Введение

Изучение курсов, посвященных электронной технике таких как: «Электроника», «Электротехника», «Системы автоматического управления и регулирования», «Электропитание электронных устройств», «Теория дискретных устройств», «Линейные электрические цепи» является неотъемлемой частью подготовки специалистов специальностей 190402.65 «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» и 190401.65 «Электроснабжение железных дорог».

Проведение лабораторных и практических работ по данным курсам у группы студентов с использованием действующего учебного оборудования связано с большими материальными затратами.

С развитием средств вычислительной техники и методов математического моделирования, роль компьютерных программ моделирования различных процессов в учебном процессе возрастает. Среди программ схемотехнического моделирования в учебном процессе целесообразно использование известной программы электронного моделирования Electronics Workbench (EWB).

Моделирование и исследование цифровых и аналоговых схем в программе EWB основано на функционировании электронных устройств различного назначения: функционального генератора сигналов различной формы, измерительных приборов: мультиметра, осциллографа, измерителя частотных характеристик цепей.

Получению навыков работы с данными электронными устройствами программы EWB посвящены методические указания к лабораторной работе №1. Учащиеся в соответствии с индивидуальными заданиями на реальных схемах знакомятся с работой приборов, с методиками снятия основных параметров сигналов и частотных характеристик цепей.

Вторая работа открывает цикл лабораторных работ, посвященных изучению полупроводниковых элементов (диодов, стабилитронов, транзисторов, тиристоров), являющихся в настоящее время основой построения всех микроэлектронных устройств.

Устройства современной электроники изготавливаются из полупроводниковых материалов. Поэтому в работе рассматриваются процессы проводимости чистых и примесных полупроводников, физические процессы в p-n-переходе при равновесном и смещенном состояниях.

Так как p-n-переход является основой большинства полупроводниковых диодов, то в работе особое внимание уделено именно этим приборам. Учащиеся исследуют работу полупроводниковых диодов в качестве выпрямительных приборов.

Освоение изложенного в методических указаниях материала предполагает наличие у учащихся знаний по элементарной математике, физике и основам электрических цепей.

Лабораторная работа № 1

Измерение параметров сигнала с помощью осциллографа, вольтметра и измерителя диаграмм Боде

Цель работы: получение навыков работы с основными приборами программы Electronics Workbench V. 5.12.

Задания на экспериментальные исследования

и методика их выполнения

Задание 1. Измерение параметров генератора синусоидальных колебаний с помощью осциллографа и вольтметра

1. Осуществить выбор варианта в соответствии с назначением преподавателя (табл. 1).

Таблица 1

Исходные данные

Номер варианта (Задание 1)	Форма сигнала	Номер варианта (Задание 2)	Форма сигнала	Частота сигнала	Амплитуда сигнала	Скважность сигнала – s
1		32		2 кГц	5 В	2.5
2		31		3 кГц	3.2 В	1.5
3		30		1 кГц	500 мВ	1.7
4		29		7 кГц	750 мВ	2
5		28		600 Гц	7 В	2.2
6		27		750 Гц	3.3 В	3
7		26		2500 Гц	9 В	1.6
8		25		3400 Гц	2.2 В	1.1
9		24		6300 Гц	4.7 В	1.6
10		23		8 кГц	5000 мкВ	2.9
11		22		10 кГц	2.5 В	3.2
12		21		9 кГц	12 В	2
13		20		855 Гц	100 мВ	2.3
14		19		5600 Гц	12.5 В	2.2
15		18		12.5 кГц	5.5 В	1.9
16		17		9.5 кГц	130 мкВ	2.7
17		16		4.7 кГц	27000 мкВ	3
18		15		3.8 кГц	3.4 В	2.8
19		14		15 кГц	700 мВ	2
20		13		860 Гц	2.1 В	3.1
21		12		458 Гц	5.7 В	3.2
22		11		760 Гц	2.7 В	4
23		10		5.8 кГц	130 мВ	2.5
24		9		2.1 кГц	1500 мВ	2
25		8		3700 Гц	4 В	2.2
26		7		6700 Гц	6 В	2.4

Окончание табл. 1

Номер варианта (Задание 1)	Форма сигнала	Номер варианта (Задание 2)	Форма сигнала	Частота сигнала	Амплитуда сигнала	Скважность сигнала – s
27		6		645 Гц	230 мкВ	3.2
28		5		730 Гц	24000 мкВ	1.8
29		4		1300 Гц	50 мкВ	2
30		3		11 кГц	3 В	3
31		2		7300 Гц	15 В	2.6
32		1		2.2 кГц	24 В	2.8

2. С обрать схему измерения (рис.1).

Рис. 1. Принципиальная схема измерения параметров сигнала

с помощью мультиметра и осциллографа

3. Двойным нажатием левой кнопки мыши раскрыть панель функционального генератора и осуществить его настройку в соответствии с вариантом, назначенным преподавателем.

4. Нарисовать в отчете временную диаграмму гармонического сигнала с заданными параметрами, показав единицы измерения по осям, а также амплитуду и период.

5. Получить на экране осциллографа устойчивое, неограниченное сверху, по оси Y, изображение 2–3-х периодов гармонического сигнала в пределах всего экрана по оси х.

Это достигается путем регулировки чувствительности канала А по оси Y (переключатель V/Div), времени развертки по оси Х (переключатель s/div) и установки осциллографа в режим внутренней синхронизации по каналу А с запуском развертки по положительному перепаду входного сигнала.

6. Измерить осциллографом амплитуду гармонического сигнала. Измерение амплитуды сводится к расчету ее по формуле

(1)