 |
|
Состав и назначение модулей лабораторного стенда
Міністерство освіти і науки України
Донецький національний технічний університет
Кафедра ЕАПУ
Методичні вказівки
До лабораторних робот з дисципліни «Електроніка і микросхемотехніка»
Донецьк - 2013
Лабораторная работа N 1
Состава и назначения функциональных модулей
Лабораторного стенда.
Цель работы: изучение состава и назначения функциональных модулей лабораторного стенда, обучение работе с электроннолучевым осциллографом
Состав и назначение модулей лабораторного стенда
1.Базовым модулем для питания всех устройств стенда является блок БИСЭР, содержащий встроенный лабораторный автотрансформатор для получения регулируемого переменного напряжения 0-250 В, регулируемые резисторы 15 Ом, 50 Вт, 470 Ом, 50 Вт, применяемые в качестве нагрузки и делителей напряжения, трансформатор для формирования переменных напряжений 36 В, 12 В, 6.3 В. На боковых стенках блока размещены 12 розеток ~ 220 В, для питания других модулей. Напряжение на розетки подается при включении тумблера "СЕТЬ" на передней панели БИСЭР.
2.Блок питания БП 15 предназначен для формирования двуполярного регулируемого напряжения постоянного тока в диапазоне 0-15 В. Уровни напряжения по каждому каналу устанавливаются соответствующими потенциометрами. Блок БП 15 используется для питания операционных усилителей, а также при исследовании характеристик полупроводниковых приборов.
3.Блок питания БП 30 предназначен для формирования регулируемого постоянного напряжения в диапазоне 0-30 В и используется при исследовании характеристик полупроводниковых приборов и функциональных устройств на их базе.
4.Блок питания БП 5 предназначен для формирования стабилизированного напряжения 5 В и используется для питания логических микросхем, а также в качестве опорного напряжения при исследовании функциональных устройств.
5.Совмещенный блок ЧАСТОТОМЕР/ГЕНЕРАТОР используется для измерения частоты периодических синусоидальных и импульсных сигналов, а также для формирования периодических сигналов прямоугольной формы с регулируемой частотой, амплитудой и длительностью. Переключатель "частотомер/тахометр" определяет какой из входов используется для измерения частоты следования внешнего сигнала. При установке переключателя в положении "генератор" на вход частотомер поступает выходной сигнал внутреннего генератора. Переключатель "диапазон" на панели генератора определяет грубо частоту выходного сигнала. Положению 1 соответствует диапазон 700-2500 Гц, положению 2 - диапазон 1800-6500 Гц, положению 3 - диапазон 3700 - 12500 Гц. Плавное изменение частоты в пределах диапазона осуществляется с помощью потенциометра "частота". Два потенциометра "амплитуда" позволяют регулировать амплитуду выходного импульса в пределах 0-12,5 В. Потенциометр "длительность" обеспечивает изменение длительности импульса в интервале от 2 до 30 мкс. Выходное напряжение нужной формы снимается с одного из крайних гнезд, размещенных в нижней части передней панели, относительно среднего гнезда (общей точки).
6.Генератор ГЗ-120 предназначен для формирования периодических сигналов синусоидальной и прямоугольной формы. Частота выходного сигнала определяется положением переключателя "множитель" и лимба плавной настройки 5-50 дел. Например, если переключатель "множитель" находится в положении 10, а на лимбе установлено 15 делений, то частота выходного сигнала равна 150 Гц. Амплитуда прямоугольного сигнала регулируется потенциометром над соответствующим выходным гнездом в пределах 0-15 В, при этом переключатель "dB" должен находится в положении "0". Амплитуда синусоидального сигнала зависит от положения переключателя "dB" и потенциометра над соответствующим выходным гнездом. Различным положениям переключателя соответствуют следующие плавные диапазоны (см. таблицу):
| Положение Переключателя | Диапазон |
| 1 - 15 мВ | |
| 5 - 40 мВ | |
| 10 - 100 мВ | |
| 50 мВ - 0.4 В | |
| 0.1 В - 1.8 В | |
| 0.5 - 4.0 В | |
| 2.0 - 15 В |
7.Электронно-лучевой осциллограф предназначен для визуального наблюдения и измерения параметров периодических и однократных электрических процессов. В зависимости от исследуемых сигналов и условий эксплуатации применяются различные типы электронно-лучевых осциллографов. Наибольшее распространение получили однолучевые, позволяющие получить на экране визуальное отображение одного электрического сигнала, и двухлучевые, обеспечивающие одновременное отображение двух сигналов. Независимо от типа, все осциллографы содержат переключатели чувствительности входного каскада и частоты развертки. Переключатель чувствительности, проградуированный в В/ДЕЛ, определяет какому количеству единиц измерения напряжения соответствует отклонение луча на одну большую клетку сетки экрана. Переключатель чувствительности определяет, какой максимальный уровень напряжения может быть подан на вход осциллографа. Так, если максимальное число вольт на деление равно 5,а экран содержит 6 клеток по вертикали, то можно на вход осциллографа подавать синусоидальный сигнал с амплитудой не более 15 вольт или сигнал постоянного тока не более 30 В. Если требуется измерение больших величин напряжения, то применяются внешние делители 1:10,1:100,размещаемые на соединительных шнурах.
ВНИМАНИЕ! ПЕРЕД НАЧАЛОМ РАБОТЫ ПРОВЕРЬТЕ СООТВЕТСТВИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ УРОВНЮ ИССЛЕДУЕМОГО НАПРЯЖЕНИЯ. ИХ НЕСООТВЕТСТВИЕ МОЖЕТ ПРИВЕСТИ К ВЫХОДУ ОСЦИЛЛОГРАФА ИЗ СТРОЯ.
Вблизи входного гнезда осциллографа размещается переключатель характера исследуемого сигнала. Знак ~ свидетельствует о том, что на экране будет отображена только переменная составляющая исследуемого сигнала. Знак 
соответствует отображению как переменной, так и постоянной составляющих. Положение переключателя 
,имеющееся в некоторых типах осциллографов, соответствует отключению входного каскада от исследуемого сигнала.
Переключатель частоты развертки, проградуированный в С/ДЕЛ, определяет время прохождения лучом экрана. Так, если положение переключателя 5 мс/дел, а экран содержит 10 клеток по горизонтали, то полное время прохождения луча составит 50 миллисекунд. Положение переключателя должно соответствовать частоте исследуемого сигнала.
Переключатель запуска развертки ВНУТР/СЕТЬ/ВНЕШН определяет от какого сигнала происходит запуск. Основным рабочим режимом является ВНУТР, когда запуск развертки осуществляется от самого исследуемого сигнала. При положении переключателя СЕТЬ, запуск происходит синхронно с напряжением питающей сети. Если переключатель находится в положении “ВНЕШН.“, то на вход Х осциллографа должен быть подан внешний сигнал для запуска развертки.
Переключатели +/- определяют по какому переходу (от положительного к отрицательному или наоборот) происходит запуск развертки.
Как правило все осциллографы содержат регуляторы фокуса и яркости луча. Потенциометры "СТАБИЛЬНОСТЬ" и "ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ" предназначены для получения устойчивого изображения на экране.
Задание по выполнению лабораторной работы:
1.Выставить органы управления осциллографом в исходное состояние. Включить осциллограф. Настроить яркость свечения луча.
2.Контролируя с помощью осциллографа выходное напряжение на каждом из каналов блока питания БП-15, выставить симметричные уровни питающего напряжения 12 вольт. Проверить полученные результаты по показаниям вольтметров на блоке питания.
3.На блоке питания БИСЭР измерить с помощью осциллографа амплитудное значение напряжения на выходе ~ 6.3 В.
4.Подключить осциллограф к выходу генератора на комбинированном блоке генератор-частотомер. С помощью осциллографа определить частоту и период следования импульсов на выходе генератора. Сравнить полученный результат с показаниями частотомера. Определить абсолютную и относительную погрешности.
В отчете представить:
1.Осциллограмму двуполярного напряжения питания 12 вольт.
2.Осциллограмму переменного напряжения 6.3 вольта с указанием уровня амплитудного значения.
3.Осциллограмму выходных импульсов генератора с указанием периода следования импульсов.
4.Расчет частоты следования выходных импульсов генератора, расчет погрешностей.
Контрольные вопросы:
1.Какие элементы требуют для своей работы биполярного питания ?
2.Как, имея нерегулируемый источник постоянного напряжения и потенциометр, получить регулируемое напряжение?
3.На базе источника питания БП5 и потенциометра собран источник регулируемого напряжения. Чему равен диапазон регулирования ?
4.Какое максимальное напряжение vj;yjполучено от источника БП 15, с каких выходных гнезд оно снимается ?
5.Каким образом можно определить частоту выходных импульсов генератора, входящего в модуль ЧАСТОТОМЕР/ГЕНЕРАТОР ?
6.Можно ли получить от генератора модуля ЧАСТОТОМЕР/ГЕНЕРАТОР последовательность импульсов с периодом 0.1 секунды ?
7.Выходная частота импульсов генератора ГЗ-120 равна выходной частоте генератора модуля ЧАСТОТОМЕР/ГЕНЕРАТОР. Нарисуйте диаграммы выходных напряжений каждого генератора.
8.Какое положение переключателя dB генератора ГЗ - 120, соответствует амплитуде выходного напряжения 1 вольт?
9.Переключатель чувствительности находится в положении 0.5 В/ДЕЛ. Отклонение луча составляет 2.2 деления. Чему равно значение постоянного напряжения?
10.Как с помощью электроннолучевого осциллографа определить полярность источника постоянного напряжения ?
11.Крайние положения переключателя чувствительности проградуированы цифрами 1 В/ДЕЛ,0.001 В/ДЕЛ. Размер экрана 6 х 10 делений. Какие предельные уровни постоянного напряжения могут быть воспроизведены с помощью такого осциллографа ?
12.Размер экрана осциллографа 6 ´ 10 делений. В каком положении должен находится переключатель "ЧАСТОТА РАЗВЕРТКИ" для воспроизведения синусоидального напряжения частотой 50 Гц ?
13.Как с помощью осциллографа измерить действующее значение синусоидального напряжения ?
14.Измерения частоты одного и того же сигнала с помощью осциллографа и частотомера дали соответственно следующие результаты: 1200 Гц и 1900 Гц. Определите, какое показание ближе к истинному значению частоты.