Лабораторная работа по электронике. Ознакомительная. Лабораторная работа 1 Изучение лабораторного стенда
 Скачать 0.77 Mb.
|
Лабораторная работа 1 Изучение лабораторного стенда Цель работы: изучение лабораторного стенда; измерение параметров электрических сигналов постоянного и переменного токов приборами лабораторного стенда, осциллографом С1-73, цифровым вольтметром B7-I6A. Оборудование и принадлежности: лабораторный стенд; осциллограф С1-73; вольтметр В7-16А; провода соединительные. Требования безопасности труда 1. Не включать лабораторный стенд и приборы без проверки схемы соединений преподавателем. 2. При переключении измерительных приборов в ходе работы выключать тумблер СЕТЬ на стенде. Порядок выполнения работы 1. Изучение лабораторного стенда Стенд для проведения лабораторно-практических работ по электронике 87Л-01 предназначен для проведения лабораторных работ по курсу "Твердотельная электроника", «Электроника» и "Электропреобразовательные устройства РЭС". Электропитание лабораторного стенда осуществляется от электросети переменного тока частоты 50 Гц, напряжением 220 В. В описании изделия приняты следующие сокращения: ИВ - измеритель выхода; ЧМ - частотомер; ГНЧ - генератор низкой частоты; ГПИ - генератор прямоугольных импульсов; ГВЧ - генератор высокой частоты; АВМ1- ампервольтметр 1; АВМ2 - ампервольтметр 2; MB - милливольтметр; АВО - ампервольтметр; ГТ - генератор тока; ГН1 - генератор напряжения 1; ГН2 - генератор напряжения 2; ГНЗ - генератор напряжения 3; ИН1 - источник нерегулируемого напряжения 1; ИН2 - источник нерегулируемого напряжения 2; АМПЛ - амплитудное значение напряжения; ЭФФ - эффективное значение напряжения; БП - блок питания; ВАХ - вольтамперная характеристика. Параметры источников питания приведены в таблице 1. Таблица 1. Параметры источников питания.
Параметры источников сигналов приведены в таблице.2 Таблица 2. Параметры источников сигнала.
Конструктивно изделие состоит из прямоугольного металлического каркаса и осциллографа. В каркасе 1 установлены: 2- ГПИ, 3-ГНЧ, 4-ГВЧ, 5-АBMl, ABO; 6-ABM2, MB; 7- ЧМ, MB; 8-блок питания. В центре каркаса установлены 9-блок коммутирующих плат ;10-плата для хранения комплекта съемных элементов и части ЗИП и 11-плата для размещения рабочего набора съемных элементов. Перечисленные конструкции образует лабораторный стенд. Нa верхней части стенда установлены: 12-осциллограф и 13- цифровой вольтметр . Функционально в лабораторном стенде можно выделить 4 части, между которыми осуществляется следующее взаимодействие в процессе работы: генераторная часть, вырабатывающая синусоидальные и прямоугольные сигналы; измерительная часть, состоящая из комплекта измерительных приборов, обеспечивающих измерение электрических параметров любого блока и исследуемых схем; исследуемая электрическая схема, образуемая коммутирующей платой, сменной панелью и определенным набором съемных элементов в соответствии с указаниями по проведению лабораторной работы, блок питания, состоящий из комплекта источников питания, обеспечивающих питанием все части изделия. Генератор низкой частоты (ГНЧ) ГНЧ вырабатывает переменное напряжение синусоидальной формы в диапазоне от 20 Гц до 100 кГц. Переключателем ДИАПАЗОН производится выбор рабочего диапазона частот генератора. Потенциометром ЧАСТОТА - плавная настройка на требуемую частоту. Амплитуда выходного напряжения плавно регулируется потенциометром АМПЛИТУДА. Выходное напряжение поступает на выходной делитель: 1:1; 1:10; 1:100 и выдается на измеритель выхода ИВ. Генератор прямоугольных импульсов (ГПИ) ГПИ преобразует синусоидальное напряжение, поступающее от ГНЧ в прямоугольные импульсы. Длительность сформированных импульсов регулируется потенциометром ДЛИТЕЛЬНОСТЬ, частота устанавливается переключателем ДИАПАЗОН, при этом переключатель ДИАПАЗОН на ГНЧ должен находиться в таком же положении. Амплитуда импульса регулируется потенциометром АМПЛИТУДА. На выходе ГПИ формируются импульсы положительной и отрицательной полярности, имеющие одинаковую амплитуду и длительность:  Генератор высокой частоты (ГВЧ) ГВЧ состоит из 2-х высокочастотных генераторов: основного и вспомогательного (гетеродина) и вырабатывает высокочастотное переменное напряжение синусоидальной формы в диапазоне: основной генератор - (465±30) кГц; гетеродин - (93 0+3 0) кГц. Генераторы перестраиваются по частотному диапазону потенциометром ЧАСТОТА,- Напряжение основного генератора модулируется по амплитуде сигналом, поступающим с ГНЧ. Глубина модуляции регулируется потенциометром ГЛУБИНА МОДУЛЯЦИИ. Амплитуда выходного напряжения снимается с клемм ГТ(режим генератора тока); ГН2 (режим генератора напряжения) и подается на измеритель выхода ИВ. Выходное напряжение вспомогательного генератора (гетеродина) снимается с клемм ГВЧ. Измерительные приборы. АВМ1, АВО имеют общий стрелочный прибор, переключаемый при работе с выхода АВМ1 на выход АВО тумблером АВМ1-АВО. АВМ1 используется для измерения постоянных токов и напряжений. Диапазоны измеряемых токов и напряжений изменяются переключателем АВМ1 (1, 2, 5, 10; 25 В - 0,5; 1; 5; 10; 50; 100 мА). АВО предназначен для измерения малых напряжений, токов и активных сопротивлений. Диапазон измеряемых напряжений, токов и сопротивлений измеряется переключателем АВО (0,1; 0,5; 1; 5) В; (10 мкА; 100 мкА; 1 мА); (0,1; 1; 10; 100) кОм. Для установки нуля и балансировки схемы используются потенциометры БАЛАНСИРОВКА и УСТ.О, оси которых выведены под шлиц на лицевой панели блока. АВМ2, MB имеют стрелочный прибор, переключаемый при работе с выхода АВМ2 на выход MB тумблером АВМ2-МВ. АВМ2 используется для измерения постоянных токов и напряжении. Диапазон измеряемых токов и напряжений устанавливается переключателем АВМ2 (0,5; 1,5; 10, 50; 100) В -(0,5; 1; 5; 10; 50) мА.. MB предназначен для измерения переменных напряжений. Диапазон измеряемых напряжений устанавливается переключателем MB (5; 10; 50; 100; 500) мВ; (1; 5; 10; 50; 100, 250) В. ЧМ предназначен для измерения частоты. Диапазон измеряемой частоты устанавливается переключателем ЧМ (0,1; 0,5; I; 5; 10; 50; 100) кГц. (Измерительный прибор показывает среднее значение тока, пропорциональное входной частоте). При измерении частоты исследуемой схемы или прибора тумблер ЧМ-ГНЧ должен находиться в положении ЧМ, переключатель ИВ в положении ЧМ. При измерении частоты сигнала, поступающего с ГНЧ, переключатель ИВ должен находиться в положении ЧМ, тумблер ЧМ-ГНЧ - в положении ГНЧ. ИВ измеряет выходные напряжения ГВЧ, ГНЧ, ГН1, ГН2, ГНЗ, выходной ток ГТ, частоту ЧМ, переменное напряжение ИП. Исследуемый блок подключается к стрелочному прибору переключателем ИВ (ГТ(1-10) мА; 25 В; ГНЧ; ЧМ; (1-10) В; ГН1; 25 В ГН2; 25 В ИП; 100 В ГНЗ).  Блок питания (БП) В БП размещены источники питания приборов: стабилизированный выпрямитель на 15 В; выпрямитель на 15 В, выпрямитель на 25 В; источники питания лабораторных работ: стабилизированный выпрямитель ГН2 на 15 В, выпрямитель ГТ на ток до 10 мА, выпрямитель ГН1 на 7 В, выпрямитель ГНЗ на 100 В и источник питания ИП с переменным напряжением 25 В±15%. Выходные токи и напряжения ГТ, ГН1, ГН2, ГНЗ регулируются с помощью потенциометров. На панели блока питания размещены тумблеры ГПИ, ГНЧ, ГВЧ, ABO, MB, ЧМ; при включении этих тумблеров определенный блок подключается к ИВ. Включение блока питания осуществляется тумблером СЕТЬ. Электронный осциллограф С1-73 Малогабаритный универсальный осциллограф предназначен для исследования формы электрических сигналов в диапазоне частот от 0 до 5 МГц путем визуального наблюдения и измерения их амплитуд в диапазоне от 0,02 до 120 В и временных интервалов от 0,4x10-6 до 0,5с. Для проведения измерения напряжения переменного тока выполняются следующие операции: исследуемый сигнал- подается на гнездо «→ОY┴ М Ω35рF» усилителя У; переключатель «U/дел» устанавливается так, чтобы исследуемый сигнал на экране ЭЛТ занимал около 5 делений; переключатель « ┴≡» устанавливается в положение « »; устанавливается устойчивое изображение с помощью ручки УРОВЕНЬ. Переключатель « mS/дел » « mkS/дел » устанавливается так, чтобы на экране наблюдалось несколько периодов исследуемого сигнала; ручка «↑↓» устанавливается так, чтобы нижний уровень сигнала совпадал с одной из нижних линий сетки, а верхний уровень находился в пределах рабочей части экрана. Ручкой «↔» изображение смещается таким образом, чтобы верхний уровень находился на центральной вертикальной линии. Максимум расположен на градуированной вертикальной линии. Ручку усилителя У "УСИЛЕНИЕ" поставить в крайнее левое положение. Для измерения длительности сигнала производятся следующие операции: исследуемый сигнал подается на гнездо « →Y┴MΩ35pF»; переключатель « U/дел » устанавливается в такое положение, чтобы изображение на экране составляло около 5 делений; переключатель « mS/дел » « mkS/дел » устанавливается в такое положение, в котором расстояние между измеряемыми точками будет меньше 10 делений; ручкой УРОВЕНЬ устанавливается устойчивое изображение на экране ЭЛТ; ручкой «↑↓» изображение перемещается так, чтобы точки, между которыми измеряется время, находились на центральной горизонтальной линии; ручкой «↔» изображение устанавливается так, чтобы точки, между которыми измеряется время, находились в пределах десяти центральных делений сетки; измеряется горизонтальное расстояние L между изменяемыми точками; ручка развертки ПЛАВНО должна быть установлена в крайнее ЛЕВОЕ положение; расстояние, измеренное в предыдущем пункте, умножается на «mS/дел» или « mkS/дел »; Для измерения частоты периодических сигналов выполняются следующие операции: измеряется длительность времени одного периода сигнала Т=2t$ рассчитывается частота сигнала f по формуле f=1/Т где f - частота сигнала, Гц; Т - длительность периода, с. Универсальный цифровой вольтметр В7-16А Универсальный вольтметр предназначен для измерения напряжения постоянного и переменного токов, активного сопротивления, а также проверки приборов более низкого класса. При измерении напряжения переменного тока вольтметр градуируется в эффективных значениях. Для проведения измерения напряжения постоянного тока выполняются следующие операции: переключатель ПРЕДЕЛ ИЗМЕРЕНИЯ устанавливается в положение, соответствующее величине измеряемого напряжения; переключатель РОД РАБОТЫ переводится в положение U_ ; измеряемое напряжение величиной до 100 В подается на гнездо 100 В; напряжение, величиной выше 100 В до 1000 В на гнездо 1000 В через высоковольтный кабель; производится отсчет показаний по цифровой шкале. Измерение напряжения переменного тока частоты 20 Гц-100 кГц: переключатель ПРЕДЕЛ ИЗМЕРЕНИЯ устанавливается в положение, соответствующее величине измеряемого напряжения; переключатель РОД РАБОТЫ устанавливается в положение U; измеряемое напряжение величиной до 100 В подается на гнездо 100 В; величиной выше 100 В на гнездо 1000 В; производится отсчет показаний по цифровой шкале. Измерение активного сопротивления: Переключатель ПРЕДЕЛ ИЗМЕРЕНИЯ устанавливаете в положение, соответствующее величине измеряемого сопротивления; измеряемое сопротивление подключатся к гнезду 100 U,R. Производится отсчет показаний по цифровой шкале. 2. Измерение параметров электрических сигналов Отключить все приборы стенда переводом тумблеров на БП в нижнее положение. 2.1. Для измерения напряжения постоянного тока напряжение с ГН2 подать на АВМ1, вольтметр В7-16А. Переключатель АВМ1 установить в положение 25В, тумблер АВМ1-АВО в положение АВМ. Переключатель ИВ установить в положение 25В ГН2. Включить тумблеры СЕТЬ на стенде и вольтметре В7-16А. Ручкой ГРУБО ГН2 установить на вольтметре В7-16А напряжение, равное 10 В, приняв показание вольтметра за эталонное. Снять показания с приборов АВМ1, ИВ и занести их в таблицу 3. Таблица 3
Выключить тумблер СЕТЬ на стенде и вольтметре В7-16А. 2.2. Для измерения напряжения переменного тока напряжение с ГНЧ (выход 1:1 ; ┴ ) подать на осциллограф С1-73, блок MB на стенде, вольтметр В7-16А, переключатель MB установить в положение 1В, тумблер АВМ2-МВ - в положение MB. Включить тумблеры СЕТЬ, MB, ГНЧ на стенде, СЕТЬ на осциллографе и вольтметре. Установить на осциллографе четкое изображение с помощью ручек СТАБ. и УРОВЕНЬ. Ручкой АМПЛИТУДА ГНЧ установить на вольтметре В7-16А переменное напряжение равное 500 мВ, приняв показание вольтметра за эталонное. Измерить напряжение на осциллографе и MB. Показания всех приборов занести в таблицу 4. Зарисовать осциллограмму измеряемого напряжения. Таблица 4
Выключить тумблеры СЕТЬ, MB, ГНЧ на стенде, вольтметре В7-16А и осциллографе С1-73 2.3 Для измерения частоты сигналов переменного тока напряжение с ГНЧ (выход 1:1; ┴) подать на осциллограф С1-73. Переключатель ДИАПАЗОН на ГНЧ установить в положение 10 кГц. Переключатель ИВ установить в положение ЧМ, переключатель ЧМ в положение 5 кГц, тумблер ЧМ-ГНЧ в положение ГНЧ. Включить тумблер СЕТЬ, ГНЧ, ЧМ на стенде; СЕТЬ на осциллографе С1-73. Ручку АМПЛИТУДА ГНЧ установить в среднее положение. Ручкой ЧАСТОТА на ГНЧ установить по прибору ЧМ значение частоты, равное 1 кГц, приняв его за эталонное. Добиться устойчивого изображения на экране осциллографа и измерить частоту сигнала с ГНЧ с помощью осциллографа. Показания приборов занести в таблицу 5. Таблица 5
Выключить тумблеры СЕТЬ, ГНЧ, ЧМ на стенде; СЕТЬ на осциллографе и вольтметре. 2.4 Для измерения длительности импульсов напряжение с ГПИ (выход 1) подать на осциллограф С1-73. Переключатель ДИАПАЗОН на ГПИ и ГНЧ установить в положение 10 кГц, ручку АМПЛИТУДА ГНЧ установить в крайнее правое положение. Включить тумблеры СЕТЬ, ГНЧ, ГПИ на стенде; СЕТЬ на осциллографе. Ручкой ДЛИТЕЛЬНОСТЬ и АМПЛИТУДА ГПИ добиться четкого изображения импульса на экране осциллографа С1-73. Измерить с помощью осциллографа длительность импульса t, длительность периода Т и частоту f исследуемого импульсного сигнала. Показания занести в таблицу 6. Зарисовать осциллограмму исследуемого напряжения. Таблица 6
Выключить тумблеры ГПИ, ГНЧ, СЕТЬ на стенде; СЕТЬ на осциллографе. Оформление отчета по работе 1. По данным таблицы 1 рассчитайте абсолютную и относительную погрешность измерения постоянного напряжения Абсолютная погрешность γа = U 0 - U х , где U0 - показания цифрового вольтметра В7-16А; Ux - показания АВМ1, ИВ. Относительная погрешность (%)  2. По данным таблицы 2 рассчитайте абсолютную и относительную погрешность измерения переменного напряжения. Абсолютная погрешность γа = U 0 - U х , где U0 - показания цифрового вольтметра В7-16А; Ux - показания MB, С1-73. Относительная погрешность (%) По данным таблицы 3 рассчитайте абсолютную и относительную погрешность измерения частоты. Абсолютная погрешность γа = f 0 - f х где fo - показания ЧМ; fx - показания С1-73 Относительная погрешность (%)  Контрольные вопросы 1 Из каких блоков состоит лабораторный стенд? 2. Что вырабатывает ГНЧ? 3. Что вырабатывает ГПИ? 4 Что вырабатывает ГВЧ? 5. Нарисуйте сигнал ГНЧ. 6. Нарисуйте сигнал ГПИ. 7. Нарисуйте сигнал ГВЧ. 8. Что измеряет АВМ1, АВМ2, АВО? 9. Что измеряет ИВ? 10. Какие напряжения дают источники ГН1, ГН2, ГНЗ? 11. Как измерить U, Т, t, f с помощью осциллографа? 12.Как рассчитывается абсолютная погрешность измерений? 13. Как рассчитывается относительная погрешность измерений? |