Экспериментальные исследования

Цепи, по которым проводятся исследования, даны в приложении 1 в папке «Лабораторные работы», ярлык которой находится на рабочем столе, а их схемы приведены на Рис. 1.11.

Рис. 1.11. Схема электрических измерений

Открыть ярлык «Лабораторные работы» и в открывшемся окне выбрать «Лабораторная работа №0».

1.2.1.Исследование методов измерений

Открыть папку «Методы измерений».

1.2.1.1.Косвенный метод измерения сопротивления резистора

Открыть цепь «Circuit1».Открыть лицевые платы измерительных приборов [2ЛК] и установить их параметры R_A=1nOm, R_V=10Mom в таблице, нажав кнопку [Set] и затем «ОК». Включить выключатель и измерить величины тока I₁ и напряжения U₁. Вычислить величину сопротивления резистора

Изменить параметры приборов R_A =1 Om,R_V=10 kOm. Перезапустить схему кнопкой и записать значения I_х и U_х.

Оценить относительную погрешность измерения величины сопротивления резистора как где .

Сделать выводы о том, что является причиной погрешности в первом и втором случае.Выключить схему . Убрать окно «Circuit1», щелкнув его название на панели задач внизу экрана.

1.2.2. Исследование мостовой схемы измерений

Открыть цепь «Circuit2».

1.2.2.1.Определение параметров катушки индуктивности

В диагональные плечи моста включены два реактивных элемента L_x и C_x.

Для определения индуктивности L _x принимаем C_x=C₀=1 мкФ.

Включить мост выключателем . Записать параметры элементов схемы. Изменяя сопротивление потенциометров R1 и R2 нажатием клавиш «А» и «В» или «SHIFT A» и «SHIFT B», добиться значения напряжения на зажимах вольтметра U1 близкого к нулю. Вычислить индуктивность по формуле

, где ; .

Проверить соответствие результатов вычислений L_x и действительной величины L, щелкнув [2ЛК] по изображению индуктивности. Оценить погрешность измерения .

В открывшемся окне по указанию преподавателя изменить величину индуктивности, в пределах L₀=(1 ...10)мГн , приняв её за эталонную для следующего пункта.

1.2.2.2. Определение емкости конденсатора

Повторить действия предыдущего пункта для измерения величины C_x и найти ее значение по формуле

.где L ₀ – величина, установленная в предыдущем пункте.

Дать заключение о методе и его погрешности.

Убрать окно «Circuit2», щелкнув его название на панели задач.

1.2.3.Исследование ВАХ полупроводниковых элементов

Открыть цепь «Circuit3».

1.2.3.1. Измерение и исследование ВАХ полупроводникового диода

В окне «Circuit3» открыть лицевую панель анализатора характеристик IV Analyzer-XIV(1, 2 …), сделав [2ЛК]. К прибору уже подключен диод.

Запустить схему кнопкой и снять ВАХ диода при малых напряжениях и токах, предельные величины которых для границ экранной сетки относительно нулевых значений ВАХ отмечены в окнах «F» и «I» Использовать линейный масштаб величин «LIN».

Для изменения фона экрана нажать кнопку «REVERSE».

Перемещая вертикальную линию измерительного курсора кнопкой , определить начало координат ВАХ, т.е. место, где напряжение (горизонталь) под курсором меняет знак и зафиксировать значение тока I₀ (вертикаль).

Переместить курсор в точку, где мысленно сходятся две касательные к горизонтальной и вертикальной частям ВАХ. Зафиксировать условное напряжение пробоя прямой ветви диода U₀.

Полагая, что ток в этой условной точке приблизительно равен нулю, переместить курсор до пересечения с максимальным значением восходящей части ВАХ и зафиксировать величину напряжения U₁ и тока I₁.

По измеренным величинам определить дифференциальное сопротивление диода при малых величинах напряжения и тока по формуле

.

Изменить напряжения источника, щелкнув «SIM_PARAM», на U_start=-50 B, U_stop=50 B.

Перезапустить схему кнопкой и, подведя курсор к левой границе ВАХ, зафиксировать величину обратного напряжения U_обр и тока утечки I₀.

Вычислить сопротивление обратного включения диода.

Переместить курсор на максимум восходящей ветви ВАХ и, зафиксировав значения напряжения U2 и тока I2, вычислить величину статического сопротивления диода по формуле

.

Сделать выводы о ключевых свойствах диода.

Выключить тумблер и отключить диод от анализатора, щёлкнув по проводам[ПК] и «DELETE».

1.2.4.Измерительные приборы

Для приобретения навыков управления измерительными приборами вернуться назад, используя меню окна панели инструментов Windows и открыть [2ЛК] файл «Измерительные приборы».

В появившемся окне Multisim собрана RLC-цепь. Основной путь протекания тока выделен проводниками красного цвета. Измерительные приборы подключены проводниками других цветов. Подключение цепи к источнику напряжения (XFG1-генератор) осуществляется нормально–замкнутым контактом ключа S1, который управляется клавишей Space (пробел).

Вначале открыть лицевые платы [2ЛК] генератораXFG1 и двухлучевого осциллографа XSC1. Запустить схему и наблюдать на экране две синусоиды, сдвинутые по фазе. Остановить мерцание экрана, нажав кнопку «SING». Нажимая кнопки на лицевой панели осциллографа, изучить их назначение консультируясь с соответствующим разделом этой лабораторной работы в п. 1.1.5 Передвинуть измерительные курсоры , поместив их в места, где синусоиды пересекают горизонтальную ось и определить сдвиг фаз φ по формуле

,

используя численные значения «TIME», «CHANNEL A» и «CHANNEL B». Измерить амплитуды сигналов по сетке на экране осциллографа.

На панели генератора задать другие формы сигналов. Снять осциллограммы для каждой формы сигналов при частоте f=1 кГц и амплитуде U_m=10 В, каждый раз перезапуская схему кнопкой .Изменить форму импульсов на выходе генератора, используя его описание в п.1.1.1. Закрыть осциллограф кнопкой на его лицевой плате, открыть частотомер XFC1 и освоить назначение его кнопок. Сделать записи в протоколе лабораторной работы о проведенных измерениях и органах управления приборами. Открыть тестер XMM1 и изучить его возможности. Рассчитать величину тока по формуле

, где R₁ – сопротивление резистора,

,

.

Параметры взять из схемы цепи.

Открыть плату ваттметра XWM1.

Вычислить активную мощность цепи

, где φ – угол фазного сдвига, найденный по осциллографу.

Определить коэффициент мощности Power Factor = Cos φ. Он указан на панели прибора.

Открыть лицевую плату анализатора частотных характеристик XBP1.

Установить логарифмический масштаб частоты Log (по горизонтали) и линейный по вертикали Lin. Снять АЧХ цепи («MAGNITUDE») и затем – ФЧХ («PHASE»). Курсором прибора найти точку пересечения ФХЧ при частоте 1 кГц и зафиксировать сдвиг по фазе φ. Он должен быть приблизительно равен найденному ранее.

Передвигая курсор, зафиксировать частоту резонанса f₀ цепи при максимальном значении АХЧ и проверить ее по формуле

Исследовать назначение всех кнопок Bode Plotter.

Закрыть программу кнопкой нажав «НЕТ» при запросе «Сохранить изменения …».

Отчёт

Отчёт выполняется по общим требованиям.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: