Проведение измерений с помощью цифровых мультиметров
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тольяттинский государственный университет»
Институт электротехники и электроники
Кафедра «Промышленная электроника»
Методическое пособие к лабораторным работам
по дисциплине «Основы электронной техники»
для студентов направления подготовки бакалавра
«Электроника и наноэлектроника» (11.03.04 и 210100.62)
Тольятти 2015
УДК 621.317
ББК 312
Ш237
Ш237 Методическое пособие к лабораторным работам / А.А. Шевцов, В.И. Чепелев, - Тольятти : ТГУ, 2015. - 75с.
В пособии рассмотрен состав лабораторного компьютерного стенда, правила выполнения измерений, программные продукты для выполнения измерений с помощью персонального компьютера и даны лабораторные работы по основам электронной техники. Пособие входит в методическое обеспечение дисциплин с электротехническим уклоном и может быть использовано студентами вузов электротехнических специальностей всех форм обучения.
Табл. 10 , Ил. 26 , Библиогр.: назв.
Утверждено научно-методическим советом университета.
УДК 621.317
ББК 312
© Шевцов А.А., Чепелев В.И.
© Тольяттинский государственный университет
Оглавление
1 АППАРАТНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ СТЕНДА.. 4
1.1 Общие сведения. 4
1.2 Монтажное поле. 5
1.3 Блок источников питания. 6
1.4 Блок мультиметров. 7
|
|
|
Проведение измерений с помощью цифровых мультиметров. 11
Измерение постоянного напряжения. 11
Измерение переменного напряжения. 11
Измерение величины постоянного тока. 12
Измерение переменного тока. 12
Измерение сопротивления. 13
Измерение емкости. 13
Измерение частоты.. 14
Измерение коэффициента передачи биполярного транзистора. 14
Функция автовыключения. 14
1.5 Осциллограф.. 15
1.6 Универсальный функциональный генератор. 19
2 РАБОТА С ПРОГРАММОЙ PC LAB 2000. 22
2.1 Общие положения. 22
2.2 Работа в режиме осциллографа. 24
2.3 Работа в режиме анализатора спектра. 34
2.4 Работа в режиме регистратора переходных процессов. 37
2.5 Работа в режиме функционального генератора. 39
2.6 Работа в режиме анализатора электрических цепей.. 41
3 Методические рекомендации по проведению лабораторных работ.. 46
3.1 Лабораторная работа № 1. Определение свойств, параметров, вольт - амперных характеристик выпрямительных диодов и степени их соответствия техническим условиям.. 46
3.2 Лабораторная работа № 2. Определение свойств, параметров, вольт - амперных характеристик кремниевого стабилитрона и их анализ. 53
3.3 Лабораторная работа № 3. Определение свойств, параметров и семейств статических вольт - амперных характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером.. 60
|
|
|
3.4 Лабораторная работа №4. Исследование свойств и определение основных электрических параметров полевого транзистора с управляющим p-n-переходом.. 70
АППАРАТНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ СТЕНДА
Общие сведения
Универсальный компьютерный лабораторный стренд предназначен для проведения лабораторных работ по дисциплинам «Электронные цепи и микросхемотехника», «Твердотельная электроника», «Радиофизика».
Внешний вид стенда показан на рисунке 1.1.
Рисунок 1. 1 - Внешний вид универсального лабораторного стенда
Стенд состоит из монтажного поля 1, на котором монтируются элементы исследуемых схем, двух мультиметров 2, которыми измеряются токи, напряжения в исследуемых элементах, сопротивления, а также коэффициенты передачи тока биполярных транзисторов, на левой панели стенда расположены сигнальный выход 3 и выход синхронизации 4 универсального генератора, а на правой панели – сигнальные входы 5 и вход синхронизации 6 двухканального осциллографа.
Кроме этого, на правой панели располагаются гнезда 7 для подключения биполярных транзисторов к мультиметру для измерения коэффициента передачи тока базы. В состав стенда входит также персональный компьютер 8, предназначенный для отображения и обработки результатов исследований – осциллограмм измеренного напряжения и информации, необходимой для работы генератора напряжения.
|
|
|
На нижней панели располагаются выходы регулируемых источников питания 9.
Монтажное поле
Двустороннее монтажное поле (рисунок 1.2) предназначено для монтажа навесных элементов исследуемых в лабораторных работах электронных схем. Монтажное поле состоит из закрепленных на гетинаксовой пластине однополюсных гнезд, соединенных специальным образом внутри монтажного поля.
Рисунок 1.2 - Монтажное поле универсального лабораторного стенда
На монтажное поле крепятся планшеты с изображенными на них схемами электрическими принципиальными исследуемых устройств, поверх которых устанавливаются соответствующие элементы. На планшеты нанесены полюса электродов полярных конденсаторов и полярность подключения источников питания.
Блок источников питания
Блок источников питания предназначени для организации питания исследуемых на лабораторном стенде устройств и состоит из следующих независимых источников (рисунок 1.3):
|
|
|
- источника стабилизированного постоянного напряжения ИП1 с фиксированной величиной напряжения +5В,
- источника переменного напряжения ИП2 с напряжением 15 В с возможностью выбора величины напряжения -15В и +15В+15%,
- источника постоянного тока ГТ с максимальным током до 10мА, выходной ток регулируется рукоятками ГРУБО и ТОЧНО;
- регулируемого источника постоянного напряжения ГТ1 с напряжением на выходных клеммах от +0,5В до -7В, выходное напряжение регулируется рукоятками ГРУБО и ТОЧНО;
- регулируемого стабилизированного источника постоянного напряжения ГН2 с напряжением на выходных клеммах от 0,5В до 15В, выходное напряжение регулируется рукоятками ГРУБО и ТОЧНО, выходной ток до 200 мА при выходном напряжении 15 В;
- регулируемого источника напряжение ГН3 с выходным напряжением от 0 до 100В, регулирование напряжения осуществляется рукояткой ГРУБО;
- источника двуполярного напряжения ИП3 с величиной напряжения ±12 В.
Рисунок 1.3 - Нижняя панель универсального лабораторного стенда
Блок мультиметров
Блок мультиметров состоит из двух мультиметров модели UNI-T UT54 (далее «мультиметр»), расположенных на левой и правой панели стенда соответственно.
Мультиметр (рисунок 1. 4) имеет дисплей, отображающий 3 ½ значащие разряды и позволяет измерять значения постоянного и переменного тока и напряжения, сопротивление, емкость, частоту и температуру.
Рисунок 1.4 - Внешний вид мультиметров модели UNI-T UT54
Точность измерения зависит от измеряемой величины и диапазона измерения, выбранного переключателем диапазонов, как показано в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Диапазоны измерения постоянного напряжения
| Диапазон | Разрешающая способность | Точность |
| 200mV | 100µV | ± (0.5%+1разряд) |
| 2V | 1mV | |
| 20V | 10mV | |
| 200V | 100mV | |
| 1000V | 1V | ±(0.8%+2разряда) |
На всех диапазонах входное сопротивление 10Мом
Защита от перенапряжений: в диапазоне 200mV до 250 В постоянного напряжения или действующего переменного напряжения. На всех остальных диапазонах 750 В действующего напряжения или 1000 В постоянного напряжения. Диапазоноы измерения переменного напряжения приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 - Переменное напряжение
| Диапазон | Разрешающая способность | Точность |
| 2V | 1mV | ±(0.8%+3разряда) |
| 20V | 10mV | |
| 200V | 100mV | |
| 750V | 1V | ±(2%+3разряда) |
Входное сопротивление по всем диапазонам 10Мом.
Частота измеряемого напряжения – 40-400Гц.
Защита от перегрузок: на диапазоне 200мВ – 250В постоянного напряжения или 250 В действующего напряжения. На всех остальных диапазонах – 750В действующего напряжения и 1000 В постоянного напряжения.
Отображаемое значение: среднее значение (действующее значение синусоидального напряжения).
Диапазоны измерения постоянного тока показаны в таблице 1.3.
Таблица 1.3- Диапазоны измерения постоянного тока
| Диапазон | Разрешающая способность | Точность |
| 2mА | 1µA | ± (0.8%+1разряд) |
| 20mA | 10µA | |
| 200mA | 100µA | ± (5%+1разряд) |
| 2A | 1mA | |
| 10A | 10mA | ? |
| 20A | 10mA | ±(2%+5) |
Максимальный входной ток 20 А. (Время измерения для высокого тока должно быть меньше 15 секунд, а интервал времени между двумя измерениями должно быть больше 15 минут.
Диапазоны измерения переменного тока приведены в таблице 1.4.
Таблица 1.4. – Диапазоны измерения переменного тока
| Диапазон | Разрешающая способность | Точность |
| 20mA | 10µA | |
| 200mA | 100µA | ± (8%+3) |
| 20A | 10mA | ±(3%+7) |
Максимальный входной ток 20 А. (Время измерения для высокого тока должно быть меньше 15 секунд, а интервал времени между двумя измерениями должно быть больше 15 минут.
Полный диапазон падения напряжения при измерении тока – 200мВ.
Отображается действующее значение синусоидального тока.
Диапазоны измерения сопротилвения приведены в таблице 1.5.
Таблица 1.5 – Диапазоны измерения сопротивления
| Диапазон | Разрешающая способность | Точность |
| 200Ω | 0,1Ω | ± (0.8%+3) |
| 2кΩ | 1Ω | ± (0.8%+1) |
| 20кΩ | 10Ω | |
| 200кΩ | 100Ω | |
| 2МΩ | 1кΩ | |
| 20МΩ | 10кΩ | ± (1%+2) |
| 200МΩ | 100кΩ | ± (5%(-10)+10) |
Напряжение при разорванной цепи менее 700мВ (на диапазоне 200МΩ напряжение при разорванной цепи около 3В).
Защита от перенапряжений: на всех диапазонах 250 В постоянного напряжения или действующего значения переменного напряжения.
Диапазоны измерения емкости показаны в таблице 1.6.
Таблица 1.6 – Диапазоны измерения емкости
| Диапазон | Разрешающая способность | Точность |
| 2nF | 1pF |
±(4%+3) |
| 20nF | 10pF | |
| 200nF | 100pF | |
| 2µF | 1nF | |
| 20µF | 10nF |
Измерительный сигнал: приблизитильно 400Гц, напряжение 40мВ действующего значения.
Диапазоны измерения частоты приведены в таблице 1.7.
Таблица 1.7 – Диапазоны измерения частоты
| Диапазон | Разрешающая способность | Точность |
| 2кГц | 1Гц | ± (2%+5) |
| 20кГц | 10Гц | ± (5%+5) |
Входная чувствительность: 100мВ действующего значения
Защита от перегрузок: 250В действующего напряжения.
При проверке диодов на исправность необходимо пользоваться сведениями, приведенными в таблице 1.8.
Таблица 1.8 - Проверка диодов
| Диапазон | Комментарий | Условия измерения |
| Проверка диодов | Отображает напряжение, близкое к прямому напряжению на диоде, единица измерения мВ | Прямой постоянный ток около 1 мА. Обратное прямое напряжение около 2.8 В. |
| Звуковой сигнал | Звуковой сигнал раздается если сопротивление короткого замыкания меньше 70 Ом. Отображается приближенное значение в омах. | Напряжение разомкнутой цепи около 2,8 В. |
Защита от перегрузок 250 В постоянного напряжения или действующее значение переменного тока.
Измерение коэффициента передачи биполярного транзистора осуществляется в соответствии со сведениями, сгруппированными в таблице 1.9.
Таблица 1.9 – Условия измерения коэффициента передачи тока базы биполярного транзистора
| Диапазон | Комментарии | Условия измерения |
| hFE | Измерение коэффициента передачи биполярных n-p-n и p-n-p транзисторов в диапазоне 0-1000 | Ток базы около 10 мкА, напряжение коллектор-эмиттер около 2.8 В. |
Проведение измерений с помощью цифровых мультиметров
Перед проведением измерений, надо убедиться, что предполагаемое значение измеряемой величины не превышает значений, указанных на входных разъемах мультиметра.
Вращающийся выключатель необходимо установить на требуемый диапазон до проведения замеров.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 96; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!