Например. - Красноуфимский аграрный колледж
advertisement
ГБОУ СПО СО Красноуфимский аграрный колледж Методические указания для выполнения лабораторных и практических работ по дисциплине «Электронная техника» Практическая работа № 1 Наименование работы: Расшифровка маркировки, определение основных параметров резисторов и конденсаторов. Цель работы: Ознакомиться с системой обозначения и основными параметрами резисторов и конденсаторов. Приобретаемые умения и навыки: 1. Закрепить теоретические знания по резисторам и конденсаторам 2. Научиться определять основные параметры резисторов и конденсаторов Общие сведения Резисторы Резисторы (раньше говорили "сопротивления") — это наиболее многочисленные детали в радиоаппаратуре. Их используют для ограничения тока в цепях, для создания на отдельных участках схем необходимых падений напряжения, для фильтрации напряжения и тока, для регулирования громкости и тембра и еще во многих случаях. Различают два вида резисторов: нерегулируемые (постоянные) и регулируемые (переменные и подстроечные). Особую группу составляют полупроводниковые резисторы: - варисторы — резисторы, сопротивление которых сильно изменяется в зависимости от приложенного напряжения; - термисторы (или терморезисторы) — резисторы с изменяющимся в зависимости от окружающей температуры сопротивлением; - фоторезисторы — резисторы, которые меняют свое сопротивление под воздействием излучения. Условные графические изображения резисторов приведены на рис. 1. Постоянный резистор Переменный резистор Построечный резистор Варистор Терморезистор фоторезистор Рис. 1. Условные графические изображения резисторов Маркировка резисторов Непроволочные резисторы, разработанные до 1968 года и выпускаемые в настоящее время, имеют обозначение из трех элементов: первый элемент —- буква — обозначает материал резистивного элемента: У – углеродистый; Б – бороуглеродистый; К – композиционный; М – металлопленочный; П – проволочный. второй элемент — буква — обозначает вид защиты: Г – герметизированный; В – вакуумный; Л – лакированный; И – изолированный; Э – эмалированный. Третий элемент — буква — особые свойства или назначение: Т – теплостойкий; П – прецизионный; В – высоковольтный; М – мегаомный; И – измерительный. В некоторых случаях после обозначения присутствует число — номинальная мощность рассеяния: 0,125 – 0,125 Вт; 0,25 – 0,25 Вт; 0,5 – 0,5 Вт; 1 – 1 Вт; 2 – 2 Вт. Например МЛТ-1 — резистор металлопленочный лакированный теплостойкий, с номинальной рассеиваемой мощностью 1 Вт. В системе сокращенных обозначений резисторов введенной в 1968 году состоящей из трех элементов, буквы и цифры обозначали следующее: первый элемент —- буква(ы) — группа изделий: С — сопротивление постоянное; СП — сопротивление переменное (построечное); СН — варистор (сопротивление нелинейное); СТ — терморезистор (сопротивление термозависимое). Второй элемент — цифра — указывал вид материала резистивного элемента (с дополнительной конкретизацией): 1 – непроволочное тонкослойное углеродистое или бороуглеродистое; 2 – непроволочное тонкослойное металлодиэлектрическое или металлооксидное; 3 – непроволочное композиционное пленочное; 4 — непроволочное композиционное объемное; 5 — проволочное; 6 – непроволочное тонкослойное металлизированное. Третий элемент — число — порядковый номер разработки. В некоторых случаях после обозначения присутствует число — номинальная мощность рассеяния: 0,125 – 0,125 Вт; 0,25 – 0,25 Вт; 0,5 – 0,5 Вт; 1 – 1 Вт; 2 – 2 Вт. Например С5-16-0,125 — резистор постоянный проволочный, 16-ая разработка, с номинальной рассеиваемой мощностью 0,125 Вт. В системе обозначений, введенной с 1980 г., первый элемент — буква(ы) — обозначает: Р — резистор постоянный; РП — резистор переменный; ВР — варистор постоянный; ВРП — варистор переменный; НР – набор резисторов; ТР — терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС); ТРП -— терморезистор с положительным ТКС. Второй элемент — цифра — указывает вид резистивного элемента: 1 — непроволочные; 2 — прополочные или металло-фольговые резисторы. Третий элемент — цифры — обозначает порядковый помер разработки. Например Р1-26 — постоянный непроволочный резистор, 26-ая разработка. Основные характеристики резистора: номинальное сопротивление, отклонение действительного сопротивления от номинального и допустимая мощность рассеяния. Сопротивление резистора на принципиальных схемах обозначается: - от 1 до 999 Ом — целыми числами без указания величины; - от 1 до 999 кОм — числами с добавлением строчной буквы "к"; - от 1 и более МОм — числами с добавлением прописной буквы "М". Например 120 — означает 120 Ом, 10к — 10 килоом, 1,2 М — 1,2 мегаома и т.д. На самих резисторах маркировка номинального сопротивления имеет различный вид. Резисторы от 1 до 999 Ом могут иметь только цифровую маркировку: 62 — 62 Ом. 430 — 430 Ом, а иногда (обычно для резисторов с малыми сопротивлениями) используются буквы "Е" и "R": 12E — 12 Ом, 27R — 27 Ом. Эти буквы могут использоваться в качестве запятой для указания дробных значений сопротивлений: 8R2 — 8,2 Ом, 9Е1 —9,1 Ом. Резисторы от 1 до 99 килоом имеют маркировку номинала с буквой "к", которая также может использоваться вместо запятой: 1к — 1 килоом, 4к7 — 4,7 кОм. Резисторы от 100 до 999 килоом маркируются как цифрами с буквой "к", так и с буквой "М" перед числом, т.е. 200 к — 200 килоом, М390 — 390 килоом. Мегаомные резисторы маркируются числом с буквой "М": 1М — 1 мегаом, 2М4 — 2,4 мегаом. Для обозначения отклонения действительного сопротивления резистора от величины, указанной на нем используется три системы. 1. По классам точности. Отклонение величины сопротивления ±5% обозначается цифрой "I" (первый класс точности), ±10% — цифрой "II" (второй класс), которые проставляются после величины сопротивления. У резисторов, не имеющих таких цифр, отклонение составляет ±20%. Например: 6к2I -— 6,2 килоома с допуском ±5%. 390II — 390 Ом с допуском ±10%, 47 — 47 Ом с допуском ±20 %. 2. Буквенным кодом. Отклонение величины сопротивления указывается на резисторе после обозначения номинального сопротивления русскими (старая система) или латинскими (новая система) буквами в соответствии с таблицей 1. Таблица 1. Допуск, % Код (рус. буква) Код (лат. буква) ±0,1 Ж B ±0,25 У C ±0,5 Д D ±1 Р F ±2 Л G ±5 И J ±10 С K ±20 В M Например 4кЗИ — резистор сопротивлением 4,3 килоома с допуском ±5%, 11кР — резистор сопротивлением 11 килоом с допуском ±1%. 3. Цветовым кодом. Для обозначения номинального сопротивления и его допустимого отклонения па резистор наносятся в определенном порядке цветные кольца (пояски) или точки. Номинальное сопротивление выражается в омах двумя или тремя цифрами с множителем 10n, где n — целое число в пределах -2...+9. Маркировочные знаки сдвинуты к одному из торцов резистора и ближайший к торцу знак считается первым. Если длина резистора не позволяет сдвинуть маркировку к одному из торцов, то первый знак (поясок, точка) делается примерно в два раза шире остальных. Расположение знаков на резисторе показано на рис. 2. Рис. 2. Маркировка резистора цветовым кодом Цвет маркировочных знаков приведен в таблице 2. Таблица 2. Цвет знака Серебристый Золотистый Черный Коричневый Красный Оранжевый Желтый Зеленый Голубой Фиолетовый Серый Белый Номинал сопротивления, Ом I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 II 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 III 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Множитель 10-2 10-1 1 10 102 103 104 105 106 107 108 109 Допустимое отклонение % ± 10 ±5 ±1 ±2 ± 0,5 ± 0,25 ± 0,1 ± 0,05 - Допустимая мощность рассеяния — это та мощность протекающего через резистор тока, которую он может длительное время выдерживать и рассеивать в виде тепла без ущерба для своей работы. По существу, это характеристика электрической прочности резистора. Допустимая мощность постоянных резисторов указывается на схемах внутри условных графических обозначений, как показано на рис. 3. Рис. 3. Обозначение мощности постоянных резисторов Регулируемые (или переменные) резисторы имеют изменяющуюся от нуля до номинала величину. Разновидностью переменных резисторов являются подстроенные. В них изменение сопротивления производится с помощью отвертки при регулировке радиоаппаратуры и в дальнейшем не меняется. Для регулируемых резисторов существует еще один параметр — зависимость сопротивления между начальным выводом и движком от угла поворота (α) движка, которая показана на рис. 4. Различаются переменные резисторы группы А (линейная зависимость), группы Б (логарифмическая) и группы В (показательная или обратнологарифмическая зависимость). Допустимая мощность переменных резисторов на схеме не обозначается, а в описании обычно указывается их тип. Рис. 4. зависимость сопротивления резистора от угла поворота (α) движка Если при конструировании устройства отсутствует резистор с необходимым сопротивлением, но есть резисторы других номиналов, то соединяя их последовательно или параллельно, можно получить требуемое сопротивление. Конденсаторы Конденсатор представляет собой радиоэлемент, состоящий из двух металлических пластин (обкладок) разделенных диэлектриком. Конденсатор способен накапливать электрические заряды на обкладках, если к ним приложена разность потенциалов. В основу классификации конденсаторов положено деление конденсаторов по виду диэлектрика, в соответствии с использованием их в конкретных цепях аппаратуры, назначением и выполняемой функцией, например низковольтные и высоковольтные, низкочастотные и высокочастотные и т.п. По характеру изменения емкости различаются два вида конденсаторов — конденсаторы постоянной емкости и конденсаторы переменной емкости (переменные и подстроечные). Маркировка конденсаторов Условное обозначение конденсаторов состоит из букв и цифр. В старой системе за основу брались конструктивные, технологические и другие признаки (КД — конденсатор дисковый. КБГ — конденсатор бумажный герметизированный. ФТ - фторопластовый теплостойкий, КТП конденсатор трубчатый проходной). В новой системе первый элемент— буквы — обозначают: К — конденсатор постоянной емкости; КТ — конденсатор построечный (триммер): КП — конденсатор переменной емкости; КС — конденсаторные сборки. Второй элемент — цифры — обозначают материал диэлектрика и группу по рабочему напряжению в соответствии с таблицей 3. Таблица 3. Подкласс конденсаторов Конденсаторы постоянной емкости Группа конденсаторов Керамические на номинальное напряжение ниже 1600 В Керамические на номинальное напряжение 1600 В и выше Стеклянные Обозначение группы 10 15 21 Стеклокерамические 22 Тонкопленочные 26 Слюдяные малой мощности 31 Слюдяные большой мощности 32 Бумажные на номинальное напряжение ниже 2 кВ, фольговые 40 Бумажные на номинальное напряжение 2 кВ и выше, фольговые Бумажные металлизированные 42 Оксидно-электролитические алюминиевые Оксидно-электролитические танталовые, необиевые и др. Объемно-пористые 50 Оксидно-полупроводниковые 53 С воздушным диэлектриком Вакуумные Полистирольные Фторопластовые Полиэтилентерефталатные Построечные конденсаторы 41 51 52 60 61 71(70) 72 73(74) Комбинированные 75 Лакопленочные Поликарбонатные Полипропиленовые 76 77 78 Вакуумные 1 С воздушным диэлектриком С газообразным диэлектриком С твердым диэлектриком Вакуумные С воздушным диэлектриком 2 3 4 1 2 Конденсаторы переменной С газообразным диэлектриком емкости С твердым диэлектриком 3 4 Третий элемент — буквы — определяют назначение конденсатора: II — для работы в цепях постоянного и переменного токов: Ч — для работы в цепях переменного тока; И — для работы в импульсных режимах; У — универсальный (применяется во всех цепях). Отсутствие буквы означает, что конденсатор может работать только в цепях постоянного и пульсирующего токов. Четвертый элемент — цифры — указывают порядковый номер разработки. Например К40П-2 — конденсатор бумажный с фольговыми обкладками с поминальным напряжением ниже 2 кВ. применяемый в цепях постоянного и переменного тока, 2-я разработка. Условные графические обозначения конденсаторов на схемах приведены на рис. 5. Конденсатор постоянной емкости. Общее обозначение Поляризованный (электролитический) Опорный Неполяризованный (электролитический неполярный) Проходной (дуга обозначает корпус) Переменной емкости Переменной емкости многосекционный Подстроечный (триммер) Вариконд Рис. 5. Условные графические изображения конденсаторов Основные параметры конденсаторов: номинальная емкость, допускаемое отклонение емкости, рабочее напряжение, температурный коэффициент емкости и тангенс угла потерь. Емкость конденсаторов измеряется в фарадах. Для практических целей 1 фарада — это очень большая величина, и на практике пользуются меньшими — микрофарадами, нанофарадами и пикофарадами. 1 мкФ=10 -6Ф, 1 нФ=10 -9Ф, 1 пФ=10 -12Ф. Емкость конденсаторов на схемах указывают: - от 1 пФ до 9999 пФ (9,9 нФ) — целыми числами без указания величины; - от 10 пФ (0,01 мкФ) до 999 нФ (0,99 мкФ) — дробными числами с добавлением строчных букв "мк" (допускается эти буквы не ставить); от 1 мкФ и больше — числом с добавлением строчных букв "мк". Например: 15 — 15 пФ; 470 — 470 пФ; 0,033 мк — 33 нФ; 0,15 — 0,15 мкФ; 6,8 мк — 6,8 мкФ. На самих конденсаторах используются русские и латинские буквы для обозначения множителя (порядка величины емкости): П или р — пикофарады (10 -12Ф); Н или n — нанофарады (10 -9 Ф); М или μ — микрофарады (10-6Ф): И или m — миллифарады (10-3Ф): Ф или F — фарады. Эти буквы часто используются в качестве запятых при указании дробных значений емкости, например: 2П2 или 2р2 — 2,2 пФ; 1Н5 или 1n5 — 1,5 нФ; М15 или μ15 — 0,15 мкФ, 10 М или 10 μ — 10 мкФ. Допускаемые отклонения емкости от номинальной маркируются после номинального значения цифрами (в пикофарадах для конденсаторов емкостью до 10 пФ, в процентах — для остальных) или буквами согласно таблица 4. Таблица 4. Допускаемые отклонения емкости. Допускаемое отклонение емкости, % ±0,1 ±0,2 ±0,5 ±1 ±2 ±5 ±10 ±20 ±30 Код 5ВД Старая система Ж У Д Р Л И С В Ф Код Допускаемое Сод отклонение Старая Новая емкости, % система система -10...+30 — Q -10...+50 Э Т -10...+100 Ю Y -20...+50 Б S -20...+80 А Z Новая система В С D F G J К М N Номинальное напряжение — это предельное значение напряжения, при котором конденсатор может работать длительное время с сохранением своих параметров. Оно зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемого диэлектрика. При эксплуатации конденсаторов в цепях с постоянным напряжением, на которое накладывается переменная составляющая, суммарное значение постоянного и переменного напряжения не должно превышать номинального напряжений конденсатора. Номинальное напряжение маркируется на конденсаторах непосредственно указанием величины в вольтах (киловольтах) или буквами согласно таблицы 5. Таблица 5. Маркировка номинального напряжения конденсаторов с помощью букв Напряжение, Напряжение, Напряжение, Напряжение, Обозначение Обозначение Обозначение Обозначение В В В В 1,0 I 10 D 50 J 200 Z 1,6 R 16 E 63 К 250 W 2,5 М 20 F 80 L 315 X 3,2 А 25 G 100 N 350 Т 4,0 С 32 Н 125 Р 400 Y 6.3 В 40 S 160 Q 450 U 500 V Температурным коэффициент емкости (ТKE) определяет относительное изменение емкости при изменении температуры на 1 оС. В зависимости от вила конденсаторов ТКЕ может быть положительным или отрицательным. Положительный ТКЕ соответствует увеличению емкости при нагревании, отрицательный — уменьшению. Величина ТКЕ выражается и миллионных (10 -6) долях изменения емкости, отнесенных к 1 о С. В зависимости от значения ТКЕ конденсаторы постоянной емкости делятся на группы. У слюдяных конденсаторов группа маркируется буквой на корпусе — как указано в таблице 6, у керамических каждой группе соответствует определенный цвет корпуса или цветная метка. Таблица 6. Группа ТКЕ слюдяных конденсаторов. Группа ТКЕ ТКЕ 10-6, 1/ оС А Б ±200 В ±100 Г ±50 Кроме того, для обозначения ТКЕ используются буквы, обозначающие знак: М — минус, П — плюс, МП — минус-плюс (около пуля) и цифры, указывающие величину ТКЕ. Для некоторых типов керамических конденсаторов (сегнетокерамических) зависимость емкости от температуры нелинейна. В этом случае температурная стабильность конденсатора характеризуется относительным изменением емкости (%) в допустимом температурном диапазоне (-60...+85 оС). Маркировка ТКЕ керамических конденсаторов производится в соответствии с таблицей 7. Таблица 7. ТКЕ керамических конденсаторов. Цветовой код ТКЕ % 10-6, 1/оС Обозначение группы + 100 П100 + 60 + 33 0 - 33 П60 П33 МПО М33 - 47 М47 - 75 - 150 М75 М150 Новое обозначение Красный + фиолетовый Серый Черный Коричневый Голубой + красный Красный Оранжевый Старое обозначение Буквенное Обозначение Цвет корпуса Цвет метки Синий - А Синий Серый Голубой Голубой Черный Синий Черный Коричневый G N С П Голубой - М Голубой Красный Красный Оранжевый L P - 220 - 330 - 470 - 750 - 1500 М220 М330 М470 М750 М1500 - 2200 М2200 ± 10 Н10 ± 20 Н20 ± 30 Н30 ± 50 Н 50 ± 70 Н70 ± 90 Н90 Желтый Зеленый Голубой Фиолетовый Оранжевый Желтый +оранжевый Оранжевый + черный Оранжевый + красный Оранжевый + зеленый Оранжевый + голубой Оранжевый + фиолетов Оранжевый + белый Красный Красный Красный Красный Зеленый Желтый Зеленый Синий R S Т U V Зеленый Желтый К Черный В Красный Z Зеленый D Синий Х Оранжевы й Оранжевы й Оранжевы й Оранжевы й Оранжевы й Оранжевы й F Белый F Примечание: Если для обозначения группы требуются два цвета, второй может быть представлен цветом корпуса. Для других типов конденсаторов ТКЕ не нормируется. Расположение маркировки на керамическом конденсаторе показано на рисунке 6. Рис. 6. Расположение маркировки на керамическом конденсаторе Тангенс угла потерь (tgδ) характеризует потери энергии в конденсаторе. При протекании переменного тока через конденсатор напряжение и ток оказываются сдвинутыми по фазе на некоторый угол, который называйся углом потерь. При отсутствии потерь tgδ=0. В последнее время для маркировки конденсаторов, особенно малогабаритных, стал использоваться цветовой код в виде цветных точек или полосок. Каждому цвету соответствует определенное цифровое значение, приведенное в таблице 8. Маркировочные знаки на конденсаторах сдвинуты к одному из выводов. Ширина полосы последнего знака делается примерно в два раза больше других и обозначает величину ТКЕ. Таблица 8. Маркировка конденсаторов цветовым кодом Цвет маркировки Номинальная емкость, пФ Множител ь Допуск, % ТКЕ *10 - 6 1/оС цветных полос Серебристый Золотистый Черный Коричневый Красный Оранжевый Желтый Зеленый Синий Фиолетовый Серый Белый 1 полоса — — 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 полоса — — 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3 полоса — — 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4 полоса 10-2 10-1 1 10 2 10 103 104 5 10 106 107 108 109 5 полоса ±10 ±5 — ±1 ±2 — — ±0,5 ±0,25 ±0,1 — — 6 полоса — — ±250 ±100 ±50 ±15 ±25 ±20 ±10 ±5 ±1 — Конденсаторы с малой величиной допуска (0,1 ...10%) маркируются шестью цветовыми кольцами. Первые три — величина емкости в пикофарадах, четвертое — множитель, пятое — допуск, шестое ТКЕ. Пример маркировки приведен на рис. 7 а). Конденсаторы с величиной допуска ±20% маркируются пятью цветовыми кольцами (рис. 7 б)), первые три из которых показывают величину емкости в пикофарадах, четвертое — множитель, пятое кольцо — ТКЕ. Величина допуска не маркируется. Однако возможна маркировка таких конденсаторов четырьмя цветовыми кольцами. В этом случае первые два кольца — величина емкости в пикофарадах, третье кольцо множитель, а четвертое - значение ТКЕ (рис. 7 в)). Незначащий ноль в третьем разряде не маркируется. Рис.7. Маркировка конденсаторов цветовым кодом Если при конструировании устройства отсутствует конденсатор с требуемой емкостью, но есть конденсаторы других номиналов, то соединяя их последовательно или параллельно, можно получить необходимую емкость. Оснащение рабочего места (используемые приборы и оборудование): Приборы и оборудование Кол Пределы -во измерения МЛТ-1* 4 Резисторы КМ-4* 2 Конденсаторы *- приборы могут быть заменены аналогичными Тип Примечание Норма времени: 2 часа. Задание: 1. Оформить бланк отчета по практическому занятию, указав наименование и цель занятия. 2. Выполнить рисунок внешнего вида резисторов имеющих буквенноцифровую маркировку. Маркировку, нанесенную на корпус резистора воспроизвести рядом с рисунком внешнего вида 3. Расшифровать буквенно-цифровую маркировку резисторов, пользуясь справочными материалами, занести эти данные в отчет. 4. Выполнить рисунок внешнего вида резисторов имеющих маркировку в виде чередующихся цветных полос. При отсутствии цветных карандашей (фломастеров, пасты) указать цвет полосы поясняющей надписью. 5. Расшифровать маркировку резисторов в виде чередующихся цветных полос, пользуясь справочными материалами, занести эти данные в отчет. 6. Выполнить рисунок внешнего вида конденсаторов имеющих буквенноцифровую маркировку. Маркировку, нанесенную на корпус конденсатора воспроизвести рядом с рисунком внешнего вида 7. Расшифровать буквенно-цифровую маркировку конденсаторов, пользуясь справочными материалами, занести эти данные в отчет. 8. Сделать выводы по работе Лабораторная работа № 2 Тема: Полупроводниковые диоды. Наименование работы: Исследование полупроводникового выпрямительного диода. Цель работы: 1. Научиться строить ВАХ диода и стабилитрона. 2. Научиться определять по ВАХ основные параметры. 3. Пользоваться справочной литературой, уметь определять классификацию прибора по маркировке. Норма времени: 2 часа. Оснащение рабочего места (используемые приборы и оборудование): Приборы и оборудование Стенд лабораторный Тип Кол -во ЭСТ-1 1 Полупроводнико Д226А* вый диод Полупроводнико Д223* вый диод Полупроводнико Д814Г* вый диод Пределы измерения Примечание 1 Выпрямительный диод 1 Импульсный диод 1 Стабилитрон Соединительные провода *- приборы могут быть заменены аналогичными Схема лабораторной установки рис.1 Схема для снятия вольтамперных характеристик полупроводникового диода. Задание по лабораторной работе: 1. Задание, выполняемое при подготовке к занятию (домашняя подготовка). 1.1. Пользуясь методическими указаниями, учебником, справочной литературой изучите устройство и принцип действия полупроводниковых диодов. 1.2. Оформите бланк отчета по лабораторной работе, указав в нем: наименование лабораторной работы; цель работы, получаемые умения и навыки; используемые приборы и оборудование (в форме таблицы); схема лабораторной установки; требуемые в пунктах 2.2.-2.5. схемы, таблицы и результаты выполнения заданий. 2. Задание, выполняемое в лаборатории. 2.1. Получите полупроводниковые приборы. Расшифруйте их маркировку и классифицируйте их. Указав марку полупроводникового прибора выпишите из справочной литературы: для диода: а) материал полупроводника; б) предельные значение Uобр, Iпр; в) зарисуйте внешний вид с обозначением выводов; для стабилитрона: а) минимальный и максимальный токи стабилизации Imin cт, Imax ст; б) напряжение стабилизации Uст; в) дифференциальное сопротивление Rдиф; г) зарисуйте внешний вид с обозначением выводов. 2.2. Соберите схему для снятия вольтамперных характеристик. Внимание! Включение схемы преподавателя. производить только после разрешения 2.3. Изменяя значения напряжения прикладываемого к диоду или тока протекающего через диод, определите величины тока протекающего через диод или напряжение на нем соответственно. Результаты испытаний диодов занести в таблицы. Внимание! Категорически запрещается превышать предельные (паспортные) значения токов и напряжений Uобр, Iпр. Примерный вид таблиц: Диод Д223. Таблица 1. Прямое включение диода. Uпр, В Iпр, mА Таблица 2. Обратное включение диода. Uобр, В Iобр, mА 2.4. По результатам испытаний постройте графики вольтамперных характеристик. 2.5. Выберите рабочие точки на вольтамперных характеристиках, показа жите их на графиках. Для принятых рабочих точек определите: для диода: Rпр=Uпр/Iпр; Rобр=Uобр/Iобр. для стабилитрона: Rдиф =U/I. Сравните их с паспортными значениями. 2.6. Сделайте выводы по выполненной вами лабораторной работе. 2.7. Наведите порядок на рабочем месте. 2.8. Результаты работы покажите преподавателю. 2.9. Оформите отчет по лабораторной работе. Задание для отчета Отчет по лабораторной работе должен содержать: 1. Наименование работы. 2. Цель работы. 3. Используемые приборы и оборудование. 4. Результаты выполнения заданий. 5. Требуемые таблицы, рисунки, схемы. 6. Выводы по работе. Контрольные вопросы и задания: 1. Назовите основное свойство диода. 2. Что будет, если ток, проходящий через стабилитрон, меньше его паспортного значения Imin ст? 3. Что будет, если ток, проходящий через стабилитрон, больше его паспортного значения Imax ст? 4. Для чего применяют последовательное соединение стабилитронов? 5. Что такое симметричный стабилитрон? Как его получить из обычных стабилитронов? 6. Почему вероятность теплового пробоя стабилитрона невелика, хотя он работает в режиме электрического пробоя? Лабораторная работа № 3 Тема: Транзисторы. Наименование работы: Исследование биполярного транзистора. Цель работы: 1. Научиться строить входные и выходные вольтамперные характеристики биполярного транзистора ,включенного по схеме с общим эмиттером. 2. Научиться пользоваться справочной литературой, уметь классифицировать прибор по маркировке. Приобретаемые умения и навыки: 1. Получение навыков работы со справочной литературой. 2. Получение навыков расшифровки маркировки и классификации транзисторов. Норма времени: 2 часа. Оснащение рабочего места (используемые приборы и оборудование): Приборы и Кол Пределы Тип оборудование -во измерения Стенд ЭСТ-1 1 лабораторный Микроамперметр М109/1* 1 0…750 мкА Биполярный МП40* 1 транзистор Соединительные провода *- приборы могут быть заменены аналогичными Примечание Измерение тока базы Порядок выполнения работы: 1. Повторите по учебнику устройство, классификацию, принцип работы, схемы включения, cтатические характеристики, параметры транзисторов. 2. Отметьте в отчете: наименование лабораторной работы; цель лабораторной работы; оснащение рабочего места (используемые приборы и оборудование). 3. Начертите схему для снятия вольтамперных характеристик транзистора. Схема представлена на рисунке 2. рис. 2 Схема для снятия вольтамперных характеристик биполярного транзистора. 4. Получите у преподавателя образец биполярного транзистора для испытаний. 5. Расшифруйте его маркировку и классифицируйте его. 6. Зарисуйте цоколевку исследуемого транзистора (цоколевка - рисунок, показывающий взаимное расположение выводов у транзистора). 7. Запишите основные справочные данные транзистора. 8. Соберите схему для снятия вольтамперных характеристик. Внимание! Подачу на схему напряжения производить только после проверки схемы преподавателем ! 9. Снимите входные характеристики транзистора Iб=f(Uбэ) при Uкэ=Соnst. Замеры проводить при значениях: Uкэ= 0 10 B; Uбэ= 0 1 B. Результаты испытаний свести в таблицу № 1. Таблица № 1. Входные характеристики биполярного транзистора. Uкэ= …В Uкэ=-…В Uкэ=- …В Uкэ=- …В Uбэ, В Iб, μА Uбэ, В Iб, μА Uбэ, В Iб, μА Uбэ, В Iб, μА 0 0 0 0 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 0,5 0,5 0,75 0,75 0,75 0,75 1 1 1 1 10. Снимите выходные характеристики транзистора Iк=f(Uкэ) при Iб=Соnst. Замеры проводить при значениях: Iб = 0 350 μА; Uкэ= 0 10 B. Результаты испытаний свести в таблицу № 2. Таблица № 2. Выходные характеристики биполярного транзистора. Iб = … μА Iб = …μА Iб = … μА Iб = … μА Uкэ, В Iк, mА Uкэ, В Iк, mА Uкэ, В Iк, mА Uкэ, В Iк, mА 0 0 0 0 2 2 2 2 4 4 4 4 6 6 6 6 8 8 8 8 10 10 10 10 11. Постройте входные и выходные характеристики. 12. Используя входные и выходные характеристики транзистора определите основные параметры транзистора. 13. Приведите в порядок рабочее место. 14. Результаты работы покажите преподавателю. 15. Оформите отчет по лабораторной работе. Задание для отчета Отчет по лабораторной работе должен содержать: 1. Наименование работы. 2. Цель работы. 3. Используемые приборы и оборудование. 4. Результаты выполнения заданий. 5. Требуемые таблицы, рисунки, схемы. 6. Выводы по работе. Контрольные вопросы и задания: 1. Какие структуры биполярных транзисторов вы знаете? 2. Какая схема включения транзистора имеет наибольший коэффициент усиления по току? 3. Почему схема включения с ОЭ наиболее распространена? 4. Привести условные графические изображения транзисторов различных типов? 5. Какой из рn-переходов транзистора обычно имеет большую площадь и почему? 6. Как называется статические характеристики транзистора, записанные в виде: Iб=f(Uбэ) при Uкэ=Const Iэ=f(Uэб) при Uкб=Const Iк=f(Uкб) при Iэ=Const Iк=f(Uкэ) при Iб=Const Лабораторная работа № 4 Тема: Транзисторы. Наименование работы: Исследование полевого транзистора. Цель работы: 1. Научиться строить входные и выходные вольтамперные характеристики полевого транзистора. 2. Научиться пользоваться справочной литературой, уметь классифицировать прибор по маркировке. Приобретаемые умения и навыки: 1. Получение навыков работы со справочной литературой. 2. Получение навыков расшифровки маркировки и классификации транзисторов. Норма времени: 2 часа. Оснащение рабочего места (используемые приборы и оборудование): Приборы и оборудование Стенд лабораторный Вольтметр Тип Кол -во ЭСТ-1 1 М42172* 1 Пределы измерения Примечание - 0,3…1,5 В Измерение напряжения затвор-исток Полевой КП103К* 1 транзистор Соединительные провода *- приборы могут быть заменены аналогичными Литература: 1. Федотов В.И. "Основы электроники". 2. Гершунский Б.С. "Основы электроники". 3. Харченко В.M. "Основы электроники". 4. Cправочник под ред. Голомедова А.B. "Полупроводниковые приборы".М., Радио и связь,1989 г. 5. И.П.Жеребцов ''Основы электроники'', Энергоатомиздат, 1990г. Порядок выполнения работы: 1. Повторите по учебнику устройство, классификацию, принцип работы, схемы включения, статические характеристики, параметры полевых транзисторов. 2. Отметьте в отчете: наименование лабораторной работы; цель лабораторной работы; оснащение рабочего места (используемые приборы и оборудование). 3. Начертите схему для снятия вольтамперных характеристик транзистора. Схема представлена на рисунке 3. рис. 3. Схема для снятия вольтамперных характеристик полевого транзистора. 4. Получите у преподавателя образец полевого транзистора для испытаний. 5. Расшифруйте его маркировку и классифицируйте его. 6. Зарисуйте цоколевку исследуемого транзистора (цоколевка - рисунок, показывающий взаимное расположение выводов у транзистора). 7. Запишите основные справочные данные транзистора. 8. Соберите схему для снятия вольтамперных характеристик. Указания: Для замера напряжения Uси используется вольтметр с диапазоном измерений до 15В. Для замера напряжения Uзи используется вольтметр с диапазоном измерений до 3В. Внимание ! Подачу на схему напряжения производить только после проверки схемы преподавателем ! 9. Снимите стоковую характеристику Iс=f(Uси)при Uзи=const. Замеры производить при следующих значениях: Uзи=0 ÷ 2В. Результаты замеров свести в таблицу 1. Внимание! Во избежание повреждения приборов и транзистора сначала необходимо устанавливать Uзи, а потом Uси. После замера параметра в данной точке потенциометры возвращать в исходное положение и начинать все сначала (снова устанавливать Uзи, затем Uси и т.д.) до значения Uси=9 В. Таблица 1. Стоковая характеристика полевого транзистора. Uзи= …В Uзи= …В Uзи= …В Uзи= …В Uси, В Iс, mА Uси, В Iс, mА Uси, В Iс, mА Uси, В Iс, mА 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 … … … … … … … … … … … … 10.Снимите сток-затворную характеристику Iс=f(Uзи)при Uси=const при следующих значениях Uси= 0÷5 B. Результаты замеров свести в таблицу 2 Таблица № 2. Сток-затворные характеристики полевого транзистора. Uси = …В Uси = …В Uси = …В Uси = …В Uзи, В Iс, mА Uзи, В Iс, mА Uзи, В Iс, mА Uзи, В Iс, mА … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 11. Постройте стоковые и сток-затворные характеристики. 12. Определите основные параметры полевого транзистора: крутизну характеристики S, коэффициент усиления μ, внутреннее сопротивление Ri. 13. Приведите в порядок рабочее место. 14. Результаты работы покажите преподавателю. 15. Оформите отчет по лабораторной работе. Задание для отчета Отчет по лабораторной работе должен содержать: 1. Наименование работы. 2. Цель работы. 3. Используемые приборы и оборудование. 4. Результаты выполнения заданий. 5. Требуемые таблицы, рисунки, схемы. 6. Выводы по работе. Контрольные вопросы и задания: 1. Как классифицируются транзисторы? 2. Расскажите об устройстве полевого транзистора? 3. Принцип работы полевого транзистора? 4.В чем сходство полевого транзистора и триода? 5.В чем преимущество полевых транзисторов перед биполярным? Лабораторная работа № 5 Наименование работы: Исследование тиристора. Цель работы: 1. Научиться строить вольтамперные характеристики тиристора. 2. Научиться пользоваться справочной литературой, уметь классифицировать прибор по маркировке. 3. Научиться управлять работой тиристора. Приобретаемые умения и навыки: 1. Получение навыков работы со справочной литературой. 2. Получение навыков расшифровки маркировки и классификации тиристоров. Общие сведения Двухэлектродные тиристоры — динисторы Особую группу составляют полупроводниковые приборы с тремя и более ЭДП, используемые в качестве электронных переключателей. В зависимости от числа наружных выводов различают двухэлектродный тиристор, или динистор, и трехэлектродный — тринистор. Структура и УГО динистора приведены на рис. 1. Рис. 1. Структура и УГО динистора. Прибор содержит четыре полупроводниковые области с чередующимися типами электрической проводимости: р-п-р-п. Крайняя робласть называется анодом, а крайняя n-область — катодом. Так как между двумя прилегающими друг к другу областями с различными типами электропроводности образуется электронно-дырочный переход, то в динисторе таких переходов оказывается три: 1, 2 и 3. Если динистор подключен к источнику напряжения так, что «минус» подается на анод, а «плюс» — на катод, то крайние pn-переходы оказываются включенными в обратном направлении и через динистор протекает небольшой обратный ток (участок ОГ) — рис. 2. Рис. 2. Вольт-амперная характеристика динистора При изменении полярности источника внешнего напряжения переходы 1 и 3 включаются в прямом направлении, а средний переход 2 — в обратном. Сопротивление между анодом и катодом динистора в этом случае также велико (сотни килоом), и через него протекает небольшой ток Iзкр, измеряемый при напряжении Uпр.зкр.макс, которое называют максимально допустимым постоянным прямым напряжением на закрытом тиристоре. При некотором значении прямого напряжения, называемого напряжением включения Uвкл, средний переход открывается, сопротивление между анодом и катодом уменьшается до десятых долей ома. Такое состояние динистора называют открытым. Падение напряжения на открытом динисторе составляет всего 1...2 В (участок БВ) и мало зависит от величины тока, протекающего через динистор. В справочных данных обычно указывается значение напряжения открытого динистора Uоткр при максимально допустимом постоянном токе Iоткр.макс Напряжение включения для динисторов составляет, как правило, сотни вольт. В открытом состоянии динистор находится до тех пор, пока через него протекает ток, не меньший, чем ток удержания Iуд. Для перевода динистора из открытого состояния в закрытое следует уменьшить напряжение внешнего источника примерно до 1 В или вовсе отключить его. Трехэлектродные тиристоры — тринисторы Тринистор отличается от динистора наличием третьего вывода от одной из средних областей. Благодаря третьему — управляющему — электроду тринистор можно открывать при напряжениях, меньших, чем Uвкл (или Uпер) даже Uпр.зкр.макс (или Uпер макс) см. рис. 2 и 3. Для этого нужно на управляющий электрод тринистора подать короткий (длительностью в несколько микросекунд) управляющий импульс положительной (если управляющий вывод электрода сделан от р-базы) или отрицательной (при выводе от n-базы) полярности (рис. 3) Рис. 3. Структура, условное обозначение и вольт-амперная характеристика тринистора. Чем больше будет величина тока протекающего в цепи управляющего электрода (Iу), тем раньше откроется тринистор (т.е. при меньшем Uвкл или Uпер) Для перевода тринистора из открытого состояния в закрытое необходимо уменьшить основной ток до значения, меньшего, чем Iуд. В цепях постоянного тока это осуществляется пропусканием через открытый тринистор короткого импульса обратного тока, превышающего прямой, для чего используется специальное коммутирующее устройство. Тринистор, работающий в цепях переменного тока, запирается автоматически в момент окончания положительной полуволны основного тока. Этим объясняется широкое применение тринисторов в устройствах переменного тока — для управления электродвигателями переменного тока, в выпрямителях и инверторах, импульсных схемах, устройствах автоматики и др. Ток и напряжение цепи управления небольшие, а основной ток может составлять единицы, десятки и сотни ампер при анодных напряжениях от десятков-сотен вольт до нескольких тысяч вольт. Поэтому коэффициент усиления по мощности у тринисторов достигает 104...105. Симметричные тиристоры Динисторы и тринисторы пропускают рабочий (основной) ток только в одном направлении. Для того чтобы основной ток протекал в обоих направлениях (переменный ток), можно использовать встречнопараллельное включение двух тиристоров. Эту же задачу можно решить и более простым способом, применив двухсторонние полупроводниковые ключи типа р-п-р-п-р. Такой прибор называют симметричным тиристором, симистором, или триаком. Его структуру и условное графическое обозначение см. на рис. 4, а, а вольт-амперную характеристику — на рис. 4, б. Рис. 4. Структура, условное обозначение (а) и вольт-амперные характеристики симистора. Оснащение рабочего места (используемые приборы и оборудование): Приборы и оборудование Стенд лабораторный Миллиамперметр Тип Кол -во ЭСТ-1 1 М381* 1 Пределы измерения Примечание 0…200 mA Измерение тока протекающего через тиристор Тринистор КУ202К* 1 Соединительные провода *- приборы могут быть заменены аналогичными Порядок выполнения работы: 1. Повторите по учебнику устройство, классификацию, принцип работы, характеристики и параметры тиристоров. 2. Отметьте в отчете: наименование лабораторной работы; цель лабораторной работы; оснащение рабочего места (используемые приборы и оборудование). 3. Начертите схему для снятия вольтамперных характеристик тиристора. Схема представлена на рисунке 5. рис.5. Схема для снятия вольтамперных характеристик тиристора. 4. Получите у преподавателя образец тиристора для испытаний. 5. Расшифруйте его маркировку и классифицируйте его. 6. Зарисуйте цоколевку исследуемого тиристора (цоколевка - рисунок, показывающий взаимное расположение выводов у тиристора). 7. Запишите основные справочные данные тиристора. ВНИМАНИЕ! Включение схемы производить только после разрешения преподавателя. Длительное время исследовать тиристор в открытом состоянии не рекомендуется. 8. Изменяя значения управляющего тока (Iупр), определите величины управляющего тока и тока переключения (Iпер) при которых тиристор открывается при заданном напряжении переключения (Uпер). После того как тиристор открылся, определите величину падения напряжения на тиристоре в открытом состоянии (Uос). Уменьшая напряжение подаваемое на тиристор определите величину тока выключения тиристора (Iвыкл). Результаты испытаний тиристора занести в таблицу 1. Внимание! Категорически запрещается превышать предельные значения токов и напряжений Uпр мах ,Uобр мах, Iпр мах. Примерный вид таблицы 1. Таблица 1. Результаты испытаний тиристора. Номер опыта Параметры 1 2 3 4 Iупр, mA Uпер, B Iпер, mA Uос, B Iос, B Iвыкл, mA 9. По данным таблицы на одной графической плоскости постройте вольтамперные характеристики тиристора. 10. Исследуйте работу тиристора, находящегося в открытом состоянии, при исчезновении управляющего тока. Результат исследования отметьте в отчете. 11. Приведите в порядок рабочее место. 12. Результаты работы покажите преподавателю. 13. Оформите отчет по лабораторной работе. Задание для отчета Отчет по лабораторной работе должен содержать: 1. Наименование работы. 2. Цель работы. 3. Используемые приборы и оборудование. 4. Результаты выполнения заданий. 5. Требуемые таблицы, рисунки, схемы. 6. Выводы по работе. Контрольные вопросы и задания: 1. Каково основное предназначение тиристоров? 2. Дайте краткую характеристику основным параметрам тиристора. 3. Дайте краткую характеристику симистору, тринистору, фототиристору, динистору. 4. Выполните условные графические изображения различных видов тиристоров. 5. Дайте понятие отрицательного дифференциального сопротивления. 6. Назовите преимущества бесконтактного переключения. Лабораторная работа № 6 Тема: Фотоэлектронные приборы. Наименование работы: Исследование фотоэлектрических приборов. Цель работы: 1. Научиться снимать вольтамперные характеристики фотоэлектронных приборов. 2. Научиться определять по вольтамперной характеристике основные параметры. 3. Научиться расшифровывать маркировку прибора. 4. Научиться пользоваться справочной литературой. Норма времени: 2 часа. Оснащение рабочего места (используемые приборы и оборудование): Приборы и Кол Пределы Тип оборудование -во измерения Стенд ЭС-7 1 лабораторный *- приборы могут быть заменены аналогичными Примечание Литература: 1. Федотов В.И. "Основы электроники". 2. Гершунский Б.С. "Основы электроники". 3. Харченко В.M. "Основы электроники". 4. "Электровакуумные электронные и ионные приборы” Справочник. Энергия, 1976. 5. И.П.Жеребцов ''Основы электроники'', Энергоатомиздат, 1990г. Порядок выполнения работы : 1. По учебнику повторите устройство, принцип действия, фотоэлектрических приборов. 2. Отметьте в отчете: наименование лабораторной работы; цель лабораторной работы; оснащение рабочего места (используемые приборы и оборудование). 3. Начертите схему для снятия вольтамперных характеристик (со стенда). 4. Расшифруйте маркировку и классифицируйте фотоэлектрические приборы. 5. Указав марку фотоэлектрического прибора выпишите из справочной литературы его основные параметры. 6. Изменяя величину напряжения подаваемого на фотоэлектронные приборы, снимите вольтамперные характеристики фотоэлектронных приборов при двух величинах светового потока: у фотоэлементов - световой поток создается одной лампочкой в первом случае и световой создается двумя лампочками во втором; у фоторезистора - при отсутствии освещения в первом случае и при освещении одной лампочкой или двумя лампочками во втором. Результаты опытов сведите в таблицу 1. Примерный вид таблицы 1. Таблица 1. Результаты испытаний фотоэлектрических приборов. СЦВ-3 ЦГ-3 ФСК-1 № U, B I1, µA I2, µA U, B I1, µA I2, µA U, B I1, mA I2, mA 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 … … … … … … … … … 3 … … … … 10 Примечание. Замеры токов производить в диапазоне напряжений заданном преподавателем, с указанным им интервалом. 7. По результатам испытаний постройте графики вольтамперных характеристик. Примечание. Для каждого фотоэлектрического прибора строятся индивидуальные графики вольтамперных характеристик. 8. Выберите рабочие точки на вольтамперных характеристиках, показа жите их на графиках. Для принятых рабочих точек определите основные параметры приборов. Сравните их с паспортным значением. 9. Приведите в порядок рабочее место. 10. Результаты работы покажите преподавателю. 11. Оформите отчет по лабораторной работе. Задание для отчета Отчет по лабораторной работе должен содержать: 1. Наименование работы. 2. Цель работы. 3. Используемые приборы и оборудование. 4. Результаты выполнения заданий. 5. Требуемые таблицы, рисунки, схемы. 6. Выводы по работе. Контрольные вопросы : 1. Чем отличается газонаполненный фотоэлемент от вакуумного: - по устройству? - по принципу работы? 2. Объясните устройство и принцип работы СЦВ-3. ЦГ-3 3. Объясните устройство и принцип работы ЦГ-3. 4. Объясните устройство и принцип работы ФСК-1. 5. Расскажите о применении фотоэлектронных приборов. Лабораторная работа № 8 Тема: Оптоэлектронные приборы. Наименование работы: Исследование оптоэлектронных приборов Цель работы: изучение принципа работы и характеристик оптоэлектронных приборов. Норма времени: 2 часа. Краткие теоретические сведения Оптоэлектронные приборы являются элементной базой оптоэлектроники — сравнительно нового и перспективного направления электронной техники. Оптоэлектроника использует оптические и электронные явления в веществах, их взаимные связи, преобразования для передачи, обработки и хранения информации. Работа оптоэлектронных приборов основана на принципах электрооптического и фотоэлектрического преобразований, обусловленных генерацией светового излучения при наличии электрического тока в веществе либо изменением электрофизических свойств вещества в результате поглощения им энергии светового излучения. Свойства оптронов. Оптоэлектронные приборы, представляющие собой единую конструкцию, состоящую из светоизлучателя и фотоприемника, связанных между собой оптически, называют оптронами. Структурная схема оптрона представлена на рис.1. Рис. 1. Структурная схема оптрона Входной сигнал, например электрический ток Iвх, преобразуется в светоизлучателе СИ в световой поток Ф, энергия которого пропорциональна входному сигналу. По оптическому каналу ОК световой поток направляется в фотоприемник ФП, где преобразуется в пропорциональное потоку значение выходного электрического тока Iвых. С помощью устройства управления оптическим каналом УОК можно управлять световым потоком путем изменения физических свойств самого оптического канала. Таким образом, в оптронах осуществляется двойное преобразование энергии: электрической в световую и световой в электрическую. Это придает оптронам ряд совершенно новых свойств и позволяет на их основе создавать электронные устройства с исключительно своеобразными параметрами и характеристиками, недостижимыми при использовании полупроводниковых и электровакуумных приборов. Так, применение оптронов позволяет осуществить почти идеальную электрическую развязку между элементами устройства (сопротивление до 1016 Ом, проходная емкость до 10~4 пФ). Кроме того, могут быть эффективно использованы такие свойства оптронов, как однонаправленность информации, отсутствие обратной связи с выхода на вход, высокая помехозащищенность, широкая полоса пропускания (от нуля до сотен и даже тысяч мегагерц), совместимость с другими (полупроводниковыми) приборами. Это дает возможность использовать оптроны для модулирования сигналов, измерений в высоковольтных цепях, согласования низкочастотных цепей с высокочастотными и низкоомных с высокоомными. Оптроны могут быть использованы также в генераторах импульсов и других импульсных устройствах, в различных датчиках, устройствах позиционирования, тиристорных каскадах с оптическим управлением для переключений в высоковольтных цепях. К основным недостаткам оптронов следует отнести сильную зависимость их параметров от температуры, низкий коэффициент передачи, низкий КПД и высокий уровень собственных шумов. В качестве излучателей в оптронах используют обычно светодиоды на основе арсенида-фосфида галлия GaAsP, алюминий-арсенида галлия GaAlAs, характеризующиеся большой яркостью, высоким быстродействием и длительным сроком службы. Кроме того, они хорошо согласуются по спектральным характеристикам с фотоприемниками на основе кремния. Излучение в светодиодах появляется в результате рекомбинации дырок с инжектированными через рn-переход электронами. Для этого к светодиоду должно быть приложено напряжение в прямом направлении. Возникающий ток вызывает интенсивную рекомбинацию носителей заряда с выделением световой энергии. Яркость свечения светодиода, как правило, линейно зависит от прямого тока pn-перехода. Эффективность излучения светодиодов невелика, в большинстве случаев она не превышает нескольких процентов, что связано с трудностью вывода света из полупроводника наружу. Вольт-амперная характеристика светодиода аналогична характеристике обычного кремниевого диода. На рабочем участке прямой ветви дифференциальное сопротивление не превышает нескольких ом, поэтому для возбуждения светодиода требуется источник с большим внутренним сопротивлением (источник тока). В качестве фотоприемников могут использоваться фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры. Фоторезисторы используются в устройствах автоматики и измерительной техники как управляемые током или напряжением резисторы. Фотодиоды и фототранзисторы как приемники излучения получили в оптронах наибольшее распространение, поскольку по своим характеристикам и параметрам они могут работать совместно с интегральными микросхемами. Фототиристоры — электронные ключи с тремя pn-переходами — широко применяются в оптронах в качестве ключевых усилителей мощности, управляемых световым излучением. Передача светового излучения в оптронах осуществляется через оптический канал, роль которого могут играть различные среды. Назначение оптического канала — передача максимальной световой энергии от излучателя к приемнику. Передающей средой могут быть воздух, различные иммерсионные среды, а также оптические световоды длиной 1 м и более. Стекловолоконные оптические линии связи позволяют довести пробивное напряжение изоляции между входом и выходом оптрона до 150 кВ, что дает возможность применять оптроны для измерений в высоковольтных цепях. Краткое описание некоторых типов наиболее распространенных промышленных оптронов. Фотодиодный оптрон. Условное графическое обозначение его приведено на рис. 2. Рис. 2. Условное графическое обозначение фотодиодного оптрона В качестве излучателя используется светодиод на основе арсенида галлия. График зависимости яркости излучения Ф от тока диода Iд при разных температурах Т светодиодов приведен на рис. 3. Рис. 3. Зависимость яркости излучения Ф от тока диода при разных температурах светодиодов Эти характеристики практически линейны, ток диода ограничен допустимой рассеиваемой мощностью. Отметим, что даже при небольших обратных напряжениях светодиод может быть легко пробит и выведен из строя, поэтому необходимо принимать специальные меры защиты. Как было отмечено, из-за малого динамического сопротивления в прямом направлении светодиоды требуют питания от источника с высоким внутренним сопротивлением. Простейшая схема питания с ограничительным резистором Rогр приведена на рис. 4, а, а на рис. 4, б показана одна из возможных схем управляемого питания светодиода с помощью транзисторного усилителя, коллекторный ток которого зависит от управляющего напряжения Uyпp. рис. 4. Схема питания светодиода. Светодиоды — высокочастотные приборы, их быстродействие составляет 10-5—10-9 с. В качестве фотоприемников в диодных оптронах используются кремниевые фотодиоды, которые хорошо согласуются по спектральным характеристикам и быстродействию с арсенид-галлиевыми светодиодами. Коэффициент передачи тока диодного оптрона мал (Ki= 1,0 - 1,5%), однако диодные оптроны являются самыми быстродействующими. Как элемент электрической цепи фотоприемник диодного оптрона может работать в двух режимах: фотопреобразователя с внешним источником питания (рис. 5, а) и фотогенератора без внешнего источника питания (рис. 6, а). Рис. 5. Схема включения и ВАХ фотодиода в режиме фотопреобразователя Рис. 6. Схема включения и ВАХ фотодиода в режиме фотогенератора На рис. 5 б) и 6 б) изображены вольт-амперные характеристики фотодиода и показаны электрические режимы цепей при разных освещенностях фотодиода. Если учесть зависимость потока излучения светодиода оптрона от тока Iвх через светодиод, то можно найти зависимость тока Iн нагрузочного резистора Rн или напряжения Uн на нем от входного тока оптрона, т.е. Iн= = f(Iвх) или Uн = f(Iвх). Надо учитывать, что для передачи максимальной мощности требуется согласование сопротивления нагрузочного резистора с выходным сопротивлением оптрона. Из рис. 6, а видно, что при Rн = 0 выходной ток оптрона Iк будет максимальным, а при размыкании нагрузочного резистора максимальным будет напряжение холостого хода Ux фотодиода. Транзисторный оптрон (рис. 7). По сравнению с фотодиодным оптроном в качестве фотоприемника в нем используется кремниевый фототранзистор. Фототранзистор работает как обычный транзистор, у которого базой служит площадка для приема излучения. Возникающий от попадания излучения на базу ток управляет коллекторным током транзистора. Выходные (коллекторные) характеристики фототранзистора подобны аналогичным характеристикам обычного транзистора, но параметром у них является не ток базы, а световой поток (рис. 8), поэтому электрический вывод базы обычно не используется. Рис. 7. Транзисторный оптрон. Рис. 8. Выходные характеристики фототранзистора. Если между эмиттером и коллектором включить напряжение, то появится ток фототранзистора. При попадании светового излучения на базу коллекторный ток возрастает. Таким образом, фототранзистор является усилителем базового тока, поэтому чувствительность его по сравнению с фотодиодом значительно выше. Коэффициент передачи тока фототранзисторного оптрона Ki= 50 - 100%. Недостатком фототранзисторов является то, что они по сравнению с фотодиодами гораздо более инерционны и имеют быстродействие 10-4 - 10-5 с. Находят применение и составные фототранзисторы, включенные по схеме Дарлингтона. Коэффициент передачи тока оптронов на их основе достигает 500%, а быстродействие составляет менее 10-4 с. Фоторезисторный оптрон (рис. 9). В качестве фотоприемника в оптронах иногда используют фоторезисторы на основе селенида или сульфида кадмия (CdSe, CdS), а в качестве излучателя — спектрально согласующиеся с ними светодиоды на основе фосфида или арсенида-фосфида галлия (GaP, GaAsP). Быстродействие фоторезисторных оптронов целиком определяется быстродействием фотоприемника, которое составляет единицы миллисекунд. Типичные вольт-амперные характеристики фоторезистора для различных световых потоков Ф изображены на рис. 10. Рис. 9. Резисторный оптрон. Рис. 10. Выходные характеристики фоторезистора. Тиристорный оптрон (рис. 10). Включает в себя фототиристор — четырехслойный полупроводниковый прибор с тремя pn-переходами, работающий как ключ, управляемый светом. Рис. 10. Тиристорный оптрон. Принцип действия фототиристора и его вольт-амперные характеристики такие же, как у обычного тиристора, только роль управляющего тока играет световой поток. Быстродействие фототиристора определяется временем выключения, в течение которого прибор переходит из открытого состояния в закрытое, оно составляет десятки микросекунд. Основные параметры оптронов. Входными параметрами оптронов являются: номинальный входной ток в прямом направлении Iвх НОМ светодиода и падение напряжения на нем в прямом направлении Uвх при номинальном значении входного тока; входная емкость Свх в заданном режиме; максимально допустимый входной ток Iвх max, максимально допустимое обратное напряжение на входе Uвх обр max. Выходными параметрами оптронов являются: максимально допустимое обратное напряжение Uвых обр max, прикладываемое к выходу; максимально допустимый выходной ток Iвых max; выходная емкость Свых, световое Rсв и темновое RT выходные сопротивления (для фоторезисторных оптронов). Из передаточных параметров основными являются коэффициент передачи тока: I K I вых 100 , либо дифференциальный коэффициент передачи тока I вх dI K I вых 100 , выраженные в процентах. dI вх Быстродействие оптрона оценивают при подаче на его вход прямоугольного импульса по времени задержки tзд от момента подачи импульса до момента достижения выходным током значения 0,1 Iвых max, а также по времени нарастания tнар выходного тока от 0,1 до 0,9 его максимального значения. Суммарное время задержки и нарастания называют временем включения tвкл. Быстродействие фотоприемника характеризуется его частотными свойствами, т. е. такой частотой синусоидально модулированного светового потока, при которой чувствительность фотоприемника вследствие инерционности уменьшается в 2 раз, Значения основных параметров некоторых типов оптронов, их область применения приведены в табл. 1. Таблица. 1. Основные параметры некоторых типов оптронов Коэффи Время Время Выходные Сопротивл Проход циент включени нараст сопротивлен ение ная Тип оптрона Области применения пе|редач я, ания ия — изоляции емкост и тока выключен спада темновое, между ь Спр, Kt, % ия 'вар,сп световое выходом пФ ' Я /Я , Ом и входом ВКЛ, т св Изолированный Фотодиодный: Ом Я„аол. ВПК Л' НС 100 источник, АОД101А, АОД120А 1,0 1,0 >109 >1010 22 — МКС 30 гальваническая развязка, (бескорпусный) аналоговый элемент Фототранзисторный: АОТ102Б (однопереходный двухбазовый), АОТ123А, АОТ110Г (составной) 0,6 sЈ50/sЈ100 2000 50 800 5000/500 (между базами при >109 >103 разомкнутом эмиттере) — Переключение логических сигналов, цифровые устройства Фоторезисторный: ОЭП-2 (излучатель — лампа накаливания), ОЭП-7 (излучатель — светодиод) i sS200 sЈI20 — >3-107500 >10 e /sЈ2-10 3 —1 — Элементы автоматики и измерительной техники, аналоговые преобразователи Фототиристорный: АОУ103А — 15/100 — — — 3 Коммутация больших токов Применение оптронов. В зависимости от типа фотоприемника оптроны могут применяться в электронных устройствах для переключения, преобразования, согласования, модуляции и т. д. Они могут использоваться также в качестве малогабаритных импульсных трансформаторов, реле для коммутации напряжений и токов, в автогенераторах, цепях обратной связи и т. д. Следует подчеркнуть, что, несмотря на наличие развязки между входом и выходом, полоса пропускания оптрона начинается с нулевой частоты. Оптроны с открытым оптическим каналом служат в качестве различных датчиков (перемещения, «края объекта» и др.). В устройствах передачи информации часто применяют опто-электронные интегральные микросхемы, в которых в одном корпусе объединены оптрон и интегральная микросхема. Фотоприемник такой микросхемы может быть изготовлен в том же кристалле кремния, что и транзисторная микросхема, как одно целое. 4. Оснащение рабочего места (используемые приборы и оборудование): Приборы и оборудование Блок питания Мультиметр Кол -во БП-30 1 М890G* 2 Тип Пределы измерения Примечание Измерение Uпр, Iпр диода Резисторный ОЭП-13* 1 оптрон Диодный оптрон АОД129* 1 Тиристорный АОУ103* 1 оптрон Светодиод АЛ307Б* 3 Соединительные провода *- приборы могут быть заменены аналогичными Схема лабораторной установки рис.1 Схема для снятия вольтамперных характеристик светодиода. Задание по лабораторной работе: 1. Задание, выполняемое при подготовке к занятию (домашняя подготовка). 1.1. Пользуясь методическими указаниями, учебником, справочной литературой изучите устройство и принцип действия полупроводниковых диодов. 1.2. Оформите бланк отчета по лабораторной работе, указав в нем: наименование лабораторной работы; цель работы, получаемые умения и навыки; используемые приборы и оборудование (в форме таблицы); схема лабораторной установки; требуемые в пунктах 2.2.-2.5. схемы, таблицы и результаты выполнения заданий. 2. Задание, выполняемое в лаборатории. 2.1. Получите полупроводниковые приборы. Расшифруйте их маркировку и классифицируйте их. Указав марку полупроводникового прибора, выпишите из справочной литературы: для светодиодов: а) материал полупроводника; б) значение Uпр, Iпр, Uобр max, Iпр max,; в) длина волны излучения max спектральной характеристики λм, мкм для оптронов: а) входной ток оптопары Iвх опт; б) входное напряжение Uвх; в) напряжение питания Uпит; Зарисуйте внешний вид с обозначением выводов. 2.2. Соберите схему для снятия вольтамперных характеристик светодиодов. Внимание! Включение схемы преподавателя. производить только после разрешения 2.3. Изменяя значения напряжения прикладываемого к диоду или тока протекающего через диод, определите величины тока протекающего через диод или напряжение на нем соответственно. Результаты испытаний диодов занести в таблицы. Внимание! Категорически запрещается превышать предельные (паспортные) значения токов и напряжений Uобр max, Iпр max. Примерный вид таблиц: Диод АЛ307Б. Таблица 1. Прямое включение диода. Uпр, В Iпр, mА 0 5 10 15 20 2.4. По результатам испытаний постройте графики вольтамперных характеристик. 2.5. Объясните устройство, принцип действия, область применения предложенных вам оптронов. 2.6. Сделайте выводы по выполненной вами лабораторной работе. 2.7. Наведите порядок на рабочем месте. 2.8. Результаты работы покажите преподавателю. 2.9. Оформите отчет по лабораторной работе. Задание для отчета Отчет по лабораторной работе должен содержать: 7. Наименование работы. 8. Цель работы. 9. Используемые приборы и оборудование. 10. Результаты выполнения заданий. 11. Требуемые таблицы, рисунки, схемы. 12. Выводы по работе. Контрольные вопросы и задания: 1. Что такое оптрон? Какие имеются типы оптронов? 2. Какие физические принципы положены в основу работы оптоэлектронных приборов? 3. Каковы основные достоинства и недостатки оптронов? 4. Какова роль оптического канала в оптроне? 5. Укажите основные характеристики и параметры оптронов. 6. Для чего необходимо согласование спектральных характеристик светоизлучателя и фотоприемника? 7. Чем отличаются фотопреобразовательный и фотогенераторный режимы работы фотодиода? 8. Чем объясняется низкий коэффициент передачи тока у фотодиодных оптронов? 9. Почему коэффициент передачи тока фототранзисторного оптрона значительно больше, чем у фотодиодного? 10.Сравните различные типы оптронов по быстродействию. 11.Почему светодиод оптрона должен быть включен в цепь источника питания с высоким внутренним сопротивлением? 12.Какие предосторожности следует соблюдать при подключении входной цепи оптрона к источнику сигнала? Приложение Обозначения оптоэлектронных приборов А Л 1 02 Б 1 элемент 2 элемент 3 элемент 4 элемент 5 элемент Элемент 1 Обозначени е Г или 1 К или 2 А или 3 И или 4 Наименование Материал полупроводника германий или его соединения кремний или его соединения соединения галлия (например, арсенид галлия) соединения индия (например, фосфид индия) Тип прибора 2 Излучающие оптоэлектронные приборы Оптопары Л О Функциональные возможности прибора Тип прибора цифра Функциональные возможности Излучающий диод инфракрасного диапазона Излучающий модуль инфракрасного 2 диапазона Светоизлучающий диод 3 Знаковый индикатор 4 Знаковое табло 5 Шкала 6 Экран 7 Резисторная оптопара Р Диодная оптопара Д Тиристорная оптопара У Транзисторная оптопара Т Для всех типов - порядковый номер разработки технологического типа Разновидность, параметрическая группа 1 3 Л О 4 1-999 5 А,Б,В… Например, марка светодиода АЛ102Б расшифровывается следующим образом: А – материал полупроводника – соединения галлия; Л – излучающий оптоэлектронный прибор; 1 – излучающий диод инфракрасного диапазона; 02 – порядковый номер разработки; Б – разновидность или параметрическая группа. Окончательно получаем: АЛ102Б – излучающий диод инфракрасного диапазона, номер разработки – 02, разновидность (параметрическая группа) – Б. Марка оптопары АОУ103Б расшифровывается следующим образом: А – материал полупроводника – соединения галлия; О – оптопара; У – тиристорная; 103 – порядковый номер разработки; Б – разновидность или параметрическая группа. Лабораторная работа № 8 Наименование работы: Изучение паспортных данных, графического изображения, маркировки, проверка исправности элементов электронной аппаратуры. Цель работы: 3. Научиться пользоваться справочной литературой, уметь классифицировать приборы по маркировке. 4. Ознакомиться с условным графическим изображением элементов электронной аппаратуры, освоить методы проверки элементов электронной аппаратуры на исправность Приобретаемые умения и навыки: 3. Получение навыков работы со справочной литературой. 4. Получение навыков расшифровки маркировки и классификации элементов электронной аппаратуры. Общие сведения. Проверка элементов электронной аппаратуры с помощью омметра. Почти каждый радиолюбитель располагает в качестве измерительного прибора авометром того или иного типа, в состав которого входит омметр. Однако не все начинающие радиолюбители знают, что омметром можно проверять почти все элементы электронной аппаратуры: резисторы, конденсаторы, транзисторы и др. В авометре омметр образован внутренним источником тока (сухим элементом или батареей), стрелочным прибором и набором резисторов, которые переключаются при изменении пределов измерения. Сопротивления резисторов подобраны таким образом, чтобы при коротком замыкании клемм омметра стрелка прибора отклонилась вправо до последнего деления шкалы. Это деление соответствует нулевому значению измеряемого сопротивления. Когда же клеммы омметра разомкнуты, стрелка прибора стоит напротив левого крайнего деления шкалы, которое обозначено значком бесконечно большого сопротивления. Если к клеммам омметра подключено какое-то сопротивление, стрелка показывает промежуточное значение между нулем и бесконечностью, и отсчет производится по оцифровке шкалы. В связи с тем, что шкалы омметров выполняются в логарифмическом масштабе, края шкалы получаются сжатыми. Поэтому наибольшая точность измерения соответствует положению стрелки в средней, растянутой части шкалы. Таким образом, если стрелка прибора оказывается у края шкалы, в сжатой ее части, для повышения точности отсчета следует переключить омметр на другой предел измерения. Омметр производит измерение сопротивления, подключенного к его клеммам, путем измерения постоянного тока, протекающего в измерительной цепи. Поэтому к измеряемому сопротивлению прикладывается постоянное напряжение от встроенного в омметр источника. В связи с тем, что некоторые радиоэлементы обладают разными сопротивлениями постоянному току в зависимости от полярности приложенного напряжения, для грамотного использования омметра необходимо знать, какая из клемм омметра соединена с плюсом источника тока, а какая — с минусом. При проверке исправности того или иного элемента электронной аппаратуры возможны две различные ситуации: либо проверке подлежит изолированный, отдельный элемент, либо элемент, впаянный в какое-то устройство. Нужно учесть, что, за редкими исключениями, проверка элемента, впаянного в схему, не получится полноценной, при такой проверке возможны грубые ошибки. Они связаны с тем, что параллельно контролируемому элементу в схеме могут оказаться подключены другие элементы, и омметр будет измерять не сопротивление проверяемого элемента, а сопротивление параллельного соединения его с другими элементами. Оценить возможность достоверной оценки исправности контролируемого элемента схемы можно путем изучения этой схемы, проверяя, какие другие элементы к нему подключены и как они могут повлиять на результат измерения. Если такую оценку произвести затруднительно или невозможно, следует отпаять от остальной схемы, хотя бы один из двух выводов контролируемого элемента и только после этого производить его проверку. При этом также не следует забывать и о том, что тело человека также обладает некоторым сопротивлением, зависящим от влажности кожной поверхности и от других факторов. Поэтому при пользовании омметром во избежание появления ошибки измерения нельзя касаться пальцами обоих выводов проверяемого элемента. Проверка резисторов. Проверка постоянных резисторов производится омметром путем измерения их сопротивления и сравнения с номинальным значением, которое указано на самом резисторе и на принципиальной схеме аппарата. При измерении сопротивления резистора полярность подключения к нему омметра не имеет значения. Необходимо помнить, что действительное сопротивление резистора может отличаться по сравнению с номинальным на величину допуска. Поэтому, например, если проверяется резистор с номинальным сопротивлением 100 кОм и допуском ±10 %, действительное сопротивление такого резистора может лежать в пределах от 90 до 110 кОм. Кроме того, сам омметр обладает определенной погрешностью измерения (обычно порядка 10%). Таким образом, при отклонении фактически измеренного сопротивления на 20 % от номинального значения резистор следует считать исправным. Основными неисправностями у постоянных резисторов являются увеличение номинала сопротивления. Это чаще всего наблюдается у высокоомных (сотни кОм и более) или у низкоомных (единицы Ом) резисторов. Обрыв в постоянных резисторах чаще всего выявляется при визуальном осмотре (нарушение окрашивания, черная поперечная окраска и т.п.). Основными неисправностями переменных резисторов являются периодические обрывы в них из-за плохого контакта ползунка с резистивным слоем или из-за износа резистивного слоя, на что указывает неплавный (с рывками) ход стрелки омметра при передвижении ползунка резистора. Типичной неисправностью переменного резистора является также замыкание на корпус, когда резистор установлен на заземленном шасси или на металлизированной части печатной платы, соединенной с корпусом Проверка диодов. Полупроводниковые диоды характеризуются резко нелинейной вольтамперной характеристикой. Поэтому их прямой и обратный токи при одинаковом приложенном напряжении различны. На этом основана проверка диодов омметром. Прямое сопротивление измеряется при подключении плюсового вывода омметра к аноду, а минусового вывода — к катоду диода. У пробитого диода прямое и обратное сопротивления равны нулю. Если диод оборван, оба сопротивления бесконечно велики. Указать заранее значения прямого и обратного сопротивлений или их соотношение нельзя, так как они зависят от приложенного напряжения, а это напряжение у разных авометров и на разных пределах измерения различно. Тем не менее у исправного диода обратное сопротивление должно быть больше прямого. Отношение обратного сопротивления к прямому у диодов, рассчитанных на низкие обратные напряжения, велико (может быть более 100). У диодов, рассчитанных на большие обратные напряжения, это отношение оказывается незначительным, так как обратное напряжение, приложенное к диоду омметром, мало по сравнению с тем обратным напряжением, на которое диод рассчитан. Если проводить контроль работоспособности диода в составе модуля, когда через диод протекает электрический ток, то при измерении падения напряжения на нём можно получить следующий результаты: у работоспособных германиевых диодов между анодом и катодом вольтметр покажет напряжение, примерно равное Uд= (0,3 - 0,4) В, а для кремниевых Uд= (0,6 - 0,7) В. Основными неисправностями в диодах являются короткие замыкания, обрывы и изменения параметров под напряжением. Проверка транзисторов. Работоспособность биполярных транзисторов можно проверить при помощи омметра, путем измерения величины сопротивления между базой и эмиттером, базой и коллектором в обоих направлениях. Это объясняется тем, что транзистор можно представить в виде эквивалентной схемы, представляющей собой два диода, включенных навстречу один другому. Для р-n-р транзисторов диоды соединены катодами, а для n-p-n транзисторов — анодами. Таким образом, проверка транзистора омметром сводится к проверке обоих р-n переходов транзистора: коллектор — база и эмиттер — база. Для проверки прямого сопротивления переходов р-n-р транзистора минусовой вывод омметра подключается к базе, а плюсовой вывод омметра — поочередно к коллектору и эмиттеру. Для проверки обратного сопротивления переходов к базе подключается плюсовой вывод омметра. При проверке n-p-n транзисторов подключение производится наоборот: прямое сопротивление измеряется при соединении с базой плюсового вывода омметра, а обратное сопротивление — при соединении с базой минусового вывода. Значения величин сопротивлений по принципу "низкое"/"высокое" показаны на рисунке 1. Рис. 1. Величины сопротивлений в п-р-п (а) и р-п-р (б) транзисторах При пробое перехода его прямое и обратное сопротивления оказываются равными нулю. При обрыве перехода его прямое сопротивление бесконечно велико. У исправных маломощных транзисторов обратные сопротивления переходов во много раз больше их прямых сопротивлений. У мощных транзисторов это отношение не столь велико, тем не менее омметр позволяет их различить. Необходимо отметить, что имеют место случаи, когда коротко замкнут участок цепи коллектор-эмиттер, несмотря на то, что оба перехода транзистора целы. Поэтому вначале нужно проверить, нет ли короткого замыкания в цепи коллектор-эмиттер. Транзистор с периодическим обрывом перехода может оказаться временно работоспособным при его проверке с помощью омметра. Поэтому более достоверным является контроль режимов его работы по постоянному току в различных схемах включения. Оснащение рабочего места (используемые приборы и оборудование): Приборы и оборудование Стенд лабораторный Мультиметр Тип Кол -во ЭСТ-1 1 М890G* 1 Пределы измерения Примечание Измерение сопротивления, электрической емкости Биполярный МП40* 2 транзистор Полупроводников Д223* 2 ый диод Резистор МЛТ-2* 2 *- приборы могут быть заменены аналогичными Порядок выполнения работы: 1. Повторите используя общие сведения методику проверки на исправность элементов электронной аппаратуры. 2. Отметьте в отчете: наименование лабораторной работы; цель лабораторной работы; оснащение рабочего места (используемые приборы и оборудование). 3. Получить у преподавателя омметр и образцы резисторов, диодов, транзисторов. Поочерёдно для каждого элемента выполнить: для резисторов: зарисовать внешний вид и надпись на корпусе; выполнить расшифровку надписи; выполнить графическое схемное изображение; измерить и записать значения сопротивления, сравнить его с номинальным, вычислив процентное отклонение сделать заключение об исправности или неисправности для диодов: зарисовать внешний вид, подписать цоколевку выводов (цоколевка - рисунок, показывающий взаимное расположение выводов, нужно указать, где анод и катод у диода); расшифровать надпись на корпусе; выполнить графическое схемное изображение; помощью справочной литературы найти и записать предельные значения Uобр max, Iпр max; измерить и записать значения прямого Rпр и обратного Rобр сопротивлений; сделать вывод об исправности диодов. для транзисторов: зарисовать внешний вид, подписать цоколевку выводов (цоколевка - рисунок, показывающий взаимное расположение выводов у транзистора, нужно указать, где какой вывод у транзистора); расшифровать надпись на корпусе; выполнить графическое схемное изображение; проверить исправность транзисторов, схему проверки и результаты замеров сопротивлений занести в отчет; сделать вывод об исправности транзисторов. 4. Навести порядок на рабочем месте. 5. Результаты работы покажите преподавателю. 6. Оформите отчет по лабораторной работе. Задание для отчета Отчет по лабораторной работе должен содержать: 7. Наименование работы. 8. Цель работы. 9. Используемые приборы и оборудование. 10. Результаты выполнения заданий. 11. Требуемые таблицы, рисунки, схемы. 12. Выводы по работе. Контрольные вопросы и задания: 1. С помощью какого прибора можно проверить элементы электронной аппаратуры на исправность? 2. В чем заключается проверка резистора на исправность? 3. Сколько измерений сопротивления нужно произвести, чтобы проверить диод на исправность? Сколько измерений сопротивления нужно произвести, чтобы проверить транзистор на исправность? Практическая работа № 9 Наименование работы: Расчет выпрямителя. Цель: Научиться производить расчет выпрямителей: выбирать диоды для выпрямителя, составлять схемы выпрямителей, определять мощность потребителя подключаемого к выпрямителю. Норма времени: 2 часа. Литература: 1.Арестов К.А., Яковенко Б.С. Основы электроники.-М.: Радио и связь. 1988, стр. 205-210. 2.Федотов В.И. "Основы электроники".М.: 1990, стр. 100-112. Порядок выполнения работы: 1. Ознакомьтесь с методическими указаниями по решению задач по теме «Расчет выпрямителей». 2. Ознакомьтесь с примерами решения задач на составление схем выпрямителей. 3. Проанализировав методические указания и примеры решения задач на составление схем выпрямителей, уясните методику решения задач на составление схем выпрямителей. 4. Определив по таблице 2 номера соответствующих вашему варианту задач, выпишите их условия и решите их. 5. Результаты работы покажите преподавателю. 6. Оформите отчёт по практической работе. Задание для отчета Отчет по практической работе должен содержать: 1.Наименование работы. 2.Цель работы. 3.Ф. И. О. лица выполнившего работу. 4.Требуемые расчеты, таблицы, схемы. 5.Выводы по работе. Методические указания по решению задач по теме «Расчет выпрямителей» Данный вид задач относится к расчету выпрямителей переменного тока, собранных на полупроводниковых диодах, которые широко применяются в различных электронных устройствах и приборах. При решении задач следует помнить, что основными параметрами полупроводниковых диодов являются допустимый ток Iдоп, на который рассчитан данный диод, и обратное напряжение Uобр, выдерживаемое диодом без пробоя в непроводящий период. Выбор диодов для выпрямителей осуществляется по величине тока Iд, протекающего через диод, и максимальному напряжению Uд, которое оказывается приложенным к диоду в непроводящий период. При этом для исключения повреждений диодов должны выполняться следующие условия: Iдоп≥Iд и Uобр≥Uд. Обычно при составлении реальной схемы выпрямителя задаются значением мощности потребителя (нагрузки) Рн, Вт, получающего питание от данного выпрямителя, и выпрямленным напряжением Uн, В, при котором работает потребитель постоянного тока. Отсюда нетрудно определить ток потребителя (нагрузки): Iн=Pн/Uн. Вычисленное значение тока берется за основу при выборе диода по току, сравнивая ток протекающий через диод Iд с допустимым током диода Iдоп, выбирают диоды для схем выпрямителя. Следует учесть, что для однофазного однополупериодного выпрямителя ток, протекающий через диод равен току потребителя (Iд=Iн). Для однофазной двухполупериодной и однофазной мостовой схем выпрямления ток через диод равен половине тока потребителя (Iд=Iн/2). Для трехфазных выпрямителей ток через диод составляет треть тока потребителя (Iд=Iн/3). Очевидно, что при выборе диода, для всех выпрямителей должно соблюдаться условие: Iдоп≥Iд. Напряжение, действующее на диод в непроводящий период Uд, также зависит от той схемы выпрямления, которая применяется в конкретном случае. Так, для однофазных однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей Uд=π•Uн=3,14Uн, для однофазного мостового выпрямителя:Uд=1,57•Uн, для трехфазного однополупериодного выпрямителя: Uд =2,1•Uн, для трехфазного мостового выпрямителя Uд =1,05•Uн. Очевидно, что при выборе диода, для всех выпрямителей должно соблюдаться условие: Uобр>Uд. Приведенные выше соотношения следует использовать при подборе диодов для выпрямителей по току и напряжению. В результате расчета может оказаться, что ток через диод превышает допустимое значение тока для данного типа диода. В этом случае для увеличения допустимого значения тока применяется параллельное соединение диодов, их суммарный допустимый ток (Iдоп∑) увеличивается во столько раз, сколько диодов параллельно соединяют. Если в непроводящий период напряжение на диоде превышает допустимое обратное напряжение, то для увеличения допустимого обратного напряжения применяется последовательное соединение диодов, их суммарное допустимое напряжение (Uобр∑) увеличивается последовательно соединяют. во столько раз, сколько диодов Для решения задач необходимы справочные данные по полупроводниковым диодам. Справочные данные по полупроводниковым диодам представлены в таблице 1. Таблица 1. Справочные данные диодов. Типы диодов Iдоп ,А Д7Г Д205 Д207 Д209 Д210 Д211 Д214 Д214А Д214Б Д215 Д215А Д215Б Д217 Д218 Д221 Д222 Д224 Д224А Д224Б Д226 Д226А Д226Г 0,3 0,4 0,1 0,1 0,1 0,1 5 10 2 5 10 2 0,1 0,1 0,4 0,4 5 10 2 0,3 0,3 0,3 Uобр max, В Типы диодов 200 400 200 400 500 600 100 100 200 200 200 200 800 1000 400 600 50 50 50 400 300 200 Д231 Д231Б Д232 Д232Б Д233 Д233Б Д234Б Д242 Д242А Д242Б Д243 Д243А Д243Б Д244 Д244А Д244Б Д302 Д303 Д304 Д305 КД202А КД202Н Iдоп ,А Uобр max, В 10 5 10 5 10 5 5 5 10 2 5 10 2 5 10 2 1 3 3 6 3 1 300 300 400 400 500 500 600 100 100 100 200 200 200 50 50 50 200 150 100 50 50 500 Примеры решения задач на составление схем выпрямителей. Пример 1. Составить схему мостового выпрямителя, использовав один из четырех диодов: Д218, Д222, КД202Н, Д215Б. Мощность потребителя Р н = 300 Вт, напряжение потребителя Uн = 200 В. 1. Решение. Выписываем из таблицы 1 «Справочные данные диодов» параметры указанных диодов: Д218 Iдоп = 0,1А, Uобр = 1000В Д222 Iдоп = 0,4А, Uобр = 600В КД202Н Iдоп = 1А, Uобр = 500В Д215Б Iдоп = 2А, Uобр = 200В 2. Определяем ток потребителя: Iн=Pн/Uн =300/200 = 1,5 А. 3. Определяем ток, протекающий через каждый диод: Iд=Iн/2=1,5/2=0,75 А. 4. Находим напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы выпрямителя: Uд=1,57•Uн =l,57•200=314 В. 5. Выбираем диод из условия: Iдоп> Iд=0,75 А, Uобр>Uд=314 В. Этим условиям удовлетворяет диод КД202Н с параметрами: Iдоп = 1,0А> Iд=0,75А; Uобр = 500> Uд=314 В. Диоды Д218 и Д222 удовлетворяют условию по напряжению, так как 1000 и 600 больше 314 В, но не подходят по допустимому току, так как 0,1 и 0,4 меньше 0,75 А). Диод 215Б, наоборот, подходит по допустимому току, так как 2>0,75 А, но не подходит по обратному напряжению, так как 200В<314В. 6. Составляем схему мостового выпрямителя (рис. 1). В этой схеме используем диоды КД202Н, с параметрами: Iдоп = 1А; Uобр = 500В. Рис. 1 Схема однофазного мостового выпрямителя. Пример 2. Для питания постоянным током потребителя мощностью Рн= 250 Вт при напряжении Uн =100 В необходимо собрать схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды типа Д243Б. Решение. 1. Выписываем из таблицы 1 «Справочные данные диодов» параметры заданного диода: Iдоп = 2 А; Uобр = 200 В. 2. Определяем ток потребителя: Iн=Pн/Uн = 250/100 = 2,5 А. 3. Определяем ток, протекающий через диод в двухполупериодном выпрямителе: Iд=Iн/2= 2,5/2=1,25 А. 4. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период: Uд=3,14•Uн = 3,14•100 = 314 В. 5. Проверяем соответствие параметров диода условиям: Iдоп≥Iд и Uобр≥Uд. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям: Iдоп> Iд=1,25 А. Uобр>Uд=314 В. Первое условие (Iдоп> Iд) выполняется Iдоп=2А> Iд=1,25А, второе условие (Uобр>Uд) не соблюдается Uобр=200В<Uд =314В, т. е. получается что Uобр<Uд. 6. Составляем схему выпрямителя. Чтобы выполнялось условие Uобр>Uд, необходимо соединить последовательно два диода, тогда: Uобр∑=m•Uобр = 2•200 = 400В; 400>314 В, где Uобр∑ - суммарное допустимое обратное напряжение включаемых последовательно диодов, m -число последовательно включаемых диодов. Полная схема выпрямителя приведена на рис. 2. Рис. 2 Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя. Пример 3. Для питания постоянным, током потребителя мощностью Рн = 300 Вт при напряжении на нагрузке Uн = 20 В необходимо собрать схему однополупериодного выпрямителя, использовав имеющиеся стандартные диоды Д242А.. Решение. 1. Выписываем из таблицы 1 «Справочные данные диодов» параметры заданного диода: Iдоп = 10 А; Uобр = 100 В. 2. Определяем ток потребителя: Iн=Pн/Uн = 300/20 =15 А. 3. Ток через диод в однофазном однополупериодном выпрямителе равен току потребителя (нагрузки): Iд=Iн =15А 4. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период: Uд=3,14•Uн = 3,14•20 = 63 В. 5. Проверяем соответствие прараметров диода условиям: Iдоп≥Iд и Uобр≥Uд. Конкретно для данной схемы диод должен удовлетворять условиям: Iдоп>Iн и Uобр>π•Uн=3,14Uн В данном случае первое условие не соблюдается (10А<15 А, т. е. Iдоп< Iд), второе условие выполняется (100>63 В, т.е. Uобр≥Uд). 6. Составляем схему выпрямителя. Чтобы выполнялось условие Iдоп> Iд, надо два диода соединить параллельно, тогда: Iдоп∑ = n• Iдоп= 2•10 = = 20 А; 20 > 15 А. (где Iдоп∑- суммарный допустимый ток включаемых параллельно диодов, n- число параллельно включаемых диодов). Полная схема выпрямителя приведена на рис. 3. Рис. 3. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя. Примеp 4. Для составления схемы трехфазного однополупериодного выпрямителя на трех диодах заданы диоды Д243. Выпрямитель должен питать потребитель с напряжением Uн= 150 В. Определить допустимую мощность потребителя и пояснить порядок составления схемы выпрямителя. Решение. 1. Выписываем из таблицы 1 «Справочные данные диодов» параметры диода Д243: Iдоп = 5 А; Uобр = 200 В. 2. Определяем допустимую мощность потребителя. Для трехфазного выпрямителя ток через каждый диод составляет третью часть от тока нагрузки (Iд=Iн/3), следовательно, в данном случае ток нагрузки может достигать величины: Iн=3•Iд, а при подстановке Iд= Iдоп = 5А получим: Iн=3• Iдоп = 3•5=15 А. Отсюда следует, что допустимая мощность потребителя: Pн = Iн•Uн=150•15= 2250 Вт 3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период: Uд =2,1•Uн =2,1•150=315 В. 4. Составляем схему выпрямителя. Проверяем диод по условию: Uобр≥Uд В данном случае это условие не выполняется, так как 200В <315B.Что бы это условие выполнялось, необходимо в каждом плече выпрямителя (в каждой фазе) соединить последовательно два диода, тогда: Uобр∑=m•Uобр = 2•200 = 400В; 400>315 В. (где Uобр∑ - суммарное допустимое обратное напряжение включаемых последовательно диодов, m -число последовательно включаемых диодов). Полная схема выпрямителя приведена на рис. 4. Рис. 4. Схема трехфазного однополупериодного выпрямителя. Перечень задач для практической работы: «Расчет выпрямителя». Используя таблицу 2 по номеру варианта определите номера задач, которые нужно решить для выполнения практической работы. Таблица 2. Номера задач по вариантам. 1 Вариант Задачи 1,11,21 11 Вариант Задачи 31,61,81 21 Вариант Задачи 41,71,91 2 3 2,12,22 3,13,23 12 13 32,62,82 33,63,83 22 23 42,72,92 43,73,93 4 4,14,24 14 34,64,84 24 44,74,94 5 6 5,15,25 6,16,26 15 16 35,65,85 36,66,86 25 26 45,75,95 46,76,96 7 8 7,17,27 8,18,28 17 18 37,67,87 38,68,88 27 28 47,77,97 48,78,98 9 10 9,19,29 10,20,30 19 20 39,69,89 40,70,90 29 30 49,79,99 50,80,100 Задачи 1 —10. Однофазный мостовой выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Рн, Вт, при напряжении питания Uн, В. Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в таблице 1 для схемы выпрямителя, и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из таблицы 3. Т а б л и ц а 3. Исходные данные для расчета. Номера задач 1 2 3 4 5 Типы диодов Д214 Д215Б Д224А Д205 Д217 Д302 Д243А Д211 Д226А Д214А Д243 КД202Н Д303 Д243Б Д224 Рн, Вт Uн, В Номера задач 300 40 6 100 150 7 40 250 8 500 100 9 150 20 10 Типы диодов Д218 Д222 Д232Б Д221 Д214Б Д244 Д7Г Д209 Д304 Д242Б Д224 Д226 Д215 Д242А Д210 Рн, Вт Uн, В 150 300 100 40 50 100 120 20 700 50 Задачи 11—20. Составить схему трехфазного мостового выпрямителя, использовав диоды, параметры которых приведены в таблице 1. Мощность потребителя Рн, Вт, с напряжением питания Uн, В. Пояснить порядок составления схемы для диодов с приведенными параметрами. Данные для своего варианта взять из таблицы. 4. Т а б л и ц а 4 . Исходные данные для расчета. Номера задач 11 12 13 14 15 Д217 Д215Б Д304 Д232Б 40 150 100 200 250 50 50 200 Номера задач 16 17 18 19 Д205 60 100 20 Типы диодов Рн. Вт Uн, В Типы диодов Рн. Вт Uн, В Д233 Д209 Д244А Д226 300 20 200 30 200 100 30 150 КД202А 40 10 Задачи 21—30. Составить схему однофазного двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды, параметры которых приведены в таблице 1. Определить допустимую мощность потребителя Рн, если значение выпрямленного напряжения Uн, В. Данные для своего варианта взять из таблицы 5. Т а б л и ц а 5. Исходные данные для расчета. Номера задач 21 Типы диодов Д218 300 Номера задач 26 22 Д7Г 80 27 Д214Б 50 23 Д244 20 28 Д244А 30 24 Д226 200 29 Д205 100 25 Д222 160 30 Д215 120 Uн, В Типы диодов Uн, В Д233Б 150 Задачи 31—40. Трехфазный однополупериодный выпрямитель, должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Рн, Вт, при напряжении Uн, В. Для схемы выпрямителя следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в таблице 1, и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из таблицы 6. Т а б л и ц а 6. Исходные данные для расчета. Номера задач 31 32 33 Типы диодов Д224 Д207 Д214Б Д215А Д234Б Д218 Д244А Д7Г Рн, Вт Uн, В Номера задач 90 30 36 100 400 37 60 80 38 Типы диодов Д305 Д302 Д222 Д243А Д233Б Д217 КД202А Д215Б Рн, Вт Uн, В 100 40 600 200 150 150 34 35 Д210 Д205 Д232 Д231Б КД202Н 900 150 Д242А 39 Д222 Д221 Д304 Д242 Д244 200 40 Д226А 40 Д226 400 80 500 20 Д224А Задачи 41—50. Составить схему однофазного мостового выпрямителя, использовав стандартные диоды, параметры которых приведены в таблице 1. Мощность потребителя Рн, Вт, с напряжением питания Uн,В. Пояснить порядок составления схемы для заданных диодов. Данные для своего варианта взять из таблицы 7. Т а б л и ц а 7. Исходные данные для расчета. Номера Тип Номера Тип Рн. Вт Uн, В Рн. Вт Uн, В задач диода задач диода 41 Д7Г 80 100 46 Д207 30 100 42 Д224 200 50 47 Д302 250 150 43 Д217 150 500 48 Д243Б 300 200 44 Д305 300 20 49 Д221 250 200 45 Д214 600 80 50 Д233Б 500 400 Задачи 51—60. Однофазный двухполупериодный выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Рн, Вт, при напряжении Uн, В. Для схемы выпрямителя следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в таблице 1, и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из таблицы 8. Т а б л и ц а 8. Исходные данные для расчета. Номера задач 51 52 53 54 Типы диодов Д244Б Д214 Д243Б Д218 Д221 Д214А Д302 Д205 Д244Б Д242А Рн, Вт Uн, В Номера задач 150 20 56 30 50 57 60 40 58 150 50 59 Типы диодов Д243А Д226 Д231Б Д224А Д242 Д303 КД202Н Д243 Д214А Д224 Рн, Вт Uн, В 400 80 200 30 300 60 70 20 Д222 Д215Б Д7Г Д217 Д242Б 55 20 150 Д214Б Д302 Д215А Д231 Д234Б 60 800 120 Задачи 61—70. Составить схему однофазного мостового выпрямителя, использовав заданные диоды, параметры которых приведены в таблице 1. Определить допустимую мощность потребителя Рн, если величина выпрямленного напряжения Uн, В. Данные для своего варианта взять из таблицы 9. Т а б л и ц а 9 . Исходные данные для расчета. Тип Типы Номера задач Uн, В Номера задач Uн, В диода диодов 61 Д215 100 66 Д244Б 50 62 Д232 300 67 Д214А 80 63 Д233Б 200 68 Д215Б 110 64 Д7Г 200 69 Д242Б 50 65 Д211 300 70 Д224 40 Задачи 71 - 80. Составить схему трехфазного мостового выпрямителя, используя заданные диоды, параметры которых приведены в таблице 1. Мощность потребителя Рн, Вт, с напряжением питания Uн, В. Пояснить порядок составления схемы с заданными диодами. Данные для своего варианта взять из таблицы 10. Таблица 10. Исходные данные для расчета. Номера задач Тип диода Рн, Вт Uн, В Номера задач Тип диода Рн, Вт Uн, В 71 Д210 60 300 76 Д205 300 300 72 Д303 300 100 77 Д224А 600 40 73 Д214Б 400 40 78 Д222 400 200 74 Д242 800 80 79 Д218 200 400 75 Д244 500 50 80 Д243Б 600 150 Задачи 81-90. Составить схему однофазного двухполупериодного выпрямителя, использовав диоды параметры которых приведены в таблице 1. Мощность потребителя Рн, Вт, с нарпряжением питания Uн, В. Пояснить порядок составления схемы. Данные для своего варианта взять из таблицы 11. Т а б л и ц а 11. Исходные данные для расчета. Номера Типы Номера Типы Рн. Вт Uн, В Рн. Вт Uн, В задач диодов задач диодов 81 Д207 20 60 86 Д209 30 100 82 83 Д242Б Д222 180 240 30 180 87 88 Д305 Д232 150 1000 20 200 84 ДЗОЗ 400 80 89 КД202А 120 15 85 Д214А 800 50 90 Д226А 80 150 Задачи 91 —100. Однофазный однополупериодный выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Рн, Вт, при напряжении Uн, В. Для схемы выпрямителя следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в таблице 1, и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из таблицы 12. Таблица 12. Исходные данные для расчета. Номера задач 91 92 93 94 95 Типы диодов Д242Б Д244А Д221 Д209 Д303 Д7Г Д224Б Д302 Д205 Д214 КД202Н Д215Б Д243 Д214А Д226 Рн, Вт Uн, В Номера задач 50 10 96 100 40 97 20 80 98 70 100 99 150 50 100 Типы диодов Д211 Д226А Д304 Д217 Д222 Д243Б Д214А Д243Б КД202Н Д244 Д224Б Д302 Д210 Д221 Д242 Рн, Вт Uн, В 30 20 20 250 60 80 40 60 30 120 Практическая работа № 10 Тема: Электронные усилители Наименование работы: Расчет однокаскадного транзисторного усилителя Цель работы: научиться производить расчет электронных устройств Приобретаемые умения и навыки: 1. Уметь пользоваться справочной литературой. 2. Уметь практически использовать ранее полученные при выполнении л\р результаты. Задание по практической работе. 1. Произвести расчет усилительного каскада на транзисторе, параметры которого определялись при выполнении л/р: определить величины токов и напряжений, параметры элементов схемы. 2. В соответствии с рассчитанными значениями выбрать величины сопротивлений резисторов из числовых рядов (см. приложение). Указания по выполнению работы. Расчет усилительного каскад произвести аналогично приведенному ниже примеру. Величину напряжения источника питания Е выбрать в диапазоне от 6 до 8 В. Пример. Рассчитать однокаскадный транзисторный усилитель (рис. 1.), который в частотном диапазоне от 40 Гц до 10 кГц должен обеспечить на нагрузке 300 Ом амплитуду выходного напряжения не менее U выхmax 2 B Рис.1. Схема усилителя. Решение. Выберем величину напряжения источника питания из условия: E (2,5 3) U выхmax 5 B Требуемым частотному диапазону и амплитуде выходного напряжения отвечает кремниевый транзистор КТ315А с параметрами: U КЭ max 20 B; I K max 50 mA; P 0,15 Вт; h21Э 160 Для выбора рабочей точки транзистора по постоянному току воспользуемся выходными вольтамперными характеристиками транзистора (рис. 2). Рис. 2. Выходная характеристика транзистора. Рис. 3. Входная транзистора. характеристика Проведем нагрузочную прямую ВС. Положение этой прямой определит величину сопротивления резистора Rк. В точке В величина тока 3 коллектора: I к 10 mA 10 10 A , подставив полученные значения в формулу получим: Rк E 5 500 Ом . I к max 10 10 3 Величину сопротивления резистора Rк используя таблицу 1 приложения принимаем равным: Rк = 510 Ом. На этой прямой выделяем линейный участок АБ. Точка А имеет координаты 8 мА; 1 В, а точка Б — координаты 0,05 мА; 4,8 В. Для определения координат середины участка (точка П), определим среднее значение по току и по напряжению: I КП (8 0,05) 4,02 мA 2 (1 4,8) 2,9 B 2 Практическая целесообразность рекомендует установить постоянное напряжение на сопротивлении RЭ - (URэ) равным 1 В. В этом случае при: U КЕ П I Э I КП 4 мA , величину сопротивления RЭ можно определить по закону Ома: RЭ U RЭ IЭ 1 250 Ом 4 10 3 Величину сопротивления резистора RЭ используя таблицу 1 приложения принимаем равным: RЭ = 240 Ом. Входное сопротивление каскада на постоянном токе: RВХ RЭ 160 240 38400 Ом 38,4 кОм Ток базы определяем по выходной вольтамперной характеристике транзистора (рис. 2), для точки П получаем I БП 25 мкA (точка П находится между кривыми соответствующим токам базы 20 и 40 мкА ближе к кривой соответствующей току 20 мкА, если бы точка П находилась между кривыми по середине, ей соответствовал бы ток базы 30 мкА). Для расчета делителя на резисторах R1 и R2 воспользуемся практическим условием по стабильности рабочей точки. Ток делителя должен быть в 2 — 3 раза больше базового тока. Принимая это условие, следует положить, что через резистор R2 должен протекать ток: I R2 3 I БП 3 25 75 мкA Этот ток определяется напряжением на базе: U БЭ П U RЭ 0,7 1 0,7 1,7 B Сопротивление резистора R2: U БЭ П 1,7 R2 22666 Ом 22,7 кОм , IR 7510 6 величину сопротивления резистора R2 используя таблицу 1 приложения принимаем равным: R2 = 24 кОм. Сопротивление резистора R1: 2 R1 E U БЭ П I R2 I БП 5 1,7 33 кОм , (75 25) 10 6 величину сопротивления резистора R1 используя таблицу 1 приложения принимаем равным: R1 = 33 кОм. По входной и выходной вольтамперным характеристикам (рис. 2 и 3) можно определить амплитуды напряжений и токов на входе и выходе транзистора. На выходной характеристике (рис. 2.) при изменении тока базы (Iб) в диапазоне от 10 до 25 мкА (точки Б и П на выходной характеристике), напряжение между коллектором и эмиттером транзистора (Uкэ) изменяется в диапазоне от 4,75 до 2,75 В, ток коллектора (Iк)изменяется в диапазоне от 0,5 до 4,5 мА, отсюда амплитудные значения: I бm 25 10 15 мкA U кэm 4,75 2,75 2 В I кm 4,5 0,5 4 мA На входной характеристике (рис.3) при изменении тока базы (Iб) в диапазоне от 10 до 25 мкА (точки Б’ и П’ на входной характеристике), напряжение между базой и эмиттером транзистора (Uбэ) изменяется в диапазоне от 0,52 до 0,62 В, отсюда амплитудное значение: U бэm 0,62 0,52 0,1 В Зная величины амплитуд токов и напряжений можно определить коэффициенты усиления: I кm 4 10 3 KI 266 I бm 15 10 6 U 2 KU кэm 20 U бэm 0,1 Приложение. Номинальные величины сопротивлений. Номинальные величины сопротивлений резисторов соответствуют одному из шести рядов: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Значение сопротивления резистора находят умножением или делением на 10n (где n – целое положительное число или нуль) чисел номинальных величин, входящих в состав ряда. Количество чисел входящих в десятичный интервал ряда определяется цифрой или числом стоящим после буквы Е. Таблица 1. Номинальные сопротивления по рядам. Ряд Числовые коэффициенты Е6 1 1,5 2,2 3,3 4,7 6,8 Е12 1 1,2 1,5 1,8 2,2 2,7 3,3 3,9 4,7 5,6 6,8 8,2 Е24 1 1,1 1,2 1,3 1,5 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,7 3 3,3 3,6 3,9 4,3 4,7 5,1 5,6 6,2 6,8 7,5 8,2 9,1 Замечание. Для постоянных резисторов величины сопротивлений резисторов выбираются из рядов: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Для переменных резисторов величины сопротивлений резисторов выбираются из ряда: Е6. Например. Величина сопротивления постоянного резистора может быть: 1,8 Ом; 18 Ом; 180 Ом; 1,8 кОм; 18 кОм; 180 кОм; 1,8 МОм и т.д.
