Практикум по электронике

Практикум по электронике имеет целью практическое знакомство с основными радиоэлектронными компонентами. В отличие от остальных практикумов НИГ в состав практикума входит минимум оборудования: осциллограф, тестер и паяльник в качестве основного инструмента. Студенты работают не со специально предназначенными элементами, а с реальными радиодеталями: резисторами, конденсаторами, диодами, транзисторами, собственноручно намотанными катушками индуктивности и т.д. Начинается практикум со знакомства с основными элементами — сопротивление/емкость/индуктивность, далее изучаются фильтры, полупроводники (диоды, транзисторы), логические операции и ТТЛ-логика, таймеры и трансформаторы; заканчивается курс сборкой полноценного источника питания с понижающим трансформатором, выпрямителем и L-фильтром. Суммарное время теории порядка 30 ак. часов, практики - более 50.

Перед выполнением лабораторных работ студенты обязаны пройти курс по технике безопасности (работа с паяльником, с оголёнными слаботочными токоведущими проводниками, с флюсами и припоем), а также по пожарной безопасности.

1. Знакомство с измерительными приборами (осциллограф, тестер)

Необходимо иметь общее представление о функциях этих приборов.

Время на теоретическую подготовку ~ 1 час, время на выполнение работы ~ 2 часа.

Результат: студент сможет свободно применять эти устройства в метрологических целях.

2. Знакомство с базовыми радиоэлементами (сопротивления, емкости, катушки индуктивности)

Необходимо:

  • знать, какие бывают сопротивления (емкости, катушки индуктивности) и чем они отличаются друг от друга;
  • знать, как рассчитывается общее сопротивление (емкость, индуктивность);
  • знать, как рассчитываются катушки индуктивности.

Время на теоретическую подготовку ~ 2-3 часа, время на выполнение работы ~ 4 часа.

Результат: студенту наглядно будет представлено, какую роль играют различные сопротивления.

2.1. Расчет дипольного поворотного магнита (на перспективу)

Необходимо:

  • иметь базовые представления об электромагнетизме;
  • уметь работать в автоматизированных средах для расчета магнитов;
  • знать принципы работы дипольных поворотных магнитов;
  • иметь базовые представления о динамике пучка в ускорителе заряженных частиц.

Время на теоретическую подготовку ~ 1 час, время на выполнение работы ~ 4-10 часов.

Результат: студенту предоставится возможность на основании своих расчетов изготовить магнит и испытать на реальной установке.

3. Расчёт фильтров высоких, средних и низких частот

Необходимо:

  • иметь представление о реактивных нагрузках их видах;
  • умение рассчитывать реактивное сопротивление.

Время на теоретическую подготовку ~ 2 часа, время на выполнение работы ~ 4 часа.

Результат:

  • требуется для последующих лабораторных работ;
  • понимание, для чего нужны фильтры.

4. Изучение свойств полупроводников

Необходимо:

  • знать, как происходит движение зарядов в веществах;
  • знать, что такое p-n-переход;
  • умение построить вольт-амперную характеристику (ВАХ).

Время на теоретическую подготовку ~ 2 часа, время на выполнение работы ~ 3 часа.

Результат:

  • наглядная демонстрация основных свойств полупроводников путём работы с реальными диодами;
  • подготовка к изучению более сложных полупроводников - транзисторов.

5. Расчёт транзисторного усилительного каскада с общим эмиттером

Необходимо:

  • иметь минимальные знания о полупроводниках и переходных процессах;
  • уметь рассчитывать резистивные делители и коэффициент усиления;
  • умение владеть измерительными приборами (ЛР1).

Время на теоретическую подготовку ~ 4-5 часов, время на выполнение работы ~ 5 часов.

Результат:

  • общее знакомство с усилительным каскадом этого типа и областями его применения;
  • определение каскадов этого типа на электрических схемах;
  • общее понимание, куда течёт ток в различных точках схемы.

5.1. Расчёт транзисторного усилительного каскада с общим коллектором (эмиттерный повторитель)

Время на теоретическую подготовку ~ 1 час, время на выполнение работы ~ 2 часа.

Результат:

  • общее знакомство с усилительным каскадом этого типа и областями его применения;
  • определение каскадов этого типа на электрических схемах.

6. Логические операции, реализуемые на транзисторах. Суть ТТЛ логики

Необходимо:

  • иметь знания по теоретическим основам электротехники;
  • быть знакомым с Булевой алгеброй (знать, что такое базисы).

Время на теоретическую подготовку ~ 3-4 часов, время на выполнение работы ~ 6-7 часов.

Результат: даст представление о том, из чего состоит простейший логический элемент.

7. Микросхемы с ТТЛ логикой. Формирование импульсов

Необходимо:

  • знать, что такое триггеры и компараторы;
  • иметь представление о микросхемах (разновидность корпусов, назначение и т.д.);
  • уметь пользоваться datasheet - знать фундаментальные параметры для выбора микросхем.

Время на теоретическую подготовку ~ 2-3 часа, время на выполнение работы ~ 4 часов.

Результат: Умение применять ТТЛ для формирования заданных прямоугольных импульсов.

8. Исследование таймера NE 555

Необходимо:

  • знать, из каких базовых элементов состоит этот таймер;
  • datasheet таймера.

Время на теоретическую подготовку ~ 4-5 часов, время на выполнение работы ~ 7-8 часов.

Результат:

  • умение создать из таймера генератор прямоугольных импульсов;
  • умение рассчитать скважность, период, частоту импульсов;
  • рассмотреть некоторые возможные области применения таймера (светофор, полицейский проблесковый маячок).

9. Трансформаторы

Необходимо:

  • знать виды трансформаторов;
  • умение рассчитывать трансформаторы (кол-во обмоток, диаметр проводника, кол-во витков);
  • знать что такое гистерезис (входит в курс по реактивным сопротивлениям, изучается в теоретической части ЛР2 и ЛР3).

Время на теоретическую подготовку ~ 2-4 часа, время на выполнение работы ~ 8 часов.

Результат:

  • самостоятельное изготовление (понижающего/повышающего) трансформатора;
  • проверка своих расчётных данных с помощью измерительного прибора (тестера) и сравнение их с реальным результатом.

10. Источник питания с понижающим трансформатором (220/12), выпрямителем и L фильтром

Необходимо знать что такое диод (изучается в теоретической части ЛР4). Время на теоретическую подготовку ~ 2 часа, время на выполнение работы ~ 4 часа.

Результат: резюмирование знаний и умений, приобретённых в предыдущих работах.

 

Суммарное время теоретической подготовки: 26-33 часа. Суммарное время практических занятий: 53-61 час.

Все временные интервалы указаны в академических часах (1 академический час = 45 минут).