рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Методические указания к лабораторным работам По курсу для бакалавров направления подготовки 6.051001 «Метрология и информационно-измерительные технологии»

Методические указания к лабораторным работам По курсу для бакалавров направления подготовки 6.051001 «Метрология и информационно-измерительные технологии» - Методические Указания, раздел Информатика, Министерство Образования, Науки Молодёжи И Спорта Украины...

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ МОЛОДЁЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

Методические указания к лабораторным работам

По курсу

для бакалавров направления подготовки 6.051001 «Метрология и информационно-измерительные технологии» дневного и заочного отделения

ВВЕДЕНИЕ

 

Предмет учебной дисциплины «Микро- и наноелектроника» ‑ физические принципы, лежащие в основе работы приборов полупроводниковой микроэлектроники. Научно-методической основой дисциплины являются общая физика, математика, теоретические основы электротехники, теория электромагнитного поля, теория работы полупроводников. Дисциплина «Микро- и наноелектроника» является, не только одной из базовых дисциплин для подготовки бакалавров направления 6.051001 «Метрология и информационно-измерительные технологии» дневного и заочного обучения, она интегрирует знания полученные студентами при изучении общенаучных дисциплин и имеет своей целью достичь понимания студентами взаимосвязи между физическими закономерностями электронных процессов в твердых телах с конечными эксплуатационными характеристиками электронных приборов.

Значительное внимание во время изучения дисциплины отводится усвоению студентами контактных явлений в полупроводниковых материалах современной микроэлектроники, а также процессам генерации и рекомбинации неравновесных носителей заряда, поверхностным эффектам. исследованию физических принципов современной опто- и фотоэлектроники. Важным есть умение студентов использовать возможности современной вычислительной микропроцессорной техники, а также информационных технологий (поиск необходимой информации в Интернете, пользование современным программным обеспечением и ЭВМ).

Данные методические указания предназначены для проведения лабораторного практикума по этой дисциплине.

Все лабораторные работы выполняются с применением компьютерного моделирования в среде Electronіcs Workbench. Эта среда имеет обширную библиотеку моделей разнообразных по назначению аналоговых и цифровых электронных компонентов и позволяет составлять и исследовать принципиальные схемы практически неограниченной сложности.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ СХЕМЫ

В общем случае процесс создания схемы начинается с размещения на рабочем поле EWB компонентов из библиотеки программы. Четырнадцать разделов…  

ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ БИБЛИОТЕКИ

2.1. Favorites – в этом разделе библиотеки размещаются подсхемы, если они имеются в данной схеме (в исходном состоянии раздел пуст). В EWB участок… ‑ Copy from Circuit – подсхема копируется с указанным названием в раздел… ‑ Move from Circuit – выделенная часть вырезается из общей схемы и в виде подсхемы с присвоенным ей именем…

Мультиметр (Multimetr)

- вид измеряемого сигнала: переменный или постоянный; - режим установки параметров мультиметра. Вид измеренной величины выбирается нажатием соответствующей кнопки на увеличенном изображении мультиметра. Нажатие…

Функциональный генератор (Function Generator)

Средний вывод генератора, подключенный к схеме, обеспечивает общую Рисунок 7 ‑ Генератор точку для отсчета амплитуды… На увеличенном изображении функционального генератора можно задать следующие… - частоту выходного напряжения ;

Осциллограф (Oscilloscope)

Клемму 1 называют общим выводом, так как потенциал на ней есть общей точкой схемы, относительно которой осциллограф измеряет напряжение. Обычно этот…  

Измеритель АЧХ и ФЧХ (Bode Plotter)

Измеритель предназначен для анализа амплитудно-частотных (при нажатой кнопке Magnitude, включена по умолчанию) и фазочастотных (при нажатой кнопке… Рисунок 13 ‑ Лицевая панель измерителя АЧХ-ФЧХ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ С СИСТЕМОЙ EWB.

СОЗДАНИЕ СХЕМ В EWB

 

Цель работы: Обучить пользователя работе с программным пакетом Electronics Workbench.

Порядок выполнения работы:

Запустите программу Electronics Workbench.

Подготовьте новый файл для работы.

Для этого необходимо выполнить следующие операции из меню: File/New и File/Save as.... При выполнении операции Save as... будет необходимо указать имя файла и каталог, в котором будет храниться схема. Рекомендуется для cоздания каталога использовать следующий путь: D:\USERS\APxxx\Ivanov\Filename, где APxxx – индекс группы, например АР42А

2.3. Перенесите необходимые элементы для заданной схемы в рабочую область Electronics Workbench. Для этого необходимо выбрать раздел на панели инструментов (Sources, Basic, Diodes, Transistors, Analog Ics, Mixed Ics, Digital Ics, Logic Gates, Digital, Indicators, Controls, Miscellaneous, Instruments), в котором находится нужный вам элемент, затем перенести его на рабочую область (щёлкнуть ЛКМ на нужном элементе и, не отпуская кнопки, перенести в нужное место схемы).

Соедините контакты элементов и расположите элементы в рабочей области для получения необходимой вам схемы. Для соединения двух контактов необходимо щелкнуть по одному из контактов левой кнопкой мыши и, не отпуская клавишу, довести курсор до второго контакта (см.табл.1.1).

Таблица 1 Выполнение соединение двух контактов в пошаговом режиме

1. Наведём курсор мыши на вывод элемента так, чтобы появилась чёрная точка контакта.
2. Нажмем левую клавишу мыши, и, не отпуская её, проводим проводник к элементу, с которым надо наладить соединение.
3. Когда проводник достигнет вывода другого элемента, появится его точка контакта, тогда кнопку мыши надо опустить.
4. Два элемента электрически соединены.

Нажатием на элементе правой кнопкой мыши можно получить быстрый доступ к простейшим операциям над положением элемента, таким как вращение (rotate), разворот (flip), копирование/вырезание (copy/cut), вставка (paste), а также к его справочной информации (help).

Проставьте необходимые номиналы и свойства каждому элементу. Для этого нужно дважды щелкнуть ЛКМ на элементе, после чего откроется окно свойств элемента (рис.1.1).

С

Рисунок 1.1 – Окно установки параметров элемента С

2.6. Когда схема собрана и готова к запуску, нажмите кнопку включения питания на панели инструментов.

В случае серьезной ошибки в схеме (замыкание элемента питания накоротко, отсутствие нулевого потенциала в схеме) будет выдано предупреждение.

Произведите анализ схемы, используя инструменты индикации. Вывод передней панели прибора осуществляется двойным нажатием ЛКМ на элементе (рис.1.2).

Рисунок 1.2 – Передняя панель мультиметра

В случае надобности можно пользоваться кнопкой .

Эксперимент 1. Измерение напряжения источника

Постоянного напряжения

Источник питания +12V и заземление (обязательное в большинстве схем) переносится при помощи манипулятора мышь c панели источники (Sourсes), а…  

Эксперимент 2. Измерение величины постоянного тока

Таблица 1.2 ‑ Величина напряжения источника питания и сопротивления резистора Вариант …  

Эксперимент 3. Измерение сопротивления омметром

 

Состав отчета

В отчете необходимо привести:

- цель работы;

- схемы исследований;

- результаты измерений;

- выводы.

 

Контрольные вопросы

1. Каким образом можно разместить необходимый компонент на рабочем поле? Как задать его характеристики?

2. Каким образом можно подключить вывод компонента к проводнику? Каким образом разорвать соединение?

3. Назовите элемент для образования в схеме узла соединения. Какие дополнительные функции он может выполнять?

4. Как проставить необходимые номиналы и свойства каждому элементу?

5. Как осуществлять измерения с помощью осциллографа?

6. Какие параметры можно измерить с помощью мультиметра?

7. Как можно использовать функциональный генератор?

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕЛИТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ

 

Цель работы: 1. Ознакомиться с делителями напряжений как примером четырехполюсников.

2. Исследовать характеристики резистивных делителей напряжения при различных сопротивлениях нагрузки.

 

Краткие сведенья из теории

Делители напряжения предназначены для получения определённого соотношения между входным и выходным напряжениями . Выполняются они на параметрических…  

Эксперимент 1. Исследование резистивного делителя напряжения

  Таблица 2.1 ‑ Величина напряжения источника питания Вариант …  

Состав отчета

В отчете необходимо привести:

- цель работы;

- схемы исследований;

- результаты измерений;

- выводы.

 

 

Контрольные вопросы

1. Для чего можно использовать делители напряжения?

2. Что дает применение теоремы об эквивалентном генераторе?

3. Какой вклад в погрешность выходного напряжения вносят погрешности каждого из резисторов делителя напряжения?

4. Можно ли рассчитать делитель напряжения, у которого нижний (по схеме) вывод резистора R2 подключен не к земле, а к источнику постоянного напряжения? Постарайтесь обосновать свои выводы.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВЫХ СООТНОШЕНИЙ

В ПРОСТЫХ ЦЕПЯХ

Цель работы: 1. Анализ амплитудно-фазовых соотношений для тока и напряжения в резисторе, конденсаторе и катушке индуктивности при гармоническом воздействии.

2. Исследование амплитудно-фазовых соотношений для токов и напряжений в цепях с активным и реактивным компонентами (резистор и конденсатор, резистор и катушка индуктивности). Получение временных диаграмм токов и напряжений при гармоническом воздействии.

Краткие сведения из теории

, (3.1) где хС ‑ модуль емкостного сопротивления вычисляется по формуле ; (3.2)

Эксперимент 1. Резистор на переменном токе

1.1. Измерение действующего значения тока в цепи. Рассчитайте действующее значение тока в цепи. Создайте схему (рис.3.1).…

Эксперимент 2. Конденсатор на переменном токе

  Таблица 3.3 Значения напряжения и величина емкости конденсатора …  

Эксперимент 3. Катушка индуктивности на переменном токе

  Таблица 3.5 ‑ Значения напряжения и величина индуктивности катушки …  

Эксперимент 4. RC-цепь на переменном токе

4.1. Измерение действующих значений токов и напряжений в цепи. Для схемы рис. 3.4 рассчитайте входное комплексное сопротивление, комплекс тока в…   Таблица 3.7 ‑ Значения напряжения и величина емкости конденсатора Вариант …

Эксперимент 5. RL-цепь на переменном токе

4.3. Результаты эксперимента и расчетные значения занести в табл. 3.10. По результатам эксперимента постройте топографические векторные диаграммы. …   Таблица 3.9 Значения напряжения и величина емкости конденсатора Вариант …

Состав отчета

В отчете необходимо привести:

- цель работы;

- схемы исследований;

- результаты измерений и вычислений;

- выводы.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные характеристики гармонического сигнала?

2. Напишите выражение для связи между действующим, средним и амплитудным значениями гармонического сигнала?

3. Как сдвинуты друг относительно друга векторы тока и напряжения для резистора, конденсатора и катушки индуктивности?

4. Как изображаются гармонические токи и напряжения в комплексной форме (алгебраическая и показательная форма)?

5. Что такое комплексное сопротивление конденсатора и катушки индуктивности, как записать его в алгебраической и показательной форме?

6. Как измерить фазовый сдвиг между двумя сигналами?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ДИОДА

Цель работы: Исследование напряжения и тока диода при прямом и обратном смещении p-n перехода; построение и исследование вольтамперной характеристики (ВАХ) для полупроводникового диода; исследование сопротивления диода при прямом и обратном смещении по вольтамперной характеристике; анализ сопротивления диода (прямое и обратное смещение) на переменном и постоянном токе; измерение напряжения изгиба вольтамперной характеристики.

Краткие сведенья из теории

Переход между двумя полупроводниками разного типа проводимости называется электронно-дырочным переходом или p-n переходом. В полупроводниках p-типа концентрация дырок Рр значительно выше концентрации… Рр >> Рn ,

Эксперимент 1. Измерение напряжения и вычисление

Тока через диод

2. Запишите показания в раздел «Результаты экспериментов». 3. Вычислите ток диода при прямом Іпр и обратном Іобр смещении согласно… Тип диода, для соответствующего варианта представлен в таблице 4.1.

Эксперимент 2. Измерение тока

1. Соберите схему, представленную на рис. 4.7.

2. Включите схему. Мультиметр покажет ток диода Іпр при прямом смещении. Переверните диод и снова запустите схему. Теперь мультиметр покажет ток Іобр диода при обратном смещении.

3. Запишите показания в раздел «Результаты экспериментов».

 

Эксперимент 3. Измерение статического сопротивления диода

1. Измерьте сопротивление диода в прямом и обратном подключении, используя мультиметр в режиме омметра. Малые значения сопротивления соответствуют прямому подключению.

Эксперимент 4. Снятие вольтамперной характеристики диода

Соберите схему, представленную на рис. 4.8. Включите схему. Последовательно устанавливая значения ЭДС источника Е, В из табл. 4.2, запишите… Таблица 4.2 Прямая ветвь ВАХ Е, В …  

Эксперимент 5. Получение ВАХ на экране осциллографа

Получение ВАХ на экране осциллографа. Соберите схему, представленную на рис. 4.9. Включите схему. На ВАХ, появившейся на экране осциллографа, по горизонтальной оси считывается напряжение на диоде в милливольтах (канал А), а по вертикальной ‑ ток в миллиамперах (канал В, 1мВ соответствует 1мА). Обратите внимание на изгиб ВАХ. Измерьте величину напряжения, соответствующего точке изгиба.

 

Состав отчета

В отчете необходимо привести:

- цель работы;

- схемы исследований;

- результаты измерений и вычислений;

- графики, построенные по результатам работы;

- выводы.

Контрольные вопросы

1. Сравните напряжения на диоде при прямом и обратном смещении по величине. Почему они различны?

2. Сравнимы ли измеренные значения тока при прямом смещении с вычисленными значениями?

3. Сравнимы ли измеренные значения тока при обратном смещении с вычисленными значениями?

4. Сравните токи через диод при прямом и обратном смещении по величине. Почему они различны?

5. Что такое ток насыщения диода?

6. Намного ли отличаются прямое и обратное сопротивления диода при измерении их мультиметром в режиме омметра? Можно ли по этим измерениям судить об исправности диода?

7. Существует ли различие между величинами сопротивления диода на переменном и постоянном токе?

8. Совпадают ли точки изгиба ВАХ, полученные с помощью осциллографа и построенные по результатам вычислений?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛИТРОНА

Цель работы: Построение обратной ветви вольтамперной характеристики стабилитрона и определение напряжения стабилизации; вычисление тока и мощности, рассеиваемой стабилитроном; определение дифференциального сопротивления стабилитрона по вольтамперной характеристике; исследование изменения напряжения стабилитрона при изменении входного напряжения в схеме параметрического стабилизатора; исследование изменения напряжения на стабилитроне при изменении сопротивления в схеме параметрического стабилизатора.

Краткие сведенья из теории

Рисунок 5.1 – Вольтамперная характеристика стабилитрона На обратной ветви таким участком является участок D-F. При значительных изменениях напряжения напряжение на…

Эксперимент 1. Измерение напряжения и вычисление тока

Через стабилитрон

Для всех экспериментов использовать выбранный тип диода. Таблица 5.1 – Типы стабилитронов, для соответствующего варианта …  

Эксперимент 2. Получение нагрузочной характеристики

Параметрического стабилизатора

1. Подключите резистор RL =75 Ом параллельно стабилитрону. Значение источника ЭДС установите равным 20 В. Включите схему. Запишите значение… 2. Повторите п. 1 при коротком замыкании и при сопротивлениях резистора RL из… 3. Рассчитайте ток I1 через резистор R, включенный последовательно с источником, ток IL через резистор RL, и ток…

Эксперимент 3. Получение ВАХ стабилитрона

На экране осциллографа

Соберите схему, представленную на рис. 5.4. Включите схему. Запишите в экспериментальные данные напряжение стабилизации, полученное из графика на экране осциллографа.

 

Рисунок 5.4 – Схема для измерения напряжения стабилизации

Состав отчета

В отчете необходимо привести:

- цель работы;

- схемы исследований;

- результаты измерений и вычислений;

- графики, построенные по результатам работы;

- выводы.

Контрольные вопросы

1. Сравните относительное изменение напряжения на стабилитроне с относительным изменением питающего напряжения. Оцените степень стабилизации.

2. Влияет ли значение сопротивления нагрузки на степень стабилизации выходного напряжения стабилизатора?

3. Как изменяется напряжение стабилитрона U, когда ток стабилитрона становится ниже 20 мА?

4. Каково значение тока стабилитрона I при входном напряжении 15 В?

5. Каково значение тока стабилитрона I при значении сопротивления R= 200 Ом?

6. Как изменяется напряжение U на выходе стабилизатора, при уменьшении сопротивления R?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

 

Цель работы:Исследование работы выпрямителей переменного напряжения на примере схем: однополупериодной, двухполупериодной со средней точкой, однофазной мостовой. Ознакомиться с принципом действия и основными характеристиками сглаживающих фильтров

Краткие сведения из теории

Выбор той или иной схемы источника напряжения вторичного питания обусловлен параметрами питающей сети, требованиями к выходным электрическим… В большинстве случаев для питания измерительных приборов используется… Схема однополупериодного выпрямителя приведена на рис. 6.1.

С отводом от средней точки трансформатора

Рисунок 6.7 ‑ Схема к эксперименту 2  

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Схемы выпрямителей.

3. Осциллограммы напряжения на входе и выходе выпрямителей.

4. Значения выпрямленного напряжения на выходах выпрямителей.

5. Результаты измерений и расчетов. Графики.

6. Выводы

 

Контрольные вопросы

1. Что такое выпрямители и для чего они нужны?

2. Какие виды выпрямителей вы знаете?

3. В чем отличие между двухполупериодной со средней точкой и мостовой схемами?

4. В какой схеме выпрямителя при одном и том же среднем токе нагрузки течет больший ток через проводящий диод: в двухполупериодной мостовой, в однополупериодной, в двухполупериодной со средней точкой и двумя диодами?

5. Как зависит напряжение пульсаций выпрямителя с фильтром от тока нагрузки: напряжение пульсаций падает, растет, остается неизменным?

6. Одинаковы ли частоты входного и выходного сигналов в схемах одно- и двухполупериодного выпрямителей?

7. Каковы различия между входным и выходным сигналами одно- и двухполупериодных выпрямителей?

8. Какие факторы влияют на величину коэффициента пульсаций выпрямителя с емкостным фильтром на выходе?

9. Сравните средние значения выходного напряжения для схем од­но- и двухполупериодного выпрямителей с емкостным фильтром на выходе при одинаковых нагрузках.

10. Как включают конденсатор сглаживающего фильтра относительно нагрузки?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ИССЛЕДОВАНИЕ БИПОЛЯРНЫХ И ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Цель работы: изучение принципа работы, статических и динамических характеристик, экспериментального исследования биполярных и полевых транзисторов, закрепление навыка создания и исследования схем в Electronics Workbench.

Краткие сведения из теории

Общие сведения

Транзистор – полупроводниковый элемент с тремя электродами, который служит для усиления или переключения сигнала. Транзистор – активный элемент, усиливающий мощность электрического сигнала. Это усиление происходит за счет энергии внешних источников питания. Изменяя ток во входной цепи по определенному закону, можно получить усиленный сигнал на выходе той же формы. Транзисторы делятся на две большие группы: биполярные и полевые.

Биполярные транзисторы

Основная особенность транзистора состоит в том, что его коллекторный ток является кратным базовому току. Их отношение K = IK/IБ называют… Другой особенностью является то, что малого изменения входного напряжения… В электрическую цепь транзистор включают таким образом, что один из его выводов (электродов) является входным, второй…

Полевые транзисторы

   

Эксперимент 1. Определение зависимости выходного напряжения от

Входного для схемы с общим эмиттером

 

Рисунок 7.5 ‑ Схема с общим эмиттером Соберите схему, представленную на рис. 7.5. Изменяя входное напряжение от 0 до 4 вольт с шагом 0,2 вольта занесите в табл. 2.1 значения выходного напряжения, по полученным данным постройте зависимость Uвых = f(Uвх).

 

Таблица 7.1 – Результаты эксперимента 1

Uвх, В 0,2
Uвых, В        

 

Эксперимент 2. Измерение коэффициента усиления схемы с общим

Эмиттером и отрицательной обратной связью по току

 

Рисунок 7.6 ‑ Схема с общим эмиттером Соберите схему, представленную на рис. 7.6. Изменяя входной сигнал от 0 до 10 Вольт с шагом 1 Вольт, занесите в табл. 7.2 значения выходного напряжения, по полученным данным постройте график зависимости выходного напряжения от входного.

 

Таблица 7.2 ‑ Результаты эксперимента 2

Uвх, В
Uвых, В        

Эксперимент 3. Определение зависимости выходного напряжения

От входного для схем с общей базой и общим коллектором

Соберите схемы, представленные на рис. 7.7.а, б.

а)   б)

Рисунок 7.7 – Схемы к эксперименту 3

 

Повторите операции из опыта 1 для схем с общей базой и общим коллектором, по результатам исследований, постройте графики.

 

Эксперимент 4. Транзистор как источник стабильного тока

Идеальный источник тока обеспечивает в нагрузке ток, который не зависит от сопротивления нагрузки. Схема источника тока изображенного на рис. 72.8, построена на основе схемы с общим эмиттером и отрицательной обратной связью по току. Нагрузка включается последовательно с транзистором. Выходной ток остается неизменным, пока транзистор насыщен. Соберите схему, представленную на рис.7.8, изменяя сопротивление нагрузки от 10 Ом до 5 кОм, убедитесь в неизменности показаний амперметра. Рисунок 7.8 - Источник тока на транзисторе

 

 

Эксперимент 5. Определение зависимости выходного напряжения от входного для схемы с общим истоком и истокового повторителя

Рисунок 2.9 - Схема с общим истоком(а) и истоковый повторитель(б)   Изменяя входное напряжение от 0 до 14 вольт с шагом 1 вольт, занесите в табл. 2.3 значения выходного напряжения, по…

Эксперимент 6. Управляемый делитель напряжения

  Рисунок 7.10 ‑ Управляемый делитель напряжения При малых напряжениях сток-исток вольт-амперная характеристика такая же, как и у омического сопротивления, величину которого можно менять в широких пределах путем изменения напряжения затвор-исток. Минимальное напряжение получится при UЗС = 0. Соберите схему, представленную на рис. 7.10. Изменяя напряжение, подаваемое на затвор транзистора в пределах от 0 до 12 вольт, измерьте выходное напряжении и постройте график полученной зависимости.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕГРИРУЮЩИХ И ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИХ ЦЕПЕЙ

 

Цель работы:Ознакомиться с практическими схемами дифференцирующих и интегрирующих цепей, исследовать временные характеристики динамических звеньев.

Краткие сведения из теории

Интегрирующая цепочка: - для получения сигналов, пропорциональных интегралу от входных сигналов (с… - для фильтрации высокочастотных составляющих;

Основные понятия радиоэлектронных цепей

Радиоэлектронное устройство независимо от конструкции и технологии его изготовления представляет собой некоторое соединение элементов – резисторов, конденсаторов, диодов, источников электрической энергии и др. Совокупность соединенных определенным образом элементов устройства называется радиоэлектронной цепью.

Элементы цепи подразделяются на активные и пассивные. Основной признак активного элемента ‑ это его способность отдавать электрическую энергию. К пассивным элементам относятся потребители и накопители электрической энергии.

В теории цепей рассматриваются идеализированные элементы, обладающие каким-нибудь одним свойством, - это, например, сопротивление, емкость, индуктивность, источники тока и напряжения.

Сопротивление – идеализированный элемент, в котором электрическая энергия преобразуется в тепловую, механическую или световую. Сила тока в сопротивлении связана с напряжением на нем законом Ома: U = R·I.

Величину называют проводимостью.

Форма тока, проходящего через сопротивление, всегда совпадает с формой приложенного к нему напряжения, поэтому всегда положительна мгновенная мощность

Р = U·I = R·I2 = G·U2.

Емкость – идеализированный элемент, обладающий свойством запасать энергию электрического поля. Ток в емкости и напряжение на ее зажимах связаны соотношением

.

Мгновенная мощность

может быть как положительной (когда знаки напряжения и его производной одинаковы), так и отрицательной. Если мощность положительна, то емкость накапливает энергию, а заряд q = C·U на ней увеличивается. Если же мощность отрицательна, то емкость разряжается и отдает энергию.

Индуктивность – идеализированный элемент, обладающий способностью запасать энергию магнитного поля.

Ток в индуктивности с напряжением на её зажимах связаны соотношением . Мгновенная мощность на индуктивности , как и для ёмкости, может быть положительной и отрицательной.

Каждый элемент к цепи подключается двумя выводами – полюсами, поэтому простейшая электрическая цепь является двухполюсником.

Цепь, в которой выделены вход и выход и, таким образом имеет четыре полюса, называется четырёхполюсником. Цепи, размеры которых значительно меньше длины волны электрических сигналов, считают цепями с сосредоточенными параметрами. В таких цепях сопротивления, ёмкости и индуктивности сосредоточены в отдельных элементах.

Цепи, размеры которых соизмеримы с длинной волны электрических сигналов или больше её, относятся к цепям с распределенными параметрами. Каждый элемент конструкции такой цепи обладает сопротивлением, емкостью, индуктивностью.

По признаку зависимости параметров элементов цепи от приложенных напряжений и протекающих токов различаются линейные и нелинейные цепи.

Радиоэлектронная цепь считается линейной, если параметры ее элементов не зависят от токов и напряжений. Примером линейной цепи может быть цепь, состоящая из идеализированных элементов ни один из которых не зависит от протекающих токов и напряжений.

Цепь считается нелинейной, если параметры ее элементов зависят от токов и напряжений. Такими являются цепи, содержащие элементы сопротивления с нелинейными вольтамперными характеристиками, а также цепи с диодами, транзисторами и конденсаторами в виде p-n перехода.

Цепи, параметры элементов которых меняются во времени по заданному закону, считаются параметрическими. Такие цепи чаще всего создаются из нелинейных элементов, параметры которых изменяются с помощью управляющих сигналов.

По признаку наличия или отсутствия источников электрической энергии внутри цепи различают активные или пассивные цепи. Активная – это цепь, содержащая внутренние источники энергии, например усилитель. Пассивная - это цепь, не содержащая внутренних источников энергии, например цепь, состоящая только из пассивных элементов – резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности.

Задачи теории цепей делятся на две группы: задачи анализа и задачи синтеза.

Цель анализа – исследование процессов в цепи с заданной структурой и заданными характеристиками всех элементов цепи, например расчёт реакции заданной цепи на известные воздействия.

Цель синтеза – отыскание структуры цепи и параметров её элементов, при которых электрический процесс будет удовлетворять заданным требованиям. Синтез цепей основывается на общих свойствах электрических цепей. Эти свойства выясняются в процессе анализа, поэтому синтезу должен предшествовать анализ.

Задача синтеза значительно более сложная и трудоемкая по сравнению с задачей анализа, поэтому в инженерной практике часто используют нестрогий синтез, заключающийся в выборе нужной цепи из множества подробно исследованных.

Интегрирующие и дифференцирующие цепи

Рисунок 8.1 ‑ Дифференцирующая RC-цепь  

Постоянная времени

Если R измерять в Омах, а С – в Фарадах, то произведение RC будет измеряться в секундах. Для конденсатора емкостью 1 мкФ, подключенного к резистору… При условии t >> RC, напряжение на выходе интегрирующей цепочки… Интегрирующая (иногда её называют сглаживающая) цепочка при определенных условиях может выполнять функцию…

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Схемы интегрирующей и дифференцирующей цепочек.

3. Осциллограммы напряжения на входе и выходе интегрирующей и дифференцирующей цепочек для различных значений сопротивлений.

4. АЧХ интегрирующей и дифференцирующей цепочек

5. Результаты расчетов, табл. 8.2.

 

Контрольные вопросы

1. Для чего используются формирователи импульсов? Приведите примеры их практического использования.

2. Что такое постоянная времени дифференцирующей или интегрирующей цепи и что она определяет?

3. Поясните принцип построения дифференцирующей или интегрирующей цепи. Запишите формулы выполняемых операций.

 

ТРЕБОВАНИЯ К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ СТУДЕНТОВ

В результате выполнения лабораторных работ студенты должны:

‑ знать физические основы работы, характеристики, параметры и эквивалентные схемы электронных приборов, их назначение, классификацию, маркировку, основные конструкторско-технологические и эксплуатационные параметры, типу схемотехнические решения электронных устройств;

‑ уметь использовать электронные приборы для построения электронных устройств, выполнять их проектную компоновку;

‑ быть ознакомленным с новейшими достижениями в отрасли производства и использования микроэлектронных элементов;

‑ освоить программу Electronics Workbench и ее использование для создания и анализа принципиальных электрических схем различных устройств.

ЛИТЕРАТУРА

1. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. ‑ М.: Высшая школа, 1982.

2. Арестов К.А. Яковенко Б.С. Основы электроники: Учеб. пособие для техникумов. ‑ М.: Радио и связь, 1988.

3. Гусев В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: Учеб. пособие для ВУЗов – 3-е изд., переработано и доп. – М.: Высш. шк., 2005.

4. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: Учеб. Пособие. 4-е изд.
– Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2004.

5. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. ‑ М.: Солон-Р. 2000.

6. Панфилов Д.И. Практикум на Electronics Workbench. Т. 1, 2. ‑М.: ДОДЭКА, 1999.

7. Кардашев Г.А. Виртуальная электроника. Компьютерное моделирование аналоговых устройств. ‑ М.: Горячая линия -Телеком, 2002.

 

Учебное издание

 

Методические указания к лабораторным работам по курсу
«Микро- и наноэлектроника»

для бакалавров направления подготовки 6.051001

«Метрология и информационно-измерительные технологии»

дневной и заочной форм обучения

 

Составители: ХАРЧЕНКО Александра Леонидовна

ГРИГОРЕНКО Игорь Владимирович

БАЛЕВ Владимир Николаевич

 

Ответственный за выпуск С.И. Кондрашов

 

В авторской редакции

 

 

Підп. до друку 00.00.2012 р. Формат 60´84 1/16. Папір офісний.

Riso-друк. Гарнітура Times. Ум. друк. арк. 3,5. Наклад 50 прим.

Зам. № ____. Ціна договірна.

___________________________________________________________________________

Видавець та виготовлювач ТОВ «Видавництво «Підручник «НТУ «ХПІ».

Свідоцтво про державну реєстрацію ДК № 3656 від 24.12.2009 р.

61002, Харків,2, вул. Фрунзе, 21

– Конец работы –

Используемые теги: методические, указания, лабораторным, работам, курсу, бакалавров, направления, готовки, 051001, Метрология, информационно-измерительные, технологии0.152

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Методические указания к лабораторным работам По курсу для бакалавров направления подготовки 6.051001 «Метрология и информационно-измерительные технологии»

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Краткий курс механики в качестве программы и методических указаний по изучению курса Физика Краткий курс механики: Программа и методические указания по изучению курса Физика / С
Федеральное агентство железнодорожного транспорта... Омский государственный университет путей сообщения...

Методические указания По курсовому и дипломному проектированию по дисциплине Ремонт автомобилей Методические указания предназначены для оказания практической помощи учащимся при выполнении курсового проекта по дисциплине Ремонт автомобилей . 1 Общая часть
Методические указания... По курсовому и дипломному проектированию... раздел Технологическая часть...

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ И ПРАКТИКУМУ ПО КУРСУ «ОСНОВЫ СОВРЕМЕННОЙ ЭКОЛОГИИ»
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ... ДИЗАЙНА И ТЕХНОЛОГИЙ КАФЕДРА ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКОЛОГИИ...

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО ФИЗИКЕ (МЕХАНИКА И ТЕРМОДИНАМИКА)
Вторая часть содержит работы по механике, разработанные и изготовленные в Польше. Все работы отличаются от традиционных оригинальными техническими… При Подготовке к выполнению работы необходимо изучить теоретическое введение,… Контрольные вопросы, приведенные в конце каждой работы, облегчают подготовь к защите работы. В конце указаний…

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по технико-экономическому обоснованию дипломных проектов и работ специальности 220200 Автоматизированные системы обработки информации и управления Методические указания для специальности 2202 Автоматизированные системы обработки инфо
Российский химико технологический университет... им Д И Менделеева... Новомосковский институт Издательский центр...

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА Курсовой проект выполняют в соответствии с заданием на проектирование систем водоснабжения
Курсовой проект выполняют в соответствии с заданием на проектирование систем водоснабжения водоотведения и внутренних водостоков объекта... В задании приводятся все необходимые для проектирования исходные данные... В характеристике объекта проектирования указываются следующие основные данные назначение зданий их число этажность...

Методические указания по выполнению контрольной работы Страхование: Методические указания по выполнению контрольной работы / Новосиб
ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет... Экономический институт Страхование...

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ООП подготовки бакалавров по направлению 080200 Менеджмент
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... высшего профессионального образования Санкт Петербургский государственный экономический университет...

Методические указания по курсу "Математика" для студентов I курса исторического факультета
Консультация 1 час. Методические указания к выполнению контрольной работы. Задания для самостоятельной работы 1. Контрольная работа 5 задач. См.… Зачет ставится с учетом оценок за 1 контрольную работу, 2 реферат по… Учебное пособие для студентов нематематических специальностей. Ч.1. Дифференциальное и интегральное исчисления.…

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам по дисциплине «Общая геология»
Федеральное агентство по образованию... Государственное образовательное учреждение... высшего профессионального образования...

0.051
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам