Е. Ю. САЛИТА, Т. В. КОМЯКОВА

ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

О

Омск 2011

МСК 2010

Министерство транспорта Российской Федерации

Ф

едеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет

путей сообщения

______________________

Е. Ю. Салита, Т. В. Комякова

ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве методических указаний к выполнению лабораторных работ

по дисциплине «Электроника»

ск 2010

Омск 2011

УДК 621.382(076.5)

ББК 32.852я73

С16

Элементы электронных схем: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электроника». 2-е изд., перераб. и доп. / Е. Ю. Салита, Т. В. Комякова; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2011. 58 с.

Изложены краткие теоретические сведения о физических основах работы, устройстве, принципе действия и схемах включения различных полупроводниковых приборов: маломощных и силовых диодов, биполярных транзисторов, обычных и запираемых тиристоров, IGBT-транзисторов. Приведены описание лабораторных стендов, измерительных и регистрирующих приборов, рекомендации по исследованию свойств и характеристик полупроводниковых приборов и методика расчета их основных параметров.

Предназначены для студентов очной и заочной форм обучения специальности 190401 (101800) – «Электроснабжение железных дорог». Могут быть полезными при проведении занятий со слушателями Института повышения квалификации и переподготовки кадров, а также инженерно-техническим работникам, занимающимся вопросами эксплуатации и модернизации преобразователей тяговых подстанций.

Библиогр.: 13 назв. Табл. 7. Рис. 30.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. Н. Зажирко ;

канд. техн. наук П. В. Беляев.

________________________

© Омский гос. университет

путей сообщения, 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение……………………………………………………..……………………... 5

1. Правила техники безопасности и порядок проведения лабо-

раторных работ ……………………………………………………………………. 6

2. Стенд для исследования электронных приборов……..…………………… 7

Лабораторная работа 1. Полупроводниковые выпрямительные

диоды…………..…………………………………………………………………… 8

Лабораторная работа 2. Транзисторы и схемы их включения…………….… 14

Лабораторная работа 3. Тиристоры………………………………………….... 22

Лабораторная работа 4. Электронно-лучевой осциллограф………………… 28

Лабораторная работа 5. Запираемый тиристор………………………………. 36

Лабораторная работа 6. Биполярный транзистор с изолирован-

ным затвором …………….………………………………………………………... 43

Лабораторная работа 7. Диагностирование силовых полупро-

водниковых вентилей преобразовательных установок………..………………... 52

Библиографический список ………………………………………………………. 56

ВВЕДЕНИЕ

Технический прогресс современной техники базируется на применении электронных устройств. В системах электроснабжения и электроподвижного состава железнодорожного транспорта эксплуатируются преобразователи электроэнергии, устройства автоматики, телемеханики, релейной защиты и вычислительной техники, создаваемые на основе электронных полупроводниковых приборов. Уровень их эксплуатации зависит от квалификации инженерно-технических работников. Из этого следует, что необходимым условием подготовки инженерных кадров электрических железных дорог является изучение свойств полупроводниковых приборов, их характеристик, конструкции, принципа действия и условий эксплуатации.

Лабораторные работы по дисциплине «Электроника» должны помочь студентам закрепить полученные теоретические знания о свойствах и характерис-тиках электронных приборов, понять физические процессы, происходящие в них, приобрести практические навыки производства измерений и творческой исследовательской деятельности. В процессе выполнения лабораторных работ необходимо не только получить количественные характеристики, но и уяснить суть явлений и их взаимозависимость.

Отчет по результатам лабораторной работы оформляется на листах формата А4 или в специальной тетради и должен содержать цель работы; основные теоретические сведения; назначение, характеристику и паспортные данные исследуемого объекта; краткую характеристику применяемого метода исследования; порядок выполнения работы; схему измерения (установки); результаты эксперимента в виде таблиц и графиков; расчетные соотношения и математичес-кую обработку результатов эксперимента (в виде расчетов, таблиц, графиков); выводы по результатам выполненной работы; ответы на контрольные вопросы.

При написании отчетов по лабораторным работам следует соблюдать требования стандартов по правилам оформления титульного листа, текстовой части, электрических схем, формул и таблиц.

В настоящее издание методических указаний внесены следующие изменения и дополнения:

приведена лабораторная работа по исследованию IGBT-транзистора;

обновлен библиографический список.

Авторы выражают благодарность инженерам К. Р. Халикову и Н. А. Болдыреву за участие в техническом оформлении методических указаний.

1. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ И ПОРЯДОК

ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Выполнение лабораторных работ по изучению электронных приборов и схем их включения связано с использованием напряжения, опасного для жизни человека, поэтому прежде чем приступить к исследованию электрических схем, студент обязан ознакомиться с инструкцией по технике безопасности, находящейся в лаборатории, получить инструктаж от преподавателя (лаборанта), изучить схемы питания и конструктивное исполнение стендов лаборатории.

Питание на стенды подается от распределительного щита, на котором расположен ввод (главный автоматический выключатель). Стенды для исследования электронных приборов, блоки питания, блоки индикации и осциллографы подключаются к розеткам с напряжением 220 В.

Во время исследования электрических схем студент обязан

работать на закрепленном за ним рабочем месте, нести ответственность за сохранность оборудования и выполнять только ту работу, которая определена преподавателем;

сборку схем и необходимые переключения производить только исправными изолированными соединительными проводами при отключенном положении выключателей функциональных блоков стенда;

перед включением схемы под напряжение показать ее преподавателю для проверки правильности сборки и получения разрешения на работу;

не превышать номинальных параметров исследуемых и измерительных приборов;

при перерывах в работе или в подаче электрической энергии отключить стенд;

в случае неисправности какого-либо стенда или прибора, возникновения аномального режима (искрение, дуга, перегрев токоведущих частей, появление дыма и пр.) или при попадании кого-либо из находящихся в лаборатории под напряжение немедленно снять напряжение со всех электроустановок, отключив ввод на распределительном щите, и сообщить об этом преподавателю;

при загорании в блоке питания красных лампочек «Перегрузка» и появлении звукового сигнала, свидетельствующего об аварийном режиме работы стенда, немедленно отключить тумблер «ВКЛ» на лицевой панели блока питания.

После завершения исследований студент должен отключить лабораторный стенд, получить разрешение преподавателя на разборку схемы, разобрать ее, сдать преподавателю комплект соединительных проводов и исследуемых приборов, выданных ему перед началом работы.

Категорически запрещается приносить в лабораторию вещи и предметы, загромождающие рабочие места и способствующие созданию условий, которые могут привести к нарушению правил техники безопасности. В лаборатории запрещается громко разговаривать, покидать без разрешения преподавателя рабочие места и переходить от одного стенда к другому.

2. СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ

Лабораторный стенд для исследования электронных приборов предназначен для изучения свойств и характеристик кремниевых и германиевых диодов, стабилитронов, обычных и запираемых тиристоров, биполярных и полевых транзисторов и других полупроводниковых элементов.

Стенд состоит из следующих функциональных блоков: блока питания (БП), блока индикации (БИ) и лабораторного модуля «Электронные прибо-ры» (ЭП).

Блок питания включает в себя источники постоянного напряжения Е1 и Е2 и генератор низкой частоты (ГНЧ). БП подключается к сети однофазного напряжения 220 В выключателем «Сеть», расположенным на лицевой панели блока. Источники напряжения Е1, Е2 и ГНЧ включаются в работу соответствующими тумблерами «ВКЛ», о чем свидетельствует загорание лампочек желтого цвета на лицевой панели БП. Назначение переключателей и регулировочных потенциометров источников напряжения Е1, Е2 и ГНЧ расшифровано на лицевой панели БП.

Блок индикации содержит амперметры РА1 и РА2, которые используются для измерения постоянного тока, и вольтметры РV1 и РV2, предназначенные для измерения постоянного и переменного напряжения в зависимости от положения тумблеров «U₌» и «U_». Напряжение на блок индикации подается вык-лючателем «Сеть», расположенным на лицевой панели БИ.

Лабораторный модуль ЭП содержит коммутационное поле, на котором показаны условные обозначения и пределы измерения источников напряжения Е1 – Е4, ГНЧ, генератора импульсов, мультиметров 1 и 2 и имеются гнезда для сборки схем. Регулирование сигналов на выходах Е1, Е2, ГНЧ и генератора импульсов осуществляется потенциометрами.

Схемы исследования электронных приборов, которые напаяны на колодки, приведены в описании соответствующих лабораторных работ.