Лабораторные работы по электротехнике и электронике

 
Лабораторные работы по электротехнике
Электрические цепи постоянного тока
ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ
СОЕДИНЕНИЕ НАГРУЗКИ ТРЕУГОЛЬНИКОМ
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ
ИССЛЕДОВАНИЕ КАТУШКИ
ИССЛЕДОВАНИЕ УТРОИТЕЛЯ ЧАСТОТЫ
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
ИССЛЕДОВАНИЕ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ
ЧАСТИЧНЫЕ ЕМКОСТИ В СИСТЕМЕ ПРОВОДНИКОВ
ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Исследование характеристик источника
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА
Исследование однофазного трансформатора
Исследование трехфазного асинхронного двигателя
Исследование синхронных микродвигателей
Исследование исполнительного двигателя постоянного тока
ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ
Резонанс токов
ПОВЫШЕНИЕ  КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕНЕРАТОРАХ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ХОЛОСТОГО ХОДА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
RLC элементы
Трансформатор
Катушка индуктивности
Квазистационарные процессы
Биполярные транзисторы
Каскады на биполярных транзисторах
Дифференциальный усилитель
Полевые транзисторы
Операционные усилители
Практические задания
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СДВИГА ФАЗ

Дифференциальный усилитель

Рис. 2.16. Дифференциальный усилитель

Из сказанного видно, что у каждого каскада есть свои преимущества и свои недостатки. Можно получить очень хорошую схему, если использовать два следующих друг за другом каскада, которые бы компенсировали недостатки друг друга. Примером такой схемы является дифференциальный усилитель (рис. 2.16), который объединяет эмиттерный повторитель и каскад с общей базой. Выходное напряжение идеального дифференциального усилителя:

 Uвых = Kдифф·(Uвх1  – Uвх2). (2.2)

Дифференциальный усилитель широко применяется в случае, когда на полезный сигнал, равный разности напряжений на двух проводах, накладывается синфазная (одинаковая) помеха. Кроме дифференциального коэффициента усиления из (2.2), дифференциальный усилитель характеризуется коэффициентом усиления синфазного сигнала.

4.5 Источник тока

Рис. 2.17. Источник тока

В схеме, изображенной на рис. 2.17, фиксировано напряжение на базе. Напряжение на эмиттере смещено на напряжение открытого диода и также является приблизительно постоянным. Следовательно, через Rэ протекает фиксированный ток Iэ = (U0  – 0,6)/ Rэ. Так как базовым током можно пренебречь, то ток через Rк также равен Iэ, который определяется только напряжением на базе и значением эмиттерного резистора. Получается, что в этой схеме ток через коллекторную цепь не зависит от ее сопротивления!

5. Практическая часть

5.1. Указания к работе

В данной работе используется биполярный n-p-n транзистор КТ315, его цоколевка показана на рис. 1.18. Правильная распайка транзистора на монтажной плате приведена на рис. 1.19.

2-18

Рис. 2.18. Цоколевка транзистора КТ315

Picture 012mod1

Рис. 2.19. Распайка транзистора на монтажной плате

Для питания схемы используется лабораторный источник питания, показанный на рис. 2.20. Этот источник имеет четыре канала; для каждого из каналов можно независимо устанавливать выходное напряжение и предельный ток. Диапазон устанавливаемых напряжений и предельные токи для каждого из каналов указаны под их выводами. Обратите внимание – с левой стороны дисплея есть переключатель CH2/CH4, который определяет, по какому каналу (второму или четвертому) данные выводятся на левую сторону дисплея. Аналогично работает и переключатель CH1/CH3, расположенный справа.

image001копирование

Рис 2.20. Лабораторный источник питания

Источник также способен обеспечивать двухполярное питание, которое требуется в приведенных ниже схемах. Для этого следует установить режим <Series>, а также соединить выход <GND> с одним из выходов <CH2+> или <CH1->.  При этом выход <GND> будет соответствовать земле, <CH2-> – отрицательному питанию, <CH1+> – положительному.

Кнопка <Output> позволяет включать/выключать выходное напряжение, что очень удобно – при внесении каких-либо изменений в схему этой кнопкой ее можно легко обесточить, а по завершении монтажа – опять подать напряжение питания. О наличии напряжения также информирует зеленый индикатор под этой кнопкой.

Синусоидальный сигнал на вход исследуемых схем подается с выхода <Func Out> генератора, показанного на рис. 2.21. Выход <Sync out> обеспечивает синхросигнал; с его помощью можно обеспечить четкую картинку на осциллографе. Управление основными функциями генератора осуществляется через меню, для входа в которое нужно нажать на большое колесико прокрутки, расположенное справа от экрана; с его же помощью осуществляется и навигация в меню. В меню можно выбрать: форму выходного сигнала, частотный диапазон, коэффициент ослабления, и т.д. Настройка частоты <Frequency> в пределах выбранного диапазона производится двумя ручками – грубо <Coarse> и более точно <Fine>. Амплитуда сигнала настраивается ручкой <Amplitude>.

Picture 008mod1

Рис 2.21. Генератор сигнала

5.2 Эмиттерный повторитель

Рис. 2.22. Эмиттерный повторитель без нагрузки

5.2.1. Не подключая генератора на вход, включите схему, изображенную на рис. 2.22. Измерьте падения напряжения на резисторах R1 и R2. По этим данным вычислите значение b.

5.2.2. Установите на выходе генератора синусоидальный сигнал A = 2 В, F = 10 кГц, подключите его к входу схемы. Наблюдая осциллограмму на выходе, определите коэффициент передачи напряжения.

5.2.3. Не подключая резистор R4, добавьте перед базой резистор R3 (рис. 2.23). Пронаблюдайте изменение сигнала на выходе. Определите входное сопротивление эмиттерного повторителя. Подключив резистор R4, пронаблюдайте изменение сигнала на выходе, определите выходное сопротивление эмиттерного повторителя. Сравните измеренные входное и выходное сопротивления с расчетными.

Рис. 2.23. Эмиттерный повторитель с нагрузкой

5.3. Каскад с общим эмиттером

5.3.1. Установите на выходе генератора синусоидальный сигнал A = 0,1 В, F = 10 кГц. Не подключая конденсатор C2 и резистор R4, соберите схему, изображенную на рис. 2.24, подключите генератор к входу схемы. Наблюдая осциллограмму на выходе, определите коэффициент передачи напряжения. Сравните этот коэффициент с расчетным. Почему при подобном смещении базы в этой схеме нельзя сделать R2 > R3?

5.3.2. Подключите конденсатор C2, измерьте коэффициент передачи напряжения. Объясните результат. Подключите резистор R4, по изменению сигнала на выходе определите выходное сопротивление схемы.

Рис. 2.24. Каскад с общим эмиттером

5.4. Каскад с общей базой

Рис. 2.25. Каскад с общей базой

5.4.1. Установите на выходе генератора синусоидальных сигнал A = 1 В, F = 10 кГц. Соберите схему, изображенную на рис. 2.25, подключите генератор к входу схемы. Наблюдая осциллограмму на выходе, определите коэффициент передачи напряжения, сравните его с расчетным.

5.5. Дифференциальный каскад

5.5.1. Установите на выходе генератора синусоидальных сигнал A = 0,1 В, F = 10 кГц. Соберите схему, изображенную на рис. 2.26, подключите генератор к входу схемы. Измерьте дифференциальный коэффициент передачи каскада.

5.5.2. Соединив R5 не с землей, а со входом, измерьте синфазный коэффициент передачи каскада.

Рис. 2.27. Источник тока

Рис. 2.26. Дифференциальный каскад

5.6. Источник тока

5.6.1. Соберите схему, изображенную на рис. 2.27, с двумя разными резисторами R2: порядка 1 кОм и 5 кОм. Для каждого варианта измерьте падение напряжения на R2, рассчитайте коллекторный ток. Попробуйте в одном из вариантов увеличить напряжение питания с 12 В до 18 В, проконтролируйте величину тока через коллектор, измеряя падения напряжение на R2.

5.7. Некорректные схемы

Найдите некорректности в схемах линейных усилительных каскадов на транзисторах, изображенных на рис. 2.28, полагая, что на вход каждого каскада подается синусоидальное напряжение амплитудой 1 В, и с частотой достаточной, чтобы считать реактивные сопротивления конденсаторы нулевыми по переменному току.

Рис. 2.28. Некорректные схемы

5.8. Согласование каскадов

Выберете сочетание каскадов, которые бы работали как усилитель напряжения с высокоомным входом и низкоомным выходом. Источник синусоидального сигнала имеет амплитуду 1 мВ и выходное сопротивление 1 кОм. Нагрузка – сопротивление 50 Ом; необходимо получить на нагрузке 50 мВ.

Литература

Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Т. 1, М.: Мир, 1984.

Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. М.: Мир, 1982.

Джонс М.Х. Электроника – практический курс. М. Техносфера, 2006.

Методика решения задач