Сборник описаний лабораторных работ Архангельск 2015

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»

Архангельский колледж телекоммуникаций (филиал) федерального государственного образовательного бюджетного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»

Составил

И.А.Аникеева

ЭЛЕКТРОНИКА И СХЕМОТЕХНИКА

Сборник описаний лабораторных работ

Архангельск 2015

Электронная техника. Сборник описаний лабораторных работ с кратким теоретическим курсом: учебно-методическое пособие. Составитель И.А.Аникеева. АКТ (филиал) СПбГУТ, Архангельск, 2015

Сборник содержит описания лабораторных работ, предусмотренных рабочей программой по дисциплине «Электроника и схемотехника». Каждая работа рассчитана на 2 часа. Общий объем лабораторных работ составляет 20 часов. Нумерация рисунков, таблиц и формул производится в пределах описания каждой лабораторной работы. Сборник предназначен для студентов очной формы обучения по специальности 10.02.02 Информационная безопасность телекоммуникационных систем.

Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии общепрофессиональных дисциплин Архангельского колледжа телекоммуникаций (филиал) СПбГУТ им. проф. М.А.Бонч-Бруевича.

Рецензент:

В.С. Кулебякина, магистр технических наук, Мастер связи, преподаватель колледжа телекоммуникаций (филиал) Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

© Архангельский колледж телекоммуникаций (филиал) федерального государственного образовательного бюджетного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»

Усл. печ.л. 1,72

Перечень лабораторных работ

Лабораторная работа №1 Знакомство с комплексом САПР Multisim10.1

Лабораторная работа №2 Исследование выпрямительного диода и стабилитрона

Лабораторная работа №3 Исследование биполярного и МДП- транзистора

в статическом режиме

Лабораторная работа № 4 Исследование транзисторного ключа

Лабораторная работа № 5 Исследование фотоприборов

Лабораторная работа № 6 Измерение технических показателей усилителя

Лабораторная работа №7 Исследование влияния обратной связи (ОС) на параметры усилителя

Лабораторная работа №8 Исследование резисторного каскада предварительного усиления (КПУ)

Лабораторная работа №9 Исследование эмиттерного повторителя

Лабораторная работа №10 Исследование дифференциального каскада (ДУ)

1. 
   Цель работы:
   

2.1 Подготовить бланк отчета к лабораторной работе №2.

2.2 Изучить Приложение А.

3 Основное оборудование:

3.1 Персональный компьютер с установленной программой Multisim 10.1.

4.1 Познакомиться с интерфейсом пользователя программы Multisim 10.1.

4.2 Познакомиться с основными инструментами для исследования электронных приборов и электронных схем в программе Multisim 10.1.

5 Порядок выполнения работы:

5.1 Загрузите программу Multisim 10.1 и проект, на котором будут отрабатываться навыки работы с программой. Для этого в строке Меню выберите пункт «файл/открыть» (file/open), в появившемся окне выберите Мой компьютер→Program files→National Instruments→Circuit Design Suite→Samples→папка PU→проект PU_2.1.

В Окне схемы появляется схема исследования выпрямительного диода. Она состоит из нескольких компонентов - элементов, из которых состоят схемы проектов: источника питания (DC Supply), ограничительного резистора, выпрямительного диода и двух измерительных приборов - вольтметра и миллиамперметра. Необходимо освоить некоторые манипуляции с компонентами схемы.

5.2 Установите в схеме исследования заданную марку выпрямительного диода.

Вызовите проводник компонентов щелчком правой клавиши (ПК) мыши на диоде и, выбрав пункт Replace component в появившемся окне Group, найдите закладку Diod и выберите нужную марку диода из списка Сomponent. Нажмите кнопку ОК, диод нужной марки появится в схеме.

5.3 Найдите в схеме источник постоянного напряжения (источник питания - DC Supply). Двойным щелчком ЛК мыши на источнике войдите в меню источника напряжения. Изучите закладки меню источника.

Примечание: подобным образом можно войти в меню любого компонента схемы.

Упражнение 2. Изменение величины напряжения питания.

Выберите в меню источника питания закладку Voltage (значение) и установите напряжение 0.1 В.

5.4 Найдите в схеме ограничительный резистор номиналом 1 Ом. Войдите в меню резистора. Изучите закладки этого меню. Измените номинал резистора на 1 кОм.

В меню резистора, в закладке Resistence разверните перечень номинальных значений сопротивлений и выберите номинал сопротивления 1 кОм / 1000 Ом. Нажмите кнопку ОК.

5.5 Измените полярность питающего напряжения на диоде.

Упражнение 4. Изменение полярности напряжения, подаваемого на диод.

Эту процедуру можно выполнить 2 способами:

• 
  развернуть сам диод на 180⁰;
  
• 
  развернуть источник питания на 180⁰.
  

В обоих случаях предварительно надо отсоединить разворачиваемый компонент от схемы, для чего выполняется ряд действий:

• 
  левой клавишей мыши щелкаем на соединительном проводнике и выделяем его;
  
• 
  нажатием клавиши «delete» удаляем проводник, повторяем эту процедуру с обоими проводниками;
  
• 
  щелкнув ПК мыши на элементе, выбираем в контекстном меню закладку «Поворот на 90⁰», чтобы выполнить разворот на 180⁰ эту процедуру надо выполнить дважды;
  
• 
  присоединяем развернутый элемент проводниками обратно в схему. Для этого наводим курсор на вывод компонента, зажимаем ЛК мыши и тянем к предполагаемому месту соединения. В месте соединения щелкаем клавишей мыши для установления контакта, отображаемого на схеме точкой.
  

• 
  Установите марку диода по заданию преподавателя;
  
• 
  Установите величину ограничительного сопротивления 1 кОм;
  
• 
  Установите напряжение источника питания - 10В, для чего поверните на 180⁰ либо диод, либо источник питания;
  

5.7 Возвратите схему в исходное состояние.

• 
  Установите исходную марку диода;
  
• 
  Установите величину ограничительного сопротивления 1 Ом;
  
• 
  Восстановите положительную полярность питания на диоде.
  

6.1 Как запускается процесс эмуляции в программе Multisim 10.1?

6.2 Где находятся источники питания программе Multisim 10.1?

6.3 Как установить величину питающего напряжения источника?

6.4 Где расположена в рабочем окне панель компонентов схем?

6.5 Где расположен в рабочем окне мультиметр?

6.6 Где расположен в рабочем окне осциллограф?

6.7 Как развернуть элемент схемы на 180⁰?

(информационное)

Интерфейс пользователя Multisim 10.1 состоит из нескольких элементов:

Рисунок 1А - Рабочее окно программы Multisim 10.1

ряд кнопок с графическим обозначением (пиктограммами) электронных приборов и микросхем;

разворачиваемый список компонентов и приборов, используемых в загруженном в Окне схемы проекте;

расположена справа от окна схемы, на ней расположены пиктограммы приборов, необходимых для исследования различных электронных устройств (например, мультиметр, осциллограф);

В Окно схемы загружается схема готового проекта или создается новая схема из компонентов, которые находятся в проводнике компонентов, измерительных и анализирующих приборов. Схемы исследования электронных приборов обязательно содержат один или два источника питания (DC Supply), источники переменного напряжения, полупроводниковые приборы, резисторы, конденсаторы и измерительные приборы: вольтметры, миллиамперметры, мультиметр, осциллограф, характериограф. Перечень компонентов, используемых в проекте, загруженном в Окно схемы, можно увидеть, развернув Популярный список – (In use list).

У реальных компонентов схемы в программе Multisim 10.1 есть определенные и неизменяемые параметры, у виртуальных – можно назначать свои параметры.

Название компонента, марка, графическое обозначение отображаются в Проводнике компонентов (смотрите рисунок 2).

Вызывается Проводник компонентов щелчком ПК мыши на элементе, в окне Group находится закладка с нужным видом элементов и выделяется марка из списка Сomponent, после чего нажимается кнопка ОК. Элемент выбранной марки загружается в Окно схемы.

Подобным же образом можно изменять марку любых компонентов схемы.

Словарь терминов

BJT- биполярный транзистор MOSFET – МОП - транзистор

Сapacitor - конденсатор Inductor - индуктивность

LED - светодиод Diode – диод

Potentiomete – потенциометр Resistor -резистор

Value – величина Frequency - частота

Supply –источник питания Source –источник

AC – переменное напряжение/ток DC – постоянное напряжение/ток

Рисунок 2А - Проводник компонентов

Для исследования свойств электронных приборов и электронных устройств используются источники постоянного напряжения (источники питания - DC Supply) и источники переменного напряжения (AC Voltage Source).В процессе выполнения лабораторных работ возникает необходимость устанавливать величину питающего напряжения, амплитуду и частоту переменного напряжения. Для этого необходимо двойным щелчком ЛК мыши на источнике войти в меню источника напряжения (рисунок 3А).

В закладке Voltage (значение) в меню источника питания устанавливается требуемое постоянное напряжение. В аналогичной закладке меню источника переменного напряжения (AC Voltage Source) устанавливается значение амплитуды переменного напряжения (voltage P_k ) и частоты (Frequency) (рисунок 4А).

Рисунок 3А – Меню источника питания

Аналогично устанавливается и величина емкости конденсатора и индуктивности катушки.

Рисунок 4А – Меню источника переменного напряжения

Для присоединения элемента проводниками в схему необходимо навести курсор на вывод компонента, зажать ЛК мыши и тянуть к предполагаемому месту соединения. В месте соединения необходимо щелкнуть клавишей мыши для установления контакта, отображаемого на схеме точкой.

Для отсоединения компонента от схемы необходимо выделить ЛК мыши соединительный проводник, нажатием клавиши «delete» удалить его.

Для проведения процесса моделирования (эмуляции) и получения показаний измерительных приборов необходимо нажать на значок «выключатель», переведя его из позиции 0 в позицию 1 . Аналогично запуск моделирования можно производить клавишей с пиктограммой в виде зеленого треугольника .

Выключение - клавишей с пиктограммой в виде красного квадрата. Есть возможность останавливать процесс моделирования, нажав на паузу.

Примечание: для произведения каких-либо изменений в схеме необходимо выключить процесс эмуляции.

Рисунок 5А - Меню резистора

Рисунок 6А - Меню биполярного транзистора

Наиболее часто при выполнении лабораторных работ в программе Multisim 10.1 будут использоваться следующие виртуальные измерительные приборы:

• 
  Мультиметр
  

многофункциональный виртуальный измерительный прибор, который можно использовать как амперметр, вольтметр и омметр в цепи постоянного или переменного тока.

Рисунок 7А – Диалоговое окно настройки мультиметра

• 
  Функциональный генератор
  

Рисунок 8А – Диалоговое окно настройки функционального генератора

• 
  Осциллограф (осциллоскоп)
  

Рисунок 9А – Диалоговое окно настройки осциллографа

• 
  Анализатор характеристик (характериограф)
  

виртуальный прибор для получения статических вольт - амперных характеристик электронных приборов.

Рисунок 10А – Диалоговое окно настройки анализатора характеристик

• 
  Плоттер Боде
  

отображает относительный фазовый или амплитудный отклик входного и выходного сигнала

Рисунок 11А – Диалоговое окно настройки плоттера Боде
Лабораторная работа №2