Лабы КЭТ 2й семестр / 9205_Ромашкин_Лаб_1_КЭТ

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МНЭ

отчет

по лабораторной работе №1

по дисциплине «Компоненты электронной техники»

Тема: «Определение частотных характеристик пассивных элементов с использованием измерителя иммитанса типа Е7-2О»

Студент гр. 9205		Ромашкин В.Г.
Преподаватель		Пермяков Н.В.

Санкт-Петербург

2021

Пассивные элементы электронной техники - конденсаторы, резисторы и катушки индуктивности служат для перераспределения и регулирования напряжений, токов и мощностей в отдельных) участках электрических схем. К основным параметрам конденсатора относят номинальную емкость C_ном, температурный коэффициент емкости ТКЕ, тангенс угла потерь tg δс. Номинальная расчётная) емкость конденсатора зависит от его конструкции, геометрических размеров, а также от диэлектрической проницаемости используемого в нем диэлектрика. Точность, с которой обеспечивается получение номинальной емкости, характеризуется значением допуска в процентах относительно номинала. Номинальные емкости и допуски конденсаторов (так же, как номинальные сопротивления и допуски резисторов) нормализованы и выбираются из стандартных числовых рядов (см. прил. | и 2, табл. П.1 и П.2). Номинальные емкости конденсаторов и сопротивления резисторов общего назначения (с допускам" ±5, ±10, ±20 и ±30 %) должны соответствовать числам, приведенным в табл. П.1 или полученным умножением этих чисел на 10n, где n=0, ±1, 2, З,... . Обозначения допуска в виде русских или латинских буквенных индексов указаны в табл. П.2. Для современных конденсаторов маркировка номинальных емкостей и допусков указывается в виде буквенно-цифрового кода в русской или в международной (латинской) транскрипции. Номинальные емкости менее 10^-10 Ф обозначаются в пикофарадах (буквенный индекс П, или p) С_ном, от 10^-10 до 10^-7 Ф в нанофарадах (индекс Н, или n), а С_ном > 10^-7 Ф обозначаются в микрофарадах (индекс М, или μ). При дробных значениях номинальных величин буквы, обозначающие единицы измерения, ставятся на месте запятой. Буквенное обозначение допуска указывается сразу после кода номинальной емкости, например: C_ном= 1500 пФ +5 % кодируется как 1Н5И, или 1n5J; C_ном=0,1 мкФ +20%М1В, или μ1М; Температурный коэффициент емкости α_с (или ТКЕ) отражает отклонение емкости, обусловленное изменением температуры, и, следовательно, характеризует температурную стабильность емкости конденсатора. Общее определение этого параметра соответствует выражению

α_с=TKE(1/C)(dC/dt)

Нормировать (задать) α_с конденсатора можно в том случае, если зависимость емкости конденсатора от температуры носит линейный характер, что имеет место для конденсаторов, в которых используются материалы с мгновенными видами поляризации (электронная и ионная). В зависимости от того, какой из этих видов поляризации преобладает, ТКЕ будет иметь положительный или отрицательный знак. Тогда, задав при комнатной температуре t_к номинальную емкость С_ном и α_с, можно определить емкость при любой другой температуре t (с учетом знака α_с): С=С_ном[1+ α_с (t-t_k)]. Приняты условные обозначения нормированного (α_с, содержащие букву и цифры (они маркируются на конденсаторе). Цифры показывают значение α_с в миллионных долях изменения емкости, отнесенных к 1°, а буква, стоящая перед цифрами, обозначает знак ТКЕ: М, или N- отрицательный П или Р - положительный; для конденсаторов с α_с = 0 используется индекс МП0, или NР0 (табл. 1.1).

Обработка результатов

Определение частотных характеристик пассивных элементов с использованием измерителя иммитанса типа Е7-2О

1. Резистор. Маркировка 51КР|||

Измеряемые значения	Частоты, при которых проводились наблюдения
	100Гц	1МГц
C	0,015нФ	0,4пФ
R	52,3 кОм	50,65 кОм
L	0,99 кГн	9999,9мкГн
Ζ	52,31 кОм	50,26 кОм
φ	-0,02°	-7,05°
Q(R)	-	0,1268
Q(L)	-	0,1267

2. Резистор. Маркировка стерлась

Измеряемые значения	Частоты, при которых проводились наблюдения
	100Гц	1МГц
C	0,9пФ	0,46пФ
R	11,02 МОм	8.3 МОм
L	99,9 кГн	9,99 мГн
Ζ	11,03 МОм	0,342 МОм
φ	-0,04°	-87,9°
Q(R)	0,0009	23,9
Q(L)	0,0012	25,4

3. Резистор. Маркировка 7К8 МТ-1 15КИ

Измеряемые значения	Частоты, при которых проводились наблюдения
	100Гц	1МГц
C	0,017нФ	0,44пФ
R	14,79 кОм	14,45 кОм
L	0,9 кГн	9,999мГн
Ζ	14,79 кОм	14,43 кОм
φ	0°	-2,42°
Q(R)	0,0001	0,042
Q(L)	0,0001	0,042

4. Резистор. Спиральный

Измеряемые значения	Частоты, при которых проводились наблюдения
	100Гц	1МГц
C	240 мФ	2,658 нФ
R	50,1 мОм	1700 мОм
L	10,3 мкГн	953 нГн
Ζ	50,2 мОм	59,9 Ом
φ	7,28°	88,37°
Q(R)	0,12	35,2
Q(L)	0,13	35,2

5. Резистор. Маркировка отсутствует.

Измеряемые значения	Частоты, при которых проводились наблюдения
	100Гц	1МГц
C	9999,9 мкФ	11,05 нФ
R	5003 мОм	4845 мОм
L	0,7 мкГн	2283 нГн
Ζ	5003 мОм	15,2 Ом
φ	0°	71,38°
Q(R)	0,0001	2,97
Q(L)	0,0001	2,97

6. Конденсатор. Маркировка Н90 22n.

Измеряемые значения	Частоты, при которых проводились наблюдения
	100Гц	1МГц
C	0,015нФ	0,4пФ
R	52,3 кОм	50,65 кОм
L	0,99 кГн	9999,9мкГн
Ζ	52,31 кОм	50,26 кОм
φ	-0,02°	-7,05°
Q(R)	-	0,1268
Q(L)	-	0,1267

7. Конденсатор. Маркировка 68 nM W D8

Измеряемые значения	Частоты, при которых проводились наблюдения
	100Гц	1МГц
C	75,5нФ	87,1 нФ
R	9200 кОм	187,3 МОм
L	33,5 Гн	289,5 нГн
Ζ	21 кОм	1832 МОм
φ	-89,87°	-84,2°
Q(R)	435	9,8
Q(L)	428	9,8

Частота	0,025	0,05	0,1	0,2	0,5	1	2	5	10	20	50	100	200	500	1000
Z кОм	84,1	42,1	21,06	10,5	4,2	2,1	1,06	0,424	0,213	0,107	0,043	0,022	0,011	0,004	0,002
-φ°	89,9	89,9	89,8	89,8	89,8	89,78	89,7	89,62	89,53	89,42	89,03	88,7	88,12	86	84

Рисунок 1.1

8. Конденсатор. Маркировка 3Н6И

	Измеряемые значения						Частоты, при которых проводились наблюдения
							100Гц					1МГц
	C						3538 пФ					3,48 нФ
	R						520 МОм					3260 МОм
	L						716,5 Гн					7275 нГн
	Ζ						450 кОм					45,8 Ом
	φ						89,9°					-85,95°
	Q(R)						650					14,1
	Q(L)						570					14,1
Частота		0,025	0,05	0,1	0,2	0,5		1	2	5	10		20	50	100	200	500		1000
Z кОм		1799	899,3	450,1	225,1	90,16		45,1	22,55	9,025	4,512		2,256	0,903	0,452	0,226	0,091		0,046
-φ°		89,93	89,89	89,92	89,9	89,91		89,94	89,93	89,95	89,97		89,94	90,03	89,96	89,92	87,57		85,93

Рисунок 1.2

9. Конденсатор. Маркировка 10n.

Измеряемые значения	Частоты, при которых проводились наблюдения
	100Гц	1МГц
C	9789 пФ	8,9 нФ
R	12,3 МОм	1631 мОм
L	278 Гн	2843 нГн
Ζ	162 кОм	17,9 Ом
φ	-89,3°	-84,8°
Q(R)	82	10,9
Q(L)	78	10,9

10. Катушка индуктивности. Маркировка SK 0835

Измеряемые значения	Частоты, при которых проводились наблюдения
	100Гц	1МГц
C	66,8 мФ	784 нФ
R	21,6 мОм	395 Ом
L	38,4 мкГн	32,3 мкГн
Ζ	32,4 мОм	180 Ом
φ	48,1°	62,0°
Q(R)	1,1	1,9
Q(L)	1,1	1,9

11. Катушка индуктивности. Маркировка DH 6003V

Измеряемые значения	Частоты, при которых проводились наблюдения
	100Гц	1МГц
C	41 мФ	17,87 пФ
R	13мОм-5кОм (нестабильное)	109 кОм
L	61 мГн	1420 мкГн
Ζ	39 Ом	8900 Ом
φ	78,0°	-85,3°
Q(R)	2-10	12
Q(L)	2-16	12

Эквивалентные схемы исследованных элементов:

• Для резистивных элементов (1,2,3,4,5)

• Для ёмкостных элементов (6,7,8,9)

• Для индуктивных элементов (10,11)

Вывод: в данной лабораторной работе нами был исследован ряд резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности. Заранее отмечу, что некоторые из показаний прибора Е7-20 слишком не правдоподобны и будут считаться ложными (например, индуктивность 99,9 кГн кажется мне подозрительно большой, видимо прибор не может установить реальное значение).

В ходе работы, мной были построены частотные зависимости полного сопротивления Z от частоты для 7-го и 8-го элементов (конденсаторы). Графики этих зависимостей изображены на рисунках 1.1 и 1.2, по ним видно, что с ростом частоты полное сопротивление Z линейно и достаточно быстро уменьшается с ростом частоты.

К сожалению, не получилось построить зависимость емкости сегнетокерамического конденсатора от постоянного напряжения смещения из-за технических ограничений.

Рассматриваемые элементы недостаточно хороши для работы при очень высоких частотах. Максимальная частота, на которой мы проводили измерения- 1МГц, что не так и много для современной аппаратуры. Лучше всего на ВЧ показали себя следующие элементы:

Резистор №1 и №3, их значения сопротивления не сильно изменились, ёмкость снизилась, индуктивность повела себя странно, возможно прибор дал сбой. Спиральный резистор для ВЧ не пригоден.

Все протестированные конденсаторы можно, с натяжкой, использовать на ВЧ, хоть и их номинальная емкость немного изменяется. Другие параметры так же не стабильны.

Катушка №10 существенно потеряла в своей индуктивности на частоте 1МГц, что делает ее не пригодной для работы на таких частотах. Катушка №11 повела себя очень странно, ее так же лучше не использовать.