34

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-российский государственный технический университет (новочеркасский политехнический институт)»

Методические указания к лабораторным работам по курсу

"Физические основы электроники"

Новочеркасск 2011 г.

УДК 681.3(076.5)

Рецензент канд. техн. наук В.П. Гринченков

Составитель: Климов Е.А., Попов Е.А.

Методические указания к лабораторным работам по курсу «Физические основы электроники» / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. –Новочеркасск: ЮРГТУ, 2011 г. – 32 с.

Приведены описания принципиальных схем исследований, программы работ, пояснения по ходу выполнения лабораторных работ по курсу «Физические основы электроники».

Методические указания рекомендованы для студентов 2-го курса специальности "Электромеханика".

©Южно-Российский государственный

технический университет, 2011

© Климов Е.А, Попов Е.А.

Целью выполнения лабораторных работ является изучение основ работы электронных полупроводниковых приборов, получение знаний для понимания физических процессов их работы, устройства, электрических характеристик и параметров, привитие практических навыков применения электронных элементов и выбора режимов их работы необходимых для проектирования электронных устройств и анализа их работы.

Лабораторная работа № 1 исследование формирования электрических сигналов с помощью пассивных rc - цепей.

Цель работы – исследовать процесс формирования импульсных сигналов различной формы с помощью RC - цепей при подаче на них прямоугольных импульсов.

Используемое оборудование:

• лабораторный стенд с интегрирующими и дифференцирующими цепями;

• двухканальный осциллограф;

• генератор сигналов.

Программа работы

1. Рассчитайте постоянную времени  = RC ¹ для дифференцирующей цепи, изображенной на рис.1.1, с параметрами, заданными преподавателем.

Рис.1.1

2. Рассчитайте постоянную времени  = RC для интегрирующей цепи, изображенной на рис.1.2, с параметрами, заданными преподавателем.

Рис.1.2

3. Исследуйте дифференцирующую цепь (рис.1.1). Для этого подайте на ее вход прямоугольные импульсы от генератора сигналов с амплитудой U = 15 В, одновременно этот сигнал подайте на вход «I» осциллографа. Вход «II» осциллографа подключите к выходу цепи.

Подключение осциллографа показано на рис.1.3.

Рис.1.3

Установите частоту сигнала на входе цепи таким образом, чтобы длительность импульса была примерно равна времени переходного процесса на конденсаторе С (время, за которое напряжение изменяется по экспоненциальному закону от max до min,   t). Зарисуйте полученную осциллограмму сигналов на входе и выходе схемы. Измерьте с помощью осциллографа амплитуду и длительность импульса, для чего определите по положению ручек осциллографа «масштаб амплитуды» mu (В/дел.) и «масштаб горизонтальной развертки» (времени) mt (мс/дел.)². По полученной осциллограмме экспериментально определите постоянную времени  цепи и сравните её с расчетной величиной. Рекомендуется использовать измерительные курсоры осциллографа (функциональная клавиша «Курсоры»).

Аналогично повторите измерения при частоте входного сигнала ориентировочно в 10 раз больше (  t) и меньше (  t) первоначальной.

Сравните полученные осциллограммы и проанализируйте их, как меняется амплитуда и длительность импульса в зависимости от соотношения  и t.

Подключите к выходу цепи сопротивление нагрузки R_н и определите его влияние на параметры выходного импульса.

Оцените величину укорочения выходного импульса в зависимости от постоянной времени цепи.

4. Аналогично исследуйте интегрирующую цепь, установив первоначально частоту входного сигнала на входе таким образом, чтобы длительность импульса была примерно равна времени переходного процесса на конденсаторе С (время, за которое напряжение изменяется по экспоненциальному закону от min до max,   t).

Сравните полученные осциллограммы и проанализируйте их, как меняется амплитуда и длительность импульса в зависимости от соотношения  и t.

Подключите к выходу цепи сопротивление нагрузки R_н и определите его влияние на параметры выходного импульса.

Оцените увеличение длительности выходного импульса в зависимости от постоянной времени цепи.

Контрольные вопросы

1. Что такое постоянная времени RC-цепи?

2. Как влияет на форму импульса на выходе дифференцирующей цепи:

• величина резистора R;

• величина емкости конденсатора C;

• период входного сигнала при неизменных величинах R и C?