Реферат Курсовая Конспект
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ - раздел Электроника, Федеральное Агентство По Образованию Дальневосточный Государственный...
|
Федеральное агентство по образованию
Дальневосточный государственный технический университет
(ДВПИ им. В.В. Куйбышева)
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
Методические указания к лабораторным работам
для студентов специальностей 140600 – «Электротехника, электромеханика и электротехнология»; 140604 – «Электропривод и автоматика промышленных установок»; 140608 – «Электрооборудование и автоматика транспорта».
Владивосток
2007 г.
УДК 53
ББК 32.85
Ф50
Физические основы электроники: метод. указания к лабораторным работам / сост. В.К. Усольцев. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. – 50 с.:ил.
Методические указания предназначены для проведения лабораторных работ по курсу «Физические основы электроники» для студентов электротехнических специальностей: 140600 – «Электротехника, электромеханика и электротехнология»; 140604 – «Электропривод и автоматика промышленных установок»; 140608 – «Электрооборудование и автоматика транспорта». Указания содержат программы лабораторных работ, методические указания к программе и варианты выполнения лабораторных работ.
ДВГТУ, изд-во ДВГТУ, 2007
Лабораторная работа № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ
ПРОГРАММА ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
Цель работы. Приобрести навыки практического определения основных параметров полупроводниковых приборов (ПП). Закрепить знания по принципам работы ПП.
Вольт-амперные характеристики и схема
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЯ
Таблица 1.6
Варианты исследуемых элементов
№ вариан. | Стабилитрон | Транзистор | № вариан. | Стабилитрон | Транзистор |
1N4728 | 2N2218 | 1N4747 | 2N4124 | ||
1N4732 | 2N4014 | 1N4746 | 2N4014 | ||
1N4736 | 2N2222 | IN4743 | 2N3947 | ||
1N4738 | 2N4124 | 1N4739 | 2N3907 | ||
1N4742 | 2N3391 | 1N4737 | 2N3707 | ||
1N4744 | 2N3907 | 1N4735 | 2N3391 | ||
1N4746 | 2N3707 | 1N4733 | 2N2218 | ||
1N4748 | 2N3947 | 1N4729 | 2N2222 |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Работа p-n перехода?
2. Вид ВАХ диода?
3. Вид ВАХ стабилитрона?
4. Принцип работы транзистора?
5. Вид входной характеристики транзистора?
6. Вид выходной характеристики транзистора?
7. Принцип определения дифференциальных параметров?
8. Область допустимого применения дифференциальных параметров?
9. Факторы, влияющие на параметры транзистора? стабилитрона?
Лабораторная работа №2.
УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
2.4.1. Обеспечение начального режима каскада.
2.4.2. Влияние параметров элементов на начальный режим каскада.
2.4.3. Коэффициенты усиления каскада.
2.4.4. Влияние параметров элементов на коэффициенты усиления каскада.
2.4.5. Частотные свойства каскада.
2.4.6. Связь частотных свойств каскада с параметрами элементов.
Лабораторная работа № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ НА БАЗЕ
ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ
ПРОГРАММА ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
Цель работы.Определение основных параметров операционного усилителя интегрального исполнения. Знакомство с основными схемами, реализуемыми с помощью операционного усилителя. Приобретение навыков расчета и исследование основных схем включения операционного усилителя.
Пропорциональный неинвертирующий усилитель
Рассчитайте элементы схемы неинвертирующего усилителя (см. п.3.4.3.), обеспечивающие заданный (см. табл.3.1) коэффициент усиления. Соберите схему. Снимите и постройте зависимость UВЫХ = f(UВХ) и экспериментально определите величину коэффициента усиления.
Нелинейный усилитель
Согласно табл.3.1 соберите схему усилителя. Снимите и постройте зависимость UВЫХ = f(UВХ). Определите значения коэффициента усиления на отдельных характерных участках.
Схема ограничения напряжения с диодным мостом
Соберите схему рис.3.5,а (RВХ=20Ком, RОС=80Ком, номиналы остальных резисторов указаны в таб.3.1), снимите и постройте на одном графике зависимости UВЫХ = f(UВХ) и UОУ = f(UВХ). Рассчитайте коэффициент усиления в линейной области и напряжения положительного и отрицательного ограничения.
Исследование компаратора
3.1.7.1. Согласно табл.3.1 соберите схему. Изменяя UВХ от минимального до максимального значения, а затем от максимального до минимального значения, снимите и постройте зависимость UВЫХ = f(UВХ1) при UВХ2 =0.
3.1.7.2. Повторите п. 3.1.7.1.при заданном в табл.3.1 значении UВХ2.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
Варианты схем нелинейных усилителей
Рис.3.8. Рис.3.9.
Примечание: Для всех схем R1 = 20кОм, R2 = 60кОм, UCT = 5В.
Рис.3.10. Рис.3.11.
Рис.3.12. Рис.3.13.
Таблица 3.1
Варианты выполняемых пунктов лабораторной работы
Вари- | Пункты лабораторной работы | ||||||
анты | 3.1.3.1. | 3.1.3.3. | 3.1.4. | 3.1.5. | 3.1.6. | 3.1.7.1. | 3.1.7.2. |
KU1=1 KU2=2 | U2=1.5В | KU=3.0 | не делать | R1=40к R2=60к RН=20к | рис.3.6,а R1=20к R2=100к | U2=1В | |
KU1=0.5 KU2=2 | U1=3В | KU=1.0 | не делать | R1=20к R2=40к RН=30к | рис.3.6,г R1=20к R2=80к | U2= -1В | |
KU1=3 KU2=1 | U2=2.5В | KU=1.2 | рис.3.8 | не делать | рис.3.6,в R1=60к R2=100к | U2=2.5В | |
KU1=4 KU2=0.8 | U2=2В | KU=1.4 | рис.3.9 | не делать | Рис.3.6,б R1=60к R2=100к | U2=1.5В | |
KU1=5 KU2=2.5 | U1=0.5В | KU=1.5 | рис.3.10 | не делать | рис.3.6,а R1=40к R2=60к | U2=2.3В | |
KU1=3 KU2=0.6 | U2=2В | KU=1.8 | рис.3.11 | не делать | рис.3.6,г R1=20к R2=100к | U2=1.5В | |
KU1=4 KU2=2 | U1=0.5В | KU=2.0 | рис.3.12 | не делать | рис.3.6,в R1=20к R2=40к | U2=3В | |
KU1=5 KU2=1 | U2=1.5В | KU=4.0 | рис.3.13 | не делать | рис.3.6,б R1=80к R2=20к | U2=2В |
Примечание: Пункт 3.1.2. программы выполняется во всех вариантах лабораторной работы.
Рис.3.14 Методика определения параметров ОУ по экспериментальной статической характеристике
.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
3.4.1. Основные параметры операционного усилителя.
3.4.2. Работа основных схем на базе операционного усилителя.
3.4.3. Статические характеристики отдельных схем. 5.4. Основы расчета схем на базе операционного усилителя.
3.4.5. Методика экспериментального определения дифференциального коэффициента усиления, напряжения смещения, напряжений насыщения.
3.4.6. Приближенный расчет статических характеристик нелинейного усилителя при идеализации характеристик нелинейных элементов.
ЛАБОРТОРНАЯ РАБОТА № 4
ИССЛЕДОВАНИЕ КОМБИНАЦИОННЫХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ
ПРОГРАММА ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
Цель лабораторной работы
Ознакомиться с основными логическими элементами, приобрести навыки анализа и разработки простейших логических схем.
Изучение работы простейших логических элементов
4.1.2.1. Подавая все возможные комбинации входных переменных, составить таблицы соответствия для четырехвходового элемента "И-НЕ", трехвходового элемента "ИЛИ-НЕ", четырехвходового элемента "И,И-ИЛИ-НЕ". Методика исследования изложена в п.п. 5.1.,...,5.3.
4.1.2.2. На основании данных п. 4.1.1., с использование теоретического материала раздела 2, получить логические формулы для исследованных элементов.
Исследования сумматора
4.1.4.1. Согласно варианту лабораторной работы и приложения 3 Соберите схему арифметического сумматора.
4.1.4.2. Составить таблицы соответствия для суммы и переноса.
4.1.4.3. По логической схеме и таблице соответствия составить логические формулы для суммы и переноса. Доказать тождественность формул, полученных различными способами.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 4
Приложение 4.1
Варианты выполнения пунктов программы лабораторной работы
Пункт | Номер варианта задания к лабораторной работе | |||||||||||||
4.1.2. | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
4.1.3. | ||||||||||||||
4.1.4. | - | - | ||||||||||||
4.1.5. | - | - | - | - | + | - | - | - | - | + | - | + | - | - |
ПРИМЕЧАНИЕ: + Пункт выполняется, - пункт не выполняется.
Приложение 4.2
Варианты логических формул
№ | Логическая формула | № | Логическая формула |
Приложение 4.3
Варианты схем сумматоров
Вариант 1 Вариант 2
Вариант 3 Вариант 4
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
4.4.1. Способы представления логических функций?
4.4.2. Набор базовых логических функций, используемый в работе?
4.4.3. Правила преобразования логических выражений?
4.4.4. Принципы получения таблицы соответствия, карты Карно?
4.4.5. Получение логической формулы по словесному описанию, таблице соответствия, карте Карно?
4.4.6. Минимизация логических выражений?
4.4.7. Преобразование логической формулы для возможности реализации ее на конкретном наборе логических элементов?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить работу операционных усилителей (ОУ) с нелинейными обратными связями и принципы построения на их основе функциональных преобразователей. Приобрести навыки настройки функциональных преобразователей по заданным статическим характеристикам.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (ФП)
ПРОГРАММА РАБОТЫ
Варианты задания
Значения напряжений, при которых происходит излом статической характеристики ФП, и значения дифференциальных коэффициентов усиления на ее отдельных участках для различных вариантов лабораторной работы сведены в табл.5.1.
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 5
Таблица 5.1
Варианты напряжений перегиба и коэффициентов усиления
Номер варианта | U1, B | U2, B | К1 | К2 | К3 |
-2,2 | 2,5 | 0,7 | -1,0 | -0,2 | |
-3,5 | 2,6 | 0,0 | -1,0 | 0,9 | |
-1,0 | 4,6 | 0,3 | -1,0 | 0,5 | |
-4,1 | 3,2 | -0,2 | -1,0 | 0,8 | |
-2,3 | 5,0 | 0,5 | -1,0 | -0,2 | |
-5,0 | 1,5 | -0,5 | -1,0 | 0,3 | |
-1,9 | 3,9 | 0,4 | -1,0 | 0,7 | |
-2,9 | 4,3 | 0,6 | -1,0 | 0,4 | |
0,0 | 5,2 | 0,0 | -1,0 | -0,1 | |
-1,5 | 3,2 | -0,1 | -1,0 | -0,3 | |
-2,8 | 2,1 | 0,3 | -1,0 | 0,7 | |
-4,5 | 2,9 | 0,5 | -1,0 | 0,3 |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
5.5.1. Вид вольт – амперной характеристики диода?
5.5.2. Вид статических характеристик суммирующего усилителя на ОУ?
5.5.3. Принцип формирования характеристики НЭ?
5.5.4. Влияние диодов и смещения на статическую характеристику НЭ?
5.5.5. Влияние номиналов резисторов в схеме НЭ на его характеристику?
5.5.6. Влияние напряжения смещения в схеме НЭ на его характеристику?
5.5.7. Влияние характеристик НЭ на формирование характеристики ФП?
5.5.8. Влияние коэффициентов суммирующего усилителя на статическую характеристику ФП?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Ознакомиться с принципом формирования периодических сигналов с помощью функционального преобразователя. Освоить методы настройки универсального генератора периодических сигналов.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
6.4.1. Работа компаратора на микросхеме DA1, его статическая характеристика, чем определяется ширина петли статической характеристики?
6.4.2. Работа мультивибратора на микросхеме DA1? От чего зависит период колебаний?
6.4.3. Методика графо – аналитического расчета напряжения U4 по известному напряжению U3?
6.4.4. Доказать справедливость формул (6.1) и (6.2)?
6.4.5. Объяснить работу схем ограничения на диодах VD1 и VD2?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
ФОРМИРОВАНИЕ ЧАСТОТНОЗАВИСИМЫХ ХАРАКТЕРИСТИК УСИЛИТЕЛЯ
ВАРИАНТА ЗАДАНИЙ
Таблица 7.1
Варианты заданий к лабораторной работе
№ вар. | Вид ПФ | К | Т1, c | Т2, c | Т3, c |
W1(р) W3(р) W4(р) | 0.1 | 0.001 0.01 0.003 | 0.001 0.0002 0.0003 | ||
W1(р) W2(р) W4(р) | 0.004 0.5 0.0001 | 0.004 0.001 | |||
W2(р) W3(р) W4(р) | 0.001 1.5 | 0.1 0.0001 0.004 | 0.00001 0.0001 | ||
W3(р) W5(р) | 0.2 0.05 | 0.02 0.4 | 0.0002 0.1 | 0.01 | |
W1(р) W3(р) W4(р) | 0.1 | 0.001 0.01 0.005 | 0.0001 0.0002 0.0005 | ||
W1(р) W2(р) W4(р) | 0.00 4 1.5 0.01 | 0.00 4 0.001 | |||
W1(р) W3(р) W4(р) | 0.001 1.5 | 0.1 0.001 0.004 | 0.1 0.00005 0.0001 | ||
W3(р) W5(р) | 0.2 0.3 | 0.0 1 0.2 | 0.0004 0.05 | 0.01 |
Вид передаточных функций:
1. Фильтр низких частот (ФНЧ) .
2. ПИ - регулятор .
3. Полосовой фильтр .
4. Корректор частотной характеристики .
5. ПИД - регулятор .
Таблица 7.2.
Проводимости Y21(p) электрических цепей
Таблица 7.3
5%-ная шкала номиналов электрических элементов (Ом, Ф, Гн)
1.0 | 1.1 | 1.2 | 1.3 | 1.5 | 1.6 | 1.8 | 2.0 | 2.2 | 2.4 | 2.7 | 3.0 |
3.3 | 3.6 | 3.9 | 4.3 | 4.7 | 5.1 | 5.6 | 6.2 | 6.8 | 7.5 | 8.2 | 9.1 |
Номинал элемента получается умножением числа шкалы на 10N, где N любое отрицательное или положительное целое число.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЕНСАЦИОННОГО СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
8.3.1. Работа КСН при изменении входного напряжения и тока нагрузки?
8.3.2. Вид внешней характеристики КСН в рабочем диапазоне токов и за его пределами?
8.3.3. Чем ограничен ток короткого замыкания КСН?
8.3.3. Методика экспериментального определения параметров КСН?
8.3.4. Влияние изменения параметров отдельных элементов КСН на общие параметры КСН?
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
9.1. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника. (Полный курс): Учебник для вузов / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров; Под ред. О.П. Глудкина. – М.: Горячая линия – Телеком, 2002. – 768 с.: ил.
9.2. Гусев В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: Учеб. для вузов / В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш.шк., 2004. – 790 с.: ил.
9.3. Лагин В. И., Савёлов Н. С. Электроника. Учеб. пособие. 3-е изд., –Ростов н/Д: изд-во Феникс, 2002. – 576 с.:ил.
9.4. Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. – 2-е изд. исп. и доп. – СПБ.: КОРОНА принт, 2000. – 416 с.: ил.
9.5. Москатов Е.А. Электронная техника. Издание 2. – Таганрог, 2005. – 121 с.: ил.
9.6. Тлостанов Ю.К. Лабораторный практикум по дисциплине "Основы цифровой техники". – Каб.-Балк. ун-т, 2002. – 110 с.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Лабораторная работа № 1. Исследование характеристик
полупроводниковых приборов ……………………………………………… 3
2. Лабораторная работа № 2. Усилительный каскад переменного тока
с общим эмиттером ………………………………………………………….. 9
3. Лабораторная работа № 3. Исследование схем на базе операционного
усилителя ……………………………………………………………………… 18
4. Лабораторная работа № 4. Исследование комбинационных логических
схем …………………………………………………………………………… 26
5. Лабораторная работа № 5. Функциональный преобразователь
на операционных усилителях ……………………………………………….. 33
6. Лабораторная работа № 6. Исследование многофункционального
генератора периодических сигналов ……………………………………….. 38
7. Лабораторная работа № 7. Формирование частотнозависимых
характеристик усилителя ……………………………………………………. 41
8. Лабораторная работа № 8. Исследование компенсационного
стабилизатора напряжения ………………………………………………….. 45
– Конец работы –
Используемые теги: Физические, основы, электр0.036
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов