Рекомендации по выполнению лаб. работы №1

0. Заземлить макет при помощи оранжевого жгута.

1. а) - Собрать интегрирующую RC-цепь, на следующих элементах: R=10 кОм, С=0,01 мкФ. Для этого: а) открыть лабник на странице 6, б) найти элемент подлежащий заземлению на макете, в) найти вход схемы и подать туда сигнал с генератора синусоидальных колебаний, г) найти выход и подключить первый канал осциллографа. Показать собранную схему преподавателю.

- Включить генератор и осциллограф. Изменяя диапазон частот подаваемого сигнала, наблюдать на осциллографе изменения амплитуды выходного сигнала (амплитуда выходного сигнала должна уменьшаться с увеличением частоты), убедиться в работоспособности схемы.

- Снять АЧХ. Для этого: а) установить на генераторе частоту сигнала 20 Гц (по лимбу) и амплитуду 1 В (по вольтметру, измерения проводить при нагружённом на схему генераторе, переключив вольтметр в режим измерения переменного сигнала, записывать минимум две значащие цифры), б) перенести вольтметр на выход схемы, в) снять зависимость Uвых от f (увеличивая частоту), с шагом около 0,05 В по выходу до частоты f_В (определит f_В, при этом Uвых =0,707 в), далее с шагом 0,1 В до величины Uвых=0,1 В (Uвых=1,0; 0,95; 0,9; 0,85; 0,8; 0,75; 0,707; 0,6; 0,5; 0,4; 0,3; 0,2; 0,1). Показать результаты преподавателю.

- Измерить сдвиг по фазе на f_В. Для этого подключить первый канал осциллографа на вход схемы, второй на выход. Выставить на генераторе f=f_В, установить нулевую линию обоих каналов строго по центру экрана осциллографа (линия с делениями), подобрать оптимальную развертку по времени и амплитуде. Показать преподавателю. Снять показания с экрана осциллографа: а) количество клеток для полупериода наблюдаемой синусоиды (полупериод должен быть растянут по возможность на весь экран, для уменьшения погрешности измерений), б) количество клеток между моментом пересечения нулевой линии входным сигналом и выходным. Зарисовать осциллограмму с указанием на ней входного и выходного сигнала. Показать преподавателю результаты.

б) пропустить, перейти к 2а)

2. а) - Собрать дифференцирующую цепочку на тех же элементах. Открыть лабник на стр.9, далее следовать указаниям для интегрирующей цепи. Показать преподавателю.

- Включить генератор и осциллограф. Изменяя диапазон частот подаваемого сигнала, наблюдать на осциллографе изменения амплитуды выходного сигнала (выходной сигнал увеличивается с увеличением частоты подаваемого сигнала), убедиться в работоспособности схемы.

- Снять АЧХ. Для этого: а) установить на генераторе частоту сигнала 150 КГц (по лимбу) и амплитудой 1 В (по вольтметру, измерения производить при нагружённом на схему генераторе), б) перенести вольтметр на выход схемы, в) снять зависимость Uвых от f (уменьшая частоту), с шагом около 0,05 В по выходу до частоты f_Н (определит f_Н, при этом Uвых =0,707 в), далее с шагом 0,1 В до величины Uвых=0,1 В. Показать результаты преподавателю.

- Измерить сдвиг по фазе на f_Н. Для этого подключить первый канал осциллографа на вход схемы, второй на выход. Выставить на генераторе f= f_Н, установить нулевую линию обоих каналов строго по центру экрана осциллографа (линия с делениями), подобрать оптимальную развертку по времени и амплитуде. Показать преподавателю. Снять показания с экрана осциллографа: а) количество клеток для полупериода наблюдаемой синусоиды, б) количество клеток между моментом пересечения нулевой линии входным сигналом и выходным. Зарисовать осциллограмму с указанием на ней входного и выходного сигнала. Показать преподавателю результаты.

2. б) и 1 б) - Для изучения переходных характеристик цепочек переключить сигнальный провод генератора с выхода синусоидального сигнала на выход прямоугольного сигнала (соседний слева), который появляется только при установке диапазона выходного сигнала генератора на указатель "0". Установить частоту около 1КГц, подключить осциллограф, как при измерении сдвига по фазе. Чувствительность по каналам должна быть одинаковой и откалиброванной, на экране должно уместиться два периода. Подобрать частоту, так чтобы выходной сигнал успевал к концу импульса достигнуть установившегося значения с достаточной точностью. Зарисовать наблюдаемые осциллограммы друг под другом, или совместив их, разным цветом. Показать преподавателю.

- Оставить на экране осциллографа выходной сигнал и измерить: для интегрирующей цепи t_ФР, для дифференцирующей цепи t.

- Для измерения t_ФР, необходимо прямоугольный выходной сигнал растянуть по амплитуде между двумя пунктирными линиями на экране осциллографа, помеченными с право символами "0" и "100", растянуть сигнал по времени так чтобы фронт занимал более половины ширины экрана (для увеличения точности измерений, при необходимости используя кнопку растяжки в 10 раз), установить момент пересечения сигналом уровня 0,1 от установившегося (линия помеченная символом «10» на экране осциллографа) на перекрестье с любой вертикальной линией экрана, подняться по ней до линии обозначенной символом "90" (уровень 0,9 от установившегося) и посчитать количество клеток от этой точки (двигаясь по линии помеченной символом «90») до пересечения сигналом уровня 0,9 от установившегося значения. Записать измерение в виде количества делений (большая клетка) на экране осциллографа между моментами пересечения выходным сигналом уровня 0,1 и уровня 0,9, цены деления и используемого множителя растяжки. Показать преподавателю.

- Для измерения t, необходимо, растянуть сигнал по вертикали и горизонтали, так чтобы он занимал по возможности большую часть экрана осциллографа, совместить линию установившегося сигнала с линиями помеченными символами "10" или "90", в зависимости от полярности исследуемого сигнала, начало импульса совместить с любой вертикальной линией. Провести касательную к начальному участку экспоненциального сигнала до пересечения её с линией установившегося значения. Провести измерения, посчитав количество делений (большая клетка) от момента начала

импульса до пересечения касательной с линией установившегося значения. Записать измерение в виде количества делений (большая клетка) на экране осциллографа от момента начала импульса до пересечения касательной с линией установившегося значения выходного напряжения, цены деления и используемого множителя растяжки. Показать преподавателю.

3. а) При изучении транзисторного усилительного каскада, перед подключением питания выставить необходимое напряжение на источнике питания (10 В) контролируя его вольтметром (предварительно переключив его в режим измерения постоянного сигнала). Подать питание на макет.

б) - Соединить перемычкой контакты резистора Rб и напряжения Еб снимаемого с переменного сопротивления (использовать специальную перемычку).

- Подключить вольтметр к коллектору транзистора (точка обозначенная на макете, как "вых") и, регулируя напряжение (крутить переменник) снимаемое с переменного сопротивления, выставить напряжение на коллекторе (Uк) равное 5 В (по вольтметру).

в) Для определения b, измерить напряжения (три значащие цифры): Еб (напряжение на перемычке соединяющей переменник и Rб, не прерывая контакта), Uб (напряжение на базе транзистора), Uк (напряжение на коллекторе транзистора), Еп (напряжение питания). Показать преподавателю.

г) - Подключить к базе транзистора конденсатор максимальной емкости, из имеющихся на плате. Через конденсатор подать напряжение с генератора синусоидальных сигналов (переключив сигнальный провод из выхода прямоугольного импульса на выход синусоидального сигнала) частотой 10 КГц.

- Подключить первый канал осциллографа на выход схемы (коллектор транзистора). Наблюдать на осциллограмме выходной сигнал. В случае наличия нелинейных искажений (форма сигнала отличается от синусоидальной), уменьшать амплитуду подаваемого сигнала до исчезновения нелинейных искажений (используя не только плавную регулировку но и изменяя диапазон подаваемого сигнала), входной сигнал должен быть около 10 мВ.

- Для измерения коэффициента усиления (К)», переключить вольтметр в режим измерения переменного сигнала. Измерить Uвх (при нагружённом генераторе) и Uвых. При измерении оставлять две три значащие цифры.

4.- Провести дома обработку полученных результатов. Для этого: - построить графики АЧХ (ось частоты в десятичном логарифме) с указанием на них определенных граничных частот, - рассчитать величину сдвига фазы на граничных частотах в градусах с определением знака по осциллограмме, посчитать величины tфр и t, - определить величину b, - определить коэффициент усиления транзисторного каскада (К).

- Для всех величин, где известны теоретические значения или делались предварительные расчеты при подготовке к работе, определить отклонение от расчетных или теоретических значений в процентах.

- Расчеты оформляются с написанием формул расчета, подстановкой значений в формулы, результатом с единицей измерения. Располагать расчеты желательно рядом с измерениями, при наличии места, или на соседней странице, на одном развороте с измерениями.

- Написать заключение с указанием причин отклонения измеренных величин от расчетных или теоретических значений, особо большие отклонения объяснить отдельно.