Калибровка осциллографа по напряжению и току

Включите переключатель «И2», «Минус», «Кал». Ручку регулятора источника тока прибора установите в крайнее правое положение. Ручками «Y Плавно», «Y Грубо», «Х Плавно» «Х Грубо», а если потребуется, то и ↨, ↔ добейтесь того, чтобы осциллограмма, представляла собой обратную ветвь характеристики стабилитрона. Осциллограмма должна находится в удобной для калибровки части экрана осциллографа, при этом длина горизонтальной линии графика будет соответствовать напряжению 10 В, а вертикальной – 1 мА или 10 мА (переключатель «МА» включен).

По данным значениям напряжения и тока и числу делений масштабной сетки, которое им соответствует, определяется чувствительность осциллографа по оси «Х», «Y». Рекомендуемая чувствительность при исследовании полупроводниковых приборов приведена в таблице 1.1.

После окончания калибровки выключите переключатели «И2», «Минус», «Кал», ручку регулятора источника тока прибора установите в крайнее левое положение.

Таблица 1.1

Рекомендуемая чувствительность при исследовании полупроводниковых приборов

Работа	Чувствительность по оси
Х, В/дел	Y, мА /дел
Исследование полупроводниковых диодов	0,2 - 5	0,4 - 4
Исследование тиристора		0,5
Исследование входных характеристик транзистора, включенного по схеме ОЭ, ОБ	0,2	0,4
Исследование выходных характеристик транзистора, включенного по схеме ОЭ, ОБ	2 - 4	2 - 4

Лабораторная работа 3.

Тема: Исследование биполярного транзистора

Цель работы

Изучение характеристик и параметров биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

Перечень минимодулей

Наименование минимодулей	Количество
Транзистор n-p-n 1 А
Потенциометр 10 кОм
Потенциометр 150 Ом
Резистор 10 Ом
Резистор 22 Ом
Резистор 150 Ом
Резистор 330 Ом
Резистор 10 кОм
Диод 1 А

Задание и методические указания

2.1. Предварительное домашнее задание:

а) изучить тему курса "Транзисторы" и содержание данной работы, быть готовым ответить на все контрольные вопросы;

б) пользуясь принципиальными схемами, приведенными в руководстве начертить схемы соединений для проведения экспериментов, перечисленных в лабораторной работе;

2.2. Экспериментальное исследование характеристик биполярного транзистора:

а) собрать схему для снятия характеристик прямой передачи по току биполярного транзистора (рис. 1). Для измерения тока базы включить мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения параллельно R1, а для измерения тока коллектора - цифровой амперметр РА1. Для измерения напряжения на коллекторе использовать стрелочный вольтметр; в качестве резистора R_к использовать модули R = 150 или R = 330 Ом (по указанию преподавателя);

б) снять статическую характеристику прямой передачи по току I_к=f(I_б) при U_к, равном заданному значению Е_к и R_к = 0. Экспериментальные точки здесь и далее записывать в таблицу и наносить на график. При снятии характеристики следить за постоянством напряжения U_к;

в) снять характеристику прямой передачи по току при наличии заданного сопротивления нагрузки R_к (рис. 1). С помощью потенциометра RP1 установите ток базы, равный нулю, а с помощью потенциометра RP2 установите заданное значение Ек. В дальнейшем ручку регулировки RP2 не трогать. В области вблизи насыщения точки снимать чаще;

г) по построенной в п. 2в характеристике определить области активного усиления, отсечки и насыщения. Определить максимальный ток I_бmax, при котором еще обеспечивается линейное усиление;

д) снять выходные статические ВАХ с помощью осциллографа. Собрать схему в соответствии с рис. 2. Вход Y (СН2) осциллографа подключить к шунту R_ш, а корпус осциллографа ( ) соединить с общим проводом (┴). Вход X (СН1) осциллографа подключить к коллектору. При этом переключатель должен быть приведен в положение X/Y. Установить потенциометр RP1 в крайнее левое положение. Включить источник питания. Изменять ток базы от 0 до максимума (но не более 1 мА), пронаблюдать семейство выходных характеристик; зарисовать на одном рисунке выходные характеристики для трех значений тока базы: I_б1 = 0; I_б2 = 0,5 I_бmax; I_б3 = I_бmax. Записать масштабы по напряжению и току. Выключить источник питания.

Содержание отчета

Отчет по работе должен содержать:

а) наименование и цель работы;

б) схемы соединений для выполненных экспериментов;

в) результаты экспериментальных исследований и проведенных по ним расчетов, помещенные в соответствующие таблицы; определить по экспериментальным характеристикам прямой передачи по току статический коэффициент передачи тока β и коэффициент усиления каскада по току K_i при заданной нагрузке вблизи рабочей точки покоя для класса А:

г) экспериментально снятые и построенные характеристики;

д) обработанные осциллограммы;

е) рассчитать потери в транзисторе в рабочей точке покоя в классе А (Р_кр = U_крI_кр) в режиме насыщения Р_кн, отсечки Р_ко и средние потери в ключевом режиме при относительной длительности импульса 0,5 (P_кр.ср = 0,5Р_кн + 0,5Р_ко), воспользовавшись экспериментально снятыми выходными характеристиками. Сравнить потери в классе А и в ключевом режиме. Указать, какие потери в ключевом режиме не учтены;

Контрольные вопросы

1. Каков принцип действия транзистора?

2. Какие существуют схемы включения транзисторов?

3. Какова полярность постоянных напряжений, прикладываемых к транзистору типа n-р-n при различных схемах включения?

4. Как выглядят выходные и входные статические характеристики в схеме с общим эмиттером?

5. Что такое статическая характеристика прямой передачи по току? Как ее построить? Как она видоизменяется при наличии нагрузки? Как ее снять?

6. Как определить статический коэффициент передачи транзистора по току β?

7. Как снять статические выходные характеристики?

8. Как построить линию нагрузки?

9. Что такое область активного усиления, насыщения, отсечки?

10. Что такое ключевой режим?

11.Каковы преимущества ключевого режима?

Лабораторная работа 4.

Тема: Исследование однополупериодного неуправляемого выпрямителя

Цель работы

Ознакомление с применением выпрямительных диодов в неуправляемых выпрямителях.

Перечень минимодулей

Наименование минимодуля	Количество
Выпрямительный диод 1 А
Резистор 120 Ом
Резистор 10 Ом
Конденсатор 220 мкФ
Дроссель 200 мГн

Задание и методические указания

2.1.Предварительное домашнее задание:

а) изучить темы курса «Диоды», «Неуправляемые выпрямители» и содержание данной работы, быть готовым ответить на все контрольные вопросы;

б) пользуясь принципиальными схемами, приведенными в руководстве начертить схемы соединений для проведения экспериментов, перечисленных в лабораторной работе;

в) построить в масштабе временные диаграммы переменного синусоидального напряжения u, выпрямленного напряжения u_d, анодного тока i_a и напряжения на вентиле u_a.

2.2. Экспериментальное исследование однополупериодного выпрямителя на диоде:

а) собрать схему выпрямителя по рис. 1. В качестве вольтметров использовать: PV2 в режиме измерения переменного напряжения, PV1 в режиме измерения постоянного напряжения. Подключить входы осциллографа. Переключатель развертки осциллографа перевести на временную развертку. Установить синхронизацию от сети. На экране осциллографа Вы увидите осциллограммы анодного тока и напряжения на диоде;

б) снять осциллограммы напряжения на диоде и_а и анодного тока i_a. Снять осциллограмму напряжения на нагрузке u_d, переключив корпус осциллографана общий провод (┴), не забудьте определить масштабы по току и напряжению;

в) измерить с помощью мультиметров и определить связь между переменным напряжением питания и постоянным напряжением на нагрузке;

г) включить конденсатор параллельно сопротивлению нагрузки (рис. 2); снять осциллограммы напряжения на диоде и_а и анодного тока i_a. Сиять осциллограмму напряжения на нагрузке u_d, переключив корпус осциллографа на общий провод (┴);

д) определить связь между переменным напряжением и постоянным напряжением на нагрузке;

е) включить дроссель последовательно с нагрузкой (рис. 3); снять осциллограммы напряжения на диоде и_а и анодного тока i_a снять осциллограмму напряжения на нагрузке u_d, переключив корпус осциллографа на общий провод (┴);

ж) определить связь между переменным напряжением и постоянным напряжением;

з) сравнить результаты опытов.

Содержание отчета

а) наименование и цель работы;

б) схемы соединений для выполненных экспериментов;

в) результаты экспериментальных исследований и проведенных по ним расчетов, помещенные в соответствующие таблицы;

д) обработанные осциллограммы.

е) выводы по работе, ответить на контрольные вопросы 3 - 6.

4. Контрольные вопросы

1. Как работает неуправляемый выпрямитель?

2. Как и для чего строят временные диаграммы токов и напряжений в схеме выпрямителя?

3. Как и почему влияет конденсатор фильтра на форму напряжения на нагрузке и на форму анодного тока?

4. Как влияет конденсатор на величину напряжения на нагрузке?

5. Как и почему влияет дроссель на напряжение на нагрузке и форму анодного тока?

6. Как и почему влияет дроссель на величину напряжения на нагрузке?

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ И ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Использование новейших технологий и достижений в области электроники теснейшим образом связано с развитием электрифицированного железнодорожного транспорта. Внедрение новых технических средств в устройствах преобразования электрической энергии, защиты, автоматики и телемеханики вызывает необходимость изучения студентами элементной базы, основ расчета и проектирования электронных устройств, особенностей эксплуатации электронных компонентов.

Контрольная работа состоит из двух задач с кратким изложением теоретического материала и пояснениями.

Теоретический материал, который должен быть изучен перед выполнением контрольной работы, изложен в [1,2,3].Можно пользоваться и другими пособиями, рекомендуемыми программой курса «Электроника».

Цели выполнения контрольной работы следующие:

а) закрепить теоретические сведения и увязать их с практическими задачами;

б) ознакомиться с методикой расчета электронных устройств на современной элементной базе и с возможностями применения в расчетах ЭВМ;

в) выработать практические навыки выполнения расчетов принципиальных электрических схем электронных устройств.

В контрольной работе должна быть рассчитана принципиальная схема электронного устройства, тип и исходные данные которого определяются заданием. Должен быть сделан анализ перегрузочной способности силового полупроводникового прибора.

Выполнение контрольной работы является завершающим этапом изучения дисциплины и связано с вопросами применения полупроводниковых приборов в схемах однофазных регуляторов мощности.

Исходные данные к расчету берутся из таблицы 1, 3 по последней цифре индивидуального шифра студента и из таблицы 2, 4 по предпоследней цифре шифра. Контрольная работа должна быть подписана исполнителем. Работа, выполненная по варианту, не соответствующему шифру студента, не проверяется и зачету не подлежит.

При расчетах следует приводить принципиальные схемы с необходимыми исходными данными и характеристиками элементов (параметрами и вольтамперными характеристиками диодов, транзисторов, микросхем и т.п.). Формулы, по которым производится расчет, должны приводиться полностью, с пояснением входящих в них величин [4]. При подстановке числовых значений необходимо указывать их в единицах системы СИ: в вольтах - В; амперах - А; генри - Гн; фарадах - Ф; омах - Ом и т.д. Окончательный результат должен быть вычислен с точностью до трех значащих цифр и приведен с размерностью (мкФ, к0м, мА, В и т.п.). Рассчитанные величины резисторов и конденсаторов (элементов схем) должны быть заменены ближайшими номинальными значениями, для них должен быть выбран тип элемента в соответствии с приложенным напряжением (для конденсаторов) и рассеиваемой мощностью (для резисторов).