Министерство образования РФ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет «ЛЭТИ»

Элементы электронной техники

Методические указания к лабораторным работам

по дисциплине “Материалы и элементы электронной техники”

Санкт-Петербург

Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

2004

УДК 621.396: 658.512

Элементы электронной техники: Методические указания к лабораторным работам/ Сост.: Ю. А. Быстров, Е. А. Колгин, С. А. Марцынюков, Л. М. Селиванов. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2004. 60 с.

Рассмотрены основные свойства и характеристики пассивных элемен­тов электронной техники. Дается описание лабораторных работ по иссле­дованию линейных и нелинейных резисторов, конденсаторов различных типов, катушек индуктивности и наиболее распространенных схем однофазных выпрямителей.

Предназначены для студентов, обучающихся по направлениям “Электроника и микроэлектроника” и “Техническая физика”.

Утверждено

редакционно-издательским советом университета

в качестве методических указаний

 СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2004

Введение

Данные методические указания к лабораторным работам предназначены для студентов, изучающих дисциплину “Материалы и элементы электронной техники” в рамках учебного плана подготовки бакалавров, магистров и дипломированных специалистов по направлениям “Электроника и микроэлектроника” и “Техническая физика”. Все лабораторные работы выполняются на унифицированном лабораторном стенде, содержащем необходимые источники питания, индикаторные устройства и сборочное поле для монтажа исследуемых элементов. В лабораторных работах исследуются линейные и нелинейные резисторы, конденсаторы различных типов, катушки индуктивности и наиболее распространенные схемы однофазных выпрямителей. В целях достижения максимальной пользы от полученных теоретических знаний и развития первых практических навыков монтажа электронных устройств студентам предоставляется возможность самостоятельно произвести соединения исследуемых элементов с измерительной схемой. Исследования характеристик элементов выполняются с помощью современных цифровых мультиметров и осциллографа. Для исследований предлагаются элементы отечественного и зарубежного производства. Справочные данные на некоторые элементы находятся в приложении, где также приведены полезные сведения о рядах номиналов резисторов и конденсаторов и система обозначений отечественных конденсаторов и резисторов.

Описание лабораторного стенда

Описываемый стенд предназначен для проведения лабораторных занятий по дисциплине «Элементы электронной техники». На данном стенде исследуются свойства пассивных элементов электронных схем (линейных и нелинейных резисторов, конденсаторов, фильтров), а также различные выпрямители. Принципиальная схема стенда приведена на рис. 1. Часть схемы, относящаяся к исследованию пассивных элементов, выделена контуром I, а часть, относящаяся к исследованию выпрямителей – контуром II.

В схеме для исследования пассивных элементов(I) переменное напряжение ~20В, снимаемое с вторичной обмотки трансформатораТ1, выпрямляется диодным мостомVD1–VD4. Пульсации на выходе выпрямителя сглаживаются конденсаторомС3. К выпрямителю подключен потенциометрR1, с выхода которого регулируемое напряжение 0…28В подается на мощный проволочный резисторR2 трубчатой формы, выполняющий функции нагревателя. Для исследования температурных зависимостей сопротивления и емкости, испытуемые пассивные элементы вводятся внутрь резистораR2.

Рис. 1. Принципиальная схема лабораторного стенда

Внутри стенда имеется 2 стабилизатора напряжения DA1 (+18В) иDA2 (+5В). Питание на стабилизаторы подается черезRC фильтр (R4C5). Напряжение +18В используется в исследованиях температурных зависимостей токов утечки конденсаторов и для питания цепи затвора транзистора VT2. Напряжением +5В питается мультивибраторDA3 (микросхемаNE555), создающий короткие импульсы частотой около 2 кГц. Эти импульсы далее усиливаются биполярным транзисторомVT1(ВС547) и подаются на затвор ключа на мощном полевом транзистореVT2 (IRF540). Если включить нагрузку между регулируемым источником напряжения 0…+28В и стоком транзистораVT2 (выходMod), то ток в такой цепи будет протекать только в те моменты времени, когда транзисторVT2 открыт. Это дает возможность выделять в низкоомной нагрузке большую импульсную мощность при сохранении небольшой средней мощности. Контроль тока в данном случае ведется с помощью осциллографа, которым измеряется падение напряжение на шунте с известным сопротивлением (RS3). Импульсный режим работы используется в описываемом стенде при исследованииваристоров.

В схеме для исследования выпрямителей(II) переменные напряженияUac1 иUac2 (9…12 В), имеющие общую точкуСОМи снимаемые с вторичной обмотки трансформатораT2, подаются на разъемХР1 (выводы 4,6,8). В разъем могут вставляться платы, на которых смонтированы различные схемы выпрямителей. Выход выпрямленного напряжения (выводUdc) может быть подсоединен к нагрузке напрямую через амперметрА(в качестве нагрузки используется последовательное соединение ограничительного резистораR_b1 и переменного резистораR_Н1) или с применением фильтра (соединениеL1,С1 иС2 в различных комбинациях). РезисторыRS1иRS2 выполняют функции шунтов для снятия осциллограмм токов во вторичной обмотке трансформатора и в нагрузке, соответственно.

Лабораторный стенд оснащен двумя цифровыми измерительными приборами: мультиметром М833 (далее мультиметр 1), используемым для измерения тока и сопротивления и мультиметром М890С⁺ (далее мультиметр 2), предназначенным в основном для измерения емкости конденсаторов и температуры внутри резистораR2. Для контроля температуры к мультиметру 2 подключена термопара типа К(хромель-алюмель). На стенде также установлен стрелочный магнитоэлектрический вольтметр типа М2001 с пределами измерений 0…50В, служащий в основном для измерения постоянного напряжения, снимаемого с потенциометраR1.