Ермишина / Описания л. р. КиТ РЭС ч.1 / Лабораторная работа К_2_(лаб.5)

Лабораторная работа №2

Обеспечение заданной точности периода колебаний мультивибратора

1. Цель работы

Целью данной лабораторной работы является изучение аналитических и экспериментальных методов обеспечения заданной точности выходных параметров радиоэлектронных устройств (метода числовых характеристик в сочетании с методом назначения равных допусков, метода граничных испытаний).

В качестве конкретного радиоэлектронного устройства в лабораторной работе используется симметричный транзисторный мультивибратор (рис.1).

Рис.1 Принципиальная схема мультивибратора

Указанные методы применяются для обеспечения заданной точности выходного параметра (периода колебаний) мультивибратора в некотором диапазоне температур окружающей среды.

2. Домашнее задание

Перед выполнением домашнего задания необходимо ознакомится с описанием данной лабораторной работы и рекомендуемой литературой. Основные исходные данные для проведения домашних расчетов задаются таблицей заданий (см. приложение). Этими данными являются:

T −период колебаний мультивибратора, [мкс] ;

αTзад. − допуск на период колебаний мультивибратора, [%] ; tмакс −максимальная температура окружающей среды, [0C] .

Домашний расчет включает в себя следующие пункты:

1. Расчет значений параметров элементов времязадающих цепей мультивибратора

T =Tзад. , Eк = −15В, Eсм = −5В , Iко =10мкА, Rк = 2,2кОм;

б) использовать для периода колебаний мультивибратора функциональную связь

рассчитываемые значения этих параметров должны удовлетворять следующим рядам

τф3 - длительность фронта импульса мультивибратора:

τф3 = 2,3RкС ;

д) отметить возможную систематическую погрешность αТсист , которая может появиться за счет несоответствия результатов расчета значений C и Rб заданным радам.

Эта ошибка не должна превышать

αTсист ≤10 %.

2. Расчет допусков на параметры элементов времязадающих цепей мультивибратора αC1 , αC2 , αRб1 ,αRб2 для обеспечения заданной точности периода колебаний мультивибратора

при нормальной температуре окружающей среды. При этом расчете принять:

Если рассчитанные допуски не соответствуют стандартным классам точности (±5%, ±10%, ±20%), то скорректировать в соответствии с этим результаты расчета.

3. Проверка (расчетом) обеспечения заданной точности периода колебаний мультивибратора αT зад. . при повышенной температуре окружающей среды, указанной в

таблице заданий, t = tмакс .

Конструктивно исследуемый мультивибратор выполнен в виде автономного блока, передняя панель которого представлена на рис.4.

Рис.4. Передняя панель блока исследуемого мультивибратора

Вэтом блоке предусмотрены три регулировочных органа ’’Уст. Rб1 , Rб2 ’’, ’’Уст. C1 ,

С2 ’’, ’’Рег. R5 , R6 ’’.

При помощи регулировок ’’Уст. Rб1 , Rб2 ’’ и ’’Уст. C1 , С2 ’’обеспечивается дискретное

изменение параметров во времязадающих цепях исследуемого мультивибратора с целью реализации того или иного варианта задания.

Регулировка ’’Рег. R5 , R6 ’’предназначена для изменения базовых сопротивлений

мультивибратора при проведении граничных испытаний. Отсчет сопротивлений и емкостей производится по шкалам панели блока. В блоке питания УБН-2 предусмотрено изменение напряжения Eсм от 0 до -15В, которое используется так же, как и изменение

базовых сопротивлений при проведении граничных испытаний исследуемого мультивибратора.

Вблоке исследуемого мультивибратора применен эмиттерный повторитель на

транзисторе Т3 для устранения влияния входного сопротивления осциллографа и соединительных проводов на период колебаний мультивибратора.

Вблоке использованы следующие типы элементов: постоянные резисторы ВС, постоянные конденсаторы БМТ, переключатели ПГК, транзисторы МП25Б.

4.Лабораторное занятие

1.Включить в сеть звуковой генератор Т3-33 и осциллограф СI-5.

2.Установить с помощью ручек ’’Уст. C1 , С2 ’’ и ’’Уст. Rб1 , Rб2 ’’на передней панели блока исследуемого мультивибратора требуемые значения сопротивлений Rб1 , Rб2 и емкостей C1 , С2 , рассчитанные в пункте 1 домашнего задания. Ручку ’’Рег. R5 , R6 ’’установить в положение “0%”.

3.Проверить соединение блоков и приборов лабораторной установки в соответствии с блок-схемой, представленной на рис.2. Включить блок-питания УБП-2.

Установить напряжение Eк = −15В, напряжение смещения Eсм =-5В.

4.Определить период колебаний мультивибратора с использованием звукового генератора Г3-33 и осциллографа СI-5 по фигурам Лиссажу. Сравнить полученное значение Тизм со значением периода колебаний мультивибратора по заданию Тзад .

5.Провести граничные испытания исследуемого мультивибратора, задавшись допуском на период колебаний αTдоп. ≤10% (по согласованию с преподавателем). Результатом граничных испытаний в данной работе является построение графика границ области работоспособности в системе координат Rб , Eсм .Изменение осуществляется в блоке питания УБН-2 от 0 до -15В. Изменение Eсм , Rб

осуществляется ручкой ’’Рег. R5 , R6 ’’сдвоенного переменного резистора.

Rбгр. - текущее значение сопротивления Rб при проведении граничных испытаний.

Rбгр. = Rб +(%) R5ср ,

где R5ср - среднее значение сопротивления R5 , R5ср = 2,35кОм,

(%) - отсчет текущего значения сопротивления R5 , в % от среднего значения по

соответствующей шкале,

Rб - расчетное значение сопротивления Rб , полученное при выполнении п.1

домашнего задания.

Построить график границ области работоспособности мультивибратора.

6. Установить ручку ’’Рег. R5 , R6 ’’в положение “0%”, напряжение Eсм = −5,0В.

Включить термостат. После 30-минутного прогрева термостата до заданной температуры tмакс измерить период колебаний мультивибратора.

Определить температурный коэффициент периода колебаний мультивибратора по формуле:

ТКТ = Тt −Т200С ,

Т200С ∆t

где Т200С - период колебаний исследуемого мультивибратора при t = 200C ;

Проверить, находится ли значение периода колебаний мультивибратора при tмакс в пределах заданного допуска.

5.Содержание отчета

1.Задание, блок-схема лабораторной установки.

2.Расчеты по пунктам 1,2,3 домашнего задания.

3.Результаты измерений по пунктам 4,5,6 лабораторного занятия.

4.Расчет температурного коэффициента периода колебаний мультивибратора.

5.Рекомендации по выбору номинальных значений параметров граничных испытаний и сравнение их по результатам расчета пункта 1 домашнего задания.

6.Сравнение результатов домашнего расчета и эксперимента.

7.Выводы по работе.

6.Контрольные вопросы

1.Какие методы анализа точности могут быть использованы при выполнении данной лабораторной работы?

2.Какие методы достижения заданной точности выходного параметра быть использованы при выполнении данной лабораторной работы?

3.Чем обуславливается температурная нестабильность периода колебаний мультивибратора? Как ее понизить?

4.Какие меры могут быть приняты для повышения стабильности периода колебаний мультивибратора?

5.Каково назначение метода граничных испытаний?

6.Почему в данной работе при проведении граничных испытаний можно взять

αT <αTзад. ?

7.С какой точностью необходимо в данной работе измерять период колебаний, напряжения источников питания и смещения?

8.Объясните, почему могут расходиться результаты расчета T , αT , ТКТ с соответствующими экспериментально измеренными значениями.

9.Какие недостатки присущи методу граничных испытаний?

10.Какие недостатки присущи методу числовых характеристик?

11.Определить результирующую ошибку емкости конденсатора при t = 700C, если

αCпроизв = ±10%, ТКС = (700 ± 200) 10−6 град% .

12.Каковы недостатки метода назначения равных допусков для обеспечения заданной точности выходного параметра?

13.Объясните методику проведения граничных испытаний.

14.Каков предполагаемый характер зависимости периода колебаний мультивибратора от температуры?

Литература

1.Фролов А.Д. Теоретические основы конструирования и надежности радиоэлектронной аппаратуры. М., ’’Высшая школа’’, 1970, 488 с., (с. 60÷120).

2.Краткий справочник конструктора радиоэлектронной аппаратуры. Под ред. Р.Г.

Варламова. М., ’’Советское радио’’, 1972, 856с., (с. 313, 340).

ПРИЛОЖЕНИЕ