Электроника 1.2 / ЛР_1
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерная школа новых производственных технологий Обеспечивающее подразделение: Отделение материаловедения Направление: 12.03.02 Оптотехника ООП: Оптико-электронные приборы и системы
ОТЧЕТ
ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1
ОЗНКОМЛЕНИЕ С РАБОТОЙ В ПРОГРАММНО-АППАРАТНОЙ
СРЕДЕ NI ELVIS III
дисциплина "Электроника 1.2"
Выполнил: |
|
|
студентка группы 4В11 |
_________________ |
А.А.Топоркова |
Проверил: |
|
канд. тех. наук, доцент ОЭИ ИШНКБ _________________ |
В.В. Гребенников |
Томск - 2023
1. Цель работы
Получить первоначальные навыки выполнения лабораторных работ по аналоговой электронике в программно-аппаратной среде NI ELVIS III и изучить основные свойства простейших электрических цепей.
2. |
Задачи работы |
|
Ознакомиться с инструкцией по охране труда в лаборатории; |
|
Подготовиться и практически освоить предложенную программу |
|
ознакомительных работ по аналоговой электронике и защитить ее на |
|
контрольной работе, предшествующей проведению эксперимента. |
3. |
Программа лабораторной работы |
3.1.Инициализируйте набор виртуальных инструментов NI ELVIS III
3.2.Выполните измерения параметров различных электронных компонентов
Измеряем с помощью DMM значения различных сопротивлений лабораторного макета R9, R10, R32 и сравниваем с номинальным.
Экспериментальные: |
Номинальные: |
R9 = 2.1964 кОм; |
R9 = 2.2 кОм; |
R10 = 47.021 Ом; |
R10 = 47 Ом; |
R32 = 9.981 кОм; |
R32 = 10 кОм; |
|
|
|
Н9 = 2.2 кОм |
|
|
|
||
1. |
{ 9 = 2.1964 кОм |
→ 9 = 2.2 КОм − 2.1964 кОм = 0.0036 кОм, |
||||
|
ε = |
9 |
· 100% = |
0.0036 КОм |
· 100% = 0.16% |
- относительная |
|
|
|
||||
|
|
|
2.2 КОм |
|
||
|
|
Н9 |
|
|
|
|
|
погрешность расчёта номинального и реального сопротивления |
|||||
|
R9. |
|
|
|
||
|
Н10 = 47 Ом |
|
|
|
||
2. |
{ 10 = 47.021 Ом |
→ 10 = 47 Ом − 47.021 Ом = 0.021 Ом, |
||||
ε = |
10 |
· 100% = |
0.021 Ом |
· 100% = 0.04% |
- |
относительная |
||
|
47 Ом |
|
||||||
|
|
|
|
|
||||
|
Н10 |
|
|
|
|
|
|
|
погрешность расчёта номинального и реального сопротивления
R10.
3. { Н32 = 10 кОм → 32 = 10 кОм − 9.981 кОм = 0.019 кОм,32 = 9.981 кОм
|
ε = |
32 |
· 100% = |
|
|
0.019 КОм |
· 100% = 0.19% |
- |
относительная |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
10 КОм |
|
|
|||||||
|
|
|
Н32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
погрешность расчёта номинального и реального сопротивления |
||||||||||||||
|
R32. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Измерьте с помощью DMM значения различных конденсаторов |
|||||||||||||||
лабораторного макета C6 и C15. |
|
|
|||||||||||||
Экспериментальные: |
|
|
|
|
|
|
Номинальные: |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
С6 = 1,06 мкФ; |
|
|
|
|
|
|
С6 = 1 мкФ; |
|
|||||||
С15 = 9,40 нФ; |
|
|
|
|
|
|
С15 = 10 нФ; |
|
|||||||
|
Н6 = 1 мкФ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1. |
{ 6 = 1.06 мкФ → 6 = 1.06 мкФ − 1 мкФ = 0.06 мкФ, |
||||||||||||||
|
ε = |
6 |
· 100% = |
0.06 мкФ |
· 100% = 6% |
- |
относительная |
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 мкФ |
|
|
|||||||
|
|
|
Н6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
погрешность расчёта номинальной и реальной ёмкости C6. |
||||||||||||||
|
Н15 = 10 нФ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2. |
{ 15 = 9.40 нФ → 15 = 10 нФ − 9.40 нФ = 0.06 нФ, |
||||||||||||||
|
ε = |
15 |
· 100% = |
|
0.06 нФ |
· 100% = 0.6% |
- |
относительная |
|||||||
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
10 нФ |
|
|
|||||||
|
|
|
Н15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
погрешность расчёта номинальной и реальной ёмкости C15.
3.3.Освойте процесс получения вольт-амперных характеристик (ВАХ) двух- и четырехполюсников
Схема 1. Схема эксперимента для снятия ВАХ двухполюсников (резисторов и диодов).
Соберите схему для снятия ВАХ двухполюсников (сначала резистора R9, потом диодов: VD2 – кремниевого точечного диода, VD3 –диода Шоттки, VD4
– кремниевого стабилитрона).
Рисунок 1.ВАХ кремниевого диода (VD2).
Рисунок 2. ВАХ диода Шоттки (VD3.)
Рисунок 3. ВАХ кремниевого стабилитрона (VD4).
Рисунок 4. ВАХ для резистора (R9).
Соберите схему для снятия выходных ВАХ биполярного транзистора VT1.
Схема 2. Схема эксперимента для снятия выходных ВАХ транзистора (VT1) при КЭ = В и КЭ = В.
Рисунок 5. ВАХ для биполярного транзистора (VT1) при КЭ = В.
Рисунок 6. ВАХ для биполярного транзистора (VT1) при КЭ = В.
3.4.Создайте и исследуйте схему делителя напряжения постоянного тока
С помощью цифрового мультиметра (DMM) сопротивление резисторов R1
и R2.
Соберите схему делителя на резисторах R1 и R2.
Схема 3. Схема исследования резистивного делителя напряжения постоянного тока (пунктир означает, что для измерения напряжений необходимо переключать вход вольтметра на вход или выход делителя).
Экспериментальные: |
Номинальные: |
||
R1 = 19.78 кОм; |
|
R1 |
= 20 кОм; |
R2 = 99.61 кОм; |
|
R2 |
= 99.61 кОм; |
Н1 = 20 кОм |
|
|
|
|
|
|
|
1. { 1 = 19.78 кОм |
→ 1 = 20 кОм − 19.78 кОм = 0.22 кОм, |
||
ε = |
1 |
· 100% = |
0.22 кОм |
||
|
|
20 кОм |
|||
|
|
||||
|
Н1 |
|
|
||
· 100% = 1.1% - относительная
погрешность расчёта номинального и реального сопротивления R1.
|
Н2 = 100 кОм |
|
|
|
|
||
2. |
{ 2 = 99.61 кОм |
→ 2 = 100 кОм − 99.61 кОм = 0.39 кОм, |
|||||
|
ε = |
2 |
· 100% = |
|
0.39 кОм |
· 100% = 0.39% - относительная |
|
|
|
|
100 кОм |
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
Н2 |
|
|
|
|
|
погрешность расчёта номинального и реального сопротивления R2.
Рассчитайте выходное напряжение, зная Uвх = 5 В и значения резисторов делителя, измеренные ранее. Определите, насколько хорошо совпадают теоретические и экспериментальные данные.
Экспериментальные данные:
Uвх = 5 В;
Uвых = 4,17 В.
Используя формулу поиска выходного напряжения, найдём расчётные данные:
вых = |
вх · 2 |
= |
5В · 99.61 кОм |
= 4.17 В |
||
|
+ |
99.61 кОм + 19.78 кОм |
||||
|
|
|
||||
|
2 |
1 |
|
|
|
|
Из этого можно сделать вывод, что экспериментальные данные согласуются с теоретическими данными с пренебрежимо малыми погрешностями.
3.5.Создайте и исследуйте схему делителя с изменяющимися значениями выходного напряжения, используя Variable Power
Supplies (VPS)
График 1. График зависимости Uвых от Uвх.
Отсюда найдём коэффициент угла наклона, равный:
1. K = 3.33 − 1.66 4−2
= 0.835 - экспериментальный расчёт коэффициента
передачи напряжения. |
|
|
|
|
|
|
|
2. Теоретическая формула: K = |
2 |
|
= |
99.62 кОм |
|
= 0.832 |
|
|
|
|
99.62 кОм + 19.78 кОм |
||||
|
+ |
|
|||||
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
Таким образом, видно, что экспериментальные расчеты очень близки к теоретическим, с очень небольшими погрешностями.
3.6.Создайте и исследуйте схему делителя с изменяющимися значениями выходного напряжения, используя переменное сопротивление R17
Соберите делитель на резисторах R17 и R8.
Измерьте, используя DMM, входное Uвх и выходное Uвых напряжения делителя для различных положений движка потенциометра R17.
Рассчитайте сопротивление R17' по полученным коэффициентам передачи цепи.