Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тульский государственный университет»

Институт высокоточных систем им. В.П. Грязева

Кафедра Электротехники и электрооборудования

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

«Основы электроники»

Методические указания

для студентов всех форм обучения

Под редакцией б.В.Сухинина Тула 2011 содержание

стр.

Введение 3

Общие требования к подготовке, выполнению и оформлению

лабораторных работ 5

Лабораторная работа №1. Вводное занятие. Техника безопасности.

Изучение стенда 8

Лабораторная работа №2. Изучение электроизмерительных приборов 17

Лабораторная работа №3. Исследование полупроводниковых диодов и

стабилитронов 23

Лабораторная работа №4. Нелинейные преобразователи

электрических сигналов. Исследование последовательных

диодных ограничителей 34

Лабораторная работа №5. Нелинейные преобразователи

электрических сигналов. Исследование паралельных

диодных ограничителей 40

Лабораторная работа №6. Исследование параметрического

стабилизатора напряжения 46

Лабораторная работа №7. Исследование однофазного

однополупериодного выпрямителя 53

Лабораторная работа №8. Исследование однофазного

двухполупериодного выпрямителя 60

Лабораторная работа №9. Исследование неуправляемого

выпрямителя трехфазного тока 66

Лабораторная работа №10. Исследование работы биполярного

транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (ОЭ) 69

Разработали: Б.В. Сухинин, д.т.н., профессор

В.В. Сурков, д.т.н., доцент

В.И. Ловчаков, д.т.н., профессор

Б.А. Мельников, к.т.н., доцент

В.В. Замятин, к.т.н., доцент

Е.И. Феофилов, к.т.н., доцент

Рассмотрено на заседании

кафедры Э и ЭО

Протокол № от 01.01.2011 г.

Заведующий кафедрой

_________________ Б.В. Сухинин

ВВЕДЕНИЕ

Настоящие методические указания предназначены для студентов при выполнении ими лабораторных работ по курсу "Электроника", "Физические основы электроники", а также по разделу "Основы электроники" следующих учебных дисциплин: "Электротехника и основы электроники", "Электротехника и электроника", "Электротехника", "Электропривод и основы электроники", "Электротехника и основы промышленной электроники", "Основы электротехники и электроники", "Электротехника, электроприводы станков и основы электроники", "Электротехника и электроника. Электропривод строительных и дорожных машин".

Современный уровень развития производства требует внедрения во всех отраслях промышленности эффективных систем управления производственными и технологическими процессами, основанных на широком использовании электронной техники. Поэтому знание основ электроники является необходимым условием продуктивной работы специалистов различных направлений.

Основной целью лабораторных работ по основам электроники является получение практических навыков в исследовании и применении электронных устройств, закрепление теоретического материала о принципе их работы и основных характеристиках.

В настоящем сборнике содержатся методические указания к лабораторным работам по разделу «Основы электроники» электротехнической дисциплины. Описание к каждой лабораторной работе составлено таким образом, чтобы за одно лабораторное занятие студент имел возможность полностью выполнить задание и составить отчёт при условии наличия заранее заготовленных бланков протокола испытаний и расчётно-графической части.

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПОДГОТОВКЕ, ВЫПОЛНЕНИЮ

И ОФОРМЛЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Прохождение лабораторного практикума включает в себя три этапа:

1. самостоятельная подготовка к работе;

2. проведение экспериментов в лаборатории;

3. обработка результатов экспериментов и оформление отчёта.

1. В процессе самостоятельной подготовки студенты обязаны:

а) изучить или повторить основные теоретические положения по теме, которую отражает лабораторная работа, для чего использовать конспект лекций и рекомендованные преподавателем учебные пособия. Качество своей подготовки можно оценить с помощью контрольных вопросов, приведённых в настоящих методических указаниях к каждой лабораторной работе;

б) подготовить бланки протокола испытаний и расчётно-графической части отсчёта, формы которых даны в методических указаниях;

в) уяснить цель работы и изучить порядок её выполнения.

Перед началом работы преподаватель проверяет уровень подготовки студентов. Студент, не подготовленный теоретически или не имеющий оформленных бланков, к выполнению работы не допускается.

2. Проведение экспериментов осуществляется фронтальным методом на универсальных лабораторных стендах в составе бригад по 2-3 человека в соответствии с графиком, составленным преподавателем. Электрические цепи согласно схемам, приведённым в протоколах испытаний, собираются на стенде с помощью проводников со штекерами, укомплектованных для каждого стенда. Подключение электронных измерительных приборов может осуществляться также посредством специальных кабелей, входящих в комплект приборов. После сборки цепи её необходимо предъявить для проверки преподавателю или лаборанту. Включение напряжения можно производить, только получив на это разрешение. Самовольное включение напряжения категорически запрещается. Предъявлять электрическую цепь для проверки необходимо после любого, даже незначительного изменения схемы. Если невыполнение этих требований повлекло за собой выход из строя приборов и оборудования, виновный несёт материальную ответственность.

Применяя электронные измерительные приборы, следует внимательно ознакомиться с передней панелью прибора, назначением ручек, переключателей и гнёзд, прибегая при необходимости к помощи преподавателя.

В процессе выполнения работы протокол испытаний заполняют экспериментальными данными, снимаемыми с электроизмерительных приборов, а также зарисовывают осциллограммы, наблюдаемые на экране осциллографа. После завершения работы, не разбирая электрическую цепь, протокол испытаний предъявляют для проверки преподавателю, который своей подписью удостоверяет правильность результатов. После этого электрическую цепь следует разобрать.

Время проведения экспериментов должно составлять не более 40-45 мин.

3. Обработка результатов измерений, оформление и сдача отчётов производится в лаборатории непосредственно после выполнения работы. Для этого каждый студент обязан иметь с собой на каждом занятии чертёжные принадлежности (карандаш, линейку, лекало) и микрокалькулятор. Содержание расчётно-графической части отсчёта дано в методических указаниях.

Отчёт по лабораторной работе включает в себя:

• протокол испытаний с подписью преподавателя;

• расчётно-графическую часть;

• краткие выводы по работе.

При оформлении отчёта необходимо выполнять требования ЕСКД.

Условные обозначения основных элементов электрических цепей приведены в табл. 1.

Таблица 1

Наименование элемента	Условное обозначение	Наименование элемента	Условное обозначение
Источники электрической энергии: источник напряжения (ЭДС) постоянного тока (идеальный) источник постоянного тока (идеальный) гальванический элемент или аккумулятор источник напряжения (ЭДС) синусоидального тока		Проводники электрической цепи: одиночный пересекающиеся, несоединенные пересекающиеся, соединенные
Резисторы: Постоянный линейный Переменный линейный Нелинейный		Выключатели: однополюсные двухполюсные
Индуктивности: Линейная С разомкнутым магнитопроводом С магнитопроводом		Конденсаторы Общее обозначение Полярный (электролитический) Нелинейный
Трансформатор		Диоды и тиристоры: Выпрямительный диод Стабилитрон Диодный тиристор Триодный тиристор
Транзисторы: Биполярный Униполярный (полевой)
Лампы накаливания: осветительная сигнальная		Измерительные приборы: амперметр вольтметр ваттметр

В табл. 2 представлены базовые электрические величины и их единицы измерения.

Таблица 2

Величина	Обозначение	Единица измерения	Другие используемые величины
Заряд	Q	1 К = 1 Кулон	мК
Ток	I	1 А = 1 Ампер	мА, мкА
Напряжение/ЭДС	U/E	1 В = 1 Вольт	мВ, кВ
Сопротивление	R	1 Ом	кОм, МОм
Проводимость	G	1 См = 1 Сименс
Индуктивность	L	1 Гн = 1 Генри	мГн, мкГн
Ёмкость	С	1 Ф = 1 Фарада	мкФ, нФ, пФ

Если студент не успел на занятии оформить отчёт до конца, то он заканчивает оформление дома с предъявлением отчёта на следующем занятии.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

Основные правила техники безопасности при работе с электрооборудованием изложены в инструкции по технике безопасности, с которой студенты знакомятся на вводном занятии. Кроме того, при выполнении лабораторных работ по разделу «Основы электроники» особое внимание необходимо уделять правильному обращению с электронными приборами. Категорически запрещается замыкать накоротко выход работающего генератора синусоидальных колебаний во избежание выхода из строя. При пользовании ручками на панелях электронных измерительных приборов нельзя прилагать чрезмерно большие усилия.