Лабораторный практикум на станциях ELVIS, ELVISII в среде LabVIEW

Использование средыLabVIEW для выполнения лабораторных исследований на станцияхELVIS, ELVISII значительно расширяет возможности учебного комплекса, описанные в 3 главе. В этом случае кроме «штатных» 12виртуальных приборов станции можно создавать оригинальные ВП для конкретной исследовательской задачи.

В качестве примера рассмотрим лабораторный практикум по аналоговой и цифровой электронике, разработанный на кафедре информационных систем Московского государственного университета радиотехники, электроники и автоматики.

Практикум состоит из 8 лабораторных работ:

1. Исследование характеристик полупроводниковых диодов и устройств на их основе.

2. Исследование характеристик тиристора и управляемого выпрямителя.

3. Исследование вольтамперной характеристики туннельного диода.

4. Исследование характеристик биполярного транзистора.

5. Исследование характеристик полевого транзистора.

6. Исследование схем на основе операционного усилителя.

7. Исследование характеристик аналоговых компараторов.

напряжения.

8. Исследование цифровых схем.

Исследуемые схемы собраны на однотипных модулях, устанавливаемых на макетную плату станции. Все необходимые соединения модуля с сигналами станции выполняются проводниками, входящими в комплект практикума. Причем коммутация выполняется отдельно и единообразно для аналоговых и цифровых модулей.

Программное обеспечение каждой лабораторной работы представлено оригинальными ВП, выполненными в средеLabVIEW. При этом во время работы доступна только лицевая панель ВП с расположенными на ней органами управления, графиками, а также необходимыми пояснениями и указаниями.

4.2.1. Задание на самостоятельную работу (пример выполнения лабораторной работы практикума)

Исследуйте вольтамперные характеристики (ВАХ) выпрямительного диода КД103А и стабилитрона КС 168А.

Установите лабораторный модуль Lab1Ана макетную плату станции. Внешний вид модуля и схемы его соединений для исследования диода и стабилитрона показаны на рис. 4.5.

Загрузите и запустите программу Lab1А-1.vi– откроется начальное окно ВП (рис. 4.6).После ознакомления с целью работы нажмите кнопку «Начать работу».На экране появится лицевая панель ВП для снятия ВАХ выпрямительного диода КД103А (рис. 4.7).

Рис. 4.5. Модуль и схема его соединений для исследования диода и стабилитрона

Рис. 4.6. Начальное окно ВП Рис. 4.7. Лицевая панель ВП для снятия

ВАХ выпрямительного диода КД103А

Постройте прямую ветвь ВАХ диода. Для этого с помощью элементов управления ВП Е_min и Е_тах выберите пределы изменения напряжения на выходе источника ЭДС от 0В до +2В, после чего нажмите кнопку «Измерение». В результате на графическом индикаторе ВП построится реальная ВАХ выпрямительного полупроводникового диода КД103А (рис. 4.7).

Для двух точек ВАХ диода определите статическое и дифференциальное сопротивление диода. Для этого, изменяя напряжение источника ЭДС с помощью ползункового регулятора, установите в первой точке ток через диод примерно равным 5мА, а затем во второй точке – примерно равным 6 мА. По показаниям амперметра I_Ди вольтметра U_Драссчитайте статическое сопротивление диода в указанных точках по выражению R_СТ U_ПР I_ПР , а дифференциальное сопротивление – по выражению R_ДИФ U I . Сравните полученные значения со справочными данными.

Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к заданию 2», на экране появится лицевая панель ВП для выполнения следующего задания (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Лицевая панель ВП для Рис. 4.9. Лицевая панель ВП, необходимая выполнения задания 2 для выполнения задания 3

Постройте и исследуйте ВАХ стабилитрона КС 168А. Для этого с помощью элементов управления ВП Е_тiп и Е_тах выберите пределы изменения напряжения источника ЭДС от -10 В до 2 В, затемнажмите кнопку «Измерение». В результате на графическом индикаторе ВП построится реальная ВАХ стабилитрона (рис. 4.8). По полученной ВАХ определите напряжение стабилизации, которое соответствует току через стабилитрон Iст = -10мА. Сравните полученное значение со справочными данными.

Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к заданию 3» – на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выполнения задания 3 (рис. 4.9).

Исследуйте работу однополупериодного выпрямителя на полупроводниковом диоде – снимите осциллограммы напряжений на его входе и выходе. Для этого, используя элемент управления U_вх.m, установите амплитуду входного синусоидального сигнала U_ВХ, равную примерно 2В.Затем нажмите кнопку «Измерение» на передней панели ВП. На графических индикаторах ВП появятся осциллограммы входного и выходного сигналов схемы выпрямителя (рис. 4.9).

Измерьте амплитуду сигнала на выходе выпрямителя U_{ВЫХ.МАХ}. ДЛЯ этого воспользуйтесь визирной линией, положение которой изменяется ползунковым регулятором, расположенным на передней панели ВП, а также цифровым индикатором для отсчета уровня напряжения.

Вычислите среднее за период значение выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя по выражению

Ud UВЫХ. МАКС .

Используя полученные осциллограммы, сравните периоды изменения сигналов на входе и выходе выпрямителя и измерьте максимальное обратное напряжение на диоде.

Выключите ВП – нажмите на передней панели ВП кнопку «Завершение работы».