6. Основные принципы снятия вольт-амперных характеристик (вах) электронных приборов и передаточных характеристик электронных схем

В большинстве лабораторных работ курса с помощью программно-аппаратных средств лабораторной станции NI ELVIS снимаются вольт-амперные или передаточные характеристики электронных схем. Рассмотрим отдельно общие принципы снятия каждого вида характеристик, как с помощью отдельных измерительных приборов, так и с помощью лабораторного стенда.

6.1. Вольт-амперные характеристики и способы их получения

Вольт-амперной характеристикой элемента электрической цепи называется зависимость силы протекающего через этот элемент электрического тока от приложенного напряжения I=f(U). На рис.7 изображены принципиальные схемы, иллюстрирующие методику снятия таких характеристик с помощью измерительных приборов (рис. 7а,б) и с помощью комплекса NI ELVIS (рис. 7в).

На рис.7.а изображена «классическая» схема снятия ВАХ нелинейного элемента (НЭ1) с помощью двух измерительных приборов – вольтметра PV1 и амперметра РА1. Напряжение от источника GB1 регулируется потенциометром R1 и по показаниям приборов строится график, по горизонтальной оси которого откладывается напряжение на нелинейном элементе (показания вольтметра), а по вертикальной оси – сила тока через нелинейный элемент (показания амперметра).

Рис. 7. Методы снятия ВАХ.

На рис.7.б изображена схема снятия ВАХ нелинейного элемента (НЭ2) путём косвенного измерения тока. Принцип снятия характеристик – такой же, как в предыдущей схеме, но вместо амперметра PA1 используется вольтметр PV2 и измерительный резистор (шунт) R3. Так как падение напряжения на резисторе, по закону Ома, линейно связано с силой протекающего через него тока, то требуется только перевести цену деления графика из единиц напряжения в единицы силы тока, разделив падение напряжения (показания вольтметра PV2) на заранее известное сопротивление измерительного резистора R3.

Источник питания станции NI ELVIS, совместно с цифровым мультиметром, позволяет снимать ВАХ вручную, но для ускорения этого процесса в лабораторных работах используется автоматизированный метод снятия характеристик. Для этой цели служит соответствующее программное и аппаратное обеспечение.

С помощью канала аналогового вывода NI ELVIS формируется пилообразный импульс (плавно нарастающее напряжение), подаваемый на измерительную цепь (рис.7.в). К исследуемому нелинейному элементу (вместо вольтметра) подключается канал аналогового ввода «Вх.X», а к измерительному резистору R4 – канал аналогового ввода «Вх.Y».

При запуске соответствующего приложения программа многократно измеряет напряжение на исследуемом элементе и на измерительном резисторе и выводит результаты измерений в виде графика, по горизонтальной оси которого откладываются значения напряжения на входе X, а по вертикальной – напряжения на входе Y.

Для того, чтобы определить цену деления по вертикальной оси

В ЕДИНИЦАХ СИЛЫ ТОКА, необходимо цену деления в единицах напряжения разделить на значение измерительного сопротивления:

,

где: с_i – цена деления по вертикальной оси в единицах тока,

с_u – цена деления по вертикальной оси в единицах напряжения.

R_изм – сопротивление измерительного резистора.