Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электроника. Лабораторный практикум. В 2 частях. Ч.1. Учебное пособие
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕТРА ВЕЛИКОГО
Институт энергетики
Высшая школа электроэнергетических систем
ЭЛЕКТРОНИКА
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Ч а с т ь 1
Учебное пособие
Под редакцией Ю. В. Мурашова
Санкт-Петербург
2024
УДК 621.38
ББК 32.85
Э45
Р е ц е н з е н т ы:
Кандидат технических наук, доцент, проректор по учебной работе,
заведующий кафедрой электротехнологической и преобразовательной
техники Санкт-Петербургского государственного электротехнического
университета «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) С. А. Галунин
Доктор технических наук, профессор Высшей школы высоковольтной
энергетики СПбПУ В. В. Титков
А в т о р ы:
А. В. Быстров, А. П. Веселовский, С. Ю. Грачев, Р. И. Жилиготов,
С. Г. Зверев, Н. К. Куракина, Ю. В. Мурашов, Н. В. Образцов,
И. С. Савельева, Е. П. Сафонов
Электроника. Лабораторный практикум : учеб. пособие. В 2 ч. Ч. 1 /
А. В. Быстров [и др.] ; под ред. Ю. В. Мурашова. – СПб. : ПОЛИТЕХ-ПРЕСС,
2024. – 127 с.
Учебное пособие соответствует рабочей программе дисциплины «Электро-
ника» направления подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника».
Содержит описание учебных стендов УЧТЕХ-Профи и лабораторных работ,
краткие теоретические сведения, необходимые для усвоения материалов лекций
и подготовки к выполнению практических исследований на учебных стендах.
Представленные контрольные вопросы помогают как студентам самостоятельно провести проверку усвоенных материалов, так и преподавателям оценить готовность обучающихся к выполнению лабораторных исследований. В качестве
вспомогательных материалов пособие содержит бланк отчета, условные графические обозначения и руководство по эксплуатации мультиметра (материалы
размещены в приложении), а также требования к содержанию отчета.
Предназначено для студентов, изучающих курсы «Промышленная электроника» и «Электротехника и электроника», и составлено с учетом их будущей специализации
.
Табл. 33. Ил. 72. Библиогр.: 5 назв.
Печатается по решению
Совета по издательской деятельности Ученого совета
Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого
© Ю. В. Мурашов, научное редактирование,
ISBN 978-5-7422-8739-1(ч. 1)
ISBN 978-5-7422-8738-4
doi:10.18720/SPBPU/2/id24-355
2024
© Санкт-Петербургский политехнический
университет Петра Великого, 2024
Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation
PETER THE GREAT ST. PETERSBURG
POLYTECHNIC UNIVERSITY
Institute of Energy
Higher School of Electric Power Systems
ELECTRONICS
LABORATORY PRACTICAL
COURSE
P a r t 1
Training manual
Under the editorship of Yu. V. Murashov
Saint-Petersburg
2024
R e v i e w e r s:
Candidate (PhD) of Engineering, associate professor, Vice-Rector for Academic
Aairs, head of the Department of Electrotechnological and Converter
Engineering of Saint Petersburg Electrotechnical University “LETI” S. A. Galunin
Doctor of Engineering, professor at the Graduate School of High Voltage
Engineering of SPbPU V. V. Titkov
A u t h o r s:
A. V. Bystrov, A. P. Veselovskiy, S. Yu. Grachev, R. I. Zhiligotov,
S. G. Zverev, N. K. Kurakina, Yu. V. Murashov, N. V. Obraztsov,
I. S. Savelyeva, E. P. Safonov
Electronics. Laboratory practical course : training manual. In 2 parts. Part 1 /
A. V. Bystrov [et al.]; under the editorship of Yu. V. Murashov. – St. Petersburg:
POLYTECH-PRESS, 2024. – 127 p.
The training manual corresponds to the syllabus of the discipline “Electronics” of
the major 13.03.02 “Electrical Power Engineering and Electrical Engineering”.
It contains a description of training equipment UCHTEH-Pro and laboratory
works, concise theoretical information necessary for mastering the lecture materials and
preparation for conducting practical research on the training equipment. The presented
control questions help both students to complete a self-check of the learned materials,
and teachers to assess the readiness of students to perform laboratory studies. As supporting materials, the manual contains a report form, graphical notation conventions,
and a multimeter operation manual (materials are provided in the appendix), as well as
requirements for the content of the report.
It is intended for students studying the courses “Industrial Electronics” and “Electrical Engineering and Electronics” and is designed with the allowance for their will-be
specialization.
Tables 33. Figures 72. References: 5 titles.
Printed by decision
of the Council on Publishing Activities of the Academic Board
of Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University
ISBN 978-5-7422-8739-1(ч. 1)
ISBN 978-5-7422-8738-4
doi:10.18720/SPBPU/2/id24-355
© Yu. V. Murashov, scientic
editing, 2024
© Peter the Great St. Petersburg
Polytechnic University, 2024
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .............................................................................................. 8
1. Описание лабораторных стендов ............................................................ 9
1.1. Модуль питания .............................................................................. 9
1.2. Модуль «Миллиамперметры» .......................................................10
1.3. Модуль «Мультиметры» ................................................................10
1.4. Модуль «Функциональный генератор» ........................................12
1.5. Электронный осциллограф ..........................................................12
2. Общие рекомендации по выполнению лабораторных работ ..................15
2.1. Порядок выполнения работ ..........................................................15
2.2. Рекомендации по работе с осциллографом .................................16
2.3. Рекомендации по обеспечению техники безопасности
при работе с осциллографом ........................................................17
2.4. Оформление отчетов по лабораторным работам ........................18
3. Лабораторная работа № 1 «Исследование биполярного и полевого
транзисторов» ...........................................................................................19
3.1. Описание лабораторного модуля .................................................19
3.2. Исследование биполярного транзистора ....................................20
3.2.1. Краткие теоретические сведения ..............................................20
3.2.2. Характеристики биполярных транзисторов ............................24
3.2.3. Методические указания по выполнению лабораторной
работы. Исследование статических характеристик
биполярного транзистора ..................................................26
3.3. Исследование полевого транзистора ...........................................28
3.3.1. Краткие теоретические сведения ..............................................28
3.3.2. Характеристики МОП-транзисторов ......................................31
3.3.3. Методические указания по выполнению лабораторной
работы. Исследование статических характеристик
МОП-транзистора ...............................................................34
3.4. Содержание отчета .......................................................................36
Контрольные вопросы ............................................................................36
5
4. Лабораторная работа № 2 «Исследование однофазного
и трехфазного неуправляемых выпрямителей» ......................................... 37
4.1. Описание лабораторного модуля ................................................. 39
4.2. Исследование однофазного двухполупериодного
неуправляемого выпрямителя ..................................................... 40
4.2.1. Краткие теоретические сведения ....................................... 40
4.2.2. Методические указания по выполнению лабораторной
работы. Исследование однофазного двухполупериодного
неуправляемого выпрямителя ................................................. 43
4.3. Исследование трехфазного двухполупериодного
неуправляемого выпрямителя ..................................................... 45
4.3.1. Краткие теоретические сведения ............................................. 45
4.3.2. Методические указания по выполнению лабораторной
работы. Исследование трехфазного двухполупериодного
неуправляемого выпрямителя ............................................ 47
4.4. Содержание отчета ...................................................................... 48
Контрольные вопросы ........................................................................... 48
5. Лабораторная работа № 3 «Исследование трехфазного
управляемого выпрямителя» .................................................................... 49
5.1. Краткие теоретические сведения ................................................ 49
5.2. Описание лабораторного модуля ................................................ 54
5.3. Методические указания по выполнению лабораторной
работы .......................................................................................... 58
5.4. Содержание отчета ...................................................................... 60
Контрольные вопросы ........................................................................... 60
6. Лабораторная работа № 4 «Исследование инвертирующего
усилителя и интегратора» ........................................................................ 61
6.1. Краткие теоретические сведения ................................................ 61
6.2. Описание лабораторного модуля ................................................ 67
6.3. Методические указания по выполнению лабораторной
работы .......................................................................................... 68
6.3.1. Исследование инвертирующего усилителя ........................ 68
6.3.2. Исследование интегратора на операционном усилителе ...... 70
6.4. Содержание отчета .......................................................................72
Контрольные вопросы ............................................................................72
7. Лабораторная работа № 5 «Исследование компараторов
и мультивибратора» ...................................................................................74
7.1. Краткие теоретические сведения .................................................74
7.2. Описание лабораторного модуля .................................................81
6
7.3. Методические указания по выполнению лабораторной
работы .......................................................................................... 82
7.3.1. Исследование компаратора ................................................. 82
7.3.2. Исследование триггера Шмитта ......................................... 83
7.3.3. Исследование мультивибратора ......................................... 84
7.4. Содержание отчета ....................................................................... 86
Контрольные вопросы ........................................................................... 86
8. Лабораторная работа № 6 «Исследование логических элементов» ...... 87
8.1. Краткие теоретические сведения ................................................ 87
8.2. Описание лабораторного модуля ................................................ 94
8.3. Методические указания по выполнению лабораторной
работы .......................................................................................... 95
8.4. Содержание отчета ...................................................................... 96
Контрольные вопросы ........................................................................... 96
9. Лабораторная работа № 7 «Исследование последовательностных
цифровых интегральных микросхем» ....................................................... 97
9.1. Краткие теоретические сведения ................................................ 97
9.2. Описание лабораторного модуля .............................................. 10 4
9.3. Методические указания по выполнению лабораторной
работы ........................................................................................ 105
9.3.1. Исследование RS-триггера ............................................... 105
9.3.2. Исследование JK-триггера ............................................... 107
9.3.3. Исследование асинхронного четырехразрядного
двоичного счетчика .......................................................... 108
9.4. Содержание отчета .................................................................... 109
Контрольные вопросы .......................................................................... 110
Библиографический список ................................................................. 111
Приложения ........................................................................................... 112
Приложение 1 .................................................................................... 112
Приложение 2 .................................................................................... 113
Приложение 3 .................................................................................... 115
Приложение 4 .................................................................................... 117
Приложение 5 ....................................................................................120
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящее учебное пособие предназначено для студентов, изучающих курсы «Промышленная электроника» и «Электротехника
и электроника». Основное назначение: познакомить студентов с
лабораторным оборудованием и содержанием выполняемых работ.
В курсах «Промышленная электроника» и «Электротехника
и электроника» изучают основные электронные приборы, принцип действия и построения типовых функциональных устройств:
выпрямителей, преобразователей, усилителей, генераторов и т. д.
Учебное пособие составлено с учетом будущей специализации,
поэтому содержит описание лабораторных работ как цифровой, так
и силовой электроники. Описание каждой работы содержит лишь
краткие теоретические сведения, необходимые для понимания
принципа действия исследуемого прибора или функционального
узла. Поэтому перед выполнением лабораторных работ необходимо
изучить теоретический материал соответствующего раздела в курсе
лекций и / или рекомендуемой литературе.
При подготовке к лабораторной работе необходимо найти соответствующие таблицы, схемы и основные расчетные выражения.
При выполнении лабораторных работ приобретаются практические
навыки в чтении схем, использовании промышленных измерительных электронных приборов, измерении и вычислении эксплуатационных характеристик и параметров исследуемых устройств,
анализе полученных экспериментальных результатов.
1. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ СТЕНДОВ
Перечень модулей, входящих в цикл «Физические основы
электроники»: модуль питания стенда, миллиамперметры, мультиметры, функциональный генератор, трехфазные выпрямители
и диоды, транзисторы, тиристоры, оптоэлектронные приборы,
операционный усилитель, логические элементы и триггеры, электронный осциллограф. Описания исследуемых модулей приведены
в соответствующих лабораторных работах и техническом описании
стенда. Описание модулей, используемых для питания, измерения
и т. д., приведено далее.
1.1. Модуль питания
Модуль питания (рис. 1) предназначен для подачи напряжения
380 В от сети в лабораторный
стенд, защиты стенда от токов
короткого замыкания и подачи
силовых и низких напряжений
питания на модули стенда.
Модуль содержит автоматический трехполюсный выключатель QF1 и вторичный источник
питания низковольтных цепей
модулей напряжениями ±15 В и
+5 В. На лицевой части имеется
индикация постоянных напряжений питания +5 В, +15 В и –15В.
Кроме этого, возможен контроль
Рис. 1. Модуль питания
9
низких постоянных напряжений с лицевой панели (выведены соответствующие гнезда напряжений и общего провода).
1.2. Модуль «Миллиамперметры»
Измерительный модуль «Миллиамперметры» (рис. 2) позволяет
измерить стрелочными приборами
магнитоэлектрического типа (приборами A1 и A2) два тока.
Приведем области их измерений:
Прибор Диапазон измерения
А1 0…0,1; 0…1; 0…10; 0…100 мА
А2 0…0,1; 0…1; 0…10; 0…100 мА
Рис. 2. Модуль
«Миллиамперметры»
Рис. 3. Модуль «Мультиметры»
10
1.3. Модуль «Мультиметры»
Модуль «Мультиметры» (рис.3)
включает в себя два цифровых прибора типа МY68 и используется в
основном для измерения напряжений, диапазоны измерений которых следующие:
Измеря емый
параметр
Постоянное
напряжение
Постоянный
ток
Диапазон
измерения
0…±200 мВ; 0...±2 В;
0...±20 В; 0...±200В;
0...±1000 В
0...±2 мА;
0...±20мА; 0...±200
мА; 0...±10 А
Будьте внимательны при из-
мерении тока – входные гнезда
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]