мІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний авіаційний університет

Основи електроніки

Аналогова схемотехніка

Лабораторний практикум

для студентів спеціальностей 6.091300 „Інформаційно вимірювальні системи” , 6.160100 „Захист інформації з обмеженим доступом та автоматизація її обробки”, 6.160100 „Системи захисту від несанкціонованого доступу”, 6.160100 ”Захист інформації в комп’ютерних системах і мережах”, 6.070200 „Прикладна фізика”, 6.100100 „Системи аеронавігаційного обслуговування”

Київ 2007

УДК 621.38/075.8/

ББК з 85я 7

О751

Укладачі: Л.Д. Васильєва, Б.І. Медведенко

Рецензент В.В. Дегтярьов

Затверджено методично-редакційною радою

Національного авіаційного університету,

Протокол № 6 від «21»червня» 2007 р.

О751 Основи електроніки. Аналогова схемотехніка:

Лабораторний практикум / Уклад: Л.Д.Васильєва, Б.І.Медведенко.-К.: НАУ, 2007.-48 с.

Описані методики дослідження в середовищі Elektronics Workbench характеристик та параметрів пасивних RC-схем, електронних підсилювачів на дискретних компонентах, інтегральних операційних підсилювачів та функціональних вузлів на їх основі. Наведено мету лабораторних робіт, порядок виконання робіт та список рекомендованої літератури.

Загальні методичні рекомендації

На кафедрі Інформаційно-вимірювальних систем розроблені та успішно використовуються в навчальному процесі лабораторні стенди з основ електроніки та мікросхемотехніки. Наявність обчислювальної техніки та простої в користуванні моделюючої програми Elektronics Workbench (EWB) дозволили суттєво вдосконалити проведення лабораторного практикуму.

При цьому вирішуються такі задачі:

- долучення студентів до сучасних автоматизованих методів проектування та аналізу радіоелектронної апаратури;

- забезпечення можливості студентам працювати з віртуальними контрольно-вимірювальними приладами, які за зовнішнім виглядом, органами керування та характеристиками максимально наближені до їх промислових сучасних аналогів;

- значне розширення об’єму досліджень за рахунок використання різноманітних віртуальних контрольно-вимірювальних приладів;

- суттєве підвищення точності та швидкість визначення координат досліджуваних характеристик за рахунок використання таблиць та осцилограм;

- визначення відносної чутливості характеристик схеми до зміни параметрів вибраного компонента при частотному аналізі та розрахунках статичного режиму;

- просто змінювати досліджувані схеми, що сприяє поглибленому вивченню теоретичного матеріалу та здобуттю навиків дослідження радіоелектронних схем;

- демонструвати в аудиторії на лекціях в динаміці процеси формування та передачі електричних інформаційних сигналів.

Вміння та навички, здобуті студентами в ході лабораторного практикуму на базі EWB, дозволяють створювати та моделювати функціональні вузли та блоки інформаційних пристроїв при виконанні курсових проектів.

Система моделювання EWB детально описана в праці [ 1 ], а також в навчальних посібниках, виданих в НАУ [2], [3], тому структуру вікон, процес створення схем та контрольно-вимірювальні прилади в даному посібнику не описуються. Перелік лабораторних робіт співпадає з переліком робіт, змонтованих в лабораторних стендах та описаних з короткими теоретичними відомостями в посібнику [4].

Лабораторна робота 9

ДОСЛІДЖЕННЯ RC-СХЕМ В ЧАСТОТНІЙ

ТА ЧАСОВІЙ ОБЛАСТЯХ

Мета роботи:

1) набуття навиків дослідження електронних схем в середовищі Myltisim 2001;

2) вивчення властивостей RC-схем та їх впливу на спотворення аналогових та імпульсних інформаційних сигналів;

3) набуття навиків дослідження амплітудно-частотних та фазочастотних характеристик ( АЧХ та ФЧХ ) електричних схем за допомогою віртуальних моделей вимірювальної апаратури;

4) експериментальне визначення параметрів частото залежних RC-схем, за яких забезпечуються допустимі спотворення інформаційних сигналів.

Стислі теоретичні відомості

Прості та складні радіоелектронні схеми при їх аналізі зображають за допомогою еквівалентних схем, що містять в собі резистори, конденсатори, індуктивності, керовані генератори струму та напруги. У таких схемах інерційність, наявність часових та частотних спотворень моделюють за допомогою L та C компонентів. Параметри та можливості використання конкретної схеми можна оцінювати аналізуючи процеси в RC- та RL-колах. У лабораторній роботі досліджуються тільки RC-кола. У схемах можуть бути безліч комбінацій резисторів з конденсаторами. Шляхом різних перетворювань згадані комбінації зводяться до двох типів RC-схем: диференціюючих та інтегруючих.

Для побудови вибіркових підсилювачів та низькочастотних генераторів гармонічних коливань широко застосовують послідовно-паралельні частотно-залежні схеми (мости Віна) та подвійні Т-подібні мости .

В імпульсних та цифрових системах одним із важливих параметрів є швидкодія. Для визначення цього параметра використовують тестові сигнали. Порівнюючи реакцію на виході схеми із сигналом, що подається на вхід, визначають необхідні параметри та характеристики схеми.

Для оцінки швидкодії як тестові використовують сигнали, що описуються східчастою функцією, або прямокутні імпульси. Реакція пристрою на такий сигнал – це перехідна характеристика, що дозволяє визначити тривалість переходу схеми з одного стану в інший і дає можливість оцінити швидкодію. Імпульсні та цифрові схеми досліджують у часовій області, що дозволяє оцінити часові спотворення імпульсів.

При передаванні та підсиленні імпульсних сигналів часові спотворення приводять до затягування переднього фронту імпульсу (t_н– область малих тривалостей) та спаду вершини імпульсу ∆U ( t_в - область великих тривалостей).

Для значного класу електричних та електронних схем важливим є оцінка їх спроможності передавати (підсилювати) сигнали у необхідному діапазоні частот, тобто мати необхідну смугу пропускання. Для цього використовують частотні параметри схем, а аналіз проводять у частотній області. У цьому випадку як тестові використовують гармонічні сигнали різної частоти.

Литература: [1];[2];[3].