Государственное образовательное учреждение СПО

КРАСНОДАРСКИЙ КОЛЛЕЖД ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

_____________________________________________________________________________

Рабочая тетрадь

по дисциплине

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ

для специальностей 230103 - АСУ и 230103.01 - ЗАС

Студента группы________________

Ф.И.О._______________________________

Электротехника:

1. Последовательное соединение резисторов.

2. Смешанное соединение резисторов.

3. Неразветвлённая цепь переменного тока.

4. Резонанс напряжений.

5. Исследование трёхфазной цепи при соединении потребителей энергии звездой

Электроника:

1. Исследование выпрямительного диода.

2. Исследование кремниевого стабилитрона.

3. Исследование транзистора в схеме с общей базой.

4. Исследование транзистора в схеме с общим эмиттером.

5. Исследование полевого транзистора.

6. Исследование транзисторно-транзисторной логики.

7. Исследование характеристик и параметров ЭСЛ.

8. Исследование логических элементов на КМДП - структурах.

9. Исследование фоторезистора.

10. Исследование светодиода.

Преподаватель дисциплины
«Основы электротехники и электроники»

Махиня А.Г.

Краснодар 2007 г.

Правила
внутреннего распорядка лабораторий

«Электротехники» и «Электроники»:

1. Выполнение лабораторных работ в лаборатории разрешается только после прохождения инструктажа по технике безопасности и росписи в специальном журнале, при этом студенты должны находиться в лаборатории без верхней одежды и головных уборов, а учащиеся дневного отделения - только в белых халатах.

2. Лабораторная работа выполняется непрерывно в течение одной пары.

3. На весь период лабораторных работ за каждым звеном (3 человека) закрепляется рабочее место, на котором они будут выполнять все работы по постоянному и переменному току.

4. Студенты обязаны иметь рабочую тетрадь на каждой лабораторной работе для занесения в неё показаний, снятых с приборов, выполнения расчётов и построения графиков.

5. В период занятий студентам категорически запрещается покидать свои рабочие места и ходить по лаборатории.

6. Категорически запрещено брать с соседних столов или переставлять на соседние столы приборы, регуляторы напряжения, соединительные провода и другую аппаратуру.

7. Сборку электрической цепи и выполнение лабораторной работы необходимо производить стоя. Стулья в это время должны находиться под стендами.

8. Категорически запрещено выдвигать съёмные блоки стенда, выкручивать плавкие предохранители и сигнальные лампы.

9. Включение электрической цепи (стенда) под напряжение можно производить только по персональному разрешению преподавателя, если нет других указаний.

10. После снятия показаний приборов стенд отключается, и студенты показывают результаты измерений преподавателю, а затем выполняют расчёты, вычерчивают графики и приступают к составлению отчёта, при этом электрическая цепь не разбирается.

11. При выполнении лабораторной работы на рабочем месте должен постоянно поддерживаться образцовый порядок и дисциплина.

12. После разборки электрической цепи все проводники собираются в жгут, а проводники со щупами закрепляются на вольтметре.

13. Каждое звено в конце работы обязано сдать своё рабочее место (стенд) преподавателю.

14. Студенты, пропустившие плановое лабораторное занятие или не успевшие закончить работу в срок, выполняют эту работу во внеурочное время.

15. Студенты, нарушившие правила техники безопасности или правила внутреннего распорядка, от работы отстраняются, направляются за допуском к заведующему отделения и проходят повторный инструктаж.

16. Студенты несут полную материальную ответственность за происшедшую по их вине порчу приборов и другого лабораторного имущества.

Лабораторная работа №1(2)

Последовательное соединение резисторов.

Цель работы:

Проверка на опыте особенностей последовательного соединения резисторов.

Схема опыта:

Д1 полупроводниковый диод

А ампрметр на 1-2А

V1, V2 вольтметры, в схеме на 150В, со щупами на 60В

R реостат на 30 Ом.

Таблица приборов:

Обознач.

Название прибора

Тип прибора

Намин. знач. и предельно допустимые

Цена деления

Класс точности

Заводской номер

А

амперметр

V1

вольтметр

V2

вольтметр

Результаты измерений

№ опыта

Измерить

Вычислить

U

В

I

А

U ₂

В

U ₃

В

U ₅

В

R₂

Ом

R₃

Ом

R₅

Ом

U ₂

U ₃

R₂

R₅

U ₂

U ₅

R₂

R₃

Rэк

Ом

1

2

3

Расчётные формулы:

Ui=I•Ri

Rэк=R₂+R₃+R₅

Расчёты для 1 опыта:

В выводе:

1. Сделать заключение относительно:

1. распределения напряжений на резисторах при последовательном соединении.

2. соотношения между эквивалентным сопротивлением всей цепи и сопротивлениями отдельных резисторов.

2.Объяснить, как и почему изменяется напряжение на входе цепи (показания вольтметра V₁) при изменении сопротивления резистора .R₃.

Вывод:

Лабораторная работа №2(4)

Смешанное соединение резисторов.

Цель работы:

Исследовать вольтамперную характеристику цепи.

Проследить за изменением силы токов и падений напряжений на участках цепи при измерении сопротивления одного из участков и объяснить качественно наблюдаемые явления.

Схема опыта:

Д₁ п./п. диод;

R реостат на 30 Ом;

А₁ амперметр на 2,5 А;

А₂ амперметр на 1 А;

А₃ амперметр на 2 А;

V₁ вольтметр на 15 В;

V₂ вольтметр со щупами на 15 В;

Таблица приборов:

Обознач.

Название прибора

Тип прибора

Намин. знач. и предельно допустимые

Цена деления

Класс точности

Заводской номер

А1

амперметр

А2

амперметр

А3

амперметр

V1

вольтметр

V2

вольтметр

Результаты измерений:

U B

65

70

75

80

85

I₁ A

Измерить

Вычислить

U B

I₁

А

I₂

А

I₃

А

U ₁

В

U ₂

В

U ₃

В

U ₅

В

R₁

Ом

R₂

Ом

R₃

Ом

R₅

Ом

R_зк

Ом

I'₁ А

U'

В

U''

В

80

80

80

Расчётные формулы: I'1=U/Rэк; U1=R•I2; U'=U1+U2;U2=I1•R2;

Rэк=R₂₊ R₁(R₃₊ R₅ )/( R₁ +R₃ +R₅); U ₃= I₃• R₃ ; U``= U ₂ +U ₃ +U ₅; U ₅= I₃•R₅

Расчёты для 1 опыта:

Вольтамперная характеристика всей цепи (I₁ = f(u)):

В выводе по лабораторной работе дать объяснение почему:

1. показания первого амперметра равно сумме показаний второго и третьего амперметров;

2. напряжение U₁ равно сумме напряжений U₃ и U₅;

3. показания вольтметра V₁ равны сумме падений напряжений на резисторах R₁ и R₂.

Вывод:

Лабораторная работа №3(11)

Неразветвлённая цепь переменного тока.

Цель работы:

Изучить неразветвлённую цепь переменного тока, содержащую активное и реактивные сопротивления, при различных соотношениях индуктивного и емкостного сопротивлений; построить векторные диаграммы тока и напряжений и треугольники сопротивлений и мощностей.

Схема опыта:

A амперметр на 1-2A

V₁, V2 -вольтметры на 150 В.

W ваттметр на 150 В, 2A

L катушка индуктивности на 220 (клеммы 2 и 3) сердечник не замкнут

R реостат на 30 Ом.

См магазин емкостей

Рекомендуется, при сборке электроцепи обмотку напряжения ваттметра двумя проводниками присоединить параллельно вольтметру, у которого есть проводники со щупами. В этом случае, при подключении щупов к различным участкам цепи, ваттметр и вольтметр V₂ одновременно будут давать показания.

Таблица приборов:

Обознач.

Название прибора

Тип прибора

Намин. знач. и предельно допустимые

Цена деления

Класс точности

Заводской номер

А

амперметр

W

Ваттметр

V1

вольтметр

V2

вольтметр

Соотнош.

X_L и X_C

Участок цепи

Измерить

Вычислить

I

A

U B

P Вт

Z

Ом

Ом

X

Ом

Ua

В

Up

В

Q

Вар

S

В.А.

tgφ

φ град.

X_L и X_C

Реостат

Катушка

Конденсат

Вся цепь

X_L и X_C

Реостат

Катушка

Конденсат

Вся цепь

X_L и X_C

Реостат

Катушка

Конденсат

Вся цепь

Расчётные формулы: U=I•Z; P=I²•R; Z=; tgφ=X/R; φ=arctg X/R; S=U•I;

S=; Up=I•X; Ua=I•R

Векторные диаграммы тока и напряжений, треугольники сопротивлений и мощностей:

Вывод:_______________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа №4(13)

Резонанс напряжений

Цель работы: исследовать резонанс напряжений, снять резонансные кривые при изменении емкости, определить соотношения между сопротивлениями отдельных участков и падениями напряжений на них.

Схема опыта:

V вольтметр на 15 В

A амперметр на 0,25-0,5А

Vк Vс вольтметры на75В

L катушка однофазного трансформатора на 220В (клеммы 2-3) сердечник не замкнут

См магазин емкостей

Таблица приборов:

Обознач.

Название прибора

Тип прибора

Намин. знач. и предельно допустимые

Цена деления

Класс точности

Заводской номер

А

амперметр

V

вольтметр

Vс

вольтметр

Vк

вольтметр

Результаты измерений:

установить

измерить

Вычислить

С мкФ

U B

Uк В

Uс В

I А

Z Ом

Zк Ом

X_L Ом

Xc Ом

Ua B

U_L B

cosφ

12

13

15

13

17

13

19

13

20

13

21

13

22

13

23

13

25

13

27

13

30

13

Расчётные формулы: : cosφ=R/Z; Ua=I•R; U_L=I•X_L; Z=U/I; Zк=,где Rк=R=Zрезон.; так как Rc~0; Xс=Uc/I; Zк=Uк/I

Расчёты для одного опыта:

Построить:

1. Для трёх случаев векторные диаграммы напряжения и треугольники сопротивлений.

2. По данным наблюдений построить в масштабе на общем графике резонансные кривые: I, Uk, Uc

Вывод: ______________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа №5(16)

Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей энергии звездой.

Цель работы: установить соотношения между линейными и фазными токами и напряжениями при различной нагрузке фаз. Выявить роль нейтрального провода. Построить векторную диаграмму.

Схема опыта:

V вольтметр на 300В

A1, A2, A3 амперметры на 0,25-0,5-1А

A₀ амперметр на 1-2А

Таблица приборов:

Обознач.

Название прибора

Тип прибора

Намин. знач. и предельно допустимые

Цена деления

Класс точности

Заводской номер

А₁

амперметр

А₂

амперметр

А₃

амперметр

А₀

амперметр

V

вольтметр

Результаты измерений:

установить

Измерить

Вычислить

Характ

нагрузки

Состоян. Вз

I_А

A

I_В

A

I_С

A

U_А

U_В

U_С

U_АВ

U_ВС

U_СА

I₀

A

U₀

R_А

Ом

R _В

Ом

R _С

Ом

P_А

Вт

P_В

Вт

P_С

Вт

P

Вт

R_A=R_B=R_C

замкн

разомкн

R_A≠R_B≠R_C

замкн

разомкн

R_A=R_BR_C =∞

замкн

разомкн

Расчётные формулы: P_A=U_A•I_A; P_B=U_B•I_B; P_C=U_C•I_C; R_A=U_A/I_A; R_B=U_B/I_B; R_C=U_C/I_C; P=P_A+P_B+P_C

Расчёты для одного опыта:

В выводе по лабораторной работе ответьте на вопросы:

1. Какие соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями для симметричной и не симметричной систему при соединении звездой?

2. В каком случае напряжение нейтрали равно нулю?

3. Какую роль выполняет нейтральный провод при несимметричной нагрузке?

Вывод:______________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа №1

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО ДИОДА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомиться с конструкцией выпрямительных диодов, изучить принцип функционирования; снять вольтамперную характеристику (ВАХ) диода типа ___________ и определить параметры по вольтамперной характеристике.

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Iпр.max=0,008________

Iобр.max=250мкА_____

Uобр.max=150В______

Uпр.max=1В_________

Т,С =от -60 до +70___

Таблица

Uпр В

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

UобВ

1

5,023

10

15

19

Iпр, мА

0,004

0,37

1,9

4,6

8,0

12,13

Iобр, мкА

7

11

15

24

27

Расчет параметров

1. Р = U_ПРI_ПР

2. Р_ОБР = U_ОБРI_ОБР

3. S = I_ПР / I_ОБР

4. R_ПР =U _ПР / I_ПР

5. R_ОБР = U_ОБР / I_ОБР

6. r_ПР = U_ПР / I_ПР

7.r_ОБР=U_ОБР /I_ОБР

Вывод:

Лабораторная работа №2

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛИТРОНА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомиться с конструкцией стабилитронов, изучить работу стабилитронов; снять

вольтамперную характеристику (ВАХ) стабилитрона типа __________; определить параметры по ВАХ.

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ СТАБИЛИТРОНА

- U_СТ - номинальное напряжение стабилизации при I_ст = ________________

 U_СТ - разброс напряжения стабилизации от U_СТмин = _____ до U_СТмакс =___

-r_д - дифференциальное сопротивление не более _____________________

- i_{icn мин} - минимальный ток стабилизации______________________________

- i_{icт макс} - максимальный ток стабилизации ____________________________

-

Р - средняя рассеиваемая мощность на стабилитроне_________________

Таблица 1. Прямое смещение

U_ПР , В

I_ПР, мА

0

0,03

0,05

1

3

5

10

15

Таблица 2. Обратное смещение

U_ОБР, В

I_ОБР, мА

0

0,03

0,05

1

3

5

10

15

Определение параметров:

r_ПР = U_ПР / I_ПР =

r_ОБР = U_ОБР / I_ОБР =

Напряжение стабилизации

U_СТ =

Минимальный ток стабилизации

i_{ст мин} =

Мощность рассеивания

Р = i_{ст макс}U_СТ =

Вывод:

Лабораторная работа №3

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРА В СХЕМЕ С ОБЩЕЙ БАЗОЙ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

• ознакомиться с конструкцией транзисторов, изучить схемы включения транзисторов и режимы работы транзисторов;

• снять вольтамперные характеристики (ВАХ) транзистора включенного по схеме с общей базой;

• определить основные параметры по ВАХ.

• определить по справочнику параметры транзистора

Тип транзистора________________

Справочные данные транзистора:

I_{к max}, мА__________________

I_{к и max}, мА_________________

U_{кэо max}, В_________________

U_{кбо max}, В_________________

U_{эбо max}, В_________________

Р_{к max}, мВт________________

h_21Э______________________

I_кбо, мкА___________________

F_h21, МГц__________________

СХЕМА ИССЛЕДОВАНИЯ ТРАНЗИСТОРА

Расчет параметров

1. Входное сопротивление

R_ВХ = h_11б = DU_ЭБ / DI_Э.

2. Выходная проводимость

Y_ВЫХ = DI_К / DU_КБ

3. Статический коэффициент передачи тока

a = h_21Б = DI_К / DI_Э

Данные для входных и выходных характеристик.

Таблица 1 Таблица 2

U_ЭБ, В

I_Э , мА

U_КБ, В

I_К , мА

U_КБ = 0 В

U_КБ = -5В

U_КБ = - 10 В

I_Э = ___мА

I_Э = ___мА

I_Э = ___мА

0

0

0,04

- 2

0,08

- 4

0,12

-6

0,16

-10

0,20

-15

-19

Входные ВАХ Iэ = f(Uэб) при Uкб = const Выходные ВАХ Iк = f(Uкб) при Iэ = const

Вывод:______________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа №4

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРА В СХЕМЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

• изучить схему включения транзистора с ОЭ;

• снять вольтамперные характеристики ( ВАХ ) транзистора типа _______ по схеме с общим эмиттером и определить h - параметры по характеристикам.

СХЕМА ИССЛЕДОВАНИЯ ТРАНЗИСТОРА:

ДАННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Таблица 1. Входные ВАХ. Таблица 2. Выходные ВАХ.

ГU_БЭ , В

I_Б , мкА

U_КЭ = 0 В

U_КЭ = - 5 В

U_КЭ = - 10 В

Uбэ,В

0

-0,04

-0,08

-0,12

-0,16

-0,20

U_КЭ, В

I_К , мА

I_б1 = мкА

I_б2 = мкА

I_б3 = мкА

0

- 2

- 4

-6

-8

-10

Расчет параметров

1. Входное сопротивление

R_ВХ = h_11Э = U_БЭ / I_Б;

2. Выходная проводимость

Y_ВЫХ = h_22Э =I_К / U_КЭ;

3. Статический коэффициент передачи тока

 =h_21Э = I_К / I_б

Вывод:

Лабораторная работа №5

Исследование полевого транзистора

Цель работы: ознакомиться с работой полевого транзистора с p-n переходом, снять характеристики и определить параметры.

Справочные данные: тип прибора____________;

Рмакс, мВт_______________________________;

Т.С______________________________________;

Uси макс, В_______________________________;

Uзи макс, В_______________________________;

Iс макс, мА________________________________;

U

зи отс, В_________________________________;

S, мА/В____________________________________

Схема исследования.

Таблица 1. . I _с = ( U_си) при U_зи = const_____________

U_си , В

I _с , мА

U_зи =0

U_зи =0,5 В

U_зи =1 В

0

-2

-4

-6

-8

-10

Таблица 2. I _с = ( U_зи) при U_си = const_____________

Расчет параметров

1. Крутизна стоко-затворной характеристики

2. Внутренне сопротивление:

3. Коэффициент усиления: = S Ri

В

ывод:

Лабораторная работа №6

Исследование БЛЭ ТТЛ

Цель работы: изучить работу ТТЛ, снять характеристики и рассчитать статические параметры.

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ исследуемого элемента 8И - НЕ в микросхеме 158 ЛА2:

- напряжение источника питания, U_И.П., В

- потребляемая мощность, Р_ПОТР., мВт,

- напряжение выходного сигнала «0», U⁰_ВЫХ, В

- напряжение выходного сигнала "1", U¹_ВЫХ, В

- входной ток при входном напряжении сигнала «0», I⁰_ВХ., мкА

- входной ток при входном напряжении сигнала «1», I¹_ВХ., мкА

- время распространения среднее, t_ЗД.СР., нс

СХЕМА ИССЛЕДОВАНИЯ

Таблица

- напряжение логического нуля по входу, U⁰ =

- напряжение логической единицы по входу, U¹ =

- напряжение логического нуля по выходу, U⁰ =

- напряжение логической единицы по выходу, U¹ =

- напряжение помехи от нуля , U⁰ _ПОМ =

- напряжение помехи от единицы , U¹ _ПОМ =

Рпотр. =0,5(I⁰ потр. + I¹ потр.)∙Е =

С

татические характеристики ЛЭ ТТЛ

Вывод:

Лабораторная работа №7

ИССЛЕДОВАНИЕ БЛЭ ЭСЛ

Цель работы:. изучить работу ЭСЛ, снять характеристики и рассчитать статические параметры.

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ исследуемого элемента 3ИЛИ - 3ИЛИ - НЕ

микросхема 137 ЛМ1

-напряжение источника питания, U_И.П., В;

-потребляемая мощность, Р_ПОТР., мВт,

-напряжение выходного сигнала «0», U⁰_ВЫХ, В

-напряжение выходного сигнала «1», U¹_ВЫХ, В

-время задержки распространения среднее, t_ЗД.СР., нс

СХЕМА ИССЛЕДОВАНИЯ

Таблица

U_ВХ. ,В

U1_ВЫХ. ,В

U2_ВЫХ. ,В

I_ВХ., мА

I_ПОТР.,мА

-напряжение логического нуля, U₀ =

-напряжение логической единицы, U₁ =

Рпотр. =0,5(I⁰ потр. + I¹ потр.)∙Е =

Вывод:

Лабораторная работа №8

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЭ НА КМДП-СТРУКТУРАХ

Цель работы: изучить работу ЛЭ на КМДП-структурах,

снять передаточные характеристики и определить основные статические параметры.

Справочные данные по ИМС К176ЛП1:

Напряжение источника питания, U _ип, В

Напряжение логического нуля, , В

Напряжение логической единицы, U¹, В

Время задержки распространения среднее,t_{здр.р.ср.,} нс

Схемы исследования элементов комплементарной МДП транзисторной логики.

Таблица истинности элемента И-НЕ Таблица истинности элемента ИЛИ-НЕ

Х1

Х2

Y

X1

X2

Y

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

1

0

1

1

1

1

Передаточные характеристики логических элементов

Таблица 1 И-НЕ

U_вх,В

U_вых,В

Iпотр., мА

Таблица 2 ИЛИ-НЕ

U_вх,В

U_вых,В

Iпотр., мА

Передаточная характеристика и статические параметры элемента И-НЕ

Средняя потребляемая мощность

P_пот.ср. = 0,5 U_и.п.(I¹_потр + I⁰_потр)=

Добротность логического элемента

F = P_пот.ср.t_{зд.р.ср.}=

Передаточная характеристика и статические параметры элемента ИЛИ-НЕ

Средняя потребляемая мощность

P_пот.ср. = 0,5 U_и.п.(I¹_потр + I⁰_потр)=

Добротность логического элемента

F = P_пот.ср.t_{зд.р.ср.}=

Вывод:

Лабораторная работа №9

Исследование фоторезистора

Цель работы: изучение принципа работы фоторезистора, снятие вольтамперной и световой характеристик.

Таблица 1. I_ф = f(1/l²) при U = const. Таблица 2. I_ф = f(U) при l = const.

l,м

1/l², 1/м²

U₁= 8В

U₂ = 16В

U, В

l₁ = 0,3 м

l₂ = 0,6 м

I_ф, мА

I_ф, мА

I_ф, мА

I_ф, мА

0,3

0

0,4

3

0,5

6

0,6

9

0,7

12

0,8

15

Вывод:

Лабораторная работа №10

Исследование светодиода

Ц

ель работы: изучить принципы работы светодиода, снять вольтамперные характеристики.

Таблица I_пр = f(U_пр).

U_пр, В

I_пр, мА

П

ри обратном напряжении 2 В отсутствует излучение, величина обратного тока Iобр = .

ВАХ светодиода

Вывод :