- •А. И. Тихонов, с. В. Бирюков, а. В. Бубнов информационно-измерительные и электронные приборы и устройства
- •Оглавление
- •I. Электронные приборы и устройства 8
- •II. Информационно-измерительные приборы и устройства 121
- •III. Индивидуальные задания 215
- •Введение
- •I. Электронные приборы и устройства
- •1. Лабораторные работы по электронике на стендах
- •1.1.1. Принцип работы схемы
- •1.2. Дифференцирующие цепи
- •1.2.1. Принцип работы схемы
- •2. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
- •3. Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 исследование вольт-амперных характеристик полупроводниковых диодов и простейших выпрямительных схем на их основе
- •1. Теоретические сведения
- •1.1. Вольт-амперная характеристика
- •1.2. Однополупериодный выпрямитель
- •1.3. Двухполупериодный мостовой выпрямитель (схема Греца)
- •2. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
- •3. Порядок выполнения лабораторной работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 исследование основных параметров и характеристик широкополосного усилителя на биполярном транзисторе
- •1. Задание к работе
- •2. Описание работы
- •3. Порядок проведения работы
- •3.1. Измерение коэффициента усиления
- •3.2. Измерение входного сопротивления Rвх усилителя
- •3.3. Измерение выходного сопротивления Rвых усилителя
- •3.4. Амплитудно-частотная характеристика (ачх)
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •1.2. Электронный усилитель и его основные нелинейные параметры
- •1.3. Двухсигнальный метод измерения коэффициентов интермодуляционных составляющих сигнала
- •2. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
- •3. Методика выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •1.2. Инвертирующий усилитель на основе операционного усилителя
- •2. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Методика выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •1.2. Теоретические основы анализа явления блокирования
- •1.3. Определение параметров нелинейности эу на основе измерения коэффициентов интермодуляции и блокирования
- •2. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
- •3. Методика выполнения работы
- •Контрольные вопросы к защите лабораторной работы
- •2. Лабораторные работы по электронике на эвм
- •Компьютерная лабораторная работа № 1 исследование интегрирующих и дифференцирующих четырехполюсников
- •1. Теоретические сведения
- •2. Домашнее задание
- •3. Экспериментальная часть
- •3.1. Задание
- •3.2. Порядок выполнения эксперимента
- •1. Домашнее задание
- •2. Экспериментальная часть
- •3.1. Задание
- •3.2. Порядок выполнения эксперимента
- •4. Содержание отчета
- •Вопросы к защите
- •Компьютерная лабораторная работа № 3 исследование основных параметров и характеристик электронного усилителя на биполярном транзисторе
- •1. Теоретические сведения
- •2. Домашнее задание
- •3. Экспериментальная часть
- •3.1. Задание
- •3.2. Порядок выполнения эксперимента
- •4. Содержание отчета
- •Вопросы к защите
- •Компьютерная лабораторная работа № 4 исследование основных параметров и характеристик электронного усилителя на полевом транзисторе
- •1. Теоретические сведения
- •2. Домашнее задание
- •3. Экспериментальная часть
- •3.1. Задание
- •3.2. Порядок выполнения эксперимента
- •4. Содержание отчета
- •Вопросы к защите
- •Компьютерная лабораторная работа № 5 исследование инвертирующего усилителя
- •1. Теоретические сведения
- •2. Домашнее задание
- •3. Экспериментальная часть
- •3.1. Задание
- •3.2. Порядок выполнения эксперимента
- •4. Содержание отчета
- •Вопросы к защите
- •Компьютерная лабораторная работа № 6 исследование мультивибратора
- •1. Теоретические сведения
- •2. Домашнее задание
- •3. Экспериментальная часть
- •3.1. Задание
- •3.2. Порядок выполнения эксперимента
- •4. Содержание отчета
- •2. Теоретические сведения
- •2.1. Метод амперметра и вольтметра
- •3. Порядок проведения работы
- •3.1. Измерение сопротивлений методом амперметра и вольтметра
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список к работе
- •Лабораторная работа № 2 исследование простейших измерительных преобразователей тока и напряжения для расширения пределов измерения приборов
- •1. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
- •2. Теоретические сведения
- •2.1. Шунты
- •2.2. Добавочные сопротивления
- •2.3. Измерительные трансформаторы переменного тока и напряжения
- •3. Порядок проведения работы
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список к работе
- •Лабораторная работа № 3 измерение электрических величин r, c, l с помощью мостовых схем
- •1. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
- •2. Теоретические сведения
- •2.1. Основное условие баланса мостовой схемы и его применение для точного измерения сопротивлений резисторов
- •2.2. Измерение емкости конденсаторов
- •2.3. Измерение индуктивностей катушек
- •3. Порядок проведения работы
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список к работе
- •Лабораторная работа № 4 электронный счетчик электрической энергии
- •1. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
- •2. Теоретические сведения и описание лабораторного стенда
- •2.1. Лабораторная установка
- •2.2. Функциональная схема электронного счетчика энергии
- •2.2.1. Импульсно-перемножающее устройство (ипу)
- •2.3. Принцип перемножения с помощью шим – аим
- •2.4. Импульсный интегратор (ии)
- •2.5. Соотношения, используемые при расчете
- •3. Порядок проведения работы
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список к работе
- •Лабораторная работа № 5 измерение параметров сигнала с помощью электронных приборов – осциллографа и частотомера
- •1. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
- •2. Теоретические сведения и описание работы
- •2.1. Электронно-лучевой осциллограф
- •2.1.1. Электронно-лучевая трубка
- •2.1.2. Функциональная схема электронного осциллографа и его принцип действия
- •2.1.3. Применение электронного осциллографа для измерений
- •2.2. Цифровой частотомер
- •3. Порядок проведения работы
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список к работе
- •2. Лабораторные работы по информационно-измерительной технике на эвм
- •Компьютерная лабораторная работа № 1 измерение сопротивлений резисторов приборами непосредственной оценки и определение погрешностей, вносимых приборами
- •1. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
- •2. Алгоритм работы программы для выполнения лабораторной работы
- •Приложение к работе
- •Компьютерная лабораторная работа № 2 исследование простейших измерительных преобразователей тока и напряжения для расширения пределов измерения приборов
- •1. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
- •2. Алгоритм компьютерной программы для выполнения лабораторной работы
- •Компьютерная лабораторная работа № 3 измерение электрических величин r, c, l с помощью мостовых схем
- •1. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
- •2. Алгоритм компьютерной программы для выполнения лабораторной работы
- •Лабораторная работа № 3 «измерение электрических величин r, c, l с помощью мостовых схем»
- •Библиографический список к работе
- •Компьютерная лабораторная работа № 4 электронный счетчик электрической энергии
- •1. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
- •2. Алгоритм компьютерной программы для выполнения лабораторной работы
- •Лабораторная работа № 4 «электронный счетчик электрической энергии»
- •1. Нажмите кнопку «Теория» и ознакомьтесь с методичкой.
- •2. Для начала лабораторной работы нажмите «Испытания».
- •Библиографический список к работе
- •Компьютерная лабораторная работа № 5 измерение основных параметров и характеристик широкополосного усилителя
- •1. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
- •2. Алгоритм компьютерной программы для выполнения лабораторной работы
- •2.1. Технические параметры исследуемого усилителя
- •2.2. Порядок выполнения лабораторной работы
- •Библиографический список к работе
- •Компьютерная лабораторная работа № 6 исследование блокирования усилительного каскада аппаратуры высокочастотной связи по линиям электропередачи
- •1. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
- •2. Краткие теоретические сведения о лабораторной работе и двухсигнальном методе измерения блокирования
- •2.1. Электронный усилитель и его основные нелинейные параметры
- •2.2. Двухсигнальный метод измерения коэффициента блокирования
- •3. Алгоритм компьютерной программы для выполнения лабораторной работы
- •3.1. Последовательность в выполнении программных задач
- •3.2. Краткое описание алгоритма решения задачи
- •3.3. Алгоритм выполнения работы
- •Контрольные вопросы к защите лабораторной работы
- •Библиографический список к работе
- •III. Индивидуальные задания
- •1. Домашнее расчетно-графическое задание по основам электроники
- •1.1. Методика расчета
- •1.2. Пример расчета
- •А) Эмиттерный резистор
- •Б) Сопротивления делителя r1 и r2
- •В) Сопротивление коллекторного резистора Rк
- •Г) Блокирующая ёмкость (эмиттерный конденсатор)
- •2. Динамические параметры
- •Варианты заданий к расчету усилительного каскада на бпт 1т 313 б
- •2. Домашнее задание (курсовая работа) по дисциплинам «информационно-измерительная техника и электроника» и «измерительная техника-датчики»
- •1. Пояснение тематики заданий
- •Использование аппроксимации реальной характеристики передачи усилителя по ю. Б. Кобзареву для 11 равноотстоящих точек напряжений смещения
- •Типовое задание «Определение параметров нелинейности усилителя аппаратуры вч связи по лэп на основе аппроксимации его коэффициента усиления и выбор оптимального режима»
- •2. В зависимости от заданных условий решить одну из следующих задач.
- •Конкретный пример
- •Последовательность решения задачи
- •Типовое задание «Определение параметров нелинейности по интермодуляции и блокированию и выбор оптимального режима преобразователя частоты аппаратуры вч связи по лэп» Задание на курсовую работу
- •Основы обобщенного анализа нелинейных явлений в преобразователе частоты и получение исходных формул
- •Библиографический список
Последовательность решения задачи
1. По вышеописанной методике находим теоретический полином , аппроксимирующий заданную экспериментальную характеристику, а затем по формулам (10) и (31) вычисляем значения его производных по напряже- нию .
;
;
;
;
;
.
Подставляя
в найденные
,
,
и
значения
и вычислив затем коэффициент усиления
(формула 31) при наличии помехи при
некоторых значениях ее амплитуды,
например, при
=
0,5 и 1 В, определим искомое значение
.
Результаты вычислений сведем в табл.
6, 7 и 8.
Таблица 6
, В |
0,6 |
1,0 |
1,4 |
2,0 |
2,8 |
3,2 |
3,6 |
4,0 |
|
4,055 3459 |
8,926 2713 |
12,534 307 |
16,013 656 |
18,873 5 |
19,6214 |
20,041 58 |
20,30 1148 |
|
0,407 173 |
-2,219 3031 |
-1,771 4141 |
-0,705 537 |
-0,758 434 |
-0,530 69 |
-0,148 45 |
-1,09 98 |
|
3,098 339 |
1,121 6726 |
0,095 9977 |
-0,242 3938 |
0,147 448 |
0,103 246 |
-0,455 791 |
-1,796 132 |
|
0,211 3709 |
0,165 1024 |
0,118 834 |
0,049 4312 |
-0,043 1057 |
-0,089 3742 |
-0,135 6427 |
-0,181 9112 |
Таблица 7
Амплитуда помехи = 0,5 В
, В |
0,6 |
1,0 |
1,4 |
2,0 |
2,8 |
3,2 |
3,6 |
4,0 |
|
4,354 0878 |
8,444 1298 |
12,099 309 |
15,822 895 |
18,692 434 |
19,493 784 |
19,973 863 |
19,911 098 |
|
1,073 |
0,946 |
0,965 |
0,988 |
0,99 |
0,993 |
0,996 |
0,98 |
Таблица 8
Амплитуда помехи = 1,0 В
, В |
0,6 |
1,0 |
1,4 |
2,0 |
2,8 |
3,2 |
3,6 |
4,0 |
|
7,772 |
7,993 |
10,977 |
15,115 |
16,944 |
18,219 |
19,302 |
17,223 |
|
1,916 |
0,895 |
0,875 |
0,943 |
0,959 |
0,973 |
0,963 |
0,848 |
Таблица 9
Амплитуда помехи = 1,7 В
|
0,6 |
1,0 |
1,4 |
2,0 |
2,8 |
3,2 |
3,6 |
4,0 |
|
36,211 689 |
15,865 975 |
11,085 066 |
13,143 306 |
16,872 661 |
16,792 753 |
12,531 665 |
-2,269 64 |
|
8,929 |
1,777 |
0,884 |
0,820 |
0,894 |
0,855 |
0,625 |
-0,11 |
По
данным (табл. 6–9) строим зависимости
коэффициента блокирования
в функции от напряжения смещения
при двух значениях амплитуд (рис. 5). На
этом же рисунке совмещены экспериментальная
и теоретическая
кривые, которые во всем интервале
напряжения смещения
практически сливаются, что свидетельствует
о высокой точности аппроксимации.
Рассматривая графики (рис. 4–5), отражающие полученные результаты, делаем вывод, что расчетные данные хорошо согласуются с экспериментом и позволяют с помощью метода МКП не только определять параметры «тонкой» ( ) и «грубой» ( ) нелинейностей, но и указать оптимальный и допустимый по этим показателям режим усилителя. На рис. 6 также отражены экспериментальный Кэ и теоретический Во коэффициенты усиления, подтверждающие высокую точность аппроксимации, а следовательно, ее безупречную пригодность для последующего анализа и расчета показателей нелинейности и сведения к минимуму методической погрешности.
Рис. 6. Зависимости коэффициента блокирования δбл от напряжения смещения Uзи при различных амплитудах помехи Uп
Выводы
Из рассмотрения полученных в результате расчета графиков (рис. 6) заключаем, что допустимый режим по блокированию, при котором имеет место приемлемое значение коэффициента усиления и допустимое блокирование (не более 20 %), соответствует интервалу смещений транзистора 2П902А Uзи = 2,8… 3,3 В и амплитуде помехи не более 1,7 В.
При амплитуде напряжения помехи 1 В блокирование усилителя является допустимым во всем интервале напряжений смещения.
Таблица вариантов для решения первой задачи
Определить коэффициент блокирования усилителя и допустимый по блокированию режим, при котором коэффициент блокирования не превышает 20 %. При этом расчет производится при ранее выбранном оптимальном смещении по параметру Н3.
Вариант |
Амплитуда напряжения помехи, В |
Вариант |
Амплитуда напряжения помехи, В |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
0–1,0 0–1,5 0–1,75 0–2,0 0–2,25 0–2,5 0–3,0 0–3,25 0–3,5 0–4,0 |
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 |
0–0,75 0–1,0 0–1,25 0–1,65 0–1,85 0–2,15 0–2,2 0–2,3 0–2,75 0–3,1 |
Таблица вариантов для решения второй задачи
Определить степени блокирования усилителя на полевом или биполярном транзисторах при различной амплитуде напряжения помехи. При этом расчет производится для заданной фиксированной амплитуды напряжения помехи во всем диапазоне напряжения смещения.
Вариант |
Амплитуда напряжения помехи, В |
Вариант |
Амплитуда напряжения помехи, В |
1 |
0,5 |
11 |
1,0 |
2 |
0,55 |
12 |
1,25 |
3 |
0,6 |
13 |
1,3 |
4 |
0,65 |
14 |
1,35 |
5 |
0,7 |
15 |
1,4 |
6 |
0,75 |
16 |
1,5 |
7 |
0,8 |
17 |
1,75 |
8 |
0,85 |
18 |
1,8 |
9 |
0,9 |
19 |
1,9 |
10 |
0,95 |
20 |
2,0 |
В
результате полученного графика, т.е.
зависимости степени блокирования δБЛ
от напряжения на управляющем электроде
транзистора [δБЛ
=
f(UЗИ)
или δБЛ
=
f(UБЭ)]
при заданной амплитуде напряжения
помехи UП,
оценить оптимальный по блокированию
режим, при котором блокирование не
превышает
20 %, т.е. находится в пределах
.
