Эл и схем / ЭиСХ.ч.1.Метод.разраб. по ЛР

Федеральное агентство связи. Государственное образовательное учреждение профессионального высшего образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Кафедра радиоприемных устройств

УТВЕРЖДАЮ

зав. кафедрой РПУ д.т.н., профессор ________Тяжев А.И.

«__»__________2008г

Методическая разработка

к лабораторным работам по учебной дисциплине «Электроника и схемотехника» по специальности 090106 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» для студентов дневного и заочного факультетов

Часть 1 «Электроника и схемотехника аналоговых устройств»

Разработал:

к.т.н., доцент Галочкин В.А. Под редакцией д.т.н., проф. Тяжева А.И.

Самара

2008 г.

Содержание

1. Лабораторная работа № 1

Исследование схем смещения и стабилизации режима транзисторов

1.Цель работы……………………………………………………. …6

2.Краткое изложение теоретических сведений………………… …6

3.Литература……………………………………………………...……6

4.Домашнее задание студентам для подготовки к выполнению лабораторных работ………………………………...………………………….6

5.Подготовка оборудования к выполнению лабораторной

работы………………………………………………………….………………..7

6.Порядок выполнения работы:

-задание 1. Исследование схемы смещения фиксированным током…………………………………………………………………………….9

-задание 2. Исследование схемы смещения фиксированным напряжением……………………….………………………………………….10

-задание 3. Исследование схемы эмиттерной стабилизации положения рабочей точки…………………………………………………….11

-задание 4. Исследование схемы термокомпенсации ……. …13

-задание 5 Исследование схемы с генератором стабильного тока …………………………………………………………………………. 14

7.Содержание отчета……………………………………....………...16

8.Контрольные вопросы к зачету по лабораторной работе.............16

9.Приложение №1 «Краткие теоретические сведения; исход-

ные данные для расчетов». Сравнение с экспериментом…………………. 17

9.1.Схема с фиксированным током……………………………..17

9.2.Схема с фиксированным напряжением…………………….18

9.3.Схема с эмиттерной стабилизацией………………………..19

10.Приложение №2 «Форма титульного листа для отчета по лабораторной работе……………………………………………………....... 20

2.Лабораторная работа № 2

Исследование свойств биполярного транзистора при включении его по схеме с ОБ, ОЭ, ОК

1.Цель работы………………………………………………………..21

2.Краткое изложение теоретических сведений………………........21

3.Литература………………………………………………………....22

2

4.Домашнее задание студентам для подготовки к выполнению лабораторных работ…………………………………………………………..22

5.Подготовка оборудования к выполнению лабораторной

работы………………………………………………………………………….22

6. Порядок выполнения работы:

- задание 1. Исследование схемы включения УЭ с ОЭ ………..24 - задание 2. Исследование схемы включения УЭ с ОБ………...26

-задание 3. Исследование схемы включения УЭ с ОК………...28

7.Содержание отчета…………………………………………………31

8.Контрольные вопросы к зачету по лабораторной работе……….32

9.Приложение №1. «Краткие теоретические сведения; исходные данные для расчетов; обработка результатов эксперимента»:

9.1.Расчетная часть…………………………………………………33

9.2.Пояснения к теоретическим расчетам…………………..........33

9.3.Обработка результатов эксперимента………………………...34

9.4.Данные для построения логарифмической шкалы…………..35 10. Приложение №2 «Форма титульного листа для отчета по

лабораторной работе………………………………………………………….

3. Лабораторная работа № 3

Исследование свойств отрицательной обратной связи

1.Цель работы…………………………………………………… …36

2.Краткое изложение теоретических сведений………………….....36

3.Литература…………………………………………………….........36

4.Домашнее задание студентам для подготовки к выполнению лабораторных работ……………………………………………......................37

5.Подготовка оборудования к выполнению лабораторной

работы………………………………………………………………………….37

6.Порядок выполнения работы:

-задание 1. Исследование влияния ООС на усилительные свойства усилителя и стабильность сквозного коэффициента усиления напряжения

1.1.Режим работы усилителя без ООС………………………39

1.2.Режим работы усилителя с параллельной ООС по напряжению…………………………………………………………………...40

1.3.Режим работы усилителя с последовательной ООС

по току………………………………………………………………………...41

1.4.Режим работы усилителя с комбинированной ООС

по входу и выходу…………………………………………………………….41

3

1.5.Режим работы усилителя с последовательной ООС

по току при напряжении питания +6 В…………………………………….43

1.6. Расчет относительной нестабильности сквозного коэффициента усиления ……………………………………………………..43

-задание 2. Исследование влияния ООС на АЧХ усилителя…….43

-задание 3. Исследование влияния ООС на входное сопротив-

ление усилителя……………………………………………………………….44

-задание 4. Исследование влияния ООС на выходное сопро-

тивление усилителя…………………………………………………………..45

7.Содержание отчета…………………………………………...........46

8.Контрольные вопросы к зачету по лабораторной работе……….47

9.Приложение №1 «Краткие теоретические сведения; исходные данные для расчетов»:

9.1.Основные сведения об обратных связях в усилительных устройствах…………………………………………………………………....48

9.2.Расчетная часть………………………………………………..55

9.3.Данные для построения логарифмической шкалы………....55

10.Приложение №2 «Форма титульного листа для отчета по лабораторной работе………………………………………………………….

4. Лабораторная работа № 4

Исследование широкополосного и импульсного каскадов

1.Цель работы…………………………………………………….......57

2.Краткое изложение теоретических сведений………………….....57

3.Литература……………………………………………………….....57

4.Домашнее задание студентам для подготовки к выполнению лабораторных работ…………………………………………………………..58

5.Подготовка оборудования к выполнению лабораторной

работы………………………………………………………………………….59

6.Порядок выполнения работы:

-задание 1. Исследование некорректированного каскада………60.

-задание 2. Исследование каскада с частотно-независимой отрицательной обратной связью …………………………………………....64

-задание 3. Исследование каскада с высокочастотной эмит-

терной коррекцией…………………………………………………………....65

-задание 4. Исследование каскада с низкочастотной коррек-

цией……..……………………………………………………………………..66

-задание 5. Исследование временных характеристик каскада….68

7.Содержание отчета…………………………………………………68

8.Контрольные вопросы к зачету по лабораторной работе……….69

4

9. Приложение №1 «Широкополосные и импульсные усилии-

тели»:

9.1.Основные понятия……………………………………………...70

9.2.Некорректированный каскад ………………………………….71

9.3.Каскад с частотно-независимой ООС…………………………72

9.4.Каскад с высокочастотной эмиттерной коррекцией ………...74

9.5.Каскад с низкочастотной коррекцией…………………………75

9.6.Расчетная часть…………………………………………………76

9.7.Данные для построения логарифмической шкалы…………..77

10.Приложение №2 «Форма титульного листа для отчета по лабораторной работе…………………………………………………………

5

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ СМЕЩЕНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОЧЕЙ ТОЧКИ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.Исследование цепи смещения биполярных транзисторов с фиксированным током базы и фиксированным напряжением база-эмиттер.

2.Исследование стабилизации положения рабочей точки схемой эмиттерной стабилизации, схемой термокомпенсации и схемой с генератором стабильного тока.

3.Исследование влияния температурной нестабильности положения рабочей точки на величину выходного неискаженного напряжения.

2. КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ СВЕДЕНИЙ

Изложение теоретических сведений студенты могут найти:

-в лекционных материалах;

-в приложении к данной лабораторной работе;

-в ниже рекомендуемой литературе

3. ЛИТЕРАТУРА

1.“Электроника и схемотехника»”. Часть 1. «Электроника и схемотехника аналоговых устройств». Конспект лекций. Галочкин В.А. ПГАТИ. Кафедра РПУ. Самара. 2008 г.

2.Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств.- М.: Радио и связь, 1997

3.Ногин В.Н. Аналоговые электронные устройства. М.: Радио и связь, 1992 г

4.Методическая разработка к лабораторным работам по дисциплинам «Схемотехника аналоговых электронных устройств» и «Основы схемотехники». Часть 1. Рында А.И. ПГАТИ. Самара. 2003 г.

4.ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ СТУДЕНТАМ

4.1.Изучить по указанной выше литературе правила и схемотехнику установки рабочей точки транзистора;

4.2.Изучить причины температурной нестабильности положения рабочей точки;

4.3.Изучить принципы стабилизации и схемотехнику стабилизации положения рабочей точки транзистора (эмиттерная стабилизация; термостабилизация; стабилизация с применением генераторов стабильного тока);

6

4.4. Предварительно выполнить теоретические расчеты (см. приложение к лабораторной работе).

5. ПОДГОТОВКА ОБОРУДОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Настоящая методическая разработка посвящена описанию лабораторной работы, которую выполняют на компьютере с помощью программы Electronics Workbench - версия 5.12. Для выполнения лабораторной работы необходимо открыть окно Electronics Workbench:

1.Найти на рабочем столе компьютера ярлык «Лаб. работы» и открыть их двойным нажатием левой кнопкой мыши;

3.Найти и открыть ярлык «Open»;

4.В открывшемся окне выбрать курсором адрес «TUTORIAL» и дать команду «OK»;

5.В открывшемся окне выбрать курсором «Лаб. №1» и дать команду

«OK»;

6.В открывшемся окне выбрать курсором и дать команду «OK» для выбора:

«Lb1.ES.ewb» - схемы эмиттерной стабилизации;

«Lb1.FT.ewb»- схемы установки смещения фиксированным

током;

«Lb1.FN.ewb»- схемы установки смещения фиксированным напряжением;

«Lb1.TKE.ewb»- схемы термокомпенсации; «Lb1.GST.ewb» - схемы c генератором стабильного тока.

К достоинствам данной программы следует отнести: возможность моделировать электронную схему; возможность изменять параметры элементов схемы и входного сигнала и наблюдать их влияние на измеряемые параметры; возможность имитации пользования различными измерительными приборами.

7

Пользуясь (см. рис.) библиотекой компонентов, можно найти необходимые для создания схемы компоненты и перенести их на рабочее поле окна. Символ компонента переносится в окно построения схемы с помощью мыши при нажатой левой кнопке. При двойном щелчке по выбранному компоненту (или по контекстному вызову) открывается окно, с помощью которого устанавливаются требуемые параметры.

После размещения компонентов схемы производится их соединение с помощью проводников. Для подключения проводника курсор с помощью мыши подводится к выводу элемента. После появления черной точки следует нажать левую кнопку мыши и, удерживая ее, потянуть проводник к выводу другого элемента до появления на нем такой же черной точки.

После построения схемы программа моделирования активизируется кноп - кой

вправом верхнем углу окна.

Вметодической разработке некоторые схемы приведены с показаниями измерительных приборов. Это позволит студентам проверить правильность собранных схем.

Внимание! Для установки необходимой температуры необходимо двойным щелчком левой кнопкой мыши по транзистору открыть диалоговое окно, в котором выбрать закладку Analysis Setup и убрать галочку (если она стоит) Use global temperature, и установить требуемую температуру.

Результаты исследований оформляются в виде отчета.

8

6. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

До начала работы необходимо выбрать и согласовать с руководителем вариант выполнения, представленный в табл. №1:

Задание 1. Исследование схемы смещения фиксированным током

Рассмотрим два режима работы данной цепи: статический и динамический.

1.1Статический режим.

Определить величину тока покоя I0k и напряжение покоя U 0k по показаниям

амперметра и вольтметра при начальной температуре t1. Для этого активизировать схему кнопкой, находящейся в правом верхнем углу экрана, амперметр покажет значение тока покоя I0k , а вольтметр напряжение покоя

U 0k . Как видно из рис.1 (в качестве примера), для выбранного транзистора

9

2N3904 (≈КТ375А) U 0k = 7,502 В, I0k =3,749 мА при t10 = 250 C . Затем все измерения повторить при t20 .

Результаты измерения занести в табл. 2.

Рис. 1

1.2. Динамический режим.

Собрать схему, представленную на рис. 2. Установить начальную температуру транзистора t1, перевести вольтметр и амперметр в режим измерения переменного сигнала (АС). Для этого необходимо двойным щелчком левой кнопкой мыши по вольтметру и амперметру открыть диалоговое окно, в котором поменять режим DC на AC. Установить частоту входного сигнала f = 1кГц; амплитуду входного сигнала Uг = 0,2 В. Активизировать схему. Затем постепенно увеличивая выходное напряжение генератора до 0,6В, следить за формой выходного сигнала на экране осциллографа. Для этого необходимо двойным щелчком левой кнопкой мыши по осциллографу открыть диалоговое окно. Нажать на Expand; задать

Time base: 0,50 ms/div; Channel A: 5 V/Div, режим АС. Затем зафиксировать максимальное выходное напряжение на вольтметре, при котором ещё не заметны на глаз искажения на осциллографе, является максимальным неискаженным выходным напряжением Uвых макс.

После чего проделать те же действия для температуры t2. Результаты измерения занести в табл. 2.

10