14566

КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО АНАЛОГОВОЙ СХЕМОТЕХНИКЕ

Книга

Информатика, кибернетика и программирование

КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО АНАЛОГОВОЙ СХЕМОТЕХНИКЕ. Цель практикума Целью лабораторного практикума является приобретение навыков создания и анализа электронных схем на экране персонального компьютера с помощью пакета ASIMEC. Этот пакет содержит необходимые инст...

Русский

2013-06-08

1.09 MB

43 чел.

КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО АНАЛОГОВОЙ СХЕМОТЕХНИКЕ

1.1. Цель практикума

Целью лабораторного практикума является приобретение навыков создания и анализа электронных схем на экране персонального компьютера с помощью пакета ASIMEC. Этот пакет содержит необходимые инструменты для создания графических образов схем, их моделирования и визуализации результатов.

1.2. Программа моделирования схем ASIMEC

Чтобы установить ASIMEC на компьютере, запустите дистрибутив программы asimec_nnn.exe (nnn – номер версии), выберите директорию, в которой будут храниться файлы, следуйте инструкциям. Последнюю версию программы можно скачать с официального сайта программы: http://www.asimec.com или с сайта университета: http://www.ie.tusur.ru/~tyn 

После инсталляции программы рекомендуем запустить исполняемый файл asimec.exe, визуально исследовать интерфейс программы, загрузить несколько примеров со схемами из каталога DEMO (и его подкаталогов) командой Открыть из главного меню Файл, запустить процесс моделирования (кнопка Анализ), попытаться изменить параметры элементов схемы и снова провести моделирование. После этого вернуться к изучению описания.

После запуска ASIMEC перед Вами открывается основное окно. Его вид представлен на рисунке.


В верхней части окна ASIMEC вы видите полосу главного меню. Элементы главного меню предоставляют возможность вызывать все основные команды. Ниже полосы главного меню расположены инструментальные панели. На левой панели друг под другом находятся два ряда быстрых кнопок, дублирующих некоторые, наиболее часто используемые команды меню. Правее них расположена инструментальная панель, позволяющая выбрать тип анализа (временной/частотный) и кнопка запуска. Далее располагается самая крупная панель, содержащая палитру электронных компонентов. Небольшая инструментальная панель, располагающаяся справа, содержит набор компонентов - измерительных приборов. Основное ("Рабочее") поле окна представляет собой область размещения компонентов из палитры и их соединения. Краткие подсказки по элементам управления можно получить во всплывающих окнах, если на некоторое время поместить на них курсор мыши. Подсказки отображаются также в строке статуса.

Раздел главного меню Файл позволяет создать новый проект, открыть ранее созданный проект, сохранить текущий проект в файле с заданным именем и выйти из системы. Функции команд – понятны по названию. В нижней части панели меню находится список проектов, с которыми проводилась работа в последнее время. Запоминается четыре последних проекта. Ряд элементов меню имеет комбинацию "горячих клавиш", позволяющих быстро выполнять те или иные операции простым нажатием их на клавиатуре. Такие комбинации отображаются в меню справа от команд. Пиктограммы на инструментальных панелях соответствуют изображениям в главном меню. 


          Раздел меню Редактировать позволяет выполнять операции копирования, удаления выделенных элементов, их вращения, зеркального отображения. Вид раздела представлен на рисунке.

              

   а)      б)

Раздел «Редактировать» главного меню  (а) и всплывающее меню (б)

Раздел меню Помощь позволяет вызвать встроенную справочную систему.

Помимо главного меню в ASIMEC имеется несколько контекстных всплывающих меню. Контекстное меню вызывается нажатием правой кнопки мыши в рабочей области основного окна – рабочее поле. Наиболее полный вариант меню соответствует нажатию правой кнопки мыши на элементе, размещенном в рабочей области. Вид всплывающего окна меню приведен на рисунке. Команды Вставить, Вырезать, Копировать, Удалить, Выделить все присутствуют во всех вариантах всплывающего меню. Их назначение - работа с внутренним буфером обмена ASIMEC. Команды изменения положения графического изображения элемента на схеме соответствуют командам раздела Редактировать главного меню. Команда Параметры вызывает окно настройки параметров элементов. Его вид зависит от типа компонента. 

Палитра компонентов разделена на шесть групп, переключение между которыми осуществляется щелчком мыши на соответствующем названии группы (Источники/Пассивные/Активные/Ключи/Другие/ Частотный анализ). Состав каждой группы можно увидеть после запуска программы.

Создание схемы состоит из следующих этапов: размещение необходимых компонентов и измерительных приборов на рабочее поле; соединение выводов компонентов проводниками и задание параметров компонентов.

         Для того, чтобы поместить компонент в рабочее поле, необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши по его изображению на палитре компонен


тов. После этого переместить курсор на то место в рабочей области, где нужно поместить элемент, и щелкнуть еще раз.

После того, как компоненты размещены в рабочей области, их можно объединить в группу (выделить). Для этого достаточно щелкнуть левой кнопкой мыши в рабочей области и, не отпуская, потянуть вправо вниз. При этом появится прерывистый прямоугольник, и после отпускания кнопки мыши компоненты схемы, оказавшиеся внутри его, окажутся выделены. Щелчок мышью на пустом месте рабочей области убирает выделение. Выделенные компоненты можно перемещать, копировать, удалять, вращать и т.д.

         Для того, чтобы соединить два вывода, необходимо подвести курсор мыши к первому выводу до появления синей точки. Далее щелкните мышью и, не отпуская, тяните проводник ко второму выводу. Когда на нем появится синяя точка, отпустите клавишу мыши – на схеме появится проводник.

Для удаления соединения между выводами, подведите курсор мыши к концу вывода элемента, в том месте, где он соединяется с проводником, и после появления синей точки, нажмите левую клавишу мыши. Далее, не отпуская клавишу, оттащите указатель соединения на пустое место в сторону от вывода элемента, и после того как синяя точка пропадет, отпустите клавишу.

Если при протягивании соединения подвести курсор мыши к проводнику, и после появления синей точки отпустить клавишу мыши, автоматически создастся точка и к ней подсоединится проводник.

Параметры, размещенных на схеме, компонентов можно задать в меню, которые появляются после двойного щелчка мыши по ним.

Чтобы скопировать схему в отчет выделите ее прямоугольником, образованным при нажатии левой кнопки мыши и ее перемещении (кнопку мыши необходимо при этом удерживать). Нажмите клавишу Alt и только после этого отпустите кнопку мыши. Рисунок схемы будет скопирован в буфер Windows. Далее его можно вставить, например, в документ Word.  


Допустимое и недопустимое расположение элементов на схеме

Поскольку имеется возможность создавать произвольные схемы, не исключено, что могут быть созданы и топологически некорректные схемы. Пример такой схемы –

Напряжение между узлами 1 и 2 должно быть равно значению источников напряжения, но поскольку их два, то возникает неразрешимое противоречие. Если попытаться создать физический аналог такой схемы, то возникнет короткое замыкания, разрушительные эффекты которого будут тем сильнее, чем «чище» эксперимент. ASIMEC при попытке моделирования такой схемы выдаст сообщение об ошибке: «Недопустимое расположение элемента E...». Помимо описанной возможны и другие варианты некорректных схем. Более подробная информация содержится в одноименном разделе Справки.

Для задания входных воздействий на схему используйте источники напряжения или тока – после двойного щелчка по ним открывается меню, которое позволит выбрать тип источника, включая синусоидальный или прямоугольный. Исключение составляет частотный анализ, для проведения которого следует разместить на схеме «генератор напряжения (тока) с переменной частотой» Приборы (амперметры или вольтметры) при частотном анализе будут показывать отношение измеряемых величин к выходной величине такого генератора (см. пример в файле RLC-цепочка.ASC).


После задания параметров схемы, воздействий, размещения измерительных приборов и выбора типа анализа (Временной или Частотный) она готова для моделирования. Однако, нельзя забывать о параметрах моделирования. Для задания параметров нажмите кнопку . В появившемся окне Параметры моделирования будет активирована вкладка Общие параметры. Обратите внимание на параметр Продолжительность моделирования – он определяет соответствующий временной интервал, который для разных задач может изменяться в очень широких приделах и определяется пользователем. Если вы не являетесь опытным пользователем, то среди численных методов рекомендуем  GEAR2 и TRAPEZOIDAL - Гира и трапеций, а параметр точность интегрирования выбирать равным 0.001 При моделировании во временной области шаг интегрирования выбирается автоматически, в зависимости от состояния схемы и требований по точности. Имеется также возможность ограничить шаг интегрирования – параметр максимальный шаг, что, однако, может повлечь существенный рост времени моделирования. Важными параметрами для частотного анализа, вкладка (ЛАЧХ,ЛФЧХ), являются Минимальная и Максимальная частоты,  ограничивающие диапазон анализа.


После запуска моделирования (кнопка Анализ) появляется окно осциллографа, на котором будут построены графики, соответствующие показаниям измерительных приборов. Если интересуют мгновенные значения измеряемых величин, воспользуйтесь маркерами. Для копирования результатов в отчет используйте сочетание клавиш
Ctrl+C. При этом иногда, например, при выводе на печать, предварительно лучше  инвертировать фон, кнопка .


2. ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА  №1

 

УСИЛИТЕЛИ  И  ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ  СИГНАЛОВ

НА  ОПЕРАЦИОННЫХ  УСИЛИТЕЛЯХ  

Цель работы: исследовать аналоговые узлы, построенные с использованием операционных усилителей (УПТ, интегратор, ограничители, генератор напряжения прямоугольной и треугольной формы).

 Программа работы:

2.1. Собрать схему неинвертирующего УПТ на идеальном операционном усилителе (рис. 7.1). На вход каскада подать синусоидальный сигнал  амплитудой 0.5 В и частотой 1кГц. Оценить коэффициент усиления по напряжению и сравнить с расчетным значением. Увеличить амплитуду Uвх до 2 В. Объяснить временную диаграмму выходного напряжения.

Задать операционному усилителю напряжение смещения 5мВ. Измерить уровеньUвых  при нулевом напряжении на входе  и сравнить его с расчетным значением. Снять амплитудную характеристику каскада

Uвых = f (Uвх).

Снять логарифмическую амплитудно-частотную характеристику и оценить верхнюю рабочую частоту усилителя.

         

Рис. 2.1

                               

2.2. Собрать схему интегратора на идеальном ОУ (рис. 2.2). Проанализировать  осциллограмму   Uвых  при  подаче  на   вход   симметричных разнополярных прямоугольных импульсов  с  амплитудой 1 В

и частотой 500 Гц. Исследовать переходный процесс при подаче на вход интегратора однополярных импульсных сигналов.

Рис. 2.2

2.3. Проанализировать диаграммы выходных напряжений при подаче синусоидальных сигналов амплитудой 5В на входы каскадов, изображенных на рис. 2.3. и рис 2.4. Повторить эксперимент, изменив полярность включения диода.

Рис. 2.3

Рис. 2.4


2.4 Собрать и испытать генератор напряжений треугольной и прямоугольной формы (рис. 2.5).

Оценить частоту и амплитуду генерируемых колебаний. Сравнить с расчетными значениями. Привести в отчете совмещенные временные диаграммы Uвых1 и Uвых2. Какие устройства собраны на левом и правом операционном усилителе? Почему схема  не возбуждается на идеальных операционных усилителях при Uсм=0?

       

Рис. 2.5

2.5 Контрольные вопросы:

1) каким путем можно уменьшить ошибку сдвига и дрейфа нулевого уровня УПТ за счет влияния входных токов реального ОУ?

2) как оценить верхнюю рабочую частоту на уровне Мв=3 дБ усилителя постоянного тока, собранного по схеме рис. 2.1?

3) назовите достоинства и недостатки неинвертирующего УПТ по сравнению с инвертирующим;

4) какие требования предъявляются к резисторам измерительных усилителей, выполненных на ОУ?

5) каким путем устраняется ошибка сдвига напряжения на выходе ОУ?


ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

Характеристики и параметры операционного усилителя

Входное сопротивление rвх=100 кОм.

Выходное сопротивление rвых=100 Ом.

Напряжение смещения Uсм 5 мВ.

Дрейф напряжения смещения Uсм 50 мкВ/К.

Входной ток Iвх 5 мкА.

Разность входных токов Iвх 1 мкА.

Дрейф входного тока Iвх 10 нА/К.

Дрейф разности входных токов Iвх 5 нА/К.

Входное сопротивление для синфазного сигнала rсф=100 МОм.


3. ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА  №2

 

СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

 3.1. Цель работы

 Целью работы является экспериментальное исследование основных характеристик стабилизаторов постоянного напряжения с помощью системы моделирования электронных схем ASIMEC (с описанием системы можно ознакомиться в Приложении Е). В качестве схем исследования выбраны: параметрический стабилизатор и компенсационный стабилизатор непрерывного действия.

 3.2. Общая теория

 Стабилизаторы напряжения предназначены для автоматического поддержания напряжения на нагрузке при воздействии различных дестабилизирующих факторов: изменение (нестабильность) входного напряжения, изменение сопротивления нагрузки, пульсации входного напряжения и т.п.

Основные параметры стабилизаторов, которые исследуются в лабораторной работе:

1. Коэффициент стабилизации Кст, равный отношению относительного приращения напряжения  на входе стабилизатора к относительному приращению напряжения на выходе:

.

2. Коэффициент полезного действия  (к.п.д.), определяемый отношением мощности выделенной на нагрузке к мощности потребляемой от источника питания стабилизатора:

.

3. Выходное сопротивление стабилизатора Rвых, характеризующее изменение выходного напряжения к изменению выходного тока, при постоянном входном напряжении:

.


4. Нагрузочная характеристика стабилизатора, зависимость напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки или тока нагрузки при фиксированном входном напряжении.

Параметрические стабилизаторы

Параметрический стабилизатор поддерживает неизменным напряжение на нагрузке за счет нелинейности вольт-амперной характеристики (ВАХ) полупроводникового стабилитрона, имеющего участки неизменного напряжения от протекающего тока. Рабочая точка А находится на обратной ветви ВАХ стабилитрона и задается балластным резистором Rб. При изменении входного напряжения на величину изменяется ток через стабилитрон, но напряжение

 

                                                                                                                      

на стабилитроне, а значит напряжение на нагрузке, меняется незначительно.

 Параметрические стабилизаторы как правило используются в качестве источников опорного напряжения или для питания слаботочных (до единиц миллиампер) нагрузок, в диапазоне напряжений от единиц до сотен вольт.   

 Расчет параметрического стабилизатора сводится к выбору стабилитрона на необходимое напряжение и расчету балластного резистора для задания рабочей точки стабилитрона. Величину сопротивления балластного резистора рассчитывают по выражению:

.

 

Причем должны соблюдаться следующие условия:

,

,

где I ст min доп и I ст max доп  минимальное и максимальное допустимое значения токов конкретного стабилитрона.

Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора равен:

 

                            ,

       где rст - динамическое сопротивление стабилитрона.

Выходное сопротивление (для рассматриваемой схемы оно определяется динамическим сопротивлением стабилитрона):

.

 Достоинством параметрических стабилизаторов параллельного типа является простота конструкции и надежность в работе. Они не боятся коротких замыканий в нагрузке. К недостаткам следует отнести невысокий КПД (обычно не более 50%), небольшое значение коэффициента стабилизации (несколько десятков), относительно большое значение Rвых, а также узкий и нерегулируемый диапазон стабилизируемого напряжения.


Компенсационные стабилизаторы

Компенсационные стабилизаторы представляют собой систему автоматического регулирования, где регулирующее сопротивление Rупр управляется внешним сигналом Uупр, полученным в результате сравнения выходного напряжения  с источником опорного напряжения (ИОН).  

Компенсационные стабилизаторы могут быть как последовательного, так и параллельного типа.  В качестве ИОН в компенсационных стабилизаторах могут применяться параметрические стабилизаторы.

С учетом введения обратных связей структурная схема компенсационного стабилизатора последовательного типа принимает вид рис. 2. В элементе сравнения (ЭС) производится сравнение фактического значения выходного напряжения стабилизатора с его заданным значением, которое определяется ИОН. В зависимости от отклонения выходного напряжения к заданному значению, сигнал рассогласования на выходе элемента сравнения (ЭС), усиленный усилителем У, осуществляет такое воздействие на регулирующий элемент Rупр, при котором отклонение уменьшается и выходное напряжение приближается к заданному значению, т.е. стабилизируется.

 

                              

 


Одна из простейших схем последовательного компенсационного стабилизатора представлена на рис. 3.

рис.3 Последовательный компенсационный стабилизатор

Здесь транзистор VT1  выполняет функцию регулируемого сопротивления, на управляющий вход которого (базу) поступает сигнал с транзистора VT2. В транзисторе VT2 потенциал эмиттера стабилизирован с помощью параметрического  стабилизатора (стабилитрон VD1 вместе с резистором R1 и конденсатором C1), а напряжение на базе является частью выходного напряжения. Причем, питание параметрического стабилизаторы может осуществляться как от источника выходного напряжения, так и с выхода стабилизатора. Отклонение выходного напряжения от номинального изменяет исходное напряжение между базой и эмиттером транзистора VT2 , что в свою очередь сказывается на величине базового и коллекторного токов этого транзистора. Коллекторной нагрузкой транзистора VT2 является резистор R2  и транзистор VT1.  Изменение коллекторного тока  транзистора VT2 приводит к изменению потенциала коллектора VT2 и соответственно базы VT1. Изменение потенциала базы VT1, в свою очередь, приведет к изменению сопротивления участка коллектор – эмиттер VT1 и к изменению падения напряжения на нем.

Таким образом, в транзисторе VT2 происходит сравнение эталонного напряжения с текущим значением выходного напряжения, т.е. выработка сигнала рассогласования и последующее его усиление. Меняя положение движка потенциометра R3, можно в определенных пределах менять величину номинального выходного напряжения.  Конденсатор C2 обеспечивает увеличение быстродействия схемы по пульсациям.

В схемах, подобных рассмотренной, обеспечивается выходное сопротивление порядка десятых долей ома, а коэффициент стабилизации от


нескольких десятков до нескольких сотен. Улучшение параметров достигается за счет усложнения схемы
использования операционных усилителей с большим коэффициентом усиления в петле обратной связи; использования составных транзисторов для увеличения коэффициентов передачи токов базы  входящих в систему транзисторов.

Недостатком стабилизаторов последовательного типа является то, что при токовых перегрузках или коротком замыкании на выходе, могут выходить из строя регулирующие транзисторы, поэтому в схемы стабилизаторов вводят специальные элементы защиты.

 3. Программа работы

 3.1 В соответствии с индивидуальным вариантом (Приложение А) выбрать тип стабилитрона из Приложения Б. Создать в системе моделирования электронных схем ASIMEC описание модели стабилитрона. Для этого необходимо в файле библиотеки (*.lib), находящегося по пути: C:\Program Files\Asimec v2\Libs\SAMPLE.lib сделать запись по шаблону:

.model KS147A D(IS=1.0e-12 RS=20 CJO=85p M=0.5 VJ=0.8 IBV=5e-6

+ BV=4.1 TT=70n EG=1.11 FC=0.5 XTI=3 N=1)

 Примечание. В описании модели допустимы только латинские буквы, для каждого варианта изменяются только выделенные жирным параметры модели (см. Приложение Б) и тип стабилитрона, с остальными параметрами модели можно ознакомиться в Приложении В.

3.2 На рабочем поле программы ASIMEC собрать схему для снятия ВАХ стабилитрона (рис. 3.1). Значение напряжения источника Е1 взять из Приложения А. Изменяя сопротивление резистора R1 снять и построить обратную ветвь  ВАХ стабилитрона.

Рис. 3.1


 По характеристике определить минимальные и максимальные значения тока и напряжения стабилизации стабилитрона, сравнить полученные значения с Приложением Б.

 Примечание. Условно-графическое обозначение стабилитрона и диода в системе ASIMEC одинаковое.

3.3 Рассчитать параметрический стабилизатор в соответствии с заданным вариантом. Собрать на рабочем поле программы ASIMEC стабилизатор по рис. 3.2.

Рис.3.2

 Источник переменного напряжения G1 имитирует нестабильность входного источника Е1. В параметрах источника G1 следует задавать: частоту (freq) – 50 Гц, амплитуду синусоидального напряжения

(va) –   .

Запустить моделирование, измерить ток в цепи стабилитрона VD1. Ток через стабилитрон должен находиться примерно на середине диапазона минимального и максимального значений. При необходимости скорректировать величину балластного резистора R1.

3.4 Пользуясь показаниями ваттметров PW1 и PW2 определить к.п.д. стабилизатора в номинальном режиме.

3.5 Рассчитать коэффициент стабилизации. Экспериментально определить коэффициент стабилизации как отношение коэффициентов пульсаций на входе Кп вх и выходе Кп вых стабилизатора. Для этого с помощью двухканального оссцилографа измерить амплитуду пульсаций (половина размаха синусоидального напряжения) на входе и выходе схемы (для измерения рекомендуется пользоваться электронными курсорами), номинальное значение выходного напряжения измерить вольтметром PV1,


номинальное значение выходного напряжения – приравнять Е1.  Коэффициент стабилизации можно рассчитать по следующему соотношению:

.

 Сравнить результаты. Как увеличить коэффициент стабилизации?

3.6 Снять и построить нагрузочную характеристику стабилизатора   Uвых =f(Rн). Сопротивление нагрузки стабилизатора изменять в таких пределах, чтобы ток через стабилитрон не превышал минимального и максимального значений тока. Объяснить полученную характеристику.

3.7 Провести предварительный расчет компенсационного стабилизатора приведенного на рис. 3.3, исходные данные индивидуальных заданий в Приложении Г, Д.

Сопротивление резистора R1 определяется по соотношению:

,

где, ,  .

Для расчета параметрического стабилизатора (R2, VD1) рекомендуется из Приложения Б выбрать стабилитрон с напряжением стабилизации равным примерно половине .

Расчет делителя напряжения:

,

.

где, .


Рис.3.3

 

3.8 В системе ASIMEC создать модели выбранного стабилитрона (см п.3.1) и биполярных транзисторов VT1, VT2 по шаблону:

.model KT315B npn (Bf=60 Br=2 RB=5 RC=1 RE=2 IS=7E-10 VJ=1).

 В шаблоне изменяемые параметры модели и тип биполярного транзистора (Приложение Г) выделены жирным шрифтом.

3.9 В системе ASIMEC собрать схему компенсационного стабилизатора по рис.3.3. Запустить моделирование, измерить напряжение на нагрузке, в случае необходимости скорректировать величину резистора R3 для получения напряжения нагрузке в соответствии с индивидуальным заданием.

3.10 Определить коэффициент стабилизации схемы (см п.3.5).

3.11 Снять и построить нагрузочную характеристику стабилизатора Uвых=f(Rн), сопротивление нагрузки рекомендуется изменять в пределах от 0,4Rн до 2Rн. Объяснить результаты.

3.12 Экспериментально определить  к.п.д. схемы (см п. 3.4) в номинальном режиме.

3.12 Сравнить основные характеристики параметрического и компенсационного стабилизаторов.

 


 4.  Содержание отчета

 Отчет должен содержать все пункты программы работы, исследуемые схемы, необходимые таблицы и графики, ответы на контрольные вопросы.

 5. Контрольные вопросы

5.1 Поясните назначение элементов на схеме рис. 3.3.

5.2 Какое минимальное напряжение может быть на входе компенсационного стабилизатора?

5.3 Поясните работу параметрического и компенсационного стабилизаторов в режиме холостого хода и в режиме короткого замыкания нагрузки.

5.4 Каким образом по ВАХ стабилитрона можно определить его динамическое сопротивление?

5.5 Чем отличается режим работы стабилитрона и стабистора?

 6. Список литературы

6.1 http://spice.distudy.ru/identification/zener/index.html

6.2 Денисов Н.П., Шарапов А.В., Шибаев А.А. Электроника и схемотехника. Часть 2. – Томск, 220 с.


Приложение А

№ варианта

U вых ном, В

R н min, кОм

U вх ном, В

U вх, %

1

3,0

0,3

8

10

2

3,3

0,4

9

10

3

3,9

0,4

9

10

4

4,7

0,3

10

10

5

5,6

0,5

11

15

6

6,8

0,7

13

15

7

8,2

1,3

14

15

8

9,1

2,0

16

10

9

9,6

2,2

16

15

10

13

3,0

19

15

11

15,0

3,5

21

15

12

16,0

4,0

23

15

13

18,0

5,0

25

20

14

20,0

5,5

26

15

15

22,0

6,0

28

20

16

24,0

6,5

30

20

17

91,0

10,0

120

20

18

6,8

1,0

15

20

19

8,2

2,0

1,8

10

20

13,0

3,5

21

20

21

15,0

4,0

25

20

22

15,0

4,0

25

15

23

18,0

5,5

27

15

24

20,0

6,0

30

20

Варианты индивидуальных заданий


Приложение Б

Тип стабилитрона

Uст.ном
B

Iст.ном.
мA

Рмакс.
мBт

Uст.

rст.

Iст.

Параметры модели стабилитрона

BV,
В

IBV,
мА

RS,

Ом

мин
B

мах
B

мин
мA

мах
мA

КС130Д1

3,0

3,0

50

2,8

3,2

180

0,25

16,7

2.46

1.1

171.4

КС133А

3,3

10,0

300

2,97

3,63

65

3,0

81

2.65

3.67

62.4

КС139А

3,9

10,0

300

3,51

4,29

60

3,0

70

3.3

3.68

57.4

КС147А

4,7

10,0

300

4,23

5,17

56

3,0

58

4.14

3.67

53.4

КС156А

5,6

10,0

300

5,04

6,16

46

3,0

55

5.14

3.68

43.4

КС168А

6,8

10,0

300

6,12

7,48

7

3,0

45

6.73

3.68

4.43

КС182А

8,2

5,0

150

7,6

8,8

14

3,0

17

8.13

1.84

8.86

КС191А

9,1

5,0

150

8,5

9,7

18

3,0

15

9.01

1.84

12.86

КС196А

9,6

5,0

200

9,1

10,1

18

3,0

20

9.51

1.84

12.86

Д814Д

13,0

5,0

340

11,5

14

18

3,0

24

12.91

1.84

12.86

КС215Ж

15,0

2,0

125

13,5

16,5

70

0,5

8,3

14.86

0.736

57.16

КС216Ж

16,0

2,0

125

15,2

16,8

70

0,5

7,8

15.86

0.736

57.16

КС218Ж

18,0

2,0

125

16,2

19,8

70

0,5

6,9

17.86

0.736

57.16

КС220Ж

20,0

2,0

125

19

21

70

0,5

6,2

19.86

0.736

57.16

КС222Ж

22,0

2,0

125

19,8

24,2

70

0,5

5,7

21.86

0.736

57.16

КС224Ж

24,0

2,0

125

22,8

25,2

70

0,5

5,2

23.86

0.736

57.16

КС291А

91,0

1,0

250

86

96

700

0,5

2,7

90.3

0.37

674.3

Характеристики и параметры модели стабилитронов

Uст.ном, Iст.ном. – номинальные значения напряжения и тока стабилизации стабилитрона (точка А на рис. 1),

Рмак. – максимальная рассеиваемая мощность стабилитрона,

rст – динамическое сопротивление стабилитрона,

BV – напряжение обратного пробоя стабилитрона,

IBV – начальный ток пробоя,

RS – объемное сопротивление стабилитрона.


Приложение В

Параметры модели стабилитрона

Обозначение

Параметр

IS

Ток насыщения

RS

Объемное сопротивление

N

Коэффициент неидеальности

TT

Время переноса заряда

CJO

Барьерная емкость при нулевом смещении

VJ

Контактная разность потенциалов

M

Коэффициент плавности перехода

EG

Ширина запрещенной зоны

XTI

Температурный коэффициент тока насыщения

FC

Коэффициент нелинейности барьерной емкости

BV

Напряжение обратного пробоя

IBV

Начальный ток пробоя

 

Более подробная информация о модели и параметрах модели стабилитрона по адресу: http://spice.distudy.ru/identification/zener/index.html


Приложение Г

Параметры модели биполярных транзисторов

№ варианта

Обозначение транзистора

Тип транзистора

(Bf)

Rб, Ом

(RB)

Rэ, Ом

(RE)

Rк, Ом

(RC)

1

VT1

КТ815А

40

2,1

0,9

0,4

VT2

КТ315Б

60

5

2

1

2

VT1

КТ815Б

40

2

0,9

0,4

VT2

КТ3102Ж

100

3

1

0,6

3

VT1

КТ815В

40

2

0,9

0,4

VT2

КТ315Г

60

5

2

1

4

VT1

КТ815Г

30

2,1

0,9

0,4

VT2

КТ3102А

100

3

1

0,6

5

VT1

КТ817Д

25

1,5

0,7

0,3

VT2

КТ3102Д

200

3

1

0,6

6

VT1

КТ817Б

25

1,5

0,7

0,3

VT2

КТ315Е

50

5

2

1

7

VT1

КТ817В

25

1,5

0,7

0,3

VT2

КТ3102А

100

3

1

0,6

8

VT1

КТ817Г

25

1,5

0,7

0,3

VT2

КТ503Б

80

2,5

1,2

0,5

9

VT1

КТ831А

25

1,8

0,6

0,3

VT2

КТ3102В

200

3

1

0,6

10

VT1

КТ831Б

25

1,5

0,7

0,3

VT2

КТ503Г

80

2,5

1,2

0,5

11

VT1

КТ698А

20

1

0,5

0,2

VT2

КТ503Д

40

2,5

1,2

0,5

12

VT1

КТ698Б

30

1

0,5

0,2

VT2

КТ503Е

40

2,5

1,2

0,5

13

VT1

КТ698В

50

1

0,5

0,2

VT2

КТ3102А

100

3

1

0,6

14

VT1

КТ698Г

50

1

0,5

0,2

VT2

КТ3102Б

200

3

1

0,6

15

VT1

КТ6117А

80

1,9

0,8

0,5

VT2

КТ3102В

200

3

1

0,6

16

VT1

КТ6114А

80

1,5

0,8

0,4

VT2

КТ503Б

80

2,5

1,2

0,5

17

VT1

КТ6110В

70

1,8

0,9

0,5

VT2

КТ3102А

100

3

1

0,6


Продолжение Приложения Г

№ варианта

Обозначение транзистора

Тип транзистора

(Bf)

Rб, Ом

(RB)

Rэ, Ом

(RE)

Rк, Ом

(RC)

18

VT1

КТ639А

40

2,4

1,5

0,7

VT2

КТ3102В

200

3

1

0,6

19

VT1

КТ815Б

40

2

0,9

0,4

VT2

КТ503Г

80

2,5

1,2

0,5

20

VT1

КТ6117А

80

1,5

0,7

0,3

VT2

КТ315А

30

5

2

1

21

VT1

КТ6117А

80

1,9

0,8

0,5

VT2

КТ503Б

80

2,5

1,2

0,5

22

VT1

КТ639А

40

2,4

1,5

0,7

VT2

КТ315А

30

5

2

1

23

VT1

КТ6110В

70

1,8

0,9

0,5

VT2

КТ503Е

40

2,5

1,2

0,5

24

VT1

КТ698Б

30

1

0,5

0,2

VT2

КТ3102В

200

3

1

0,6


Приложение Д

Варианты индивидуальных заданий для компенсационного стабилизатора

№ варианта

Е1, В

Uвых, В

Rн, Ом

U вх, %

1

15

8

130

15

2

15

9

150

10

3

16

10

160

15

4

16

9

130

10

5

18

12

200

15

6

18

13

200

10

7

20

14

240

10

8

21

15

250

10

9

22

16

300

10

10

24

17

330

15

11

26

18

330

10

12

27

20

390

10

13

30

22

420

15

14

31

24

450

10

15

33

26

500

10

16

35

28

510

10

17

36

30

600

10

18

38

32

680

10

19

40

34

710

10

20

42

35

820

10

21

20

14

280

10

22

22

14

210

10

23

24

15

270

10

24

27

15

200

10


4.
 ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА  №3

ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ  УСИЛИТЕЛИ  И  ГЕНЕРАТОРЫ

ГАРМОНИЧЕСКИХ  КОЛЕБАНИЙ

4.1 Цель работы: исследование характеристик избирательного усилителя с параллельным и последовательным колебательным контуром и построение LC- и RC-генераторов  гармонических  колебаний.

 4.2 Программа работы:  

4.2.1 Собрать избирательный усилитель с параллельным колебательным контуром (рис.3.1, где N - номер варианта от 0 до 25). Снять                              ЛАЧХ и ЛФЧХ, задавая диапазон изменения частоты от 100 кГц до 10 МГц. Оценить резонансную частоту, коэффициент усиления на частоте резонанса и добротность каскада. Добротность определяется отношением резонансной частоты к полосе пропускания на уровне 3 дБ.

      

Рис. 4.1


4.2.2. Исследовать частотную характеристику избирательного

усилителя с последовательным колебательным контуром (рис.4.2). Диапазон изменения частоты установить от 1 до 109 Гц. Оценить избирательность усилителя по отношению ко второй гармонике резонансной частоты.

Рис. 4.2

 4.2.3. Собрать трехточечный LC-генератор по схеме Колпитца (рис.4.3). Пронаблюдать работу схемы. Оценить амплитуду и частоту генерируемых колебаний. Объяснить явления, которые происходят при замене резистора R1 номиналом 5 кОм на резисторы номиналом 4 кОм и 6 кОм?

Рис. 4.3


4.2.4. Собрать пассивную цепь (рис.4.4) и снять ее ЛАЧХ И ЛФЧХ (логарифмические амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики) с помощью плоттера. Принять R1=R2=(20+N) кОм, С=1000 пФ. Зафиксировать частоту квазирезонанса и сравнить ее с расчетным значением (wo=1/RC). Оценить коэффициент передачи на этой частоте.

Рис. 4.4

4.2.5. Собрать и испытать генератор гармонических колебаний с мостом Вина (рис. 4.5).  Источник напряжением 5 В используется  совместно с диодом  для  ограничения  амплитуды  колебаний. Оценить частоту и амплитуду генерируемых колебаний. Во сколько раз амплитуда колебаний на неинвертирующем входе ОУ меньше, чем на выходе?

Рис. 4.5


   4.3. Контрольные вопросы:

1) назовите известные вам области применения избирательных усилителей;

2) поясните различие между фильтрами верхних и нижних частот;

3) нарисуйте зависимость от частоты модуля комплексного сопро-тивления последовательного и параллельного колебательных контуров;

4) сформулируйте условия баланса фаз и амплитуд, необходимые для возникновения колебаний в автогенераторах?

  1.  какие средства используются для получения хорошей формы синусоидальных колебаний в генераторах с мостом Вина?

PAGE  1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64187. Формирование творческого мышления обучающихся на занятиях по специальным учебным предметам в колледже 5.35 MB
  Цель исследования: выявить и обосновать наиболее эффективные методы формирования творческого мышления студентов в колледже. Объект: творческое мышление студентов. Предмет: психолого-педагогические способы формирования творческого мышления студентов.
64188. Технология литья несъемных протезов 578.9 KB
  Задачи — ознакомиться с процессом литья в ортопедической стоматологии, в частности с новыми основными и вспомогательными стоматологическими материалами, современными методами и этапами литья. Выявить наиболее часто встречающиеся ошибки на различных этапах литья.
64189. Повышение качества предоставляемых услуг в гостеприимстве 4.68 MB
  Теоретические основы качества в индустрии гостеприимства. Управление персоналом как способ повышения качества услуг гостиничного предприятия. Влияние качества гостиничных услуг на конкурентоспособность предприятия.
64190. История становления бухгалтерского учета в России и перспективы его развития (на примере ОАО «Автоприцеп-КАМАЗ») 2.83 MB
  Цель данной работы состоит в том, чтоб исследовать историю бухгалтерского учета в России, а также перспективы его развития. Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: рассмотреть основные этапы развития бухгалтерского учета...
64191. Технологический процесс восстановления головки блока цилиндров двигателя автомобиля Камаз-740 2.35 MB
  В настоящее время происходит разукрупнение автомобильных заводов поскольку в условиях современного рынка большие площади и дороговизна энергоресурсов делают такие предприятия нерентабельными и убыточными. Анализ существующей организации труда на объекте проектирования...
64192. Визначення оптимального складу МТП для виробничого підрозділу СФГ «Никоненко» Вовчанського району Харківської області 2.35 MB
  Ефективне використання машинно-тракторного парку залежить від відповідної матеріально-технічної бази. Техніко-економічна характеристика господарства СФГ Никоненко розташоване в східній частині Вовчанського району Харківської області.
64193. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОТДЕЛЕНИЯ ПО СБОРКЕ КОЛЕСНЫХ ПАР ЭЛЕКТРОВОЗА KZ4A 1.98 MB
  Понятие железная дорога обозначает оборудованную рельсами полосу земли либо поверхности искусственного сооружения тоннель мост эстакада которая используется для движения рельсовых транспортных средств.
64195. Разработка веб-приложения, обладающего минимальным набором необходимых функций для электронной библиотеки 8.73 MB
  Электронные библиотеки - принципиально новая, многообещающая, перспективная форма бытования библиотеки в информационном обществе, основное назначение которой заключается в совершенствовании библиотечного обслуживания.