МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ВОСТОЧНОУКРАИНСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА

ИМЕНИ ВЛАДИМЕРА ДАЛЯ

Г. СЕВЕРОДОНЕЦК

МЕТОДИЧЕСКИЕК УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по дисциплине:

“эЛЕКТРОНИКА И МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА”.

Для направления подготовки 6.050202 «Автоматизация и компьютерно-интегрированные технологии»

Утверждено на заседании кафедры Физики Протокол №_5__ от «25»_07_2009г.

Северодонецк, 2009

УДК 621.43.01

Методические материалы к лабораторному практикуму по курсу

«Электротехника и микропроцессорная техника» (для студентов дневной и заочной форм обучения, направления подготовки 6.050202 «Автоматизация и компьютерно-интегированные технологии» /Сост. Иванов А.Н. – Северодонецк, ТИ, 2009, 56 стр.

Методические указания определяют цель, состав и порядок выполнения лабораторных работ, входящих в лабораторный практикум. Указания содержат краткие теоретические сведения по сути выполняемой работы, методику проведения исследования электрорадиоэлементов.

Составитель: А.Н. Иванов, доцент, к.т.н.

Отв. за выпуск: А.Н. Иванов, зав. каф., доцент, к.т.н.

Рецензент: М.И. Хиль, доцент, к.т.н.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Неотъемлемой частью любой электронной аппаратуры являются электрорадиоэлементы. Вопрос о применении тех или иных электрорадиоэлементов является один из основных при разработке РЭА и ЭВА, поскольку элементная база определяет многие их важнейшие характеристики, такие как электрические параметры, масса, габариты, надежность и т.д.

Лабораторный практикум играет важную роль при изучении элементной базы электронных аппаратов. Лабораторные занятия дают студентам наглядное представление о работе электрорадиоэлементов, их основных свойствах и параметрах.

Общие задачи лабораторного практикума заключается в следующем:

- углубленное изучение прослушанного на лекциях и приобретенного в результате самостоятельной работы теоретического материала, развитие практических навыков работы с электрорадиоэлементами, их экспериментальное исследование.

- углубленное изучение принципов работы исследуемых электрорадиоэлементов.

Выполнение каждой лабораторной работы состоит из двух этапов:

- подготовка к лабораторной работе, изучение теоретического материала.

- проведение экспериментальных исследований, проведение расчетов, сопоставление теоретических и практических результатов и их анализ, оформление отчета.

При выполнении лабораторных работ необходимо строго соблюдать правила техники безопасности.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1:

ИССЛЕДОВАНИЕ КОНДЕНСАТОРОВ

1.1 Цель работы

Изучение конструкций конденсаторов и их классификация. Исследование основных параметров конденсаторов.

1.2 Подготовка к выполнению лабораторной работы

При подготовке к выполнению работы необходимо изучить:

-Классификацию, схему замещения, обозначения конденсаторов на схеме.

-Основные и паразитные параметры конденсаторов и их зависимость от различных факторов.

1.3 Сущность работы

Конденсаторы - это электрорадиоэлементы, обладающие сосредоточенной электрической емкостью, т.е. способностью накапливать заряды.

По характеры изменения емкости различают конденсаторы постоянной и переменной емкости, когда емкость должна существенно изменяться в процессе функционирования РЭА. Различают конденсаторы с механически и электрически управляемой емкостью. Существуют также подстрочные конденсаторы, у которых емкость изменяется при регулировке аппаратуры, и специальные, у которых емкость изменяется по специальному закону при действии различных внешних воздействий (температуры, механических усилий и т.д.)

В зависимости от материала диэлектрика различают вакуумные, воздушные, с твердым неорганическим диэлектриком (слюдяные, керамические, стеклокерамические, стеклоэмалевые, пленочные), с твердым органическим диэлектриком (бумажные, металлобумажные) и электролитические (танталовые, алюминиевые) конденсаторы.

Конденсаторы классифицируют также по рабочему напряжению, номинальным отклонениям емкости, стабильности, иногда - геометрической конфигурации (цилиндрические, трубчатые дисковые) и методу крепления.

Основными электрическими параметрами конденсатора являются емкость С и рабочее напряжение U_p. Конденсатор как законченное устройство обладает рядом паразитных параметров. К числу их требуется отнести индуктивность L_с, сопротивление изоляции R_из, сопротивление потерь R_п, емкость между выводами конденсатора и корпусом С_з.

Схема замещения конденсатора, учитывающая основные и паразитные параметры, дана на рис.1.1

Рисунок 1.1 - Схема замещения конденсатора, учитывающая основные и паразитные параметры

Паразитная индуктивность конденсатора L_с определяется конструкцией, размерами обкладок и ограничивает их применение на высокой частоте.

Сопротивление потерь R_п определяется тем, что под действием переменного поля происходит изменение состояния (поляризация) диэлектрика, на которое затрачивается мощность. Это сопротивление зависит от частоты. Для количественной оценки потерь пользуются понятием тангенса угла потерь:

(1.1)

где - частота;

С- емкость конденсатора.

В некоторых случаях для характеристики потерь удобнее пользоваться понятием добротности конденсатора:

(1.2)

Сопротивление изоляции R_из обусловлено наличием свободных электронов в диэлектрике и зависит от температуры. Если к конденсатору приложено постоянное напряжение, то ток через него определяется этим сопротивлением.

Во многих случаях эффективность применения конденсатора, например в качестве шунтирующего или фильтрующего элемента, определяется не только емкостью, но и сопротивлением R_п и индуктивностью Lс. Это особенно существенно при работе на высоких частотах, когда становится соизмеримой или меньше, чем и R_п.

Поскольку и R_п, и L_с определяются конструкцией конденсатора и материалом диэлектрика, то уменьшение их вызывает много трудностей.

Поэтому высшая частота, на которой эффективно могут работать конденсаторы, оказывается ограниченной. Для иллюстрации того, каким образом изменяются свойства конденсатора в широком диапазоне частот на рис.1.2 показаны зависимости изменения модуля полного сопротивления конденсаторов Z_c от частоты для керамических конденсаторов емкостью 0.1 мкФ при напряжении 50 В с радиальными выводами (кривая 1) и многослойного монолитного (кривая 2).

Рисунок 1.2 – зависимость сопротивления конденсатора от частоты

Большое значение имеют такие параметры конденсаторов, как точность и стабильность при наличии внешних воздействий. По точности или отклонению емкости от номинального значения конденсаторы разделяются на классы (табл.1.1).

Класс	0,01	0,02	0,05	00	1	2	3	4	5	6
Допуск, %	+0,1	+0,2	+0,5	+1	+5	+10	+20	-10. .+20	-20. .+30	-20..+50

Таблица 1.1

Стабильность конденсаторов определяется материалом диэлектрика и конструкций. Каждому типу конденсаторов свойственна определенная средняя стабильность. Однако, в некоторых типах конденсаторов, например с керамическим диэлектриком, имеется возможность управлять стабильностью при действии температуры. Тогда конденсаторы классифицируются также по ТКЕ, который определяется выражением:

(1.3)

где С_от - значение емкости при нормальной температуре;

Т- температура.

Керамические конденсаторы разделяются на 16 групп по ТКЕ, имеющих значения от до