Приложение 8
Автономное учреждение
профессионального образования
Ханты-Мансийского автономного округа – Югры
«Сургутский политехнический колледж»
Структурное подразделение – 4
Энергетическое отделение
Методические рекомендации
по выполнению внеаудиторных самостоятельных работ
ОП.07 «Электронная техника»
для обучающихся очной формы обучения
Специальность: 220301 Автоматизация технологических процессов и производств
(по отраслям)
Наименование профиля: технический
Разработал
Проверил
Согласовал
Должность
Преподаватель
Руководитель ПМО
Методист колледжа
Фамилия/подпись
Филиппова Т.И.
Мирошниченко И.В.
Тостановская Е.А.
Сургут 2014
Дата
06.09.2014
06.09.2014
06.09.2014
Методические указания по выполнению внеаудиторных самостоятельных работ
ОП.07 «Электронная техника»
Сургутский политехнический колледж. - 2014
Разработчик: Т.И. Филиппова
Методические рекомендации составлены в соответствии с рабочей программой
учебной дисциплины ОП.07 «Электронная техника», разработанной на основе
Федерального государственного образовательного стандарта (далее - ФГОС)
среднего профессионального образования (далее - СПО) специальности 220301
Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям).
Методические рекомендации содержат пояснительную записку, разработанные
педагогом внеаудиторные самостоятельные работы, примеры решения задач,
требования к выполнению расчетно – графической работы, теоретические
(контрольные) вопросы, список литературы. Методические рекомендации
предназначены для слабоуспевающих и неуспевающих обучающихся, а также
педагогов, работающих с данной категорией студентов.
Одобрено на заседании профессионально-методического объединения «Энергетика и
автоматика», протокол №1 от «06» сентября 2014г.
Рекомендовано к печати Методическим советом Сургутского политехнического
колледжа, протокол № 3 от «17» декабря 2014г.
2
Содержание
Пояснительная записка……………………………………………..……………………..4
Перечень внеаудиторных самостоятельных работ………………………….…..………11
Задания для внеаудиторных самостоятельных работ…………. ………….…………...12
Самостоятельная работа № 1. «Полупроводниковые приборы»…………...……..…...12
Самостоятельная работа № 2.«Ионные и фотоэлектронные приборы»………........….17
Самостоятельная работа № 3.«Интегральные схемы микроэлектроники»……..….....18
Самостоятельная работа № 4.«Электронные выпрямители»…………………………..20
Самостоятельная работа № 5.«Электронные усилители»……………………………...23
Самостоятельная работа № 6.«Электронные генераторы»…………………………….28
Самостоятельная расчетно – графическая работа № 7. «Аналитический
расчет усилителя напряжения низкой частоты на биполярных транзисторах»…….31
Приложение 1……………………..……………………………………………..………..39
Приложение 2………………………………..………………………………..…………..40
Приложение 3……………………..………………………………………..……………..41
Список литературы….………………………………………………………………..….42
3
Пояснительная записка
Методические рекомендации по выполнению внеаудиторных самостоятельных
работ по дисциплине ОП.07 «Электронная техника» разработаны для
слабоуспевающих и неуспевающих обучающихся специальности (СПО) 220301
Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям).
Содержание самостоятельных работ соответствует требованиям рабочей
программы. В работах даны задания по предложенным темам, рассмотрены способы
их представления и оформления согласно требований, описанных в приложениях.
Методические рекомендации включают в себя шесть самостоятельных работ,
которые выполняются обучающимися самостоятельно, но перед этим внимательно
выслушав инструктаж преподавателя по выполнению задания, который включает
определение цели задания, его содержание, сроки выполнения, ориентировочный
объем работы, основные требования к результатам работы, критерии оценки.
Выполнение внеаудиторной самостоятельной работы является обязательной для
каждого обучающегося, её объём в часах определяется действующим учебным
планом по основной образовательной программе.
Внеаудиторная самостоятельная работа по дисциплине «Электронная техника»
способствует:
развитию познавательных способностей и активности обучающихся,
самостоятельности, ответственности и организованности.
Внеаудиторная самостоятельная работа выполняется обучающимися по заданию
преподавателя, но без его непосредственного участия. По дисциплине ОП.07
«Электронная техника» используются
виды заданий, выполнение
которых
обучающимися направлено
для овладения знаниями: чтение текста (учебника, дополнительной
литературы), работа со словарями и справочниками, учебно-исследовательская
работа, использование аудио- и видеозаписей, компьютерной техники и
Интернета;
для закрепления и систематизации знаний: повторная работа над учебным
материалом (учебника, дополнительной литературы, аудио- и видеозаписей),
составление плана, составление таблиц для систематизации учебного
материала, ответы на контрольные вопросы, подготовка сообщений к
выступлению на уроке,
подготовка сообщений, докладов, рефератов,
тематических кроссвордов;
для формирования умений: заполнение установленных форм документов по
данному образцу.
Для получения дополнительной, более подробной информации по изучаемым
вопросам, приведен список рекомендуемой литературы.
Перед выполнением внеаудиторной самостоятельной работы обучающийся
должен внимательно выслушать инструктаж преподавателя по выполнению задания,
который включает определение цели задания, его содержание, сроки выполнения,
ориентировочный объем работы, основные требования к результатам работы,
критерии оценивания. В процессе инструктажа преподаватель предупреждает
обучающихся о возможных типичных ошибках, встречающихся при выполнении
4
задания. В методических указаниях представлены групповые задания разного уровня
сложности.
В качестве форм и методов контроля внеаудиторной самостоятельной работы
обучающихся используются аудиторные занятия, зачеты, тестирование, контрольные
работы.
Критериями оценивания результатов внеаудиторной самостоятельной работы
обучающегося являются:
уровень освоения обучающимся учебного материала;
умение обучающегося использовать теоретические знания при выполнении
практических задач;
сформированность общеучебных умений;
обоснованность и четкость изложения ответа;
оформление материала в соответствии с требованиями.
В результате изучения и выполнения самостоятельных работ обучающийся
должен
уметь:
использовать различные электронные приборы;
производить измерения различных параметров;
знать:
назначение и возможности использования различных электронных приборов;
методы измерения различных параметров;
степень влияния электронных приборов на параметры измеряемой цепи.
Виды внеаудиторной самостоятельной работы обучающихся
Репродуктивная
самостоятельная работа
Самостоятельное прочтение, просмотр, конспектирование учебной
литературы, прослушивание лекций, аудиозаписей, заучивание,
пересказ,
запоминание,
использование
Интернет-ресурсов,
повторение учебного материала, решение тестовых заданий и др.
Познавательно-поисковая
Подготовка сообщений, выступлений на практических занятиях,
самостоятельная работа
подбор литературы по темам, решение задач и др.
Творческая самостоятельная Выполнение специальных заданий и др.
работа
Работа с литературой
Важной составляющей внеаудиторной самостоятельной подготовки является
работа с литературой.
Умение работать с литературой означает научиться
осмысленно пользоваться источниками. Прежде чем приступить к освоению
литературы, рекомендуется чтение учебников и учебных пособий.
Методические рекомендации включают две основные части:
1. Расчетно-практические задания.
2. Рекомендации по выполнению расчетно-графической работы.
Расчетно-практические задания по дисциплине «Электронная техника»
представлены в 6 работах, каждая из которых включает: цель; краткие теоретические
положения; требования к знаниям обучающегося; задание для внеаудиторной
самостоятельной работы; список литературы.
5
В ходе выполнения заданий, обучающиеся должны изучить
основные параметры и характеристики полупроводниковых приборов, их
условное обозначение и назначение;
устройство, назначение, условные обозначения, принцип действия,
характеристики и параметры ионных и фотоэлектронных приборов;
виды, устройство и назначение интегральных микросхем;
структурную схему, виды, схему включения, параметры и характеристики
электронных выпрямителей;
устройство, назначение, принцип действия, параметры и характеристики
электронных усилителей;
устройство, принцип действия, назначение, виды, характеристики и параметры
электронных генераторов.
Приведенные
теоретические сведения содержат минимум материала,
необходимый для подготовки и выполнения заданий и расчетно-графической
работы.
Каждая внеаудиторная самостоятельная работа представлена в виде
разноуровнего задания, позволяющего обучающемуся самостоятельно определить, на
каком уровне усвоения он находится и сколько баллов получит за правильный ответ.
Адекватность самооценки позволяет обеспечить аргументированную оценку
знаний обучающихся, имеющих разную подготовку по предмету. Разноуровневый
контроль, свобода вопросов из разных уровней вселяют обучающимся уверенность в
знаниях даже сложных тем и разделов предмета.
Первый уровень оценивается на «удовлетворительно», второй на «хорошо»,
третий на «отлично».
Если обучающийся уже на первом уровне допустил ошибки, то преподаватель,
анализируя причины, предлагает обучающемуся самостоятельно поработать над
ними.
В случае допущенных ошибок на втором или третьем уровнях предлагается
выполнить задания уровнем ниже.
Общие положения
Расчетно-графическая работа (РГР) по дисциплине «Электронная техника»
представлена в одном задании и является также формой контроля учебной работы
обучающихся в ходе, которой производится обучение применению полученных
знаний и умений при решении комплексных задач, связанных со сферой
профессиональной деятельности будущих специалистов.
.Цель расчетно-графической работы:
закрепить теоретические знания;
сформировать умения применять теоретические знания при решении
поставленных вопросов;
сформировать умения использовать справочную и нормативную документацию;
развитие творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и
организованности.
6
Расчетно-графическая работа должна содержать титульный лист, исходные данные,
содержание; расчетную часть и сводную таблицу; схему усилителя и назначение всех
элементов схемы; краткое описание
работы усилителя; заключение; список
литературы.
Оформление расчетно-графической работы
Титульный лист является первым листом пояснительной записки (но не
нумеруется). Он предназначен для размещения подписей лиц, имеющих отношение к
проектированию. Титульный лист выполняется в формате А4 и заключается в рамку
(см. Приложения 1, 2).
В содержании приводятся заголовки всех структурных элементов, начиная с
введения. Основная часть делится на разделы, а при большом объеме материала – на
подразделы. Содержание размещается на второй странице пояснительной записки.
Расчетная
часть
содержит текст, формулы, расчеты, таблицы,
иллюстрационный материал (рисунки, схемы, диаграммы). Каждый раздел начинают
с новой страницы. Номер подраздела состоит из двух цифр, разделенных точкой:
первая обозначает номер раздела, вторая – номер подраздела. В конце номера
подраздела точка не ставится. Разделы и подразделы должны иметь заголовки,
которые следует писать с прописной буквы. Нумерация страниц начинается со
второй страницы. Номер проставляют арабскими цифрами в правом верхнем углу без
точки. Текст оформляют с соблюдением следующих размеров полей: левое – 30 мм,
правое –10 мм, верхнее –15 мм, нижнее – 20 мм.
Границы рамки на листе располагаются от верхнего, нижнего и правого срезов
листа на 5 мм, от левого – 20 мм.
Абзацы в тексте начинают отступом, равным 15–17 мм.
Расстояние между заголовком и текстом – 15 мм. Расстояние между заголовками
раздела и подраздела – 8 мм.
Формулы и уравнения следует выделять из текста в отдельную строку и
располагать по центру страницы. Пояснения символов и числовых коэффициентов,
входящих в формулу, должны быть размещены непосредственно под формулой.
Пояснение каждого символа следует давать с новой строки в той
последовательности, в которой символы приведены в формуле. Первая строка
пояснения должна начинаться со слова «где» без двоеточия.
Например:
Входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на его выходе h11
определяется по формуле:
U
(1)
h11 бэ ,
Iб
где I б – ток базы; Uбэ – напряжение между базой и эмиттером.
Формулы нумеруются сквозной нумерацией арабскими цифрами, которые
записываются на уровне формулы справа в круглых скобках. В тексте ссылки на
порядковые номера формул дают в скобках, например: в формуле (1). Допускается
нумерация формулы в пределах раздела. В этом случае номер формулы состоит из
номера раздела и порядкового номера формулы, разделенных точкой, например: в
формуле (3.1).
7
Для лучшей наглядности и удобства сравнения показателей применяют таблицы.
Название следует помещать над таблицей слева и нумеровать арабскими цифрами
сквозной нумерацией. Допускается нумеровать таблицы в пределах раздела. В этом
случае номер таблицы состоит из номера раздела и порядкового номера таблицы,
разделенных точкой. Например: таблица 3.1 – Параметры усилителя.
На все таблицы должны быть сделаны ссылки в тексте, при этом следует писать
слово «табл.» с указанием её номера. Таблицу помещают под текстом, в котором
впервые дана на неё ссылка, или на следующей странице.
Рисунки должны располагаться непосредственно после текста, в котором они
упоминаются, или на следующей странице. Рисунки нумеруют арабскими цифрами
сквозной нумерацией и называют. Например: Рис. 3 – Схема однофазного
выпрямителя.
Ссылки на используемую литературу дают по тексту в квадратных скобках,
внутри которых ставится номер, соответствующий номеру источника из списка
используемой литературы, приводимой на последнем листе пояснительной записки.
Требования к списку литературы (см. Приложение 3) записывается по системе:
номер, автор, название, место издания, издательство, год, общее количество страниц.
Например: 1. Берёзкина Т. Ф., Гусев Н. Г., Масленников В. В. Задачник по общей
электротехнике с основами электроники. – М.: Высшая шк., 2001. – 380 с.
Заключение содержит выводы и анализ результатов выполнения расчетнографической работы.
Разработка тематики РГР производится преподавателем.
Правила выполнения расчётно – практических заданий
Для выполнения самостоятельных работ каждому обучающемуся следует иметь
отдельную тетрадь объемом 48 листов. На обложке следует указать назначение
тетради, наименование учебного заведения, курс, группу, свою фамилию и инициалы.
Каждая внеаудиторная самостоятельная работа начинается с новой страницы, где
записываются дата, тема, вариант, номер работы по порядку, расчет.
Задание выполняется по системе: описание этапа работы и обоснование его в виде
расчета.
При использовании формул соблюдается следующая схема записи: формула,
подстановка значений вместо каждого символа, результат.
Все рисунки должны иметь нумерацию и подпись, а таблицы – нумерацию и
название. Нумерация должна быть сквозная.
Выполнение внеаудиторной самостоятельной работы заканчивается выводом, где
указываются сокращенные (обобщенные), но достаточные данные.
Для успешной сдачи задания требуется следующие качества:
аккуратность и правильность выполнения, с соблюдением всех принципов;
знание символов применяемых формул и понятий;
умение расшифровать условные обозначения элементов;
понимание сущности выполнения данной работы;
умение делать выводы и анализировать результаты.
8
Порядок сдачи: преподавателю
Критерии оценки:
Сдача работы в обозначенный срок.
Критерии оценки знаний обучающихся должны обеспечить объективный подход к
выставлению оценок в соответствии с четырехбалльной шкалой (отлично, хорошо,
удовлетворительно, неудовлетворительно).
«Отлично»
заслуживает обучающийся, обнаруживший знания учебнопрограммного материала: основных типов и областей
применения электронных приборов и устройств; усвоивший
основную литературу, рекомендованной программой. Как
правило, оценка "отлично" выставляется
обучающимся, усвоившим взаимосвязь основных понятий
дисциплины и их знаний для приобретаемой профессии.
Задание сдано в срок.
«Хорошо»
заслуживает обучающийся, обнаруживший знания учебнопрограммного материала, выполняющий предусмотренные в
программе задания, усвоивший основную литературу,
рекомендованную программой. Как правило, оценка "хорошо"
выставляется обучающимся, способным к их самостоятельному
пополнению и обновлению в ходе дальнейшей учебной работы и
профессиональной деятельности.
«Удовлетворительно»
заслуживает обучающийся, обнаруживший знание основного
учебно-программного материала в объеме, необходимом для
дальнейшей учебы и предстоящей работы по специальности,
справляющийся с выполнением заданий, предусмотренных
программой,
знакомый
с
основной
литературой,
рекомендованной
программой.
Как
правило,
оценка
"удовлетворительно" выставляется обучающимся, допустившим
ошибки в решении тестовых заданий и при выполнении заданий.
«Неудовлетворительно»
выставляется обучающемуся, обнаружившему пробелы в
знаниях основного учебно-программного материала,
допустившему принципиальные ошибки в выполнении
предусмотренных программой и который не может выполнить
задание первого уровня сложности.
Ключевая особенность и главная сложность изучения учебной дисциплины
«Электронная техника» состоит в том, что дисциплина базируется на знаниях из
самых различных областей физики, материаловедения, электротехники.
Программа и содержание
дисциплины «Электронная техника» включает
изучение разнообразных электронных приборов и устройств, а систематическое
выполнение студентами внеаудиторной самостоятельной работы должно
способствовать лучшему освоению учебного материала.
.
9
Перечень внеаудиторных самостоятельных работ
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Тема/Наименование
внеаудиторной
самостоятельной работы
Тема 1.1.
«Полупроводниковые
приборы».
Самостоятельная работа
№1
«Полупроводниковые
приборы».
Тема 1.2. «Ионные и
фотоэлектронные
приборы».
Самостоятельная работа
№2 «Ионные и
фотоэлектронные
приборы»
Количе
Вид задания
Формируемые компетенции
ство
(в соответствии с ФГОС)
часов
6
Решение тестовых
ОК 1. Понимать сущность и
заданий. Ответить социальную
значимость
своей
на поставленные будущей профессии, проявлять к ней
вопросы.
устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать
собственную деятельность, исходя из
цели и способов ее достижения,
определенных руководителем.
6
Ответить на
ОК 3. Анализировать рабочую
поставленные
ситуацию, осуществлять текущий и
вопросы.
итоговый контроль, оценку и
коррекцию
собственной
деятельности, нести ответственность
за результаты своей работы.
ОК 4. Осуществлять
поиск
информации,
необходимой
для эффективного
выполнения
Тема 1.3. «Интегральные
6
Ответить на
профессиональных задач.
микросхемы».
поставленные
ОК 5. Использовать
Самостоятельная работа
вопросы.
информационно-коммуникационные
№3 «Интегральные
технологии в профессиональной
микросхемы».
деятельности.
ОК 6. Работать в команде,
Тема 1.4.
6
Ответить на
эффективно общаться с коллегами,
«Выпрямители».
поставленные
руководством, клиентами.
Самостоятельная работа
вопросы.
ПК 2.1. Выполнять работы по
№4 «Выпрямители».
Составить
монтажу систем автоматического
таблицу
управления с учетом специфики
истинности
технологического процесса.
Тема 1.5. «Электронные
6
Ответить на
ПК 2.2. Проводить ремонт
усилители».
поставленные
технических средств и систем
Самостоятельная работа
вопросы.
автоматического управления.
№5 «Электронные
ПК 2.3. Выполнять работы по
усилители».
наладке систем автоматического
Тема 1.6. «Электронные
4
Ответить на
управления.
генераторы.
поставленные
Самостоятельная работа
вопросы.
№6 «Электронные
Заполнить
генераторы.
таблицу.
7.
Внеаудиторная
самостоятельная работа
обучающегося (всего)
34
10
Самостоятельная работа № 1
Тема: «Полупроводниковые приборы»
Цель:
- закрепить полученные теоретические знания по изученной теме.
Обучающийся должен знать физический принцип работы полупроводниковых
приборов; схемы включения, характеристики, классификацию и маркировку
полупроводниковых приборов; физические свойства электронно-дырочного
перехода; вольт-амперные характеристики полупроводниковых приборов.
Обучающийся должен уметь объяснять устройство и принцип работы
полупроводниковых приборов, определять параметры полупроводниковых приборов
по их характеристикам.
Задание:
1 уровень сложности
(оценивается на «удовлетворительно»)
№ 1.
Решите тестовое задание.
Укажите опасный пробой для p-n- перехода
а) тепловой;
в) тот и другой;
б) электрический;
г) пробой любого вида не опасен.
№ 2.
По данному ниже описанию полупроводникового прибора назовите тип прибора,
нарисуйте его условно-графическое обозначение на электрических схемах и
изобразите вольт-амперную характеристику:
«Эти приборы составляют особую группу полупроводниковых кремниевых
плоскостных диодов, предназначенных для поддержания на определённом уровне
напряжения при изменении тока в цепи, работают при обратном включении в
режиме электрического пробоя.
При прямом включении данный тип диода работает так же, как и обычный
выпрямительный диод».
№ 3.
Ответьте на вопрос.
На чем основан принцип действия варикапа?
№ 4.
Дополните схему классификации полупроводниковых приборов, данную на рис. 1
11
Рис. 1 - Классификация полупроводниковых приборов
№ 5.
Допишите классификацию транзисторов в схеме рис. 2
Рис. 2 - Классификация транзисторов
12
2 уровень сложности
(оценивается на «хорошо»)
№ 1.
По названию полупроводниковых диодов в схеме «Классификация
полупроводниковых диодов» в отведённых квадратах нарисуйте условнографическое обозначение соответствующих диодов (рис. 3).
Рис. 3 - Классификация полупроводниковых приборов
№ 2.
В каком направлении включается коллекторный p-n–переход в транзисторе:
а) в обратном;
б) в прямом;
в) это зависит от типа кристалла;
г) это зависит от схемы включения транзистора.
№ 3.
По вольт-амперной характеристике (рис. 4) определите тип полупроводникового
прибора.
Рис. 4 - Вольт-амперная характеристика
13
№ 4.
По вольт-амперной характеристике выпрямительного диода, изображённой на
рис. 5, определите сопротивление диода по постоянному току при включении тока в
прямом и обратном направлении, если к диоду приложено напряжение U пр = 0,5 В и
Uобр = – 50 В.
Рис. 5 - Вольт-амперная характеристика
№ 5. Ответьте на вопрос.
Какие виды пробоя диода вы знаете?
3 уровень сложности
(оценивается на «отлично»)
№1
Диоды, используемые для генерации электрических колебаний:
а) туннельные;
б) импульсные;
в) стабилитроны.
г) для генерации электрических колебаний диоды не используются.
№ 2.
Укажите транзистор с максимальным входным сопротивлением:
а) биполярный;
б) полевой с затвором в виде р-n–перехода;
в) МДП–транзистор;
г) транзистор типа р-n-р.
№ 3.
Нарисуйте три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ), с общим
эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК).
14
№ 4.
Допишите в табл. 1 основные параметры транзисторов при трех схемах
включения.
Таблица 1
Основные параметры транзисторов при трех схемах включения
Параме
тр
Rвх
Rвых
Ku
Ki
Kp
ОБ
20–120 Ом
?
30–300
?
?
Схема включения
ОЭ
150 Ом–1,5 кОм
?
?
10–250
?
ОК
10–500 кОм
10–100Ом
?
?
?
Используя данные табл. 1, сделайте вывод: какая схема включения транзистора
имеет наибольшее усиление по мощности?
№ 5.
Ответьте на вопрос.
Какие приборы называют оптронами (оптопарами)?
Литература
Основные источники:
1. Федосеева, Е. О. Основы электроники и микроэлектроники : учебник [для СПО]
/ Е. О. Федосеева, Г. П. Федосеев. – М. : Искусство, 2011. – 238 с.
2. Герасимов, В. Г. Основы промышленной электроники : учебник для вузов / В.
Г. Герасимов. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 334 с.
3. Овечник, Ю. А. Полупроводниковые приборы : учебник для СПО / Ю. А.
Овечкин. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 330 с.
4. Мокеев, О. К. Полупроводниковые приборы и микросхемы : учебник для СПО /
О. К. Мокеев. – М. : Высш. шк., 2011. – 112 с.
5. Игумнов, Д. В. Основы микроэлектроники : учебник для СПО / Д. В. Игумнов,
Г. В. Королев, И. С. Громов. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 248 с.
Электронные ресурсы:
1. http://www.rustest.ru Федеральный центр тестирования.
2. http://vio.uchim.info – Электронный журнал. Вопросы Интернет-образования.
3. http://www.knowed.ru – Учиться легко. Учебные материалы.
4. http://www.uroki.net - всё для учителя.
Дополнительные источники:
1. Манаев, Е. И. Основы радиоэлектроники : учебник для СПО / Е. И. Манаев.
– М. : Радио и связь, 2009. – 506 с.
2. Технические паспорта приборов.
3. Инструкции по использованию приборов.
Срок выполнения внеаудиторной самостоятельной работы: 7 дней со дня
получения задания.
15
Самостоятельная работа № 2
Тема: «Ионные и фотоэлектронные приборы»
Цель:
- закрепить полученные теоретические знания по изученной теме.
Обучающийся должен знать сущность внешнего и внутреннего фотоэффекта;
устройство, принцип работы и область применения ионных и фотоэлектронных
приборов; факторы от которых зависят параметры фотоэлектронных приборов.
Обучающийся должен уметь: различать по внешнему виду приборы с внешним и
внутренним фотоэффектом; определять тип фотоэлектронного прибора по его
маркировке.
Задание:
1 уровень сложности
(оценивается на «удовлетворительно»)
№ 1.
Ответьте на вопрос.
Из каких материалов выполняют фотокатод фотоэлемента?
№ 2.
Ответьте на вопрос.
Сколько p-n–переходов имеет фототранзистор?
№ 3.
Ответьте на вопрос.
Назовите области применения фотоэлектронных приборов.
2 уровень сложности
(оценивается на «хорошо»)
№ 4.
Ответьте на вопрос.
Чем ограничивается чувствительность фотоэлектронных приборов?
№ 5.
Ответьте на вопрос
Как изменится ток, протекающий через фотодиод с изменением температуры?
№ 6.
Ответьте на вопрос.
Изобразите возможные схемы включения фототранзисторов.
3 уровень сложности
(оценивается на «отлично»)
№ 7.
Начертите
вольт-амперные характеристики фоторезистора и светодиода.
Объясните качественное различие характеристик.
№ 8.
Изобразите выходные вольт-амперные характеристики фототранзистора.
Сравните их с выходными вольт-амперными характеристиками биполярного
транзистора.
16
№ 9.
Ответьте на вопрос.
За счёт чего увеличивается чувствительность фототранзистора по сравнению с
фотодиодом?
Литература
Основные источники:
1. Федосеева, Е. О. Основы электроники и микроэлектроники : учебник [для СПО] /
Е. О. Федосеева, Г. П. Федосеев. – М. : Искусство, 2011. – 238 с.
2. Герасимов, В. Г. Основы промышленной электроники : учебник для вузов / В. Г.
Герасимов. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 334 с.
3. Овечник, Ю. А. Полупроводниковые приборы : учебник для СПО / Ю. А.
Овечкин. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 330 с.
4. Мокеев, О. К. Полупроводниковые приборы и микросхемы : учебник для СПО /
О. К. Мокеев. – М. : Высш. шк., 2011. – 112 с.
5. Игумнов, Д. В. Основы микроэлектроники : учебник для СПО / Д. В. Игумнов, Г.
В. Королев, И. С. Громов. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 248 с.
Электронные ресурсы:
1. http://www.rustest.ru Федеральный центр тестирования.
2. http://vio.uchim.info – Электронный журнал. Вопросы Интернет-образования.
3. http://www.knowed.ru – Учиться легко. Учебные материалы.
4. http://www.uroki.net - всё для учителя.
Дополнительные источники:
1. Манаев, Е. И. Основы радиоэлектроники : учебник для СПО / Е. И. Манаев.
– М. : Радио и связь, 2009. – 506 с.
2. Технические паспорта приборов.
3. Инструкции по использованию приборов.
Срок выполнения внеаудиторной самостоятельной работы: 3 дня со дня
получения задания.
17
Самостоятельная работа № 3
Тема: «Интегральные схемы микроэлектроники»
Цель:
- закрепить полученные теоретические знания по изученной теме.
Обучающийся должен знать классификацию интегральных схем; особенности
гибридных и полупроводниковых интегральных микросхем; принцип действия
логических элементов «И», «ИЛИ», «НЕ» на диодных и транзисторных ключах.
Обучающийся должен уметь составлять различные логические схемы.
Задание:
1 уровень сложности
(оценивается на «удовлетворительно»)
№ 1.
Ответьте на вопрос.
Дайте определение микросхемы и интегральной микросхемы.
№ 2.
Ответьте на вопрос.
Какой материал используется при изготовлении большинства полупроводниковых
интегральных микросхем?
№ 3.
Назовите способы изготовления пассивных элементов интегральных микросхем.
№ 4.
Имея логический элемент И–НЕ, реализуйте функцию НЕ. Составьте таблицу
истинности.
2 уровень сложности
(оценивается на «хорошо»)
№ 5.
Ответьте на вопрос.
Дайте классификацию интегральных микросхем по технологическим принципам
их изготовления.
№ 6.
Ответьте на вопрос.
Что представляет собой гибридная интегральная микросхема?
№ 7.
Ответьте на вопрос.
Назовите возможные области применения интегральных микросхем.
18
№ 8.
Ответьте на вопрос.
Имея логический элемент И–НЕ, реализуйте функцию И. Составьте таблицу
истинности.
3 уровень сложности
(оценивается на «отлично»)
№ 9.
Ответьте на вопрос.
Какая степень интеграции может иметь место в интегральных микросхемах?
№ 10.
Ответьте на вопрос.
Какие транзисторы в основном применяются в гибридных интегральных
микросхемах?
№ 11.
Ответьте на вопрос.
Каковы особенности технологии совмещённых интегральных микросхем?
№ 12.
Имея логический элемент И–НЕ, реализуйте функцию ИЛИ. Составьте таблицу
истинности.
Литература
Основные источники:
1. Федосеева, Е. О. Основы электроники и микроэлектроники : учебник [для
СПО] / Е. О. Федосеева, Г. П. Федосеев. – М. : Искусство, 2011. – 238 с.
2. Герасимов, В. Г. Основы промышленной электроники : учебник для вузов / В.
Г. Герасимов. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 334 с.
3. Овечник, Ю. А. Полупроводниковые приборы : учебник для СПО / Ю. А.
Овечкин. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 330 с.
4. Мокеев, О. К. Полупроводниковые приборы и микросхемы : учебник для СПО
/ О. К. Мокеев. – М. : Высш. шк., 2011. – 112 с.
5. Игумнов, Д. В. Основы микроэлектроники : учебник для СПО / Д. В. Игумнов,
Г. В. Королев, И. С. Громов. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 248 с.
Электронные ресурсы:
1. http://www.rustest.ru Федеральный центр тестирования.
2. http://vio.uchim.info – Электронный журнал. Вопросы Интернет-образования.
3. http://www.knowed.ru – Учиться легко. Учебные материалы.
4. http://www.uroki.net - всё для учителя.
Дополнительные источники:
1. Манаев, Е. И. Основы радиоэлектроники : учебник для СПО / Е. И. Манаев.
– М. : Радио и связь, 2009. – 506 с.
2. Технические паспорта приборов.
19
Срок выполнения внеаудиторной самостоятельной работы: 3 дня со дня
получения задания.
Самостоятельная работа № 4.
Тема: «Электронные выпрямители»
Цель:
- закрепить полученные теоретические знания по изученной теме.
Обучающийся должен знать основные параметры электронных выпрямителей;
принцип работы схем однополупериодного, двухполупериодного и трехфазного
выпрямителей.
Обучающийся должен уметь составлять схемы однополупериодного и
двухполупериодного выпрямителей; изображать графики мгновенных значений
выпрямленных напряжений и токов для различных типов выпрямителей; объяснять
работу различных сглаживающих фильтров.
Задание:
1 уровень сложности
(оценивается на «удовлетворительно»)
№ 1.
Решите тестовое задание.
Какая из перечисленных схем выпрямителей является самой распространенной в
электронике:
а) двухполупериодная со средней точкой;
б) мостовая;
в) однополупериодная;
г) схема трехфазного выпрямителя.
№ 2.
Допишите термин.
Устройство, предназначенное для окончательного сглаживания пульсаций, а также
для создания напряжения на нагрузке, которое мало зависит от напряжения сети и
тока нагрузки, называется___________.
№ 3.
Ответьте на вопросы.
Как включают дроссель сглаживающего фильтра относительно нагрузки? Как
выбирают индуктивность дросселя?
№ 4.
Нарисуйте схему однополупериодного выпрямителя и
напряжения на диоде Uд (рис. 6 а) и на нагрузке Rн (рис. 6 б).
временные диаграммы
20
Рис. 6
2 уровень сложности
(оценивается на «хорошо»)
№ 5.
Каким должно быть соотношение между прямым и обратным сопротивлениями
диодов Rпр и Rобр выпрямителей:
а) Rпр < Rобр;
в) Rпр << Rобр;
б) Rпр > Rобр;
г) Rпр = Rобр.
№ 6.
Допишите предложение.
Частота пульсаций выходного напряжения при двухполупериодном выпрямлении
равна _________________ напряжения сети.
№ 7.
Найдите ошибку на электрической схеме однофазного мостового выпрямителя
(рис. 7).
Рис. 7 - Однофазный мостовой выпрямитель
№ 8.
Ответьте на вопрос.
Как влияет емкость конденсатора сглаживающего фильтра на коэффициент
сглаживания?
21
3 уровень сложности
(оценивается на «отлично»)
№ 9.
В течение какого промежутка времени открыт каждый диод в схеме трехфазного
выпрямителя:
а) Т / 2;
в) Т / 4;
б) Т /3;
г) Т / 6.
№ 10.
Допишите предложение.
Стабильность выходного напряжения оценивают коэффициентом ___________.
№ 11.
Постройте схему двухполупериодного мостового выпрямителя с Г-образным RСфильтром. Укажите область применения фильтра.
№ 12.
В схеме двухполупериодного выпрямителя амплитуда напряжения на зажимах
вторичной обмотки трансформатора равна 310 В. Сопротивление нагрузки Rн = 800
Ом. Определите постоянную составляющую тока нагрузки и нарисуйте
электрическую схему выпрямителя.
Литература
Основные источники:
1. Федосеева, Е. О. Основы электроники и микроэлектроники : учебник [для
СПО] / Е. О. Федосеева, Г. П. Федосеев. – М. : Искусство, 2011. – 238 с.
2. Герасимов, В. Г. Основы промышленной электроники : учебник для вузов / В.
Г. Герасимов. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 334 с.
3. Овечник, Ю. А. Полупроводниковые приборы : учебник для СПО / Ю. А.
Овечкин. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 330 с.
4. Мокеев, О. К. Полупроводниковые приборы и микросхемы : учебник для СПО
/ О. К. Мокеев. – М. : Высш. шк., 2011. – 112 с.
5. Игумнов, Д. В. Основы микроэлектроники : учебник для СПО / Д. В. Игумнов,
Г. В. Королев, И. С. Громов. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 248 с.
Электронные ресурсы:
1. http://www.rustest.ru Федеральный центр тестирования.
2. http://vio.uchim.info – Электронный журнал. Вопросы Интернет-образования.
3. http://www.knowed.ru – Учиться легко. Учебные материалы.
4. http://www.uroki.net - всё для учителя.
Дополнительные источники:
1. Манаев, Е. И. Основы радиоэлектроники : учебник для СПО / Е. И. Манаев. –
М. : Радио и связь, 2009. – 506 с.
2. Технические паспорта приборов.
3. Инструкции по использованию приборов.
22
Срок выполнения внеаудиторной самостоятельной работы: 5 дней со дня получения
задания.
Самостоятельная работа № 5
Тема: «Электронные усилители»
Цель:
- закрепить полученные теоретические знания по изученной теме.
Студент должен знать основные технические характеристики электронных
усилителей; принцип работы усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе;
назначение обратной связи в усилителях; методы температурной стабилизации
режима работы усилителя.
Студент должен уметь по амплитудно-частотной характеристике определять
коэффициент усилителя и его полосу пропускания, граничные частоты рабочего
диапазона; выражать коэффициенты усиления усилителя по току, по напряжению, по
мощности в логарифмических единицах – децибелах.
Задание:
1 уровень сложности
(оценивается на «удовлетворительно»)
№ 1.
Назовите причину нелинейных искажений в усилителе.
№ 2.
Коэффициенты усиления по напряжению каскадов трехкаскадного усилителя
соответственно равны: КU1 = 100, КU2 = 40 и КU3 = 10. Определите входное усиление
каждого каскада усилителя, если выходное напряжение Uвых = 80 В.
№ 3.
Вставьте пропущенные слова.
Коэффициенты усиления выражаются не только в относительных единицах, но
и в _______________________.
№ 4.
Допишите схему классификации усилителей, изображенную на рис. 8.
23
Рис.8 – Схема классификаций усилителей
№ 5.
На рис. 9 дана характеристика усилителя. Назовите ее, обозначьте оси координат
и напишите назначение характеристики при настройке усилителя.
Рис. 9 - Характеристика усилителя
24
№ 6.
Заполните табл. 2.
Таблица 2
2 уровень сложности
(оценивается на «хорошо»)
№ 7.
Ответьте на вопрос.
Какие типы усилителей имеют наименьшие частотные искажения?
№ 8.
Выберите преимущества транзисторных усилителей:
а) надежность;
в) малогабаритность;
б) долговечность;
г) все перечисленные факторы.
№ 9.
Используя данные табл. 3, выполните задания:
• В указанных координатах (рис. 10) нарисуйте в масштабе частотную
характеристику усилителя.
• Определите коэффициент частотных искажений усилительного каскада на ƒ1=
159 Гц и ƒ2 = 950 Гц.
• Определите полосу пропускания усилителя.
25
Таблица 3
Рис. 10
№ 10.
Заполните табл. 4
Таблица 4
Усилители гармонических колебаний
№ 11.
Вставьте пропущенные слова:
Зависимость выходного сигнала
_______________характеристикой.
усилителя
от
входного
выражается
№ 12.
Определите общий коэффициент усиления по напряжению трехкаскадного
усилителя, если усиление каждого каскада соответственно равно 50, 50 и 20 дБ.
26
3 уровень сложности
(оценивается на «отлично»)
№ 13.
Ответьте на вопрос.
Как расширить температурный диапазон работы усилителя?
№ 14.
Выберите правильный ответ. Для чего применяют обратную связь в усилителях?
а) уменьшения нелинейных искажений; в) уменьшения выходного сигнала;
б) увеличения входного сигнала;
г) всех перечисленных факторов.
№ 15.
Вставьте пропущенные слова:
Коэффициент полезного действия усилителя – отношение полезной мощности на
выходе усилителя к мощности, потребляемой им от _____.
№ 16.
Используя рис. 11, определите входное напряжение, если выходная мощность
усилителя составляет 3 Вт, а сопротивление нагрузки – 3,6 Ом.
Uвых
Рис. 11 - Амплитудная характеристика транзисторного усилителя
№ 17.
Используя элементы электрической цепи (рис. 12), нарисуйте схему
предварительного каскада усиления на биполярном транзисторе с температурной
стабилизацией.
27
Рис.12 - Элементы электрической схемы
№ 18.
Заполните табл. 5.
Таблица 5
№ Тип усилителя
п/п
1.
Усилитель
постоянного
тока
Усилители гармонических колебаний
Вид частотной
Область применения усилителя
характеристики
Литература
Основные источники:
1. Федосеева, Е. О. Основы электроники и микроэлектроники : учебник [для СПО]
/ Е. О. Федосеева, Г. П. Федосеев. – М. : Искусство, 2011. – 238 с.
2. Герасимов, В. Г. Основы промышленной электроники : учебник для вузов / В.
Г. Герасимов. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 334 с.
3. Овечник, Ю. А. Полупроводниковые приборы : учебник для СПО / Ю. А.
Овечкин. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 330 с.
4. Мокеев, О. К. Полупроводниковые приборы и микросхемы : учебник для СПО /
О. К. Мокеев. – М. : Высш. шк., 2011. – 112 с.
5. Игумнов, Д. В. Основы микроэлектроники : учебник для СПО / Д. В. Игумнов,
Г. В. Королев, И. С. Громов. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 248 с.
Электронные ресурсы:
1. http://www.rustest.ru Федеральный центр тестирования.
2. http://vio.uchim.info – Электронный журнал. Вопросы Интернет-образования.
3. http://www.knowed.ru – Учиться легко. Учебные материалы.
4. http://www.uroki.net - всё для учителя.
Дополнительные источники:
1. Манаев, Е. И. Основы радиоэлектроники : учебник для СПО / Е. И. Манаев. – М.
: Радио и связь, 2009. – 506 с.
2. Технические паспорта приборов.
3. Инструкции по использованию приборов.
28
Срок выполнения внеаудиторной самостоятельной работы: 5 дней со дня получения
задания.
Самостоятельная работа № 6
Тема: «Электронные генераторы»
Цель:
- закрепить полученные теоретические знания по изученной теме.
Обучающийся должен знать принцип работы различных типов электронных
генераторов и область их применения; принцип действия LC, RC-генераторов;
сущность переходных процессов в RC-цепях; от чего зависят параметры
фотоэлектронных приборов.
Обучающийся должен уметь объяснять принцип работы генераторов типа LC,
RC; по параметрам схемы электронного генератора определять его рабочую частоту и
период колебаний.
Задание:
1 уровень сложности
(оценивается на «удовлетворительно»)
№ 1.
Ответьте на вопрос.
Можно ли усилитель с обратной связью использовать в качестве автогенератора?
№ 2.
Вставьте пропущенные слова:
Электронное устройство, предназначенное для
постоянного
тока
в
энергию
незатухающих
_____________________.
преобразования энергии
колебаний,
называется
№ 3.
Ответьте на вопрос.
Каков принцип работы автогенератора гармонических колебаний?
2 уровень сложности
(оценивается на «хорошо»)
№ 4.
По данным элементам на рис. 13
автогенератора гармонических колебаний..
составьте
функциональную
схему
Рис. 13 - Элементы электрической схемы:
ИЭ – источник электрической энергии; КС – колебательная система;
ЭОС – элементы обратной связи; УЭ – усилительный элемент.
29
№ 5.
Самовозбуждение генератора происходит при условии:
а) Кβ > 1;
б) Кβ < 1;
в) Кβ = 1.
№ 6.
Назовите основные причины нестабильности частоты автогенератора. Каким
способом можно значительно увеличить стабильность частоты автогенераторов?
3 уровень сложности
(оценивается на «отлично»)
№ 7.
Используя элементы (рис. 14), составьте электрическую схему автогенератора с
индуктивной обратной связью.
Рис. 14. Элементы эклектической схемы
№ 8.
Выберите правильный ответ:
Условием существования незатухающих колебаний в автогенераторе является:
а) баланс фаз;
б) баланс амплитуд;
в) отрицательная обратная связь;
г) баланс амплитуд и фаз.
Литература
Основные источники:
1. Федосеева, Е. О. Основы электроники и микроэлектроники : учебник [для
СПО] / Е. О. Федосеева, Г. П. Федосеев. – М. : Искусство, 2011. – 238 с.
2. Герасимов, В. Г. Основы промышленной электроники : учебник для вузов / В.
Г. Герасимов. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 334 с.
3. Овечник, Ю. А. Полупроводниковые приборы : учебник для СПО / Ю. А.
Овечкин. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 330 с.
4. Мокеев, О. К. Полупроводниковые приборы и микросхемы : учебник для СПО
/ О. К. Мокеев. – М. : Высш. шк., 2011. – 112 с.
5. Игумнов, Д. В. Основы микроэлектроники : учебник для СПО / Д. В. Игумнов,
Г. В. Королев, И. С. Громов. – М. : ФОРУМ : ИНФРА - М, 2011. – 248 с.
Электронные ресурсы:
1. http://www.rustest.ru Федеральный центр тестирования.
2. http://vio.uchim.info – Электронный журнал. Вопросы Интернет-образования.
30
3. http://www.knowed.ru – Учиться легко. Учебные материалы.
4. http://www.uroki.net - всё для учителя.
Дополнительные источники:
1. Манаев, Е. И. Основы радиоэлектроники : учебник для СПО / Е. И. Манаев. –
М. : Радио и связь, 2009. – 506 с.
2. Технические паспорта приборов.
3. Инструкции по использованию приборов.
Срок выполнения самостоятельной работы: 5 дней со дня получения задания.
Самостоятельная работа № 7
Тема: «Аналитический расчет усилителя напряжения низкой частоты на
биполярных транзисторах»
Теоретический материал
Электронным усилителем называют устройство, управляющее потоком энергии,
идущей от источника питания к нагрузке. Мощность, требующаяся для управления,
намного меньше мощности, отдаваемой в нагрузку, а формы входного и выходного
сигналов совпадают. В многокаскадных усилителях от предварительных каскадов
усиления требуется в основном усиление по напряжению, поэтому, хотя они обычно
усиливают и ток, их называют усилителями напряжения.
В большинстве случаев транзистор в усилительном каскаде включают по схеме с
общим эмиттером. Усилительные свойства транзистора могут быть реализованы при
включении в его коллекторную цепь сопротивлений, с которых снимаются колебания
усиливаемого сигнала. Зависимость между мгновенными значениями напряжений и
токов в цепях усиливаемого элемента отражает динамическая характеристика,
которая строится на семействе выходных статических характеристик при заданных
значениях источника питания коллекторной цепи ЕК и RК (рис. 15). При отсутствии
на входе усилителя возбуждающего напряжения через транзистор и сопротивление
коллектора RК протекает постоянный ток IК от источника питания ЕК.
По второму закону Кирхгофа для любого момента времени:
UК = ЕК – IКּRК .
(2)
Выражение (2) является уравнением прямой, которую можно построить в системе
координат статических выходных характеристик по двум точкам. Отложив по оси
ординат значение тока, равное IК = ЕК / RК
при UКЭ = 0 (точка А), а по оси абсцисс – напряжение UКЭ = ЕК
при I К = 0 (точка G) и соединив концы отрезков, получим нагрузочную линию по
постоянному току (линия АG).
31
Рис. 15 - Динамическая характеристика
Точка пересечения нагрузочной прямой АG со статической характеристикой при
заданном входном токе IБ0, определяемая источником смещения ЕБ, называется
рабочей точкой. А ее начальное положение – точкой покоя Р (при отсутствии
входного переменного напряжения).
Точка покоя определяет ток покоя в выходной цепи I0К и напряжение покоя U0К.
При наличии входного сигнала выходной ток и напряжение изменяются в
противофазе, так как увеличение падения напряжения на сопротивлении RК приводит
к снижению напряжения между выходными электродами.
В усилителях напряжения низкой частоты (УНЧ) рабочую точку Р выбирают
приблизительно в середине нагрузочной прямой, так как при этом возникающие в
процессе работы усилителя нелинейные искажения, связанные с изменением формы
выходного сигнала, будут наименьшими, т. е. УНЧ работают в классе усиления А,
который характеризуется непрерывным протеканием тока в выходной цепи в течении
всего периода изменения напряжения усиливаемого сигнала (коэффициент полезного
действия усилителя к. п. д. = 20–30 %).
Пояснения к выполнению расчетно – графической работы
Усилитель напряжения низкой частоты является предварительным каскадом
усиления сигнала, обеспечивающим нормальную работу усилителя мощности. Для
расчета УНЧ необходимо иметь следующие исходные данные: R н = Rвх –
сопротивление нагрузки равно входному сопротивлению усилителя мощности;
Uвых = Uвх.ум – выходное напряжение равно входному напряжению усилителя
мощности или Pвых = Pвх.ум.; Uвх – входное напряжение источника усиливаемого
сигнала; Мн = Мв = 1,18 – частотные искажения; Ек – источник питания.
Методика расчета
Произвести расчет усилителя низкой частоты для однотактного усилителя
мощности с бестрансформаторным входом аналитическим методом. Усилитель
мощности работает в режиме класса А. Схема каскада усилителя напряжения низкой
частоты представлена на рис. 16.
32
+
Ек
Rк
R1
-
Cб
Cк
Rн
Сэ
R2
Uвых
Rэ
Рис. 16 - Усилитель низкой частоты
Исходные данные берутся из таблицы 6 для заданного варианта. В расчетнографическом задании считаются заданными: тип транзистора; схема усилителя;
рабочая точка транзистора в состоянии покоя; сопротивление нагрузки усилителя Rн;
сопротивление резистора в цепи коллектора Rк; наименьшая граничная частота
усиления fн; падение напряжения на резисторе Rэ, которое выбирают в соответствии
с требованиями температурной стабильности усилителя. Некоторые из величин
являются общими для всех вариантов, поэтому они не указаны в табл. 2.1. Это
коллекторный ток транзистора Iко = I мА и напряжение между коллектором и
эмиттером транзистора Uкэо = 5 В в состоянии покоя. Кроме того, сопротивление
нагрузки усилителя Rн берут равным рассчитанному предварительно входному
сопротивлению усилителя Rвх, т. е. считают, что данный усилитель имеет в качестве
нагрузки такой же каскад усиления.
Нужно иметь в виду, что в схеме усилительного каскада, изображенного на рис.
16, использован транзистор типа n-p-n. При выполнении схемы на транзисторе типа
р-n-р необходимо изменить полярность источника питания ЕК. Соответственно
изменяется направление токов, протекающих через электронно-дырочные переходы.
Усилительный каскад содержит транзистор с сопротивлением коллекторной
нагрузки, цепь температурной стабилизации положения точки покоя (сопротивление
Rэ, шунтированное емкостью Сэ) и две переходные цепи Ск Rн и Сб Rвх).
В приводимых далее формулах для расчетов всюду имеются в виду абсолютные
значения токов и напряжений. В расчетах следует давать ток в миллиамперах,
напряжение в вольтах и сопротивление в килоомах. Расчёты следует производить,
используя микрокалькулятор, с точностью порядка 1 %; значения напряжений после
расчета округляют с точностью до 0,1 В, а сопротивлений резисторов и емкостей
конденсаторов – с точностью до целого значения. Большинство приведенных
формул являются приближенными. Вывод этих формул дается в рекомендуемой
литературе.
Для определения основных динамических параметров усилительного каскада
аналитическим методом используют h-параметры транзисторов для схемы
включения с общим эмиттером ОЭ, которые представляют собой величины,
характеризующие применение транзистора как электронного прибора, управляемого
током, а именно:
33
h11 – входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на его выходе;
h12 – коэффициент обратной связи; h22 – выходная проводимость транзистора при
холостом ходе на его входе; h21 – обратный коэффициент передачи напряжения
транзистора при холостом ходе на его входе. Так как транзистор включен по схеме с
общим эммитером, то h – параметры имеют индекс «э».
U
U
при Uкэ = 0;
при Iб = 0;
h 11 бэ
h
бэ
э
12 э
Iб
I
h 21э к
Iб
при Uкэ = 0;
U кэ
h 22 э I к / U кэ при Iб = 0.
Нужно иметь в виду, что действительные h-параметры транзисторов имеют
сильный разброс и зависят от положения рабочей точки. В справочниках обычно
приводятся предельные значения параметров: наименьшее и наибольшее. В табл. 6
для простоты дается некоторое среднее значение параметров для данного типа
транзистора.
Выбор точки покоя сводится к выбору тока коллектора Iк0 и напряжению Uкэ0 в
режиме покоя (при отсутствии входного сигнала). Координата этой точки задана по
условию Iк0 = 1 мА; Uкэ = 5 В.
34
Исходные данные
Таблица 6
№
вар.
Тип
транзистора
МП39
МП40
МП41
ГТ108А
МП116
МП15
МП39Б
МП41А
ГТ309Б
h11Э,
Ом
Варианты заданий
h21
h22Э,
Rк ,
-1
Ом
кОм
Э
h12Э
fH,
PКmах
Гц
ВТ
0,15
0,15
0,15
0,075
0,15
0,15
0,15
0,15
0,05
28
55∙10 2,4
24
50
30
60∙10-6 3,1
2,2
30
-6
45
50∙10 3,6
2,8
25
35 120∙10-6 1,8
1,1
65
-6
30 100∙10 4,8
2,3
15
45 150∙10-6 1,4
0,8
70
-6
40
45∙10 3,3
1,8
40
-6
75
75∙10 4,4
3,1
10
12 250∙10-6 1,8
1,3
20
0
10
ГТ322Б
2500
4∙10-3 85
85∙10-6 3,2
2,0
35
0,2
-3
-6
11
МП402
900
8∙10
30
60∙10 4,3
14
80
0,15
12
МП114
930
7∙10-3 30 100∙10-6 4,8
1,6
90
0,15
-3
-6
13
МП40А
1100
7∙10
30
56∙10 5,1
2,0
85
0,15
14
ГТ308А
540
9∙10-3 35 120∙10-6 6,3
2,5
95
0,075
-3
-6
15
МП39
850
7∙10
28
55∙10 4,4
1,7
85
0,15
-3
-6
16
ГТ309Б
4500
9∙10
12 120∙10 5,2
2,6
75
0,05
0
17
МП38
1300
8∙10-3 45 150∙10-6 4,4
1,7
60
0,15
18
МП39Б
1100
6∙10-3 40
46∙10-6 6,8
2,3
90
0,15
-3
-6
19
ГТ322Б
2500
4∙10
85
85∙10 7,0
24
70
0,2
20
МП41А
750
5∙10-3 75
75∙10-6 6,2
1,8
50
0,15
-3
-6
21
ГТ313Б
2000
5∙10
70
80∙10 6
2,4
60
0,15
-3
-6
22
МП38
900
6∙10
40
90∙10 4,4
2,2
15
0,15
23
МП25
1000
8∙10-3 30 100∙10-6 4,8
1,8
25
0,15
-3
-6
24
МП38
800
7∙10
30
50∙10 2,4
2,0
50
0,15
25
МП40
900
8∙10-3 28
50∙10-6 3,0
2,2
30
0,15
-3
-6
26
МП1142
800
7∙10
30
75∙10 4,0
3,0
25
0,2
27
МП35
1100
8∙10-3 45 100∙10-6 1,4
1,8
70
0,15
-3
.
-6
28
МП41А
750
5∙10
75
75 ∙10 3,4
1,8
20
0,15
-3
.
-6
29
МП40А
1100
9∙10
30
60 ∙10 5,1
2,0
90
0,15
30
ГТ308А
540
8∙10-3 35 100∙10-6 4,3
2,5
80
0,05
Примечание: К транзисторам типа p-n-p относятся МП-20-МП21Е; МП25-МП26Б; МП39МП41А; МП114-МП-116; П201-П203Э; ГТ308А-ГТ308В; ГТ309А-ГТ311И; КТ313-ГТ313Б;
ГТ402А-ГТ403И; П416-П416Б; П4А-П4А; П401-П402А; ГТ320-ГТ321Е.
К транзисторам типа n-p-n относятся МП-35-МП38; КТ312А-КТ312В; КТ404А.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
850
900
950
540
930
1300
1100
750
4500
7∙10
8∙10-3
7,5∙10-3
9∙10-3
7∙10-3
8∙10-3
6∙10-3
5∙10-3
9∙10-3
UЭ,
В
-3
-6
35
Задание
1. Аккуратно начертите схему усилителя.
2. Опишите назначение всех элементов схемы.
3. Дайте краткое описание работы схемы усилителя.
4. Рассчитайте параметры элементов схемы и заполните табл. 8
5. Начертите входные и выходные характеристики транзисторов.
6. Постройте динамическую характеристику.
Порядок расчета
Определяют падение напряжения Uко на коллекторном резисторе в состоянии
покоя (Iко = 1 мА для всех вариантов; Rк берется из табл. 7):
Uко = IкоRк.
(1)
Рассчитывают ток базы Iбо транзистора в состоянии покоя:
Iбо = Iко \ h21э.
(2)
Ток делителя, протекающий по резисторам R1, R2, берут в 5 раз больше тока базы:
Iд = 5 ·IБО.
(3)
Рассчитывают напряжение питания схемы как сумму трех напряжений:
Ек = Uкэ + Uко + Uэ.
(4)
Значение Uэ задано в табл. 7 Uкэ = 5В для всех вариантов.
Определяют падение напряжения на резисторе R2 делителя как сумму двух
напряжений:
U2 = Uэ + Uбэ.
(5)
напряжение Uбэ считают равным для всех вариантов 0,2В.
Определяют падение напряжения на резисторе R1 как разность напряжений
питания Eк и падения напряжения на резисторе R2:
U1 = EK – U2.
(6)
Рассчитывают сопротивление резистора R2 по закону Ома:
R2 = U2\ I2 = U2\ Iд,
(7)
где Iд – ток делителя.
При расчете сопротивления резистора R1 нужно учитывать, что через него
протекает сумма токов:
R1 =U1 / (IД + IБо).
(8)
Находят входное сопротивление усилителя Rвх как эквивалентное сопротивление
трех включенных параллельно резисторов R1, R2 и h11э.
Сопротивление нагрузки усилителя берут такого же значения:
Rэкв = R1 × R2 / R1 + R2.
(9)
Rвх = Rэкв × h11э / Rэкв + h11э
(10)
Сопротивление нагрузки усилителя берут такого же значения:
Rн = Rвх
(11)
Рассчитывают сопротивление резистора RЭ по закону Ома:
Rэ = UЭ / (IКо + Iбо).
(12)
Оценивают емкость шунтирующего конденсатора CЭ в эмиттерной цепи по
приближенной формуле:
Сэ = 1 / (2πfHrэ),
(13)
где rЭ = 2h12э / h22э.
36
Оценивают емкость
приближенной формуле:
разделительного
конденсатора
на
входе
схем
по
Cб = 1 / fн Rвх.
(14)
Емкость разделительного конденсатора на выходе схемы рассчитывают по
аналогичной формуле, но вместо Rвх берут Rн:
Ск = 1 / fH RH.
Определяют коэффициент усиления по напряжению в области средних частот:
h
(15)
К u 21 R н .
h 11
Коэффициент усиления по мощности:
Кр
h 221
Rн .
h11
(16)
Коэффициент усиления по току:
Кр / Кu
(17)
Рассеиваемая на коллекторе мощность:
Pк = Uкэ Iк.
(18)
не должна превышать максимально допустимой мощности Pкmах, которая приводится
в табл. 2.1. Производится проверка этого положения. При превышении мощности
необходимо изменить режим работы транзистора, уменьшив ток коллектора до 0,5
мА.
Расчетные данные поместить в таблицу 8.
Таблица 8
Rвх.
Rн.
R1.
R2.
Rэ.
Iб
Iдел
Iк
кОм
кОм
кОм
кОм
кОм
мА
мА
мА
Uк
U1
В
В
U2
В
Сэ
Сб
Ск
пФ
пФ
пФ
Расчетные данные
Ек Uэ
В
В
Продолжение табл. 8
Кi
Кu
Кp
Uкэ
В
Рк
Вт
37
Перечень сообщений по дисциплине «Электронная техника» по вариантам:
Вариант
Тема доклада
1.
Диоды
2.
Триоды
3.
Тетроды
4.
Пентоды
5.
Газотрон
6.
Тиратрон
7.
Стабилитрон
8.
Газосветные сигнальные лампы и индикаторы
9.
Полупроводниковые диоды
10.
Биполярный транзистор
11.
Полевые транзисторы
12.
Тиристоры
13.
Фоторезисторы
14.
Фотодиоды
15.
Фототранзисторы
16.
Однополупериодный выпрямитель
17.
Двухполупериодный выпрямитель
18.
Трехфазный выпрямитель
19.
Мультивибратор
20.
Электронный осциллограф
21.
Аналоговый электронный вольметр
22.
Цифровой электронный вольтметр
23.
Гибридные интегральные микросхемы
24.
Толстопленочные микросхемы
25.
Тонкопленочные микросхемы
38
Приложение 8
Приложение 1
Автономное учреждение
профессионального образования
Ханты-Мансийского автономного округа – Югры
«Сургутский политехнический колледж»
Структурное подразделение – 4
Энергетическое отделение
Тема: «______________________»
ОП.07 «Электронная техника»
Проверил преподаватель __________________
(Ф.И.О.)
Выполнил студент группы № ___Иванов А.В.
Сургут 2014
39
Приложение 2
Образец оформления титульного листа РГР
Автономное учреждение
профессионального образования
Ханты-Мансийского автономного округа – Югры
«Сургутский политехнический колледж»
Структурное подразделение – 4
Энергетическое отделение
Приложение 8
Расчетно-графическая работа
по дисциплине ОП 07 «Электронная техника»
на тему «Аналитический расчет усилителя
напряжения низкой частоты»
Выполнил:
студент
гр. 941
Иванов А.В.
Проверил:
преподаватель специальных дисциплин
Филиппова Т.И.
Сургут 2014
40
Приложение 3
Оглавление
Введение
Глава 1. Элементы схем и их модели
1.1.Эквивалентные генераторы и простейшие цепи
1.2.Линейные звенья электронных устройств
Глава 2. Типовые схемные конфигурации
2.1. Следящие связи и составные схемы
2.2. Дифференциальные каскады
Заключение
Литература
Приложение
3
4
5
7
9
10
11
12
13
14
41
Список литературы
1. Бочаров Л. Н. Расчет электронных устройств на транзисторах. – М.: 2011. – 348
с.
2. Берёзкина Т. Ф. и др. Задачник по общей электротехнике с основами
электроники / Берёзкина Т. Ф., Гусев Н. Г., Масленников В. В. – М.: 2010. – 380 с.
3. Данилов И. А., Иванов Л. М. Общая электротехника с основами электроники. –
М.: 2011. – 752 с.
4. Исаков Ю. А. и др. Основы промышленной электроники / Исаков Ю. А.,
Платонов А. П., Руденко В. С. – Киев: Техника, 2011. – 541 с.
5. Лачин В. И., Савелов Н. С. Электроника. – Ростов-н/Д.: Феникс, 2010. – 576 с.
6. Прянишников В. А. Электроника: Курс лекций. – СПб.: Корона-принт, 2010. –
400 с.
7. Ярочкина Г. В., Володарская А. А. Рабочая тетрадь. – М.: ИРПО; Изд. центр
«Академия», 2011. – 96 с.
42
