Порядок выполнения работы

Приведен пример для собранной схемы с параметрами: n-p-n транзистор, +Е_П = +5 В, -Е_б = -5 В.

1. Соберите схему на приставке ФЛС.
2. Включите рабочую станцию.
3. Включите питание макетной платы.

Совместно всей бригадой выполняются следующие пункты лабораторной работы:

Статика

1. Общий вывод приставки ФЛС соедините с гнездом GROUND (53)[42].

2. Подайте +Е­_П (+5 В) на коллекторное сопротивление, для этого используйте гнездо +5V (54).

3. Запустите приложение VPS.exe (регулируемый блок питания), в части окна «питание-» установите значение ‑Е_Б = -5 В. Соедините соответствующий вывод приставки с гнездом SUPPLY- (50).

4. Запустите приложение DMM.exe (цифровой мультиметр).

5. Расположите окна VPS и DMM рядом на экране.

1. Получение передаточной характеристики (ХВВ) для ненагруженной схемы (рис. 4.8).

1. В части окна «питание+» приложения VPS установите первоначальное значение U_ВХ = 0 В. Соедините соответствующий вывод приставки с гнездом SUPPLY+ (48).

2. В части окна «параметры измерения» приложения DMM выберите «постоянное напряжение» (режим вольтметра). Подключите черный щуп к разъему COM, красный щуп – к разъему V рабочей станции (разъемы находятся слева на корпусе).

3. При снятии ХВВ один студент черным щупом касается общего вывода приставки и красным щупом – вывода U_ВЫХ приставки.

4. Другой студент изменяет значение SUPPLY+ (U_ВХ) поворотом ручки «Variable Power Supply 0V…+12V», снимает показания VPS и DMM и фиксирует значения U_ВХ и U_ВЫХ в таблице.

5. Целесообразно при увеличении U_ВХ до U¹ и далее (но не больше +Е_П) особо отметить точку резкого уменьшения U_ВЫХ, а затем при уменьшении U_ВХ отметить точку резкого увеличения U_ВЫХ. Это позволит точнее определить граничные параметры U⁰_ГР, U¹_ГР.

6. По результатам измерений строится график ХВВ, и определяются экспериментальные параметры U⁰_ГР, U¹_ГР.

Рис. 4.8. Схема эксперимента по снятию передаточной характеристики

2. Получение входной характеристики I_ВХ = f(U_ВХ) (рис. 4.9).

1. В части окна «питание+» приложения VPS установите первоначальное значение U_ВХ = 0 В.

2. В части окна «параметры измерения» приложения DMM выберите «постоянный ток» (режим амперметра). Подключите черный щуп к разъему COM, красный щуп – к разъему A рабочей станции (разъемы находятся слева на корпусе).

3. При получении входной характеристики один студент красным щупом касается гнезда SUPPLY+ (48) и черным щупом – вывода U_ВХ приставки. Другими словами, амперметр включаем во входной цепи.

4. Другой студент изменяет значение SUPPLY+ (U_ВХ) поворотом ручки «Variable Power Supply 0V…+12V», снимает показания VPS и DMM и фиксирует значения U_ВХ и I_ВХ.

5. По результатам измерений строится график I_ВХ = f(U_ВХ).

Рис. 4.9. Схема эксперимента по снятию входной характеристики

3. Получение выходной (нагрузочной) характеристики U_ВЫХ = f(I_НАГР) (рис. 4.10).

1. В части окна «питание+» приложения VPS установите значение U_ВХ=U⁰. Соедините соответствующий вывод приставки с гнездом SUPPLY+ (48).

2. В части окна «параметры измерения» приложения DMM выберите «постоянный ток» (режим амперметра). Подключите черный щуп к разъему COM, красный щуп – к разъему A рабочей станции (находятся слева на корпусе).

3. Убедитесь в наличии на выходе схемы напряжения логической единицы, U_ВЫХ≥U¹.

4. Установите максимальное сопротивление R0 на приставке ФЛС. Нижний вывод сопротивления R0 соедините с общим выводом приставки (нагрузка на землю).

5. При получении нагрузочной характеристики один студент красным щупом касается точки U_ВЫХ и черным щупом – верхнего вывода сопротивления R0 на приставке. Другими словами, амперметр включен в выходную цепь.

6. Подключите U_ВЫХ к AI0+, вывод GROUND (53) – к AI0-. Запустите SCOPE.exe, выберите AI0 в качестве источника сигнала, нажмите «пуск» и наблюдайте выходное напряжение на экране осциллографа.

7. Значение SUPPLY+ (U_ВХ) в этом эксперименте остается неизменным и равным U⁰.

8. Постепенно уменьшая нагрузочное сопротивление, зафиксируйте нагрузочный ток, при котором напряжение на выходе уменьшилось до U¹_МИН.

9. По результатам измерений постройте график.

Рис. 4.10. Схема эксперимента по снятию выходной характеристики U_ВЫХ=f(I_н) (нагрузка подключена на землю)

Динамика

4. Измерение динамических параметров сигнала при отсутствии нагрузки на выходе схемы (рис. 4.11).

1. Общий вывод приставки ФЛС соедините с гнездом GROUND (53).

2. Подайте +Е­_п (+5 В) на коллекторное сопротивление, для этого используйте гнездо +5V (54).

3. Запустите приложение VPS.exe (регулируемый блок питания), в части окна «питание-» установите значение ‑Е_б = -5 В. Соедините соответствующий вывод приставки с гнездом SUPPLY- (50).

4. Запустите приложение FGEN.exe (функциональный генератор), в части окна «параметры сигнала» установите прямоугольную форму сигнала, частоту 100 кГц, амплитуду 5 В, смещение 2,5 В, в части окна «маршрут сигнала» выберите «макетная плата».

5. Запустите приложение NI SCOPE Soft Front Panel PCI-5114, ярлык на которое имеется в меню Пуск-Все программы-National Instrument. Подробную инструкцию по работе с PCI-5114 читайте в разделе Модульный цифровой осциллограф NI PCI-5114. Порядок использования.

6. Соедините вывод приставки U_ВХ с гнездом FGEN (33).

7. Соедините гнездо FGEN (33) с гнездом BNC1+ (42).

8. Соедините вывод приставки U_ВЫХ c гнездом BNC2+ (44).

9. Соедините гнезда BNC1- (43) и BNC2- (45) с гнездом GROUND (53).

10. Расположите канал 0 над каналом 1 на экране осциллографа. В качестве источника запуска используйте канал 0.

11. Используя курсорные вычисления, измерьте динамические параметры ФЛС t⁰¹, t¹⁰, t_Р, t_ЗР⁰¹, t_ЗР¹⁰, наблюдая сигналы на входе и выходе ненагруженной схемы.

12. В отчет включите все полученные скриншоты осциллограмм.

Рис. 4.11. Схема измерения динамических параметров

5. Получение зависимости динамических параметров сигнала на выходе схемы от величины емкостной нагрузки (рис. 4.12).

Повторите все пункты части 4, подключив к выводу приставки U_ВЫХ конденсаторы номинала порядка 300 пФ и выше. Для параллельного соединения конденсаторов используйте горизонтальные шины макетной платы.

Рис. 4.12. Схема измерения динамических параметров с подключенной емкостной нагрузкой

После выполнения бригадного задания каждый студент индивидуально выполняет УИРС.

Содержание отчета

Бригадное задание

1. По экспериментальной ХВВ определить величины U⁰_ГР, U¹_гp, вычислить DU⁰_n и DUⁱ_п и результаты записать в табл. 3.2.2. Сравнить с вычисленными значениями помехоустойчивости.

2. По экспериментально снятой входной характеристике определить I¹_ВХ.

3. По экспериментальной выходной характеристике определить I_{НАГРМАКС}. Вычислить n, полученное на основании экспериментальных данных. Вписать в табл. 3.2.1. Сравнить с вычисленными значениями.

4. Указать на экспериментально снятых осциллограммах величины замеренных динамических параметров схемы. Вписать в табл. 3.2.3. Сравнить с вычисленными значениями.

5. Построить зависимости параметров сигнала на выходе ФЛС t⁰¹, t¹⁰, t_Р, t_ЗР⁰¹, t_ЗР¹⁰ от емкостной нагрузки и оценить ее влияние на максимальную частоту работы схемы.

Задание по УИРС

Оформить результаты УИРС (учебной исследовательской работы студента) в соответствии с порядком выполнения УИРС, составленным при предварительной подготовке к работе. Сделать выводы по полученным результатам.

1. Определить зависимость помехоустойчивости схемы от величины нагрузки: DU⁰_П, DU¹_П = f(I_НАГР).

2. DU⁰_П, DU¹_П = f(R1).

3. n_МАКС = f(R1).

4. n_МАКС = f(Rк).

5. n_МАКС = f(R2).

6. t_зр= f(R1) при R1/R2=const.

7. U¹_мин= f(R1) при R1/R2=const.

8. t⁰¹= f(I_НАГР).

9. t_р= f(R1)

10. t⁰¹= f(Rк).

11. t⁰¹= f(R2).

12. DU⁰_П, DU¹_П = f(R2).