Файл: Д.Б. Гвоздев Электроника. Аналоговые устройства.pdf

1

СОДЕРЖАНИЕ Общие сведения …...……………………………………………………. 2

Краткое руководство по использованию Electronics Workbench 4.0………………………………………………………………………… 5

Лабораторная работа № 1. Исследование характеристик полупро-

водниковых приборов ………………………………………………….. 13

Лабораторная работа № 2. Исследование транзисторов……………... 19 Лабораторная работа № 3. Исследование неуправляемых выпрями-

телей…………………………………………………….……………….. 24

Лабораторная работа № 4. Исследование одиночных каскадов уси-

ления……………………………………………………………………... 32

Список рекомендуемой литературы…………………………………… 37

2

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Выполнение, оформление и защита лабораторных работ являются неотъемлемой частью курса электроники. Они способствуют более глубокому и правильному пониманию студентом процессов и явлений, протекающих в электронных устройствах и схемах.

Подготовка к лабораторной работе

При подготовке к выполнению лабораторных работ необходимо:

1)четко знать цель и задачи работы;

2)изучить теоретический материал, соответствующий данной работе, по учебнику и конспекту лекций;

3)подготовить бланк отчета на листе формата А4, либо на развернутом тетрадном, содержащий название, цель лабораторной работы, а также электрические схемы и таблицы;

4)запомнить порядок выполнения работы;

5)понимать назначение проводимых замеров и опытов;

6)уметь проводить требуемые расчеты и строить необходимые характеристики;

7)уметь анализировать состояние объекта исследования при изменении параметров;

8)иметь навыки пользования ПК (персональным компьютером).

Выполнение лабораторной работы

Каждая работа выполняется бригадой из 2-4 человек за указанным преподавателем ПК. Студенты должны ознакомиться с представленной

3

на экране ПК виртуальной схемой, приборами и средой Electronics Workbench.

После получения допуска к работе у преподавателя необходимо подать напряжение на схему виртуальным тумблером, изображенным в правой верхней части экрана. После завершения работы необходимо предоставить опытные данные на проверку преподавателю и снять напряжение со схемы тем же тумблером.

Никаких изменений в виртуальной схеме, а тем более ее сохранение, без разрешения преподавателя производить не допускается.

Оформление отчета о проделанной работе

Отчет о проделанной работе составляется каждым студентом на листах формата А4 или на развернутых тетрадных и должен содержать:

1)Ф.И.О. студента, наименование группы;

2)название работы;

3)описание цели работы;

4)электрические схемы, выполненные в соответствии с требованиями ЕСКД группы Т52;

5)таблицы с измерениями и расчетными данными;

6)требуемые характеристики и графики;

7)основные выводы, полученные в результате анализа.

Порядок проведения защиты

Перед защитой лабораторной работы студент сдает отчет на проверку преподавателю, и только после этого он может защищать проделанную работу. Защита лабораторной работы производится с помощью

4

заранее подготовленных тестов или задач, а также с помощью контрольных вопросов (на усмотрение преподавателя).

Перечень контрольных вопросов приведен в конце каждой лабораторной работы. Он охватывает ту часть материала теоретического курса, которая непосредственно относится к данной лабораторной работе.

Категорически запрещается:

-выполнять на ПК действия, не предусмотренные лабораторной работой (загружать другие программы, изменять виртуальную схему и т.д.);

-пытаться проникнуть внутрь ПК;

-оставлять включенный ПК без присмотра;

-включать, выключать, перезагружать ПК без разрешения преподавателя.

Рекомендуется в случае возникновения непредвиденных ситуаций, например "зависания" компьютера, не предпринимая никаких действий, сразу обращаться к преподавателю.

5

КРАТКОЕ РУКОВОДСТВО ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ

Electronics Workbench 4.0

Инструментальные средства Electronics Workbench подобны реальным инструментальным средствам электроники. Все схемы, которые вы должны сформировать и проверить, будут организованы удобно и доступно. Большая центральная область - рабочее окно, где вы формируете и проверяете схему. Около рабочего окна - отсек для электронных элементов (радиодеталей). В верхней части дисплея вы увидите меню и пиктограммы приборов, а в правом верхнем углу переключатель питания для активизации схемы.

Основные пассивные элементы схемы

1.Коннектор. Это специальный компонент схемы для организации контрольных точек на схемах и для соединения отдельных проводников между собой. Коннектор условно обозначается жирной точкой на панели пассивных элементов. Коннектор поддерживает 4 вывода для возможных соединений, по одному на каждой из сторон. Коннекторы создаются автоматически во время прокладки соединения одного проводника с другим. Если коннектор не нужен, то он исчезает автоматически. Постоянные коннекторы могут иметь метку.

2.Батарея настраивается на напряжение от микровольт до кило-

вольт.

3.Источник тока можно настроить на ток от микроампер до килоампер.

4.Источник переменного напряжения настраивается на напря-

жение от микровольт до киловольт, также можно настроить частоту и

6

фазу.

5.Источник переменного тока настраивается от микроампер до килоампер. Настраиваются частота и фаза.

6.Переменный резистор может изменять свой номинал от 1 Ом до МОм.

7.Конденсатор может изменять свою емкость от пикофарад до микрофарад.

8.Индуктивность обозначается буквой L, измеряется в Генри.

9.Переменный резистор. Элемент настраивается с помощью "Ctrl+U". В диалоговом окне указывают ключевую букву (разрешается использовать буквы а ...z, цифры 0 ...9, "пробел") для использования в управлении, начальное положение движка в % и шаг измерения в %. Для оперативного управления следует нажимать соответствующие клавиши. Для увеличения нажать заданную клавишу, для уменьшения нажать эту клавишу +"Ctrl".

10.Переменный конденсатор. Управляется так же, как и переменный резистор.

11.Переменная индуктивность. Управляется так же.

12.Полярный конденсатор должен быть включен с правильной полярностью. Изменяется нажатием "Ctrl+U".

13.Набор резисторов. Внутри резисторы не соединены между собой, например верхние левый и правый контакты - это контакты одного резистора и т.д. Номинал одинаковый и может быть задан.

Использование мультиметра Мультиметр используется для измерения напряжения, тока, сопро-

тивления или затухания в децибелах между двумя контрольными точ-

7

ками цепи. Его изображение приведено на рис.1. Для использования мультиметра необходимо создать контрольные точки. Их можно создать двумя способами.

Способ 1. Перенести из набора пассивных инструментов коннектор. Постоянному коннектору может быть присвоена метка, к коннектору присоединить нужный прибор.

Способ 2. Провести соединение от элемента до пересечения с проводом. При появлении небольшого круга отпустить кнопку мыши.

Коннектор будет автоматически вставлен. Ес- Рис.1. Мультиметр ли элемент добавляется в функционирующую

цепь, то необходимо перезапустить схему заново. Для настройки мультиметра необходимо:

1)установить вид измерения: А, V, Ω, dB;

2)установить вид сигнала:

a) АС - позволяет измерять среднеквадратичное значение сигнала, при этом все постоянные составляющие убираются;

б) DC - все переменные (АС) составляющие убираются, измеряются только постоянные составляющие.

При необходимости, нажав кнопку "Settings", можно установить: внутреннее сопротивление (вольтметр, амперметр); внутренний ток омметра; стандарт для подсчета dB.

Использование генератора импульсов Это источник напряжения, его внешний вид приведен на рис.2. Выдает сигналы типа:

8

1)синусоида;

2)треугольные импульсы;

3)прямоугольные импульсы.

Угенератора импульсов возможна настройка частоты сигналов, длительности им-

работы цикла устанавливает пропорцию цикла, что является важным. Режим работы цикла 50 % дает прямоугольные импульсы с равными верхними и нижними участками.

Для треугольных волн установка сдвигает отметку в цикле, в котором волна достигает максимума. Треугольные волны с циклом режима работы 50 % имеют равный наклон для подъема и спада.

Для синусоиды не действует режим работы цикла.

Амплитуда устанавливает напряжение сигнала, измеряемое по пику. Если выводы COM и (+) или (-) подсоединены к схеме, то напряжение между пиками равняется двум амплитудам. Если подсоединены выводы (+) и (-), значение - четыре амплитуды.

OFFSET - смещение, устанавливающее постоянный уровень, относительно которого изменяется переменная составляющая сигнала.

9

Нулевое смещение устанавливает форму сигнала вдоль оси X осциллографа, обеспечивая изменения Y относительно 0. Вы можете корректировать смещение от -999 V до 999 kV (установка предела для амплитуды определяет предел установки смещения).

Использование осциллографа

Осциллограф имеет два входа, канал A и канал B, так что два различных сигнала могут отображаться одновременно. Внешний вид осциллографа представлен на рис. 3. Вы можете использовать осциллограф для получения графика величины сигнала во времени, или сравнивать форму волны двух сигналов.

Рис. 3. Внешний вид осциллографа

Настройка и управление осциллографом

Можно просматривать значение амплитуды во времени (Y/T), можно один из выходов использовать как развертку А/В или В/А. Y/Т показывает на вертикальном направлении графика напряжение (вольт на деление).

Установка частоты развертки TIME BASЕ. Значение каждого горизонтального деления может меняться от 0,1 наносекунды до 0,5 секунды. Для нормального просмотра надо настроить TIME BASЕ об-