Электротехника и электроника : электроника на оборудовании UniTr@in. Выпрямители и усилительные схемы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» 

 

 
 
 

 

 

 

 
 

 

№ 2401 

Кафедра электротехники и микропроцессорной электроники

А.Б. Ваттана  
М.В. Колистратов  
Л.А. Шапошникова  

Электротехника и электроника

Электроника на оборудовании UniTr@in. 
Выпрямители и усилительные схемы 

Лабораторный практикум 
 
Под редакцией профессора Ф.И. Маняхина 

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета 

Москва  2014 

УДК 621.3+621.38 
 
В21 

Р е ц е н з е н т  
канд. техн. наук, доц. Г.Г. Шапкарина 

Ваттана, А.Б. 
В21  
Электротехника и электроника : Электроника на оборудовании UniTr@in. Выпрямители и усилительные схемы : лаб. 
практикум / А.Б. Ваттана, М.В. Колистратов, Л.А. Шапошникова. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2014. – 52 с. 
ISBN 978-5-87623-804-7 

Изложены основные теоретические сведения и расчетные формулы по 
темам лабораторных работ по электронике. Приведены описания схем включения полупроводниковых приборов в электрические цепи, смоделированные на оборудовании Lucas-Nulle. Даны общие методические рекомендации 
к выполнению лабораторных работ, обработке данных и оформлению отчетов о работах. 
Предназначен для студентов специальностей 150100, 210100, 222900 при 
выполнении лабораторных работ по курсу «Электротехника и электроника». 
 
УДК 621.3+621.38 

ISBN 978-5-87623-804-7 
© А.Б. Ваттана, 
М.В. Колистратов,  
Л.А. Шапошникова, 2014 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Правила выполнения лабораторных работ ............................................4 
Содержание отчета о лабораторной работе ...........................................5 
Лабораторное оборудование....................................................................6 
Программное обеспечение.......................................................................8 
Лабораторная работа 1. Полупроводниковые диоды..........................15 
Лабораторная работа 2. Параметрический  стабилизатор  
напряжения..............................................................................................26 
Лабораторная работа 3. Исследование однокаскадных  
усилителей на биполярных транзисторах ............................................35 
Библиографический список...................................................................50 
Приложение. Пример оформления титульного листа  
лабораторной работы .............................................................................51 
 
 

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ 
РАБОТ 

1. Лабораторные работы проводятся в лабораторном классе с 
применением учебной платформы UniTr@in. 
2. Для допуска к выполнению лабораторных работ студент обязан 
ознакомиться с правилами работы в компьютерном классе и правилами техники безопасности.  
3. К началу лабораторной работы студенту необходимо ознакомиться с ее содержанием, изучить теоретические сведения по теме 
лабораторной работы, подготовить отчет для внесения экспериментальных данных и выполнения расчетов. 
4. Полученные в ходе выполнения работы результаты студент 
должен занести в отчет о лабораторной работе. 
5. При анализе результатов лабораторной работы полученные 
расчетные данные и характеристики необходимо прокомментировать 
(пояснить) с позиций известных теоретических положений. 
6. Выводы по результатам лабораторной работы следует занести в 
отчет. 
7. Студент должен защитить оформленную лабораторную работу. 
К защите допускаются студенты, получившие допуск, выполнившие 
лабораторную работу в полном объеме задания и оформившие ее в 
соответствии с настоящими правилами. 
8. Для защиты лабораторной работы необходимо представить 
расчетно-графический экспериментальный результат и уметь объяснить его, а также ответить на вопросы преподавателя. 
 

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 
О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ 

Лабораторная работа оформляется в виде отчета на скрепленных 
листах формата А4 (или в лабораторной тетради) с титульным листом (см. приложение). Схемы, графики и таблицы должны быть начерчены карандашом с использованием трафарета или линейки с соблюдением принятых стандартных условных обозначений. 
Отчет о лабораторной работе должен содержать следующие пункты: 
1. Наименование лабораторной работы. 
2. Цель работы. 
3. Краткое теоретическое введение и расчетные формулы. 
4. Электрические схемы цепей с измерительными приборами. 
5. Таблицы с расчетными и экспериментальными данными. 
6. Графики, временны´ е диаграммы, вольт-амперные характеристики (ВАХ). 
7. Выводы по результатам лабораторной работы. 

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 

Интерфейсный модуль UniTr@in-I (рис. 1) является центральным 
устройством UniTr@in-I-системы. Он обеспечивает необходимые для 
проведения опытов входы и выходы, различные реле и измерительную технику. Он имеет собственный микропроцессор и запоминающее устройство для сохранения данных измерений. Модуль подключается к компьютеру по интерфейсу USB или RS232 (COM порт компьютера) для передачи результатов измерений в компьютер и установочных данных в интерфейсный модуль. 
Интерфейсный модуль UniTr@in-I предназначен для стыковки с 
одним или несколькими испытательными стендами UniTr@in-I. Испытательные стенды UniTr@in-I (рис. 2) выдают постоянные и переменные напряжения для проведения экспериментов и имеют инфракрасный порт. Интерфейсный модуль UniTr@in-I, испытательный 
стенд UniTr@in-I и плата для экспериментов связаны друг с другом 
через шину (96-контактный разъем). 
Эксплуатация и настройка оборудования, так же как и измерения в 
масштабе реального времени, выполняются посредством виртуальных 
приборов (ВП). Виртуальные приборы выглядят реалистично, поэтому 
элементы управления лабораторным оборудованием позволяют работать, как в «классической» лаборатории. ВП поставляются с ВПстартером (для случаев, когда виртуальные приборы используются 
вне L@Bsoft) или опционально с программным обеспечением L@Bsoft. 
При проведении лабораторных работ также используется цифровой мультиметр MetraHit (рис. 3), позволяющий измерять напряжение, ток и ряд других параметров. 

 

Рис. 1. Интерфейсный модуль 
Рис. 2. Испытательный стенд 

Рис. 3. Мультиметр MetraHit 

Включается прибор нажатием на кнопку ON/OFF. Для измерения, 
например, напряжения необходимо выставить центральный переключатель на тип измеряемого напряжения (постоянное, переменное). Тип выбранного напряжения отобразится на экране прибора 
(DC, AC). Вставить щупы в открытые клеммы прибора, другими концами щупов прикоснуться к месту снятия напряжения. Напряжение 
отобразится на экране.  
В случае измерения тока тип тока определяется нажатием кнопки 
FUNC.  

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 

Для работы с оборудованием UniTr@in-I необходимо использовать программную оболочку L@Bsoft. Для ее запуска необходимо 

щелкнуть левой кнопкой мыши по пиктограмме 
, расположенной на рабочем столе.  
После загрузки программы на экране монитора появляется ее рабочее окно (рис. 4). 

 

Рис. 4. Рабочее окно программы L@Bsoft 

В данном лабораторном практикуме будем использовать только 
меню Приборы. Рассмотрим его подробнее. В данном меню представлены виртуальные приборы, позволяющие управлять Интерфейсным 
модулем UniTr@in. Структура меню представлена на рис. 5. Выделены те приборы, которые будут необходимы при выполнении лабораторных работ. 

Приборы 

Измерительные 
 приборы 

Осциллограф 

Вольтметр А 

Вольтметр В 

Амперметр А 

Амперметр В 

Измеритель мощности 

Мультиметр  
MetraHit 

Источники напряжения 

Генератор функций 

Генератор импульсов 

Генератор формы 
сигналов 

Источник постоянного 
тока 

Источники питания 

Источник постоянного 
тока 

Источник 3-фазного тока 

Дополнительный 
источник 3-фазного тока 

Реле 
Цифровой 

Входы 

Выходы 

Входы и выходы 

Дополнительные входы и 
выходы 

Рис. 5. Структура меню Приборы 

Виртуальные приборы 

Осциллограф 

 

Рис. 6. Панель Осциллографа 

TIME/DIV: Значение TIME/DIV (время/деление) задает масштаб 
шкалы времени (расположена по горизонтали). Одно деление соответствует заданному в диалоговом окне значению. На экране одновременно видны 10 делений. 
Пример: При TIME/DIV, равном 5 ms, на экране виден временнóй 
интервал, равный 50 ms. TIME/DIV может принимать 22 значения 
между 1 ms и 10 s. 
A, В: Значение VOLTS/DIV задает масштаб шкалы напряжения 
(расположена по вертикали). Одно деление соответствует установленному в данный момент значению. На экране одновременно отображается 8 делений. В распоряжении имеются 9 значений VOLTS/DIV между 20 mV и 10 V. 
По умолчанию нулевая линия располагается посередине экрана. 
Выше нее показаны положительные значения напряжения, ниже – 
отрицательные значения. Y-POS позволяет передвигать нулевые линии. ON позволяет включать активный канал для получения изображения сигнала. GND подсвечивает нулевую линию. Это помогает 
точнее расположить ее. AC или DC позволяют выбирать между постоянным и переменным током. AC позволяет видеть только переменную составляющую сигнала. Имеющаяся постоянная составляю

щая (DC-составляющая) при этом вычитается. DC дает изображение 
полного сигнала, т.е. и постоянной, и переменной составляющих. 
INV инвертирует сигнал, т.е. положительные значения напряжения становятся отрицательными, а отрицательные – положительными (зеркальное отражение относительно нулевой линии). 
X/T: В режиме X/T используется нормальный режим отображения. 
Отображается временнáя характеристика сигналов. 
X/Y: В режиме X/Y данные канала A передаются на ось x (горизонтальную ось), а данные канала B – на ось y (вертикальную). В данном 
режиме измерений используется временнóй интервал 10·TIME/DIV. 
Поэтому в режиме X/T Вам следует в первую очередь выбрать такое 
TIME/DIV, которое соответствует данной частоте сигнала. Режим X/Y 
используется, например, чтобы отображать характеристические кривые электронных компонентов. 
ADD: Нажатием ADD выдается сумма по обоим каналам, т.е. A + B. 
Функции инвертирования INV позволяют получить разность (A – B) и 
(B – A), а также инвертированный суммарный сигнал – (A+B). Суммирование выполняется без учета настройки VOLTS/DIV, т.е. на экране 
складываются только y-отклонения. Чтобы получить реальную сумму, 
следует 
для 
обоих 
каналов 
выбрать 
одинаковую 
настройку 
VOLTS/DIV. 

Вольтметр 

 

Рис. 7. Панель Вольтметра 

 

Переключение между постоянным и переменным током 
(AC/DC) 

 
Изменение диапазона измерения

 

Индикатор отрицательности 
величин, Индикатор выхода за 
диапазон измерений (Overrun) 

 

Переключение между аналоговой и цифровой индикацией