К лабораторным работам по дисциплине
В. П. Яновский
Методические указания
к лабораторным работам по дисциплине
«Электротехника и промышленная электроника»
(Часть 1)
Минск
МГЭУ им. А. Д. Сахарова
Оглавление
Лабораторная работа №1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ. 4
1. Цель лабораторной работы.. 4
2. Сведения из теории. 4
2.1. Обобщенная классификация измерительных приборов. 4
2.2. Осциллограф универсальный С1-151. 5
2.3. Генератор сигналов низкочастотный Г3-131. 8
2.4. Вольтметр универсальный В7-77. 10
2.5. Методики измерений. 12
2.5.1. Осциллографические измерения. 12
2.5.2. Снятие амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик. 14
2.5.3. Измерение входного сопротивления электронных устройств. 14
2.5.4. Измерение выходного сопротивления электронных устройств. 15
3. Задания и методические рекомендации. 16
3.1. Подготовка осциллографа к работе. 16
3.2. Измерение параметров сигналов. 17
3.3. Изучение аттенюатора напряжения. 18
3.4. Измерение сдвига фаз между гармоническими сигналами. 19
3.5. Измерение входного сопротивления осциллографа. 19
4. Отчет. 19
5. Вопросы и задания для самопроверки. 20
6. Литература. 20
Лабораторная работа №2. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ ЛИНЕЙНЫМИ СИСТЕМАМИ С ПОСТОЯННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ. 21
1. Цель лабораторной работы.. 21
2. Сведения из теории. 21
2.1. Цепи интегрирующего типа (фильтры нижних частот) 21
2.2. Цепи дифференцирующего типа (фильтры верхних частот) 25
2.3. Частотно-избирательные цепи. 26
3. Задания и методические рекомендации. 29
3.1. Исследование RC-цепи интегрирующего типа (фильтра нижних частот) 29
3.2. RC-цепи дифференцирующего типа (фильтры верхних частот) 30
3.3. Исследование последовательного колебательного контура. 31
4. Отчет. 31
5. Вопросы и задания для самопроверки. 32
6. Литература. 32
Лабораторная работа №3. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ. 33
1. Цель лабораторной работы.. 33
2. Сведения из теории. 33
2.1. Основные параметры ОУ.. 34
2.2. Линейные устройства на операционных усилителях. 36
3. Задания и методические рекомендации. 38
3.1. Измерение напряжения смещения Uсм. 38
3.2. Балансировка ОУ.. 40
3.3. ОУ без обратной связи. 40
3.4. Инвертирующий усилитель. 41
3.5 Исследование неинвертирующего усилителя. 42
3.6. Суммирущий усилитель. 42
4. Отчет. 42
5. Вопросы и задания для самопроверки. 42
6. Литература. 43
Лабораторная работа №4. ГЕНЕРАТОРЫ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ 44
1. Цель лабораторной работы.. 44
2. Сведения из теории. 44
2.1. Условия возникновения колебаний. 44
2.2. Условия самовозбуждения генератора. 45
2.3. RC-генераторы.. 46
3. Задания и методические рекомендации. 48
3.1. Изучение RC-генератора с мостом Вина. 48
3.2. RС-генератор с трехзвенной фазосдвигающей цепью типа R-параллель. 50
4. Отчет. 51
5. Вопросы и задания для самопроверки. 52
6. Литература. 52
Лабораторная работа №1.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Используемые модули: №№ 1,4
1. Цель лабораторной работы
Цель лабораторной работы:
· ознакомиться с приборами, используемыми в лабораторном практикуме;
· ознакомиться с методикой измерений постоянных и переменных напряжений, частоты и фазы периодических сигналов;
· ознакомиться с методикой измерения входных и выходных сопротивлений электронных устройств.
2. Сведения из теории
Измерения занимают большой удельный вес в электротехнике, в разработке, исследовании и эксплуатации устройств промышленной электроники. Это связано с тем, что расчеты многих устройств дают лишь ориентировочные данные, а реальные режимы работы и оптимальные параметры можно установить только на основании эксперимента. Исследование же устройств промышленной электроники и их эксплуатация вообще немыслимы без измерительной аппаратуры, так как без нее невозможен не только количественный, но и качественный анализ интересующих нас явлений.
Специфика измерений заключается в необходимости определения большого числа параметров, имеющих широкие диапазоны возможных значений, а также в применении специальных методов измерений. Все это обусловливает чрезвычайное разнообразие и многотипность современной измерительной аппаратуры.
Ниже приводится классификация используемых измерительных приборов, дается краткая характеристика тех приборов, которые используются при выполнении лабораторных работ, и рассматриваются основные методы измерений с использованием этих приборов.
2.1. Обобщенная классификация измерительных приборов
Основные измерительные приборы можно условно разделить на следующие четыре группы.
Измерительные генераторы, служащие источниками сигналов, используемых для калиброванного воздействия на исследуемые или настраиваемые устройства. Отклики устройств на эти воздействия и являются экспериментальными характеристиками. Кроме того, измерительные генераторы позволяют измерять ряд параметров сигналов методом сравнения, градуировать приборы, питать измерительные схемы.
Приборы для измерения параметров и характеристик сигналов. Эта группа объединяет большое число приборов различных типов: вольтметры, амперметры, частотомеры, осциллографы и т.д.
Приборы для измерения характеристик и параметров четырехполюсников, двухполюсников и различных элементов электронных схем. В состав таких приборов входят как источники сигналов, так и индикаторы. Примерами могут служить измеритель частотных характеристик, измеритель переходных характеристик, приборы для измерения величин емкостей, индуктивностей и сопротивлений.
Элементы измерительных схем преимущественно сверхвысокочастотного диапазона.
В зависимости от характера измерений и вида измеряемых величин измерительные приборы подразделяются на 20 подгрупп, обозначаемых соответствующими буквами. Так, буква А используется для обозначения приборов, измеряющих силу тока, В – напряжение, Ч – частоту. Приборы, предназначенные для наблюдения, измерения и исследования формы сигнала и спектра, обозначаются буквой С. Измерительные генераторы обозначаются буквой Г.
По назначению приборы каждой из подгрупп делят на виды. Каждый вид включает буквенное обозначение подгруппы и номер. Например, вольтметры постоянного тока относят к виду В2, переменного – к виду В3, универсальные – к виду В7.
По совокупности параметров и характеристик и очередности разработок внутри каждого вида определяется тип прибора и присваивается номер модели.
Таким образом, обозначение измерительного прибора включает букву (подгруппа), цифру (вид) и через дефис – число, указывающее тип прибора. Например, В7-21 – вольтметр универсальный цифровой, номер модели 21.
Комбинированные приборы классифицируются в зависимости от основного измеряемого параметра, т.е. относятся к тем группам и подгруппам, которые соответствуют основной, измеряемой прибором величине.
2.2. Осциллограф универсальный С1-151
Осциллограф предназначен для визуального наблюдения формы электрических сигналов и измерения их амплитудных и временных параметров. Кроме того, с его помощью можно наблюдать функциональную зависимость между несколькими электрическими величинами. Изображение, наблюдаемое на экране осциллографа, называется осциллограммой.