Физика
Геометрия
Математика
Курсовая
Конспекты
Контрольная
Информатика
Контрольная
Задачи
Инженерная графика
Сети
Типовики
Сопромат
Архитектура
Электроника
Карта

Лабораторные работы по электронике

.Оборудование, используемое при выполнении лабораторной работы.

Рис.4. Структурная схема тензометрической установки для измерения усилий.

Р - измеряемое усилие (вес); УПП - упругий первичный преобразователь силы Р в величину упругой деформации; ТП - тензорезисторный преобразователь величины упругой деформации в соответствующее значение приращений активного сопротивления тензорезисторов; ИМС - измерительная мостовая схема; DU - выходное напряжение с диагонали И.МС; ИП - стабилизированный источник питания; УС - электронный усилитель постоянного тока с коэффициентом усиления КУ, ЦВ1 и ЦВ2 – электронные цифровые вольтметры; ДК - делитель напряжения, используемый для определения значения коэффициента усиления усилителя УС.

Первичный преобразователь УПП в рассматриваемой установке выполнен в виде консольной балки 1 равного сопротивления изгибу (рис.5). Балка равного сопротивления 1 имеет постоянную толщину и вид равнобедренного треугольника в плане. При приложении измеряемого усилия Р к свободному концу балки путем навески грузов 2 на шток 7 последняя прогибается. При этом характерной особенностью балки равного сопротивления является постоянство величины напряжения растяжения и сжатия в ее наружных слоях по всей длине балки независимо от координаты X, т.е. при определенной силе Р в пределах 0< Х £ l величина напряжений в наружных слоях балки будет постоянной, что можно записать в виде 8.2

  (11)

где b - ширина балки у основания (рbс.5);

h - толщина балки.

Соответственно величина относительной упругой деформации на всем протяжения балки также будет постоянной

 (12)

Знак "+" относится к верхнему наружному слою балки, а знак"-" соответственно к нижнему наружному слою балки.

Конструктивно балка 1 равного сопротивления (рис.5) закреплена на торцевой поверхности вертикальной стойки 5, которая в свою очередь жестко прикреплен к основанию 4. В нижней части основания расположена миниатюрная консольная балка 5. На балках 1 и 5 ближе к

Рис.5. Конструкция механического узла тензометрической установки

месту заделки сверху и снизу наклеены металлические проволочные тензорезисторы R1, R2 и R3, R4 соответственно, при этом R1»R2»R3»R4»R. Эти сопротивления включены в качестве плеч мостовой схемы, приведенной на рис.2 и рис.3. Коммутация концов схемы выполнена на колодке 6, расположенной в основании 4 (рис.5).

Для балансировки мостовой схемы перед началом измерений (т.е. для получения DUM=0) изменяются величины сопротивлений R3 и R4 путем изгиба миниатюрной консольной балки 5 (рис.5), посредствомвращения оси b, на которой установлен эксцентрик 7, контактирующий с концом этой балки.

Электрический сигнал DUM c диагонали мостовой схемы подается на вход усилителя УС (рис.4), с выхода которого он поступает ни вход цифрового вольтметра ЦВ.

Для усиления выходного сигнала мостовой схемы DUM применяя серийно-выпускаемый универсальный электронный усилитель типа "Топаз-4", предназначенный специально для использования в тензометрических установках.

Измерение выходного сигнала усилителя (UВЫХ=КУDUM) осуществляется цифровым вольтметром ЦВ2 типа В7-16А (рис.4). Показания цифрового вольтметра снимаются визуально.

В качестве стабилизированного источника питания ИП используется стандартный, серийно-выпускаемый источник постоянного напряжения типа Б5-47.

Создание измеряемого усилия Р осуществляется навеской на штангу 10 (рис.5) навесок 2 известной массы, а, следовательно, и веса (Р=mg , где m - масса навески; g - ускорение силы тяжести Земли).

Конструктивно первичный упругий преобразователь УПП, тензометрические преобразователи ТП, соединенные в измерительную мостовую схему (ИМС), объединен в механическом узле тензометрической установки. На рис.4 эта совокупность преобразователей обведена пунктирным прямоугольником.

Электрическая схема тензометрической установки приведена на рис.6. С измерительной диагонали мостовой схемы через двухполюсный переключатель Т1, установленный в положении 1, выходной сигнал DUM подается на вход тензоусилителя "Топаз-4". С входа тензоусилителя через клеммы 3, 4 разъема Х2 измеряемый сигнал UВЫХ=КУDUM подается на вход цифрового вольтметра ЦВ-2. Для регулировки коэффициента усиления тензоусилителя переключатель Т1 ставится в положение 2 и с помощью потенциометра У и цифрового вольтметра ЦВ-1 на входе тензоусилителя выставляется напряжение UВХ=5мВ. При этом на табло цифрового вольтметра ЦВ-2 фиксируется выходное напряжение UВЫХ. Коэффициент усиления определяется отношением КУС=UВЫХ /UВХ..

Регулировка коэффициента усиления усилителя "Топаз-4" осуществляется вращением рукоятки "У", расположенной на лицевой панели платы усилителя.

На рис.7 показан внешний вид лицевой панели универсального электронного усилителя "Топаз-4". Назначение элементов, расположенных на панели усилительного канала:

а) потенциометрустановки нуля на выходе усилителя;

б) потенциометр "Б" для балансировки усилительного тракта с подключенным к нему датчиком;

в) кнопка "М" для включения масштабного сигнала (в лабораторной работе не используется);

г) кнопка "4,5-9" для установки напряжения питания датчика; при нажатой кнопке устанавливается напряжение 4,5В, а при отжатой -9В;

д) кнопки "2-5" для ослабления выходного сигнала в 2,5 и 10 раз (в лабораторной работе не используются и находятся отжатом состоянии);

е) кнопка "+-" для переключения полярности выходного сигнала тензоусилителя.

Рис.7. Внешний вид лицевой панели универсального электронного усилителя "ТОПАЗ - 4"

На передней панели блока питания тензоусилителя "ТОПАЗ-4" расположены:

а) кнопка "вкл" для включения напряжения питания, поступающего на "ТОПАЗ-4" от внешнего стабилизированного источника напряжения (ИН, рис.4);

б) Кнопка "ИД" для включения питания на мостовые измерительные схемы, сформированные тензорезисторами R1, R2, R3, R4 (рис.3);

в) кнопка "точно" для повышения чувствительности стрелочного прибора, фиксирующего выходной ток тензоусилителя;

г) переключатель "выход-контроль" для подключения стрелочного прибора к выходу одного из трех усилительных трактов (выход) или для контроля напряжения на выходе преобразователя (около 9В) или стабилизатора (П-15В);

д) вспомогательные гнезда для контроля выходного напряжения на выходе коммутируемого канала.

В транзисторах с обеднением проводящий канал создается слабым легированием тонкого слоя материала подложки между истоком и стоком. В результате области стока и истока канала имеют одинаковый тип проводимости. Для примера на рис. 10.5 приведены стоковые статические характеристики транзистора с каналом n-типа, работающего в режиме обеднения. 

В транзисторах с обеднением возможна работа при сравнительно небольших как положительных, так и отрицательных напряжениях на затворе.

Параметры полевых транзисторов. Как уже отмечалось, в усилительном режиме работы используются пологие участки статических характеристик, т. к. этой области свойственны наименьшие нелинейные искажения сигналов и оптимальные значения малосигнальных параметров.

Малосигнальными параметрами полевого транзистора являются крутизна S, внутреннее сопротивление Rc и коэффициент усиления по напряжению k. Эти параметры можно определить по статическим характеристикам, как это показано на рис. 10.6, 10.7 и 10.8.


Крутизна S, мА/В:

(10.1)


Внутреннее сопротивление Rc, Ом:

(10.2)

Коэффициент усиления по напряжению k:

(10.3)

Выражения (10.1), (10.2) и (10.3) связаны соотношением:

(10.4)


Расчетное задание

Рассчитать по формулам (10.1)–(10.3) с помощью справочных статических характеристик малосигнальные параметры полевого транзистора, включенного по схеме с общим истоком в окрестности точек, координаты которых согласно варианту даны в табл. 10.1. Статические характеристики транзисторов приведены в приложении.

Таблица 10.1

 

 

Вариант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

Транзистор

КП 103Е

КП 103Е

КП 103И

КП 103И

КП 103К

КП 103К

КП 103Л

КП 103Л

КП 103М

 

UЗИ, В

0,5

0,5

1

0,5

1

1

1,5

2

1,5

 

UСИ, В

6

7

8

9

 

10

11

10

11

По рассчитанной крутизне S, внутреннему сопротивлению Rc и коэффициенту усиления по напряжению k полевого транзистора проверить справедливость выполнения соотношения (10.4).


Полупроводниковые выпрямители