Электронный образовательный ресурс «Методические рекомендации обучающимся для выполнения лабораторных работ» для учебной дисциплины "Электротехника и электроника"
электронный образовательный ресурс

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

обучающимся для выполнения лабораторных работ

учебной дисциплины:  Электротехника и электроника.

Белгород, 2023

Выполнил: Булгаков С.С., преподаватель спец. дисциплин ОГАПОУ « БСК»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электротехника и электроника» составлены на основе рабочей программы и предназначены для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности среднего профессионального образования 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта.

Методические рекомендации содержат общие указания по сборке электрических схем, методике измерений и обработке результатов экспериментов. В каждом описании лабораторной работы значительное внимание уделено четкой формулировке программы лабораторной работы, порядку ее выполнения. Кроме того, описания лабораторных работ содержат контрольные вопросы, необходимые для подготовки к защите.

Введение

Методические рекомендации предназначены для улучшения усвоения учебного материала по дисциплине «Электротехника и электроника». Рекомендации необходимы на уроках для контроля знаний и дома для выполнения домашних заданий.

Работа с методическими рекомендациями заключается в том, что после того, как соответствующая тема изучена по учебнику или другим учебным пособиям, эту тему необходимо закрепить и проверить свои знания. Для этого выполняются задания по каждой теме. Если большая часть заданий по теме выполняются правильно, то можно считать, что материал был хорошо усвоен.

Критерии оценки практической работы студентов.

Качество выполнения лабораторных работ обучающихся оценивается по средствам текущего контроля студентов с использованием балльно - рейтинговой системы. Текущий контроль ЛР – это форма планомерного контроля качества и объёма приобретаемых студентом компетенций в процессе изучения дисциплины, проводится на практических занятиях и во время консультаций преподавателя.

Основными критериями оценки выполненной студентом и представленной для проверки работы являются:

1. Степень соответствия выполненного задания поставленным требованиям;

2. Структурирование и комментирование лабораторной работы;

3. Уникальность выполнение работы (отличие от работ коллег);

4. Успешные ответы на контрольные вопросы.

«5 баллов» - оформление соответствует требованиям, критерии выдержаны, защита всего перечня контрольных вопросов.

«4 балла» - оформление соответствует требованиям, критерии выдержаны, защита только 80 % контрольных вопросов.

«3 балла» - оформление соответствует требованиям, критерии выдержаны, защита только 60 % контрольных вопросов.

Содержание:

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

    Лабораторная работа № 1

Тема: «Техника безопасности при проведении лабораторных работ. Изучение лабораторных стендов.  Изучение соединений резисторов и проверка законов Ома»

Цель работы: Организационные вопросы при проведении лабораторных работ.

Краткие теоретические сведения для изучения лабораторного стенда «Уралочка».

На каждом столе-стенде установлен поворотный барабан, на котором размещено 6 блоков, оборудованных многопредельными приборами-вольтамперметрами и необходимым оборудованием. Приборы и оборудование электрически друг с другом не связаны и могут быть использованы в любой схеме.

На первом левом блоке стола установлено:

- перекидной ключ (тумблер); 4 резистора  R1=100 Ом; R2=100 Ом; R3=200 Ом; R4=50 Ом, 2 резистора R=100 Ком, используемые в лабораторных работах.

На втором блоке размещены магазины  сопротивлений;

На третьем блоке установлено:

- Автомат постоянного тока U=30 В (выход-средние клеммы); два источника эл. энергии с ЭДС Е=4,5 В. (Гальванические элементы установленные в блоке внутри барабана);

На четвёртом блоке установлен автомат переменного трёхфазного тока Uф=30В; Uл=52В.

На пятом блоке установлено:

-Магазин ёмкостей с Сm=121мкф и ключ (тумблер).

На шестом блоке установлено:

-Перекидной ключ (тумблер), схема для снятия петли магнитного Гистерезиса.

Рис. 1- Внешний вид комбинированного прибора вольтамперметра.

Порядок выполнения работы

1.  Открыть стенды и определить размещение приборов на столе

2. Собрать электрическую схему цепи рисунок 2. Определить цену деления приборов

3. Предъявить собранную электрическую схему преподавателю

4. Установить сопротивление магазина R1 = 30 Ом

5. Изменяя сопротивление магазина R2 произвести измерение тока, напряжения и1 и2 Результаты измерений и записать в таблицу 1.

6. По данным измерений рассчитать абсолютную и относительную погрешность (по заданию)

7. Сделать вывод о проделанной работе. Ответить на контрольные вопросы.  

Таблица 1 – Результаты измерений.

Рисунок 2 – Схема электрической цепи

Вывод: 

Контрольные вопросы:

1. Почему вольтметр подсоединяют параллельно?
2. Почему амперметр подсоединяют последовательно?
3. Что называется измерением?
4. Какие бывают измерительные приборы?
5. Какие бывают защитные средства?

Лабораторная работа № 2

Тема: «Исследование неразветвлённой электрической цепи постоянного тока».

Цель работы: изучить режимы работы электрической цепи, на практике определить основные параметры режимов Х.Х. и К.З.

Таблица 2 - Технические данные приборов

Рисунок 3 - Схема цепи.

Порядок выполнения работы:

1. Открыть стенды и определить размещение приборов на столе.

2. Собрать электрическую схему цепи. Рисунок 3.Определить цену деления приборов.

3. Предъявить собранную электрическую схему преподавателю.

4. Установить сопротивление магазина R1 = 100 Ом.

5. Изменяя сопротивление магазина R2  от нуля (короткое замыкание) до бесконечного большого (разрыв цепи), для шести значений этого сопротивления произвести измерение тока, напряжения U1, U2  и записать в таблицу.

6. По измеренным данным вычислить , RI, Rц, Р1, Р2, Рц.

7. По измеренным и вычисленным данным  построить график зависимости: в общей системе координат: U=f(I) U=f(I), U=f(I), EP=f(I), P1=f(I), P2=f(I).

8. Сделать вывод о проделанной работе. Ответить на контрольные вопросы.

Таблица 3 -  Таблица измерений и вычислений.

Расчётные формулы:

Rц =  R1 + R2;  P1 = U1I; P2 = U2I; Pц = P1+P2         

График зависимостей:

Вывод: 

Контрольные вопросы:

1. Какой режим работы электрической цепи называется режимом холостого хода?
2. Какой режим работы электрической цепи называется режимом короткого замыкания?
3. Какой режим работы электрической цепи называется номинальным?
4. Какой режим работы электрической цепи называется рабочим?
5. В каком режиме, и при каких значениях сопротивлений резисторов развивается наибольшая мощность?

Лабораторная работа № 3

Тема: «Исследование неразветвленной цепи однофазного  переменного тока»

Цель работы: Ознакомиться с неразветвлённой цепью переменного тока и последовательным соединением активного и реактивного элементов.

Таблица 4 - Технические данные приборов.

Рисунок 4 - Электрическая схема последовательного включения активного и реактивного элементов.

Порядок выполнения работы.

1.  Собрать электрическую схему опыта (рисунок 4).

2. Определить цену деления приборов, установить заданное преподавателем значение R.

3. Включить автомат переменного тока, установить при помощи реостата заданное напряжение и удерживать его в течение работы постоянным.

4. С помощью емкостей установить С (режим φ>0), снять показания приборов, измерить переносным вольтметром падения напряжения на катушке, резисторе, конденсаторе.

5. Записать показания приборов в таблицу 5.

6.  Подбором емкостей установить в цепи режим φ=0, измерения производить переносным вольтметром. Данные записать в  таблицу 5.

7. Записать показания амперметра, вольтметра, ваттметра в таблицу 5.

Таблица 5 - Результаты измерений и вычислений.

8. Установить емкость в режим φ<0, снять показания приборов, переносным вольтметром измерить напряжение на катушке, резисторе, конденсаторе.

9. По измеренным и вычисленным данным для трёх режимов построить векторные диаграммы напряжений. Диаграммы строить на миллиметровой бумаге в масштабе.

Расчётные формулы.

P=I 2R – активная мощность

Z=U/I – полное сопротивление

Xk=√ Zk2-Rk2  - реактивное сопротивление катушки

Ua=I Rk – активное напряжение

Up=I X – реактивное напряжение

S=I U – полная мощность

Q=√S 2-P 2 - реактивная мощность

10. Сделать вывод.

Контрольные вопросы.

1. Какое сопротивление цепи называется активным?

2. Почему ток в цепи с индуктивностью отстаёт по фазе от напряжения на угол 900?

3. Что такое реактивная энергия в цепи с индуктивностью?

4. Что такое индуктивное сопротивление и как оно определяется?

5. Что означает φ>0,φ<0,φ=0?

Лабораторная работа №4

Тема: «Исследование трехфазной цепи при соединении приемников «треугольником»

Цель работы: исследовать соотношение между линейными и фазными напряжениями и токами при соединении приёмника «треугольником», определить роль нулевого провода.

Таблица 6 - Технические данные.

Рисунок 5 - Электрическая схема соединения нагрузки

 треугольником

Порядок выполнения работы.

1. Собрать электрическую схему цепи.
2. Определить цену деления приборов, установить на магазинах сопротивление заданного параметра.

Примечание:

первый опыт – нагрузка симметрична:

ZAB=ZBC=ZCA

второй опыт – нагрузка не симметрична:

ZAB≠ZBC≠ZCA

третий опыт - ZAB=ZBC;   ZCA=∞ (обрыв одного из фазных проводов)

3. Предъявить собранную электрическую схему преподавателю для проверки.

4. Включить автомат переменного тока, снять показатели приборов IA, IB, IC, IAB, IBC, ICA; измерить переносным вольтметром напряжение генератора UAB, UBC, UCA, результаты измерений записать в таблицу 6.

5. Для всех опытов построить в масштабе векторные диаграммы токов и напряжений.

Таблица 7 -  Измерений и вычислений.

6. Сделать вывод.

Формулы для расчёта.

 UЛ = UФ - соотношения между линейными и фазовыми

 IЛ =√3 ·  IФ-  напряжениями и токами.

 Р = UФ IФ cosγ-  мощность одной фазы.

Контрольные вопросы.

1. Укажите направление тока, ЭДС и напряжения в данной электрической схеме.

2. Какое соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями?

3. Объясните построение полученных векторных диаграмм.

4. По каким формулам рассчитываются мощности цепи?

Лабораторная работа №5

Тема: «Исследование трехфазной цепи при соединении приемников «звездой»

Цель работы: исследовать соотношение между линейными и фазными напряжениями и токами, роль нулевого провода.

  Таблица 8 - Технические данные приборов.

Рисунок 6 - Электрическая схема соединения

 потребителя звездой

Порядок выполнения работы.

1. Собрать электрическую схему и дать проверить её преподавателю.
2. При соединённым нейтрально проводе (тумблер SA2 разомкнут) установить равномерную нагрузку фаз, измерить фазные и линейные напряжения, напряжение U0 между точками 0 и 0 и линейные токи. Вычислить фазные мощности Ра, Рв, Рс.
3. При отсоединённом нейтральном проводе, оставляя величину сопротивления в фазах А и В неизменными, изменять нагрузку в фазе С. Измерить фазные и линейные напряжения и линейные токи при различных значениях сопротивления фазы С, включая случаи, когда сопротивление фазы С равно 0 (короткое замыкание фазы) и бесконечности (холостой ход фазы). Вычислить фазные мощности.
4. Показания приборов и результаты расчётов записать в таблицу 9.

Таблица 9 -  Измерения и вычисления.

10. Присоединить нейтральный провод (замкнув SA2), измерить фазные и линейные напряжения, линейные токи и ток в нейтральном проводе при различных сопротивлениях фазы С, исключая случаи короткого замыкания фазы С. Вычислить фазные мощности показания приборов и результаты расчётов записать в таблицу 9 Построить векторную диаграмму для одного из опытов пункта 3.

11. Сделать выводы и оформить отчёт.

Формулы для расчёта.

UЛ = √3 · UФ – соотношения между линейными и фазовыми

IЛ = IФ- напряжениями и токами.

Р = UФ IФ cosγ - активная мощность одной фазы.

Контрольные вопросы.

1. Что представляет собой трёхфазная симметричная система ЭДС?

2. Объясните роль нулевого провода при соединении «звездой».

3. Какое соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями при соединении «звездой»?

4. Объясните построение полученных векторных диаграмм напряжения.

Лабораторная работа №6

Тема: Изучение резонанса напряжений в электрических цепях переменного тока.

Цель работы: Изучить условия и параметры резонанса напряжений.    Таблица 10 - Технические данные приборов.

Рисунок 7 - Электрическая схема последовательного соединения R,L,C.

Порядок выполнения работы.

1. Определить расположение приборов на рабочем столе.
2. Собрать электрическую схему (Рисунок 7).
3. Определить цену деления приборов.
4. Предъявить схему для проверки преподавателю.
5. Включить автомат переменного тока, установить при помощи реостата заданное напряжение и удерживать его в течение работы постоянным.
6. Записать показания приборов при пяти значениях емкостей в таблицу 8, из них:

Два значения φ<0

Одно значение φ=0

Два значения φ>0

Таблица 11 - Измерения и вычисления

По полученным данным построить графики зависимости:

Uc=f(Xc); UL=f(Xc); Q= f(Xc); P= f(Xc); I= f(Xc); Ua= f(Xc);

cos φ= f(Xc);  на миллиметровой бумаге.

Расчётные формулы.

Zk=Uk/I ; UL=I Rk ; Ua=I Rk; XC=UC/I; ZC=U/I; QL=UL I; QC=UC I

S=U I; cosφ=P/S; X=XL-XC; tgφ=X/R

7. Сделать вывод о проделанной работе.

8. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы.

1. Какое явление в цепях переменного тока называется резонансом?

2. Что называют волновым сопротивлением и чему оно равно?

3. В каком случае в цепи напряжение и ток совпадает по фазе, если цепь содержит: R, L, C.

4. Какая мощность выделяется в цепи при резонансе напряжений?

Лабораторная работа №7

Тема: Изучение резонанса тока в электрических цепях переменного тока.

Цель работы: Научиться производить резонанса тока в электрической цепи переменного тока. Изучить условия резонанса тока на практике.

Таблица 12 - Технические данные приборов.

Рисунок 8 - Электрическая схема параллельного соединения R,L,C.

Порядок выполнения работы.

1. Определить размещение приборов на столе.
2. Собрать электрическую схему цепи (рисунок 6).
3. Определить цену деления приборов.
4. Предъявить собранную схему для проверки преподавателю.
5. Включить автомат переменного тока, установить при помощи реостата заданное напряжение и удерживать его в течение работы постоянным.
6. Записать показания приборов при пяти значениях емкостей в таблицу 13, из них:

   Два значения φ<0

Одно значение φ=0

Два значения φ>0

Таблица 13- Измерения и вычисления

1. По измеренным и вычисленным данным построить для трёх случаев векторные диаграммы токов (Диаграммы строить в масштабе и на миллиметровой бумаге).

2. Построить на одной координатной плоскости графики зависимости:

I=f(BC); I1=f(BC); I2=f(BC)

3. Сделать вывод.

4. Ответить на контрольные вопросы.

Расчётные формулы.

XК=√ZK2-RK2 – реактивное сопротивление катушки

ZК=UК/I – полное сопротивление катушки

Z=U/I – полное сопротивление цепи

Q=QК-QС – полная реактивная мощность цепи

UК=I·ХК – реактивное напряжение катушки

S=UI – полная мощность цепи

QК=UК·I – реактивная мощность катушки

Ua=I·RК – активное напряжение катушки

X = XК -XC – реактивное сопротивление цепи

Контрольные вопросы.

1. В каких электрических цепях может возникнуть резонанс токов?

2. Какое сопротивление току будет оказывать цепь при резонансе токов?

3. В чём состоят особенности цепи при резонансе токов?

Лабораторная работа № 8

Тема: «Снятие вольтамперной характеристики полупроводникового диода».

Цель лабораторной работы: научиться  собирать электрическую схему и снимать вольтамперную характеристику полупроводникового диода.

Краткие теоретические сведения.

Полупроводниковым диодом называют прибор с двумя выводами,  (анод и катод) и одним электронно-дырочным переходом. Принцип действия диодов основан на использовании односторонней электропроводимости, электрического пробоя и других свойств п-р перехода. Полупроводниковые диоды в основном служат для преобразования  энергии и реже – для усиления электрических сигналов.

Диоды разделяются на: выпрямительные; импульсные; стабилитроны; туннельные; варикапы, в качестве усилителей электрических сигналов по мощности могут быть использованы туннельные диоды.

Основной материал диодов - кремний и германий. По конструкции диоды

выполняются плоскостные и точечные. Основной характеристикой диода служит его вольт - амперная характеристика, вид которой совпадает с видом вольт - амперной характеристики (ВАХ) р - п перехода. ВАХ диода зависит от температуры окружающей среды.

Диод обладает односторонней проводимостью (как и n-p переход). Включение диода в электрическую цепь, когда плюс (+) источника подсоединен к области p (анод), а минус (-) – к области n (катод), называется прямым. В этом случае сопротивление перехода n-p мало, диод открыт, через него проходит ток. Включение диода, при котором к области p подсоединен минус источника, а области n –плюс, называется обратным. В этом случае сопротивление перехода резко возрастает, переход закрыт, ток через переход не проходит. При достижении обратным напряжением некоторого критического значения обратный ток перехода возрастает. Этот режим называется пробоем р - п перехода. Различают два вида пробоя: электрический и тепловой. Электрический пробой бывает обратимым и необратимым. При обратимом электрическом пробое при отключении источника обратногонапряжения вентильные свойства (односторонняя проводимость)

 электронно-дырочного перехода полностью восстанавливается. Тепловой пробой приводит к разрушению кристаллаи является аварийным режимом.

                                   Рис.9                                              Рис.10

Выпрямительным называют полупроводниковый диод, предназначенный для

преобразования переменного тока в постоянный. Принцип работы выпрямительного диода основан на выпрямительном свойстве р-п перехода. В зависимости от максимально допустимого среднего значения прямого тока диоды делятся на диоды малой (300 мА), средней (300мА – 10А) и большой мощности (10А – 1000 А). Конструктивно выпрямительный диод выполнен в металлическом герметическом сварном корпусе.

Рис.11

Очень часто требуемые допустимые выпрямленный ток и максимальное обратное напряжение превышают номинальные значения параметров существующих выпрямительных диодов. В этих случаях задача решается соответственно параллельным и последовательным соединением диодов. Последовательное включение выпрямительных диодов делается тогда, когда необходимо увеличить суммарное допустимое обратное напряжение, прикладываемое к каждому из них. Параллельное включение выпрямительных диодов, делается для увеличения допустимых значений выпрямленных токов. Кроме рассмотренных выпрямительных диодов, промышленность выпускает другие типы: высокочастотные и сверх высокочастотные – применяются в качестве выпрямительных на больших и

сверхбольших частотах; импульсные – предназначенные для работы в импульсном режиме;

варикапы – для использования зависимости емкости р - п перехода от обратного напряжения (регулируемые емкости); стабилитроны и стабистоны – для стабилизации напряжения;

туннельные – для генерации и усиления электрических сигналов сверхвысокой частоты; обращенные – для выпрямления сигналов сверхвысокой частоты; модуляторные – для модуляции высокочастотного сигнала и др.

Ход работы.

                                         Рис.12                                                  Рис.13  

1.Собрать схему опыта в соответствии с рисунком 12 для снятия прямой ветви ВАХ диода.

Подключить схему к источнику постоянного напряжения, изменяя прямое напряжение от 0 до 1 вольта, производить замеры тока диода. Результат замера занести в таблицу №14. По данным таблицы № 14 построить прямую ветвь ВАХ исследуемого диода.

Оборудование:

VD1 – исследуемый диод;

G1 – источник постоянного напряжения;

R1 – потенциометр (делитель напряжения);

pV1 – вольтметр постоянного тока, 0-15 В;

pA1 – амперметр постоянного тока, 0- 50 мА;

Экспериментальная часть:

Прямая ветвь ВАХ  Табл.№14 -Таблица для заполнения результатов работы.

2. Собрать схему опыта в соответствии с рисунком 13 для снятия обратной ветви ВАХ диода.

Подключить схему к источнику постоянного напряжения, изменяя обратное напряжение от0 до 25 вольт, производить замеры обратного тока диода. Результат замера занести в таблицу № 15. По данным таблицы № 15 построить обратную ветвь ВАХ исследуемого диода.

Обратная ветвь ВАХ

Табл. № 15 -Таблица для заполнения результатов работы.

Вывод:

Контрольные вопросы:

1. Что называют полупроводниковым диодом?

2. Основное свойство диода.

3. Как преобразует электрический ток полупроводниковый диод?

4. Назовите разновидности диодов.

Лабораторная работа №9

Тема: «Снятие входных и выходных характеристик биполярного                    транзистора».  

Цель работы: изучить статистические характеристики и параметры транзистора    включенного по схеме с общей базой (ОБ) и общим эмиттером (ОЭ).

Краткие теоретические сведения:

Биполярный транзистор - электронный полупроводниковый прибор, один из типов транзисторов, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. Транзистор называется биполярный, поскольку в работе прибора одновременно участвуют два типа носителей заряда – электроны и дырки. Этим он отличается от униполярного (полевого) транзистора, в работе которого участвует только один тип носителей заряда.

Принцип работы обоих типов транзисторов похож на работу водяного крана, который регулирует водяной поток, только через транзистор проходит поток электронов. У биполярных транзисторов через прибор проходят два тока - основной "большой" ток, и управляющий "маленький" ток. Мощность основного тока зависит от мощности управляющего. У полевых транзисторов через прибор проходит только один ток, мощность которого зависит от электромагнитного поля. В данной статье рассмотрим подробнее работу биполярного транзистора.

Рис.14

Работа биполярного транзистора.

Рассмотрим физические процессы, происходящие во время работы биполярного транзистора. Для примера возьмем модель NPN. Принцип работы транзистора PNP

аналогичен, только полярность напряжения между коллектором и эмиттером будет противоположной.

В веществе P-типа находятся положительно заряженные ионы - дырки. Вещество N-типа насыщено отрицательно заряженными электронами. В транзисторе концентрация электронов в области N значительно превышает концентрацию дырок в области P.

Подключим источник напряжения между коллектором и эмиттером VКЭ (VCE). Под его действием, электроны из верхней N части начнут притягиваться к плюсу и собираться возле коллектора. Однако ток не сможет идти, потому что электрическое поле источника напряжения не достигает эмиттера. Этому мешает толстая прослойка полупроводника коллектора плюс прослойка полупроводника базы.

Рис.15

Теперь подключим напряжение между базой и эмиттером VBE, но значительно ниже чем VCE (для кремниевых транзисторов минимальное необходимое VBE - 0.6V). Поскольку прослойка P очень тонкая, плюс источника напряжения подключенного к базе, сможет "дотянуться" своим электрическим полем до N области эмиттера. Под его действием электроны направятся к базе. Часть из них начнет заполнять находящиеся там дырки (рекомбинировать).  Другая часть не найдет себе свободную дырку, потому что концентрация дырок в базе гораздо ниже концентрации электронов в эмиттере.

В результате центральный слой базы обогащается свободными электронами. Большинство из них направится в сторону коллектора, поскольку там напряжение намного выше. Так же этому способствует очень маленькая толщина центрального слоя. Какая-то часть электронов, хоть гораздо меньшая, все равно потечет в сторону плюса базы.

Рис.16

В итоге мы получаем два тока: маленький - от базы к эмиттеру IBE, и большой - от коллектора к эмиттеру ICE.

Если увеличить напряжение на базе, то в прослойке P соберется еще больше электронов. В результате немного усилится ток базы, и значительно усилится ток коллектора. Таким образом, при небольшом изменении тока базы IB, сильно меняется ток коллектора IС. Так и происходит усиление сигнала в биполярном транзисторе. Соотношение тока коллектора IС к току базы IB называется коэффициентом усиления по току. Обозначается β, hfe или h21e, в зависимости от специфики расчетов, проводимых с транзистором.

β = IC / IB 

Ход работы:

1. Собрать схему для снятия характеристик транзистора при включении с (ОЭ).

2. Снять входные характеристики транзистора UБ=f(IБ) для UК=0В, -5В, -10В, -15В изменяя ток базы от 0 до 0,24мА. Показания приборов занести в таблицу. №

16.  Снять семейство выходных характеристик транзистора IК=f(UК) изменяя UК от 0В до 0,5В через 0,1В и далее от 1В до 15В через 2В для IБ=0,06мА, 0,12мА, 0,18мА, 0,24мА. Показания результатов занести в таблицу.

Рис. 16 - Электрическая схема опыта:

Таблица №16- Входные характеристики транзистора.

Вывод:

Контрольные вопросы :

1. Какие полупроводниковые приборы называют биполярными транзисторами?

2. Перечислите режимы работы биполярного транзистора.

3. Какова взаимосвязь между токами базы, эмиттера и коллектора биполярного

транзистора?

4. Перечислите основные схемы включения биполярных транзисторов.

5. Изобразите графики входных и выходных характеристик биполярного

транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

Лабораторная работа № 10

Тема: «Исследование дифференциального усилительного каскада на биполярных транзисторах»

Цель работы: Исследование основных параметров и характеристик дифференциальных усилительных каскадов на биполярных транзисторах.

Теоретические сведения.

    Характерной особенностью современных электронных усилителей является многообразие схем, по которым они могут быть спроектированы. Однако среди этого многообразия можно выделить наиболее типичные схемы, содержащие элементы и цепи, которые чаще всего встречаются в усилительных устройствах независимо от их функционального назначения.

Современные усилители выполняются преимущественно на биполярных и полевых транзисторах в дискретном или интегральном исполнении, причем усилители в микроисполнении отличаются от своих дискретных аналогов, главным образом, конструктивно-технологическими особенностями. Схемные же построения принципиальных отличий не имеют. Наибольшее распространение получили каскады на биполярных и полевых транзисторах, использующие соответственно схемы включения транзистора с общим эмиттером и общим истоком. Реже используются схемы включения с общим коллектором и общим стоком. Схемы включения с общей базой или общим затвором находят применение только в узком классе устройств, например во входных цепях радиоприемных устройств, работающих в диапазоне УКВ. Рассмотрение таких каскадов, в силу специфики построения, связанной с сильным влиянием на их свойства паразитных параметров реальной конструкции каскада, выходит за рамки настоящего курса.

В технической литературе наименование (обозначение) каскада усилителя производится в соответствии со схемой включения транзистора: усилитель ОЭ, ОК, ОБ, ОИ, ОС или ОЗ. В дальнейшем будут рассмотрены только принципы построения и основные параметры каскадов, использующих все схемы включения биполярных транзисторов и с ОИ, ОС – для полевых транзисторов.

Подготовка к работе.

1. Изучить принцип работы схем дифференциальных усилительных каскадов на  БТ.

2. Изучить порядок расчета схем дифференциальных усилительных каскадов БТ.

3. Ознакомиться с порядком сборки схем на стенде.

План работы:

1. Собрать схемы двух источников питания и генератора

синусоидальных колебаний.

Выставить заданное преподавателем напряжение питания усилительных каскадов.

2. Собрать схему дифференциального усилителя, представленную на рис. 17, установив рассчитанное значение резистора R23.

Рис. 17

3. Подать на вход усилителя от генератора ГС1 синусоидальный сигнал частотой f = 1кГц и амплитудой Uвх min = 1,20В. Замерить с помощью осциллографа амплитуду выходного сигнала Uвых min и  зарисовать осциллограммы входного и выходного напряжения.

Осциллограммы входного и выходного напряжения.

Зарисовать осциллограмму.

4. Установить амплитуду входного сигнала Uвхm = 0,7В.

Изменяя частоту входного сигнала от 0 до 200кГц снять амплитудно-частотную характеристику усилителя и построить ее.

Зарисовать амплитудно-частотную характеристику усилителя

Вывод:

Контрольные вопросы.

1. Чем обусловлена высокая термостабильность дифференциального каскада?

2. Назовите основные достоинства дифференциального каскада.

3. Объясните назначения отдельных компонентов схем дифференциальных усилителей.

4. Когда следует применять дифференциальные усилительные каскады?