АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ

Электроника және компьютерлік технологиялар кафедрасы

                                                                            

 

ЭЛЕКТРОНДЫҚ ҚҰРЫЛҒЫЛАР СҰЛБАТЕХНИКАСЫ 1 

050719 – Радиотехника, электроника, телекоммуникация мамандығы бойынша барлық оқу түрінің студенттері үшін зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқау

 

Алматы   2009

КЎРАСТЫРУШЫ: Ұ.Қ.Дегембаева. Электроника және аналогтық құрылғылардың схемотехникасы 1.

050719 – Радиотехника, электроника, телекоммуникация мамндығы боыйнша барлық оқу түрінің студенттері үшін зертханалық жұмысды орындауға арналған әдістемелік нұсқау – Алматы: АЭжБИ, 2009. – 29 б.

 

Әдістемелік жазба радиотехника және байланыс факультетінің студенттері үшін «Электроника және аналогтық құрылғылардың схемотехникасы 1» пәні бойынша зертханалық жұмыстарды орындауға көмекші құралы болып табылады. Эдістемелік нұсқауда 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.

 

Мазмұны

1. Кіріспе................................................................................................................4

2. №1 зертханалық жұмыс....................................................................................6

3. №2 зертханалық жұмыс....................................................................................12

4. №3 зертханалық жұмыс....................................................................................16

5. №4 зертханалық жұмыс....................................................................................19

6. №5 зертханалық жұмыс....................................................................................22

7. №6 зертханалық жұмыс....................................................................................25

8. Әдебиеттер тізімі....................................................................................

 

Кіріспе

     Электроника және аналогтық құрылғылардың схематехникасы 1 пәні  радиотехника, электроника және телекоммункация бағытындағы студенттерді даярлау барысында көптеген арнайы пәндер үшін басты пән ретінде есептеледі.

     Берілген әдістемелік нұсқауларда аталған пәні бойынша келесі зертханалык жұмыстар қарастырылады:

1. Жартылай өткізгішті диодтар мен стабилитрондарды зерттеу.

2. Биополярлық транзистордың параметрлері мен статикалық сипаттаммалары.

3. Өрістік транзисторларды зерттеу.

4. Тиристордың сипаттамаларын зерттеу.

5. Оптоэлектрондық аспаптар.

6. Интегралдық қисынды микросхеманың сипаттамаларын зерттеу.

Зертханалык жұмыстардың негізгі мақсаты – физикалық аспаптармен жұмыс жүргізу барысында теориялық білім мен практикалық қабілеттерді бекіту.

Зертханалык жұмысты жүргізу 3 кезеңнен тұрады:

1) үй тапсырмасын орындау;

2) жұмыс тапсырмасын орындау ;

3) есеп беру мен атқарған жұмысты қорғау.

Үй тапсырмасы теориялық материалдарды талдаудан, бақылау сұрақтарына жауап беруден, соның ішінде 2 сұраққа жазбаша жауап беруден тұрады.

Жұмыс тапсырмасының мазмұнына нақтылы электрондық аспаптар мен интегралдық микросхемаларды зерттеу жұмысы жатады. Зертханалық жұмыстың әрқайсысының орындалуы есеп беру арқылы аяқталуы тиіс.

Орындалған жұмыс туралы есеп беру мазмұны:

1. Жұмыстың мақсаты және тапсырмасы

2. Теориялық дайындықтың қысқаша нәтижелері.

3. Зерттеуші аспаптар мен микросхемалардың анықтамалық мәліметтері.

4. Орындалған жұмыстың нәтижелері (эксперименттік мәліметтер,  бақылау сұрақтардың жауаптары, т.б.).

5. Жұмыс бойынша қорытындылар (өз сөзімен, міндетті түрде нақты осы жұмыс бойынша).

6. Пайдаланылған әдебиеттер тізімі.

Аяқталған жұмыс және дайындалған есеп оқытушы алдында қорғалуы қажет.

 

№1 зертханалық жұмыс. Жартылай өткізгішті диодтары, стабилитрондарды зерттеу

Жұмыстың мақсаты:

а) әртүрлі 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 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  жазу және сипаттамаларын анықтағыш арқылы көшіріп іске асыру (диодтар түрін оқытушы көрсетеді).

1.2 Зертханалык 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 енгізуі мүмкін. Платаның қоректенуі тұрақты тоқ PS -1, PS – 2 көздері 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. Синусоидалы, 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 тасымалдаушылардың 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 Iст=f(Ucт) тура және кері тармақтарын түсіріңіз, өлшем нәтижелерін кесте  немесе графикке енгізіңіз.

1.2 К е с т е

Uкір , В

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Uст., В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iст., мА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Сурет - Стабилитронның зерттеу схемасы

1.5.5 Жүктеме мен кернеу тұрақтылығына әсері. 100-ден 800-ге дейін Ом кедергілерін қолдана отырып, U шығу =f(U шығу,RH) (ықпал) әсерін түсіріңіз, 1.3-кестені толтырып, Кст есептеңіз.

1.3 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-ге, ал көлденең жайылымын 2 мс/бөл. орнатыңыз.

     Диодтың кіріс және шығыс кернеулерін салыстырыңыз.

1.4 Сурет- Кіріс және шығыс диодының сигналдарын зерттеу схемасы

     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 кедергісін есептеңіз.

1.6.4  және U=0,65 В-ке сәйкес Rд диодтық динамикалық кедергісін 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

Жұмыстың мақсаты:

Зерттеу:

а) эмитерлік қосу схеманы зерттеу;

ә) статикалық сипаттамаларын құру.

1. Үй дайындығы

1.1 Алдын ала ұсынылған әдебиет (1,2,5,7,9,10,19) бойынша биполярлық транзисторларды теориялық мәліметтер 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).

Зертханалық стендтің мазмұны

ЕВ-111 панелді негізгі шала өткізгішті 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 қағидасы. Ондағы физикалық процестер.

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

2.2.3 Транзистордың қосылым схемасы бойынша статистикалық параметрлері: ОБ, ОЭ кіріс, шығыс, тоқ таратым коэффициенті, кернеулік 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  транзистор 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  (кедергіні) өзгермелі резистордың мағынасының өзгеруі арқылы беріледі.

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

2.3.5  тәуелділігін түсіріңіз, 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 Схема ішіндегі жалпы элементтермен берілген кіріс және шығыс сипаттамаларын зерттеу.

2.1 Сурет- Биполярлық транзистордың ОЭ схемаларына қосылған эксперименталдық схема

     2.3.1.-2.3.2 – тапсырмаларға. Кіріс сипаттамасын және тоқ арқылы тура ауысу сипаттамасын коллекторлық 0 және 5 В-тік кернеудің мағынасы үшін түсіреді.

2.1 К е с т е

UБЭ,В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IБ, mA

UКЭ=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UКЭ=5В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
2.3.3– тапсырмаға. ОЭ схемасы үшін шығу сипаттамасы базалық тоқтың келесі мағыналарында түсіріледі: 1=0; 0,05мА; 0,075мА; 0,1мА
 2.2 К е с т е

UКЭ, B

 

 

 

 

 

 

 

 

IК, mA

егер IБ=0

 

 

 

 

 

 

 

егер IБ=50мкА

 

 

 

 

 

 

 

Егер

IБ=75мкА

 

 

 

 

 

 

 

Егер

IБ=100мкА

 

 

 

 

 

 

 

     2.4.1.-2.4.5– тапсырмаларға. 2.1.4 және 2.1.5. нүктелерін орындағанда оқулықтар және конспектерден алынған анықтағыш әдістемесі және параметрлер есептеуіш формулаларын қолдану қажет.

     2.4.2 Дифференциалдық режимде жұмыс істейтін осциллографтың көмегімен R5 кернеуін өлшей отырып, коллектор тоғын анықтаңыз. Формула бойынша 1К  мағынасын есептеп, нәтижесін 2.3 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.

     2.5.3 Шығыс сипаттамаларының топтары бойынша (β) тоғының күшеюін анықтаңыз.

     2.5.4 Транзистордың төл құжаттық мәліметтерін қолданып, бөлме температурасының ең жоғарғы температурасына дейін көтерілген кезіндегі тоқтың күшею коэффициентін есептеңіз. 

 №3 зертханалык жұмыс. Өрістік транзисторларды зерттеу

 

     Жұмыстің мақсаты: өрістік транзисторлардың түрлі типтерінің сипаттамалары мен параметрлерін зерттеу.

 

     3.1 Үй дайындығы

     3.1.1 Ұсынылған әдебиет бойынша (1, 2, 5, 7, 9, 10, 19) өріс транзисторының теориялық мәліметтерін оқып-үйрену.

     3.1.2 Зертханалык жұмыс және әдістемелік нұсқауларда келтірілген тапсырманы оқып-үйрену.

     3.1.3 Зерттелетін транзистордың сипаттамаларын (транзистордың түрін оқытушы көрсетеді) көшіру, анықтағыш бойынша олардың төлқұжаттық мағлұматтарын, шықпаларының орналасу схемаларын жазу.

 

     Зертханалык стенд мазмұны

     ЕВ – 112 панеліне негізгі шалаөткізгіш элементті өріс транзисторларының және тиристорларының алты схемасы жатады.

     Панельдің жоғарғы шетінде баспа схемасының қосушысы орналасқан. РU–2000 элементіндегі бас қосушыға жалғанған. Қолданылатын кернеу қорегі панелге осы қосушы арқылы іске асады.

     ЕВ – 112 курсының панелінде көптеген цоколь және бақылау нүктелері орналасқан.

     Олардың көмегімен байланыс сымдарының штапсельдік қосушылар және қысқартылған штекерлер арқылы схемаларға қосу мүмкіндігі туады. Платаның қоректенуі PS-1, PS-2 тұрақты тоқ көзінің қоректенуі және +5 В кернеуі арқылы іске асып отырады.

 

     3.2 Бақылау сұрақтары

 

     3.2.1 Өріс транзисторының жіктемесі және шартты белгілерін көрсетіңіз.

     3.2.2 P-n ауыпалы және МДП (МОП) типті өріс транзисторларының жұмыс істеу принциптері. МДП және МОП деген қысқарту ненің белгілері?

     3.2.3 P-n ауыспалы өріс транзисторы неліктен бекітпе тізбегі бойынша ашу кернеумен жұмыс атқара алмайды?

     3.2.4 Келісім деген не?

     3.2.5 Құйма-бекітпелік сипаттама. Құймалық сипаттама.

     3.2.6 Өріс транзисторларының қандай қосу схемаларын білесіз?

     3.2.7 Өріс транзисторының және оның элементтерінің физикалық мағына-мәнінің баламалық схемасы.

     3.2.8 Өріс транзисторының температуралық ерекшеліктері. Термотұрақты нүкте.

     3.2.9 Өріс транзисторларының жиілілік және импульстік ерекшелері.

     3.2.10 Биполярлық және өрістік транзисторлардың сипаттамаларының салыстырмасы. Өрістік транзисторларды қолданудың болашақ салалары.

 

     3.3 Жұмыстық тапсырма

 

     3.3.1 P-n ауыспалы өрісті транзисторлардың құйма-бекітпелік және құймалық сипаттамаларының тобын түсіріңіз.

     3.3.2 Өріс транзисторының арна тоғын өлшеңіз.

     3.3.3 МДЖ индукцияланған арналы транзисторы үшін 3.1. тапсырманы орындаңыз.

 

     3.4 Әдістемелік нұсқаулар

 

     № 3.3.1 тапсырмаға сәйкес өріс транзисторының сипаттамаларын зерттеңіз.

3.1 Сурет – p-n басқарылатын өрісті транзистор

3.1 К е с т е – Құймалық сипаттамалар Iқ=f(Uқб), егер Uтб=const

     Uқб

Uтб

0

0.1

0.25

0.5

1.0

2.0

5.0

10

Iқ(mA)

0

 

 

 

 

 

 

 

 

-0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

-1.0

 

 

 

 

 

 

 

 

-1.5

 

 

 

 

 

 

 

 

-3.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. К е с т е - Құйма-бекітпелік сипаттамалар берілген Iқ=f(Uтб), егер Uқб=const

           UЗИ

UСИ

0

-0.5

-1.0

-1.5

-3

Ic(mA)

0.1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

     ӨТ арнасын өлшеу берілген.

3.2 Сурет -  p-n басқарылатын өрісті транзистордың арнасын өлшеу

     3.3.2 тапсырмаға сәйкес, PS-1 кіру кернеуін өзгерте отырып, вольтметр көрсеткіші ретінде Rқб кедергісін есептей келе, Uқб кернеудің мәнін жазыңыз.

3.3. К е с т е

U PS-1 (Uкір), B

Uқб , мB

Rқб, Oм

 

 

 

 

Схемада:

3.3.3 тапсырмаға сәйкес Uбб = (0…5) В кернеуі үшін құйма сипаттамасын түсіріңіз.

 

3.3 Сурет – Индукциаланған арналы МДЖ транзисторы берілген

 

     Есептеу тапсырмасы

 

     3.5.1 Түсірілген сипаттама бойынша, оқытушы тапсырмасы бойынша берілген жұмыс нүктесін анықтаңыз:

 - күшейтудің статистикалық коэффициенті;

Rі – ішкі кедергілік;

S – тіктік;

Iқ. қан, Uқ. қан – тоқ және құйма қанығуының кернеуі;

Uқ – бекітпенің қиылу кернеуі.

3.5.2 3.3.2 тапсырмасына сәйкес, өлшеу нәтижелері бойынша P-n басқару ауыспалы өріс транзисторының арнасының кедергісін есептеңіз.

 

 

№4 зертханалык жұмыс. Тиристордың сипаттамаларын зерттеу

     Жұмыстың мақсаты: түспе аралық сипаттамалар аспаптарын зерттеу.

     4.1 Үй дайындығы

     4.1.1 Зертханалық жұмыстан  бұрын ұсынылған әдебиет бойынша (1, 2, 5, 7, 9, 10, 19) тиристорлар арқылы теориялық мәліметтерді оқып-үйрену.

     4.1.2 Зертханалық жұмыстың тапсырмасын және әдістемелік нұсқаулармен танысу.

     4.1.3 Анықтағыш арқылы зерттелетін тиристор түрлерінің төлқұжаттық мәліметтерін жазу және олардың сипаттамаларын көшіру.

 

     4.2 Бақылау сұрақтары

 

     4.2.1 Туннельдік тесілім. Тиристордың жұмыс атқару принципі.

     4.2.2 Тиристордық жабулы қалпы неліктен орнықты?

     4.2.3 Күшейту және сигналдарды генерациялау үшін не себепті түспе учаскелік сипаттамасы қолданылады (кезгі кедергілсу учаскесі)?

     4.2.4 ВАС динистордың жүрісінің физикалық түсінігі.

     4.2.5 Тиристордың ашық қалыпты кернеуінің қалдық түспесі қандай? Ағымды тоқ неліктен оған шамалы әсер өтеді?

     4.2.6 Тиристорлардың қосып-ажырату ауыспалы үрдістері.

     4.2.7 Электр тізбектерінің байланыссыз қосып-ажыратуының артықшылықтары қандай?

     4.2.8 Тиристорларды қандай жартылай өткізгіштік материалдардан дайындайды?

     4.2.9 Тиристорлардың шартты белгілері, параметрлері және бағыт-бағдарлық мағыналары.

     4.2.10 Симметриялық тирсторлар.

     4.2.11 Басқару тоқтың күшеюіне орай, неліктен тирстордың қосылғыш кернеу кішірейеді (азаяды)?

 

     4.3 Теоретикалық мәліметтер

     Тиристор екі негізгі жұмыс режімінен тұрады:

а) ауысу режімі – тиристор қосылған, төмен кедергісі бар;

ә) қиылу режімі – тиристор сөнілген және өте жоғары кедергісі бар.

     Қиылу режімінде тиристор арқылы тоқ ұсталған тоқтан аз немесе төмен болуы тиіс.

     Тиристор басқару тоқ көзі қорегінің ауыспалы және тұрақты тоқтың көптеген схемаларында қолданылады.

     Тиристор басқару тоғына өте сезімтал, сондықтан тоқ мөлшерін табу қиын және бұл ток ауысу-қосудың түрлі кернеуін береді.

     Пайымды бағалау мақсатында әуелі аспаптардың тоқ қосылуына қол жеткізу қажет нақ осы мезетте 2) басқару тоғының 1) қосылу мезгіліне дейін

3) өлшемін анықтау қажет.

     Осы тоқтың төңірегінде:

 1) ауысып-қосылудың түрлі кернеуін беретін (алайда нөлдік емес);

2) басқару тоғының мөлшерін ізде қажет.

 

     4.4 Жұмыстық тапсырма

 

     4.4.1 Динистор режіміндегі тиристордың вольтамперлік сипаттамасын түсіріңіз.

4.1 Cурет - Tиристорды зерттеу

     4.1 К е с т е  - Анод тоғы және температураның оған әсері

IА[мкA]

IA(To)[мкA]

 

 

     4.4.2 Тек өткізгіштің сипаттамалары 4.2. суретте келтірілген схеманы жинаңыз.

     4.4.2.1 PS-1 тоқ көзінің қорегін төменгі мағынаға орнатыңыз. Тиристорды тоққа қосу мақсатында U2 кернеуін жоғарғы мағынаға келтіріңіз.

     4.4.2.2  Ең жоғарғы I А тоғының көрсеткішіне дейін PS-1 кернеуін көтеріңіз.

     4.4.2.3 PS-1 тоғының көмегімен анод тоғын 75 мА-ға дейін төмендетіңіз. Қорытындысын 4.2. кестесіне жазыңыз. 4.3. кестесіне сәйкес тиристор тоғын төмендетуді жалғастырыңыз және тоқтың әр көрсеткіші үшін UA кернеуін жазып отырыңыз.

4.2 К е с т е  - Тиристордың өткізгіш сипаттамалары

IA [мА]

100

75

50

25

10

5

Uак [В]

 

 

 

 

 

 

 

4.2 Сурет - Өткізгіш сипаттамаларын өлшеу схемасы

 

     4.4.3 Ұстаушы (удерживающий) тоқ (IH) 4.3.1. 3 суретте берілген схеманы пайдаланып, PS-1 = 11 В және U2 = 0 В кернеуін орнатыңыз, өзгертілген U2 кернеуін ең жоғарғы көрсеткішке дейін ауыстырып-қысып, PI оның ең төменгі көрсеткішіне дейін түсіріңіз.

     4.4.3.2 U2 кернеуінің көмегімен басқару электродындағы Uу = 0 В кернеу орналастырыңыз.

     4.4.3.3 Тоқ бәсеңсуіне сәйкес PI потенциометрін әртүрлі көрсеткіштерге орналастырыңыз. Өткізілген сәтте тиристордың тоқ көрсеткіштерін жазыңыз. Бір-біріне сәйкес нәтижелерге жеткенге дейін бірнеше рет қайталаңыз. Ұсталған тоқ көрсеткішін жазыңыз: IH = _____ мА.

Ескерту: бұл параметр әртүрлі тиристорлар үшін әртүрлі.

     4.3 суретте IH, Uу және Iу өлшемдері келтірілген.

     4.4.4 Кернеу және ауысу-қосу тоғы (Iу, Uу)

     4.4.4.1. 4.3 суретінде келтірілген өлшегіш схемасын жинаңыз (PS және PS-1 қосыңыз). PS-1-ді PI В-ке, U2-ні 0 В-ке, PI-ді ең төмен көрсеткішке қойыңыз. Iу = 0 В сәйкес, тиристор өткізгіші жоқтығына көз жеткізіңіз.

     U2 көрсеткішін баяу көтере түсіп, тиристордың ашылу кезіндегі Uу және Iу көрсеткіштерін жазыңыз.

     Көрсеткіштерді кестеге енгізіңіз.

     Осы өлшемдерді нақтылы дәл нәтижелерге жету мақсатында бірнеше рет қайталаңыз.

 

     4.5 Есептеуіш тапсырма

     4.5.1 Тиристорлардың параметрлерін, сипаттамаларын анықтаңыз, олардың түрлерін белгілеңіз.

     4.5.2 Ұстаушы тоқты анықтаңыз.

     4.5.3 Тоқ пен қосу-ауысу кернеуін анықтаңыз.

№5  зертханалык жұмыс.Оптоэлектрондық аспаптар

     Жұмыстың мақсаты: оптопараның жиілік сипаттамасын, сипаттамаларының шығыс тоғын, оның кіріс тоғы ретіндегі функциясын зерттеу.

     5.1 Үй дайындығы

     5.1.1 Алдын ала ұсынылған әдебиет бойынша (1, 7, 16, 17), теориялық мәліметтерді оқып-үйрену.

     5.1.2 Зертханалык жұмыстың тапсырмасын оған арналған әдістемелік нұсқауларды оқып-үйрену.

     5.1.3 Зерттелетін оптрондардың сипаттамаларын, шықпалардың орналасу схемасын, анықтағыш арқылы оптрондардың төлқұжаттық мағлұматтарын жазу.

     Зертханалык стендтың барысы

     ЕВ-113 курсының панелінде транзисторлы оптопаралар мен схемалар берілген. РU–2000 элементінде ол бас қосылғышқа жалғанған. Тұтыну кернеуінің қорегі панелге осы қосылғыш арқылы барады.

     ЕВ-112 курсының панелінде көптеген цоколь және бақылау нүктелері берілген. Жалғауыш өткізгіштердің штепсельді қосылғышын және қысқартылған штекерлерді қолдану арқылы схемаларға өзгерістер енгізуі мүмкін. PS-1, PS-2 реттелетін тұрақты тоқ көзінің көмегімен платаның қоректенуі іске асады және панель +5 В кернеуінде де жұмыс атқара алады.

     5.2 Бақылау сұрақтары

 

5.2.1 Оптоэлектрондық аспаптардың негізгі қасиеттері.

5.2.2 Оптронныңқұрылысы және оның негізгі түйін-торабы.

5.2.3 Сәуле шығарғыштар. Оларға қойылған басты талаптар.

5.2.4 Оптикалық орта. Тағайындау, оған қойылатын талаптар.

5.2.5 Фотоқабылдағыштар. Тағайындау, талаптары.

5.2.6 Фоторезистордың жұмыс принцип.

5.2.7 Фотодиодтың жұмыс принципі. Фотогенераторлық режімі.

5.2.8 Фотодиодтың фототүрлендіргіштік режімі.

5.2.9 Оптрондардың сипаттамалары мен параметрлері.

5.2.10 Фототранзистордың және фототиристордың жұмыс істеу принципі. Олардың шығыс сипаттамалары.

5.2.11 Оптрондардың тоқ өткізу коэффициентін өсіру тәсілдері.

5.2.12 Оптрондар классификациясы. Шартты белгілер. Салыстырмалы сипаттама.

5.2.13 Оптрондарды пайдалану.

 

     5.3 Жұмыстық тапсырма

5.3.1 Транзисторлық оптронның сипаттамаларын зерттеу.

а) I кір. = f(Uкір) кіріс сипаттамасын түсіру;

ә) I шығ. = f (Iшығ), егер Iкір= const шығу сипаттамасының тобын түсіру;

б) Iшығ = f(Iкір) таратқыш сипаттамасын түсіру;

г) кіріс тоғының (к1=(Iкір)) таратқыш арқылы тоқтың коэффициентіне әсері.

     5.4. Әдістемелік ұсыныстар

5.4.1 PS-1-ді 5 В-тік кернеуге орнатыңыз.

5.4.2 1) Төмендегі қосылуларды орындап, 2) 5.1. суретте берілген схеманы жинаңыз.

     Қажетті тұйықтағыштарды орнатып, 5.1. суретте көрсетілгендей, осциллограф арнасын R1 резисторымен қосыңыз. Сіз кері кернеуді өлшейсіз.

     5.4.3 R1 кедергесінен өтетін, кернеудің төмендеуін өлшеңіз және PS-2 кернеуін аралық бойынша өзгертіңіз.

     5.4.4 Коллектор тоғын өлшеңіз, нәтижесін 5.1. кестесіне енгізіңіз.

 

5.1. К е с т е

UR1[В]

5

2,5

1

0,5

0,1

0

Iк [mA]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     5.1 Суретте тоқ тартқышының коэффициентін өлшеу мақсатында оптопаралы схема келтірілген.

     5.4.5 5.1. кестеге өлшемдерге сәйкес, PS-2 кернеуін өзгерте отырып, R, кедергісіне қол жеткізіңіз.

     5.4.6 UR мағынасының көмегімен Ia кіріс тоғын есептеп, 1 кестеге енгізіңіз. Iк және Iа мағыналарының көмегімен тоқ қатынасын есептеңіз.

     5.4.7 Iа-ның Iк-ге әсерінің графигін салыңыз.

5.1 Сурет - Транзисторлық оптронның сипаттамаларын зерттеу

 

     5.4.8 5.2.- 1) суретте схеманы жинаңыз, 2) келтірілген тапсырманы төменде орындап шығыңыз:

     - сигналды қалыптастырғышқа 5 В-тік тікбұрыштық импульстердың 100 Гц периодымен және 2,5 В –тік қуыстылығымен берілген ең жоғарғы көрсеткішін орнатыңыз;

     PS-1 - 5 В-ке орнатыңыз;

     - 5.2 суретке сәйкес генератордың сыртқы қыздырғыштарын схемаға жалғаңыз;

     - кіріс және шығыс кернеуін өлшеу үшін осциллографтың 2 арнасын қосыңыз.

     5.4.8.2 Оптронның  ең жоғарғы шығыс кернеуін өлшеңіз және нәтижелерін 5.2 кестесіне енгізіңіз.

 

5.2. К е с т е

F (Hz)

100

200

500

1

2

10

50

Uкір, (B)

 

 

 

 

 

 

 

Uшығ, B)

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2 Сурет - Транзисторлық оптронның жиілік сипаттамасын зерттеу

 

     5.4.8.3 100 Гц, 1 және 10 кГц жиіліктері үшін шығыс толкындарының пішінің салыңыз.

     5.4.8.4 Оптронның  жиілік сипаттамасының суретін салыңыз.

 

     5.5. Есептеу тапсырмасы

     5.5.1 Кіру тоғын төмендегі формулаға сәйкес есептеңіз:

1 кір = 1R1=VR1/0,5 [mA]

 

 

№6 зертханалық жұмыс. Интегралды қисындылық микросхеманың сипаттамасын зерттеу. Комплиментарлық МОЖ – құрылымы мен берілген қисынды элементтер

 

     Жұмыстың мақсаты: интегралды қисындылық микросхеманың статикалық және динамикалық сипаттамаларын зерттеу (мысал ретінде И-НЕ микросхемасы берілген).

 

     6.1. Үй дайындағы

 

     6.1.1 Ұсынылған әдебиет бойынша (5, 17, 18) алдын ала теориялық тарауларды оқып-үйрену.

     6.1.2 Әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмаларды оқып-үйрену.

 

     Зертханалық стендтің барысы

     ЕВ-220 курсының панелі 6 схемадан тұрады, олардың әрқайсысы әртүрлі серияларға жатады (оларды түрлі технологиялар арқылы құрылған деп түсіну қажет: комплиментарлық МОЖ-құрылымдары, ДТЛ, ТТЛ және эмиттерлі байланыстармен берілген қисындық схемаларды қолдану бойынша).

     ДТЛ сериясы қолданыста болмайды. Ол бұл жерде толық жүктелген резистормен шығу каскадында жұмыс атқаратын схеманы көрсету үшін де қосылып отыр. Баспа схеманың қосылғышы панельдің жоғарғы шетінде.

     РИ-2000 элементі арқылы ол бас қосылғышқа жалғанған. Пайдаланатын кернеу қорегі панелге осы қосылғыш арқылы беріледі.

     ЕВ-220 курсының панелі көптеген цокольдер мен бақылау нүктелерінен тұрады. Жалғауыш өткізгіштердің штепсельдік қосылғышын және қысқартылған штекерлерді қолдану арқылы схемаларға өзгерістер енгізілуі мүмкін. Платаның қоректенуі PS-1, PS-2 реттелетін тұрақты тоқ көзінің көмегімен іске асады, панель +5 В кернеуі арқылы да жұмыс атқара алады.

 

6.2. Бақылау сұрақтары

6.2.1. Цифрлы ИМС-тің ерекшеліктері қандай?

6.2.2. Цифрлы ИМС классификациясының негізіне қандай ерекшеліктер жатады?

          6.2.3. ИМС-тың негізгі (басты) параметрлері.

          6.2.4. Бір операцияға арналған ең төмен ауыстырғыш энергиясын қандай физикалық шектеулермен анықтау мүмкін?

          6.2.5. Цифрлы ИМС негізінде қандай электромеханикалық ұқсастықтар жатыр? Сипаттама параметрлерін бағалап, мысалдар келтіріңіз.

          6.2.6. Таратқыштық сипаттама деп нені айтады?

          6.2.7. Цифрлы ИМС-нің негізгі түрлерін атаңыз. Оларға қысқаша сипаттама беріңіз.

          6.2.8. Көпэмиттерлі транзистордың жұмыс істеу принципіне түсінік беріңіз.

           6.2.9. МОЖ-транзисторлы кілттердің қандай түрлері белгілі?

 

         6.3. Жұмыстық тапсырма

 

          6.3.1. КМОЖ және НЕ (NOR) инверторлық (терістеуші) қисынды элементтерді құру.

          6.3.2. (Комплиментарлы МОЖ-құрылымды) CMOS серияларының сипаттамасын тексеру.

          6.4. Алдын ала берілген есептер.

 

6.1 Сурет - Комплементарлы МОЖ – құрылымды  транзисторлар мен логикалық элементтері

          6.4.2 6.2, 6.3 суреттер арқылы қандай логикалық функицялар қамтамасыз етіледі?

6.4.3 Қорытындыға жазыңыз, 6.2 немесе 6.3 суреттердегі тапсырманы орындау үшін қандай логикалық шығыстарды қосу керек?

 

     ЕСКЕРТУ: Uқорек көзі мен контурда 100 Омдық резистор берілген, бұл резистор қорек көзінің  аққан тоғын өлшеуге арналған.

6.5 Жұмысты орындау тәртібі

6.5.1 ЕВ – 220 платасындағы эксперименттік схеманы алып жинаңыз.

6.2 Сурет - Бір каскадты КМДЖЛ- дің схемасы

 

КМДЖЛ–дің кірісіне 5B–қа тең кернеуді беріңіз. Осы кезде шығыстағы не болады?

6.5.2. Кірістегі  РС – 1 қорек көзінің мәнін азайта отырып, сол уақыттағы шығыс кернеуінің мәнін кем дегенде он рет өлшеңіздер.

6.5.3. Алған мәндер арқылы ақиқат кестесін құрыңыз. 6.2 суреттегі а) және б) эспериметалды схеманы жинаңыз. Логикалык 0 немесе 1 беріп кіріс және шығыс сигналдарды өлшеңіз, өлшеуін 6.1 кестеге жазыңыз.

6.1 К е с т е

Uкір, В

Uшығ, В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.3 Сурет - Бір және екі кірістері бар эксперименталды схемалар

 

     6.5.4 Кіріс кернеуін 0 –ден 5 Вольтқа дейін үлекейтіп, шығыс кернеуын өлшеп 6.2 кестеге жазыңыз.

6.2 К е с т е

U1 (В)

U2 (B)

U3(В)

Uвых .(В)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     6.5.5 Инвертордың толық схемасын жинаңыз, егер кірісте логикалық 0 немесе логикалық 1 болса Uқорек көзі мен контурдың арасынан аққан токты өлшеңіз. Бұл талапты орындау үшін резистордағы (100) кернеуді өлшеп, токты есептеңіз. Кіріс токты өлшеңіз.

        6.5.6 Кірісте логикалық 0 немесе логикалық 1 болғанда, VOUT  = Uқб = Uшығ.; Uтб = Uкір. және Uқб, өлшеңіз.Шешімін 6.3 кестеге енгізіңіз.

6.3 К е с т е

Кіріс

Uқб(N) =Uшығ.

Uтб(N) =Uшығ.

Uтб(Р)

Uқб(Р)

0

 

 

 

 

1

 

 

 

 

6.3 Сурет - Үш кірісі бар эксперименталды схема

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.     Джурунтаев Дж.З. Схемотехника. – Алматы: “Эверо”, 2005.

4.     Алексеев А.Н., Шайхин Б.М. “Электроника мен фотониканың физикалық негіздері”. Оқу құралы, АЭИ, Алматы, 1992 ж.

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

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

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

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

9.     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.

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

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

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

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

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

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

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

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