Схемотехника электронных устройств: Методические указания к выполнению лабораторных работ

Введение

Целью настоящих методических указаний является повышение уровня самостоятельной работы студентов при выполнении лабораторных работ по курсу «Схемотехника электронных устройств».

Методические указания написаны в соответствии с программой курса «Схемотехника ЭС». В них содержится информация по шести лабораторным работам:

· Исследование импульсных устройств на транзисторах;

· Исследование работы таймера;

· Исследование работы операционных усилителей;

· Исследование работы ЦАП;

· Исследование работы следящего АЦП;

· Исследование работы АЦП двойного интегрирования.

В каждой лабораторной работе содержатся теоретическая часть, цель работы, описание лабораторного стенда, порядок выполнения работы, отчетность, вопросы к зачетам по лабораторным работам и литература.

К выполнению лабораторных работ студенты могут приступить только после изучения соответствующего раздела курса, используя настоящее  пособие и техническую литературу, приведенную в конце методических указаний.

Разрешение на выполнение работ дает преподаватель после того, как он убедится в наличии у студентов знаний по выполнению и оформлению соответствующей работы.

В каждом отчете по лабораторной работе должны быть сделаны выводы.

Защита лабораторных работ производится индивидуально по теоретическому и практическому материалу. В случае несоответствия экспериментальных данных теоретически расчетным студенты в ходе зачета должны дать соответствующие пояснения.

Наличие у студентов настоящих методических указаний облегчает им подготовку к выполнению лабораторных работ, повысит качество отчета и ее защиту.

При подготовке к лабораторным работам студенты в качестве дополнительной литературы должны пользоваться учебным пособиями Б.Ф. Лаврентьева «Аналоговая и цифровая электроника», и «Схемотехника электронных средств».

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ УСТРОЙСТВ НА      ТРАНЗИСТОРАХ

1. ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА

К импульсным устройствам на транзисторах относятся: мультивибраторы, триггеры, одновибраторы (ждущие мультивибраторы), блокинг-генераторы, генераторы линейно изменяющегося напряжения. Общим для всех этих устройств является работа транзисторов в ключевом режиме, что обеспечивает высокий КПД.

1.1. Мультивибратор – это электронный узел, предназначенный для генерирования импульсов прямоугольной формы с заданными параметрами. Схема мультивибратора приведена на рис. 1.

Рис.1. Электрическая схема мультивибратора (а) и временная диаграмма его работы (б)

Период следования импульсов Т=Т₁+Т₂, где Т₁=0.7×R4×C3, Т₂=0.7×R3×C2. Если Т₁=Т₂, то мультивибратор называется симметричным.

1.2. Триггер – это электронный узел, имеющий два устойчивых состояния. В каждый момент триггер находится в одном из устойчивых состояний. Состояние триггера изменяется под действием входных сигналов. Схема триггера приведена на рис. 2.

Триггер может выполнять роль элемента памяти.

Рис.2. Электрическая схема триггера (а) и временная диаграмма его работы (б)

1.3. Одновибратор (ждущий мультивибратор) представляет собой электронный узел с одним устойчивым состоянием.

Запуск производится внешним запускающим импульсом. Одновибратор применяется для формирования прямоугольных импульсов заданной длительности. Схема одновибратора приведена на рис. 3. Длительность формируемого импульса определяется постоянной времени R16×C5:

T=0,7×R16×C5.

Рис.3. Электрическая схема одновибратора (а) и временная диаграмма его работы (б).

1.4. Генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН). Обычно работа генератора ГЛИН основана на заряде или разряде емкости конденсатора. Для обеспечения линейности выходного напряжения заряд (разряд) конденсатора производится постоянным током.

Рис.4. Структурная схема ГПН

В качестве ключей могут использоваться транзисторы, а в качестве токостабилизирующего элемента резистор (R25) или стабилизатор тока на транзисторе (VT7). В последнем случае нелинейность выходного напряжения уменьшается.

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

2.1. Ознакомиться с работой импульсных устройств.

2.2 Исследовать работу мультивибратора, триггера, одновибратора и генератора пилообразного напряжения, выполненных на транзисторах.

3. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СТЕНДА

Электрическая схема стенда приведена на рис. 5.

Стенд содержит мультивибратор VT1, VT2, триггер VT3, VT4, одновибратор VT5, VT6, генератор пилообразного напряжения VT7, VT8, соединенные между собой и представляющие одно целое законченное устройство. Потенциометры R3, R16 и R25 позволяют изменять параметры отдельных устройств.

Для данного стенда C2= 4,7 нФ; С3= 4,7 нФ; С5=1 нФ; С6=10 нФ.

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Ознакомиться с теоретической частью лабораторной работы.

4.2. Ознакомиться со схемой стенда.

4.3. Получить у преподавателя допуск на выполнение работы и вариант выполнения работы (табл. 1). Снять временную диаграмму работы стенда в точках:

Таблица. 1