Методическое пособие 88

Составитель канд. физ.-мат. наук В.А.Кондусов

УДК 621.38

Методические указания к лабораторным работам 3-4 по дисциплине "Электроника и микропроцессорная техника" для студентов направления 12.03.01 «Приборостроение» (профиль «Приборостроение») очной и заочной форм обучения/ ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост. В.А.Кондусов. Воронеж, 2016. 21с.

Методические указания являются руководством к лабораторно-практическим занятиям с использованием программы Electronics Workbench 5.12, которая позволяет моделировать аналоговые, цифровые и цифроаналоговые схемы большой степени сложности. Рассмотрен и разъяснён принцип построения схем.

Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в файле «Кондусов Л1-2 ЭиМПТ. pdf»

Табл. 5. Ил. 13. Библиогр.: 2 назв.

Рецензент д-р техн. наук, проф. О.Ю. Макаров.

Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. А.В. Муратов

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

© ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2016

ВВЕДЕНИЕ

Целью данного цикла лабораторных работ является проработка студентами следующих вопросов: знакомство с моделирующей программой Electronics Workbench 5.12,

исследование полупроводниковых приборов: диодов, стабилитронов, транзисторов, изучение процессов, происходящих в схемах выпрямителей и полупроводниковых стабилизаторах, изучение работы операционного усилителя.

Характеристика программы

Программа «Электронная лаборатория» предназначена для синтеза и анализа дискретных и аналоговых схем на основе стандартных компонентов, входящих в базовый набор программы, используется также при применении созданных пользователем блоков. Для работы с данной программой не требуется практически никакой подготовки, так как программа имеет интуитивный интерфейс, понятный даже новичку. Однако для работы с дискретной частью программы требуются хотя бы начальные знания о цифровых логических системах, логических элементах И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ

Лабораторная работа №3

Выпрямители и стабилизаторы

Цель работы: изучить процессы, происходящие в схемах выпрямителей и полупроводниковых стабилизаторов.

Порядок выполнения работы:

1.Запустите программу EWB 5.0.

2.Соберите схему однополупериодного выпрямителя:

3. Подключите осциллограф к исследуемой схеме (к каналу А зеленым цветом – входную величину, к каналу В красным цветом – выходную величину).

3.1.Зарисуйте осциллограммы.

3.2.Меняя величину подстроечного резистора R от 100% до 0% (шаг изменения 20%) снимите и постройте внешнюю характеристику однополупериодного выпрямителя без фильтра Uн=f(Iн ).

2

3.3.Подключите емкостный фильтр с помощью ключа.

3.4.Зарисуйте осциллограммы.

3.5.Меняя величину подстроечного резистора R от 100% до 0% (шаг 20% ) снимите и постройте внешнюю характеристику однополупериодного выпрямителя с фильтром

Uн=f(Iн).

4. Результаты измерений п. 3.2. и 3.5. занесите в таблицу 1 (точность измерения – два знака после запятой):

5. Соберите схему двухполупериодного выпрямителя:

5.1. Повторите пункт 3.

3

6. Результаты измерений занесите в таблицу 2 (точность измерения – два знака после запятой):

7. Соберите схему двухполупериодного выпрямителя с емкостным фильтром и параметрическим стабилизатором:

7.0 Исследуйте как изменяется напряжение на входе стабилизатора и на нагрузке при изменении тока в ней при включенном и выключенном стабилитроне (конденсатор фильтра включен).Объясните происходящее. Как изменяется ток стабилитрона при изменении тока нагрузки?

4

7.1. Результаты измерений тока и напряжения на нагрузке при включенном конденсаторе и стабилитроне занесите в таблицу 3 (точность измерения – два знака после запятой):

7.2.Зарисуйте осциллограммы и постройте график внешней характеристики стабилизированного выпрямителя.

7.3.Отключите конденсатор фильтра и объясните форму напряжения на нагрузке.

8. Соберите схему двухполупериодного выпрямителя с емкостным фильтром и компенсационным стабилизатором:

8.1. Снимите нагрузочную характеристику стабилизатора при среднем положении отвода потенциометра R. Результаты измерений занесите в таблицу 4 (точность измерения – два знака после запятой):

5

При снятии характеристики обратите внимание также на показания вольтметров, измеряющих напряжение на входе стабилизатора и на стабилитроне, объясните результаты.

8.2 Постройте график внешней характеристики стабилизированного выпрямителя.

8.3. Изменяя положение ползунка потенциометра R определите, как это влияет на выходное напряжение стабилизатора. Объясните происходящее.

9. Содержание отчета.

9.1.Таблицы результатов измерений п. 4.

9.2.Осциллограммы п. 3.1. и п. 3.4.

9.3.Графики внешних характеристик Uн=f(Iн) п.3.2 и

3.5.

9.4.Таблицы результатов измерений п. 6.

9.5.Осциллограммы и графики п. 5.1.

9.6.Таблицы результатов измерений п. 7.1.

9.7.Осциллограммы и графики п. 7.2.

9.8.Таблицы результатов измерений п. 8.1.

9.9.Графики п. 8.2.

9.10 Объяснение результатов п.7.0 , 7.3 и 8.3. Примечание: все графики построить в одной и той же

системе координат.

6

Лабораторная работа №4

Исследование устройств на операционных усилителях

Цель работы: закрепить теоретические знания по операционным усилителям. Научиться моделировать схемы на основе операционных усилителей с помощью программ Electronic Workbench. Научиться измерять: входные токи, напряжение смещения, входное и выходное сопротивления, время нарастания выходного напряжения операционных усилителей.

Используемое оборудование и средства: Персональный компьютер, программа Electronic Workbench.

Краткие теоретические сведения

Операционным усилителем (ОУ) называют усилитель с большим коэффициентом усиления, имеющий два высокоомных входа и один низкоомный выход, с глубокой обратной связью. Они выполняются в виде интегральных микросхем и предназначены для построения на их основе разнообразных функциональных узлов электронной аппаратуры (разнообразных усилителей, интеграторов, фильтров, генераторов, коммутаторов и проч.)

ОУ в своём составе имеет входной каскад, каскад сдвига уровня напряжения и выходной каскад.

Входной каскад выполнен по схеме (рис .1) , которая имеет два входа. Если обеспечить условие R1=R2 и идентичность параметров транзисторов VT1 и VT2,то выходное напряжение будет равно разности входных напряжений, умноженной на коэффициент усилителя К .

7

Рис.1. Входной каскад ОУ

Каскад сдвига уровня напряжения выполнен по схеме эмиттерного повторителя и исключает из сигнала уровень постоянной составляющей. Этим исключается искажение входного сигнала в усилителе.

Выходной каскад обеспечивает выходные характеристики ОУ.

На схемах интегральные ОУ обозначаются, как показано на рис.2.

Рис.2. Обозначение ОУ

8