цепи от входного тока.

Отключите вольтметры V1 и V2, амперметр А1 переведите в режим измерения переменного тока, переключатель S2 – в положение + 12 В. Подключите к клеммам резистора R1 осциллограф. Переведите тумблер S1 в нижнее положение, при этом от встроенного в лабораторный стенд генератора на светодиод оптопары будут поступать электрические прямоугольные импульсы тока со скважностью 2. Резистором R2 установите показания амперметра А1 равными 2,5 мА, что соответствует амплитуде импульсов I_m = 5 мА. По осциллограмме оцените время нарастания и спада тока во входной цепи оптопары (в данном случае можно считать, что нарастание и спад тока происходят практически мгновенно).

Переключите осциллограф на клеммы фотодиода и определите время нарастания и спада импульса в выходной цепи оптопары. При отсчетах на переднем и заднем фронтах импульса берутся интервалы времени между точками 10 и 90 % от его амплитуды.

Аналогично определите время нарастания и спада импульса при показаниях амперметра А1 равных 5 мА (I_m =10 мА) и 7,5 мА (I_m =15 мА).

Постройте характеристики t_НАР = f(I₁), t_СП = f(I₁).

5. Снятие зависимости времени нарастания и спада импульса в выходной цепи от сопротивления нагрузки.

Используя методику, изложенную в предыдущем пункте, определите время нарастания и спада напряжения при сопротивлениях нагрузки 5 и 10 кОм. Показания амперметра А1 должны быть равны 7,5 мА. Сопротивления нагрузки устанавливаются приблизительно, по углу поворота ручки резистора R3:

- по часовой стрелке до упора – R_Н =0;

- среднее положение – R_Н = 5 кОм;

- против часовой стрелки до упора – R_Н = 10 кОм.

Постройте графики зависимостей t_НАР = f(R_Н), t_СП = f(R_Н).