WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |
.. ‚‡‚‡ • • УДК 621.3(075) ББК 21я73-5 С291 Р е ц е н з е н т ы:

Доктор технических наук, начальник научно-исследовательской лаборатории Тамбовского высшего военного авиационного инженерного училища радиоэлектроники (военного института) В.И. Павлов Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой компьютерного и математического моделирования Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина А.А. Арзамасцев Селиванова, З.М.

С291 Общая электротехника и электроника : учебное пособие / З.М. Селиванова. Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2008. – 72 с. – 100 экз. – ISBN 978-5-8265-0691-2.

Исследуются основные параметры и характеристики электрических цепей и электронных устройств, использующихся при проектировании радиоэлектронных средств.

Предназначено для студентов дневного и заочного отделений, экстерната и дистанционного обучения специальности 210201 "Проектирование и технология радиоэлектронных средств".

УДК 621.3(075) ББК 21я73-5 ISBN 978-5-8265-0691-2 © ГОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет" (ТГТУ), 2008 Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет" З.М. Селиванова ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации в качестве учебного пособия для студентов 2, 3 курсов дневного и заочного отделений, экстерната и дистанционного обучения специальности 210201 Тамбов Издательство ТГТУ 2008 Учебное издание СЕЛИВАНОВА Зоя Михайловна ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Учебное пособие Редактор З.Г. Чернова Инженер по компьютерному макетированию М.Н. Рыжкова Подписано в печать 20.03.2008.

Формат 60 84/16. 4,18 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 130 Издательско-полиграфический центр Тамбовского государственного технического университета 392000, Тамбов, Советская, 106, к. ВВЕДЕНИЕ Учебное пособие "Общая электротехника и электроника" предназначено для студентов специальности "Проектирование и технология радиоэлектронных средств", изучающих дисциплину "Общая электротехника и электроника" в рамках учебной программы в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования направления подготовки дипломированного специалиста 654300 "Проектирование и технология электронных средств".

Структурно пособие состоит из кратких теоретических сведений и лабораторного практикума. В теоретических сведениях приводится информация по изучению элементной базы электроники – дискретных биполярных и полевых транзисторов, а также усилительных устройств на их основе. Рассмотрены принципы действия полупроводниковых приборов, их параметры, характеристики с учетом физических процессов в элементах электронной и полупроводниковой техники. Изложены принципы построения и функционирования электронных устройств и области их применения.

В лабораторном практикуме большое внимание уделено изучению основ построения и руководств по эксплуатации измерительной аппаратуры, которая используется при определении статических и динамических характеристик полупроводниковых приборов – биполярных и полевых транзисторов, передаточных и частотных характеристик усилительных устройств на транзисторах.

При выполнении лабораторного практикума проводятся лабораторные работы по исследованию транзисторов, согласующего каскада на полевом транзисторе, двухкаскадного усилителя на транзисторах с обратной связью.

В учебном пособии рекомендуется изучить и применить при выполнении лабораторных работ программу "Electronics Worckbench" с целью моделирования используемых электронных компонентов и анализа аналоговых электронных устройств.

Лабораторная работа ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ Цель работы: ознакомиться с основными измерительными приборами, используемыми в лаборатории; усвоить принцип действия этих приборов, правила применения, получить первоначальную практику работы с ними.

Описание лабораторного стенда Среди измерительных приборов, входящих в оборудование рабочего места лаборатории "Общая электротехника и электроника", в первую очередь, следует обратить внимание на измерительные генераторы (высокочастотные и низкочастотные), осциллографы и электронные вольтметры.

Измерительные генераторы. Генераторы колебаний синусоидальной формы широко используются для исследования и настройки различных электронных устройств в диапазоне от единиц до сотен тысяч мегагерц. Перекрыть такой диапазон в одном приборе невозможно, поэтому измерительные генераторы разделяют на два вида: звуковых частот и высоких частот. Генераторы высоких частот в свою очередь делятся на генераторы радиовещательного диапазона, генераторы метровых, дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн.

Все измерительные генераторы должны обладать высокой стабильностью частоты, малым коэффициентом гармоник и иметь точную установку частоты. Измерительные генераторы звуковых частот обычно работают в диапазоне 20...20 Гц.

Генераторы радиовещательного диапазона работают в диапазоне 100...30 000 кГц.

Кроме перечисленных, измерительные генераторы разделяют на генераторы стандартных сигналов и генераторы сигналов. Особенности генераторов стандартного сигнала – наличие калиброванного выхода, малая величина выходного сигнала и возможность работы в режиме модулированных колебаний. Для этого в приборе используются модулятор и измеритель глубины модуляций выходных колебаний. Генераторы сигналов – источник некалиброванных по выходному напряжению (мощности) колебаний. Основной особенностью таких генераторов является наличие до- статочно мощного выхода. Иногда функции генератора стандартных сигналов и генератора сигналов совмещаются в одном приборе. Структурная схема измерительного генератора приведена на рис. 1.1. В задающем генераторе возбуждаются колебания синусоидальной формы регулируемой частоты и амплитуды. Синусоидальность формы колебаний обеспечивается за счет частотно-избирательных свойств элементов LC или RC. Колебательные системы на LC элементах используются в генераторах радиовещательного диапазона. В диапазоне звуковых частот преимущественно используются элементы RC. Регулировка частоты колебаний достигается путем изменения параметров элементов LC или RC.



Выход 2 ~ Рис. 1.1. Структурная схема измерительного генератора:

1 – задающий генератор; 2 – усилитель; 3 – выходное устройство;

4 – измерительное устройство; 5 – источник питания Каждое рабочее место в лаборатории укомплектовано двумя генераторами:

• генератором сигналов специальной формы стабильной частоты в диапазоне до 5 МГц типа GFG-8216A [2];

• звуковым генератором диапазона 20...20 000 Гц, с маломощным выходом (Umax = 1...3 В) типа Г3-118.

Описание генератора сигналов специальной формы GFG-8216А Назначение. Функциональный генератор является источником сигнала стабильной частоты с малым искажением сигнала. Предназначен для испытания и настройки радиоэлектронных средств, испытаний на вибростойкость, ультразвуковых исследований и др. [2].

Технические характеристики.

а) амплитуда – > 10 В (при нагрузке 50 Ом);

б) частотный диапазон – 0,3 Гц … 3 МГц;

в) полное сопротивление, Ом – 50 ± 10 %;

г) атеньюатор – два атеньюатора по – 20 ± 1дБ;

д) искажение сигнала – 80 % до 1 МГц настраивается непрерывно во всем диапазоне;

е) дисплей – 6-разрядный светодиодный;

ж) нестабильность частоты – не более 1 103 Fн, где Fн – номинальное значение частоты;

з) погрешность установки частоты по встроенному частотомеру – 1 10–5 ± импульс счета;

и) условия эксплуатации:

комнатная температура 0...40 °С;

относительная влажность 80 % (максимум).

Передняя панель (рис. 1.2) и назначение органов управления.

На передней панели генератора органы управления обозначены следующим образом:

1 (POWER) – тумблер включения питания;

2 – индикатор времени счета;

2а – выбор времени счета;

3 (OVER) – индикатор (переполнения), который показывает, что входная частота превышает выбранный диапазон;

4 – индикатор частотомера, индицирует измеренную внешнюю частоту на 6-разрядном дисплее и установленную внутреннюю;

5 – индикатор частоты, показывает размерность значения частоты;

6 (GATE) – индикатор времени счета;

7 – выбор диапазона частоты;

8 – выбор формы сигнала;

9 (DUTY,ADJ) – выход преобразователя "частота–напряжение" скважность; для изменения скважности необходимо вытянуть на себя ручку для установки скважности для сигнала прямоугольной формы;

10 (CMOS/TTL) – если переключатель вжат, то на выходе генератора (на задней панели) будет присутствовать форма сигнала, совместимая с уровнем ТТЛ; если вытянуть и вращать ручку, то можно настроить выходной уровень в пределах 5…15 В, совместимый с уровнями КМОП;

11 (OFFSET) – установка смещения выходного сигнала постоянным напряжением в диапазоне – 1...10 В;

12 (AMPL) – регулятор амплитуды выходного сигнала с возможностью ослабления;

12а (АТТ) – ослабление выходного сигнала на 20 дБ;

13 (FREQUENCY) – частота;

(SWEEP ON) – свипирование включено;

(SWEEP OFF) – свипирование выключено;

При вращении регулятора изменяется частота в пределах диапазона;

14 (SWEEP/TIME) – время свипирования;

(LOG/LIN) – переключатель режимов: логарифмическое/линейное свипирования;

(SLOW) – медленно;

(FAST) – быстро;

15 (MOD) – модуляция выходного сигнала внутренним 400 Гц синусоидальным сигналом;

(ON/OFF) – выключатель;

16 (MODULATION DEPTH) – параметры модуляции;

(SWEEP RATE) – глубина свипирования;

(AM, FM) – установка параметров амплитудной и частотной модуляции;

17 (MOD, EXT) – режим внешней модуляции;

(MOD, INT) – режим внутренней модуляции;

18 (OUTPUT) – основной выход.

Электронный осциллограф предназначен для визуального наблюдения электрических колебаний и изменения параметров. На рис. 1.3 показана упрощенная структурная схема осциллографа, отражающая основные принципы его работы. Индикатором осциллографа является электроннолучевая трубка, на экране которой электронным лучом рисуется изображение исследуемого сигнала. Для получения такого изображения на пластины горизонтального отклонения трубки подается пилообразное напряжение развертки (рис. 1.4), которое обеспечивает перемещение электронного луча с постоянной скоростью.

Масштаб изображения по вертикали определяется амплитудой колебания, поступающего на пластины вертикального отклонения, и при фиксированной амплитуде исследуемых колебаний может изменяться за счет изменения коэффициента передачи канала вертикального отклонения (Y-канал). Большие сигналы должны ослабляться в Y-канале, а малые – усиливаться. Это определяет необходимую структуру Y-канала, как последовательного соединения делителя входного напряжения с усилителем.

Коэффициенты передачи делителя и усилителя должны регулироваться и не зависеть от частоты входных колебаний.





Часть схемы осциллографа, связанная с пластинами горизонтального отклонения, носит название Х-канала.

Основными элементами Х-канала являются генератор развертки и устройство синхронизации. Роль генератора развертки очевидна из самого принципа осциллографирования. Устройство синхронизации предназначено для получения четкой картины на экране осциллографа. Она будет четкой, если отношение Fсигн / Fразв = Тразв /Тсигн будет равно целому числу.

Рис. 1.2.

Передняя панель генератора сигналов специальной формы Сеть Накал Рис. 1.3. Структурная схема осциллографа:

1 – модулятор; 2 – первый анод; 3 – второй анод; 4 – экран;

5 – делитель напряжения; 6 – источник питания;

7 – усилитель исследуемого напряжения; 8 – узел синхронизации;

9 – генератор развертки; 10 – усилитель развертываемого напряжения напряжение Исследуемое Uразв t Рис. 1.4. Пилообразное напряжение Uвх а) Uразв t б) в) Рис. 1.5. Изображение сигналов на экране осциллографа:

а – сигнал входного напряжения Uвх ; б – сигнал напряжения развертки Uразв ;

в – изображение сигнала на экране, когда нет синхронизации При этом кривые, прочерчиваемые лучом за время каждого хода развертки, точно совпадают друг с другом, образуя неподвижное изображение. Практически абсолютной стабильности частот добиться невозможно, поэтому величина отношения Fсигн / Fразв в процессе работы может меняться, и изображение на экране "плывет" или кажется размазанным (рис. 1.5). Устройство синхронизации поддерживает отношение Fсигн / Fразв неизменным, подгоняя автоматически частоту развертки под частоту сигнала.

Рабочие места в лаборатории укомплектованы осциллографами типа GOS-620FG [3].

Описание осциллографа универсального GOS-Назначение. GOS-620 – это двухканальный осциллограф со встроенным многофункциональным генератором, обеспечивает визуализацию входных сигналов. Осциллограф имеет 6-дюймовую (12,5 см) прямоугольную электроннолучевую трубку с красной внутренней шкалой.

Технические характеристики.

1. Тракт вертикального отклонения:

а) чувствительность – 5 мВ/дел... 5 В/дел;

б) погрешность – ± 3 %;

в) полоса пропускания – 0...20 МГц;

г) входное сопротивление и емкость – 1 МОм ± 2 %;

д) режимы работы:

CH 1 – (только канал 1), CH 2 – (только канал 2), DUAL – (каналы 1 и 2), автовыбор, ADD – (алгебраическое сложение каналов 1 и 2);

е) входы усилителя:

AC (закрытый вход), DC (открытый вход);

ж) максимальное входное напряжение – 300 В.

2. Тракт горизонтального отклонения:

а) коэффициенты развертки – 0,2 мкс... 0,5 с/дел;

б) погрешность – ± 3 %;

в) множитель развертки – 10 раз (максимум 100 нс/дел);

г) линейность – ± 3 % · 10 MАG;

д) полоса пропускания – DC ~ 500 кГц.

3. Функциональный генератор:

а) диапазон частот – 0,1...1 МГц;

б) форма выходного сигнала – прямоугольник, синус, треугольник;

в) выходное сопротивление – (50 ± 5) Ом;

г) выходное напряжение – до 14 В;

д) коэффициент нелинейных искажений и фазовый дрейф – не более 2 %.

4. Диапазон рабочих температур – 10... 35 °С.

Передняя панель (рис. 1.6) и назначение органов управления.

На передней панели осциллографа органы управления обозначены следующим образом:

1 (CAL) – выход калибратора 2 В и частотой 1 кГц;

2 (INTEN) – регулировка яркости изображения;

3 (FOCUS) – регулировка фокуса изображения;

4 (TRACE ROTATION) – поворот, регулировка изображения параллельно линиям шкалы;

5 (POWER) – индикатор сети;

6 (POWER) – выключатель сетевого питания;

7, 22 (VOLTS/DIV) – вольт/дел, устанавливают коэффициенты отклонения каналов;

8 (CH 1) – вход канала 1 (X);

9, 21 (VARIABLE) – плавное изменение коэффициентов отклонения каналов;

10, 18 (AC–DC–GND) – переключатель режима входов усилителя, AC – закрытый вход, DC – открытый вход;

11, 19 (POSITION) – регулировка положения лучей обоих каналов по вертикали;

12 (ALT/ CHOP) – при отжатой кнопке режим работы коммутатора выбирается автоматически, при нажатии – коммутатор переключается в режим попеременный;

13, 17 (CH 1, CH 2 DC BAL) – балансировка каналов 1 и 2;

14 (VERT MODE) – переключатель режима работы усилителя; CH 1 – канал 1, CH 2 – канал 2, ALT – два канала;

ADD – сумма или разность сигналов каналов 1 и 2;

15 (GND) – гнездо подключения заземления;

16 (INV CH2) – инвертирование сигнала в канале 2;

20 (CH 2) – вход канала 2 (Y);

23 (SOURCE) – выбирается режим внутренней синхронизации и внешней;

24 (EXT TRIGIN) – вход сигнала внешней синхронизации;

25 (TRIGER MODE) – выбор режима работы запуска развертки;

26 (SLOPE) – переключатель полярности синхронизирующего сигнала;

27 (TRIG. ALT) – развертка синхронизируется сигналом с 1-го и 2-го каналов:

(LINE) – синхронизация от сети;

(EXT) – синхронизация внешним сигналом;

28 (LEVEL) – выбор уровня исследуемого сигнала;

29 (ВРЕМЯ/ДЕЛ) – установление коэффициента развертки;

30 (SWP. VAR) – плавная регулировка коэффициента развертки;

31 (* 10 MAG) – увеличение скорости развертки в 10 раз;

32 (POSITION) – перемещение изображения по горизонтали;

33 (FILTER) – фильтр;

34 (Z) – вход для подачи сигнала, модулирующего яркость луча;

35 (CH 1) – выход сигнала канала 1;

36 – ВХОД СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ;

37 – предохранители;

38 – ножки осциллографа;

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.