- •Сборник методических указаний к лабораторным работам
- •Содержание
- •Введение
- •Лабораторная работа №1. Изучение стенда
- •1. Назначение и состав стенда
- •1.1. Компоновка оборудования
- •1.2. Блок генераторов напряжений
- •1.3. Наборная панель
- •1.4. Набор миниблоков по теории электрических цепей и основам электроники
- •1.5. Набор трансформаторов
- •1.6. Блок мультиметров
- •1.7. Ваттметр
- •1.8. Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Лабораторная работа №2. Изучение электронных измерительных приборов
- •Лабораторная работа №3. Исследование работы полупроводниковых диодов и стабилитронов
- •Лабораторная работа №4. Нелинейные преобразователи электрических сигналов. Исследование последовательных диодных ограничителей.
- •Лабораторная работа №5. Нелинейные преобразователи электрических сигналов.Иисследование параллельных диодных ограничителей.
- •Лабораторная работа №6. Исследование параметрического стабилизатора напряжения
- •Лабораторная работа №7. Исследование однофазного однополупериодного выпрямителя
- •Лабораторная работа №8. Исследование однофазного
- •Лабораторная работа №9. Исследование неуправляемого выпрямителя трехфазного тока
- •Лабораторная работа №10. Исследование работы биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (оэ)
- •Лабораторная работа №11. Выпрямительные диоды. Эффект p-n перехода в диодах
- •1.1.1. Общие сведения
- •1.1.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Лабораторная работа №12. Полупроводниковый однополупериодный выпрямитель
- •1.2.1. Общие сведения
- •1.2.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Лабораторная работа №13. Полупроводниковый мостовой выпрямитель
- •1.3.1. Общие сведения
- •1.3.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Лабораторная работа №14. Неуправляемый выпрямитель трехфазного тока
- •1.4.1. Общие сведения
- •1.4.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Лабораторная работа №15. Стабилитроны (диоды Зенера). Характеристики стабилитрона
- •2.1.1. Общие сведения
- •2.1.1. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Лабораторная работа №16. Исследование параметрического стабилизатора напряжения
- •2.2.1. Общие сведения
- •2.2.2. Экспериментальная часть Задание 1
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Задание 2
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: При каких условиях выходное напряжение параметрического стабилизаора остается постоянным?
- •Вопрос 2: Когда возникает ток стабилизации iст ?
- •Лабораторная работа №17. Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения
- •2.3.1. Общие сведения
- •2.3.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Лабораторная работа №18. Диоды с особыми свойствами. Светодиоды
- •3.1.1. Общие сведения
- •3.1.2. Экспериментальная часть
- •Вопрос 1: Какой минимальный ток необходим светодиоду для слабого светоизлучения?
- •Вопрос 2: Как ведет себя светоизлучение при изменении полярности прикладываемого напряжения?
- •Вопрос 3: Напряжение питания светодиода 5 в. Какой добавочный резистор необходим при токе 15 мА? лабораторная работа №19. Диоды с переменной емкостью (варикапы)
- •3.2.1. Общие сведения
- •3.2.2. Экспериментальная часть
- •Вопрос 1: Какова величина порогового напряжения варикапа?
- •4.1.1. Общие сведения
- •4.1.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Каковы общие свойства обоих p-n переходов транзисторов двух типов?
- •Вопрос 2: Каковы отличия p-n переходов в двух типах транзисторов? лабораторная работа №21. Распределение тока в транзисторе и управляющий эффект тока базы
- •4.2.1. Общие сведения
- •4.2.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Лабораторная работа №22. Характеристики транзистора
- •4.3.1. Общие сведения
- •4.3.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения экспериментов
- •Лабораторная работа №24. Установка рабочей точки транзистора и исследование влияния резистора в цепи коллектора на коэффициент усиления по напряжению усилительного каскада с общим эмиттером
- •4.4.1. Общие сведения
- •4.4.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Какое влияние оказывает сопротивление в цепи коллектора на коэффициент усиления?
- •Вопрос 2: Какое влияние оказывает сопротивление в цепи коллектора на форму выходного напряжения? лабораторная работа №25. Усилители на биполярных транзисторах
- •4.5.1. Общие сведения
- •4.5.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Какой из трех усилителей имеет инвертирующий эффект?
- •Вопрос 2: в каких задачах свойства усилителя с общим коллектором имеют особое применение?
- •Вопрос 3: в каких отношениях усилитель с общей базой отличается от усилителя с общим эмиттером? лабораторная работа №26. Регулятор напряжения (линейный)
- •4.6.1. Общие сведения
- •4.6.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Какой элемент цепи (рис. 4.6.1) можно использовать для задания максимального выходного напряжения?
- •Вопрос 2: Из каких компонентов состоит линейный регулятор напряжения? лабораторная работа №27. Регулятор тока
- •4.7. Общие сведения
- •4.7.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Лабораторная работа №28. Униполярные (полевые) транзисторы. Испытание слоев и выпрямительного действия униполярных транзисторов
- •5.1.1. Общие сведения
- •5.1.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Когда p-n переходы полевого транзистора с каналом n-типа заперты?
- •Вопрос 2: Когда p-n переходы полевого транзистора с каналом p-типа заперты? Характеристика включения затвора полевого транзистора
- •5.2.1. Общие сведения
- •5.2.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Лабораторная работа №29. Управляющий эффект затвора полевого транзистора n-типа
- •5.3.1. Общие сведения
- •5.3.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Каков наклон характеристики s полевого транзистора, когда изменение напряжения затвор ¤ исток составляет 1,5 в, а соответствующее изменение тока стока равно 4,5 мА?
- •Вопрос 2: Когда полевой транзистор управляется без потерь мощности? лабораторная работа №30. Выходные характеристики полевого транзистора
- •5.4.1. Общие сведения
- •5.4.2. Экспериментальная часть Задание 1
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Задание 2
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Как ведет себя коэффициент усиления n при увеличении сопротивления нагрузки rн? лабораторная работа №31. Усилители на полевых транзисторах
- •5.5.1. Общие сведения
- •5.5.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Какой из трех усилителей имеет инвертирующий эффект?
- •Вопрос 2: Почему усилитель с общим стоком не имеет такой же значимости, что и усилитель с общим коллектором на биполярном транзисторе?
- •Вопрос 3: в каких отношениях усилитель с общим затвором отличается от усилителя с общим истоком? лабораторная работа №32. Тиристоры. Диодный тиристор (симистор)
- •6.1.1. Общие сведения
- •6.1.2. Экспериментальная часть Задание 1
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Задание 2
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Какова величина напряжения отпирания симистора (по рис. 6.1.5)?
- •Вопрос 2: Каковы величины дифференциального сопротивления симистора в запертом состоянии и отпертом состояниях при токе 2…3 мА?
- •Вопрос 3: Какие причины «заставляют» симистор вернуться к запертому состоянию?
- •Лабораторная работа №33. Триодный тиристор
- •6.2.1. Общие сведения
- •6.2.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Запирается ли отпертый тиристор, когда отключается напряжение цепи управляющий электрод ¤ катод?
- •Вопрос 5: Какие свойства проявляет тиристор, работая при измененной на противоположную полярности напряжений? лабораторная работа №34. Фазовое управление тиристора
- •6.3.1. Общие сведения
- •Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Как изменяется ток нагрузки при увеличении угла отпирания тиристора? лабораторная работа №35. Операционные усилители. Инвертирующий усилитель
- •8.1.1. Общие сведения
- •8.1.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Какова полярность входного напряжения uвх инвертирующего усилителя по сравнению с выходным напряжением uвых?
- •Вопрос 2: Какие компоненты определяют коэффициент усиления инвертирующего усилителя?
- •Вопрос 4: Какое утверждение можно сделать относительно характеристики на рис. 8.1.4? лабораторная работа №36. Неинвертирующий усилитель
- •8.2.1. Общие сведения
- •8 Рис. 8.2.1. .2.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Какие компоненты усилителя определяют величину коэффициента усиления?
- •Вопрос 3: Какова полярность входного напряжения uвх в сравнении с выходным напряжением uвых? лабораторная работа №37. Операционный суммирующий усилитель
- •8.3.1. Общие сведения
- •8.3.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Как изменяется выходное напряжение при увеличении входных сопротивлений rвх1 и rвх2 от 1 кОм до 4,7 кОм и почему?
- •Вопрос 2: Какой тип цепи получается, когда использован только один вход усилителя?
- •Вопрос 3: Каково результирующее выходное напряжение, когда одно входное напряжение положительно, а другое отрицательно? лабораторная работа №38. Операционный дифференциальный усилитель
- •8.4.1. Общие сведения
- •8.4.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Когда получается удовлетворительное значение ослабления синфазного сигнала?
- •Вопрос 2: Какому типу цепи соответствует дифференциальный усилитель?
- •Вопрос 3: Какое значение выходного напряжения имеет место при равных сигналах на входах? лабораторная работа №39. Поведение операционного усилителя в динамике
- •8.5.1. Общие сведения
- •8.5.2. Экспериментальная часть Задание
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Вопрос 1: Какова величина фазового сдвига между входным и выходным напряжениями в каждом из четырех усилителей и как зависит она от частоты?
- •Вопрос 2: Как и почему изменяется коэффициент усиления каждого из рассмотренных усилителей при изменении частоты?
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:
самостоятельная подготовка к работе;
проведение экспериментов в лаборатории;
обработка результатов экспериментов и оформление отчёта.
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.
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.
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. В.1. В табл. В.2 представлены базовые электрические величины и их единицы измерения.
Таблица В.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
и сточник 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)
|
|
||
Л ампы накаливания:
осветительная
сигнальная |
|
Измерительные приборы:
амперметр
вольтметр
ваттметр |
|
Таблица В.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 |
В табл. В.3 представлены базовые электрические величины и их единицы измерения.
Таблица В.3
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.