Электротехника пәнінен лабораториялық жұмыстар

Жоспар
Кіріспе

1 Операциялық күшейткішің сипаттамалары
2 Операциялық күшейткіш негізіндегі дифференциалды және интегралды схемалар.
3 Биполярлық транзисторды зертеу
4 Жартылай өткіш диодтар
5 Дешифраторды зерттеу
6 Мультиплексорды зерттеу

Интегралды операциялық күшейткішті сипаттайтын негізгі параметрлер:
1. Орташа кіріс тогы Iêið. Операциялық сигнал түспей тұрған кезде, оның кіріс ұштарында, биполярлық транзистордың базалық кіріс токтарымен шарттасқан ток өтеді. Кіріс сигналдың ішкі кедергіснен өткен кіріс токтар, ОК – тің кірісінде құрама кернеуді пайда болдырады. Олар ОК – тің кіріснде сигнал жоқ кезде шығысындағы кернеуді пайда бодырады. Идеалды ОК – дегі кіріс токтардың бір – бірінен айырмашылығы 10 – 20% болғандықтан кернеудің компенсациясы қиындау. ОК – тің кіріс токтарын, инверсиялық I1 және инверсиялық емес I2 кірісіндегі токтардың арифметикалық орташасы деп алуға болады.
Анықтамаларды бұл мәліметтердің модулі берілген.
3. Тұрақты токтағы кернеудің күшейту коэффициенті. Бұл параметр ОК – тің негізгі функциясын кіріс сигналдарын күшейтуді сипаттайды. Иедалды күшейткіштерде күшейту коэфициенті шексіздікке ұмтылады. 2 – суреттегі схемада ОК – тің кернеу бойынша күшейту коэффициенті мына формуламен анықталады:

4. Кернеудің ығысуы Uû¹. ОК – тің шығысындағы керну нөлге тең болу үшін, кірісіне Uñì – нің мәнін беру керек. Күшейту коэффициенті және кірісінде кернеу жоқ кезде, шығысындағы кернеуді Uшығ білсек кернеудің ығысуын анықтай аламыз.

Пән: Электротехника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 33 бет
Таңдаулыға:

ЛАБОРАТОРИЯЛЫҚ ЖҰМЫС №
Операциялық күшейткішің сипаттамалары.

Жұмыстың мақсаты:
− Операциялық күшейткіштің (ОК) кіріс токтарын өлшеу;
− Операциялық күшейткіштің кіріс токтарының айырмашалаған және
орташа мәнін анықтау;
− Операциялық күшейткіштің кернеулік ығысуын өлшеу;
− Операциялық күшейткіштің дифференциалды кіріс кедергісін өлшеу;
− Операциялық күшейткіштің шығысындағы кедергіні есептеу;
− Оперциялық күшейткіштің шығысындағы кернеудің өсу жылдамдығын
анықтау;

Кұралдар және элементтер.

Вольтметр.
Амперметр.
Осциллограф.
Функционалды генератор.
Керену көзі.
LM741 типті ОК.
Резисторлар.

Теориядан қысқаша мәліметтер.

Интегралды операциялық күшейткішті сипаттайтын негізгі параметрлер:
1. Орташа кіріс тогы Iêið. Операциялық сигнал түспей тұрған кезде,
оның кіріс ұштарында, биполярлық транзистордың базалық кіріс токтарымен
шарттасқан ток өтеді. Кіріс сигналдың ішкі кедергіснен өткен кіріс токтар,
ОК – тің кірісінде құрама кернеуді пайда болдырады. Олар ОК – тің кіріснде
сигнал жоқ кезде шығысындағы кернеуді пайда бодырады. Идеалды ОК – дегі
кіріс токтардың бір – бірінен айырмашылығы 10 – 20% болғандықтан кернеудің
компенсациясы қиындау. ОК – тің кіріс токтарын, инверсиялық I1 және
инверсиялық емес I2 кірісіндегі токтардың арифметикалық орташасы деп алуға
болады.

2. Кіріс токтардың айырмашылығы

Анықтамаларды бұл мәліметтердің модулі берілген.
3. Тұрақты токтағы кернеудің күшейту коэффициенті. Бұл параметр ОК
– тің негізгі функциясын кіріс сигналдарын күшейтуді сипаттайды.
Иедалды күшейткіштерде күшейту коэфициенті шексіздікке ұмтылады.
2 – суреттегі схемада ОК – тің кернеу бойынша күшейту
коэффициенті мына формуламен анықталады:

4. Кернеудің ығысуы Uû¹. ОК – тің шығысындағы керну нөлге тең болу
үшін, кірісіне Uñì – нің мәнін беру керек. Күшейту коэффициенті
және кірісінде кернеу жоқ кезде, шығысындағы кернеуді Uшығ
білсек кернеудің ығысуын анықтай аламыз.

5. Кіріс кедергісі Rêið. Кіріс кедергісі дифференциалды кіріс
кедергіден және синфазды сигналдағы кіріс кедергіден тұрады.
Биполярлық тарнзистор негізіндегі ОК – тің дифференциалды кіріс
кедергісі 10 кОм...10МОм аралығында жатады. Синфазды сигналдағы
кіріс кедергісі келесі формуламен анықталады:

Мұндағы:
синфазды кіріс кедергінің өсімі.
кіріс токтың орташа өсімі.
Дифференциалды кіріс кедергісі тең:

ОК – тің кірістері арасындағы кернеудің өзгеруі.
кірісіндегі токтың өзгеруі.
6. Шығыс кедергісі Rшығ. Интегралды ОК – де шығыс кедергісі
20...2000 Ом аралықта жатады. Rшығ. – шығыс сигналының
амплитудасын кішірейтеді.
7. Шығыс кернеудің өсу жылдамдығы Vшығ келесі формуламен
анықталады:

Мұндағы:
Uшығ – ОК – тің шығыс кернеуі.
tо – шығыс кернеудің өсу уақыты.

Тәжірибелерді жүргізу реті.
1 – тәжірибе. Кіріс токтарды анықтау.
1 – суреттегі схеманы қосып ОК – тің кіріс токтарын өлшеңіз. өлшеу
нәтижесінен кіріс токтардың орташы мәнін және кіріс токтардың айырымдылығын
анықтаңыз.

1 – сурет.

2 – тәжірибе. Кернеу ығысуын анықтау.
2 – суреттегі схемадағы вольтметрдің көрсетуін тәжірибелердің нәтижелері
тарауына жазаңыз. Кенеу ығысуын Uы ОК – тің күшейту коэффициентін
пайдаланып табыңыз.

2 – сурет

3 – тәжірибе. Кіріс және шығыс кедергілерді өлшеу.
3 – суреттегі схемадан кіріс токты Iкір және шығыс кернеуді Uшығ анықтаңыз.
Схемадағы кілтті ауңыстырып Iкір токтың мәнін алыңыз. Кіріс кернеудің,
токтың өзгеруін және дифференциалды кіріс кедергісін есептеңіз.

3 – сурет

4 – тәжірибе. Шығыс кернеудің өсу жылдамдығын өлшеу.
4 – суреттегі схемадағы осцилографтың шығыс кернеуін алыңыз. Шығыс
кернеудің өсу жылдамдаған және тұрақтану уақытын осциллограмма арқылы
анықтаңыз.
4 – сурет

Тәжірибелердің нәтижелері.

1 – тәжірибе.
Инверсиялық емес кіріс ток І1
өлшеу
Инверсиялық кіріс ток І2

өлшеу
Орташа кіріі тогы Ікір
есептеу
Кіріс токтардың айырымдылығы
есептеу

2 – тәжірибе.
Күшейткіштің шығыс кернеуі Uшығ
өлшеу
Схеманың күшейту коэффициенті Ку
есептеу
Керенудің ығысуы Uы
есептеу

3 – тәжірибе.
Кілті ауыстыру алдындағы кіріс тогы Ікір мкА
өлшеу
Кілтті ауыстырғаннан кейінгі кіріс тогы Ікір мкА
өлшеу
Кіріс кедергісінің өзгеруі, мВ
есептеу
Кіріс токтың өзгеруі, мкА
есептеу
Дифференциалды кіріс кедергісі, Ом
есептеу

4 – тәжірибе.
Шығыс кернеу Uшығ
өлшеу
Шығыс кернеудің тұрақтану уақыты
өлшеу
Шығыс кернеудің өсу жылдамдығы
есептеу

Бақылау сұрақтары.

1. ОК – тің жұмыс істеу принципі.
2. ОК – тің кіріс және шығыс кедергілерінің мәндерін салыстырыңыз.
3. Шығыс кернеудің өсу жылдамдығы нені сипаттайды.
4. Кіріс токтардың айырымының пайда болу себебі.

ЛАБОРОТОРИЯЛЫҚ ЖҰМЫС №
Операциялық күшейткіш негізіндегі дифференциалды және
интегралды схемалар.

Жұмыстың мақсаты:
− ОК негізіндегі интегратордың схемасын зерттеу.
− Интегратордың шығыс сигналына схемадағы параметрлердің әсерлерін
есептеу.
− ОК негізіндегі дифференциаторды зерттеу.
− Дифференциатордың шығыс сигналына кіріс әсерлерді талдау.

Кұралдар және элементтер:

Осциллограф
Функционалды генератор
Операциялық күшейткіштер LM741
Резисторлар
Конденсаторлар

Теориядан қысқаша мәлімет.

Операциялық күшейткіш негізінде идеалды интеграторды (1 – сурет)
құрастыруға болады. Оның шығыс кернеуі Uшығ кіріс кернеуі Uкір келесі
қатынаспен байланысқан.

Схеманың кемшілігі – ОК – тің кіріс токтарына және кернеуінің ығысуына
сертті шығыс кернеудің дрейфі.
Егер конденсаторда С үлкен кедергімен резисторды R2 қоссақ, онда бұл
құбылысты азайтға болады (2 – сурет). Конденсатор зарядталғаннан кейінгі
немесе конденсатордан өткен ток нөлге тең болғанда, ОК – тің қанағаттануын
кері байланыстағы резистор R2 болдырмайды. Кері кернеу Uкір амплитудасымен
өзгергендегі шығыс кернеу мына өрнекпен анықталады.

Өту процессінің бастапқы интегралында шығу кернеудің өзгеруі сызықты,
сондықтан шығыс кернудің өзгеру жылдамдығын келесі фромуламен анықтауға
болады.

Дифференциатордың шығысындағы кернеу тең:

1 – сурет

2 – сурет
Тәжірибелерді жүргізу реті.

1 – тәжірибе. Инегратор схемасындағы өтпелі процесс.
3 – суреттегі схеманың кірісіндегі тізбекті тіктөртбұрышты импульс
түріндегі керенуді берген жағдайда, схеманың кіріс және шығыс кернеулерін
осциллограммадан алыңыз. Кіріс кернеудің амплтудасы арқылы шығу кернеудіңң
өзгеру жылдамдығын анықтаңыз. Тұрақталған процесте шығу кернеудің
амплитудасын өлшеңіз.

2 – тәжірибе. ОК негіздегі диференциатордың өтпелі процесі.
Осциллограммадан схеманың 4 – суреттегі кіріс және шығыс кернеулерді
сызып алыңыз. Алынған осциллограммалар арқылы кіріс кернеулердің өзгеру
жылдамдығын және шығыс кернеудің амплитудасын анықтаңыз. Нәтижелерін
тәжірибелердің

3 – сурет

4 – сурет

Бақылау сұрақтары.

1. ОК негізіндегі интегратордың жұмыс істеу прнципі.
2. ОК негізіндегі дешифратордың жұмыс істеу принципі.
3. 3 – суреттегі схемадағы R2 кедергісінің ролі.
4. Өту процессінің (4 – сурет) қай параметрлеріне R2 кедергісі әсер етеді.
5. Шығыс кернеудің өзгеру жылдамдығы (3 – сурет) схемада, қай
компоненттердің параметрлеріне байланысты.
6. Кіріс және шығыс кернеулер арасындағы 3,4 – суретке байланысты
шығарыңыз.
7. Не себептен 4 – суреттегі схема дифференциалды каскад болып саналады.
ЛАБОРОТОРИЯЛЫҚ ЖҰМЫС №
Биполярлық транзисторды зертеу.

Жұмыстың мақсаты:
− База – эмиттер керенуінің және база тогының коллектор тогына
қатынасын зерттеу;
− Коллектор тогының тұрақты токтағы күшейту коэффициентіне
қатынасын талдау;
− Кыршу (отсечки) режиміндегі биполярлық транзистордың жұмысын
зерттеу.

Құралдар және элементтер.

Биполярлық транзистор 2N3904
ЭҚК – нің тұрақты көзі
ЭҚК – нің айнымалы көзі
Амперметр
Вольтметр
Осциллограф
Резисторлар

Теориядан қысқаша мәліметтер

Зерттелетін схема 1 – суретте көрсетілген. База тогының
коллектор тогына қатынасы токтың статикалық коэффициентін анықтайды:

Коллекторлық ток өсімінің базалық ток өсіміне қатынасы токтың өткізу
коэффициентін анықтайды:

Коллектор – эмиттердегі кернеулердің тіркелген мәнінде транзистордың
жалпы эмиттер схемасында дифференциялдық кіріс кедергісі анықталады:

Транзистордың параметрлері арқылы транзистордың жалпы эмиттер
схемасында дифференциялдық кіріс кедергісі тең:

мұндағы: - жартылай өткізгіштің базалық аймағындағы таралған
кедергісі; - база – эмиттер өтудің дифференциялдық кедергісі, .
Бұл жердегі - эмиттердегі миллиампермен өлшенетін тұрақты ток.
болғандықтан (4) өрнек келесі түрде жазылады:

Тәжірибенің жүргізу реті.

1 – тәжірибе. Транзистордағы токтың статикалық коэффициентін анықтау.
1) 1 – суреттегі схеманы іске қосып, коллектор – эмиттер кернеуін, база
тогын және коллектор тогын жазып алыңыз. Сөйтіп транзистордың өту
коэффициентін анықтаңыз.
2) Схемадағы ЭҚК көзін 2,68В – қа дейін өзгертіп а) пунктін
қайталаңыз.
3) Схемадағы ЭҚК көзін 5В – қа дейін өзгертіп а) пунктін қайталаңыз.

1 – сурет
2 – тәжірибе. Коллектордың кері тогын өлшеу.
1 – суреттегі схемада мәнін 0 – ге орнатып, берілген коллектор –
эмиттер кернеуін және база ток арқылы коллектор тогын өлшеп.
Тәжірибелердің нәтижелерін тарауға жазыңыз.
2 – сурет
3 – тәжірибе. Транзистордың жалпы эмиттер схемасындағы шығыс
сипаттамаларын алу.
1) Тәжірибелердің нәтижелерін тараудағы 1 – кестені және
мәндеріне лайықты коллектор тогын өлшем толтырыңыз.
тәуелділігінің графигін тұрғызыңыз.
2) 2 – суреттегі схемадан осциллограмма экранынан транзистордың шығыс
сипаттамаларын сызып алыңыз. 1 – кестедегі мәндерін қойып
осциллограммадағы шығыс сипаттамаларын алыңыз.
3) Шығыс сипаттамадан өту коэффициенті, базалық ток - ден
- ге дейін өзгергенде және анықтаңыз.

4 – тәжірибе. Транзистордың жалпы эмиттер схемасындағы кіріс
сипаттамаларын алу.
1) 1 – суреттегі схемада мәнін 10В орнатып әр түрлі
мәндеріне лайықты база тогын , база – эмиттер керенеуін ,
эмиттиер тогын алыңыз.
2) Тәжірибелер нәтижелерін тараудағы 2 – кестге толтырыңыз және
тәуелділігінің графигін тұрғызыңыз.
3) 3 – суреттегі схеманы қосып кіріс сипаттасын сызып алыңыз.
Транзистордың базалық тогы - ден - ге дейін өзгергенде
транзистордың кіріс кедергісін сипаттаңыз .

3 – сурет

Тәжірибелердің нәтижелері.

1 – тәжірибе
1) ЭКҚ кернеу көзі
База тогы
өлшеу
Коллектор тогы
өлшеу
Коллектор – эмиттер кернеуі
өлшеу
Статикалық өту коэффициенті
есептеу
2) ЭКҚ кернеу көзі
База тогы
өлшеу
Коллектор тогы
өлшеу
Коллектор – эмиттер кернеуі
өлшеу
Статикалық өту коэффициенті
есептеу
3) ЭКҚ кернеу көзі
База тогы
өлшеу
Коллектор тогы
өлшеу
Коллектор – эмиттер кернеуі
өлшеу
Статикалық өту коэффициенті
есептеу

2 – тәжірибе
Коллектордың кері тогы
өлшеу
База тогы
өлшеу
Коллектор – эмиттер кернеуі
өлшеу

3 – тәжірибе
1 – кесте
Ек(В)
Еб(В) Іб(мкА) 0,1 0,5 1 5 10 20
1,66
2,68
3,68
4,68
5,7

Токтың өту коэффициентін
есептеу

4 – тәжірибе
2 – кесте
Еб(В) Іб(мкА) Uбэ(мВ) Ік(мА)
1.66
2.68
3.68
4.68
5.7

Бақылау сұрақтары.

1. Транзистордың коллектор тогы неге байланысты?
2. коэффициенті коллектор тогына байланысты ма?
3. Кіріс сипаттама арқылы не деуге болады?
4. Шығыс сипаттамма арқылы не деуге болады?
5. Кіріс сипаттаманың кез – келген нүктесінде rêið мәндері тең бе?
6. Эмиттер тогыныңғ кез келген мәнінде rý мәндері тең бе?

ЛАБОРОТОРИЯЛЫҚ ЖҰМЫС №
Жартылай өткіш диодтар.

Жұмыстың мақсаты:
– р – n өткізгіш диодтың вольтамперлік сипаттамасын тұрғызыу,өтудің
тура және кері ығысудағы кернеуі мен тогын зерттеу.
– Жартылай зерттеу.
– Тұрақты және айнымалы токтағы диодтың кедергісін талдау.
– Вольтамперлік сипаттамадағы кернеу иілісін өлшеу.

Құралдар және элементтер.

Функционалды генератор.
Мультиметр.
Осциоллограф.
Тұрақты кернеудің көзі.
Диод 1N4001.
Резисторлар.

Теориядан қысқаша мәліметтер.

Әртүрлі деңгейдегі құралдармен жабдықталғанда ситуацияларды модельдеу
мүмкіндігі және осы деңгейдегі өлшеу әдістерін меңгеру Electronics
Workbench – тің артықшылығына жатады. Осы ситуацияларды жартылай өткізгіш
диодтың вольтамперлік сипатамасын өлшеу мысалдарында қарастырайық.
Әртүрлі шамада кернеу көзін резистор арқылы диодтқа қосып, диодтың
кернеуін өлшеу әдісі 1-суреттегі схемада көрсетілген. Бұл кезде диодтың
тоғы мына өрнектен анықталады

мұндағы :
Іm – тура бағыттағы диодтың тоғы;
E – ток көзінің кернеуі;
Um – тура бағыттағы диодтың кернеуі.
Сол схемадағы (1-сурет) диодтың қосу полюстарын ауыстырсақ, онда кері
бағыттағы диодтың вольтамперлік сипаттамаларын алуға болады.
Диодтың тогы тең:

мұндағы:
Іk – кері бағыттағы диодтың көзі;
Uk – кері бағыттағы диодтың кернеуі.
Бір номиналды резистор кедергілердің ауытқуына байланысты осы
әдістердің өлшеу дәлдігі төмен. Жоғары дәлдікпен сипаттамаларды алу үшін,
бір мультиметр пайдлана отырып, алдымен 1-суреттегі схемада кернеуін өлшеп,
кейіннен 2 – суреттегі схемада токты өлшеу керек. Мультиметр вольтметр және
амперметр ретінде пайдаланады.
Егер сізде вольтметр және амперметр болса, онда жұмысыңыз
жеңілденеді.Оларды 3 – суреттегі схема бойынша қосып, бірден токтың және
кедергінің өзгеруін көруге болады.
Осциллогтраф (4 – сурет) арқылы вольтмаперлік сипаттаманы тез және
ыңғайлы түрде зерттеуге болады. Осы қосу бойынша осциллографтың көлденең
өсінде кернеу, ал тік өсінде диодтағы ток жатады.
1 Ом резистордағы кернеу, вольтпен өлшенетін, санды түрде диодтан
өткен токқа, ампермен өлшенетін, тең ( I===U), сондықтан тік
өстен токтың мәнін тікелей алуға болады. Егер осциллографта ВА режим
алынса, онда осциллографтың экранында вольтамперлік сипаттаманы көруге
болады (1,2,3,4 сурет).

1 – сурет
2 – сурет
3 – сурет

4 – сурет
Сызықты еместіктен диодты кедергі ретінде (сызықты резистор)
сипаттауға болмайды. Диодтың кернеуі мен одан өткен токтың байланысы UI,
статикалық кедергі деп аталаын, токтың мәніне байланысты.
Егер диодта токтың маңызды тұрақты шамасына шағын айнымалы шама жатса
(бұл кезде элемент кіші сигнал режимінде жұмыс істеп жатыр дейді), онда
dUdI байланысты дифференциялды (немесе динамикалық) кедергі деп атайды.
Динамикалық кедергінің мәні сипаттамадағы жұмыс нүктесін анықтайтын,
диодтағы токтың тұрақты шамасына байланысты.

Тәжірибелерді ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.