Коммерциялық емес акционерлік қоғам
АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ
ЭЛЕКТРОНИКА кафедрасы
АНАЛОГТЫ ҚҰРЫЛҒЫЛАРДЫҢ
СҰЛБАТЕХНИКАСЫ МЕН ЭЛЕМЕНТТЕРІ
5В071600 – Аспап жасау
мамандығының студенттері үшін
зертханалық жұмыстарды
орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар
Алматы 2014
ҚҰРАСТЫРУШЫ: Абдрешова С.Б. Аналогты құрылғылардың сұлбатехникасы мен элементтері: 5В071600 – Аспап жасау мамандығының студенттері үшін зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар. – Алматы: АЭжБУ, 2014. – 24 б.
Әдістемелік нұсқауларда «Аналогты құрылғылардың сұлбатехникасы мен элементтері» курсы бойынша 4 зертханалық жұмыс қарастырылған. Зертханалық жұмыстардың, негізгі электрондық компоненттердің жұмыс істеу принциптерін, негізгі сипаттамаларды түсіру әдістері мен ерекшеліктерін оқу бойынша қысқаша мазмұны берілген. Жұмыс және есептеме тапсырмалары, сонымен қатар бақылау сұрақтарының тізімі де келтірілген.
Әдістемелік нұсқау дәріс материалдарын пысықтау мақсатында құрастырылған және 5В071600 – Аспап жасау мамандығының студенттеріне арналған.
Кесте 3, без.6, әдебиет көрсеткіш – 5 атау.
Пікір жазған: доцент С.А. Калиева
«Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2014 жылғы жоспары бойынша басылады.
© «Алматы знергетика және байланыс университеті» КЕАҚ, 2014 ж.
Кіріспе
Зертханалық машықтануға арналған берілген әдістемелік нұсқау «Аналогты құрылғылардың сұлбатехникасы мен элементтері» курсын оқитын студенттерге арналған. Зертханалық жұмыстар «DEGEM systems» фирмасының стендтерінде орындалады. Берілген циклдегі зертханалық жұмыстардың негізгі мақсаттары:
- ұсынылған әдебиеттер мен дәрістік материалдарды оқығанда алған теориялық білімдерін ұштастыру;
- дискретті орындаудағы сұлбалардың активті компоненттерінің көрсеткіштерін анықтауға дағдылану және олардың базасында электрондық сұлбалар жасай білу, электрондық сұлбаларды талдау жүргізу, сонымен қатар машиналық бағдарламалардың көмегімен ЭЕМда, талдаудың көмегімен және эксперименталды зерттеулер арқылы сұлбаларды, компоненттердің көрсеткіштерін реттеу жолымен және қайта есептеуді, оптимизациялау.
Зертханалық машықтануға дайындалу барысында әр студент дәрістер конспектісінің және ұсынылған әдебиеттердің сәйкес тарауларын оқып шығуға, қажет болса, берілген мәліметтер бойынша сұлбаның компоненттерін есептеуге міндетті.
Есеп беру келесі бөлімдерден тұруы қажет:
- жұмыстың мақсаты және тапсырмасы;
- зерттелетін аспаптардың анықтамалық көрсеткіштері;
- жасалған жұмыстың нәтижелері (эксперименталды көрсеткіштері, есептеулері, сызбалары т.б.);
- жұмыс бойынша қорытынды;
- қолданылған әдебиеттер тізімі.
Есеп беру ФС РК 10352 – 1910 - У - е - 001 – 2002 – оқу жұмыстары бойынша орындалады. Сызбаларды тұрғызуға, жұмысты орындауға және мазмұнына қойылатын жалпы талаптар осы стандартқа сәйкес болу қажет.
1 Зертханалық жұмыс. Түзеткіш диодпен стабилитронның сипаттамаларын зерттеу
Жұмыстың мақсаты:
- жартылай өткізгіш диодтың тура және кері қосылудағы вольтамперлік сипаттамасын (ВАС) түсіру және талдау;
- база аймағындағы тепе-теңдік емес күйдегі заряд тасымалдаушылардың жинақталу құбылысын зерттеу және талдау;
- стабилитронның вольтамперлік сипаттамасын түсіру және талдау;
- қарапайым параметрлік кернеу тұрақтандырғышының сұлбасын зерттеу.
1.1 Жұмыс тапсырмалары
1.1.1 Жартылай өткізгіш диодтың тура қосылуындағы сипаттаманы түсіру үшін 1.1 суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз.
1.1.2 R1 кедергісінің шамасын өлшеңіз.
1.1.3 Диодтың тура қосылуындағы ВАС түсіру және тұрғызу қажет.
1.1.4 Жартылай өткізгіш диодтың кері қосылуындағы сипаттаманы түсіру үшін 1. 2 суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз.
1.1.5 Диодтың кері қосылуындағы ВАС түсіру және тұрғызу қажет.
1.1.6 Біржартыпериодты түзеткіштің сұлбасын зерттеу және база аймағындағы тепе теңдік емес күйдегі заряд тасымалдаушылардың жинақталу құбылысын талдаңыз.
1.1.7 Жүктеме қосылмаған кездегі, стабилитронның ВАС түсіру және тұрғызу қажет.
1.1.8 Параметрлік кернеу тұрақтандырғышының сұлбасын зерттеу және әртүрлі жүктеме кедергілері үшін ВАС тұрғызыңыз.
1.1.9 Әртүрлі жүктеме кедергілері үшін тұрақтандыру коэффициентін есептеңіз.
1.2 Жұмысты орындауға әдістемелік нұсқаулар
1.2.1 ЕВ – 111 платасын DEGEM system фирмасының PU 2000 стендіне орнатыңыз.
1.2.2 Омметрмен R1 резисторының кедергісін өлшеңіз.
1.2.3 1.1 суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз.
1.2.4 PS-1 қоректендіру көзінің кернеуін нөлден максималь мәнге дейін көтере отырып, Iд.тура тогының мәндерін 5 мА интервалымен жазып отырыңыз. Берілгендерді 1.1 кестесіне енгізіңіз.
1.1 кесте
|
Iд.тур, мА |
||||||||||
|
Uд.тура., В |
1.2.5 1.2 суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз.
1.2.6 PS-2 қоректендіру көзінің кернеуін нөлден максималь мәнге дейін көтере отырып, 1 В интервалымен, Iд.кері тогының мәндерін жазып отырыңыз. Берілгендерді 1.2 кестесіне енгізіңіз. Алынған мәндер бойынша жартылай өткізгіш диодтың кері қосылуындағы сипаттамасын тұрғызыңыз.
|
1.1 сурет – Диодтың тура қосылуындағы ВАС түсіруге арналған сұлба |
1.2 сурет – Диодтың кері қосылуындағы ВАС түсіруге арналған сұлба |
1.2 кесте
|
Uд.кері, В |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
Iд.кері, мкА |
1.2.7 1.3 суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз.
1.3 сурет – Біржарты периодты түзеткіштің және база аймағындағы тепе теңдік емес күйдегі заряд тасымалдаушылардың жинақталу құбылысын зерттеуге арналған сұлба
1.2.8 R3 резисторының кедергісін өлшеңіз.
1.2.9 PU – 2000 стендінде орналасқан функционалдық генератордан немесе жекеше генератордан Vin кірісіне синусоидалы кернеу беріңіз. Кіріс кернеудің оң жарты периодында диод арқылы ток ағады, ал R3 резисторындағы кернеу диод пен резистор арқылы ағып өткен токқа пропорционал болады. Кіріс кернеу мен шығыс кернеуді (R3 резисторындағы), 2 каналды осциллографтың көмегімен өлшеп, сызбаның суретін салып алыңыз. Зерттеулерді 1 кГц, 10 кГц және 100 кГц жиіліктерінде жүргізіңіз.
1.2.10 Vin кірісіне тікбұрышты (меандр) кернеу беріңіз, дәл сол жиіліктерде 1 кГц, 10 кГц және 100 кГц, тек 6 В амплитудасымен. 100 кГц жиілігінде tжұт. жұтылу және tқұлау құлау уақыттарын өлшеңіз (1.4 суретті қараңыз) және Ом заңы бойынша тура және кері ток амплитудаларын есептеңіз.
1.4 сурет – Диодтың тура және кері токтарының уақыттық диаграммасы
1.2.11 Кіріс кернеудің амплитудасын 1В дейін азайтыңыз және сол мәндерді өлшеңіз.
1.2.12 1.5 суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз.
1.5 сурет – Стабилитронның ВАС түсіруге арналған сұлба
1.2.13 R6 резисторының кедергісін өлшеңіз.
1.2.14 PS-1 қоректендіру көзінің кернеуін нөлден максималь мәнге дейін көтере отырып, Iст стабилитрон тогының мәні мен Uст стабилитрондағы кернеуді жазып алыңыз, сонымен бірге сұлбаның кіріс кернеуінде (PS-1 көзінің кернеуін) өлшеңіз. Алынған мәндерді 1.3 кестесіне енгізіңіз және алынған мәндер бойынша стабилитронның ВАС, сонымен бірге R6 кедергісі үшін жүктеме сызығын тұрғызыңыз. Графиктерде R6 кедергісіндегі кернеумен стабилитрондағы кернеудің мәндерін көрсетіңіз.
1.2.15 (R7 + RV2) жүктеме кедергісінің максималь мәнін орнатып, өлшеңіз.
1.2.16 1.6 суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз.
1.3 кесте
|
Uқ.көзі., В |
|||||||||||
|
Uст., В |
|||||||||||
|
Iст., мА |
1.6 сурет – Параметрлік кернеу тұрақтандырғышын зерттеу сұлбасы
1.2.17 PS-1 қоректендіру көзінің кернеуін 1 В-тан максималь мәнге дейін 1 В интервалмен жоғарылата отырып, PS-1 көзінің тогын Iқ.көзі және жүктемедегі кернеуді Uтұр. өлшеңіз, сонымен қатар сұлбаның кірісіндегі кернеуді де Uкір. (PS-1 көзінің кернеуі) өлшеңіз. Өлшенген мәндерді 1.4 кестесіне енгізіңіз.
1.4 кесте
|
Uкір., В |
1 |
2 |
3 |
4 |
… |
… |
… |
… |
11 |
|
Uтұр., В – RЖ = 800 Ом |
|||||||||
|
Uтұр., В – RЖ = 600 Ом |
|||||||||
|
Uтұр., В – RЖ =200 Ом |
|||||||||
|
Kтұр., % |
1.2.18 Сол өлшемдерді жүктеме кедергінің келесі мәндері: Rж = 600 Ом және 200 Ом үшін де өлшеп шығыңыз.
1.2.19 Алынған мәндер бойынша жүктеме қосылған стабилитронның ВАС тұрғызыңыз.
1.3 Есептеу тапсырмалары
1.3.1 1.1 кестедегі деректер бойынша диодтың ВАС тура тармағын тұрғызыңыз және сипаттаманың қисық сызықты бөлігінде графикалық жолмен дифференциалдық кедергіні есептеңіз.
1.3.2 1.2 кестедегі деректер бойынша диодтың ВАС кері тармағын тұрғызыңыз және графикалық жолмен дифференциалдық кедергіні есептеңіз.
1.3.3 Диодтың қалпына келу уақытының тура токтың мәніне тәуелділік графигін тұрғызыңыз. tжұт. жұтылу және tқұлау құлау уақыттарының диодтың тура тогының мәніне тәуелділігін талдап шығыңыз.
1.3.4 1.3 кестедегі деректер бойынша стабилитронның ВАС және R6 кедергісі үшін жүктеме сызығын тұрғызыңыз. Графиктерде R6 резисторындағы кернеу мен стабилитрондағы кернеудің мәндерін көрсетіңіз.
1.3.5 Жүктеме кедергінің әртүрлі мәндері үшін тұрақтандыру коэффициентін есептеңіз. Ол үшін жүктеме сызықтарын 1.4 кестесіндегі деректер бойынша тұрғызылған ВАС қисық сызықты бөлігінің дәл ортасында қиылысатындай етіп жүргізіңіз. Қиылысу нүктесіне сәйкес келетін стабилитрондағы кернеу, тұрақтандырғыштың шығыс номинал кернеуі Uтұр.ном болып, ал қоректендіру көзінің кернеуі номиналды кіріс кернеуі Uкір.ном. болады. Кіріс кернеудің ΔUкір. = 2 В өсімшесін беріп, тағы бір жүктеме сызығын жүргізіңіз. ВАС көмегімен тұрақтандыру кернеуінің сәйкес өсімшесін ΔUтұр. өлшеңіз. Тұрақтандыру коэффициенті келесі формула арқылы анықталады:
Kтұр. = (ΔUкір./Uкір.ном.)/(ΔUтұр./Uтұр.ном).
Тұрақтандыру коэффициенті мәнінің жүктеме кедергісінен тәуелділігін талдаңыз.
1.4 Бақылау сұрақтары
1.4.1 р-n ауысудың вентильдік қасиеті немен түсіндіріледі?
1.4.2 Диодтың тура және кері қосылуы дегеніміз не?
1.4.3 Диодтың ВАС температураға тәуелділігі.
1.4.4 Диодтың негізгі көрсеткіштері қандай?
1.4.5 Диодтың сипаттамаларында статикалық және дифференциалдық кедергілерін көрсетіңіз.
1.4.6 Қарапайым кернеу тұрақтандырғышында стабилитрон мен жүктеме қалай қосылады, параллель ме, әлде тізбектей ме?
1.4.7 Тұрақтандыру коэффициентінің мағынасы неде?
1.4.8 Тұрақтандыру коэффициенті стабилитронның дифференциалдық кедергісімен қалай байланысқан?
2 Зертханалық жұмыс. Биполярлық транзисторды және басқарылатын р-n ауысуы бар өрістік транзисторды зерттеу
Жұмыстың мақсаты:
- биполярлық транзистордың кіріс және шығыс ВАС түсіру;
- транзистордың h- параметрлерін графикалық түрде анықтау;
- басқарылатын р-n ауысуы өрістік транзистордың ВАС және арнасының кедергісін зерттеу.
2.1 Жұмыс тапсырмалары
2.1.1 Транзистордың кіріс сипаттамасын Iб = f(Uбэ) коллекторлық кернеу Uкэ= 0 В болған кезде түсіріп, графигін тұрғызыңыз.
2.1.2 Транзистордың кіріс сипаттамасын Iб = f(Uбэ) коллекторлық кернеу Uкэ= 5 В болған кезде түсіріп, графигін тұрғызыңыз.
2.1.3 Транзистордың кіріс сипаттамасын Iб = f(Uбэ) коллекторлық кернеу Uкэ= 10 В болған кезде түсіріп, графигін тұрғызыңыз.
2.1.4 Транзистордың шығыс сипаттамасын Iк =f(Uкэ) базалық токты 0-ден 100 мкА-ге дейін өзгерте отырып түсіріп, графигін тұрғызыңыз.
2.1.5 Өрістік транзистордың құймалық сипаттамасын түсіріңіз.
2.1.6 Өрістік транзистордың құйма тиектік сипаттамасын түсіріңіз.
2.1.7 Өрістік транзистор арнасының кедергісін өлшеңіз.
2.2 Жұмысты орындауға әдістемелік нұсқаулар
2.2.1 2.1 суреттегі сұлба орналасқан, ЕВ – 111 баспа платасын DEGEM system фирмасының PU 2000 стендіне орнатыңыз.
2.2.2 Rv1, R4, R5 резисторларының кедергілерін өлшеңіз.
2.2.3 Транзистордың кіріс сипаттамасын Iб = f(Uбэ) коллекторлық кернеу Uкэ= 0 В болған кезде түсіру үшін, сұлбаны жинаңыз (2.1 суретті қараңыз).
2.2.4 Rv1 айнымалы резисторының көмегімен базалық токты 10 мкА интервалымен өзгерте отырып, өлшенген базалық кернеудің Uбэ мәндерін 2.1 кестесіне жазыңыз.
2.1 сурет – Коллектордағы кернеу нөлге тең болғанда, кіріс сипаттаманы түсіруге арналған сұлба
2.1 кесте
|
Iб, µA |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
|
Uбэ, В |
2.2.5 Транзистордың кіріс сипаттамасын Iб = f(Uбэ) коллекторлық кернеу Uкэ=5 В және Uкэ=10 В болған кезде түсіру үшін, сұлбаны жинаңыз (2. 2 суретті қараңыз).
2.2.6 PS-1 қоректендіру көзінің реттегіші арқылы Uкэ=5 В коллекторлық кернеуінің мәнін орнатыңыз.
2.2.7 Rv1 айнымалы резисторының көмегімен базалық токты өзгертіп, өлшенген Uбэ кернеуінің мәнін 2.2 кестесіне енгізіңіз.
2.2.8 PS-1 қоректендіру көзінің реттегіші арқылы Uкэ=10 В коллекторлық кернеуінің мәнін орнатыңыз.
2.2.9 Rv1 айнымалы резисторының көмегімен базалық токты өзгертіп, өлшенген Uбэ кернеуінің мәнін 2.2 кестесіне енгізіңіз.
2.2 сурет – Коллектордағы кернеу 5 В және 10 В болғанда, кіріс сипаттаманы түсіруге арналған сұлба
2.2 кесте
|
Iб, µA |
10 |
30 |
50 |
70 |
100 |
130 |
|
Uбэ, В, Uкэ=5В |
||||||
|
Uбэ, В, Uкэ=10В |
2.2.10 Транзистордың шығыс сипаттамасын Iк=f(Uкэ) базалық ток нөлге тең болған кезде түсіру үшін, сұлбаны жинаңыз (2.3 суретті қараңыз).
2.2.11 PS-1 қоректендіру көзінің реттегіші арқылы коллекторлық кернеуді нөлден 9 В дейін, 1 В интервалымен өзгерте отырып, өлшенген коллекторлық токтың мәндерін 2.3 кестесіне жазыңыз.
2.2.12 Транзистордың шығыс сипаттамасын Iк=f(Uкэ) фиксирленген базалық ток болған кезде түсіру үшін, сұлбаны жинаңыз (2.4 суретті қараңыз).
2.2.13 Rv1 айнымалы резисторының көмегімен базалық токтың шамасын 20 мкА етіп орнатыңыз, PS-1 қоректендіру көзінің реттегіші арқылы коллекторлық кернеуді нөлден 9В-қа дейін, 1 В интервалымен өзгерте отырып, өлшенген коллекторлық токтың мәндерін 2.3 кестесіне жазыңыз.
2.3 сурет – Транзистордың шығыс сипаттамасын, базалық ток нөлге тең болғанда, түсіруге арналған сұлба
2.2.14 Iк=f(Uкэ) сипаттамаларын берілген базалық токтарда түсіру.
2.4 сурет – Биполярлық транзистордың шығыс сипаттамаларын берілген базалық токтарда, түсіруге арналған сұлба
2.3 кесте
|
Iб, µA |
Iк, mА Uкэ=1В |
Iк, mА Uкэ=2В |
Iк, mА Uкэ=3В |
Iк, mА Uкэ=4В |
Iк, mА Uкэ=5В |
Iк, mА Uкэ=6В |
Iк, mА Uкэ=7В |
Iк, mА Uкэ=8В |
Iк, mА Uкэ=9В |
|
0 |
|||||||||
|
20 |
|||||||||
|
40 |
|||||||||
|
60 |
|||||||||
|
80 |
|||||||||
|
100 |
2.2.15 Өрістік транзисторды зерттеу үшін, жиналған сұлба орналасқан ЕВ – 112 баспа платасын DEGEM system фирмасының PU 2000 стендіне орнатыңыз.
2.2.16 R1, R2, R3, R4, RV1 резисторларының кедергілерін өлшеңіз.
2.2.17 Құймалық сипаттаманы Iқ = f(Uқб) түсіру үшін, 2.5 суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз.
2.5 сурет – Өрістік транзистордың сипаттамаларын түсіруге арналған сұлба
2.2.18 Тиекте Uтб фиксирленген кернеудің мәндерін орнатып, құймадағы токтың құймадағы кернеуге тәуелділігін Iқ = f(Uқб.), PS-1 көзінің кернеуін өзгерте отырып, түсіріңіз. Өлшенген мәндерді 2.4 кестесіне енгізіңіз.
2.4 кесте
|
Uтб, В |
Iқ, Uқб =0,1В |
Iқ, Uқб =0,5В |
Iқ, Uқб =1В |
Iқ, Uқб =2В |
Iқ, Uқб =5В |
Iқ, Uқб=10В |
|
0 |
||||||
|
-0,5 |
||||||
|
-1,0 |
||||||
|
-1,5 |
||||||
|
-2,0 |
2.2.19 Құймада Uқб фиксирленген кернеудің мәндерін орнатып, құймадағы токтың тиектегі кернеуге тәуелділігін Iқ = f(Uтб.), PS-2 көзінің кернеуін өзгерте отырып, түсіріңіз. Өлшенген мәндерді 2.5 кестеге енгізіңіз.
2.5 кесте
|
Uқб, В |
Iқ, Uтб = =0 В |
Iқ, Uтб = =-0,25 В |
Iқ , Uтб = =-0,5 В |
Iқ, Uтб = =-1 В |
Iқ, Uтб = =-2 В |
Iқ, Uтб токсыз |
|
0,5 |
||||||
|
1 |
||||||
|
2 |
||||||
|
5 |
||||||
|
10 |
2.2.20 Құйма тогы тоқтатылатын, Uтб токсыз кернеуін өлшеңіз.
2.2.21 Бастау-құйма арнасының кедергісін өлшеуге арналған 2.6 суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз.
2.2.22 PS-1 көзінің кернеуін 10 В тең етіп орнатып, вольтметрдің көрсетуін түсіріңіз. Өлшенген мәндерді 2. 6 кестеге енгізіңіз.
2.6 кесте
|
Uтб, В |
0 В |
-0,25 В |
-0,5 В |
-1 В |
-2 В |
Uтб тоқсыз |
|
Uқб |
||||||
|
Rқб |
2.6 сурет – Бастау-құйма арнасының кедергісін өлшеуге арналған сұлба
2.3 Есептеу тапсырмалары
2.3.1 2.5 суретте көрсетілгендей, бір графикке транзистордың кіріс сипаттамаларын Iб=f(Uбэ) тұрғызыңыз, коллектордағы фиксирленген кернеулерде: Uкэ= 0 В, Uкэ= 5 В және Uкэ= 10 В (2.1. және 2.2 кестелердегі деректер бойынша). Сипаттамалар бойынша графикалық әдіспен ВАС қисық сызықты бөлігінің дәл ортасындағы аймақ үшін, h11 және h12 параметрлерін анықтаңыз,
h11 = ΔUбэ / ΔIб – транзистордың кіріс дифференциалдық кедергісі,
h12 = ΔUбэ / ΔUкэ = ΔUбэ1/(10 В-5 В) – ішкі кері байланыс коэффициенті.
2.5 сурет
2.6
сурет
2.3.2 Фиксирленген базалық токтарда, 2.3 кестесіндегі деректер бойынша бір графикке транзистордың шығыс сипаттамаларын Iк=f(Uкэ) тұрғызыңыз. Сипаттамалар бойынша, 2.6 суретте көрсетілгендей, шамамен сипаттаманың ортасында орналасқан аймақ үшін графикалық әдіспен h21 және h22 көрсеткіштерін анықтаңыз.
h22= ΔIк/ΔUкэ – транзистордың шығыс дифференциалдық өткізгіштігі,
h21 = ΔIк1/ ΔIб = ΔIк1/( Iб111-Iб11) – базалық токты беру коэффициенті.
2.3.3 2.4 кестедегі деректер бойынша Iқ = f(Uқб) құймалық сипаттаманы тұрғызыңыз. R1 және R2 кедергілері үшін жүктеме сызығын жүргізіп, күшейту коэффициентін бағалаңыз.
2.3.4 2.5 кестедегі деректер бойынша Iқ = f(Uқб) транзистордың құйма тиектік сипаттамаларын тұрғызыңыз. Құйма кернеуінің әртүрлі мәндері үшін, транзистордың сипаттамасының тіктігін (крутизна) өлшеңіз.
2.3.5 2.6 кестедегі деректер бойынша тиектегі кернеудің әртүрлі мәндері үшін, құйма – бастау арнасының кедергісін есептеңіз.
2.4 Бақылау сұрақтары
2.4.1 Биполярлық транзистордың жұмыс істеу принципі, Э-Б және Б-К р-n ауысуларындағы физикалық процестер.
2.4.2 Неге коллекторлық ток коллекторлық кернеуге аз тәуелді?
2.4.3 ОБ сұлбасымен қосылған транзистордың кіріс және шығыс сипаттамаларын сызып көрсетіңіз.
2.4.4 ОЭ сұлбасымен қосылған транзистордың кіріс және шығыс сипаттамаларын сызып көрсетіңіз.
2.4.5 Активті 4 ұштық ретіндегі транзистордың h-параметрлер жүйесінің артықшылықтары қандай?
2.4.6 Биполярлық транзистордың өрістік транзистордан басты айырмашылықтары?
2.4.7 Тиек-бастау p-n ауысуына кері кернеу түсіргенде, арнада қандай өзгерістер болады?
2.4.8 Зерттелген транзистордан басқа, өрістік транзистордың тағы қандай түрлерін білесіз?
2.4.9 Оқшауланған тиекті өрістік транзистордың бастау–құйма арнасының тогы немен басқарылады?
2.4.10 Биполярлық транзистормен салыстырғанда өрістік транзистордың артықшылықтары қандай?
3 Зертханалық жұмыс. Терістейтін және терістемейтін күшейткіштерді зерттеу
Жұмыстың мақсаты:
- резистивті кері байланысы (КБ) бар операциялық күшейткіш (ОК) негізіндегі терістейтін күшейткішті зерттеу;
- резистивті кері байланысы (КБ) бар операциялық күшейткіш (ОК) негізіндегі терістемейтін күшейткішті зерттеу.
3.1 Алдын ала дайындық
3.1.1 Алдын ала зертханалық жұмыстарды орындамас бұрын, ұсынылған әдебиеттер бойынша операциялық күшейткіштер (ОК), теріс кері байланысы бар ОК бойынша теориялық мағлұматтарды оқыңыз.
3.1.2 Зертханалық жұмысқа тапсырмаларды және оған жазылған әдістемелік нұсқауларды оқыңыз.
3.1.3 Анықтама кітабы бойынша ОК интегралдық сұлбасының шықпаларының орналасу сұлбасын және құжаттық деректерін жазып алыңыз.
3.2 Қолданылатын аспаптар мен элементтер
3.2.1 РU–2000 орталық процессоры.
3.2.2 ЕВ–111 баспа платасы.
3.2.3 Цифрлық әмбебап аспап.
3.2.4 Осциллограф.
3.3 Тапсырмалар
3.3.1 Терістейтін күшейткіштің сұлбасын оқып үйреніңіз (3.1 суретті қараңыз).
3.3.2 R1 ÷ R4 кедергілерін өлшеңіз.
3.3.3 R1, R 2, R3, R4 кедергілерінің төрт түрлі қосылыстары үшін, терістейтін күшейткіштің беріліс сипаттамаларын түсіріп, графигін тұрғызыңыз.
3.3.4 Теріс кері байланыс коэффициенттерінің әртүрлі мәндері үшін, (әртүрлі қосылыстағы R2 – R1; R4 – R1; R2 - R3; R4 – R3) терістейтін күшейткіштің күшейту коэффициентін өлшеңіз. Күшейту коэффициенттерін kU= - RКБ/R1 формуласы бойынша есептеп, оны тәжирибелік мәндермен салыстырыңыз.
3.3.5 Терістейтін күшейткіштің амплитудалы-жиіліктік сипаттамасын түсіріп, графигін тұрғызыңыз.
3.3.6 Терістемейтін күшейткіштің сұлбасын оқып үйреніңіз (3.2 суретті қараңыз).
3.3.7 R16 ÷ R19 кедергілерін өлшеңіз.
3.3.8 R16, R17, R18, R19 кедергілерінің төрт түрлі қосылыстары үшін, терістемейтін күшейткіштің беріліс сипаттамаларын түсіріп, графигін тұрғызыңыз.
3.3.9 Күшейту коэффициенттерін есептеп, оны тәжирибелік мәндермен салыстырыңыз.
3.3.10 Терістемейтін күшейткіштің амплитудалы-жиіліктік сипаттамасын түсіріп, графигін тұрғызыңыз.
3.4 Жұмысты орындауға әдістемелік нұсқаулар
3.4.1 ЕВ 121 баспа платасын орнатыңыз, ±12 В алу үшін PS – 1 және PS -2 кернеулерін реттеңіз.
3.4.2 3.3.2 пунктіне, күшейткіштің тізбектеріндегі R1 ÷ R4 кедергілерін өлшеңіз, кедергілерді өлшеу үшін R1 ÷ R4 тұйықтау өткізгіштерін ажыратыңыз және нәтижелерін 3.1 кестесіне жазыңыз.
3.1 сурет
3.1 кесте
|
Резистор |
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
|
Өлшенген мәндер R, кОм |
3.4.3 3.3.3 пунктіне 3.1 суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз, Uкір. – 3 В-тан +3 В-қа дейін өзгерте отырып, R2 – R1 қосылысы үшін (тек «а» және «б» тұйықтағыштарын қойып); R4 –R1 («а» және «г» тұйықтағыштарын қойып); R2 – R3 («б» және «в» тұйықтағыштарын қойып); R4 – R3 («в» және «г» тұйықтағыштарын қойып), Uшығ. кернеудің Uкір. кернеуге тәуелді мәндерін түсіріңіз. «д» тұйықтағышы барлық зерттеулерде қойылуы керек. Кіріс, теріс кернеуді PS–2 көзінен оң кернеуді PS–1 көзінен береміз. Кіріс және шығыс кернеулердің полярлығына көңіл бөлу керек. КU күшейту коэффициенттерін анықтап, нәтижесін 3.2 кестесіне жазыңыз. 3.2 кестедегі деректер бойынша теріс кері байланыс коэффициенттерінің әртүрлі мәндері үшін, беріліс сипаттамаларын Uшығ=f(Uкір) тұрғызыңыз.
3.4.4 3.3.4 пунктіне (+) PS–I кіріс кернеуін 0,75–0,9 В аралығындағы кернеуге реттеңіз және теріс кері байланыс коэффициенттерінің әртүрлі фиксирленген мәндері үшін, Uшығ. кернеуін өлшеңіз. Терістейтін күшейткіштің күшейту коэффициенттерінің тәжірибелік және теориялық мәндерін салыстырыңыз, нәтижелерін 3.3 кестесіне енгізіңіз.
3.2 кесте
|
Uкір., B |
-3.0 |
-2.5 |
-2.0 |
-1.0 |
-0.1 |
0 |
0.1 |
1.0 |
2.0 |
2.5 |
3.0 |
|
|
Uшығ., B |
R2-R1 |
|||||||||||
|
R4-R1 |
||||||||||||
|
R2-R3 |
||||||||||||
|
R4-R3 |
||||||||||||
|
КU |
R2-R1 |
|||||||||||
|
R4-R1 |
||||||||||||
|
R2-R3 |
||||||||||||
|
R4-R3 |
||||||||||||
3.3 кесте
|
Кері байланыстың кедергілер жұбы |
Кернеу күшейту коэффициенті КU= - ROC/R1 |
Кіріс Uкір.., В |
Шығыс Uшығ.., В |
Күшейту коэффициенті КU= - Uшығ/Uкір |
|
|
R2 |
R1 |
0.8 |
|||
|
R4 |
R1 |
0.8 |
|||
|
R2 |
R3 |
0.8 |
|||
|
R4 |
R3 |
0.8 |
|||
3.4.5 3.3.5 пунктіне күшейткіштің кірісін синусоидалы толқындар генераторының шығысымен жалғыңыз. Осциллографты күшейткіштің кірісімен шығысына қосыңыз. Күшейткіштің кірісіне 0,8 вольт кернеу беріңіз және кіріс сигналдың жиілігін барлық аумақта өзгерте отырып, шығыс кернеудің мәндерін Uшығ. түсіріңіз, күшейту коэффициенттерін есептеп, 3.4 кестесі бойынша терістейтін күшейткіштің амплитудалы-жиіліктік сипаттамасын тұрғызыңыз. Кері байланыстың әртүрлі мәндері үшін, амплитудалы-жиіліктік сипаттамаларын салыстырыңыз. Қорытынды жасаңыз.
3.4 кесте
|
f, кГц |
||||||||||||
|
Uшығ., B |
R2-R1 |
|||||||||||
|
R4-R1 |
||||||||||||
|
R2-R3 |
||||||||||||
|
R4-R3 |
||||||||||||
|
КU |
R2-R1 |
|||||||||||
|
R4-R1 |
||||||||||||
|
R2-R3 |
||||||||||||
|
R4-R3 |
||||||||||||
3.4.6 ЕВ–121 баспа платасын орнатыңыз, ±12 В алу үшін, PS – 1 және PS -2 кернеулерін реттеңіз.
3.4.7 3.3.7 пунктіне күшейткіштегі R16 ÷ R19 кедергілерін өлшеңіз, кедергілерді өлшеу үшін, R16 ÷ R19 (а, б, в, г) тұйықтау өткізгіштерін ажыратыңыз. Өлшеу үшін омметр қолданыңыз. Нәтижелерін 3.5 кестесіне жазыңыз.
3.2 сурет
3.5 кесте
|
Резистор |
R16 |
R17 |
R18 |
R19 |
|
Өлшенген мәндер R, кОм |
3.4.8 3.3.8 пунктіне Uкір. – 3 В-тан +3 В-қа дейін өзгерте отырып, R16 – R17 қосылысы үшін (тек «а» және «б» тұйықтағыштарын қойып); R16 –R19 («а» және «г» тұйықтағыштарын қойып); R17 – R18 («б» және «в» тұйықтағыштарын қойып); R18 – R19 («в» және «г» тұйықтағыштарын қойып), Uшығ. кернеудің Uкір. кернеуге тәуелді мәндерін түсіріңіз. Кіріс, теріс кернеуді PS–2 көзінен, оң кернеуді PS–1 көзінен береміз. Кіріс және шығыс кернеулердің полярлығына көңіл бөлу керек. КU күшейту коэффициенттерін анықтап, нәтижесін 3.6 кестесіне жазыңыз. 3.6 кестедегі деректер бойынша теріс кері байланыс коэффициенттерінің әртүрлі фиксирленген мәндері үшін, беріліс сипаттамаларын Uшығ=f(Uкір) тұрғызыңыз.
3.4.9 3.3.9 пунктіне (+) PS–I кіріс кернеуін (0,8 ÷ 1) В аралығындағы кернеуге реттеңіз және теріс кері байланыс коэффициенттерінің әртүрлі мәндері үшін, Uшығ. кернеуін өлшеңіз. Терістейтін күшейткіштің күшейту коэффициенттерінің тәжирибелік және теориялық мәндерін салыстырыңыз, нәтижелерін 3.7 кестесіне енгізіңіз.
3.6 кесте
|
Uкір., B |
–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 |
||||||||||||
3.7 кесте
|
Кері байланыстың кедергілер жұбы |
КU=ROC/R1 теориялық |
Кіріс Uкір., В |
Шығыс Uшығ., В |
КU= тәжирибелік |
|
|
R17 |
R16 |
||||
|
R19 |
R16 |
||||
|
R17 |
R18 |
||||
|
R19 |
R18 |
||||
3.4.10 3.3.10 пунктіне күшейткіштің кірісін синусоидалы толқындар генераторының шығысымен жалғыңыз. Осциллографты күшейткіштің кірісімен шығысына қосыңыз. Күшейткіштің кірісіне 0,8 вольт кернеу беріңіз және кіріс сигналдың жиілігін барлық аумақта өзгерте отырып, шығыс кернеудің мәндерін Uшығ. түсіріңіз, күшейту коэффициенттерін есептеп, 3.8 кестесі бойынша терістемейтін күшейткіштің амплитудалы-жиіліктік сипаттамасын тұрғызыңыз. Кері байланыстың әртүрлі мәндері үшін, амплитудалы-жиіліктік сипаттамаларын салыстырыңыз. Қорытынды жасаңыз.
3.8 кесте
|
f, кГц |
||||||||||||
|
Uшығ., B |
R17–R16 |
|||||||||||
|
R19–R16 |
||||||||||||
|
R17–R18 |
||||||||||||
|
R19–R18 |
||||||||||||
|
КU |
R17–R16 |
|||||||||||
|
R19–R16 |
||||||||||||
|
R17–R18 |
||||||||||||
|
R19–R18 |
||||||||||||
3.5 Бақылау сұрақтары
3.5.1 ОК сызықты жұмыс істеу режимі неге байланысты?
3.5.2 Үлкен күшейту коэффициентіне қарамастан, ОК ажыратылған кері байланыста сигналдарды күшейткіш ретінде неге жиі қолданады?
3.5.3 КБ тұйықталмаған және тұйықталған кезде, күшейту коэффициенттерінің арасындағы өзгешелік қандай?
3.5.4 ОК кіріс және шығыс кедергілеріне КБ қалай әсер етеді?
3.5.5 ККБ=100, KКБ= 10 бар күшейткіштердің қайсысының кіріс кедергісі үлкен?
3.5.6 ОК температуралық дрейфін тудыратын негізгі факторларды атаңыз.
3.5.7 Uкір. үлкен болғанда, беріліс сипаттамасының сызықсыз аймағының болуын түсіндіріңіз.
3.5.8 Терістейтін және терістемейтін күшейткіштердің күшейту коэффициентінің формуласын қорытып беріңіз.
3.5.9 Терістемейтін және терістейтін күшейткіштердің кіріс кедергілерінің арасында қандай байланыс бар?
3.5.10 Қандай жағдайларда кернеу қайталағышы қолданылады?
3.5.11 Терістемейтін күшейткішті К= 1 күшейту коэффициенті бар кернеу қайталағышына айналдыру үшін, не істеу керек?
4 Зертханалық жұмыс. ОК негізіндегі автотолқынды мультивибраторды зерттеу
Жұмыстың мақсаты:
- автотолқынды режимде жұмыс істейтін мультивибратордың жұмыс істеу принципін оқып үйрену.
4.1 Алдын ала дайындық
4.1.1 Алдын ала ұсынылған әдебиеттер бойынша мультивибратор жайлы теориялық мағлұматтарды оқыңыз.
4.1.2 Зертханалық жұмысқа тапсырмаларды және оған берілген әдістемелік нұсқауларды оқып алыңыз.
4.2 Қолданылатын аспаптар мен элементтер
4.2.1 РU–2000 орталық процессоры.
4.2.2 ЕВ–111 баспа платасы.
4.2.3 Цифрлық әмбебап аспап.
4.2.4 Осциллограф.
4.3 Тапсырмалар
4.3.1 Автотолқынды мультивибратордың сұлбасын жинаңыз.
4.3.2 Шығыс импульстерінің амплитудасын Uшығ., ұзақтығын tИ, периодын Tшығ. өлшеңіз. Мультивибратордың шығысындағы Uшығ. және терістемейтін кірістегі Uкір. импульстердің уақыттық диаграммаларын түсіріп алыңыздар.
4.3.3 Шығыс импульстер көрсеткіштерінің (Тшығ., Uшығ., tИ шығ.) уақытты белгілейтін тізбектер көрсеткіштеріне тәуелділігін зерттеу.
4.3.4 Шығыс импульстер көрсеткіштерінің оң кері байланыс тізбегіндегі R1 кедергісінің мәніне тәуелділігін зерттеу.
4.3.5 Импульстер ұзақтығын tИ шығ., қайталану периодын Тшығ. есептеп, оларды тәжирибелік деректермен салыстырыңыз.
4.4 Жұмысты орындауға әдістемелік нұсқаулар
4.4.1 4.3.1 пунктіне EB-122 платасының оң жоғарғы бұрышында автотолқынды мультивибратордың сұлбасы орналасқан. 4.1 суретте көрсетілген автотолқынды мультивибратордың сұлбасын жинаңыз.
4.1 сурет
R=R12=20 кОм, R1= R13=47 кОм алыңыз.
4.4.2 пунктіне осциллографтың 1 кірісін мультивибратордың шығысына қосыңыз. Осциллографтың экранында шығыс тік бұрышты импульстердің нақты бейнесін орнатыңыз. Шығыс импульстерінің амплитудасын Uшығ., ұзақтығын tИ, периодын Tшығ. өлшеңіз. Нәтижелерін 4.1 кестесіне енгізіңіз және шығысындағы Uшығ. уақыттық диаграммасын түсіріңіз. Осциллографтың 1 кірісін терістейтін кірісіне Uкір.+ ауыстырып, екінші кірісін терістемейтін кірісіне қосып, уақыттық сәйкестікпен Uкір.¯ және Uкір.+ түсіріп алыңыз.
4.4.2 4.4.3 пунктіне а) R=R11=100 кОм, б) R= R11|| R12 қосып, тәжирибені қайталаңыз. Тшығ., Uшығ., tИ шығ. көрсеткіштерінің уақытты белгілейтін тізбекте R мәніне тәуелділігін бақылаңыз. Нәтижелерін 4.1 кестесіне енгізіңіз. Жұмыс бойынша қорытынды жасаңыз.
4.4.3 4.4.4 пунктіне R=R12=20 кОм, R1=R14=100 кОм жағдайлары үшін, тәжирибені қайталаңыз. Тшығ., Uшығ., tИ шығ.көрсеткіштерінің R1 мәніне тәуелділігін бақылаңыз. Жұмыс бойынша қорытынды жасаңыз.
4.4.4 4.4.5 пунктіне мультивибратордың tИ шығ. импульстер ұзақтығын, Тшығ. қайталану периодын, f жиілігін есептеп, мәндерін 6.1 кестесіне енгізу керек.
4.1 кесте
|
R мәні |
R12=20 кОм |
R11=100 кОм |
R11||R12= =17 кОм |
|
|
Импульстердің ізін басу периоды, Тшығ., мс |
Өлшенген |
|||
|
Есептелген |
||||
|
Импульстер ұзақтығы, tИ шығ., мс |
Өлшенген |
|||
|
Есептелген |
||||
|
Импульстердің ізін басу жиілігі f, кГц |
Есептелген |
|||
|
Шығыс импульстердің амплитудасы Uшығ., В |
Өлшенген |
|||
4.4.5 4.3.5 пунктіне мультивибратордың tИ шығ. импульстер ұзақтығын, Тшығ. қайталану периодын, f жиілігін есептеу келесі формулалар бойынша жүргізіледі:
tИ шығ. = τ ln(Uст – Uн)/ (Ucт – Uк) = τ ln(12 – U+)/ (12 - U‾)
мұндағы 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.
4.5 Бақылау сұрақтары
4.5.1 Мультивибратор дегеніміз не?
4.5.2 Мультивибратор қайда қолданылады?
4.5.3 Мультивибратордың сұлбасындағы қай элементтер, оның шығыс сигналының уақыттық көрсеткіштерін анықтайды?
4.5.4 Мультивибратордың шығысында жиілікпен импульстік тізбекті скважность қалай басқаруға болады?
4.5.5 Шығыс импульсінің ұзақтығының формуласын қорытыңыз.
4.5.6 Шығыс сигналдың максимал амплитудасы немен анықталады?
4.5.7 Хронирлік сыйымдылықтың зарядталу және разрядталу тізбектерін көрсетіңіз.
4.5.8 Неге C4 конденсаторы хронирлік деп аталады?
4.5.9 R1, R9, R10 резисторларының тағайындалуын түсіндіріңіз.
4.5.10 R, R1, R10 өзгертсе, импульс ұзақтығы қалай өзгереді?
Әдебиеттер тізімі
1 Амосов В.В. Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств. - СПб., 2007.
2 Аналого-цифровое преобразование./под ред. Е.Б.Володина. - М., 2007.
3 Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. - СПб., 2008.
4 АфонскийА.А. Цифровые анализаторы спектра, сигналов и логики.-М., 2009.
5 Ашихмин А.С. Цифровая схемотехника. Шаг за шагом.-М., 2008.
6 Базовые лекции по электронике. Т.1. Электровакумная, плазменная и квантовая электроника/под ред. В.М.Пролейко.-М.: «Техносфера», 2009.
7 Базовые лекции по электронике. Т.2. Твердотельная электроника/под ред. В.М.Пролейко.-М.: «Техносфера», 2009.
8 Баширов С.Р. Современные интегральные усилители.-М., 2008.
9 Баширов С.Р. Современные усилители.-М., 2006.
10 Белоус А.И. Основы схемотехники микроэлектронных устройств.-М.: «Техносфера», 2012.
11 Бенда Д. Поиск неисправностей в электрических схемах.-СПб., 2010.
12 Жаңабаев З.Ж. Радиоэлектроника негіздері.-А.: «Қазақ университеті», 2010.
13 Жолшараева Т.М. Микроэлектроника. Интегральные микросхем.-А., 2007.
14 Жолшараева Т.М. Микроэлектроника. Полупроводниковые приборы.-А., 2006.
15 Жолшараева Т.М. Микроэлектроника. Шала өткізгіштігі аспаптар.-А., 2009.
Мазмұны
Кіріспе
1 Зертханалық жұмыс. Түзеткіш диод пен стабилитронның сипаттамаларын зерттеу
2 Зертханалық жұмыс. Биполярлық транзисторды және басқарылатын р-n ауысуы бар өрістік транзисторды зерттеу
3 Зертханалық жұмыс. Терістейтін және терістемейтін күшейткіштерді зерттеу
4 Зертханалық жұмыс. ОК негізіндегі автотолқынды мультивибраторды зерттеу
Әдебиеттер тізімі
Жинақ жоспар 2013 ж.,поз.145
Самал Бексултановна Абдрешова
АНАЛОГТЫ ҚҰРЫЛҒЫЛАРДЫҢ
СҰЛБАТЕХНИКАСЫ МЕН ЭЛЕМЕНТТЕРІ
5В071600 – Аспап жасау
мамандығының студенттері үшін
зертханалық жұмыстарды
орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар
Редактор З.С. Советова
Стандарттау бойынша маман
Н.К. Молдабекова
Басуға қол қойылды ___________
Пішіні 60х84/16
Таралымы 100 дана.
№ 1 типографиялық қағаз
Көлемі 2,0 оқу-бас.ә.
Тапсырыс ___. Бағасы ___тг.
«Алматы энергетика және байланыс университеті»
коммерциялық емес акционерлік қоғамының
көшірме-көбейткіш бюросы
050013 Алматы,
Байтұрсынұлы көшесі, 126