ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Физический факультет

Кафедра радиофизики

Практикум по радиоэлектронике

Методическое руководство к вводной части практикума

Учебное пособие

Новосибирск

2009

УДК 621.3.01

ББК з-84я73-4

П691

Практикум по радиоэлектронике: Методическое руководство / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2009. 70 с.

ISBN-978-5-94356-736-0

Сборник содержит методические руководства к лабораторным работам практикума по радиоэлектронике для студентов второго курса физического факультета. Данный набор лабораторных работ составляет вводную часть практикума. Описания лабораторных работ содержат теоретическую и практическую части, где приведены основные сведения, необходимые для предварительных расчетов и выполнения практических заданий.

Выполняя лабораторные работы, студенты изучают свойства пассивных элементов (резисторов, конденсаторов, индуктивностей, трансформаторов), устройство, принцип работы и параметры транзисторов и операционных усилителей, макетируют и отлаживают стандартные схемы включения, характерные электронные узлы.

Составители: Е. В. Быков , Р. В. Воскобойников , А. В. Иванов ,

Г. И. Кузин , Н. Н. Лебедев , Л. В. Кулина ,

О. А. Тенекеджи 

Рецензент И. А. Запрягаев

Ответственная за выпуск О. А. Тенекеджи

Издание подготовлено в рамках выполнения инновационно-образовательной программы «Инновационные образовательные программы и технологии, реализуемые на принципах партнерства классического университета, науки, бизнеса и государства» национального проекта «Образование»

ISBN-978-5-94356-736-0

Новосибирский государственный университет, 2009

Оглавление

Новосибирск 1

2009 2

Лабораторная работа № 1 RLC элементы 7

1. Введение 7

2. Резистор 7

3. Конденсатор 8

4. Катушка индуктивности 14

5. Трансформатор 18

Эти уравнения равносильны следующим: 22

Последнее уравнение является контурными уравнениями, которые соответствуют схеме рис.1.13 б. Следовательно, эта схема может рассматриваться в качестве замещения трансформатора без ферромагнитного сердечника. 22

6. Квазистационарные процессы. RC и RL цепи 22

7. RLC-контур. Свободные колебания 26

8. Практическая часть 28

Литература. 31

Приложение 32

Лабораторная работа № 2 Биполярные транзисторы 34

1. Введение 34

2. История создания усилительных приборов 36

3. Устройство и работа биполярного транзистора 37

3.1. p-n переход и полупроводниковые диоды 37

3.2. Устройство биполярного транзистора 40

3.3. Диодная модель 41

3.4. Модель Эберса-Молла 42

4. Каскады на биполярных транзисторах 42

4.1. Каскад с общим коллектором (эмиттерный повторитель) 43

4.2. Каскад с общим эмиттером 44

4.3. Каскад с общей базой 45

4.4. Дифференциальный усилитель 46

4.5 Источник тока 46

5. Практическая часть 47

5.1. Указания к работе 47

5.2 Эмиттерный повторитель 49

5.3. Каскад с общим эмиттером 50

5.4. Каскад с общей базой 51

5.5. Дифференциальный каскад 51

5.6. Источник тока 51

5.7. Некорректные схемы 52

5.8. Согласование каскадов 52

Литература 53

Лабораторная работа № 3 Полевые транзисторы 54

1. Устройство и работа полевого транзистора 54

1.1. Классификация и устройство полевых транзисторов 54

1.2. Устройство полевого транзистора с p-n переходом 55

1.3. Линейная модель полевого транзистора 58

2. Каскады на полевых транзисторах 58

2.1. Истоковый повторитель 58

2.3. Источник тока 60

3. Практическая часть 60

3.1. Указания к работе 60

3.2. Истоковый повторитель 62

3.3. Каскад с общим истоком 63

3.4. Источник тока 63

3.5. Согласование каскадов (теоретическое) 64

Литература 64

Лабораторная работа № 4 Операционные усилители 65

1. Введение 65

2. Параметры операционных усилителей 68

3. Схемы включения операционных усилителей 72

4. Практические задания 76

4.1. Измерение (U_см), (f_), (I_вх), (I_вх) 77

4.2. Наблюдение температурного дрейфа и низкочастотного шума 77

4.3. Интегратор 78

4.4. Компаратор с гистерезисом 79

4.5. Прецизионный выпрямитель 79

4.6. Измерение малых сопротивлений 79

4.7. Измерение э.д.с. термопары 80

Контрольные вопросы 80

Литература 80

Лабораторная работа № 1 rlc элементы

1. Введение

Лабораторная работа посвящена изучению пассивных элементов радиоэлектроники и схем их включения. В методическом пособии приводятся основные параметры и стандартные схемы включения пассивных элементов, таких как резистор (R), конденсатор (C), катушка индуктивности (L) и трансформатор.

В задачу студента входит изучение основных параметров пассивных элементов и схем их включения.

Оборудование. Осциллограф, RLC-метр, генератор сигналов.

2. Резистор

Резистор – пассивный элемент электрической цепи, в идеале характеризуемый только сопротивлением электрическому току, т. е. для идеального резистора в любой момент времени должен выполняться закон Ома, а именно, мгновенное значение напряжение на резисторе пропорционально току проходящего через него:

. (1.1)

В действительности же резисторы в той или иной степени обладают также паразитной емкостью, паразитной индуктивностью и нелинейностью вольтамперной характеристики.

Обозначение резисторов на схемах. В России условные графи- ческие обозначения резисторов на схемах должны соответствовать ГОСТ 2.728  74. В приложении в табл. 1.1 приведены примеры обозначений резисторов различной мощности.

Рис. 1.1. Обозначения принятые: а) в России и Европе; б) в США

На рис. 1.1 показаны различия в обозначениях принятых в России и Европе от обозначений принятых в США.

Рис. 1.2. Последовательное соединение резисторов

Цепи, состоящие из резисторов. При последовательном соединении резисторов (рис. 1.2) их сопротивления складываются.

. (1.2)

Рис. 1.3. Параллельное соединение

При параллельном соединении резисторов (рис. 1.3) складываются величины, обратно пропорциональные сопротивлению, т. е.

. (1.3)

Зависимость сопротивления от температуры. Сопротивление металлических и проволочных резисторов немного зависит от температуры. При этом зависимость от температуры практически линейная

. (1.4)

Коэффициент  называют температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Типовое значение для МЛТ  = ± 1,210^5. Такая зависимость сопротивления от температуры позволяет использовать резисторы в качестве датчиков температуры.

Шум резисторов. Даже идеальный резистор при температуре выше абсолютного нуля является источником шума.

При частоте, существенно меньшей чем (где k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура резистора, h – постоянная Планка (для комнатной температуры Гц)) спектр теплового шума равномерный («белый шум»), спектральная плотность шума . Видно, что чем больше сопротивление, тем больше эффективное напряжение шума, которое пропорционально квадратному корню из температуры.