Эок 656. 256. 3. 05

Алматы

Пікір жазғандар: 1 А.Б. Бекбаев т.ғ.д., профессор Қ.И. Сәтбаев атындағы ҚазҰТУ.

2 Г.А. Сулейменова т.ғ.к., доценттің м.а.,

М. Тынышбаев атындағы ҚазККА

Авторы: А.О. Касимов оқытушы., Г.С. Шутеева оқытушы

«Электроника» пәні бойынша курстық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау 050702 «Автоматтандыру және басқару» бакалавриат мамандығының жұмыс оқу жоспарына сәйкес жазылған.

Зертханалық жұмысты орындауға арналған бұл әдістемелік нұсқау электронды құрылғылардың вольтамперлі сипаттамаларын және параметрлерін, күшейткіш құрылғыларының құрылуы сипаттамаларын алуды оқып үйренуге жетелейді.

Әдістемелік нұсқау «Автоматтандыру және басқару» мамандығы бойынша күндізгі оқу түрінің екінші курс студенттеріне арналған.

1. Зертханалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау 2009 жылдың 14-ші қаңтарында ҚазККА «Автоматтандыру және телекоммуникациялар» факультетінің «Автоматтандыру және басқару» кафедрасының отырысында талқыланып, мақұлданған. 14.02.2009., №9 хаттама.

2. Зертханалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау 2009 жылдың 20-шы қаңтарында ҚазККА «Автоматтандыру және телекоммуникациялар» факультетінің Оқу-әдістемелік бюросымен ұсынылған №4 хаттама.

3. Зертханалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау 2009 жылдың «» _____________ « ҚазККА » АҚ Оқу-әдістемелік кеңесінің оқу процесінде қолдануға және ашық баспада басып шығаруға ұсынылған. №-___ хаттама.

© М. Тынышбаев атындағы Қазақ көлік және коммуникациялар академиясы, 2009.

© А.О.Касимов., Г.С. Шутеева, 2009.

№1 зертханалық жұмыс

Жартылай өткізгішті диод

Жұмыстың мақсаты:

1. Диодтың тікелей және қайтымды p-n ауысуының ығысуындағы тоқ пен кернеуін зерттеу.

2. Жартылай өткізгішті диод үшін арналған вольтамперлік сипаттаманы зерттеу және оны тұрғызу.

3. Вольтамперлік сипаттама бойынша диодтың тікелей және қайтымды ығысуының кедергісін зерттеу.

4. Тұрақты және айнымалы ток көзіндегі диод кедергісін анализдеу.

5. Вольтамперлік сипаттама бойынша кернеу қисығын зерттеу.

Құрылғылар мен элементтер

1 Функционалды генератор

2 Мультиметр

3 Осциллограф

4 Тұрақты кернеу (U) көзі

5 Диод 1N4001

6 Резисторлар

Теориядан қысқаша мәлімет

EW жеткен жетістігінің бірі - жартылай өткізгішті диодтың вольтамперлік сипаттамасын зерттеу болып табылады. Бастаушы радиоәуесқойды тек бір ғана әмбебап құрылғы – мультиметрді (біздің аталуымыз бойынша тестор) қолдана отырып, бірақ бұл жағдайда да диодтың немесе сызықты емес екі полюстіктің вольтамперлік сипаттамасын алуға болады. Бұл жағдайда диодтың кернеуін өлшеу арқылы (1.1 – суретте) көрсетілген, кез-келген көлемде резистор арқылы кернеу көзін диодқа жібереміз. Бұл кезде диодтың тікелей тоғы мына формула арқылы есептеледі:

I_тік=(E+U_пр)/R, (1.1)

мұндағы: I_тік - диодтың тікелей тоғы,

E- кернеудің қоректену көзі,

U_тік- диодтағы тікелей кернеуі.

Қосылу полярлығын өзгерту арқылы 1.1-суретінде диодтың қайтымды вольтамперлік сипаттамасын сол әдістемелік бойынша алуға болады:

I_қайт=(E-U_қайт)/R, (1.2)

мұндағы: I_қайт - диодтың қайтымды тоғы,

U_қайт - диодтың қайтымды кернеуі.

Диодтың вольтамперлік сипаттамасын зерттеуде тез және ыңғайлы әдісі осциллограф экранынан қарау, сол кезде координаттың горизонталь осі кернеуге тура пропорционал, ал вертикаль болса, диодтың тоғына пропорционал.

1.1 – сурет. Диод арқылы кернеуді өлшеу

Тәжірибенің жүргізу тәртібі.

1-тәжірибе. Диод арқылы кернеуін өлшеу және тоғын табу.

1.1-суретіне қарап және сұлбаны қосыңыз. Мультиметр диод кернеуінің тікелей ығысуын көрсетеді. Диодты ауыстырып қайтадан сұлбаны қосу керек. Осы кезде мультиметр кернеуінің қайтымды ығысуын көрсетеді. Шыққан мәнді тәжірибе нәтижесіне жазып алыңыз, сөйтіп диодтың тікелей және қайтымды тоғын формула арқылы есептеп шығарыңыз.

2-тәжірибе. Токты өлшеу.

1.2-суретіне қарап, сұлбаны қосыңыз. Мультиметр диодтың тікелей ығысу тоғын көрсетеді. Диодты ауыстырып қайтадан сұлбаны қос, бұл кезде Мультиметр диодтың қайтымды ығысу тоғын көрсетеді. Шыққан мәнді “Тәжірибе нәтижесіне” жазып алу қажет.

1.2 – сурет. Диод арқылы тоқты өлшеу

3-тәжірибе. Диодтың статикалық кедергісін өлшеу.

Мультиметрді ампер режиміне қойып, диодтың кедергісін тікелей және қайтымды түрінде қосып өлшеңіздер. Кедергінің кіші мәндері тікелей қосқанға байланысты. Тікелей кедергінің көрсеткіші ампердің әр шкаласында әр түрлі болады.

1.3 – сурет. Диодтың статикалық кедергісін өлшеу

4-тәжірибе. Диодтың вольт-амперлік сипаттамасын алу.

а) Вольтамперлік сипаттамасының тікелей тармағы 9.013 файлын ашып, сұлбаны қосыңыз. Қорек көзі 5В,4В,3В,2В,1В,0,5В,0В тең деп, ЭҚК-нің мәндерін тізбектей қондыра отырып, диодтың U_тік кернеуін және I_тік токтың мәнін таблицаға толтыру қажет.

1.4 – сурет. Диодтың вольт-амперлік сиаттамасы

б) Вольт-амперлік сипаттамасының қайтымды тармағы.

Диодты ауыстырыңыз (өзгертіңдер). Қорек көзі 0В,5В,10В,15В тең деп, ЭҚК-нің мәндерін тізбектей қондыра отырып, диодтың I_қайт ток мәнін және U_қайт кернеу мәнін таблицаға енгізіңіз.

в) Алынған мәндер бойынша I_пр(U_пр) және I_об(U_об) графигін тұрғызыңдар.

г) Вольт-амперлік сипаттамасының тікелей тармағына қатысты I_тік=U кезіндегі графигін сыза отырып, диодтың дифференциалдық кедергісін табыңыз. Осыны I_тік=0,4 mA және I_тік=0,2 mA үшін есептеңіздер. Жауаптарын “Тәжірибе нәтижесіне” жазыңыз.

д) Аналогты бөлім.

е) 5В кері кернеу кезіндегі диодтың дифференциал кедергісін бағалаңдар және шыққан нәтижені “Тәжірибе нәтижесіне” жазу қажет.

ж) I_тік=U mA тұрақты ток кезіндегі диодтың кедергісін мына формула арқылы есептеңіздер:

R_ст=U_тік/I_тік

з) Ығысу кернеуін анықтаңыз. Ығысу кернеуінің вольт-амперлік сипаттамасы табылады.

5-тәжірибе. Вольт-амперлік сипаттаманы осциллограф экранында алу.

9.014 файлын ашып, сұлбаны қосу қажет. Осциллограф экранында вольт-амперлік сипаттама шығады. Көлденең осьте диодтың кернеуі саналады, ал тек осьте – тоқ саналды. Вольт-амперлік сипаттамасының ығысуына көңіл аударыңыздар.

1-тәжірибе.

U тура жылжуында _______

U кері жылжуында________

I тура жылжуында ________

I кері жылжуында________

2-тәжірибе.

I тура жылжуында ________

I кері жылжуында________

3-тәжірибе.

R тура жылжуында________

R кері жылжуында________

4-тәжірибе. Диодтың вольтамперлік сипаттамасын алу.

Тоқ пен кернеудің мәнін есептеп, жазыңыздар.

а) вольтамперлік сипаттамасының тікелей мәні

E,B	Uтік,Мв	Iтік,мА
0,5

б) вольтамперлік сипаттамамасының қайтымды мәні

E,B	Uқайт,mA	Iқайт,mA

Бақылау сұрақтары:

1. Тікелей араласудағы тоқтың өлшенген мәнінен есептелген мәнімен салыстыруға болады ма?

2. Шамалар бойынша реттелуіне байланысты диодтағы тура және кері араласудың кернеуін салыстырыңыз, неге олар әр түрлі?

3. Кері араласудағы тоқтың өлшенген және есептелген мәндерін салыстыруға болады?

4. Диод арқылы тура және кері араласудағы тоқты салыстыр, неге олар әр түрлі?

5. Диодтың қанықтыру тоғы дегеніміз не?

6. Диодтың тура және кері кедергілерін омметр режиміндегі мультиметрмен өлшегенде қатты айрықшаланады ма?

7. Диодтың кедергілерінің айнымалы және тұрақты тоқтағы мәндерінің арасында айырмашылық болады ма?

8. Есептеулердің нәтижелері бойынша және де осциллографтың көмегімен алынған ВАС майысу нүктелері сәйкес келеді ме?

№2 зертханалық жұмыс

Жартылай – өткізгішті стабилитронды зерттеу

Жұмыстың мақсаты:

1. Вольтамперлік сипаттама арқылы стабилитронның қайтымды ауысуын тұрғызу және стабилитронның кернеуін анықтау

2. Стабилитронның тоқ пен қуатын анықтау

3. Вольт-амперлік сипаттама бойынша стабилитронның дифференциалдық кедергісін анықтау

4. Тұрақтандырғыш кернеуінің өзгеруі мен стабилитронның параметрлік сұлбасындағы кіріс кернеуінің өзгеруін зерттеу

5. Тұрақтандырғыш кернеуінің өзгеруі мен стабилитронның параметрлік сұлбасындағы кедергінің өзгерісін зерттеу

Құралдар мен элементтер

1 Функционалды генератор

2 Мультиметр

3 Осциллограф

4 Тұрақты кернеудің қорек көзі

5 Стабилитрон 1N473

6 Резисторлар

Териядан қысқаша мағлұматтар

Тұрақты кернеу көзін резистор арқылы стабилитронға қосқанда, қарапайым тұрақтандырғыштың қарапайым параметрлік сұлбасын көруге болады (2.1-сурет). Стабилитронның I_СТ тоғы, R резисторында кернеудің түсуін де анықталуы мүмкін, бұл 9.1 - бөлімінің тәжірибесінде көрсетілген:

I_CТ=(E-U_СТ)/R (2.1)

Стабилитронның тұрақтандыру кернеуі вольтамперлік сипаттамасының нүктелігімен анықталады, осы кезде стабилитрон үлкейеді. Стабилитронның таратқыш қуаты P_СТ igt кернеуіне де, U_СТ кернеуіне де есептеледі:

P_СТ = I_CТ·U_СТ (2.2)

Стабилитронның дифференциалды кедергісі вольтамперлік сипаттамасы сияқты диод үшін де есептеледі.

Тәжірибелерді өткізу тәртібі.

1-тәжірибе. Стабилитрон арқылы кернеуді өлшеужәне тоқты есептеу.

а) ЭҚК-нің қоректендіру мәні кезінде, стабилитрондағы кернеуінің мәнін есептеңдер.

б) Кестедегі берілгендер бойынша стабилитронның вольтамперлік сипаттамасын тұрғызыңдар.

в) Стабилитронның тұрақтандыру кернеуін вольтамперлік сипаттама бойынша бағалаңдар.

г) Е=20 кернеу кезіндегі стабилитрондағы таратқыш P_СТ қуатын есептеңдер.

д) Кернеу тұрақтану аумағындағы вольтамперлік сипаттамасының ауытқуын есептеу және осы аумақтағы стабилитронның дифференциалдық кедергісін бағалаңдар.

2.1 – сурет. Тұрақты кернеу көзін резистор арқылы стабилитронға қосу

2-тәжірибе. Параметрлік стабилитронның жүктемелік сипаттамасын алу.

а) R₁=75 Ом резисторын стабилитронға қосу ЭҚК көзінің мәнін 20В-ге теңестіріп қойып, сұлбаны қосыңдар. ″Тәжірибелер нәтижесі″ бөліміндегі стабилитрондағы U_СТ кернеуінің мәнін жазып алыңдар.

б) а-бөлімін қайталаңдар, қысқа тұйықталу кезіндегі R₁=100 Ом, 300 Ом, 600 Ом, 1 кОм кедергісі кезінде.

в) I тоғын R резистор арқылы есептеңдер, ол қорек көзімен, I₁ тоғымен резистор арқылы және стабилитрон тоғы I_CТ тізбектей жалғанып қосылады. Кестедегі әрбір R_L мәні үшін, ″Тәжірибелер нәтижесі″ бөліміндегі нәтижелерді кестеге енгізіңіздер.

3-тәжірибе. Стабилитронның вольтамперлік сипаттамасын осциллограф экранынан алу.

Сұлбаны қосыңдар. Осциллографтағы экраннан алынған графиктерді тұрақтандыру кернеулерін тәжірибелік мәліметтерге жазу.

Тәжірибелер нәтижесі

3.1-тәжірибе. Стабилитрон арқылы кернеуді өлшеу және тоқты есептеу.

а)...б). Берілген мәндерді тұрғызу в) Стабилитронның ВАС тұрғызу

2.1-кесте. Стабилитронның вольтамперлік сипаттамасы

Е, В	UПР, мВ	IПР, мА

г) тұрақтандыру кернеуі

U_СТАБ

д) Е=20 кернеу кезіндегі P_СТ стабилитрондағы таратқыш қуаты.

P_СТ

2.2-кесте. Параметрлік тұрақтандырғыштың жүктемелік сипаттамасының нүктелерін есептеу.

Е=20 кернеу кезіндегі I_1, I_L, I_CТ мәндерімен U_СТ стабилитрон кернеуі

RL, Ом	UСТ, В	I1, мА	IL. мА	ICТ, мА
1К

Бақылау сұрақтары

1. Стабилитрондағы салыстырмалы кернеудің өзгеруімен вольтамперлік сипаттама бойынша диодтың тікелей және қайтымды ығысуының кедергісін зерттеу.

2. Тұрақтандыру кіріс кернеуінің жүктеме кедергісі деңгейінің мәндеріне әсер етеді ме?

3. Стабилитрон тоғы 20 мА-дан кіші болғанда, U_СТ стабилитрон кернеуі өзгере ме?

4. Кіріс кернеуі 15В болған кезде, I_CТ стабилитрон тоғының мәні қандай?

5. Кедергі мәні R=200 болған кезде, I_CТ стабилитрон тоғының мәні қандай?

6. R кедергі азайғанда, тұрақтандыру кіріс кернеуі өзгере ме?

№3 зертханалық жұмыс

Дата добавления: 2015-05-06