Компания National Instruments представила обновленную версию своего лабораторного комплекса известной во всем мире обучающей аппаратной платформы NI ELVIS, которая используется в качестве лабораторного комплекса в режике «hands on»для различных технических дисциплин, теперь доступна обновленная версия комплекса: NI ELVIS II. Данный комплекс поддерживает программный пакет LabVIEW, а так же предлагает NI ELVIS II предоставляет учащимся 12 новых приборов с USB plug and play интерфейсом и полной совместимостью с программным пакетом Multisim 10.1 с моделированием в режиме SPICE, что упрощает процесс обучения схемотехнике электронных устройств. Кроме того, NI ELVIS II можно использовать совместно с платами и методическими указаниями разработки третьих фирм для обучения в таких областях как телекоммуникации, системы управления, основы микропроцессорной техники и др.
Лабораторный стенд National instruments ELVIS II+ позволяет изучать характеристики аналоговых полупроводниковых приборов и устройств на их основе.
Исследование характеристик следующих элементов и устройств на их основе: полупроводникового диода, однополупериодного выпрямителя, мостового выпрямителя, стабилитрона, тиристора, управляемого выпрямителя, биполярного транзистора, транзисторного каскада с общим эмиттером, полевого транзистора, транзисторного каскада с общим истоком, инвертирующего усилителя, неинвертирующего усилителя, интегратора, дифференциатора, однопорогового компаратора, гистерезисного компаратора.
Рис. 1. Внешний вид макетной платы
Цифрами на монтажной панели обозначены:
1 — аналоговые входы;
2 — слот для подключения к рабочей станции;
3 — цифровые входы и выходы;
4 — индикаторы, конфигурируемые пользователем;
5 — разъем D — SUB
6 — разъемы счетчика и таймера, пользовательский ввод-вывод;
7 — разъемы цифрового мультиметра, генератора функций, источников питания;
8 — индикаторы источников питания;
9 — пользовательские выводы;
10 — BNC разъемы;
11 — разъемы типа «банан»;
12 — крепежные отверстия. [1]
Далее рассмотрена методика выполнения работы со стендом на примере рассмотрения характеристик работы транзисторного каскада, выполненного на виртуальном биполярном транзисторе.
Ход работы
Установите ключ в разъём модуля ‘M5’ на лабораторной плате. Переключатель ‘K’ переведите в положение ‘1’. При этом в цепь коллектора транзистора будет включён резистор сопротивлением 300 Ом. Вид модуля показан на рис. 2.
Рис. 2. Внешний вид лабораторного модуля ‘M5’
Включите лабораторную плату. Переведите переключатель на лабораторной станции во включённое положение и убедитесь, что активны индикаторы ‘Power’ и ‘Ready’.
Загрузите программу ‘Lab8(M5).vi’. Вы увидите лицевую панель виртуального прибора (рис.3).
Запустите виртуальный прибор кнопкой ‘Run’. Виртуальный прибор перейдёт в рабочий режим.
Рис. 3. Лицевая панель виртуального прибора
Для построения вольт-амперных характеристик транзисторов нажмите кнопку ‘Построение ВАХ’. На графических индикаторах ‘Входная ВАХ’ и ‘Выходные ВАХ’ на лицевой панели виртуального прибора будут построены соответствующие характеристики.
С помощью цифровых элементов управления на лицевой стороне виртуального прибора установите амплитуду напряжения источника входного сигнала ‘Uист.m=0’и величину напряжения источника питания в цепи коллектора ‘Ek=5 В’ (рис. 4). Нажмите кнопку ‘Измерение’. На координатной сетке с выходными характеристиками транзистора будет построена линия нагрузки. Дополните скопированные выходные характеристики линией нагрузки.
Регулируя напряжение источника смещения базы ‘+Еб’ (рис. 5), установите такое значение тока базы ‘Iб’, при котором рабочая точка находится в середине линии нагрузки. По цифровым индикаторам лицевой панели виртуального прибора определите параметры статического режима транзисторного каскада с общим эмиттером (Iб, Uбэ, Iк, Uк).
Рис. 4. Цифровые элементы управления амплитудой входного сигнала и напряжением в цепи коллектора
Рис. 5. Цифровой элемент управления напряжением смещения базы
Постепенно увеличивая амплитуду напряжения источника входного сигнала ‘Uист.m’ (рис. 5) получите на координатной сетке ‘Выходной сигнал’ максимально неискажённый выходной сигнал (рис. 6). Скопируйте изображения входного и выходного сигналов. Сопоставьте осциллограммы входного и выходного сигналов транзисторного каскада с общим эмиттером и сделайте вывод о соотношении их фаз.
Рис. 6. Выходной сигнал
По осциллограммам с помощью горизонтальной линии курсора (рис. 6) определите максимальное ‘Umax’ и минимальное ‘Umin’ мгновенные значения сигналов. Для удобства и повышения точности измерений масштаб вертикальной оси графиков может быть изменён с помощью цифровых элементов управления масштабом, как показано на рис. 6. Сохраните полученные значения мгновенных значений сигналов.
Исследуйте, как влияет положение рабочей точки на работу транзисторного каскада с общим эмиттером. Для этого, регулируя напряжение источника питания в цепи базы ‘Eб’ (рис. 5), измените значение тока базы примерно на (30–40) % от величины ‘Iб’, полученной ранее, сначала в сторону увеличения, а затем в сторону уменьшения. Пронаблюдайте характер искажения выходного сигнала. Изображения, полученные на координатных сетках в обоих случаях.
Установите переключатель ‘K’ модуля ‘M5’ в положение ‘2’. При этом в цепь коллектора транзистора будет включён резистор сопротивлением 510 Ом.
Установите переключатель ‘K’ модуля ‘M5’ в положение ‘3’. При этом в цепь коллектора транзистора будет включён резистор сопротивлением 1 кОм. Выключите виртуальный прибор, нажав на лицевой панели кнопку ‘Завершение работы’.
Литература:
- Пресс-служба компании NationalInstruments
