Собрать схему ГПН с генератором стабильного тока (рис. 1). Используя формулы (1) и (2), рассчитать компоненты схемы генератора, включая сопротивления резисторного делителя R1,R2,R3, которые обеспечивают заданные параметры пилообразных импульсов. Исходные данные для проектирования схемы ГПН приведены в табл. 1.
Таблица 1
Вариант | Umin, В | Umax, В | Um, В | Tпр, мкс | Ic, мА | С, нФ |
6.0 | 5.0 | |||||
0.5 | 6.0 | 1.5 | ||||
1.5 | 6.0 | 1.5 | ||||
6.0 | 4.0 | |||||
0.5 | 6.0 | 1.5 | ||||
1.5 | 6.5 | 2.0 | ||||
6.0 | 4.0 | |||||
1.0 | 5.4 | 2.7 | ||||
0.5 | 6.5 | 2.4 | ||||
6.5 | 5.0 | |||||
2.0 | 4.0 | 2.0 | ||||
1.0 | 6.0 | 2.5 | ||||
6.5 | 6.0 | |||||
1.5 | 5.0 | 2.0 |
Установить в свойствах компаратора (модель Comparator из магазина Analog ICs) следующие параметры:
Input Offset Voltage (Напряжение смещения) 0 V.
Low-to-High response time (Задержка положительного фронта выходного напряжения) 1e-08 s.
High-to-Low response time (Задержка отрицательного фронта выходного напряжения) 1e-08 s.
Rise time (Длительность положительного фронта выходного напряжения) 1e-08 s.
Fall time (Длительность отрицательного фронта выходного напряжения) 1e-08 s.
Установить в свойствах RS-триггера (модель RS Flip-Flop из магазина Digital) следующие параметры:
Propagation delay time, low-to-high level output (задержка распространения положительного фронта выходного напряжения) 1e-08 s.
Propagation delay time, high-to-low level output (задержка распространения отрицательного фронта выходного напряжения) 1e-08 s.
Установить на панели осциллографа в окне Trigger положительный фронт синхроимпульса (Edge ↑) и режим внешней синхронизации (Ext).
Для уменьшения влияния вольтметров на точность измерения напряжений Umax и Umin установить в их свойствах внутреннее сопротивление (Resistance) равным 10 МОм. По умолчанию оно равно 1 МОм.
Построить с помощью осциллографа временные диаграммы напряжений на конденсаторе С и на выходе триггера. На основании этих осциллограмм проверить сооответствие результатов эксперимента заданию в табл. 1.
Для получения качественного изображения и синхронизации всех временных диаграмм войти в меню: Analysis / Analysis Options... / Instruments / Oscilloscope отключить “Generate time steps automatically”, установить в графе “Minimum number of time points” количество точек 1 000 и включить опцию Pause after each screen (режим однократной развертки).
Исследование ГПН на интеграторе напряжения
Собрать схему ГПН на основе интегрирующего усилителя (рис. 2). Используя формулы (4) и (5), рассчитать компоненты схемы генератора, которые обеспечивают заданные параметры пилообразных импульсов. Исходные данные для проектирования схемы ГПН приведены в табл. 2.
Таблица 2
Вариант | E1, В | Um, В | Tпр, мкс | R, кОм | С, нФ | R2, Ом |
Установить в свойствах аналогового ключа (Voltage-Controlled Switch из магазина Basic) порог включения turn-on voltage, равным 3 В, и порог выключения turn-off voltage 2 В. Установки свойств компаратора и триггера оставить такими же, как и в предыдущем случае. Запустить цикл работы генератора, для чего необходимо дважды нажать клавишу пробела (Space), которая управляет ключом Switch. Построить с помощью осциллографа временные диаграммы напряжений на выходах интегратора и триггера. На основании этих осциллограмм проверить сооответствие результатов эксперимента заданию в табл. 2.
Методические указания
При расчете сопротивлений резисторного делителя в схеме ГПН с источником стабильного тока принять ток через резисторы R1 – R3, равным 1 мА. Тогда падение напряжения на каждом резисторе численно равно его сопротивлению (в кОм).
При вычислениях по формулам (1), (2), (4), (5) использовать единицы измерений:
1) Вольты – для напряжений;
2) мА – для тока;
3) мкс – для интервалов времени;
4) нФ – для емкости;
5) кОм – для сопротивлений.
5. Контрольные вопросы
1. Какой процесс используется в ГПН для получения линейно изменяющегося напряжения?
2. От чего зависит скорость изменения напряжения на конденсаторе?
3. Какое условие необходимо для получения линейного изменения напряжения на конденсаторе?
4. Каким образом задается в исследуемых генераторах требуемая амплитуда пилообразного напряжения?
Содержание отчёта
Отчёт должен содержать:
12) титульный лист;
13) наименование работы и цель исследований;
14) схемы исследуемых генераторов пилообразного напряжения;
15) результаты расчета элементов ГПН, осциллограммы напряжений и результаты измерения параметров генераторов.
Основные учебники и учебные пособия
22. Электротехника и электроника: учебное пособие: в 2 кн. Кн. 1 : Электротехника / М.В. Бобырь, В.И. Иванов и др. - Курск: КурскГТУ, 2009. – 153 с.
23. Электротехника и электроника: учебное пособие: в 2 кн. Кн. 2 : Электроника / М.В. Бобырь, В.И. Иванов и др. - Курск: КурскГТУ, 2009. – 240 с.
24. Курсовое проектирование по дисциплинам «Общая электротехника и электроника», «Электротехника и электроника» и «Электроника» /В.И. Иванов, В.В. Губанов / Курск.– Изд.-во Курск. гос. с.-х. ак., 2012. – 35 с.
Учебная литература электронно-библиотечной системы «ЛАНЬ»
(доступ из ЭБС «ЛАНЬ»)
22. Белов Н. В. Электротехника и основы электроники [электронный ресурс]: учебник / Белов Н. В., Волков Ю. С. Издательство "Лань": 1-е изд.-2012.- 432 с. ISBN 978-5-8114-1225-9:
23. Ермуратский П.В. Электротехника и электроника[электронный ресурс]: учебник / Ермуратский П.В. Лычкина Г.П. Минкин Ю.Б. Издательство"ДМК Пресс": 2011: 417 стр. ISBN 978-5-94074-688-1
24. Иванов И. И. Электротехника и основы электроники[электронный ресурс]: учебник / Иванов И. И. Соловьев Г. И. Фролов В. Я. Издательство"Лань"7-е изд., перераб. и доп.: 2012: -736 стр. ISBN 978-5-8114-1363-8
Дополнительная литература
22. Гусев В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: Учебник для вузов/В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. – 3-е изд. – М.: Высш. шк., 2004. – 790 с.
23. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): Учебник для вузов / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров; Под ред. О.П. Глудкина. – М.: Горячая Линия – Телеком, 2003. – 768 с.
24. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. М.: Солон–Р, 2001. – 726 с.
Методические указания к лабораторным работам
71. Генераторы линейно изменяющегося напряжения: методические указания по выполнению лабораторной работы / Юго-Зап. гос. ун-т; сост.: В. И. Иванов. Курск, 2011. 12 с.: Ил. 5, табл. 2. Библиогр.: с.12.
72. Генераторы прямоугольных импульсов: методические указания по выполнению лабораторной работы / Юго-Зап. гос. ун-т; сост.: В. И. Иванов, В. С. Панищев. Курск, 2011. 12 с.: Ил. 2, табл. 1. Библиогр.: с.12.
73. Импульсный стабилизатор напряжения: методические указания по выполнению лабораторной работы / Юго-Зап. гос. ун-т; сост. В. И. Иванов. Курск, 2011. 15 с.: Ил. 8, табл. 2. Библиогр.: с.15.
74. Линейный стабилизатор напряжения: методические указания по выполнению лабораторной работы / Юго-Зап. гос. ун-т; сост. В. И. Иванов. Курск, 2011. 10 с.: Ил. 2, табл. 1. Библиогр.: с.10.
75. Однокаскадный усилитель на биполярном транзисторе: методические указания по выполнению лабораторной работы / Юго-Зап. гос. ун-т; сост.: В. И. Иванов, В.С. Панищев. Курск, 2011. 14 с.: Ил. 4, табл. 1. Библиогр.: с.13.
76. Полупроводниковые диоды и выпрямители / Курск. гос. техн. ун-т; Сост. В.И.Иванов., М.В. Бобырь, Курск, 2005. - 14 с.
77. Параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне / Курск. гос. техн. ун-т; Сост. В.И.Иванов., М.В. Бобырь, Курск, 2005. - 14 с.
78. Статические характеристики и параметры биполярного транзистора / Курск. гос. техн. ун-т; Сост. В.И.Иванов., Курск, 2005. - 14 с.
79. Статические характеристики и параметры полевого транзистора / Курск. гос. техн. ун-т; Сост. В.И.Иванов. Курск, 2005. - 14 с.
80. Операционные усилители / Курск. гос. техн. ун-т; Сост. В.И.Иванов. Курск, 2005. - 14 с.
Интернет-ресурсы
112 Бабичев Ю.Е. Электротехника и электроника /Метод. указания к самостоятельной работе студентов спец. 230400. //Babichev/et_e_s230400.doc (локальная сеть каф. ЭИС: 728; 731)
113 Бабичев Ю.Е. Электротехника и электроника /Метод. материалы для студентов спец. 230400. //Babichev/et_e_mat230400.doc (локальная сеть каф. ЭИС: 728; 731)
114 Бабичев Ю.Е. Электротехника и электроника /Лабораторные работы для студентов спец. 230400. //Babichev/et_e_lab230400.doc (локальная сеть каф. ЭИС: 728; 731)
115 http://www.toe.fvms.mirea.ru/ (Учебные материалы кафедры «Теоретические основы электротехники», МИРЭА);
116 http://fn.bmstu.ru/electro/ (сайт кафедры Общей электротехники МГТУ им. Н. Э. Баумана);
117 http://toe.stf.mrsu.ru/demo_versia/ (Общая электротехника и электроника: электронный учебник, Мордовский государственный университет);
118 http://window.edu.ru/window/library?p_rid=45110 (Тесты и контрольные вопросы по электротехнике и электронике, ДВГТУ);
119 http://window.edu.ru/window/library?p_rid=19575 (Методические указания к выполнению расчётно-графического задания по электротехнике, ОГУ);
120 http://window.edu.ru/window/library?p_rid=58854 (Электроника: сборник лабораторных работ, УлГТУ);
121 http://window.edu.ru/window/library?p_rid=40470 (Электротехника и электроника: учебное пособие);
122 http://www.kodges.ru/ (тексты книг по электротехническим дисциплинам, в основном, в формате .pdf для бесплатного перекачивания)
123 http://www.electrolibrary.info (электронная электротехническая библиотека).г) программное обеспечение и материалы для интерактивных форм обучения
124 Электронное пособие по выполнению расчетно-графических заданий № 2 и 3. //Babichev/et_e_dz1dz2_230400.doc (локальная сеть каф. ЭИС: 728; 731)
125 Компьютерная программа схемотехнического моделирования TINA for Windows (The Complete Electronics Lab) ver. 7.0.20 SF-DS (свободно-распространяемая)
126 Компьютерная программа схемотехнического моделирования Electronics Workbench ver. 5.12.
127 Бабичев Ю.Е. Основы электроники/ Лабораторно-практические работы в среде схемотехнического моделирования Electronics Workbench (методическое пособие). – М.: МГГУ, 2003. -64 с.
Лабораторная работа 9