Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лаб практикум

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
29.05.2021
Размер:
7.34 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

Рис. 14.4. Лицевая панель ВП л бор торной работы №14 при

 

 

 

 

 

 

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выполнении з д ния 2

 

 

 

 

Задание 2. Получение зависимостиасопротивления канала полевого

транзистора от напряжения затвор – исток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

1. С помощью цифрового эл м нта управления, находящегося на передней

панели ВП, установите значениеенапряжения питания стока Еc

равным 5 В.

сопротивления каналаполевого

транзистора от напряжения затвор – исток в

Нажмите на панели ВП кн пку «Измерение». На графическом индикаторе ВП

появится график

зависим

сти с противления канала Rк полевого транзистора от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

напряжения

затвор –

ст к

Uзи. Скопируйте изображение

зависимости

ползункового регулятора, расположенного на панели ВП, установите значение

отчет.

б

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Изменяя напряжение источника ЭДС затвора Ез

с

помощью

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тока стока

Iс

равным примерно 0,01 мА. Запишите в отчет значение

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сопрот влен я Rк.нас, соответствующее напряжению Uзи.отс (закрытое состояние

транзистора).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Изменяя напряжение

источника ЭДС затвора Ез

с

помощью

ползункового регулятора, расположенного на панели ВП, установите значение напряжения затвор – исток равным 0 В. Запишите в отчет значение сопротивления Rк.min, соответствующее напряжению Uзи=0 (открытое состояние транзистора).

4. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к заданию 3», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выполнения задания 3 (рис. 14.5).

51

 

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

У

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

а

 

 

 

Рис. 14.5. Лицевая панель ВП л бор торной работы №14 при

 

к

 

 

 

 

выполнении з д ния 3

 

 

 

е

 

 

 

 

 

Задание 3. Получение сем йства выходных характеристик полевого

т

 

 

 

 

 

 

транзистора в схеме с общим истоком

 

 

 

 

 

1. Нажмите на панели ВП кнопку «Измерение». На графическом

транзистора от 0 до 10оВ фиксированных значениях напряжения источника ЭДС затвора Uзи = –1,5 В; –1,0 В; –0,5 В; 0 В; +0,5 В. Установившиеся при этом

индикаторе ВП появятся графики зависимостей тока стока Ic от напряжения

сток – исток U, п лученные при плавном изменении напряжения на стоке

значения напряжения U отображаются на поле графика.

2.

 

зи

Скопируйте изображение выходных характеристик транзистора в отчет.

Средствами MSлWord для каждой кривой отметьте соответствующие значения

напряжен я затвор – исток.

3.

б

 

фиксированном напряжении сток – исток, равном Uси=5 В,

определитеБПриток стока Iс, соответствующий значениям напряжения на затворе, при которых снимались выходные характеристики.

Для этого с помощью расположенного на панели ВП ползункового регулятора «X» установите вертикальную визирную линию напротив деления «5 В» горизонтальной оси графика выходных характеристик. Затем с помощью горизонтальной визирной линии, перемещаемой ползунковым регулятором «Y», получите значения тока стока в точках пересечения выходных характеристик с вертикальным визиром. Полученные результаты запишите в отчет.

52

4.Определите крутизну передаточной характеристики транзистора S при изменении напряжения затвор – исток в диапазоне от –1,0 до 0 В по формуле S =ΔIс /ΔUзи. Полученное значение запишите в отчет.

5.Установите сопротивление в цепи стока равным Rс = 300 Ом, а величину напряжения источника ЭДС стока Ec=5 В и средствами MS Word постройте в отчете на графике выходных характеристик транзистора линию нагрузки по

двум точкам: точка Еc = 5 В – на оси абсцисс и точка Ic = Ec/ Rс – на оси ординат. Р

6.Оцените границы активного режима транзисторного каскада, которыепри значениях напряжения затвор – исток +0,5 и 1,0 В. ПолученныеИзначения

запишите в отчет.

У

 

7. Вычислите ток стока Iс = Iс.max – Iс.min для средней точки активного режима и определите по передаточной характеристике соответствующее

значение напряжения затвор – исток Uзи.

 

 

8. Нажмите на передней панели ВП кнопку «ГПерейти к заданию 4», на

 

 

 

 

 

 

 

 

а

экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выполнения задания 4

(рис. 14.6).

 

 

 

 

 

к

Б

 

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

л

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

Рис. 14.6. Лицевая панель ВП лабораторной работы №14

 

 

 

 

 

 

 

при выполнении задания 4

Задание 4. Исследование работы транзисторного каскада с общим истоком

1. Установите с помощью органов управления ВП амплитуду напряжения источника входного гармонического напряжения Uвх.m=0 и величину напряжения источника ЭДС стока Еc = 5 В. Нажмите кнопку «Измерение». На графике выходных характеристик транзистора появится изображение линии

53

Uси, В
Iс, мА
Uзи, В

нагрузки. Сравните его с изображением, полученным при выполнении задания

3.

2. Установите напряжение источника ЭДС затвора Ез равным значению Uзи, полученному в задании 3. Измерьте и запишите в табл. 14.1 параметры статического режима транзисторного усилителя с общим истоком.

Таблица 14.1

3. Плавно увеличивая амплитуду входного сигнала Uвх.m, получите на графическом индикаторе ВП максимальный неискаженный выходной сигнал.

У

РСопоставьте

Скопируйте изображение выходного сигнала в отчет.

осциллограммы и сделайте вывод о соотношении фаз входного и выходного

сигналов транзисторного каскада с общим истоком.

И

4. С помощью ВП измерьте значения амплитуд входного Uвх и выходного

 

Б

Uвых сигналов. Для этого, используя визирные линии графических индикаторов,

определите по осциллограммам входного и выходногоГсигналов максимальные

и минимальные мгновенные значения

указанных

напряжений. При отсчете

 

значений напряжения используйте цифровые индикаторы, совмещенные с ползунковыми регуляторами ВП. кДля определения амплитуды сигналов

используйте формулу Um=(UmaxеUmin) / 2. Полученные результаты запишите в отчет.

5. Используя полученные знач ния амплитуды входного и выходного сигналов, определите коэффициент усиления транзисторного каскада по

7.Иссбедуйтели, окак влияет положение рабочей точки на работу транзисторного каскада с общим истоком. Для этого, регулируя напряжение источника ЭДС затвора Ез, измените значение напряжения затвор – исток примерноБ на 30 % от величины Uзи, полученной в п. 7 задания 3, сначала в сторону увел чения, а затем в сторону уменьшения. Пронаблюдайте характер искажения выходного сигнала. Скопируйте в отчет изображение, полученное на графическом индикаторе ВП в обоих случаях. Объясните причину наблюдаемых искажений выходного сигнала.

8.Выключите ВП, для чего нажмите на панели ВП кнопку «Завершение работы». ат

54

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

 

 

 

 

 

Какие транзисторы называются полевыми, или униполярными? Объ-

 

ясните происхождение таких названий.

 

 

 

Как устроен полевой транзистор с изолированным затвором? Почему

 

его называют МОП-транзистором?

 

 

 

 

Как устроен полевой транзистор с управляющим р-n-переходом?

 

Чем отличается принцип действия полевых транзисторов с

 

р-n-переходом и с изолированным затвором?

Р

 

 

 

Чем отличаются МОП-транзисторы со встроенным и индуцирован-

 

ным каналом?

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как выглядят передаточные характеристики полевых транзисторов

 

известных вам типов?

 

 

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Имеются ли существенные различия в выходных характеристиках

 

полевых транзисторов разного типа?

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Какие характерные области выделяют на выходныхУВАХ полевого

 

транзистора?

 

 

 

 

 

 

 

 

Каковы особенности применения полевых транзисторов в зависимо-

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

сти от положения его рабочей точки на выходных характеристиках?

 

 

 

 

 

к

 

 

 

Какие схемы включения полевых тр нзисторов вам известны? При-

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

ведите их основные хара теристи и.

 

 

 

 

Какими преимуществами обладают полевые транзисторы по сравне-

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

нию с биполярными?

 

 

 

 

 

 

 

Насколько точно определены в работе параметры полевого транзи-

 

 

может

 

 

 

 

 

 

 

стора? От чего

 

зависеть качество полученных результатов?

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №15

 

 

ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ НА ОСНОВЕ ОПЕРАЦИОННОГО

 

б

 

 

УСИЛИТЕЛЯ

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫл:

 

 

 

 

 

 

 

Целью ра оты является:

 

 

 

 

 

 

 

ознакомление с характеристиками операционного усилителя;

 

ознакомление с принципами построения схем преобразования анало-

Б

говых сигналов на основе операционного усилителя;

исследование инвертирующего и неинвертирующего усилителей на

 

основе операционного усилителя;

 

 

 

 

исследование схем интегрирования и дифференцирования аналого-

 

вых сигналов.

 

 

 

 

 

 

 

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

В состав лабораторного стенда входят:

55

базовый лабораторный стенд (рис. П.2).

лабораторный модуль Lab6A для исследования схем на основе операционного усилителя.

РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

Подготовьте шаблон отчета в редакторе MS Word.

Установите лабораторный модуль Lab6A на макетную плату лабораторной

станции NI ELVIS. Внешний вид модуля показан на рис. 15.1.

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

 

 

 

Рис. 15.1. Внешний вид модуля Lab6A для исследования схем на

 

 

 

 

основе операционного усилителя

 

 

 

экране появится изображение передней

панели ВП, используемого для

Загрузите и запустите программу Lab-6A.vi.

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

После ознакомления с целью работы нажмите кнопку «Начать работу». На

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

выполнения задания 1 (рис. 15.2).

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

л

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

Рис. 15.2. Лицевая панель ВП лабораторной работы №15 при

 

 

 

 

 

 

выполнении з д ния 1

 

 

 

Задание 1. Получение передаточной х р ктеристики инвертирующего

усилителя

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

Для исследования характеристиккинв ртирующего усилителя используется

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

схема, изображенная на рис. 15.3.

 

 

 

 

Примечание. Во

 

всех схемах на основе операционного усилителя

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

использованы стабилиза ры напряжения DAI L78L09 (выходное напряжение

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

+9 В) и DA3 L79L09 (вых дн е напряжение –9 В) для снижения напряжения

питания ОУ с ±15 до

±9 В. Это необходимо для согласования диапазона

 

 

л

 

 

 

 

 

 

 

 

изменения выходного с гнала ОУ с пределами измерения (±10 В) канала

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

аналого-цифрового преобразователя (АЦП) на DAQ-плате.

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

57

 

 

 

 

Р

 

 

 

И

 

 

У

 

 

Г

 

 

 

Б

 

 

 

 

а

 

 

 

Рис. 15.3. Принципиальная электрическ я схема для исследования

характеристик инвертирующего усилителя

 

 

е

 

 

 

 

1. С помощью элементов управл ния ВП установите диапазон изменения

входного сигнала (рекомендуемые значкния Uвх. min= –1,2 В, Uвх. max=1,2 В) и

т

 

 

 

 

пределы изменения выходного сигнала (р комендуемые значения Uвых. min= – 10 В,

Uвых. max=10 В). Нажмите кнопку «Измерение». На графическом индикаторе ВП о

появится изображение переда очной характеристики инвертирующего усилителя. Скопируйтеип лученный график на страницу отчета.

2. Определ те по передаточной характеристике положительное U и

л огр+

отрицательное Uогр- напряжения ограничения сигнала на выходе схемы, используябд я этого горизонтальную визирную линию, перемещаемую с помощью по зункового регулятора ВП. Результат запишите в отчет.

3. Определите коэффициент усиления инвертирующего усилителя. Для этого на передаточной характеристике с помощью упомянутых визирных линий

определ те координаты двух произвольных точек на наклонном участке

характеристикии

и

произведите

вычисления

по

формуле:

Кус= (Uвых2–Uвых1)/( Uвх2–Uвх1). Результат запишите в отчет.

 

 

Б4. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к заданию 2», на

экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выполнения задания 2 (рис. 15.4).

58

 

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

У

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

Рис. 15.4. Лицевая панель ВП лабораторной работы №15 при

 

а

 

 

 

 

 

выполнении з д ния 2

 

 

 

 

 

Задание 2. Исследование работы инвертирующего усилителя

 

е

 

 

 

 

 

 

 

1. С помощью элементов управл ния ВП установите следующий режим

измерения: форма сигнала – синусоидальнаяк

, частота

сигнала –

200 Гц.

т

 

 

 

 

 

 

 

Величина амплитуды входного сигнала выбирается

 

такой, при

которой

выходной сигнал, наблюдаемый на графическом индикаторе ВП, не имеет искажений и удобен для наблюдения и измерений. Скопируйте полученное

изображение выходн

 

сигнала в буфер обмена и затем вставьте на страницу

отчета.

 

 

го

 

 

 

2. Испо ьзуя

 

 

 

 

зображение входного и выходного сигналов на графических

индикаторах ВП,

определите

с помощью горизонтальной визирной линии ВП

амплитуды входного Uвх.m

и выходного Uвых.m сигналов. С помощью

полученных

лданных вычислите коэффициент усиления инвертирующего

усил теля по формуле К = Uвых.m / Uвх.m.

 

 

б

 

 

 

 

 

 

Пр мечание. Для определения амплитуды сигнала необходимо измерить

его максимальное u

 

и минимальное u

min

мгновенные значения и произвести

и

 

max

 

 

 

вычислениеБ по формуле Um=(umax umin)/2.

Используя изображения на графических индикаторах ВП, сравните фазы сигналов на входе и выходе инвертирующего усилителя. Сделайте вывод о характере изменения фазы сигнала инвертирующим усилителем и запишите его

вотчет.

3.Рассчитайте коэффициент усиления инвертирующего усилителя. Для

расчетов воспользуйтесь соотношением К= Roc/ R1. Результаты запишите в отчет.

59

Сравните значения коэффициентов усиления, полученные по передаточной характеристике задания 1, на основе результатов измерений и расчетным путем. Сделайте вывод и запишите его в отчет.

4. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к заданию 3», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выполнения задания 3 (рис. 15.5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

 

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 15.5. Лицевая пан ль ВП лабораторной работы №15 при

 

 

 

 

выполнении задания 3

 

 

 

Задание

3.

П лучение

 

передаточной

 

характеристики

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

неинвертирующего ус л теля

 

 

 

 

 

 

Для

исследован

оя характеристик неинвертирующего усилителя ис-

 

 

пользуется схема, зображенная на рис. 15.6.

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.