АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Электроника кафедрасы

 

 

 

ЭЛЕКТРОНИКА. ЖАРТЫЛАЙӨТКІЗГІШТІ АСПАПТАР ЖӘНЕ АНАЛОГТЫҚ ҚҰРЫЛҒЫЛАР

 5В070200 – Автоматтандыру және басқару мамандығы бойынша барлық оқу түрінің студенттері үшін зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқау

 

 

 

Алматы 2011

 

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Т.М.Жолшараева, Ұ.Қ.Дегембаева. Электроника. Жартылай өткізгішті аспаптар және аналогтық құрылғылар 5В070200 – Автоматтандыру және басқару мамандығы бойынша барлық оқу түрінің студенттері үшін зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқау  – Алматы: АЭжБУ, 2011–28 б.

 

         Әдістемелік жазба радиотехника және байланыс факультетінің студенттері үшін «Электроника» пәні бойынша зертханалық жұмыстарды орындауға көмекші құралы болып табылады. Оқу құралында қысқаша анықтамалар қарастырылып, зерттеулерді орындауға тапсырмалары бар зертханалық жұмыстардың жазбалары мазмұндалған. Орындалатын жұмыс оның көлемі мен тізбектілігі оқылатын курс ерекшеліктеріне байланысты оқытушымен реттеледі.

         Әдістемелік нұсқаулар радиотехника және байланыс факультеті мамандықтарының барлық оқу түріндегі студенттеріне арналған.

Без.17, кесте. 14, әдеб. көрсеткіші. – 16 атау. 

 

Пікір беруші: тех.ғыл.канд., проф. Хисаров Б.Д.

 

     «Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2011 ж.  баспалық жоспары бойынша басылады.

 

 

© «Алматы энергетика және байланыс университеті» КЕАҚ, 2011 ж.

Мазмұны

 

1 Зертханалық жұмыс.Жартылай өткізгішті диодтар, стабилитрондарды зерттеу

6

2 Зертханалық жұмыс. Биполярлық транзистордың статикалық сипаттамалары және параметрлері

12

3 Зертханалық жұмыс. Айнымалы және тұрақты тоқтардың инверттеуші күшейткіштері

14

4 Зертханалық жұмыс. Инверттерлемейтің күшейткішіті зерттеу

18

5 Зертханалық жұмыс. Аналогтық компаратордың жұмыс атқаруын зерттеу

21

6 Зертханалық жұмыс. АК-тің негіздегі автотербелісті мультивибраторды зерттеу

25

Әдебиеттер тізімі

27

 

 

 Кіріспе  

         Зертханалық тәжірибеге арналған осы әдістемелік нұсқаулар, Электроника  курсын оқитын студенттерге арналған. Берілген курс бойынша зертханалық жұмыстардың баспа платасын DEGEM System PU-2000 орталық процессорына  және Electronics Workbench (EWB) программалық кешенініңде орындалады.

Зертханалық жұмыстардың берілген циклының негізгі мақсаты:

- студенттердің дәрістік материалдарды оқудан алған теориялық білімдерін нығайту;

- дискреттік орындаудағы схема компоненттерінің параметрлерін анықтауға және интегралдық микросхемалар негізінде электрондық схемаларды өңдеу, ЭЕМ-ғы машиналық бағдарламалардың көмегімен электрондық схемаларға талдау жүргізу, ал талдау және эксперименттік зерттеулер процесінде схема компоненттерінің параметрлерін вариациялау және қайта есептеу жолымен схеманы үйлестіру.

Зертханалық тәжірибеге дайындық процесінде әрбір студент міндетті: дәрістер конспектісінің және ұсынылған әдебиеттің сәйкесті бөлімдерін оқуға, қажеттілігінше бастапқы берілген мәліметтер бойынша схема компоненттерін есептеуді орындауға.

Есеп келесі бөлімдерден тұрады:

- жұмыс мақсаты және тапсырмасы.

- зерттелуші аспаптар мен микросхемалардың анықтамалық мәліметтері.

- орындалған жұмыстың нәтижелері (эксперименттік мәліметтер,

есептеулер, графиктер және т.б.).

- жұмыс бойынша қорытындылар.

- пайдаланылған әдебиеттер тізімі.

Есеп университетың фирмалық стандарты бойынша өңделеді. 

 

1 зертханалық жұмыс. Жартылай өткізгішті диодтар,

стабилитрондарды зерттеу

 

Жұмыс мақсаты:

а) Әр түрлі жартылай өткізгішті диодтардың параметрлері мен статикалық сипаттамаларын зерттеу. Диодтардың температуралық және динамикалық қасиеттерімен және олардың ерекшеліктерімен танысу.

б) Стабилитронның вольтамперлік сипаттамаларын түсіру және талдау.

 

1.1   Үй дайындығы

 

1.1.1 Зертханалық жұмысқа (алдына) дейін, жартылай өткізгіштік диодтар мен стабилитрондар жөнінде берілген, теориялық мәліметтерді арнайы әдебиеттер (цифры) бойынша оқып, түсіну (1, 2, 7, 9, 10).

1.1.2 Зертханалық жұмыс бойынша берілген тапсырманы және әдістемелік нұсқауларды оқып, танысу.

1.1.3 Зерттелетін диод түрлерінің төлқұжаттық мәліметтерін  жазуды және сипаттамаларын анықтағыш арқылы көшіріп іске асыру (диодтар түрін оқытушы көрсетеді).

 

1.2 Зертханалық стендтің сипаты

 

Курстың ЕВ-111 платасында негізгі жартылай өткізгіштік элементтер (диод, стабилитрон, биполярлық транзистор) арқылы құрылған 6 схема орналатылған. Панельдің жоғарғы шетінде баспа схемасының қосушысы  орналасқан. Ол РU–2000 элементтеріндегі бас қосушыға жалғанған. Қолданылатын қорек кернеуі панельге осы қосушы арқылы түсіп отырады.

ЕВ-111 панелінде біраз цоколь және бақылау нүктелері бар.   Олармен байланыс сымдарының штепсельдік қосушылары мен қысқарту штекерлері арқылы схемаларға өзгерістер енгізу мүмкін. Платаның қоректенуі тұрақты тоқ PS -1, PS – 2 көздер арқылы іске асырады.

 

1.3 Бақылау сұрақтары

 

1.3.1 Тура және кері қосылымдардың айырмашылығы қандай? Ge және Si диодтарының кері қосылымдары қандай және оның себебі неде?

1.3.2 р-n ауыспаларының айырмашылығы неде?

1.3.3 р-n ауыспаның вентилдік ерекшеліктерін (сипаттамасын) түсіндіріңіз.

1.3.4 Вольтамперлік сипаттама (BAС). Идеалды ВАС және іс жүзіндегі  р-п ауыспалардың айырмашылығы.

1.3.5 Температураның вольтамперлік сипаттамаға әсері қандай?

1.3.6 Омдық түйіспе байланысқа қандай талаптар қойылады? Олар қайда қолданылады?

1.3.7 р-п ауыспаға қосылған кернеудің ауыспа еніне әсері қандай?

1.3.8 Диодтың баламалық (эквиваленттік) схемасы.

1.3.9 Кіріс кернеуінің  шапшаң және баяу р-п ауыспаларға әсері қандай?

1.3.10 Қандай апроксимацияның тәсілдерін білесіз?

1.3.11 Импульстік диодтардың ерекшеліктері. База кедергісі және базаның өлшеміне байланысты модуляция?

1.3.12 Стабилитрон мен стабистордың ВАС-ның  қай аралығы жұмыс  бөлігі болады?

1.3.13 Стабилитронның қандай ерекшеліктері дифференциалды кедергісі қалай есептеледі?

1.3.14 Стабилитрон мен стабистор схемаға қалай енгізіледі?

 

1.4 Жұмыс тапсырмасы

 

1.4.1 1.1 және 1.2-суреттердегі схемалар бойынша диодтар мен стабилитронның вольтамперлік сипаттамасын алыңыз.

1.4.2 Омметр көмегімен Rж кедергісін өзгерте отырып, 1.3- суреттегі схемаға зерттеу жүргізіңіз.

1.4.3 Стабилитронның тесілім кернеуін анықтаңыз және оның осы  мәндерін сипаттау мақсатында қолданыңыз.

1.4.4 Әртүрлі жүктемеде Rж=(100,200,500,800), Kcm=f(Uкір) Uшығ =f (Uкір) сипаттамаларын түсіріңіз.

1.4.5 Синусоиадалы, үшбұрышты және төртбұрышты сигналдар үшін кернеу байланысын түсіріңіз және оның сипаттамасын құрыңыз.

1.4.6 = I кері/ I тура параметрлерінің tыд(tыд- ыдырау уақыты)  артық тасымалдаушылардын ыдырау уақытына әсерін түсіріңіз және ол (I тура=const) деңгейдегі инжекцияға  сәйкес болуы тиіс.

 

1.5. Жұмысты орындау тәртібі

 

1.5.1 ЕВ-111 платасы  РU–2000 жүйесіне енгізіңіз.

1.5.2 1.1-суретте көрсетілген схеманы жинаңыз.

 

1.1 сурет  – Диодтың тура орын алмастыруы

 

Кезекпен Ge және Si диодтарының BAС -ның тура тармақтарын түсіріңіз, өлшеу нәтижелерін 1.1. кестесіне енгізіңіз.

 

1.1 к е с т е

UPS-1, B

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

U, B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I, mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5.3 1.2 сурет бойынша схеманы құрыңыз, кезекпен Ge және Si диодтарының ВАС-ның кері тармақтарын кезекпен түсіріңіз де, өлшем нәтижелерін кесте немесе графикке енгізіңіз.

1.2 сурет – Диодтың кері орын алмастыруы

 

1.5.4 1.3-сурет бойынша схеманы құрыңыз. Uкіру=(0,1,2,3,4...10) шамасындағы стабилитронның I ст=f(V) тура және кері тармақтарын түсіріңіз, өлшем нәтижелерін кесте  немесе графикке енгізіңіз.

 

1.2 к е с т е

Uвх , В

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Uст., В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iст., мА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 сурет – Cтабилитронның зерттеу схемасы

 

1.5.5 Жүктеменің кернеудің тұрақтылығына әсері. 100-ден 800-ге дейін Омга кедергілерін қолдана отырып, Uшығу =f(Uшығу,RH) әсерін түсіріңіз, 1.2-кестені толтырып, Кст есептеңіз.

1.2    к е с т е

Uкір , В

5

6

7

8

9

10

Uст (егер Rж =800 Ом), В

 

 

 

 

 

 

Uст (егер Rж =500 Ом), В

 

 

 

 

 

 

Uст (егер Rж =200 Ом), В

 

 

 

 

 

 

Uст (егер Rж =100 Ом), В

 

 

 

 

 

 

Kст. (%)

 

 

 

 

 

 

 

1.5.6 1.4.-суретте берілген схеманы құрыңыз.

Сигналдар генераторын схема кірісіне қосып, кернеу екі есе амплитудасын 2 В-ка, ал 200 Гц жиілігіндегі генератордың шығысына орнатыңыз.

Схема шығысына осциллографты қосыңыз және осциллографтың екі тіке күшейткіштерінің сезімталдылығын 1В-ке, ал көлденең жайылымын 2 мс/бөл-не орнатыңыз.

Диодтың кіріс және шығыс кернеулерін салыстырыңыз.

 

 

1.4 сурет – Кіріс және шығыс диодының сигналдарын зерттеу схемасы

 

1.5.7 Диодқа tыд =f(B) әсерін түсірерде алдымен оған PS-2 қөрек көзін (диод жабық) қосу қажет. Ал, ол жүйенің белгілі бір кедергі болатын кезінде диодтың кері тоқ мөлшерін анықтайды. -Iкер. Диодты ашу (қосу) (ұзындығы 10 мкс, жиілігі, 10 кГц) импульстер генераторының плюсті қайшылықтары арқылы іске  қосылады. Белгілі бір кедергіге кездескенде осы импульс  диодтың I тура тоқ мөлшерін белгілейді.

I тура мен I кері мөлшері С 1-68 осциллографы арқылы өлшенеді.

Бұндағы өлшеу тәртібі төмендегідей осциллографтың экранында алдымен (1.4 суретті қара) диодтың ауыстырып қосылуының тұрақты бейнесін көру қажет. Ол үшін осциллограф сезімталдығын (0.1-1.ОВ/см) кіру сигналына сәйкес, ал жаймалау режимін – күту қалыбына («Тұрақтылық» тетікшесін сол жақ шеткі бейне әлі көрінетін тұсқа) қою қажет.

1.5 сурет – Диодтың ауыстырып – қосу сызбасы

 

Осыдан кейін PS-2 арқылы 1 кері тоқтың керекті мөлшерін орнатып (ең жоғарғы мөлшерін орнату ұсынылады), 1 тура=50 мА-ны орнатып импульстер генераторының шығуын  қадағалап, осыған сәйкес tт мағынасын өлшейміз.

Келесі кезеңде, PS -2 мөлшерін төмендете келе, 1 кернеуінің басқа мағынасын орнатамыз. Реттеу арқылы генератордың шығуын бұрынғы мағынасына жеткіземіз (1 пр=50 мА) де, tт сәйкес мағынасын жазамыз, т.б.

 

1.6 Есептеуіш тапсырма

 

1.6.1 Диодтың түсірілген вольтамперлік сипаттамасына қарай,  кері тоқ қанығуының Iqo температуралық потенциалын анықтаңыз. Диод қандай материaлдан жасалған?

1.6.2 I Тұрақты тоқтың мағынасын есептеңіз.

Iтұрақ =Uкіру –Uтұрақт. /R6 мұнда, R6 =150 Ом

1.6.3 Rтұрақт  тұрақтағыштың дифференциалдық кедергішін есептеңіз.

1.6.4   және U=0,65D-ке сәйкес Rд диодтық динамикалық кедергішін анықтаңыз.

Rдин=(U=0,5)=U1 -U2/I1-I2,

U1, U2; I1, I2 мағыналары эксперименталдық кестеден алынды.

1.6.5 Кст тұрақтағыштың коэффициентін және  д температуралық режимін есептеңіз.

 Мұнда Kст.= ;

.

 

2 зертханалық жұмыс. Биполярлық транзистордың статикалық сипаттамалары және параметрлері

 

Жұмыс мақсаты:

зерттеу: а) эмитерлік қосу схеманы зерттеу;

               ә) статикалық сипаттамаларын құру.

 

2.1 Үй дайындығы

 

2.1.1 Алдын-ала ұсынылған әдебиет (1,2,5,7,9,10,19) бойынша

жөніндегі биполярлық транзисторлар теориялық мәліметтерді арқылы талдау.

2.12 Зертханалық жұмыс пен әдістемелік нұсқауларды оқып үйрену.

2.13 Зерттелуші транзисторлардың төлқұжаттық мәліметтерін,

шықпалардың орналасу схемасын анықтағыш арқылы жазу және олардың сипаттамаларын көшіру (транзистор түрі оқытушымен көрсетіледі).

 

2.1 Зертханалық стендтің мазмұны

 

ЕВ-111 панелді негізгі шалаөткізгішті элементтер (диод, стабилитрон, биполярлық транзистор) арқылы құрылған 6 схема орналасқан. Панелдің жоғарғы шетінде баспалық схеманың қосқышы орналасқан.

РU–2000 элементінде ол бас қосқышқа жалғанған. Тұтынылатын  кернеу қорегі панелге осы қосқыш арқылы барады.

ЕВ-111 панелінде бақылау нүктелері және түпшелер көптеп саналады. Штепсельдік қосылғыш  пен қысқартылған штекерлері бар жалғауышты өткізгіштер арқылы осы нүктелермен,  түпшелермен схемаларға өзгерістер енгізілуі мүмкін. PS -1, PS-2 реттелетін тұрақты тоқ көзімен платаның қоректенуі жүзеге асырып отырады.

 

2.2 Бақылау сұрақтары

 

2.2.1 Биполярлық транзистордың жұмыс істеу принципі. Ондағы физикалық процесстер.

2.2.2 Транзисторларды қосу схемалары: ОЭ,ОБ, ОК. Ол салыстырмалы сипаттамалары.

2.2.3 Транзистордың қосылым схемасына  бойынша статистикалық параметлері: ОБ, ОЭ кіріс, шығыс, тоқ таратым коэфициенті, кернелік кері байланысы.

2.2.4 Z, y, h – параметрлерінің жүйелері Z, Y – параметрлерінің кемшіліктері h – параметрлерін анықтау әдістері.

2.2.5 Транзистордың Т– тектес  баламалық схемасы. Һ – параметрлер және Т– тектес баламалық схемалардың (физикалық параметрлердің) байланысы.

2.2.6 Транзистордың  р-п ауысу жайма () және тік учаскелердегі шығу сипаттамасы арқылы кернеуді белгілеңіз.

2.2.7 Формуласыз түсіндіріңіз: неліктен  транзистордың негізіндегі тоқтың өсуі коллектордың тоғының өсуіне әкеледі.

2.2.8 Жұмыстың кілттік режімі. Негіздегі артық зарядтың ыдырауы. Импульстік транзисторлар.

 

2.3 Жұмыстық тапсырма

 

2.3.1 PS-1  тоқ көзі арқылы берілетін, түрлі коллекторлық кернеу кезіндегі схемалар үшін кіру сипаттамаларының тобын түсіру.

2.3.2 Түрлі коллекторлық кернеу кезіндегі ОЭ үшін тоқ бойындағы ауысудың сипаттамаларының тобын түсіру

2.3.3 Әртүрлі кіріс тоғындағы ОЭ үшін шығыс сипаттамаларының тобын түсіру: база тоғы  (кедергішті) өзгермелі резистордың мағынасының өзгеруі арқылы беріледі.

2.3.4 Әр түрлі жұмыс аумағын белгілеңіз: қанығуының, транзистордың шығу сипаттамаларының тобы арқылы қиылуы.

2.3.5  тәуелділігін түсіріңіз, мұндағы-tU үй температурада алынған нәтижелерді кестеге жазыңыз.

 

2.4 Әдістемелік нұсқаулар

 

2.4.1 2.1-сурет тапсырманың барлық нүктелері берілген.

ОЭ схемаларына арналған эксперименталдық схема. 2.1-сурет  ішіндегі жалпы элементтермен берілген кіріс және шығыс сипаттамаларын зерттеу.

2.1 сурет – Транзистордың қосу схемасы

 

2.4.2 Кіріс сипаттамасын және тоқ арқылы тура ауысу сипаттамасын коллекторлық 0 және 5 В кернеудің мағынасы үшін түсіреді.

 

 

 

2.1 к е с т е

UБЭ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IБ, mA

UКЭ=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UКЭ=5В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
2.4.3 ОЭ схемасы үшін шығу сипаттамасы базалық тоқтың келесі мағыналарында түсіріледі: IБ =0; 0,05мА; 0,075мА; 0,1мА

 

         2.2 к е с т е

UКЭ, B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IК

егер IБ=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

егер IБ=50мкА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Егер

IБ=75мкА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4.4 2.1.4 және 2.1.5. нүктелерін орындағанда оқулықтар және конспектерден алынған анықтағыш әдістемесі және параметрлер есептеуіш формулаларын қолдану қажет.

2.4.5 Дифференциалдық режимде жұмыс істейтін осциллографтың көмегімен R5 кернеуін өлшей отырып, коллектор тоғын анықтаңыз. Формула бойынша 1К  мағынасын есептеп, нәтижесін 2.1 кестесіне жазыңыз.

.

 

2.3 к е с т е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5 Есептеулік тапсырма

 

2.5.1 Оқытушының тапсырмасына сәйкес, берілген сипаттамалар бойынша жұмыс нүктесі үшін һ-параметрлерін анықтаңыз.

2.5.2 һ-параметрлері арқылы Т-типтік баламалық схемасының параметрлерін есептеңіз.

3 зертханалық жұмыс. Айнымалы және тұрақты тоқтардың инверттеуші күшейткіштері

 

         Жұмыс мақсаты: айнымалы және тұрақты тоқтардың инверттеуші күшейткіштерінің жұмыс істеу ерекшеліктерімен танысу және зерттеу.

 

3.1 Үй дайындығы

 

3.1.1 Алдын-ала ұсынылған әдебиет бойынша амалдық қүшейткіштер теориялық мәліметтерді арқылы талдау.

3.1.2 Зертханалық жұмыс пен әдістемелік нұсқауларды оқып үйрену.

3.1.3 Зерттелуші қүшейткіштердің төлқұжаттық мәліметтерін, шықпалардың орналасу схемасын анықтағыш арқылы жазу және олардың сипаттамаларын көшіру.

 

3.2 Қолданатың құрылғылар мен элементтер

    

3.2.1 PU-2000 орталық процессоры;

         3.2.2 ЕВ-111 баспа платасы;

         3.2.3 Цифрлық әмбебаб құрылғылар мен осциллограф, сигналдар генераторы.

 

3.3 Жұмыстық тапсырма

 

         3.3.1 Күшейткіштің кіріс кедергілернің және кері байланысты

ұйымдастыратын кедергінің номиналдық шамаларын өлшеу.

          3.3.2 Тұрақты тоқ күшейткішінің амплитудалық сипаттамасын зерттеу.

          3.3.3 Инверттеуші күшейткіштің R1÷R4 резисторларының шамаларына үйлестіріп әртүрлі мән беріп (R2 – R1; R4 – R1; R2  - R3; R4 – R3), оларға сәйкес күшейту коэффициентін анықтаңыз . күшейткіштің коэффициентің мына формула арқылы есептеңіз kU= - Rос/R1.

3.3.4 Айнымалы тоқ күшейткішінің амплитудалық сипаттамасын өлшеп,графигін тұрғызу.

 

3.4 Жұмысты орындауға әдістемелік нұсқау

 

3.4.1 EВ-121 баспа платасын PU-2000 орталық процессорының байланыстырғышына орналастырыңз.  

3.4.2 Схеманы жинақтамас бұрын күшейткіш тізбектерінің R1÷ R4 кедергілерінің шамасын өлшеп алыңыз.

3.4.3   ЕВ–121 баспа платасын тексеріңіз және 3.1-суретте көрсетілген, тұрақты тоқ күшейткішінің схемасын жинақтаңыз.

3.1  сурет Инверттеуші күшейткіш схемасы

 

3.4.4 Күшейткіш кірісіне (R1 кірісі) PS-1 тұрақты тоқ көзінен кернеу беріңіз.

3.4.5 Кіріс кернеуді өзгерте отырып, шығыс кернеуді өлшеңіз және нәтижелерді 2.1-кестеге енгізіңіз. Осы мәліметтер бойынша күшейткіштің амплитудалық сипаттамасын тұрғызыңыз және күшейту коэффициенттерін анықтаңыз.

         3.1 к е с т е

Uкір, (В) - қалаулы

0.1

0.5

1.0

2.0

4.0

5.0

6.0

8.0

10

Uкір, (В) – шынайы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uшығ,(В)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КU

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4.6 PS-1 кіріс кернеу сигналын 0,75-0,9 В диапазонындағы кернеу шамасына реттеңіз.  

3.4.7 Кірістер мен кері байланыс кедергілерін тұйықтап, кіріс және шығыс кернеулердің шынайы мәндерін өлшеңіз және нәтижелердә 2.2-кестеге енгізіңіз.

3.4.8 2.1-суретке сәйкес айнымалы тоқ күшейткішінің схемасын жинақтаңыз, тек PS-1 тұрақты тоқ көзінің орнына функционалдық генератордан сигнал беріңіз.  

 

 

3.2 к е с т е – Кернеуді күшейту коэффициентінің, кедергілердің қатынасына тәуелділігі

Uкір, (В)

-3.0

-2.5

-2.0

-1.0

-0.1

0

0.1

1.0

2.0

2.5

3.0

Uшығ,(В)

R2-R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R4-R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2-R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R4-R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КU

R2-R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R4-R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2-R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R4-R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 к е с т е

Күшейту кедергілерінің жұптары

Күшейтудің есептелінген коэффициенті КU= - ROC/R1

Uкір,  (В)

Uшығ , (В)

 

Күшейтудің шынай коэффициенті

 

КU= - UВЫХ/UВХ

R2

R1

 

0.8

 

 

R4

R1

 

0.8

 

 

R2

R3

 

0.8

 

 

R4

R3

 

0.8

 

 

 

3.4.9 Генераторды амплитудасы 0,8 В-қа және жиілігін кең аралықта реттеп, Uшығ,(В) шамасың өлшеп, шығыс сигналды осциллографтың көмегімен бір графикке салып алыңыз және қорытынды жазыңыз.

 Барлық нәтижелерді 3.4-кестеге енгізіңіз.

 

3.4 к е с т е

f, кГц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uшығ,(В)

R2-R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R4-R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2-R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R4-R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КU

R2-R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R4-R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2-R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R4-R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4.10  Күшейткіштің амплитудалық-жиіліктік сипаттамасын тұрғызыңыз.

3.5 Бақылау сұрақтары

 

1   Амалды қүшейткіштің сызықты режимі неге тәуелді?

2   Үлкен қүшейту коэффициентіне қарамай, неге амалдық қүшейткіш ащык кері байанысты сигналдар қүшейткіш ретінде аз пайдаланады?

3   Кері байланысты және кері байланыссыз қүшейту коэффициентерінде қандай айырмашылық?

4   Амалды қүшейткіштің кіріс және шығыс кернеулеріне керң байланыс әсіретеді?

5 Ккб=100; Kкб= 10 тен болғанда қушейткіштің ең үлкен кіріс кедергісі қайссында?

6 Rкб немен шектеледі?

7 R6 қалай таңдалады?

8 Амалды қүшейткіштің температуралық дрейф пайда болатың қандай факторлар әсіретеді?

         9 Үлкен Uкір,(В) кезінде беріліс сипаттамасында сызықты емес аралық неге болады?

10. Терістейтін қүшейткіштің қүшейту коэффициентінің формуласын шығарыңыз. 

 

4 зертханалық жұмыс.  Инверттерлемейтің күшейткішіті зерттеу

 

         Жұмыс мақсаты: резистивті кері байланысты амалдық инверттерлемейтің күшейткішіті зерттеу.

 

         4.1 Үй дайындығы

 

4.1.1 Алдын-ала ұсынылған әдебиет бойынша амалдық қүшейткіштер теориялық мәліметтерді арқылы талдау.

4.1.2 Зертханалық жұмыс пен әдістемелік нұсқауларды оқып үйрену.

4.1.3 Зерттелуші қүшейткіштердің төлқұжаттық мәліметтерін, шықпалардың орналасу схемасын анықтағыш арқылы жазу және олардың сипаттамаларын көшіру.

 

4.2 Қолданатың құрылғылар мен элементтер

    

4.2.1 PU-2000 орталық процессоры;

         4.2.2 ЕВ-111 баспа платасы;

         4.2.3 Цифрлық әмбебаб құрылғылар мен осциллограф, сигналдар генераторы.

 

4.3            Тапсырма

 

4.3.1     Терістемейтің қүшейткіштің схемасың зерттеңіз.

4.3.2 R16 ÷ R19 кедергілерді өлшеңіз.

4.3.3 Терістейтің қүшейткіштің R16, R17, R18, R19 төрт түрлі кедергілерге қойіп беріліс сипаттамаларының тобы құрыңыз.

4.3.4     Күшейту коэффициентің есептеп эксперименталды мәліметтерімен салыстырыңыз.

4.3.5     Терістейтің қүшейткіштің амплитудалық-жиіліктік сипаттамасын тұрғызыңыз.

 

4.4            Жұмысты орындауға әдістемелік нұсқаулар

 

4.4.1 ±12 В алу үшін PS-I, PS-2-нің кернеуін реттеп , EВ-121 баспа орналастырыңыз.  Қүшейткіштің R16 ÷ R19 кедергіерің өлшеңіз. R16 ÷ R19 (а,б,в,г) өлшеу үшін өткізгішті қосып-ажыратыңыз, омметрмен пайдаланыңыз. Қортындысын 4.1 кестеге еңгізіңіз.

 

4.1 сурет

 

4.1 к е с т е

Резистор

R16

R17

R18

R19

R, кОм-дың өлшенген мәндері

 

 

 

 

 

4.5.3 Uкір.. –3В ден + 3В-ге лейін өзгертіңіз, Uшығ мәнің Uкір-ге тәуелді тіркесімдер үшін түсіру:

R16 – R17 (тек «а» және «б» маңдайшыларды қою);

R16 –R19 (тек «а» және «г») ; R17 – R18 (тек «б» және «в»);

R18 – R19 (тек «в» және «г»).

Кіріс теріс кернеуді PS-2 көзінен, ал оң кернеуді- от PS-1 көзіне беріңіз. Кіріс теріс шығыс кернеулердің полярлығына назар аудаыңыз. КU.күшейту коэффициенттерін анықтаңыз, қорытындыларды 4.2 кестесіне жазыңыз.

4.2 кестесінің мәліметтеріне сай теріс қайтарма байланыс коэффицентінің әртүрлі тұрақты мәндері үшін Uшығ =f(Uкір) беріліс сипаттамалардың тобын құрыңыз.

4.5.4 PS-I кіріс кернеуді (0,8 ÷ 1) В диапазондағы кернеуге келтіріңіз, Uшығ. Кернеуді теріс қайтарма байланыстың әртүрлі коэффициенттері үшін өлшеңіз. Тәжірбиелі және теориялық түгендеуші күшейткіштің күшейту коэффициентін салыстырыңыз. Қорытындыларды 4.3 кестесіне жазыңыз. 

 

4.2 к е с т е

Uкір,(В)

–3.0

–2.5

–2.0

–1.0

–0.1

0

0.1

1.0

2.0

2.5

3.0

Uшығ, B

R17–R16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R19–R16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R17–R18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R19–R18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КU

R17–R16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R19–R16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R17–R18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R19–R18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3 к е с т е

Күшейту кедергілерінің жұптары

Күшейтудің есептелінген коэффициенті КU= Rкб/R1

Uкір,  (В)

Uшығ , (В)

 

Күшейтудің шынай коэффициенті

 

КU= Uшығ , / Uкір

R17

R16

 

 

 

 

R19

R16

 

 

 

 

R17

R18

 

 

 

 

R19

R18

 

 

 

 

 

4.4.5 Күшейткіштің кіруін синусоидалды тербелістер  генераторының шыгуына қосыңыз. Осциллографты күшейткіштің кіріс мен шығысына қосыңыз. Күшейткіштің кірісіне 0,8 Вольт беріп және диапазон бойы кіріс сигналдың жиілігін өзгерте отырып, Uшығ мәнін алып күшейкіштің коэффициенті есептеп және 4.4 кестесі бойынша инвертерленбейтін күшейткіштің амплитудалы- жиілікті сипаттамаларын құрастырыңыз.

Қайтарма байланыстардың мәндері үшін амплитудалы- жиілікті сипаттамаларды салыстырыңыз.

 

4.4 к е с т е с і

f, кГц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uшығ , (В)

 

R17–R16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R19–R16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R17–R18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R19–R18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КU

R17–R16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R19–R16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R17–R18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R19–R18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.5            Бақылау сұрақтары

 

1 Инверттелмейтін және инверттелетін күшейткіштің кедергілерінің арасында қандай қатынас болады?

2 Қандай жағдайда қайталама кернеу қолданылады?

3 Қайталама кернеу  коэффицент күшейткішін, инверттелмейтін күшейткіштің кестесіне ауыстыру үшін не істеу керек ?

4 Неліктен қайталама кернеу жақсы буферлық каскад болып есептеледі?

5 Инверттелмейтін күшейткіштің күшейту формуласын шығарыңыз.

 

5 Зертханалық жұмыс. Аналогтық компаратордың жұмыс атқаруын зерттеу

 

          Жұмыс мақсаты:

-         Операциялық күшейткіш (ОК) негізінде аналогтық компаратордың жұмысын зерттеу.

-         ОК схемаларды зерттеу барысында, ОК және құрылғылармен жұмыс істеу дағдыларын игеру.

-         Интегралдық микрооосхемаладың аықамаық әдебиетімен жұмыс істеу дағдыларын алу.

-         Босагалық құрылғылармен (порогвые устройства) жұмыс атқару дағдыларын игеру.

-         Қомпаратордың уақытқа тәуелділік сипаттамаларын осциллограф арқылы алу барысындағы жұмыс істеу дағдыларын алу.

                              

         5.1 Жұмысқа алдын- ала дайындық

 

         5.1.1Зертханалық жұмысты орындауға дейін, ұсынылған әдебиеттерден компаратордың схемасы мен жұмыс істеу принципін окып біліңіз.

5.1.2 Жұмыстың тапсырмасы мен оған арналған методикалық нұсқауларын оқып біліңіз.

5.1.3 Анықтамаық кітаптан LM741 ОК – тің паспорттық берілгендерін жазып, сипаттамасын сызып алыңыз.

 

         5.2 Қолданатың құрылғылар мен элементтер

    

5.2.1 PU-2000 орталық процессоры.

         5.2.2 ЕВ-122 баспа платасы.

         5.2.3 Цифрлық әмбебаб құрылғылар мен осциллограф, сигналдар генератры.

 

5.3 Жұмысқа арналған тапсырмалар

 

         5.3.1 Қомпаратордың жұмысын үшбұрыш формалы кернеуден тікбұрішты импульс қалыптастырушы ретінде қарастырып, зертеңіз.

         5.3.2 Қомпаратордың жұмысын синусойалды кернеуден тікбұрышты импульс қалыптастырушы реінде қарастырып, зертеңіз.

 

5.4            Жұмысты орындауға әдістемелік нұсқаулар

 

5.4.1 PU-2000 жүйесіне ЕВ -122 баспа платасын орналастырыңыз.

5.4.2 Қомпаратор ЕВ-122 платасың жоғарғы сол жақ бұрышында орналасқан. 5.1 суреттегі схеманы жинаңыз.

 

5.1 сурет Компараторды зерттеу

 

5.4.3 PS-1 тұрақты ток көзін қөрек көзіне қосып, оның мәнін  етіп орнатыңыз;

         Сигнал генераторын амплитудасы 4,7 В  және жиілігі 1 кГц шамасындағы үшбұрышты импульстар тізбегін алатындай етіп реттеңіз;

         Генератор шағасы I осциллографтың каналына қосылғанда осциллографтан 5,2 суреттегідей уақыттық диаграмманы алу үшін генератор сигналының ығысуын 0,3 В шамасына децін өзгертіңіз.

         Сигнал ығысуын 0,3 В- қа өзгертуарқылы  біз салыстырып отырған құрығының ығысуының әсерін және PS-1 қөректену көзінің қалдықты кернеуінің әсерін минмизациялацмыз.

         5.4.4 ОК−нің инверттеуші кірісіне .сигнал генераторын қосыңыз.

.

 

            5

t

 
         0.3

 

 

5.2  сурет Компаратордың уақыт диаграммалары

 

5.4.5     Компаратор шығысын екінші осциллографтың кірісіне

жалғаңыз.

5.4.6     Қомпаратор шығысын екінші осциллографтың кірісіне жалғаңыз.

5.4.7     және сигнадарын салыңыз.

5.4.8     PS-1 қөректену көзін 2 вольтқа реттеп қойыңыз.

5.4.9     PS-1 қөректену көзін 2 вольтқа реттеп қойыңыз.

5.4.10 Кіріс кернеуін 0 вольттен – 5 вольтқа дейін баяу өзгертіңіз. Осциллограмманның шығыстағы өзгеруін байқап, қорытынды жасаңыз.

5.4.11  Енді, PS-1 қөректену көзін 0,25 вольтқа реттеп қойыңыз.

5.4.12 Сигнал генераторын амплитудасы 5В және жиілігі 1кГц шамасындағы синусайдалды толқын алуға реттеңіз және 1.5.6.- 1.5.9. пункттарын қайта орындаңыз.

 

         5.5 Студенттік жұмыс бойынша қорытындысына қойылатын талаптар.

 

         5.5.1 Зертханалық жұмыс бойынша қорытындыға кіру керек:

                   1) Мемекеттік стандарт бойынша орындалған анолгтық

компаратордың зерттелуінің принципиалды схемасы;

                   2) синусайдалды кернеу мен үшбұрышты және тікбұрышты

импульстар тізбегі кіріс және шығыс кернеулерінің диаграммалары;

                   3) жұмыстың аяғында жасалынған зерттеулер бойынша

қорытынды жасау.

 

5.6 Бақылау сұрақтары

 

1 Компаратор не үшін қолданылады?

2 Егер - синусайдалды кернеу,ал -тұрақты оң кернеу (< ); ОК керек көзі қосполярлы болса, , ,  диаграммаларын сызыңыз.

3  Үкір,Үкір,Үелығ диаграммаларын салыңыз, мұндағы  – тұрақты теріс мәнді кернеу,  синусайдалды кернеу ,; ОК корек көзі – косполярлы.

4  Компаратордың шығыс импульсінің параметрі неге байланысты?

5  Аналогтық компаратордың амплитудалық селектор ретінде қолдануға болады ма?

 

6 Зертханалық жұмыс. АК-тің негіздегі автотербелісті мультивибраторды зерттеу

Жұмыс мақсаты: автотербелісті тәртіпте жұмыс істейтін мультивибратордың қызмет ұстанымын зерттеу.

 

 6.1 Үй дайындығы

 

6.1.1 Алдын-ала ұсынылған әдебиет бойынша мультивибратор

теориялық мәліметтерді арқылы талдау.

6.1.2 Зертханалық жұмыс пен әдістемелік нұсқауларды оқып үйрену.

6.1.3 Зерттелуші мультивибратордың төлқұжаттық мәліметтерін,

шықпалардың орналасу схемасын анықтағыш арқылы жазу және олардың сипаттамаларын көшіру.

 

6.2 Қолданатың құрылғылар мен элементтер

    

6.2.1 PU-2000 орталық процессоры.

         6.2.2 ЕВ-122 баспа платасы.

         6.2.3 Цифрлық әмбебаб құрылғылар мен осциллограф, сигналдар генераторы.

 

6.3 Тапсырма

 

6.3.1 Автотербелісті мультивибратордың кестесін жинаңыз.

6.3.2 Uшығ амплитудасын, tИ шығ. ұзақтығын, шығыс импульстердің (серпімділіктердің) Тшығ. еру аралығын өлшеу. Uкір инвертирленбейтін кірісіндегі мультивибратордың Uшығ шығысындағы импульстердің (серпімділіктердің) уақыт диаграммасын салыңыз.

6.3.3 Шығыс серпімділіктердің (Тшығ., Uшығ, tИ шығ.) параметрлерінің уақытберуші желінің параметрлеріне тәуелділігін зерттеу.

6.3.4 Шығыс серпімділіктер параметрлерінің оңтайлы қайтарма байланыс желісіндегі R1 мәніне тәуелділігін зерттеу.

6.3.5 tИ шығ. серпімділігінің ұзақтығын, Тшығ. қайталану аралығын есептеу және оларды тәжірибелік мәліметтермен салыстыру.

 

6.4 Жұмыстың орындалуына әдістемелік нұсқаулар.

 

6.4.1 Автотербелісті мультивибраторды EB-122 баспаның жоғарғы оң жағында орналасқан. Автотербелісті мультивибратордың кестесін құрыңыз  (6.1 суретті қара). R=R12=20кОм, R1= R13=47кОм алыңыз.

 

 

6.1 сурет

 

6.4.2 Осциллографтың 1 кірісіне мультивибратордың шығысына  қосыңыз. Шығыс тікбұрышты серпімділіктердің тұрақты бейнесін осциллографтың экранында алу. Uшығ амплитудасын, tИ шығ ұзақтығын, Тшығ серпімділіктердің еру аралығын өлшеңіз. Қорытындыларды  6.1 кестесіне енгізіп және Uшығ –дың уақытша диаграммасын салыңыз. Осциллографтың бірінші кіруін инвертирленетін Uкір+ кірісіне ауыстырып қоса отырып және екінші кірісіне инвертирленбейтін кіруге қоса отырып Uкір және Uкір+ уақытша сәйкестігін салыңыз.

6.4.3 а) R=R11=100кОм, б). R= R11|| R12 қоса отырып, тәжірибені қайталаңыз. tИ шығ, Тшығ және Uшығ уақытшаберілетін желіде R мәнінен тәуелділігін байқаңыз. б). 6.1– кестесіне қортындысын жазыңыз.

6.4.3 Экспериментті R=R12=20кОм, R1=R14=100кОм болғанда қайталаңыз. tИ шығ, Тшығ және Uшығ өлшеңіз.

6.4.4 tИ шығ импульстардың ұзактылығын, Тшығ қайталау мерзімін және f жиіліғін есептеп, 6.1 кестесіне толтырыңыз. 

 

6.1 к е с т е

R мәні

R12=20кОм

R11= =100кОм

R11||R12=

=17кОм

Импульстердің қайталау мерзімі Тшығ, мс

Өлшенген

 

 

 

Есептелген

 

 

 

импульстардың ұзактылығы tИ шығ, мс

Өлшенген

 

 

 

Есептелген

 

 

 

F жиіліғі, кГц

Өлшенген

 

 

 

Uшығ, В

Есептелген

 

 

 

 

6.4.5 tИ шығ импульстардың ұзактылығын, Тшығ қайталау мерзімін және f жиіліғін берілген формулаларымен есептеңіз

tИ шығ = τ ln(Uст – Uн)/ (Ucт – Uк) = τ ln(12 – U+)/ (12 - U‾)

мұнда τ = RC4;

U+ = 5R10 / (R9 + R10) + 12R10/ (R10 + R1);

U= 5R10 / (R9 + R10) - 12R10/ (R10 + R1);

Тшығ =2 tИ шығ;             f =1/ Тшығ;

R=R11 = 100кОм;         R=R12 = 20кОм;            R11‌‌ ‌ R12 = 17кОм;

С4 = 0,01мкФ;              R9 = 13,4кОм;               R10 = 17,5кОм;

R1 = R13 = 47кОм;        R1=R14=100кОм.

 

Әдебиеттер тізімі 

1.   Берикулы Әлімжан Техникалық электроника: Жоғарғы техникалық оқу орындары студенттеріне арналған оқулық. – Алматы: Білім, 1995. – 196 бет.

2.   Берикулы Ә. ЭВМ және электроника. – Алматы, 1995. – 150 с.

3.   Алексеев А.Н., Шайхин Б.М. Электроника мен фотониканың физикалық негіздері. Оқу құралы, АЭИ, Алматы, 1992 .

4.   Булычев А.Л., Лямин Е.С., Тулинов Е.С. Электронные приборы. – М.: Лайт Лтд., 2000. – 416 с.

5.   Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: Учебное пособие. – Ростов на Дону: Феникс, 2000. – 448 с.

6.   Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. – М.: Сов. радио, 2000.

7.   Джонс М.Х. Электроника: Практический курс /Библиотека современной электроники. – М., 1999. – 528 с.

8.   Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях : Практикум на Electronics Workbench. В 2 т. – М. – Т1: Электротехника (+СД). – 1999. – 304 с.; Т2: Электроника (+СД). – 2000. –288 с.

9.   Аксенов А.И., Нефедов А.В. Отечественные полупроводниковые приборы. Транзисторы биполярные и полевые. Аналоги отечественных и зарубежных приборов. Кн.1: Справоч. пособие. – М.: Солон-Р, 1999. – 496 с.

10.   Тугов Н,М., Глебов Б. Д., Чарыков Н.А. Полупроводниковые приборы. М.: Энергоатомиздат 1990. – 578 с.

11.   Полупроводниковые приборы: диоды ВЧ, диоды импульсные, оптоэлектронные приборы: Справочник. – М.: Радиосвязь. 1988 – 592 с.

12.   Интегральные микросхемы. Справочник.–М: Энергоатомиздат, 1985.

13.   Носов Ю.Р., Сидоров А.С. Оптроны и их применение. – М .:Радио и связь, 1981. - 280 с.

14.   Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справочник /Иванов В.И. др. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 448 с.

15.       Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesigLab 8/0. – М.: Солон, 1999.– 698 с.

16.   Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. – М.: Солон, 2000.

 

Қосымша жоспар 2011 ж, поз. 16