Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электроника. Лабораторный практикум. В 2 частях. Ч.1. Учебное пособие
.pdf
мультиметра необходимо соответственно подключить на «мА»
или «10 А»!
Мультиметр МY68 соответствует IEC 1010-1 (61010-1@IEC: 2001),
КАТ II 1000В и КАТ III 600В. Погрешность определяется как
±(%показания + число значений единицы младшего разряда D).
При измерении напряжения постоянного тока в диапазонах 0,4; 4;
40; 400 В погрешность прибора составляет ±(0,7 % + 2D), в диапазоне 1000 В ±(0,8 % + 2D).
Разрешение при измерении напряжения постоянного тока составляет:
Диапазон Величина
400 мВ 0,1 мВ
4 В 1 мВ
40 В 10 мВ
400 В 100 мВ
1000 В 1 В
При измерении напряжения переменного тока в диапазоне
400мВ погрешность прибора составляет ±(3,0 % + 2D), в диапазонах 4; 40; 400 В ±(0,8 % + 3D), в диапазоне 750 В ±(1,0 % + 3D).
Разрешение при измерении напряжения переменного тока составляет:
Диапазон Единица измерения
400 мВ 0,1 мВ
4 В 1 мВ
40 В 10 мВ
400 В 100 мВ
750 В 1 В
Используя данный измерительный прибор вблизи источников
электромагнитных помех, имейте в виду, что его показания могут
быть нестабильными или иметь большую погрешность.
11
Не допускается использование
прибора или измерительных щупов, если они выглядят поврежденными!
Перед изменением режима работы прибора отключите соединительные провода от исследуемой
цепи. Инструкция по эксплуатации прибора находится в Приложении 5.
1.4. Модуль «Функциональный
генератор»
Рис. 4. Модуль
«Функциональный генератор»
Модуль «Функциональный
генератор» (рис. 4) предназначен
для формирования тестовых сиг-
налов синусоидальной и прямоугольной формы.
Форму выходного сигнала устанавливают с помощью переключателя «Форма». Установка поддиапазона генерируемой частоты выполняется с помощью кнопки «Множитель», плавная
установка частоты в поддиапазоне – с помощью регулятора
«f, Гц». В модуле предусмотрена возможность регулирования частоты, амплитуды, смещения и скважности выходного сигнала.
Диапазон регулирования частот: 10 Гц – 100 кГц. Максимальная
амплитуда выходного сигнала 10 В. Модуль оснащен встроенным
частотомером, который отображает текущую частоту в Гц или кГц.
1.5. Электронный осциллограф
Электронный осциллограф предназначен для наблюдения на
экране функциональных зависимостей сигналов, изменений электрических сигналов во времени, а также для измерения различных
электрических величин.
На рис. 5 показана передняя панель осциллографа АКИП-4115/1А.
12
Основные характеристики прибора:
Количество каналов 2
Полоса пропускания 25 МГц
Максимальная частота
дискретизации
500 МГц (один канал),
250 МГц (два канала)
Максимальный объем памяти 32 кБ
Интерполяция Sin X/х, линейная
Пять функций математики сложение, вычитание, умножение,
деление, БПФ при длине памяти
1 кБ; усреднение (4/16…128/256)
Цифровые фильтры ФВЧ, ФНЧ, полосовой, режекторный
Автоматические (до 32 параметров) и курсорные ∆-измерения
Режим автоизмерения задержек двух сигналов
(фаза и время – восемь параметров)
Режимы «покадровой» регистрации
осциллограмм (запись
и воспроизведение до 2500 кадров),
накопление (1 с, 2 с, 5 с, «беск.»,
«выкл.»), пиковый детектор 10 нс
Сохранение 20 осциллограмм, 20 профилей настроек, двух шаблонов
допускового контроля, выход сигнала «Годен/негоден»
Расширенная синхронизация фронт, длительность, ТВ, время
нарастания
Большой цветной ЖК-дисплей 8 × 18 дел., диагональ 17,8 см
Интерфейс USB 2.0, LAN
Коэффициент отклонения (К
Погрешность уст. К
откл
) 2 мВ/дел…10 В/дел
откл
±3 %
Максимальное входное
напряжение 600 В
При использовании цифрового осциллографа рекомендуется внимательное изучение прилагаемого к нему руководства.
Например, столкнувшись с помехами на экране, неизбежными
13
Рис. 5. Передняя панель осциллографа
АКИП-4115/1А
при исследовании импульсных схем, следует произвести определенные настройки осциллографа.
В частности, в меню осциллографа есть кнопка «Сбор информации». Среди ее функций есть способ обработки аналогового
сигнала в цифровую форму. Изначально, по умолчанию эта функция установлена в режим «Выборка» (обычная дискретизация в
реальном масштабе времени). При этом на экране осциллографа
отображаются все улавливаемые помехи. В этом случае рекомендуем установить способ обработки сигнала в режим «Усреднение»
и выбрать среднее число усреднений, например 32 (большее число
усреднений увеличивает время обработки сигнала). Таким образом
удастся отфильтровать большинство помех. После выключения
осциллографа он, как правило, сохраняет в памяти произведенные настройки, и повторно их устанавливать нет необходимости.
Однако в некоторых режимах работы осциллограф может сбросить
эти настройки. Помимо этого, каждый канал осциллографа имеет
свой настраиваемый фильтр. При необходимости рекомендуем
пользоваться и им.
В режим «X / Y» данный осциллограф включается иначе, чем
аналоговые осциллографы (переключением ручки развертки в соответствующее положение). Для включения осциллографа в режим
«X/Y» необходимо в блоке «Меню» нажать кнопку «Дисплей». Далее найти в появившемся подменю пункт «Формат» и соответствующей кнопкой переключить режим с «Y / T» на «X / Y». Перед тем как
14
перейти врежим «X / Y», рекомендуем сначала в обычном режиме
добиться приемлемых осциллограмм.
При использовании двухканального осциллографа возникает
опасность коротких замыканий в схеме через два провода измерительных шнуров, связанных с корпусом осциллографа (обычно
они черного цвета).
Аналогично сигнал внешней синхронизации должен подаваться
на вход внешней синхронизации только одним проводом. При этом
сигнал подается относительно точки, к которой подключен корпус
осциллографа («⊥»). Также следует помнить, что при подключении
осциллографа к сети через розетку с заземляющим контактом корпус осциллографа («⊥») будет напрямую соединен с этим заземляющим контактом и, соответственно, с нейтралью сети.
2. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
2.1. Порядок выполнения работ
Перед выполнением работ все студенты должны изучить правила
техники безопасности при работе в лаборатории промышленной
электроники, для чего преподаватель проводит инструктаж. Краткий инструктаж проводят также на каждом занятии.
При подготовке к лабораторной работе необходимо:
1. Ознакомиться с ее содержанием и, пользуясь рекомендованной литературой и конспектом лекций, изучить теоретические
положения, на которых базируется работа.
2. Выполнить предварительное домашнее задание (при его наличии).
3. Изучить схему лабораторного стенда и продумать методику
выполнения лабораторной работы.
4. Ответить на контрольные вопросы.
При выполнении лабораторной работы необходимо:
1) ознакомиться с рабочим местом, проверить наличие необходимых приборов и соединительных проводов;
15
2) проверить положение стрелок электроизмерительных при-
,
m
ti
боров; приборы с несколькими пределами измерения включить
на наибольший предел;
3) произвести сборку схемы;
4) после разрешения преподавателя включить питание и при-
ступить к выполнению работы;
5) в начале каждого опыта, изменяя напряжения и токи в
допустимых пределах, качественно оценить характер зависимости, а затем произвести требуемые измерения. При снятии
характеристик надо обязательно показать крайние точки. Наибольшее число измерений следует проводить на участках резкого
изменения наклона характеристик, а на линейных участках независимо от их протяженности достаточно снимать по три точки.
Характеристики строятся непосредственно во время проведения
эксперимента;
6) в ходе работы и по ее окончании полученные данные представить на проверку преподавателю;
7) схему разбирать только после проверки преподавателем результатов опыта (перед разборкой не забудьте выключить источник
питания!);
8. По окончании работы привести в порядок рабочее место.
Масштабы по напряжению m
ствуют указанным на осциллографе. При измерении напряжения
на шунте масштаб по току:
где R
ш
Масштаб в угловых единицах (градусах):
16
2.2. Рекомендации по работе с осциллографом
каналов ввода сигналов соответ-
u
А
i
=
m
u
R
ш
(1)
дел
– сопротивление шунта.
=
360 ,
m fm
ω
град
дел
(2)
при этом масштаб по времени mωt должен быть выражен в с / дел.
,
Удобнее определять масштаб в градусах, зная период сигнала на
экране. Тогда
360
=
m
ω
t
град
T
дел
(3)
дел
где Т
– длительность периода на экране в делениях.
дел
2.3. Рекомендации по обеспечению техники безопасности
при работе с осциллографом
В случае применения двухканального осциллографа возникает
опасность коротких замыканий в схеме через два провода входов,
связанных с корпусом осциллографа.
От осциллографа в исследуемую схему должен идти только один
провод, связанный с корпусом «⊥», он черного цвета. Этот провод
необходимо использовать в кабеле, предназначенном для измерения меньших напряжений. При этом оба сигнала будут измеряться
относительно точки, к которой подсоединен корпус осциллографа
(«⊥»). Рекомендуем на одном из осциллографических шнуров общий проводник черного цвета изолировать так, чтобы исключить
возможность его подключения в схему.
Аналогично сигнал внешней синхронизации должен подаваться
на вход внешней синхронизации только одним проводом. При этом
сигнал подается относительно точки, к которой подключен корпус
осциллографа («⊥»).
Также следует помнить, что при подключении осциллографа к
сети через розетку с заземляющим контактом корпус осциллографа
(«⊥») будет напрямую соединен с этим заземляющим контактом и,
соответственно, как правило, с нейтралью сети.
Целесообразно, чтобы не менять (мало менять) масштабы, подавать сигналы напряжения на один канал, а тока – на другой.
Канал СН2, позволяющий инвертировать входной сигнал, в лабораторных работах удобнее использовать для осциллографирования
напряжений.
17
Данные рекомендации являются обязательными! Их невыполне-
ние может привести к выходу из строя модулей стенда.
2.4. Оформление отчетов по лабораторным работам
В отчете должна быть сформулирована цель выполненной ра-
боты и представлены следующие материалы:
1) принципиальные электрические схемы экспериментального
исследования;
2) предварительно выполненное домашнее задание (при его
наличии);
3) рассчитанные и подтверждающие их экспериментальные
характеристики, построенные в одних осях координат;
4) сравнительные таблицы экспериментальных и расчетных
данных;
5) все остальные экспериментальные характеристики;
6) обработанные осциллограммы;
7) выводы (анализ экспериментальных данных, вида кривых,
причин погрешностей и т. д.).
Оформление отчета допускается в двух исполнениях:
– на компьютере с использованием специализированного ПО;
– вручную с использованием бланков установленного образца.
При оформлении отчета вручную используют чернила или шариковую ручку. Схемы вычерчивают карандашом. Графики строят
на листах миллиметровой бумаги карандашом и вклеивают в отчет.
Отчет может быть напечатан на принтере.
Опытные точки могут иметь разброс. Экспериментальные кривые проводят плавно, максимально приближая к экспериментальным точкам. На графиках приводят название, обозначают, к какому
опыту они относятся, и указывают постоянные величины, определяющие условия опыта. На осях координат необходимо обязательно
указать, какая величина по ним отложена, в каких единицах она
измеряется, и нанести деления.
3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
«ИССЛЕДОВАНИЕ БИПОЛЯРНОГО
И ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРОВ»
3.1. Описание лабораторного модуля
В комплект лабораторного стенда входят следующие модули:
«Транзисторы», «Функциональный генератор», «Миллиамперметры», «Мультиметры», двухканальный осциллограф. Лицевая панель модуля «Транзисторы» представлена на рис. 6. На ней приведена мнемосхема и установлены коммутирующие и регулирующие
элементы.
Тумблер «Питание» предназначен для включения модуля «Транзисторы». На то, что модуль находится во включенном состоянии,
указывает световой индикатор, расположенный над тумблером.
Намнемосхеме модуля изображены: поле для установки мини-модулей с различными транзисторами, потенциометр RP1 для изменения напряжения, подаваемого на базу, токоограничивающий резистор R
, резистор нагрузки R2, сопротивление которого изменяется
1
переключателем SA1. Величины
сопротивлений, соответствующие
положениям переключателя, приведены в табл. 1.
Величина постоянного напряжения, подаваемого на коллектор, регулируется потенциометром RP2. Переключатель SA2
предназначен для включения
переменного или постоянного
напряжения. Для подачи на коллектор только положительных
полуволн переменного напряжения служит диод VD. Ток в этой
цепи ограничивает резистор R
Резистор R
имитирует внутрен-
G
нее сопротивление источника
.
3
Рис. 6. Внешний вид модуля
«Транзисторы»
19
Таблица 1
Положение тумблера SA1
№ позиции 1 2 3 4 5
Сопротивление R
, кОм 1 1,2 1,5 1,8 2,4
2
входного сигнала. Конденсатор C исключает влияние внутреннего сопротивления источника входного сигнала на положение
рабочей точки покоя. Шунт R
= 50 Ом служит для вывода сиг-
ш
нала на осциллограф пропорционально току через транзистор.
На передней панели размещены также гнезда для осуществления
внешних соединений (X1−X9).
3.2. Исследование биполярного транзистора
Цель работы. Изучение характеристик, параметров и режимов
работы биполярного транзистора и усилительного каскада с общим
эмиттером.
3.2.1. Краткие теоретические сведения
Полупроводниковые приборы с двумя и более взаимодействующими p–n-переходами, а также с тремя или более выводами
называют биполярными транзисторами. Транзистор называется биполярным, так как его усилительные свойства обусловлены
явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей заряда обеих полярностей. В зависимости от порядка чередования
электропроводности областей различают транзисторы n–p–n- и
p–n–p-типов. Условное графическое изображение биполярного
транзистора представлено на рис. 7.
Каждая из областей, называемых эмиттером, коллектором и
базой, снабжается омическим контактом, от которого делается
вывод, обозначаемый Э, К и Б соответственно.
В биполярных транзисторах небольшой входящий (для n–p–n-
типа) или исходящий (для p–n–p-типа) ток базы и небольшое
положительное (n–p–n-типа) или отрицательное (для n–p–n-типа)
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]