Описание лабораторной установки

На лицевой панели стенда расположены:

а) тумблер включения стенда с надписью «Сеть»;

б) сигнальная лампочка с надписью «Вкл.»;

в) тумблер S₂ для подключения различных видов входного напряжения сглаженного или пульсирующего;

г) тумблер S₃ для подключения нагрузки;

д) ручка регулировки входного напряжения S₀;

е) ручка регулировки тока нагрузки R_н;

ж) ручка регулировки величины гасящего сопротивления в параметри-ческом стабилизаторе R_г;

з) ручка регулировки величины сопротивления сравнивающего делителя в компенсационном стабилизаторе ;

и) ручка регулировки величины балластного сопротивления в компенса-

ционном стабилизаторе R_б;

к) гнезда «1-29» и «U_m» для изменения напряжений в характерных точках исследуемой схемы;

л) вольтметр U₀ для изменения входного напряжения;

м) миллиамперметр для изменения тока стабилизации в параметри-ческом стабилизаторе;

н) миллиамперметр для изменения тока нагрузки;

о) вольтметр для измерения напряжения нагрузки.

Для исследования компенсационного стабилизатора напряжения необхо-димо установить съемную панель №2 к исследуемому стенду (рисунок 5.1).

Порядок выполнения работы

1 На входе стабилизатора установить напряжение .

2 Снять внешнюю (нагрузочную) характеристику стабилизатора, для чего изменяя величину нагрузки R_н, снимать показания приборов и записывать в таблицу 5.1 значения и .

Таблица 5.1

, B
Iст, мА

3 По данным эксперимента построить внешнюю характеристику

4 Определить степень влияния изменения на и при В и 9В. замерять в точках 8, 10 вольтметром. Данные свести в таблицу 5.2.

Таблица 5.2

Uоп=7В
U0, B
Uн, В
Iн, мА
Uоп=9В
U0, B
Uн, В
Iн, мА

5 Изменяя напряжение U_б4, определить степень влияния изменения величины сравнивающего делителя напряжения R_1-2. Опыты провести для трех значений U₀ = 14; 18; 22В. Показания I_н и U_н записать в таблицу 5.3.

Таблица 5.3

U0,В	14	Uб4, В	6	8	9
		Uн, В
		Iн, мА
	18	Uн, В
		Iн, мА
	22	Uн, В
		Iн, мА

7. Определить коэффициент стабилизации компенсационного стабилиза-тора напряжения

_{Rн = max},

где - относительное приращение напряжения на входе стабилизатора;

- относительное приращение напряжения на выходе стабилизатора.

Установить напряжение U_ст1= 9В потенциометром R_1-2. Ручку потенцио-метра R_н установить в правое положение (максимальная величина нагрузки). Установить входное напряжение и 11В и записать показания для обоих входных напряжений. Вычислить величины  и  . Установить номинальное входное напряжение , записать показания по данным опыта вычислить коэффициент стабилизации К_ст.

8. Определить коэффициент полезного действия компенсационного стабилизатора напряжения

.

9. Определить выходное сопротивление компенсационного стабилизатора напряжения

_{Uвх = const.}

Оформление отчета

Отчет должен содержать:

1. Цель работы.

2. Краткое описание исследуемых стабилизаторов напряжения.

3. Принципиальные электрические схемы стабилизаторов с описанием.

4. Таблицы измерений и соответствующие им характеристики.

5. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Принцип действия и конструкция стабилитрона.

2. Характеристики и параметры стабилитрона.

3.Принцип действия параметрического стабилизатора напряжения.

4. Принцип действия компенсационного стабилизатора напряжения.

5. Показатели качества стабилизатора напряжения.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ИССЛЕДОВАНИЕ СИММЕТРИЧНОГО ТРИГГЕРА

Цель работы

Исследовать симметричный триггер на транзисторах с раздельным и счетным запуском.

Время выполнения – 2 часа.

Теоретический раздел

Триггером называют устройство, имеющее два устойчивых состояния. Из этих состояний оно выводится внешним запускающим импульсом, вызывающим переход устройства из одного устойчивого состояния в другое. Во время перехода напряжения триггера изменяются скачкообразно за счет лавинообразно протекающих процессов, поэтому форма выходного напряжения близка к прямоугольной.

Триггеры широко используются в импульсной и вычислительной технике, автоматике, системах управления преобразователями и т.д. Они применяются в качестве генераторов прямоугольных импульсов, электронных реле, цифровых счетчиков импульсов и делителей частоты, используются в устройствах хранения информации. Триггеры могут быть симметричными и несиммет-ричными, иметь разные режимы запуска. Симметрия достигается выбором соответствующих компонентов левой и правой половины схемы.

Принципиальная схема исследуемого симметричного триггера приведена на рисунке 6.1. Переключатель П1 служит для выбора режима запуска триггера. В положении «1» исследуется симметричный триггер со счетным запуском по коллектору через развязывающие диоды, в положении «2» - с раздельным запуском по цепи базы.

Конденсаторы и являются ускоряющими, они уменьшают время пе-реключения триггера из одного устойчивого состояния в другое. Формирование запускающего экспоненциального импульса осуществляется дифференци-рующей цепью из импульса прямоугольной формы (рисунок 6.2).

При раздельном запуске, запускающие импульсы одной полярности поочередно подаются на базы транзисторов VT1 и VT2, или на базу одного из транзисторов подаются импульсы чередующейся полярности. В последнем случае переход триггера из одного устойчивого состояния в другое осуществляется под воздействием запускающих импульсов как положительной, так и отрицательной полярности. Диоды VD1 и VD2 в схеме выполняют роль коммутирующих элементов, пропуская положительный импульс запуска на базу открытого транзистора и не пропуская на базу закрытого.

В режиме счетного запуска запускающие импульсы подаются одновре-менно на базы обоих транзисторов VT1 и VT2 (счетные входы). При этом переключение триггера осуществляется только однополярными импульсами.

Описание лабораторной установки

Передняя панель лабораторной установки приведена на рисунке 6.4. На панели приведены: принципиальная электрическая схема триггера, переклю-чатель режима запуска триггера П1, контрольные гнезда 1, 2, 4, «выход 1», «выход 2», тумблер включения источника питания «Сеть», сигнальная лампа EL. В работе используется двухлучевой осциллограф для снятия осциллограмм сигналов в исследуемых точках.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с принципиальной электрической схемой лабораторной установки и органами управления лабораторной установки.

2. Включить осциллограф и тумблер источника питания лабораторной установки «Сеть».

3. Снять осциллограммы входного импульса и замерить его парамет-ры: амплитуду длительность импульса _и длительность фронта импульса _фр, период следования импульсов T.

4. Снять осциллограммы запускающего импульса (клеммы 4, 2) для трех значений положения резистора (крайнее левое, крайнее правое, среднее по-ложения) и замерить его параметры: _и, _фр, Т.

5. Исследовать работу триггера при счетном запуске (переключатель П1 в положении «1»).

5.1 Снять осциллограммы напряжений на коллекторах и базах транзис-торов. Осциллограф поставить в ждущий режим и ручкой «Уровень синхронии-зации» добиться сдвига фаз между напряжениями на коллекторах на 180° эл. (см. рисунок 3.2). Замерить параметры импульса: _и, _фр, Т.

6. Исследовать работу триггера при раздельном запуске (переключатель П1 в положении «2»).

6.1 Снять осциллограммы по пункту 5.1. (рисунок 6.3).

Оформление отчета

Отчет должен содержать:

1. Цель работы.

2. Принципиальную электрическую схему лабораторной установки.

3. Краткое описание работы триггера со счетным и раздельным запуском.

4. Осциллограммы напряжений и параметры импульсов.

5. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Что за устройство триггер и где он находит применение?

2. Почему триггер не может перейти самопроизвольно из одного устойчи-вого состояния в другое?

3. Какие способы запуска триггеров исследуются в работе и как они организованы?

4. Чем триггер со счетным запуском отличается от триггера с раздельным запуском?

5. Для чего в схему триггера вводятся резистор R7 и конденсатор С6?

6. Каким способом увеличить скорость счета импульсов?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ИССЛЕДОВАНИЕ МУЛЬТИВИБРАТОРОВ

Цель работы

Исследовать работу мультивибратора на транзисторах, работающего в автоколебательном и ждущем режимах.

Время выполнения – 2 часа.

Теоретический раздел

Мультивибратор является генератором импульсов, близких к прямо-угольной форме. Он может работать в трех режимах: автоколебательном, ждущем и в режиме синхронизации.

Мультивибраторы широко применяются в импульсной технике для генерирования импульсов прямоугольной формы, деления частоты, расширения импульсов, а также в качестве пусковых, переключающих и распределительных устройств.

АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР

Автоколебательный мультивибратор служит для генерирования близких к прямоугольной форме импульсов, частота которых определяется параметрами схемы. Он представляет собой двухкаскадный резистивный усилитель, работающий в ключевом режиме, каскады которого соединены между собой емкостной связью (рисунок 4.1,а). Транзисторы VT1, VT2 выполняют роль ключей, которые поочередно замыкаются и размыкаются. Коллекторно-базовая связь каскадов осуществляется конденсаторами и . Резисторы и обеспечивают требуемый ток базы открытого транзистора и создают цепь перезаряда соответствующего конденсатора связи.

Рассмотрим физические процессы, происходящие в мультивибраторе, временные диаграммы изображены на рисунке 4.1,б.

Рассмотрение процессов начнем с момента t=t₀. В этот момент VT1 закрыт, VT2 открыт, конденсатор , заряженный к моменту переключения t, до напряжения +Е_К, прикладываемого к базе VT1, разряжается через открытый VT2 и . Ток разряда конденсатора создает положительное запирающее напряжение на базе VT1. К моменту времени t₁ конденсатор разрядится до напряжения отпирания VT1, и VT1 начинает отпираться. Его коллекторный ток начинает увеличиваться. Падение напряжения на резисторе возрастает, а на коллекторе VT1 отрицательное напряжение начинает уменьшаться. Таким образом, на коллекторе VT1 создается положительный скачок напряжения (от -Е_К до -U_К.Н.), где U_К.Н. - напряжение насыщения на коллекторе открытого транзистора. Этот положительный скачок напряжения через конденсатор C₁ передается на базу VT2, его коллекторный ток I_К2 уменьшается, падение напряжения на R_К2 уменьшается, а на коллекторе VT2 отрицательное напря-жение начинает возрастать. Таким образом, на коллекторе VT2 создается отри-цательный скачок напряжения, который через C₂ передается на базу VT1.

К оллекторный ток VT1 еще больше увеличится. Положительный скачок напряжения на коллекторе VT2 еще больше возрастет. Это приведет к еще боль-шему запиранию VT2 и т.д. Процесс нарастания I_К1 и уменьшения I_К2 происходит лавинообразно и продолжа-ется до того момента, пока VT1 не откроется, а VT2 не закроется.

На этом этапе форми-руется фронт импульса. После кратковременного формирования фронта им-пульса (момент t₁) наступает сравнительно медленный процесс формирования плоской части импульса (от момента времени t₁ до t₂).

Конденсатор C₁ начи-нает разряжаться по цепи: -Е_К, R_б1, C₁, коллектор-эмит-тер открытого VT1, +Е_К. При этом на R_б1 поддер-живается падение напряже-ния, достаточное для запи-рания транзистора VT2. Конденсатор C₂ в это время заряжается по цепи: -E_К, R_К2, C₂, переход база-эмиттер открытого VT1, +Е_К.

По мере того как напряжение U_С1 приближается к нулю, положительное напряжение на базе VT2 уменьшается. Время нахождения в этом состоянии определяется постоянной времени цепи разряда конденсатора .

Наконец, наступает такой момент (t₂), когда станет меньше нуля и транзистор VТ2 начнет, открываться. Отрицательное напряжение U_к2 начинает уменьшаться. Это уменьшение в виде положительного скачка напряжения передается на базу VТ1. Ток I_К1 начинает уменьшаться, отрицательное напряжение U_К1 – увеличиваться. Это увеличение в виде отрицательного скачка напряжения передается на базу VT2, коллекторный ток I_К2 увеличивается и т.д.

Этот процесс также проходит лавинообразно. В конце его транзистор VT1 полностью запирается, a транзистор VT2 полностью отпирается.

Выходной сигнал может быть снят с любого коллектора. Форма выходного напряжения близка к прямоугольной, причем U_вых1 и U_вых2 сдвинуты по фазе на 180° электрических относительно друг друга. Длительность импульса мульти-вибратора определяется из выражения . Период колебаний сим-метричного мультивибратора .

ЖДУЩИЙ МУЛЬТИВИБРАТОР

Ждущие мультивибраторы относятся к числу генераторов, имеющих лишь одно устойчивое положение. При подаче внешнего запускающего импульса они переходят в квазиустойчивое состояние. Время нахождения схемы в этом положении определяет длительность генерируемых импульсов и зависит от параметров мультивибратора.

Такие мультивибраторы служат для получения прямоугольных импульсов определенной длительности и применяются как расширители импульсов и формирователи нормированных импульсов из импульсов произвольной формы, а также для временной задержки импульсов.