- •Инженерно-производственный центр «Учебная техника» основы аналоговой электроники Руководство по выполнению базовых экспериментов
- •Содержание
- •Ознакомление с комплектом типового лабораторного оборудования
- •Общие сведения Компоновка оборудования
- •Блок генераторов напряжений с наборным полем (код 213.5)
- •Наборы миниблоков (коды 600.15 и 600.16)
- •Блок мультиметров (код 509.2)
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Полупроводниковые приборы
- •Исследование характеристик полупроводниковых диодов на постоянном и переменном токах Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Определение основных характеристик стабилитрона и исследование параметрического стабилизатора напряжения Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •Исследование диода с переменной ёмкостью (варикапа) Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Испытаниеpn-переходов биполярного транзистора и снятие его выходных характеристик с помощью осциллографа Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Снятие статических характеристик транзистора на постоянном токе Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения экспериментов
- •Контрольные вопросы
- •Выбор рабочей точки биполярного транзистора и ознакомление с режимами усиления переменного напряжения классовA,b,aBиD Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения экспериментов
- •Контрольные вопросы
- •Снятие статических характеристик полевого транзистора сp-nпереходом Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения экспериментов
- •Контрольные вопросы
- •Снятие статических характеристик полевого транзистора с изолированным затвором и индуцированным каналом Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения экспериментов
- •Экспериментальное определение основных характеристик тиристоров Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Экспериментальное определение основных характеристик и параметров оптопар Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Электронные цепи и микросхемотехника
- •Сравнительное исследование одиночных усилительных каскадов на биполярных транзисторах Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения экспериментов
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •Исследование двухкаскадного транзисторного усилителя Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Исследование двухтактного усилителя мощности на биполярных транзисторах Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения экспериментов
- •Контрольные вопросы
- •Исследование основных схем включения операционного усилителя Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Снятие частотных характеристик операционного усилителя Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Исследование схем суммирования, интегрирования и дифференцирования на операционном усилителе. Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения экспериментов
- •Экспериментальное определение характеристикRc-фильтров на операционном усилителе. Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Исследование простейшего логарифмирующего преобразователя на операционном усилителе Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения экспериментов
- •Исследование генератора синусоидальных колебаний на операционном усилителе Общие сведения
- •Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Ознакомление с принципом действия триггера Шмидта и релаксационных генераторов на операционном усилителе Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения экспериментов
- •Ознакомление с работойRs-триггера, мультивибратора и одновибратора на транзисторах Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Исследование аналоговых интегральных компараторов и цепей с ними Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения экспериментов
- •Исследование аналогового таймера на интегральной микросхеме в автоколебательном и ждущем режимах Общие сведения
- •Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Cтабилизаторы и вторичные источники питания
- •Исследование однополупериодной и мостовой схем выпрямления Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Исследование трёхфазной мостовой схемы выпрямления и сглаживающих фильтров Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Какова частота пульсаций выходного напряженияuВых трехфазного выпрямителя с нулевым выводом?
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Исследование компенсационных стабилизаторов напряжения и тока Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения экспериментов
- •Испытание основных схем включения линейного интегрального стабилизатора напряжения. Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Ознакомление с принципом действия широтно-импульсного преобразователя постоянного напряжения Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения экспериментов
- •Исследование интегрального импульсного преобразователя-стабилизатора напряжения с частотно-импульсной модуляцией Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Продолжение таблицы используемых миниблоков
- •Продолжение таблицы используемых миниблоков
- •Литература
Экспериментальная часть Задание
Пронаблюдать за переключением RS-триггера при подаче сигналов на его входы, Определить экспериментально частоту переключений мультивибратора и исследовать влияние на неё величины ёмкостей в обратных связях, Исследовать влияние ёмкости обратной связи на длительность выходного импульса одновибратора.
Порядок выполнения эксперимента
Соберите цепь RS-триггера, принципиальная схема которого показана на рис. 3.12.2, а монтажная – на рис. 3.12.3. В схему включены светодиод для индикации открытого состояния транзистораVT1 и сигнальная лампа для индикации открытого состоянияVT2.
Рис. 3.12.2
Включите генератор напряжений и по свечению лампы или светодиода убедитесь, что один транзистор открылся, а другой остался закрытым.
Подайте напряжение через сопротивление 22 кОм на базу закрытого транзистора и убедитесь, что он открылся, а другой транзистор закрылся. Убедитесь, что состояние триггера не изменяется и после снятия управляющего напряжения с базы открытого транзистора и при повторной подаче импульса напряжения на открытый транзистор.
Убедитесь, что состояние триггера изменяется только после подачи импульса напряжения на другой вход, т.е. на базу закрытого транзистора.
Соберите схему мультивибратора (рис. 3.12.4 и 3.12.5).
Рис. 3.12.3
Включите питание, настройте осциллограф, определите по нему и запишите в табл. 3.12.1: - период колебаний Т= …………..мс; - время наличия сигнала на первом выходе (Uвых1)Т11= ……………мс; - время отсутствия сигнала на первом выходеТ01 = …………….мс; - время наличия сигнала на втором выходе (Uвых2)Т12= ……………мс; - время отсутствия сигнала на втором выходеТ02= …………….мс;
Замените конденсатор С2 = 047 мкФ наС2 = 1 мкФ и запишите в таблицу 3.12.1 новые значения тех же отрезков времени. Сделайте выводы.
Таблица 3.12.1
|
Т,мс |
Т11,мс |
Т01, мс |
Т12, мс |
Т02, мс |
С1 = С2 = 0,47 мкФ |
|
|
|
|
|
С1 = 0,47 мкФ, С2 = 1 мкФ |
|
|
|
|
|
Замените конденсатор С1 и С2 на электролитические конденсаторы 470 и 100 мкФ соответственно (+ конденсаторов подключите к коллекторам транзисторов!) и понаблюдайте за переключением мультивибратора по миганию светодиода и сигнальной лампочки.
Рис. 20.4
Рис. 3.12.5
Соберите теперь схему ждущего одновибратора (Рис. 3.12.6 и 3.12.7). Включите питание и убедитесь, что светодиод включился, а лампочка не включилась.
Кратковременно коснитесь наконечником провода АгнездаБ, соединённого с базой транзистораVT2 и убедитесь, что светодиод погас, а сигнальная лампочка включилась. Через некоторое время схема вернётся в первоначальное состояние.
Рис. 3.12.6
Рис. 3.12.7
Исследование аналоговых интегральных компараторов и цепей с ними Общие сведения
Компаратор – это устройство сравнения двух аналоговых сигналов – входного (анализируемого) Uвхи опорногоUоп. Выходной сигнал компаратора представляет собой логический сигнал, содержащий 1 бит (единицу) информации. Он определяется по следующему правилу:
В качестве компаратора может быть использован и обычный операционный усилитель. Преимуществами интегрального компаратора являются повышенное быстродействие, малый дрейф и малое смещением нуля. Его входной каскад обладает большим коэффициентом ослабления синфазного сигнала и способностью выдерживать большие синфазные и дифференциальные напряжения на входах, не попадая в режим насыщения. Выходной сигнал в большинстве компараторов снимается с «открытого» коллектора. В данной работе используется сдвоенный компаратор с открытыми коллекторами в выходном каскаде на интегральной микросхеме LM393.
Компараторы имеют многочисленные применения в электронных цепях, из которых в данной работе рассматриваются двухпороговый компаратор, мультивибратор и широтно-импульсный модулятор.
Двухпороговый компаратор (или компаратор с «окном») фиксирует, находится ли входное напряжение между двумя пороговыми напряжениями или находится вне этого диапазона. На рис. 3.13.1 представлены схема, передаточная характеристика и временная диаграмма работы такого устройства при изменении входного напряжения.
Рис. 313.1
Пока Uвх<U2<U1, компараторКмп1находится в состоянии 0 (выходной транзистор открыт), а компараторКмп2– в состоянии 1 (выходной транзистор закрыт). Но так как выходы объединены, то общий выход будет 0. Когда U2<Uвх<U1оба компаратора находятся в состоянии 1 (оба выходных транзистора закрыты) и на выходе цепи появляется напряжение, равное напряжению питания (состояние 1). Наконец, когда U2<U1 <Uвх,Кмп1 остаётся в состоянии 1, аКмп2 переходит в состояние 0, и объединённый выход становится равным 0.
Автоколебательный мультивибратор.Схема автоколебательного мультивибратора на компараторе с односторонним питанием приведена на рис. 3.13.2а. Выходная частота определяется постоянной времениRC, а ширина петли гистерезиса устанавливается соотношением сопротивленийR1,R2, иR3.
Пусть в исходном состоянии напряжение на выходе мультивибратора равно напряжению питания (выходной транзистор закрыт). Примем также R1=R2=R3. Тогда напряжение на неинвертирующем входеU1= 2Uпит/3 и конденсатор С заряжается через резисторR(рис.3.13.2б). Когда конденсатор зарядится до напряжения U1, выход компаратора переключится, и конденсатор начнёт разряжаться. Когда напряжение на нём уменьшится до значенияU2=Uпит/3, выход компаратора переключится в исходное состояние.
Рис. 3.13.2
Для приведённой схемы при R1=R2=R3время заряда, как и время разряда конденсатора, находится из уравнения
С учётом того, что U1= 2U2получимT= 1,386RC.
Широтно-импульсный модулятор.Простейшая схема широтно-импульсного модулятора на копараторе (рис. 3.13.3а) получается из схемы автоколебательного мультивибратора добавлением цепи управления (Uу,Rу). При увеличении напряжения управления длительность импульсов (tи) уменьшается, а пауза (tп) возрастает. При этом скважность (относительная длительность импульсов)увеличивается по линейному закону (рис. 3.13.3б). Однако, изменяется и частота следования следования импульсов. ЕслиR1=R2=R3, то она имеет максимальное значение приUуUпит/2. При уменьшенииRучувствительность схемы увеличивается.
Рис. 3.13.3