Файл: Методичка по электронике для аудитории.docx

Государственный Комитет Российской федерации

по высшему образованию

Ковровская Государственная Технологическая Академия

ЭЛЕКТРОНИКА

методические указания

к лабораторным работам

составитель

Шеманаева Л.И.

Ковров 2011

Электроника: методическое руководство к лабораторным работам. Сост.: Л.И. Шеманаева. – Ковров: Ковровская Государственная технологическая академия. 2011. – 80с.

Методическое руководство к лабораторным работам по электронике предназначено для курса «Электроника и микропроцессорная техника».

Настоящее методическое руководство содержит общие требования к выполнению лабораторных работ, описание прикладной программы EWB, описания 12 лабораторных работ, список рекомендуемой литературы, оглавление. В описании каждой работы приводится цель, краткие теоретические сведения, порядок выполнения работы и контрольные вопросы.

табл. 61, ил. 88, библиогр.: 1 назв.

Рецензенты:

Содержание

Введение

В настоящем методическом руководстве предлагаются к выполнению лабораторные работы по курсам: «Электротехника и электроника»; «Электроника и микропроцессорная техника».

Общие требования к выполнению лабораторных работ

Цель выполнения лабораторных работ – закрепить теоретические знания, выработать навыки схемотехники, эксперимента, расчета и анализа электронных устройств.

К выполнению лабораторных работ допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности, пожарной безопасности, правилам работы на ПК.

Перед выполнением работы студент должен иметь предварительную подготовку, т.е.:

- Изучить необходимый теоретический материал;

- Изучить методический материал по выполнению лабораторной работы;

- Начертить в лабораторном журнале испытуемую схему и заготовить таблицы измерений.

Студенты организуются в бригады по 2-3 человека, готовность каждого к работе проверяется преподавателем.

Рабочий журнал ведется каждым студентом, перед очередной работой студент должен показать выполнение предыдущей лабораторной работы, если он отсутствует, то студент до выполнения следующей работы не допускается. Зачет выполнения работы проводится после проверки преподавателем отчета и собеседования.

Отчет должен содержать:

- Название и цель лабораторной работы

- Принципиальную схему

- Основные расчетные формулы

- Задание

- Таблицу с результатами измерений

- Результаты расчетов

- Графики, построенные на миллиметровке или с использованием компьютерной графики с мелкой сткой

- Выводы

- Дату выполнения работы, подпись исполнителя и руководителя.

- отчет оформляется в тетради или на листах формата А4, написанный вручную, графики вклеиваются

Описание установки

Комплект типового лабораторного оборудования «Теория электрических цепей и основы электроники» состоит из:

- Блока генераторов напряжений БГН3;

- Наборной панели НП2;

- Блока мультиметров БМ8.

Стенд включается в сеть «220В 50Гц». Исследуемые схемы набираются в клеммы наборной панели НП2 из состава набора миниблоков «Электрические и электронные компоненты». Соединение измерительных приборов блока БМ8, исследуемой схемы и источников питания блока БГН3 выполняется соединительными проводами путем введения контактных штырей последних в установочные гнезда панели. Кроме имеющихся мультиметров, для измерения контролируемых параметров могут быть использованы выносные осциллографы и другие измерительные устройства.

Блок генераторов напряжений БГН3 предназначен для моделирования источников ЭДС постоянного и переменного тока. Конструктивно блок генераторов выполнен в виде коробки с лицевой панелью, содержащей мнемоническую электрическую схему соединений, в соответствии с которой размещены регулировочные рукоятки, выключатели электропитания, держатели с предохранителями, гнезда для присоединения внешних устройств. Работа блока генераторов основана на преобразовании однофазного сетевого напряжения в стабилизированные напряжения постоянного тока, в пониженные одно- трехфазные напряжения, а так же в пониженные напряжения регулируемой частоты гармонической и прямоугольной формы. Блок предусматривает ручное управление, регулировку и содержит:

- Выходы стабилизированного постоянного тока: нерегулируемые (напряжение - 15±0,5 В, ток – до 0,2А); регулируемые (напряжение – 0…15 В, ток – до 0,2А);

- Выходы переменного тока: однофазный (напряжение - 24±10% В, ток – до 0,1А); трехфазный с нулевым выводом (линейное/фазное напряжение – 12/7±10% В, ток – до 0,05А);

- Выходы стабилизированного напряжения специальной формы: гармонической формы (амплитуда напряжения – 0…±10 В, частота 0,2…20 кГц); прямоугольной формы однополярное (амплитуда напряжения – 0…±10 В, частота 0,2…20 кГц); прямоугольной формы двухполярное (амплитуда напряжения – 0…±10 В, частота 0,2…20 кГц).

Порядок работы:

- перед включением повернуть/убедиться регулировочные рукоятки против часовой стрелки до упора;

- соединить гнезда с внешними устройствами согласно электрической схеме конкретного эксперимента;

- включить выключатель «СЕТЬ» соответствующего генератора;

- для изменения соответствующих напряжений на регулируемых выходах вращать регулировочные рукоятки;

- при выключении генераторов отключить выключатель «СЕТЬ», предварительно повернув регулировочные рукоятки против часовой стрелки до упора.

Наборная панель НП предназначена для установки и соединения между собой миниблоков при построении электронных цепей по заданным схемам. Конструктивно панель выполнена в виде короба с лицевой панелью, на которую нанесена электрическая мнемосхема соединений панели, в соответствии с которой размещены соединительные гнезда.

Блок мультиметров БМ8 предназначен для измерения активного сопротивления элементов электрической цепи, токов и напряжений в этой цепи. Конструктивно, блок мультиметров выполнен в виде коробки с лицевой панелью, содержащей 3 мультиметра типа MY-60, сетевой выключатель и держатели с предохранителями.

Порядок работы:

- Соединить гнезда с внешними устройствами согласно исследуемой электрической схеме;

- включить выключатель «СЕТЬ»;

- с помощью переключателей мультиметров установить пределы и виды измеряемых параметров;

- включить используемые в эксперименте мультиметры;

- отсчет показаний производить с дисплеев мультиметров;

- для выведения блока мультиметров и работы отключить выключатель «СЕТЬ».

Описание программы

Работы выполняются с использованием системы схемотехнического моделирования Electronics Work Bench (EWB), адаптированной к стандартному интерфейсу Windows. Система предназначена для моделирования и анализа электрических схем.

Программа (EWB) позволяет моделировать аналоговые, цифровые и цифро-аналоговые схемы большой степени сложности. Она имеет большой набор библиотек, включающих в себя все электронные компоненты.

Параметры компонентов можно менять в широком диапазоне значений. Простые компоненты описываются набором параметров, значения которых можно менять с клавиатуры, активные элементы – моделью, представляющей собой совокупность параметров. Модель выбирается из списка библиотек компонентов.

В программе есть широкий набор приборов, позволяющих производить измерения различных величин, задавать входные воздействия, строить графики.

Результаты моделирования можно вынести на принтер или экспортировать в другие программы.

Достоинствами программы является экономия времени и средств на проведение реальных экспериментов; абсолютная достоверность полученных результатов, обусловленная параметрами элементов и алгоритмом расчета; удобство пользования и восприятия схем.

Поле программы EWB состоит из меню, панели инструментов, панели компонентов и рабочего поля.

Меню включает в себя стандартный набор опций Windows. Панель инструментов состоит из набора сервисных устройств. На панели компонентов расположены все компоненты электрических схем. Они условно разбиты на следующие группы:

1. Sources. Включает в себя источники постоянного и переменного тока (напряжения); заземление; источники тока (напряжения), управляемые током (напряжением); пьезоэлементы.

2. Basic – соединяющий узел; постоянные и переменные резисторы; конденсаторы постоянной и переменной емкости; ключи; катушки; трансформаторы.

3. Diodes – диод, стабилитрон, светоизлучающий диод, тиристор, диод Шоттки, динистор, симистор, мостовой выпрямитель.

4. Transistor – п-р-п транзистор; р-п-р транзистор; n- канальный полевой транзистор; p- канальный полевой транзистор; МОП – транзисторы со встроенным каналом; МОП – транзисторы с индуцированным каналом.

5. Analog Ics – 3,5,7 и 9-ти канальный операционные усилители, компаратор, фазо-сдвигающая петля.

6. Mixed Ics – ADC – аналого-цифровой преобразователь; DAC – цифро-аналоговый преобразователь по току; DAC – цифро-аналоговый преобразователь по напряжению; одновибратор; таймер.

7. Digital Ics – микросхемы мультиплексоров, демультиплексоров, шифраторов, дешифраторов и др.

8. Logik Gates – логические элементы

9. Digital – полусумматор; полный сумматор; RS – триггер; JK – триггеры (инверсный и прямой); D – триггеры (инверсный и прямой); микросхемы.

10. Indicators – амперметр, вольтметр, логический пробник; лампа накаливания.

11. Controls – дифференциатор, интегратор, ограничитель напряжений и др.

12. Instruments – мультимер; боде-плоттер; осциллограф; функциональный генератор; генератор слов; логический анализатор; логический преобразователь.