Лабораторна робота № 1 «Дослідження напівпровідникового діоду» Лабораторна робота № 2 «Дослідження біполярного транзистора» Лабораторна робота № 3 «Дослідження напівпровідникового тиристора».
Список литературы
Інструкція з охорони життєдіяльності під час проведення лабораторних робіт
Вступ
Для раціонального виконання лабораторної роботи учбову групу слід розділити на дві підгрупи по 12-15 чоловік в кожній. Підгрупа ділиться на учбові бригади з двох-трьох чоловік в кожній. Бригада виконує роботу при максимальній участі в ній всіх членів. Кожний учень повинен бути в курсі всіх питань, передбачених роботою.
За наявності в лабораторії достатньої кількості робочих місць, обладнаних необхідними приладами, апаратами і машинами, рекомендується лабораторні роботи проводити так званим фронтальним методом, коли вся учбова підгрупа виконує одну і ту ж роботу, відразу після проходження відповідної теми за програмою.
Лабораторні роботи слід проводити за затвердженим графіком відповідно до робочого плану викладача. Завдання до лабораторної роботи слід видавати за декілька днів до її проведення. Це дозволить студентам підготуватися до лабораторної роботи заздалегідь, і прийшовши в лабораторію, вони вже ясно уявлятимуть собі обєм і зміст роботи, основні теоретичні обґрунтування, правила, закони, і т.п.
Домашня підготовка до виконання кожної лабораторної роботи включає повторення теоретичного матеріалу за даною темою, ознайомлення з порядком виконання лабораторної роботи. На стандартному бланку зі штампом студент підготовляє звіт, де записує устаткування, зміст роботи, та обробку результатів вимірювань та обчислень, викреслює принципові електричні схеми, заготовлює таблиці для внесення в них результатів вимірювань та розрахунків під час проведення роботи.
В лабораторії, приступаючи до виконання роботи, необхідно розташувати на робочому столі або панелях контрольно-вимірювальні прилади. Перед зборкою електричної схеми слід ознайомитися з технічними даними приладів, апаратів, електричних машин, що використовуються в даній роботі.
При перевірці схеми необхідно переконатися в надійності контактів в місцях приєднання до приладів, апаратів і машин і в правильному початковому положенні рукояток регулюючих приладів та вимикачів.
Перед включенням підготовленої до випробуванням електроустановки при відсутності напруги стрілки всіх контрольно-вимірювальних приладів повинні бути на нульових відмітках шкал. У разі потреби положення стрілок приладів треба установити на нульове показання.
Вмикання зібраної схеми допустиме тільки після перевірки її викладачем або лаборантом.
В процесі виконання показники контрольно-вимірювальних приладів учнів заносять в підготовлені звіт, а після закінчення роботи, до розбирання схеми дані представляються викладачу для контрольної перевірки. По вказівці викладача схема розбирається, а її елементи (прилади, апарати, провідники і ін.) забираються в місця їх зберігання.
Звіти виконаних робіт виконуються на готових бланках. Звіт повинен включати: тему і мету роботи, устаткування, зміст роботи з таблицями і схемами, обробку результатів вимірювань та обчислень і висновок за роботою.
Розрахунково-графічну роботу і оформлення звіту студенти можуть виконувати дома. Викладачу предявляють оформлений звіт для перевірки, та після опитування студента за темою лабораторної роботи, вона зараховується.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1
Тема: Дослідження напівпровідникового діоду
Мета роботи: ознайомлення з основними параметрами германієвих та кремнієвих діодів, а також зняти їх вольтамперну характеристики
Прилади та устаткування: джерело живлення 36 В; випрямний міст; мілівольтметр М82 (0-3000 МВ, клас 0,5); міліамперметр; мікроамперметр; реостат; напівпровідникові діоди; сполучні дроти.
Теоретичні обґрунтування
Напівпровідникові діоди - це НП прилади, виготовлені на основі двошарових НП структур і які використовують властивості р-п переходу.
Широко розповсюджені випрямні діоди, дія яких базується на використанні вентильних властивостей р-п переходу.
Ці діоди призначені для випрямлення змінного струму низької частоти.
ВАХ випрямного діода показана на рисунку 1.
Рисунок 1 - ВАХ випрямного діода
Основними параметрами випрямних діодів є: - граничний прямий струм діода Іпр - максимально допустиме середнє значення струму через діод у прямому напрямку за визначених умов охолодження, у сучасних діодів Іпр = (0,1 ? 2200) А;
- максимально допустимий прямий струм діода (імпульсний) Іпр max , становить (10 ? 50)Іпр ;
- прямий спад напруги Uпр, тобто середнє значення напруги на діоді при граничному прямому струмі Іпр, для діодів з кремнію становить (0,6 ? 0,8) В;
- максимально допустима зворотна напруга Uзв max, що дорівнює максимально допустимому амплітудному значенню зворотної напруги, яке не призводить до виходу з ладу приладу за визначених умов охолодження, Uзв max = (50 ? 3000) В.
Виготовляються випрямні діоди переважно із кремнію (у перспективі - із арсеніду галію, як більш термостійкого).
Порядок виконання роботи
1. Ознайомитися з технічними даними вимірювальних приладів та обладнання.
2. Скласти схему (рис.2) та показати її керівнику.
Рисунок 2 - Схема дослідження випрямного діоду
3. Зняти вольтамперну характеристику діоду при прямій напрузі Іпр=f(Uпр). Для цього потрібно міняти реостатом напругу, зробити 5-6 замірів та занести результати вимірів у таблицю 1.
Таблиця 1
№ п/п Результати замірів
Uпр, МВ Іпр, МА Uзв, МВ Ізв, МКА
4. Зняти вольтамперну характеристику діоду при зворотній напрузі Ізв=f(Uзв). Для цього потрібно змінити полярність на діоді VD2, повзунком реостату повільно змінювати напругу, зробити 5-6 замірів та занести результати вимірів у таблицю 1.
Обробка результатів вимірювань і обчислень
1. По отриманим даним визначити коефіцієнт випрямного діоду при однаковій напрузі: К=Іпр/Ізв.
2. По даним таблиці 1 побудувати вольтамперну характеристику діода.
Контрольні питання
Що таке випрямний діод?
Що таке вольтамперна характеристика діода?
Охарактеризуйте будову діода.
Поясніть пряму та зворотну гілку ВАХ діода.
Які типи діодів Ви знаєте?
Поясніть принцип роботи випрямного діоду.
Де використовуються випрямні діоди?
Якими параметрами характеризується діод?
З яких матеріалів виготовляють діоди?
Як позначаються діоди на схемах?
Техніка безпеки
Уважно прочитати та вивчити інструкцію лабораторної роботи.
Памятати, що в лабораторії існує небезпечна для людини висока напруга.
Зібрати схему згідно з інструкцією до лабораторної роботи, уникнути перехрещення проводів і надати викладачу для перевірки.
Вивчити значення кожного вимірювального приладу, шкалу відмітку, тощо.
Вмикати напругу на лабораторну роботу тільки після дозволу викладача і особистій його присутності.
Перед тим, як зробити будь-які зміни у схемі, її необхідно вимкнути з джерела електромережі.
Після зроблених у схемі змін, вона повинна бути перевірена керівником лабораторних занять і тільки після дозволу керівника підключити до електромережі.
Треба памятати, якщо у ланцюзі буде малий опір , то може виникнути великий струм. Це призведе до виходу з ладу приборів та стенду.
Слідкувати за межами вимірювання приборів.
У разі нещасного випадку негайно вимкнути напругу мережі, для чого потрібно натиснути на аварійну кнопку, розміщену на передній панелі лабораторного столу, а потерпілому надати першу допомогу і викликати швидку медичну допомогу за телефоном 03.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2
Тема: Дослідження біполярного транзистора
Мета: дослідження вхідних та вихідних характеристик транзистора, який включили по схемі зі спільним емітером
Прилади та устаткування|обладнання|: 1) універсальний стенд УЄ-100; 2) панель транзистора.
Теоретичні обґрунтування
Транзистором називається напівпровідниковий прилад з двома електроно-дірковими переходами та трьома виводами, який призначений для підсилювання та генерування електричних сигналів. В залежності від порядку чергування областей транзистори можуть бути двох типів: p-n-p та n-p-n.
Один зовнішній прошарок транзистора називається емітером, він створює струм транзистора. Інший зовнішній прошарок називають колектором, він збирає заряди, які надходять з емітера. Середній прошарок - база. На перший перехід подають пряму напругу, на другий - зворотну.
Параметри транзистора можна визначити по його вхідних і вихідних характеристиках. Вхідні характеристики транзистора, який включений за схемою зі спільним емітером, являють собою залежність струму бази від напруги між базою і емітером Іб=f(UБЕ) при UKE=const. Використовуючи вхідну характеристику транзистора, можна визначити вхідний опір Rвх для певного положення робочої точки А. Для цього при постійній напрузі UKE задають приріст струму бази ?IБ і визначають зміну напруги, що утворюється при цьому на базі ?UБЕ (рис.1).
Рисунок 1 - Вхідні характеристики транзистора
Вихідні характеристики транзистора, включеного за схемою з загальним емітером, являють собою залежність колекторного струму від напруги між колектором і емітером Ік=f(UKE) при Іб=const. Використовуючи вихідні характеристики транзистора, можна визначити коефіцієнт підсилення для певного положення робочої точки. Для цього при постійній напрузі UKE задаються значеннями струму бази ?IБ і визначають зміну струму, що утворюється при цьому на колекторі ?IК (рис.2).
Рисунок 2 - Вихідні характеристики транзистора
Порядок виконання роботи
1. Ознайомитися з технічними даними вимірювальних приладів та обладнання.
Рисунок 3 - Схема для дослідження транзистора
2. Установити панель транзистора, яку досліджують.
3. Зняти сімю вхідних характеристик транзистора ІБ=f(UБЕ) при UKE=const. Для цього потенціометром R2 установити напругу на колекторі і підтримувати його незмінним, а потенціометром R1 змінювати напругу на базі-емітер та знімати струм ІБ. Дані занести в таблицю 1.
Таблиця 1
№ п/п UБЕ, В ІБ, МКА
UKE=0 В UKE=1 В UKE=2 В
4. Зняти сімейство вихідних характеристик транзистора ІК=f(UКБ) при ІБ=const. Для цього потенціометром R1 установити струм на базі і підтримувати його незмінним, а потенціометром R2 змінювати напругу на колекторі-емітері та знімати струм колектора ІК. Дані занести в таблицю 2.
Таблиця 2
№ п/п UKE, В ІК, МА
ІБ1=0,5 МКА ІБ1=1 МКА ІБ1=1,5 МКА
Обробка результатів вимірювань і обчислень
1. По отриманим даним таблиці 1 побудувати сімейство вхідних характеристик транзистора ІБ=f(UБЕ) при UKE=const.
2. По отриманим даним таблиці 2 побудувати сімейство вихідних характеристик транзистора ІК=f(UКБ) при ІБ=const.
3. По побудованим характеристикам визначити параметри транзистора: коефіцієнт підсилювання ?=?IК/?IБ;
вхідний опір Rвх=?UБЕ/?IБ.
Контрольні питання
Який прилад називається транзистором|цеп|?
Яку будову має транзистор?
Пояснити принцип роботи транзистора.
Як знімають вхідні та вихідні характеристики транзистора?
Які схеми включення транзисторів Ви знаєте?
Які типи транзисторів Ви знаєте?
Якими параметрами характеризується транзистор?
Які параметри можна визначити по вхідним та вихідним характеристикам?
В яких основних режимах може працювати транзистор?
Де використовуються транзистори?
Техніка безпеки
Уважно прочитати та вивчити інструкцію лабораторної роботи.
Памятати, що в лабораторії існує небезпечна для людини висока напруга.
Зібрати схему згідно з інструкцією до лабораторної роботи, уникнути перехрещення проводів і надати викладачу для перевірки.
Вивчити значення кожного вимірювального приладу, шкалу відмітку, тощо.
Вмикати напругу на лабораторну роботу тільки після дозволу викладача і особистій його присутності.
Перед тим, як зробити будь-які зміни у схемі, її необхідно вимкнути з джерела електромережі.
Після зроблених у схемі змін, вона повинна бути перевірена керівником лабораторних занять і тільки після дозволу керівника підключити до електромережі.
Треба памятати, якщо у ланцюзі буде малий опір , то може виникнути великий струм. Це призведе до виходу з ладу приборів та стенду.
Слідкувати за межами вимірювання приборів.
У разі нещасного випадку негайно вимкнути напругу мережі, для чого потрібно натиснути на аварійну кнопку, розміщену на передній панелі лабораторного столу, а потерпілому надати першу допомогу і викликати швидку медичну допомогу за телефоном 03.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3
Тема: Дослідження напівпровідникового тиристора
Мета: дослідити роботу керованого тиристора
Прилади та устаткування: 1) універсальний стенд УЭ-100; 2) панель тиристора.
Теоретичні обґрунтування
Тиристор (від грецького thyra - двері резистор) - це напівпровідниковий прилад, що має багатошарову структуру і ВАХ якого має ділянку з негативним опором. Його використовують як перемикач струму.
Тиристори бувають двоелектродні (або діодні) - диністори та триелектродні (або тріодні) - триністори.
Диністор має чотиришарову структуру. У нього є три р-п переходи, причому два крайні з них зміщені у прямому напрямку, а середній - у зворотному.
Із зростанням напруги на диністорі зростає і струм через диністор І.
При деякому значенні струму, що називається струмом вмикання диністора Івм, вихідний струм мав би зрости до нескінченності, якби не обмежуюча дія опору навантаження Rн. Надалі прилад утримується в увімкненому стані за рахунок внутрішнього позитивного зворотного звязку.
Для вимикання приладу (переведення його у непровідний стан) струм у його колі повинен стати меншим за струм утримання.
Диністори не знайшли широкого розповсюдження (використовувались для фіксування досягнення напругою певного значення). Зате тріодний тиристор (триністор), який є керованим перемикаючим приладом і частіше називається просто тиристором, став одним з основних елементів енергетичної електроніки. Тиристор - це чотиришаровий перемикаючий прилад, у якого від однієї з базових зон зроблено вивід - керуючий електрод.
Подаючи між керуючим електродом та катодом пряму напругу на р-п перехід, що працює у прямому напрямку, можна регулювати значення напруги вмикання Uвм. Цю головну властивість тиристора демонструє його ВАХ, наведена на рис. 1.
Якщо подати на керуюче коло імпульс прямої напруги тиристор вмикається і залишається увімкненим після зняття сигналу керування.
Вимкнути тиристор можна лише зниженням струму у його анодному колі нижче струму утримання Іут.
Рисунок 1 - ВАХ тиристора
Порядок виконання роботи
1. Ознайомитися з технічними даними вимірювальних приладів та обладнання.
Рисунок 2 - Схема для дослідження тиристора
2. Установити в стенд панель тиристора, принципова схема наведена на рис.2.
4. Резистором R2 змінюючи напругу U2, слідкувати за зміною струму I за амперметром. Дані занести в таблицю 1.
Таблиця 1
Ukep= Ukep=
I, А U2, В I, А U2, В
4. Установити резистором R1 напругу Ukep на керуючому електроді.
5. Резистором R2 змінюючи напругу U2, слідкувати за зміною струму I за амперметром. Дані занести в таблицю 1.
Обробка результатів вимірювань і обчислень
По отриманим даним побудувати вольтамперну характеристику тиристора і порівняти її з теоретичною.
Зробити висновки по роботі.
Контрольні запитання
Що таке динистор?
Що таке тиристор?
Поясніть принцип роботи тиристора.
Яку структуру має тиристор?
Як можна керувати вмиканням тиристора?|виміру|
Якими параметрами характеризується тиристор?
Де застосовуються тиристори?
Як вимикається тиристор у колах постійного та змінного струму?
Які спеціальні типи тиристорів Ви знаєте?
Чи можна керувати вмиканням динистора?
Техніка безпеки
Уважно прочитати та вивчити інструкцію лабораторної роботи.
Памятати, що в лабораторії існує небезпечна для людини висока напруга.
Зібрати схему згідно з інструкцією до лабораторної роботи, уникнути перехрещення проводів і надати викладачу для перевірки.
Вивчити значення кожного вимірювального приладу, шкалу відмітку, тощо.
Вмикати напругу на лабораторну роботу тільки після дозволу викладача і особистій його присутності.
Перед тим, як зробити будь-які зміни у схемі, її необхідно вимкнути з джерела електромережі.
Після зроблених у схемі змін, вона повинна бути перевірена керівником лабораторних занять і тільки після дозволу керівника підключити до електромережі.
Треба памятати, якщо у ланцюзі буде малий опір , то може виникнути великий струм. Це призведе до виходу з ладу приборів та стенду.
Слідкувати за межами вимірювання приборів.
У разі нещасного випадку негайно вимкнути напругу мережі, для чого потрібно натиснути на аварійну кнопку, розміщену на передній панелі лабораторного столу, а потерпілому надати першу допомогу і викликати швидку медичну допомогу за телефоном 03.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4
Тема: Дослідження роботи фоторезистора
Мета: зняття вольтамперної характеристики та енергетичної характеристики фоторезистора
Фоторезистором називають напівпровідниковий фотоелектричний прилад з внутрішнім фотоефектом, в якому використовується явище фотопровідності, тобто зміни електричної провідності напівпровідника при його освітленні.
Якщо до неосвітленого фоторезистора підключити джерело живлення, то в електричному ланцюзі зявиться невеликий струм, званий темновим струмом, обумовлений наявністю в неосвітленому напівпровіднику деякої кількості вільних носіїв заряду.
При освітленні фоторезистора струм в ланцюзі сильно зростає за рахунок збільшення концентрації вільних носіїв заряду. Різниця струмів за наявності і відсутності освітлення називається світловим струмом або фотострумом, величина якого залежить від інтенсивності освітлення, величини прикладеної напруги, а також вигляду і розмірів напівпровідника, використовуваного у фоторезисторі.
Однією з основних є енергетична характеристика фотоструму фоторезистора, тобто залежність фотоструму Іф від потоку випромінювання Ф, вимірюваного в люменах (рис. 1). Видно, що при малих значеннях світлового потоку характеристику можна вважати лінійною, а при великих значеннях фотострум не пропорційний світловому потоку.
Вольтамперні характеристики більшості фоторезисторів лінійні (рис. 2), проте в деяких випадках при підвищенні напруги лінійність порушується.
На величину фотоструму Іф робить вплив також спектральний склад світлового потоку.
Рисунок 2 - Вольтамперні характеристики фоторезистора
Фоторезистори володіють значною інерційністю, обумовленої часом генерації і рекомбінації електронів і дірок, що відбуваються при зміні освітленості фоторезистора. Час встановлення стаціонарної величини фотопровідності називається часом фотовідповіді фоторезистора. Час фотовідповіді визначає максимально допустиму частоту модуляції світлового потоку, тобто частотний діапазон роботи фоторезистора.
Порядок виконання|вміст,утримання| роботи
1. Установити в стенд панель фоторезистора, принципова схема наведена на рис. 2.
Рисунок 1 - Схема дослідження фоторезистора
2. За допомогою лампи накалювання засвітити фоторезистор, резистором R2 змінювати напругу на фоторезисторі та слідкувати за свідченнями амперметру. Дані занести в таблицю 1.
Таблиця 1
U, В
I, МКА
3. При постійній напрузі на фоторезисторі поступово удаляємо лампу накалу і слідкуємо за показаннями амперметра. Дані занести в таблицю 2.
Таблиця 2
Ф, лм
I, МКА
Обробка результатів вимірювань|вимірів| і обчислень
За даними таблиці 1 побудуйте вольтамперну характеристику фоторезистора.
Побудувати енергетичну характеристику фоторезистора I=f(Ф)
Ф=I/(KU), де К - питома чутливість фоторезистора.
Контрольні питання
Що називається внутрішнім фотоефектом?
Який прилад називається фоторезистором?
Як влаштований фоторезистор?
Поясніть принцип дії фоторезистора.
Що таке енергетична характеристика фоторезистора та який вид вона має?
Як знімаються вольтамперні характеристики фоторезисторів?
Як впливає спектральний склад світлового потоку на величину фотоструму?
Який вид мають частотні характеристики фоторезисторів?
Якими параметрами характеризуються фоторезистори?
Де застосовуються прилади з внутрішнім фотоефектом?
Техніка безпеки
Уважно прочитати та вивчити інструкцію лабораторної роботи.
Памятати, що в лабораторії існує небезпечна для людини висока напруга.
Зібрати схему згідно з інструкцією до лабораторної роботи, уникнути перехрещення проводів і надати викладачу для перевірки.
Вивчити значення кожного вимірювального приладу, шкалу відмітку, тощо.
Вмикати напругу на лабораторну роботу тільки після дозволу викладача і особистій його присутності.
Перед тим, як зробити будь-які зміни у схемі, її необхідно вимкнути з джерела електромережі.
Після зроблених у схемі змін, вона повинна бути перевірена керівником лабораторних занять і тільки після дозволу керівника підключити до електромережі.
Треба памятати, якщо у ланцюзі буде малий опір , то може виникнути великий струм. Це призведе до виходу з ладу приборів та стенду.
Слідкувати за межами вимірювання приборів.
У разі нещасного випадку негайно вимкнути напругу мережі, для чого потрібно натиснути на аварійну кнопку, розміщену на передній панелі лабораторного столу, а потерпілому надати першу допомогу і викликати швидку медичну допомогу за телефоном 03.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5
Тема: Дослідження характеристик підсилювача
Мета: дослідження впливу різних кіл підсилюючого каскаду на його частотну характеристику.
Прилади та устаткування: 1) універсальний стенд УЄ-100; 2) панель підсилювача; 3) звуковий генератор; 4) підсилювач ПНЧ та гучномовець.
Теоретичні обґрунтування
Електронними підсилювачами називаються устрої які призначені для підсилення електричних сигналів.
Одним із найбільше суттєвих ознак, по яких класифікуються підсилювачі, є діапазон частот електричних сигналів. Розрізняють такі типи підсилювачів: підсилювачі низької частоти, підсилювачі постійного струму, широкополосні (імпульсні) підсилювачі, виборчі (селективні) підсилювачі.
У лабораторній роботі досліджується каскад підсилювача низької частоти ПНЧ. До складу каскаду входять джерело вхідного сигналу, підсилювальний елемент, навантаження і джерело живлення. У залежності від призначення каскаду джерелом вхідного сигналу можуть бути мікрофон, звукоприймач, різноманітні датчики, детектор радіоприймального устрою й інші. У якості підсилювального елемента часто використовують транзистор. Навантаженням каскаду можуть бути вхідний ланцюг наступного каскаду, підсилювач потужності й інші.
Підсилювач низької частоти призначений для підсилення електричних сигналів у деякій смузі частот. Про особливості підсилювачів низької частоти можна судити по його амплітудній (вхідній) і частотній характеристикам.
На рисунку 1 зображена амплітудна характеристика ПНЧ UBИX = f (UBX). По ній можна визначити динамічний діапазон D = UBИXMAX/ UBИXMIN. Чим більше D, тим вище якість підсилювача. Амплітудна характеристика помітно нелінійна при дуже малих і дуже великих напругах вхідного сигналу. Причому навіть при відсутності вхідного сигналу на виході є деяка напруга, що визначається власними шумами підсилювача. Тому дуже малі значення UBXMIN вибирати не можна через те, що слабкі сигнали будуть заглушуватися напругою власних шумів. При великих вхідних сигналах відбувається перевантаження підсилювальних елементів, що призводить до зменшення посилення і перекручування сигналу, що посилюється. Тому дуже велике значення UBXMAX, також не можна вибирати. Таким чином, динамічний діапазон підсилювача обмежений.
Рисунок 1 - Амплітудна характеристика підсилювача
На рисунку 2 зображена частотна характеристика К = f (f). По ній видно, що електричні сигнали, що проходять через ПНЧ, спотворюються. Викривлення збільшуються на самих нижчих і вищих робочих частотах. Це повязано зі зміною значення опору навантаження для різноманітних частот.
1. Ознайомитися з технічними даними вимірювальних приладів та обладнання.
2. Установити панель досліджуваного підсилювача.
3. Включити осцилограф та дати йому нагрітися.
4. Під час прогрівання рекомендується ввімкнути підсилювач низької частоти та спостерігати на екрані осцилографа за сигналами різної частоти та амплітуди, та одночасно прослуховувати їх за допомогою ПНЧ та гучномовця.
Рисунок 3 - Схема транзисторного підсилювача
5. Зняти амплітудну характеристику. Для цього поставити тумблери підсилювача в положення 1 та подавати від генератора на вхід сигнал частотою 400 Гц або 1000 Гц і змінювати його величину від 0 до 0,08 В. Зафіксувати показання вихідного вольтметра. Результати занести в таблицю 1.
Таблиця 1
Uвх, В
Uвих, В
6. Зняти частотну характеристику. Для цього поставити тумблери підсилювача в залежності від досліду та подавати від генератора на вхід підсилювача напругу незмінної величини і змінювати її частоту від 20 Гц до 2000 Гц. Зафіксувати показання вихідного вольтметра. Результати замірів занести в таблицю 2.
Частота f, Гц Uвих, В К Uвих, В К Uвих, В К Uвих, В К
Обробка результатів вимірювань|вимірів| і обчислень
1. По даним таблиці 1 розрахувати динамічний діапазон
D = UBИXMAX/ UBИXMIN.
2. По отриманим даним таблиці 1 побудувати амплітудну характеристику підсилювача UBИX = f (UBX).
3. По даним таблиці 2 розрахувати для всіх режимів коефіцієнт підсилення
К=UBИX/ UBX.
4. По отриманим даним таблиці 2 побудувати частотну характеристику підсилювача К=f(f).
Контрольні питання
Поясніть призначення підсилювачів.
Які типи підсилювачів Ви знаєте?
Назвіть призначення всіх елементів принципової схеми підсилювача.
Якими основними параметрами характеризуються підсилювачі?
Поясніть амплітудну та амплітудно-частотну характеристику підсилювача.
Поясніть причини зявлення частотних спотворень в підсилювачі.
Що зветься коефіцієнтом підсилювання, від яких параметрів він залежить?
Як визначити динамічний діапазон підсилювача?
В яких режимах можуть працювати підсилювачі?
За якими принципами будуються підсилювачі?
Техніка безпеки
Уважно прочитати та вивчити інструкцію лабораторної роботи.
Памятати, що в лабораторії існує небезпечна для людини висока напруга.
Зібрати схему згідно з інструкцією до лабораторної роботи, уникнути перехрещення проводів і надати викладачу для перевірки.
Вивчити значення кожного вимірювального приладу, шкалу відмітку, тощо.
Вмикати напругу на лабораторну роботу тільки після дозволу викладача і особистій його присутності.
Перед тим, як зробити будь-які зміни у схемі, її необхідно вимкнути з джерела електромережі.
Після зроблених у схемі змін, вона повинна бути перевірена керівником лабораторних занять і тільки після дозволу керівника підключити до електромережі.
Треба памятати, якщо у ланцюзі буде малий опір , то може виникнути великий струм. Це призведе до виходу з ладу приборів та стенду.
Слідкувати за межами вимірювання приборів.
У разі нещасного випадку негайно вимкнути напругу мережі, для чого потрібно натиснути на аварійну кнопку, розміщену на передній панелі лабораторного столу, а потерпілому надати першу допомогу і викликати швидку медичну допомогу за телефоном 03.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6
Тема: Дослідження операційного підсилювача
Мета: дослідити роботу операційного підсилювача та схем на його основі
Операційний підсилювач (ОП) - це ППС, що має високий коефіцієнт підсилення, два входи (так званий диференційний вхід) і один вихід.
Зазвичай ОП будують як ППС з безпосередніми звязками між каскадами, з диференційним входом і біполярним відносно амплітуди підсилюваного сигналу виходом. Це забезпечує нульові потенціали на вході і виході ОП за відсутності вхідного сигналу. Тому такі підсилювачі легко зєднувати послідовно, а також охоплювати зворотними звязками.
За своєю структурою ОП бувають три- або двокаскадні.
За трикаскадною схемою будувались ОП у інтегральному виконанні першого покоління. Перший диференційний каскад у них працює в режимі мікрострумів, забезпечуючи тим самим високий вхідний опір. Другий диференційний каскад забезпечує підсилення напруги. Третій каскад, вихідний, виконується як двотактний з СК і забезпечує підсилення потужності, а також низький вихідний опір. ОІІ другого покоління будуються за двокаскадною схемою. Це стало можливим із зростанням рівня інтегральної технології. При цьому, перший каскад забезпечує і високий вхідний опір, і великий коефіцієнт підсилення за напругою. Другий каскад є підсилювачем потужності.
Свою назву ці підсилювачі одержали у звязку з тим, що спочатку вони використовувались для моделювання математичних операцій (додавання, віднімання, диференціювання, інтегрування та ін.) в аналогових обчислювальних машинах (АОМ).
Нині вони використовуються в основному як високоякісні підсилювачі напруги при побудові будь-яких електронних пристроїв.
Поширеному застосуванню ОП сприяють їхні високі параметри. Це великий коефіцієнт підсилення за напругою, що становить Кц = (104-109); високий вхідний опір по кожному з входів - Rвх> 400 КОМ; низький вихідний опір Rвих< 100 Ом; досить широкий частотний діапазон - від нуля до одиниць мегагерц.
Найважливішими характеристиками ОП є вихідні амплітудні (передатні) характеристики - Ueux=f(Uвx). Знімають ці характеристики, подаючи сигнал на один із входів і зєднуючи інший з нульовою точкою.
Кожна вихідна характеристика має горизонтальні та скісну ділянки. Горизонтальні ділянки відповідають режимам повністю відкритого чи закритого транзистора вихідного каскаду (режимам насичення). При зміні напруги вхідного сигналу на цих ділянках вихідна напруга підсилювача залишається незмінною і визначається напругами, близькими до напруги джерел живлення.
Коефіцієнт підсилення визначається по скісних ділянках:
Порядок виконання роботи
1. Ознайомитися зі схемою операційного підсилювача К1УТ401А.
2. Використовуючи схему електричних зєднань, визначити положення кнопок S3 і S2, при яких пристрій буде здійснювати операції, переліковані в таблиці 1. Відмітити входи, на які слід подавати сигнали. Результати занести в таблицю 1.
Таблиця 1
Операція S3 S2
Додавання
Віднімання
Диференціювання
Інтегрування
Рисунок 1 - Схема операційного підсилювача
3. Вставити плату лабораторної роботи в розєм стенда.
4. Включити стенд. Переконатися, що операційний підсилювач обнулен, тобто за відсутності вхідного сигналу напруги на виході напруга також дорівнює нулю. Контроль виконувати по вольтметру (MA 1 V) за шкалою 0 - 4 в.
5. Встановити кнопки S2 і S3 в положення, при якому буде виконуватися операція додавання.
6. Подати напруги на Вх1 і Вх2 та виміряти напругу на виході. Результати занести в таблицю 2.
Таблиця 2
Операція додавання Операція віднімання
Uвх1
Uвх2
Uвих1
Uвих2
7. Встановити кнопки S2 і S3 в положення, при якому буде виконуватися операція віднімання. Повторити вимірювання за п.6. Результати занести в таблицю2.
8. По закінченні вимірювань встановити всі ручки на стенді в початковий стан. Виключити тумблер “Сіть”.
Обробка результатів вимірювань і обчислень
Провірити точність результату додавання та віднімання вхідних сигналів, що подаються на вхід операційного підсилювача: Uвих=Uвх1 Uвх2 та Uвих=Uвх1-Uвх2 відповідно.
Зробити висновки по роботі операційного підсилювача.
Контрольні питання
Що називається операційним підсилювачем?
Де застосовують операційні підсилювачі?
Які якості має операційний підсилювач?
Як позначається операційний підсилювач на схемах?
Охарактеризуйте амплітудні та частотні характеристики операційного підсилювача.
Що таке напруга зміщення нуля?
Які пристрої на основі операційних підсилювачів Ви знаєте?
Чим відрізняється схема інтегруючого підсилювача від диференціюючого?
Що таке компаратор?
Як отримують інвертуючи підсилювачі?
Техніка безпеки
Уважно прочитати та вивчити інструкцію лабораторної роботи.
Памятати, що в лабораторії існує небезпечна для людини висока напруга.
Зібрати схему згідно з інструкцією до лабораторної роботи, уникнути перехрещення проводів і надати викладачу для перевірки.
Вивчити значення кожного вимірювального приладу, шкалу відмітку, тощо.
Вмикати напругу на лабораторну роботу тільки після дозволу викладача і особистій його присутності.
Перед тим, як зробити будь-які зміни у схемі, її необхідно вимкнути з джерела електромережі.
Після зроблених у схемі змін, вона повинна бути перевірена керівником лабораторних занять і тільки після дозволу керівника підключити до електромережі.
Треба памятати, якщо у ланцюзі буде малий опір , то може виникнути великий струм. Це призведе до виходу з ладу приборів та стенду.
Слідкувати за межами вимірювання приборів.
У разі нещасного випадку негайно вимкнути напругу мережі, для чого потрібно натиснути на аварійну кнопку, розміщену на передній панелі лабораторного столу, а потерпілому надати першу допомогу і викликати швидку медичну допомогу за телефоном 03.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7
Тема: Дослідження мультивібраторів
Мета роботи: вивчити схему та принцип дії мультивібратора, зняти осцилограми колекторних і базових напруг транзисторів мультивібратора.
Мультивібратори - це релаксаційні автогенератори напруги прямокутної форми (релаксаційний - такий, що різко відрізняється від гармонійного -синусоїдного; автогенератор - пристрій, що генерує незатухаючі коливання без запуску ззовні і не має стійких станів).
Виконуються мультивібратори на основі електронних приладів, що мають на вольтамперній характеристиці ділянку з негативним опором (наприклад, тунельні діоди, тиристори), а також на підсилювачах постійного струму з позитивними зворотними звязками (на транзисторах, ОП, цифрових і спеціальних ІМС). Електронні прилади в них працюють у ключових режимах.
Мультивібратори можуть працювати у трьох режимах: чекаючому, автоколивальному та режимі синхронізації.
Найчастіше вони працюють у автоколивальному режимі, коли мультивібратор має два квазісталих (нестійких) стани рівноваги і переходить із одного стану в інший самочинно під впливом внутрішніх перехідних процесів. У такому режимі мультивібратор використовується як генератор прямокутної напруги.
У чекаючому режимі мультивібратор має один сталий і один квазісталий стани рівноваги. Зазвичай він знаходиться у сталому стані і переходить до квазісталого під дією зовнішнього електричного сигналу. Час перебування у квазісталому стані визначається внутрішніми процесами в схемі мультивібратора. Такі мультивібратори використовуються для формування імпульсів напруги необхідної тривалості, а також для затримки імпульсів на визначений час. Мультивібратор, що працює у такому режимі, має назву одновібратора.
У режимі синхронізації використовується мультивібратор, що працює в автоколивальному режимі, але його перехід із одного стану в інший забезпечується зовнішньою синхронізуючою напругою. Для його і нормальної роботи в цьому режимі необхідно, щоб частота синхронізуючого сигналу перевищувала частоту власних коливань. У результаті частота коливань мультивібратора практично не залежить від дестабілізуючих факторів, що впливають на його елементи. Використовуються такі мультивібратори для створення генераторів стабільної частоти і при керуванні складними електронними пристроями, робота яких синхронізована якоюсь зовнішньою дією (наприклад, синхронізація розгортки електронного осцилографа).
Загалом, мультивібратори повинні забезпечувати стабільність частоти і довжини імпульсів, а також необхідну (зазвичай мінімальну) тривалість їх фронтів.
На транзисторах автоколивальний мультивібратор найчастіше будують за симетричною схемою з колекторно-базовими звязками, яка буде досліджена в лабораторній роботі.
Порядок виконання роботи
1. Встановити в стенд панель мульт
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
