Лабораторная работа 12

Исследование характеристик и параметров оптрона

Цель работы

1. Освоить методику экспериментального исследования оптронов.

2. Исследовать статические характеристики оптрона.

3. Измерить параметры, характеризующие инерционность работы оптрона.

Подготовка к выполнению работы

1. Изучите разделы курса, посвященные оптронам, их устройству, основным характеристикам и параметрам [4, п. 14.5].

2. Изучите порядок выполнения работы и подготовьте протокол для ее выполнения.

Порядок выполнения работы

1. Исследование статических характеристик оптрона

1.1. Исследование входной характеристики

Соберите схему, приведенную на рис. 12.1. В работе исследуется оптрон (оптопара) «светодиод – фототранзистор», обозначение выводов которого показаны на рис. 12.2. В данном оптроне фототранзистор не имеет внешнего вывода базы, однако существуют другие виды оптронов, у которых база фототранзистора имеет отдельный вывод.

Рис. 12.1

Рис. 12.2

С помощью источника питания E2 установите напряжение на выходе оптрона U_вых = 10 В. Увеличивая с помощью источника питания E1 напряжение на входе оптрона U_вх, снимите зависимость входного тока I_вх от напряжения U_вх (при этом проследите, чтобы выходной ток I_вых не превышал максимально допустимого значения I_{вых макс} = 20 мА); значения измеряемых величин записывайте в табл. 12.1 и одновременно отмечайте точки на графике 12.1.

Таблица 12.1

Uвх	В
Iвх	мА

1.2. Исследование семейства выходных характеристик

С помощью источника питания E1 установите ток I_вх = 8 мА.

Уменьшая выходное напряжение U_вых от 10 В до нуля, снимите зависимость выходного тока I_вых от напряжения U_вых; значения измеряемых величин записывайте в табл. 12.2 и одновременно отмечайте точки на графике 12.2.

Аналогичным образом снимите выходные характеристики для входных токов I_вх = 6 мА и I_вх = 4 мА. Значения измеряемых величин записывайте в табл. 11.3 и 11.4, характеристики постройте на графике 12.2.

Таблица 12.2 (12.3 и 12.4)

Uвых	В
Iвых	мА

1.3. Исследование передаточной характеристики

С помощью вольтметра установите напряжение источника питания E2 = 5 В и не изменяйте его до окончания работы.

Соберите схему, приведенную на рис. 12.3.

Рис. 12.3

Увеличивая напряжение на входе оптрона U_вх от 0 до 5 В, снимите

зависимость выходного напряжения U_вых от U_вх; значения измеряемых величин записывайте в табл. 12.5 и одновременно отмечайте точки на графике 12.3.

Таблица 12.5

Uвх	В
Uвых	В

2. Исследование оптрона в импульсном режиме

Соберите схему, приведенную на рис. 12.4, установите частоту следования импульсов f_г = 1 кГц.

Рис. 11.4

Установив переключатели входов каждого из каналов осциллографа в нижнее положение (DС – открытый вход) и увеличивая сигнал генератора, получите на экране осциллограммы входного и выходного импульсов. Оцените фазовые соотношения между импульсами. Для удобства проведения измерений инвертируйте фазу выходного импульса.

Увеличивая частоту следования импульсов f_г до 10–40 кГц, проследите за изменением формы импульсов. Зафиксируйте частоту, при которой наглядно наблюдаются задержки фронтов выходного импульса относительно входного.

Изменяя напряжение входного сигнала, получите на экране форму выходного импульса, при которой можно наглядно увидеть интервалы времени, соответствующие временам задержки фронта t_з, нарастания фронта t_ф, рассасывания t_р и спада (среза) импульса t_с.

Установите размах импульсов, равный пяти клеткам, и совместите импульсы на экране. На графике 12.4 нарисуйте осциллограммы входного и выходного импульсов и отметьте на них интервалы, соответствующие указанным временам.

С помощью осциллографа определите значения времен t_з, t_ф, t_р и t_с. По уровню половины логического перепада определите среднее время задержки распространения сигнала в оптроне t_{зд ср}. Подробные рекомендации приведены в п 2 предыдущей работы.