2015-09-07
519
ЕЛЕКТРОННІ ПРИЛАДИ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до лабораторних робіт з дисципліни
для студентів
напряму підготовки 6.050901
„Радіотехніка”
всіх форм навчання
Затверджено радою радіотехнічного факультету
Київ
НТУУ"КПІ"
Електронні прилади [Текст]: метод. вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Електронні прилади» для студентів радіотехнічного факультету напряму підготовки 6.050901 „Радіотехніка” всіх форм навчання / Уклад.: С. М. Дяченко, В. О. Піддубний, В. М. Корбут – К.: 2012. – 76 с.
Гриф надано радою радіотехнічного факультету НТУУ „КПІ”
(Протокол № ___ від ___________ р.)
Рекомендовано навчально-методичною комісією радіотехнічного факультету
(Протокол № ___ від ___________ р.)
Н а в ч а л ь н е в и д а н н я
ЕЛЕКТРОННІ ПРИЛАДИ
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни
для студентів
напряму підготовки 6.050901
„Радіотехніка”
всіх форм навчання
Укладачі: Дяченко Станіслав Мефодійович
Піддубний Володимир Олексійович
Корбут Володимир Миколайович
|
|
|
Відповідальний
редактор Правда В.І., канд. техн. наук, проф.
Рецензент Видалко Є.М., канд. техн., наук, доц.
За редакцією укладачів
НТУУ «КПІ»
Радіотехнічний факультет
03056, Київ, вул. Політехнічна, 12, корп. 17
тел./факс (044)454-92-93
Зміст
Вступ......................................................………………….....……………....3
Виконання лабораторних робіт..................................................................4
Зміст та оформлення звіту..........................................................................4
Лабораторна робота 1
Дослідження тріода........…..............…………………………………......6
Лабораторна робота 2
Дослідження кремнієвого стабілітрона.........….....................……….....12
Лабораторна робота 3
Дослідження імпульсних властивостей напівпровідникового діода...…..............……………………………………………………………...16
Лабораторна робота 4
Дослідження вольт-амперних характеристик транзистора...................22
Лабораторна робота 5
Робота транзистора в ключовому режимі……………..………….…....27
Лабораторна робота 6
Дослідження базового елемента транзисторно-транзисторної логіки...….............…………………………………………….…………...........33
Лабораторна робота 7
Дослідження інтегральної мікросхеми диференціального підсилювачів......……………………………………………............………........….....45
Лабораторна робота 8
Комп’ютерне моделювання діодного ключа,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,…...55
Вступ
Основна мета методичних вказівок - сформувати у студентів навички проведення експериментальних досліджень компонентів радіоелектронної апаратури (електровакуумних тріодів, напівпровідникових діодів та стабі-літронів, біполярних транзисторів, цифрових та аналогових інтегральних мікросхем) та закріпити теоретичні знання отримані на лекціях.
|
|
|
Змістом даного видання є методичні вказівки до виконання та опис лабораторних робіт з курсу „Електронні прилади”. Оскільки питання теорії викладаються під час лекцій, то в вказівках відсутні теоретичні вступи до кожної лабораторної роботи, проте деякі теоретичні питання розглядаються при поясненні складних аспектів виконання лабораторних робіт.
Виконання лабораторних робіт
Перед виконанням лабораторних робіт студенти повинні самостійно вивчити відповідні розділи дисципліни за рекомендованою літературою і конспектом лекцій, зміст лабораторної роботи, порядок її виконання, ознайомитися з методикою підготовки приладів до роботи та проведення вимірювань за їх допомогою. Перед початком виконання кожної роботи студенти проходять перевірку, на якій повинні показати розуміння мети і змісту роботи. Студенти, які отримали незадовільну оцінку, до лабораторної роботи не допускаються. Приступати до виконання лабораторної роботи можна тільки з дозволу викладача. Результати виконання лабораторної роботи у вигляді графіків, осцилограм та інше пред’являються викладачу.
Зміст та оформлення звіту
У звіті необхідно відобразити:
- мету роботи;
- стислі теоретичні відомості;
- принципові електричні схеми експериментів;
- результати експерименту та розрахунків;
- осцилограми, графіки;
- аналіз отриманих результатів та висновки.
Звіти з лабораторних робіт виконуються кожним студентом індивідуально на окремих аркушах формату А4. Графіки будуються на міліметрівці з обов’язковим позначенням масштабу та розмірності вимірюваних величин на координатних осях. Схеми малюють акуратно, з допомогою радіотехнічного трафарету. У формулах та електричних схемах слід використовувати умовні позначення, які відповідають стандартам ЕСКД. Усі обчислення і результати розрахунків треба виконувати в одиницях міжнародної системи (СІ). Особливу увагу потрібно приділяти викладенню результатів аналізу отриманих даних та формулюванню висновків про роботу.
Титульний лист звіту виконують наступним чином:
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
НТУУ "КПІ" РТФ
Кафедра радіотехнічних пристроїв та систем
ЗВІТ
про лабораторну роботу з
дисципліни "ЕЛЕКТРОННІ ПРИЛАДИ"
___________________________________________
(назва роботи)
студента другого курсу, групи_________________
___________________________________________
(прізвище, ім’я та по-батькові)
Дата___________
Лабораторна робота 1
ДОСЛІДЖЕННЯ ТРІОДА
1. Мета і зміст роботи
Мета. Ознайомлення з фізичними основами роботи тріода 6Н1П, вивчення його характеристик та параметрів.
Зміст. В роботі досліджують анодні, анодно-сіткові, сіткові та сітково-анодні характеристики тріода. Визначають параметри тріода в робочій точці за характеристиками. За статичними анодними характеристиками і лінією навантаження будують робочу анодно-сіткову характеристику і порівнюють її з отриманою експериментально. Розраховують робочі параметри S роб та mроб. Вивчають струморозподіл в тріоді в різних режимах, розраховують коефіцієнт струморозподілу. Вивчають струм в колі сітки, коли її потенціал негативний. Визначають сітковий струм з переважаючою іонною компонентою.
2. Схема вимірювань
 |
Схема, вказана на рис. 1, дає можливість дослідити сімейства анодних І а = f (U а), анодно-сіткових І а = f (U с), сітково-анодних І с = f (U а), та сіткових І с = f (U с) характеристик тріода, дозволяє досліджувати розподіл електронного потоку між анодом і сіткою при різних значеннях позитивних потенціалів U а, та U с, а також визначити сітковий струм з переважаючою іонною компонентою. Нитка розжарення живиться від джерела змінної напруги 6,3 В. Анодне живлення змінюється від джерела постійної напруги 300 В. Анодний потенціал регулюється потенціометром Е а (0…300 В), а вимірювання – вольтметром 5. Анодний струм вимірюється міліамперметром 9. Коло керівної сітки живиться від джерела постійної напруги 30 В. Потенціал сітки регулюється потенціометром Е с (0…30 В) і вимірюється вольтметром 3. Струм сітки вимірюється міліамперметром 7. Полярність потенціалу сітки змінюється перемикачем Т4. При зніманні робочих характеристик тріода в анодне коло перемикачем П4 вмикають опір навантаження R 1 = 2,0 кОм.
|
|
|
При зніманні статичних характеристик цього опору в анодному колі немає, тобто перемикач П4 знаходиться в положенні 0. При дослідженні розподілу електронного потоку між анодом і сіткою перемикачем Т7 в положенні 5 В подається на анод тріода напруга від джерела 12 В, яка регулюється потенціометром 0…12 В і вимірюється вольтметром 8.
При визначенні сіткового струму з переважаючою іонною компонентою перемикачем Т2 в коло керівної сітки тріода вмикають опір R с = 3,6 мОм. При всіх інших дослідах перемикач Т2 повинен знаходитись в положенні 0. Під час вимірів необхідно підтримувати задані потенціали на електродах.
|
1. Зняти сімейство статичних анодних характеристик І а = f (U а) тріода для наступних значень потенціалів керівної сітки: U с = 0; -1; -2; -4; -6; +1; +2 В. При потенціалах керівної сітки U с = +1; +2 В одночасно зняти сітково-анодні характеристики І с = f (U а) тріода.
2. Зняти сімейство статичних анодно-сіткових характеристик тріода І а = f (U с) для наступних значень анодного потенціалу: U а = 50; 100; 150; 200 В. Потенціал керівної сітки змінювати від потенціалу замикання U с0, тобто коли струм І а = 0 до +2 В. При зміні потенціалу керівної сітки U с від 0 до +2 В одночасно зняти сімейство сіткових характеристик тріода І с = f (U с) для U а = 50; 100; 150; 200 В.
|
|
|
3. Ввімкнути перемикачем П4 в анодне коло опір R 1 = 2,0 кОм і зняти робочі анодно-сіткову І а = f (U с) і сіткову І с = f (U с) характеристики тріода при постійній напрузі живлення анодного кола Е а = 150 В.
4. Зняти характеристики І а = f (U с) та І с = f (U с) тріода при анодному потенціалі U а = 5 В. Перемикач Т7 перевести в положення 5 В. Перемикач Т2 має бути в положенні 0. Обидві характеристики знімати одночасно. Напругу U с змінювати від 0 до +9 В. Звернути увагу на початок характеристик при U с = 0… +2 В.
5. Зняти анодно-сіткову характеристику тріода І а = f (U с) при постійному значенні анодного потенціалу U а = 150 В (перемикачі Т7 в положенні 300 В, а Т2 в положенні 0). Ввімкнути в коло керівної сітки опір R с = 3,6 МОм (перемикач Т2 в положенні R с) і зняти анодно-сіткову характеристику І а = f (U с). Напругу на сітці змінювати від потенціалу замикання U с0 до U с = 0 В. Обидві характеристики знімати одночасно, вмикаючи і вимикаючи R с.
При негативних потенціалах керівної сітки в її колі тече струм, го-ловною частиною якого є іонна складова. Цей струм незначний, вимірювати його складно, тому залежність І с = f (U с) в цьому випадку визначають непрямим методом за допомогою анодно-сіткових характеристик. Ці характеристики знімають двічі: при R с = 0 і R с = 3,6 мОм. Вони зсунуті відносно одна одної на величину D U с, яка дорівнює падінню напруги на резисторі за рахунок протікання по ньому сіткового струму. Поділивши D U с на R с, можна визначити сітковий струм при негативних потенціалах керівної сітки.
4. Оброблення результатів вимірювань
1. Розрахувати малосигнальні параметри тріода S, R i, m в робочій точці перетину навантажувальної прямої з анодною характеристикою, знятою при напрузі на сітці U с = -1 В. Навантажувальну пряму побудувати для анодної напруги Е а = 150 В і R 1 = 2,0 кОм.
2. Розрахувати робочі малосигнальні параметри S роб та mроб для цієї ж робочої точки. Розрахунок вести за допомогою сімейства анодних характеристик.
3. Побудувати робочу анодно-сіткову характеристику тріода І а = f (U с) за допомогою сімейства анодних характеристик тріода І а= f (U а) і навантажувальної прямої, побудованої Е а = 150 В і R 1 = 2,0 кОм. Цю характеристику нанести на один графік з експериментальною робочою анодно-сітковою характеристикою, знятою в п. 3 завдання.
4. Обчислити робочу крутість характеристики S роб за допомогою експериментальної робочої анодно-сіткової характеристики для U с = -1 В.
5. За допомогою характеристик, знятих в п. 4 завдання, побудувати графік залежності коефіцієнту струморозподілу від напруги керівної сітки:
; U а=5B.
U с змінюється від 0 до +9 В. Вказати режим струморозподілу на окремих ділянках графіка.
6. Побудувати графік залежності струму сітки від значення негативного потенціалу сітки І с = f (U с) за результатами п. 5 завдання і методичними вказівками до цього пункту.
5. Зміст звіту
1. Схема для дослідження характеристик тріода.
2. Анодні І а = f (U а) і сітково-анодні І с = f (U а) характеристики тріода, зняті при різних потенціалах керівної сітки U с і R 1 = 0.
3. Розрахунок малосигнальних параметрів тріода S, R i, m в точці перетину навантажувальної прямої з анодною характеристикою, знятою при потенціалі сітки U с = -1 В.
4. Розрахунок робочих малосигнальних параметрів S роб та mроб для цієї робочої точки.
5. Анодно-сіткові І а = f (U с) і сіткові І с = f (U с) характеристики тріода, зняті при різних потенціалах анода U а і R 1 = 0.
6. Робоча анодно-сіткова І а = f (U с) характеристика, знята експериментально і робоча анодно-сіткова характеристика, побудована з допомогою сімейства статичних анодних характеристик тріода І а = f (U а) і навантажувальної прямої. Порівняти експериментальну і побудовану робочі характеристики І а = f (U с).
7. Розрахунок робочої крутості S роб експериментальної робочої анодно-сіткової характеристики в точці U с = -1 В. Порівняти результати обчислень S роб за анодними характеристиками і робочою анодно-сітковою характеристикою.
8. Графік залежності 
.
На окремих ділянках графіка повинні бути вказані режими струморозподілу.
9. Графік залежності І с = f (U с) для негативних значень потенціалу сітки.
6. Контрольні питання
1. Призначення сітки в тріоді.
2. Що таке діюча напруга тріода і як вона визначається?
3. Що називають проникністю лампи D, який фізичний зміст має ця величина?
4. Які характеристики тріода називають анодними, анодно-сітковими, сітковими, сітково-анодними? Приведіть ці характеристики.
5. На яких ділянках характеристики підкоряються закону “ступеня 3/2” для тріода?
6. Малосигнальні параметри тріода та їх визначення. Зв‘язок між параметрами.
7. Визначення мало сигнальних параметрів тріода за характеристиками.
8. Залежність параметрів S, R i, m тріода від режиму роботи лампи (від U н, U а, U с).
9. В яких випадках 
?
10. Чому коефіцієнт підсилення m тріодів звичайно не перевищує 100?
11. Визначення малосигнальних параметрів тріода S роб, mроб.
12. Що означають режими прямого перехоплення електронів сіткою і повернення електронів до сітки?
13. Які складові створюють сітковий струм при негативних потенціалах сітки? Якої величини він буває? Яку роль відіграє цей сітковий струм, наприклад, в підсилювачах напруги?
14. Як можна визначити якість вакууму в тріоді?
15. Які величини вказують в гранично допустимих експлуатаційних даних тріода?
16. Недоліки тріодів, що обмежують область їх застосування. Розкажіть про застосування тріодів в електронних схемах.
17. Поясніть, чому на високих частотах у тріодів падає коефіцієнт підсилення потужності і чому вище 10 ГГц тріоди принципово не можуть працювати?
18. Порівняйте властивості трьох схем увімкнення тріода.
