ЛР 01 Аппаратура и методы исследования

2

1. Цель работы

При исследовании, испытаниях и ремонте сложной электронной и цифровой техники наряду с такими простейшими приборами, как амперметр, вольтметр и тестер применяют и более сложные приборы: во-первых, осциллограф, с помощью которого можно проконтролировать не только форму исследуемого сигнала, но и его параметры; во-вторых, генераторы сигналов разной формы.

Основная цель лабораторной работы – это знакомство и приобретение навыков работы с запоминающим цифровым двухканальным осциллографом GDS-2062 [1], генератором сигналов специальной формы GFG-3015 [2], т.е. с теми приборами, с которыми студент будет работать на протяжении всего практического курса изучения электроники.

В данной лабораторной работе эти приборы применяются при исследовании простейших цепей: низкочастотного и высокочастотного RC- фильтров первого порядка, а также при исследовании вольтамперной характеристики стабилитрона.

3

2. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка включает запоминающий цифровой двухканальный осциллограф GDS-2062, генератор сигналов специальной формы GFG-3015 и лабораторный пульт со съемной передней панелью.

В пульт встроены источники питания (+5В, ±15В), необходимые для выполнения всех лабораторных работ, понижающий трансформатор, выходное напряжение которого в некоторых работах используется для формирования задающего сигнала при снятии вольтамперных характеристик. Сменная панель (рис. 1) включает три схемы:

−схема 3 – двухсторонний диодный ограничитель, собранный на двух стабилитронах (рис. 1,в);

4

Рис. 1. Лицевая панель лабораторной установки

Для первых двух схем (рис. 1,а и б) с помощью генератора, который подключен к схемам внутри стенда, и осциллографа снимаются амплитудночастотные и переходные характеристики.

Для визуализации вольтамперной характеристики стабилитрона и передаточной характеристики двухстороннего ограничителя на вход схемы (рис. 1,в) с генератора GFG-3015 подается синусоидальное или треугольное напряжение низкой частоты. В схему включен преобразователь ток – напряжение (U1) с коэффициентом преобразования Rп3=100 Ом, благодаря которому возможно снять вольтамперную характеристику стабилитрона.

5

Подготовка к работе

•Ознакомиться с описанием осциллографа GDS-2062 [1] и генератора сигналов GFG-3015 [2] и методами измерений напряжения и временных интервалов.

•Для схем (рис. 1,a и б) получить выражение для амплитудно-частотной

•3.3. Построить данные зависимости и показать, как по графикам определить:

−для схемы рис. 1,a – нижнюю граничную частоту (fн) и спад плоской вершины (δu) при фиксированной длительности импульса tи;

−для схемы рис. 1,б – верхнюю граничную частоту (fв) и фронт выходного импульса (tф).

Параметры элементов схемы приведены в таблице.

При расчете АЧХ коэффициент передачи рассчитать на частотах 46, 100, 220, 460 Гц, 1, 2.2, 4.6, 10, 22, 100 и 220 кГц, а график построить в двойном логарифмическом масштабе (см. п. 4 «Основные сведения»).

При расчете спада плоской вершины считать, что длительность импульса tи=30мкс.

Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в учебном журнале.

6

Таблица 1

Варианты заданий

7

3. Рабочее задание

Исследование частотных характеристик RC–цепей

1. Снять амплитудно-частотную характеристику RC-цепи с разделительным конденсатором (рис. 1,а). По АЧХ определить граничную частоту fв.

2.Снять амплитудно-частотную характеристику RC-цепи с интегрирующим конденсатором (рис. 1,б). По АЧХ определить граничную частоту fн.

Результаты этой части работы оформить в виде таблиц и графиков

8

Исследование импульсных характеристик RC–цепей

3.Снять переходную характеристику RC-цепи с интегрирующим конденсатором (рис. 1,б). Определить длительность фронта tф и среза tс при длительности входного сигнала 100мкс.

4.Снять переходную характеристику RC-цепи с разделительным конденсатором (рис. 1,а). Для выходного импульса (при длительности входного импульса 30мкс) определить амплитуду A и спад плоской вершины U. По этим данным рассчитать относительный спад плоской

вершины δU.

5. Исследовать дифференцирующую RC-цепь (рис. 1,а). Для этого увеличить длительность входного сигнала до 2 мс. Снять временные осциллограммы входного и выходного сигналов. По уровню 0,5 определить длительности положительного и отрицательного импульсов выходного сигнала. Провести расчет длительности импульсов и сравнить с экспериментом.

Результаты п.3 и п.4 отразить в виде осциллограмм с указанием осей и сводной таблицы.

Результаты п.5 представить в виде осциллограмм с указанием осей и результатов расчета.

9

Исследование диодного ограничителя

6.Снять вольтамперную характеристику стабилитрона. По ВАХ стабилитрона на уровне ±5мА определить прямое напряжение на диоде Uпр , напряжение стабилизации Uст и дифференциальное сопротивление стабилитрона rст.

7.Снять передаточную характеристику (ПХ) двухстороннего ограничителя.

8.Получить и зарисовать (1-2 периода) с указанием масштабов совмещенные по времени осциллограммы входного напряжения uвх(t), выходного напряжения uвых(t) и тока через стабилитроны i(t). На осциллограммах на интервале одного периода отметить следующие режимы работы стабилитронов VD1 и VD2: открыт, закрыт, пробой.

Результаты должны быть представлены в виде характеристик и осциллограмм с указанием осей, масштабов и результатов измерений.

10

4. Оформление отчета о выполненной работе

Отчет о проделанной работе в день выполнения лабораторной работы можно сдать в электронном виде (требования к отчету указаны ниже).

Если отчет сдается на следующем занятии – то он может быть выполнен в рукописном виде на стандартных листах A4. Также отчет можно и напечатать с использованием вычислительной техники. Не допускается ксерокопирование отчета.

Оформленный отчет должен содержать:

−Титульный лист или заголовок, включающий название лабораторной работы, фамилию студента и дату выполнения работы.

−Все пункты подготовки к работе, включая схемы, расчеты, графики.

−Все выполненные пункты рабочего задания, включая принципиальные схемы исследуемых цепей, результаты измерений, а также осциллограммы, диаграммы, графики с указанием осей, масштаба и всеми построениями и расчетами.

−Сравнение данных, полученных при подготовке к работе и результатов, полученных в процессе выполнения работы.