ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ УСТРОЙСТВ НА ТРАНЗИСТОРАХ

1. ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА

К импульсным устройствам на транзисторах относятся: мультивибраторы, триггеры, одновибраторы (ждущие мультивибраторы), блокинг-генераторы, генераторы линейно изменяющегося напряжения. Общим для всех этих устройств является работа транзисторов в ключевом режиме, что обеспечивает высокий КПД.

1.1. Мультивибратор – это электронный узел, предназначенный для генерирования импульсов прямоугольной формы с заданными параметрами. Схема мультивибратора приведена на рис. 1.

Рис.1. Электрическая схема мультивибратора (а) и временная диаграмма его работы (б)

Период следования импульсов Т=Т₁+Т₂, где Т₁=0.7R4C3, Т₂=0.7R3C2. Если Т₁=Т₂, то мультивибратор называется симметричным.

1.2. Триггер – это электронный узел, имеющий два устойчивых состояния. В каждый момент триггер находится в одном из устойчивых состояний. Состояние триггера изменяется под действием входных сигналов. Схема триггера приведена на рис. 2.

Триггер может выполнять роль элемента памяти.

Рис.2. Электрическая схема триггера (а) и временная диаграмма его работы (б)

1.3. Одновибратор (ждущий мультивибратор) представляет собой электронный узел с одним устойчивым состоянием.

Запуск производится внешним запускающим импульсом. Одновибратор применяется для формирования прямоугольных импульсов заданной длительности. Схема одновибратора приведена на рис. 3. Длительность формируемого импульса определяется постоянной времени R16C5:

T=0,7R16C5.

Рис.3. Электрическая схема одновибратора (а) и временная диаграмма его работы (б).

1.4. Генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН). Обычно работа генератора ГЛИН основана на заряде или разряде емкости конденсатора. Для обеспечения линейности выходного напряжения заряд (разряд) конденсатора производится постоянным током.

Рис.4. Структурная схема ГПН

В качестве ключей могут использоваться транзисторы, а в качестве токостабилизирующего элемента резистор (R25) или стабилизатор тока на транзисторе (VT7). В последнем случае нелинейность выходного напряжения уменьшается.

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

2.1. Ознакомиться с работой импульсных устройств.

2.2 Исследовать работу мультивибратора, триггера, одновибратора и генератора пилообразного напряжения, выполненных на транзисторах.

2.3 Снять временную диаграмму работы стенда при заданных параметрах импульсных устройств ( табл. 1 )

3. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СТЕНДА

Электрическая схема стенда приведена на рис. 5.

Стенд содержит мультивибратор VT1, VT2, триггер VT3, VT4, одновибратор VT5, VT6, генератор пилообразного напряжения VT7, VT8, соединенные между собой и представляющие одно целое законченное устройство. Потенциометры R3, R16 и R25 позволяют изменять параметры отдельных устройств.

Для данного стенда C ₂ = 4,7 нФ; С₃= 4,7 нФ; С₅=1 нФ; С6=10 нФ.

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Ознакомиться с теоретической частью лабораторной работы.

4.2. Ознакомиться со схемой стенда.

4.3. Получить у преподавателя допуск на выполнение работы и вариант выполнения работы (табл. 1).

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
R3, кОм	110	90	70	100	80	60	90	75	95	100
R16, кОм	100	50	40	90	50	30	45	80	100	110

4.4. Исследовать работу мультивибратора ( рис.6 ). Для этого по осциллографу измерить временные интервалы Т₁, Т₂ и Т для различных значений R3. Рассчитать период следования импульсов мультивибратора: Т_расч.=Т₁+Т₂=0,7R4C3+0,7R3C2.,где

R4 = 51 кОм , R 3 – табл.2 , С2 =4.7.нф . С3 = 4.7 нф

Схема мультивибратора с временной диаграммой ( рис.6 )

Данные занести в табл. 2 и построить графики Т₁=f(R₃), Т₂=f(R₃), Т=f(R₃), Т_расч.=f(R₃).

Снять временную диаграмму работы мультивибратора для заданного значения резистора R₃ (табл. 1) в точках U_к1(Г2), U_к2(Г5), U_б1(Г3), U_б2(Г4), "S"(Г1), "R"(Г7).

Примечание. На временной диаграмме необходимо измерить и записать длительность временных интервалов Т₁, Т₂ и Т. Синхронизацию осциллографа взять с гнезда Г6 "синхр."

Таблица 2

R3, кОм	10	20	30	40	50	70	90	110
Т1
Т2
Тизм.
Трасч.

4.5. Исследовать работу одновибратора.

Схема одновибратора и временная диаграмма ( рис 7)

Для этого установить R₃=110 кОм. Измерить длительность импульсов на гнезде Г16 U_к2 для различных значений потенциометра R_16.. Для каждого значения R₁₆ рассчитать длительность импульса: Т_и.расч.=0,7R16C5. С ₅ = 1 нф , R16 из табл.3

Данные занести в табл. 3 и построить графики Т_{и.измер.}=f(R16) и Т_и.расч.=f(R16). Снять временную диаграмму работы одновибратора для заданного значения резистора R16 (табл. 1) в точках "S"(Г1), U_к1(Г13), U_к2(Г16), U_б1(Г14), U_б2(Г15).

Примечание. На временной диаграмме необходимо измерить и записать длительность временных интервалов Т_И,ИЗМ., Т _И,РАСЧ,

Таблица 3

R16, кОм	10	20	30	40	50	70	90	100	110
Ти.измер.
Ти.расч.

4.6. Исследовать работу триггера.

Схема триггера и временная диаграмма работы ( рис.8)

Для этого установить R₃ в соответствии с вашим вариантом и снять временные диаграммы работы триггера в точках "S"(Г1), "R"(Г7), U_к1(Г9), U_к2(Г12), U_б1(Г10), U_б2(Г11).

4.7. Исследовать работу генератора линейно–изменяющегося напряжения.

Схема ГЛИН и временная диаграмма работы ( рис.8)

Для этого установить R₃ в соответствии с вашим вариантом.

Переключатель "SA1" поставить в положение II и снять осциллограммы с гнезда Г18 для R25=1 кОм; 25 кОм; 5 кОм; 20 кОм; 40 кОм.

Переключатель "SA1" поставить в положение I и снять осциллограмму с гнезда Г18. Пояснить принцип работы стабилизаторов тока.

4.8. Нарисовать (тпеоретически ) временную диаграмму работы стенда в точках Г1 – Г18 для заданных значений параметров импульсных устройств ( табл.1) рис.10

4.9. Снять экспериментально временную диаграмму работы стенда в точках Г1 – Г18 и сравнить с пунктом 4.8 . (рис.10)

Рис. 10 Временная диаграмма работы стенда «Импульсные устройства»

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен содержать:

• теоретическую часть ( не более 2 страниц )

• цель лабораторной работы;

• схему каждого исследуемого устройства;

• теоретическую временную диаграмму работы стенда в соответствии с заданием,

• экспериментальные временные диаграммы работы стенда в соответствии с заданием;

• таблицы измеренных и расчетных данных и графики;

• выводы по работе.

6. ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

1. Что называется мультивибратором?

2. Временная диаграмма работы мультивибратора.

3. Что такое симметричный мультивибратор?

4. Какими элементами определяется частота импульсов в мультивибраторе?

5. Чем отличается сигнал на гнездах Г5 и Г7?

6. Что представляют собой элементы R1C1, R7C4? Как выбираются номиналы этих элементов?

7. Каково назначение триггера?

8. В каком режиме работают транзисторы в триггере?

9. Каково назначение одновибратора?

10. Какими элементами определяется длительность импульсов в одновибраторе?

11. Какова область применения генератора пилообразного напряжения?

12. Каково назначение транзисторов VT7 и VT8 в схеме генератора?

13. Каково назначение резистора R25?

14. От чего зависит линейность в генераторе пилообразного напряжения?

ЛИТЕРАТУРА

1. Лаврентьев Б.Ф. Аналоговая и цифровая электроника: Учебное пособие. Йошкар-Ола, 2001.

2. Лаврентьев Б.Ф. Схемотехника ЭС , Учебное пособие . М. изд. «Академия» 2010.

3. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника. М: Радио и связь, 1996.

4. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. М: Из-во Мир, 1982.

5. Хорович П., Хилл У. Искусство схемотехники. М: Мир, 1996.

6. Фролкин В.Т. Импульсные и цифровые устройства. М: Радио и связь, 1992.