Лабораторные электричество
.pdfрезультатам измерений постройте графики временных зависимостей C , Q1 , Q2 , Q3 , Q4 . Отвинтите винты и снимите накладную плату 6.
3.3. Исследуйте двоично-десятичный четырехразрядный счетчик, выполненный на ИМС типа К155ИЕ2.
Установите накладную плату 7 на лицевую панель и укрепите ее двумя невыпадающими винтами. При этом загорится лампочка 7 индикации. Переключатель счетчик установите в положение 7.
Соедините вход R 0 с гнездом УРОВЕНЬ ЛОГИЧЕСКИЙ ( R0 1 –
сброс), вход C – с П ОДИНОЧНЫЙ ИМПУЛЬС, а выходы, как и в п.3.1, с вольтметром UВЫХ . Измерения провести по методике п.3.1, подавая на
вход C серии из 10 импульсов. По результатам измерений построить графики временных зависимостей C , Q1 , Q2 , Q3 , Q4 .
Отвинтите винты и снимите накладную плату 7. Тумблер СЧЕТУСТ."0" установите в положение УСТ."0". Переключатель СЧЕТЧИКИ поставьте в положение 0. Тумблером СЕТЬ выключить стенд.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1.Схемы базовых логических элементов ТТЛ и КМОПЛ.
2.Схемы исследованных устройств.
3.Результаты экспериментальных исследований в виде таблиц и графиков.
4.Выводы по результатам проведенных исследований.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Объясните принцип работы базового логического элемента ТТЛ.
2.Объясните принцип работы базовых логических элементов КМОПЛ.
3.Чем отличаются комбинационные и последовательностные логические устройства? Приведите примеры таких схем.
4.На чем основано действие бистабильной ячейки?
5.Перечислите основные разновидности триггеров, по схемам объясните их работу.
6.На основе каких устройств строятся счетчики?
7.Перечислите основные разновидности счетчиков. Какой параметр счетчиков является основным?
8.Объясните работу двоичных счетчиков с KC = 8, 16, 6, 10.
ЛИТЕРАТУРА: [1], [5], [6], [8].
101
ПРИЛОЖЕНИЕ А ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Электронный осциллограф – один из наиболее универсальных измерительных приборов, предназначенный для наблюдения электрических сигналов и измерения их характеристик.
Любой электронный осциллограф состоит из электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), канала X горизонтального отклонения луча и канала Y вертикального отклонения луча (рис. 1). Анализируемые электрические сигналы через вход Y подаются на канал вертикального отклонения Y и наблюдаются на люминесцентном экране электронно-лучевой трубки.
Рис. А.1. Функциональная схема электронного осциллографа
Развертка во времени по оси X осуществляется пилообразным напряжением генератора развертки, усиленным усилителем X . Нужная скорость развертки устанавливается соответствующим переключателем, шкала которого оцифрована в единицах «время/см» (c/см, мс/см, мкс/см). Неподвижность изображения на экране обеспечивается синхронизатором, совмещающим начало развертки с определенным уровнем или фазой исследуемого процесса.
Канал вертикального отклонения Y обеспечивает согласование уровня исследуемого сигнала с чувствительностью пластин вертикального отклонения луча ЭЛТ. При постоянном калиброванном коэффициенте усиления усилителя (предварительный усилитель и усилитель Y ) это согласование достигается выбором степени ослабления входного аттенюатора, шкала которого оцифрована в единицах «В/см».
Перед измерением параметров сигналов необходимо настроить осциллограф и, тем самым, убедиться в его исправности. Для этого следует замкнуть его входные клеммы, что соответствует подаче нулевого потенциала на вход, и при помощи регуляторов горизонтального и вертикального смещения луча получить на экране горизонтальную прямую, при этом ручки регулировки яркости луча, «уровень» и «стабильность» должны быть выведены в крайне правое положение. После того как горизонтальная прямая будет расположена в центре экрана, необходимо
102
уменьшить яркость луча – это позволит при помощи ручки «фокусировка» добиться минимальной толщины линии развертки, что обеспечит максимальную точность измерения напряжения. Далее нужно разомкнуть входные клеммы осциллографа, при этом горизонтальная линия может немного исказиться. Если коэффициент усиления канала Y достаточно высок, то прикосновение к сигнальной (красной, «горячей») клемме, подключенной к центральному проводнику коаксиального кабеля, приведет к сильному искажению горизонтальной линии на экране осциллографа и изображение станет дрожащим. Это осциллограф реагирует на небольшие напряжения, наводимые на нашем теле посторонними электромагнитными полями. Прикосновение к клемме заземления (синей, «холодной»), подключенной к внешнему экранирующему проводнику коаксиального кабеля, приводит к противоположному эффекту – исчезновению искажений, на экране будет видна такая же четкая горизонтальная линия, какую наблюдали, когда клеммы были замкнуты.
Масштаб изображения по вертикали (В/см, мВ/см, мкВ/см) и горизонтали (c/см, мс/см, мкс/см) изменяется при помощи переключателей, принимающих фиксированные значения, но на большинстве осциллографов имеются ручки для некалиброванного изменения масштаба изображения по вертикали и горизонтали, как правило, они располагаются на одной оси с соответствующими переключателями калиброванных значений. Перед проведением измерений необходимо убедиться, что регуляторы некалиброванных значений не используются, для чего их надо повернуть в крайне левое положение до щелчка.
Как правило, при измерениях сигналов представляет интерес только переменная составляющая напряжения, и способность осциллографа игнорировать постоянную его составляющую (пьедестал) существенно ускоряет проведение измерений. Но если необходимо измерять не только параметры переменного напряжения, но и его постоянную составляющую (или просто постоянное напряжение), нужно перевести переключатель на лицевой панели осциллографа из положения ~ в положение ~. В данном режиме при каждом изменении чувствительности входного усилителя необходимо подстраивать нуль – отсоединяться от измеряемой схемы, замыкать входные клеммы осциллографа и ручкой вертикального отклонения луча перемещать горизонтальную прямую точно в центр экрана.
Если параметры измеряемых сигналов заранее неизвестны, то вначале устанавливается минимальная чувствительность осциллографа ко входному сигналу (максимальное значение В/см), и только после этого подается сигнал на осциллограф. Если размеры изображения слишком малы, вплоть до того, что оно просто не изменяется, то необходимо чувствительность входного усилителя увеличивать до тех пор, пока высота изображения займет более половины высоты экрана осциллографа.
Далее нужно добиться, чтобы изображение на экране было неподвижным. Необходимо выбрать режим синхронизации изображения, который называется «внутренняя синхронизация». Это значит, что моменты
103
времени, в которые луч будет начинать свое движение по экрану, будут задаваться самим входным сигналом, в отличие от режима «внешняя синхронизация», когда начало развертки луча задается каким-то отдельным синхронизирующим сигналом. Если заранее приблизительно известен период входного сигнала, лучше перед измерением задать такой масштаб по горизонтали, чтобы на длине экрана помещался один или несколько периодов сигнала. Далее, попеременно вращая влево ручки «уровень» и «синхронизация» на небольшие углы, добиваемся, чтобы изображение на экране стало неподвижным и не двоилось. Если в какой-то момент изображение исчезло, необходимо ручки «уровень» и «синхронизация» вращать вправо до появления сигнала, а если изображение по прежнему нестабильно, нужно снова вращать эти ручки влево, но в другой последовательности и с меньшим шагом. Чем больше размер изображения по вертикали и чем точнее оно выставлено в центр экрана осциллографа, тем легче оно синхронизируется.
Генератор синусоидального напряжения – прибор, предназначенный для получения сигнала синусоидальной формы с заданной величиной напряжения и периодом.
Сигнал на выходе такого генератора характеризуется двумя параметрами – напряжением и частотой. Большинство генераторов позволяют варьировать эти параметры в очень широких пределах и устанавливать с большой точностью, поэтому для изменения каждого из них используется не один, а, по крайней мере, два регулятора. Один из них позволяет изменять напряжение или частоту плавно, задавая любое значение в пределах декады (max/min~10). Второй задает напряжение или частоту ступенчато – переключение на следующее положение изменяет их в 10 раз, поэтому каждому положению соответствует множитель, на который нужно умножать показания первого регулятора.
Иногда ступенчатые регуляторы градуируют несколько другим образом, когда задают не множитель, а диапазон изменения величины либо только ее верхний предел. Тогда показания снимают не путем умножения на множитель, а пересчетом показаний первого регулятора, с учетом, что его максимальное отклонение соответствует значению, на которое указывает второй регулятор.
Многие генераторы не имеют встроенного вольтметра, и регулятор плавного изменения выходного напряжения может не иметь градуировки. В этом случае напряжение на выходе генератора нужно контролировать внешним вольтметром или осциллографом.
104
ПРИЛОЖЕНИЕ В ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Задачей лабораторного практикума является более глубокое усвоение теоретической части курса “Основы радиоэлектроники” и “Основы современной электроники”, приобретение навыков работы с радиоизмерительной аппаратурой и проведения радиоизмерений, а также приобретения умений проведения соответствующих расчетов простейших радиоэлектронных устройств и их основных характеристик.
Предварительно (обычно за неделю) до первого занятия в лаборатории староста разбивает учебную группу на бригады.
Работа по выполнению лабораторного практикума включает в себя несколько взаимосвязанных этапов.
Домашняя подготовка
Эффективная работа по освоению лабораторного практикума требует предварительной обязательной домашней подготовки к каждому лабораторному занятию. На очередное (в том числе и на первое) по расписанию лабораторное занятие студенты приходят с индивидуально выполненным домашним заданием, оформленным в виде части отчета для соответствующей работы.
Работа в лаборатории
Бригада занимает рабочие места согласно списку, представленному старостой, знакомится с лабораторным стендом, аппаратурой и готовится к собеседованию с преподавателем.
На этом собеседовании студент представляет тетрадь с выполненным домашним заданием. Он должен: знать принцип работы исследуемых схем и понимать физику явлений, исследуемых в данной работе; конкретно представлять все операции выполнения рабочего задания в лаборатории; представлять вид снимаемых характеристик; уметь пользоваться измерительной аппаратурой, используемой в работе; проверить свою подготовку с помощью ответа на контрольные вопросы.
Если в ходе домашней подготовки возникли вопросы, связанные с выполнением лабораторного задания, необходимо обратиться за консультацией к инженеру лаборатории, преподавателю, ведущему занятия в лаборатории, или к лектору.
Студенты, показавшие неудовлетворительную подготовку, к выполнению лабораторного задания не допускаются!
После успешного прохождения собеседования бригада получает конкретное задание и приступает к его выполнению.
При получении экспериментальных зависимостей следует сначала определить характерные точки кривых, а затем снимать соответствующие
105
кривые, меняя аргумент неравномерно – более плавно (часто) вблизи характерных точек и более грубо (реже) на тех участках, где исследуемая функция является монотонной; экстремальные значения функций должны быть измерены особенно тщательно.
После выполнения всех пунктов лабораторного задания, не выключая питания приборов и стенда, результаты эксперимента предъявляются преподавателю, который после их проверки дает разрешение на выключение питания приборов и окончание занятия.
Если получены неверные результаты, необходимо заново выполнить те пункты, в которых получены ошибочные данные, после чего результаты повторно предъявляются преподавателю.
По результатам выполненных исследований студенты в индивидуальном порядке оформляют отчет о проделанной работе со всеми необходимыми расчетами, таблицами, графиками и обсуждением полученных результатов (выводами по работе и сравнением эксперимента с теорией). Наличие выводов обязательно после выполнения каждой работы! На полях графиков указываются величины, характеризующие условия эксперимента.
Защита лабораторных работ состоит в предоставлении отчета с экспериментальными и теоретическими результатами, в объяснении полученных результатов, принципа работы исследуемых схем.
Правила поведения в лаборатории
Каждый студент должен пройти инструктаж по технике безопасности в лаборатории, о чем расписаться в соответствующем журнале. К лабораторным занятиям допускаються только студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности!
Включение стенда производится только с разрешения преподавателя!
Запрещается работать со стендами в отсутствии персонала лаборатории!
Все необходимые изменения в схеме должны выполняться при выключенном питании!
Категорически запрещается оставлять без надзора включенную аппаратуру в лаборатории!
При обнаружении неисправности прекратить работу и сообщить преподавателю!
Перед уходом из лаборатории обязательно выключить всю аппаратуру, привести в порядок рабочее место.
106
ЛИТЕРАТУРА
1.Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов. /Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров; Под ред. О.П. Глудкина – М.: Горячая Линия – Телеком, 1999. – 768 с.
2.Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: – М.: Высш. шк., 1988. – 448 с.
3.Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники: Учебник для вузов. – М.: Высш. шк.,
2000. – 399 с.
4.Сисоєв В.М. Основи радіоелектроніки: Підручник. – К.: Вища шк., 2004. – 279 с.
5.Радіотехніка: Енциклопедичний навчальний довідник: Навч. посібник/За ред. Ю.Л. Мазора, Є.А. Мачуського, В.І. Правди. – К.: Вища шк., 1999. – 838 с.
6.Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники: Учебник для вузов.– М.: Радио и связь,
1990.–512 с.
7.Чеботарев В.И. Теоретические основы радиотехники. Часть 1: Учебн. пособие. – Х.: Изд-во ХГУ, 1989.– 100 с.
8.Чеботарев В.И. Теоретические основы радиотехники. Часть 2: Учебн. пособие. –
Х.: Изд-во ХГУ, 1990.– 104 с.
9.Хотунцев Ю.Л., Лобарев А.С. Основы радиоэлектроники: Учебник для вузов. – М.:
Агат, 1998. – 288 с.
10.Алексеев А.Г., Войшвилло Г.В. Операционные усилители и их применение. – М.: Радио и связь, 1989. – 120 с.
11.Усилители. Анализ режима покоя каскадов: Учебно-методич. пособие / В.И. Чеботарев, А.Н. Думин, А.Ф. Ляховский; Под ред. В.И. Чеботарева. – Х.: ХНУ им. В.Н. Каразина, 2001. – 16 с.
12.Усилители. Анализ режима усиления сигналов: Учебно-методич. пособие /В.И. Чеботарев, А.Н. Думин, А.Ф. Ляховский; Под ред. В.И. Чеботарева. – Х.: ХНУ им. В.Н. Каразина, 2003. – 51 с.
13.Усилители. Анализ режима усиления сигналов: Учебно-методич. пособие /В.И. Чеботарев, А.Н. Думин, А.Ф. Ляховский; Под ред. В.И. Чеботарева. – Х.: ХНУ им. В.Н. Каразина, 2004. – 60 с.
14.Схемотехника усилительных каскадов: Учебно-методич. пособие /В.И. Чеботарев, А.Н. Думин, А.Ф. Ляховский; Под ред. В.И. Чеботарева. – Х.: ХНУ им. В.Н. Каразина, 2004. – 32 с.
15.Схемотехніка підсилювальних каскадів: Навчально-методич. посібник / В.І. Чеботарьов, А.Ф. Ляховський, О.М. Думін; За ред. В.І. Чеботарьова. – Х.: ХНУ ім. В.Н. Каразіна, 2004. – 32 с.
16.Аналіз режиму спокою в підсилювальних колах: Навчально-методич. посібник / В.І. Чеботарьов, О.М. Думін, А.Ф. Ляховський; За ред. В.І. Чеботарьова. – Х.: ХНУ ім. В.Н. Каразіна, 2004. – 20 с.
17.Полупроводники в радиоэлектронике: Учебно-методич. пособие / В.И. Чеботарев, А.Н.Думин, В.И. Холодов; Под ред. В.И Чеботарева. – Х.: ХНУ им. В.Н. Каразина,
2004. – 52 с.
18.Електронні підсилювачі: Навчально-методич. посібник /В.І. Чеботарьов, А.Ф. Ляховський, О.М. Думін; За ред. В.І. Чеботарьова. – Х.: ХНУ ім. В.Н. Каразіна,
2005. – 132 с.
19.Чеботарев В.И., Думин А.Н., Холодов В.И. Генераторы электрических колебаний: Учебно-методич. пособие /В.И. Чеботарев, А.Н.Думин, В.И. Холодов; Под ред. В.И Чеботарева. – Х.: ХНУ им. В.Н. Каразина, 2007. – 84 с.
107
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
1. |
Простые колебательные цепи |
3 |
2. |
Инвертирующий резистивный усилитель |
15 |
3. |
Частотные характеристики усилителя на резисторах |
24 |
4. |
Усилитель низкой частоты с отрицательной обратной связью |
33 |
5. |
Повторители |
39 |
6. |
Избирательный (резонансный) усилитель |
45 |
7. |
Усилитель постоянного тока |
54 |
8. |
Операционные усилители |
63 |
9. |
Стационарные колебания в LC -автогенераторе |
71 |
10. Мультивибратор |
80 |
|
11. Логические элементы, триггеры, счетчики |
86 |
|
Приложение А. Измерительные приборы |
101 |
|
Приложение В. Правила выполнения лабораторных работ |
104 |
|
Литература |
106 |
|
108
Навчальне видання
Ляховський Анатолій Федорович Чеботарьов Вадим Іванович Думін Олександр Миколайович Ляховський Андрій Анатолійович
ОСНОВИ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт
Редактор І. Ю. Агаркова Коректор О. В. Гавриленко Комп’ютерна верстка Н. В. Аксьонова Макет обкладинки І. М. Дончик
Підписано до друку 15.01.04. Формат 60х84/16 Обл.-вид. арк. 7,2. Умов. друк. арк. 5,8. Тираж 300 прим.
61077, Харків, майдан Свободи, 4, Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна, Організаційно-видавничий відділ НМЦ
109