Измерение амплитуды напряжения и периода

(длительности) исследуемого сигнала

Для проведения измерений после установки синхронизации изображения необходимо регуляторы плавной регулировки длительности развертки и усиления канала “Y” установить в калиброванное положение (крайнее положение по часовой стрелке).

Для измерения переменного напряжения без учета постоянной составляющей переключателем входа канала “Y” необходимо установить режим “закрытый вход”. После этого переключателями длительности развертки и усиления канала “Y” добиться максимального размера изображения по вертикали и горизонтали для одного или двух периодов исследуемого напряжения. Затем регуляторами перемещения изображения расположить изображение так, чтобы выбранные точки начала отсчета периода и(или) амплитуды напряжения совпадали с делениями соответствующих шкал.

Измеряя количество клеток (делений шкал), соответствующих периоду и(или) амплитуде напряжения, и умножая полученные значения на цену делений, определяемую положениями переключателей, определить измеряемое значение параметра (периода, длительности, напряжения).

Если требуется определить значение постоянного напряжения, то необходимо переключатель входа канала”Y” установить в положение, соответствующее режиму “открытого входа”, замкнуть между собой провода подключения входного напряжения (предварительно отключив их от цепи измерений) и регулятором перемещения луча по вертикали установить луч на линию вертикальной шкалы. Затем провода подключения входного напряжения подключить к измеряемой цепи и по отклонению луча в вертикальном направлении с учетом количества клеток, на которые отклоняется луч, и цены деления определить измеряемое постоянное напряжение.

Отклонение луча вверх относительно исходной линии вертикальной шкалы будет свидетельствовать о положительной полярности напряжения, вниз - отрицательной.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Тема: “Знакомство с элементной базой электронных приборов. Резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы”.

Цель работы: знакомство с назначением, устройством и применением резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, дросселей и трансформаторов, их основными параметрами, изучение простейшего генератора прямоугольных импульсов с частотозадающей RC-цепью и согласующим трансформатором.

ТеоретическИЕ СВЕДЕНИЯ

В любом электронном изделии значительную долю используемых элементов составляют резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, дроссели и трансформаторы.

Резисторами называются элементы электронных изделий, обладающие заданным значением электросопротивления. Резисторы широко используются в электронных приборах в качестве элементов нагрузок электрических цепей, делителей напряжений, элементов режимного обеспечения транзисторов, ламп, микросхем и других приборов, элементов фазовращающих цепей и фильтров.

Основой любого резистора является проводящий материал, из которого выполнен элемент сопротивления.

В зависимости от проводящего материала, используемого для изготовления резисторов, резисторы разделяют на две группы: проволочные и непроволочные. Резисторы каждой группы могут иметь постоянное и регулируемое значение сопротивления, и соответственно разделяются на постоянные и переменныерезисторы.

Переменные резисторы. предназначенные для регулировки параметров сигналов при настройке приборов, и как правило регулируемые с помощью специального ключа или отвертки называются подстроечными. На принципиальных электрических схемах постоянные резисторы обозначаются в виде прямоугольников: резистор R₁, переменные и подстроечные - прямоугольников с элементами регулировки: резисторы R₂, R₃, а также R₄, R₅, соответственно, (Рис. 1).

Резисторы характеризуются заданными параметрами, основными их которых являются: номинальное значение сопротивления; класс точности резистора; номинальная мощность рассеяния; температурный коэффициент сопротивления; максимальное и минимальное значения сопротивления резистора (для переменных резисторов).

Номинальное значение сопротивления резистора определяет значение сопротивления, которым обладает резистор при нормальных условиях (при температуре 20^oC). Номинальное значение сопротивления измеряется в омах (Ом), килоомах (кОм), мегаомах (МОм) и гигаомах (ГОм).

Резисторы широкого применения выпускаются с номинальным значением сопротивления от единиц Ом до десятков МОм. Сопротивление резистора обычно указывается на его корпусе.

Согласно действующему стандарту для обозначения номинального значения сопротивления резисторов используются сокращенные буквенно - цифровые обозначения: значение в Омах обозначается буквой Е или R, килоомах - К, мегаомах - М, гигаомах - Г. При этом в обозначениях буква, определяющая единицу измерения сопротивления ставится на том месте, где должна быть запятая, разделяющая целую и дробную часть обозначения. Если в значении сопротивления резистора отсутствуют целые числа, то нуль впереди буквы не ставится.

Например: сопротивление 0,47 Ом обозначается сокращенно Е47 (R47); 4,7 Ом - 4Е7 (4R7); 47 Ом - 47Е (47R); 470 Ом - К47; 4,7 кОм - 4К7; 47 кОм - 47 К; 470 кОм - М47; 4,7 МОм - 4М7; 47 МОм - 47М; 470 МОм - Г47; 4,7 ГОм – 4Г7.

Для обозначения номинального значения сопротивления современных резисторов используется маркировка сопротивления с помощью цветных колец.

Класс точности резистораопределяет наибольшее возможное отклонение действительного значения сопротивления резистора от номинального в сторону увеличения или уменьшения, выражаемое в процентах.

Резисторы широкого применения разделяются на три класса точности, обозначаемые римскими цифрами, и соответствующие максимальным отклонениям: I класс ± 5%, II класс ± 10%, III класс ± 20%. Для высокоточных цепей и приборов выпускаются специальные прецизионные (точные) резисторы более высоких классов точности с погрешностями ± 2%; ± 1%; ± 0,5%; ± 0,2% и ± 0,1%.

В зависимости от классов точности резисторов стандартом установлена шкала номинальных значений сопротивленийвыпускаемых резисторов. Шкала строится таким образом, чтобы любые два соседних номинальных значения отличались не более чем на два допустимых отклонения резистора данного класса. В соответствии с этим для резисторов I класса точности шкала значений сопротивлений записывается следующим рядом чисел:

(1; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2; 2,2; 2,4; 2,7; 3; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2, 9,1)×10ⁿ Ом, где n = 0; 1; 2; и т.д.

Класс точности резистора указывается на его корпусе либо в процентных отклонениях от номинального значения, либо обозначением номера класса римскими цифрами.

Для резисторов с цветной маркировкой номинальных значений на корпусе в виде цветных колец указывается номинальное значение сопротивления и класс точности. У резисторов I ¸ III класса точности наносятся четыре цветных кольца, располагаемые ближе к одному краю резистора.

Ближние к краю два цветных кольца определяют две цифры числа N номинального значения сопротивления. Цвет третьего кольца соответствует показателю степени n числа 10ⁿ, на которое умножают число N для получения номинального значения в Омах. Цвет четвертого кольца определяет класс точности резистора.

Для обозначения цифр первых трех колец используются следующие цвета: 0 - черный; 1 - коричневый; 2 - красный; 3 - оранжевый; 4 - желтый; 5 - зеленый; 6 - голубой; 7 - фиолетовый; 8 - серый; 9 - белый.

Обозначение классов точности резисторов по цвету четвертого кольца определяется следующим образом: ± 1% - коричневый; ± 2% - красный; ± 5% - золотистый; ± 10% - серебристый; ± 20% - без кольца.

Номинальная мощность рассеяния -это наибольшая мощность постоянного и переменного тока, которую резистор может рассеивать долгое время без повреждения токопроводящего элемента. Непроволочные резисторы выпускаются на номинальную мощность рассеяния 0,05; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 5 и 10 Вт, а проволочные от 0,25 до 150 Вт. Конструкция и размеры резисторов выбираются так, чтобы при номинальной мощности рассеяния их температура перегрева по отношению к температуре воздуха составляла 50^o.

На принципиальных электрических схемах номинальная мощность рассеяния резисторов может указываться в его условном графическом обозначении (рис. 2): для резисторов от 1 Вт и более в виде соответствующего числа, обозначаемого римскими цифрами, а при мощности до 1 Вт в виде соответствующих продольных или наклонных линий.

Для больших по размерам резисторов мощность указывается на их корпусе, для маленьких по размерам резисторов мощность определяется по их размерам.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) определяет относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры на 1 градус. У непроволочных резисторов широкого применения ТКС не превышает ± (0,04¸0,2) %, у проволочных - ± (0,003¸0,02) %.

Переменные резисторы также характеризуются значением максимального и минимального сопротивлений и электрической прочностью токопроводящей части относительно оси регулировки - напряжением, при котором резистор может работать длительное время без пробоя.

Из постоянных непроволочных резисторов в настоящее время в электронной аппаратуре широкое распространение получили резисторы типов МЛТ, С1-4. КИМ, а в аппаратуре прошлых лет резисторы типа ВС, УЛМ, БЛП и УЛИ.

Кроме названных и широко используемых в электронной аппаратуре резисторов, изготавливаемых отечественными предприятиями, также используются разнообразные типы зарубежных резисторов, многие из которых аналогичны по конструкции резисторам типов МЛТ и С1-4.

Современные постоянные непроволочные резисторы содержат токопроводящий элемент, выполненный виде тонкого слоя металла с высоким электросопротивлением, нанесенного на поверхность керамического стержня, или пленку, состоящую из смеси (композиции) углерода с диэлектриками, также нанесенную на поверхность керамического основания.

Постоянные проволочные резисторы имеют токопроводящий элемент, выполняемый из тонкой манганиновой, нихромовой или константановой проволоки.

Широкое распространение в радиоэлектронной аппаратуре получили постоянные проволочные резисторы типов ПЭ, ПЭВ, ПЭВР и ПТ, ПТН, ПТМН.

Переменные резисторы предназначены для регулировки различных параметров в электронной аппаратуре.

Наиболее широко распространены переменные непроволочные резисторы, используемые для регулировки большинства параметров радиоэлектронных приборов (громкости, тембра, яркости. контрастности и т.п.). Токопроводящий слой в этих резисторах выполнен из углеродистого или композиционного состава (сажа, бакелитовая смола и т.п.).

Основным элементом конструкции большинства резисторов является подковообразная или прямая пластина с нанесенным токопроводящим слоем в виде тонкой пленки. На концах токопроводящего слоя нанесены контакты из серебряной пасты, к которым присоединяются выводы резистора.

По токопроводящему слою в резисторах предусмотрено скользящее перемещение щетки ползуна (токосъемного контакта), приводимого в движение с помощью оси или специальной ручки регулировки. Щетка ползуна соединена со средним выводом резистора, а концы проводящего слоя с его крайними выводами. Механизм переменного резистора у большинства резисторов закрывается специальным кожухом. Некоторые типы подстроечных резисторов выполняются без кожуха.

В современной электронной аппаратуре наиболее широко используются переменные непроволочные резисторы типов СП3 (СП3-1 ¸ СП3-36). Резисторы отличаются основными параметрами, конструкцией и размерами. Для специальных узлов аппаратуры и стереофонических систем выпускаются спаренные переменные резисторы (например типа СП3-23), состоящие их двух резисторов, имеющих один, или два независимых конструктивно объединенных органа регулировки. У некоторых резисторов (например, типа СП3-9) с органом регулировки (осью ручки регулировки) связан переключатель, обеспечивающий возможность выключения напряжения питания аппаратуры или переключение некоторых режимов в крайнем положении регулятора.

Для регулировки режимов аппаратуры при ее настройке выпускаются подстроечные резисторы, предназначенные для непосредственной установки на печатной плате, которые могут выполняться как в корпусе (СП3-19), так и иметь безкорпусную конструкцию (СП3-1, СП3-22, СП3-27 и др.).

Переменные проволочные резисторыаналогично постоянным проволочным резисторам применяются в тех случаях. когда требуется высокая стабильность и точность значения сопротивления, малый уровень шумов и значительная мощность рассеяния.

Конструктивно эти резисторы состоят из изоляционного каркаса подковообразной, круглой или прямолинейной формы, выполненного из изоляционного материала (текстолита, гетинакса, пластмассы или керамики), на который намотан тонкий провод с высоким электросопротивлением. По виткам намотки скользит движок - ползун, перемещаемый органом управления. Переменные проволочные резисторы выпускаются как одинарные, так и спаренные.

В современной радиоэлектронной аппаратуре широко используются переменные проволочные резисторы типа СП5 (СП5-2, СП5-3, СП5-14, СП5-16 и т.п.), предназначенные для печатного монтажа и рассчитанные на небольшую номинальную мощность рассеяния (до 1 Вт). Эти резисторы предназначены в основном для использования в качестве подстроечных элементов электронных схем. Для изменения сопротивления резисторов имеется небольшая ось регулировки с пропилом, предназначенным для вращения оси с помощью регулировочной отвертки.

Конденсаторынаходят широкое применение в электронных устройствах для разделения переменной и постоянной составляющей тока, сглаживания пульсаций напряжения выпрямителя, в качестве элементов колебательных контуров и фильтров и накопителей электрической энергии для источников электропитания.

Конструктивно любой конденсатор состоит из двух металлических обкладок, разделенных диэлектриком. В качестве диэлектрика применяются различные изоляционные материалы: воздух, бумага, керамика, стекло, слюда, оксидная пленка алюминия, полимерные пленки и т.п.

В зависимости от конструкции и назначения все конденсаторы разделяются на три группы: конденсаторы постоянной емкости, конденсаторы переменной емкости и полупеременные (подстроечные) конденсаторы - триммеры.

Конденсаторы каждой группы в зависимости от используемого диэлектрика разделяются на виды: воздушные, бумажные, керамические, стеклоэмалевые, слюдяные, электролитические и пленочные.

На принципиальных электрических схемах конденсаторы обозначается в виде двух параллельных линий – С₁ (рис. 3). Для обозначения конденсатора переменной емкости С₂ параллельные линии перечеркиваются стрелкой. Подстроечные конденсаторы обозначаются с перечеркиванием в виде гвоздика - С₃.

Промышленностью выпускаются конденсаторы для широкого применения с емкостью от единиц пикофарад до тысяч микрофарад. Для специального применения разработаны конденсаторы, имеющие емкость, определяемую единицами и десятками фарад.

К основным электрическим параметрам конденсатора относятся: номинальное значение емкости конденсатора; класс точности; рабочее напряжение; температурный коэффициент емкости; допустимая реактивная мощность и тангенс угла потерь.

Номинальное значение емкостиконденсатора определяет значение емкости данного конденсатора при нормальных условиях эксплуатации (при 20^оС). Согласно действующему стандарту обозначение емкости конденсаторов осуществляется аналогично обозначению сопротивления резисторов с использованием букв: в микрофарадах - m, нанофарадах - n и пикофарадах - p.

В обозначении буква, определяющая единицу измерения емкости записывается на том месте числа номинального значения емкости, где должна быть запятая, разделяющая целую и дробную части обозначения. Если в значении емкости конденсатора отсутствуют целые числа, то нуль впереди буквы не ставится, например: емкость конденсатора 33 пикофарады обозначается 33p; - 330 пикофарад - n33; 1200 пикофарад - 1n2; 15000 пикофарад - 15n; 220000 пикофарад - m22; 1,5 микрофарады - 1m5; 22 микрофарады - 22m и т.п.

У конденсаторов более ранних выпусков номинальное значение емкости указывается в виде соответствующего числа с указанием единиц измерения в пикофарадах (пФ) или микрофарадах (мкФ).

Номинальные значения емкостей выпускаемых конденсаторов определяются в соответствии с рядами номинальных значений в зависимости от класса точности конденсатора и его типа аналогично номинальным значениям сопротивлений резисторов. При этом соседние номинальные значения емкостей конденсаторов отличаются на значение, соответствующее удвоенному классу точности конденсатора. Емкость конденсаторов переменной емкости не стандартизирована и определяется конкретным назначением конденсатора.

Класс точности конденсаторапоказывает допускаемое отклонение емкости конденсатора в процентах от номинального значения. Конденсаторы широкого применения выпускаются трех классов точности, аналогичных резисторам: I класс - ± 5%; II класс - ± 10%; III класс - ± 20%. Отдельные типы конденсаторов выпускаются с нулевыми классами точности: класс 00 - ± 1% и класс 0 - ± 2%. Электролитические конденсаторы изготавливаются также IV и V классов точности: IV класс - +30%, -20%; V класс - +40%, -20%.

Рабочее напряжение конденсатораопределяет его электрическую прочность и характеризует способность конденсатора выдерживать приложенное к нему постоянное напряжение без электрического пробоя диэлектрика.

Рабочее напряжение для разных конденсаторов может быть от единиц вольт до десятков киловольт.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) характеризует относительное изменение емкости конденсатора при изменении температуры на 1 градус. Характер изменение емкости конденсатора при изменении температуры (ТКЕ) определяется используемым диэлектриком и может быть положительным и отрицательным. ТКЕ выражается в процентах от номинальной емкости на 1 градус.

Допустимой реактивной мощностью конденсатора называется наибольшая мощность переменного тока, которая может быть приложена к конденсатору, не разрушая его изоляции. Реактивную мощность конденсатора учитывают при включении конденсатора в цепь переменного тока. По реактивной мощности можно определять пригодность данного типа конденсатора для работы в цепи переменного тока с заданной частотой и заданной амплитудой напряжения.

Тангенсом угла потерь конденсатора (tgd)называется отношение мощности потерь в конденсаторе к реактивной мощности, запасаемой конденсатором в процессе работы. Потери энергии в конденсаторе определяются неидеаль-ностью используемого диэлектрика (током утечки, потерями энергии на переполяризацию диэлектрика).

Тангенс угла потерь для разных конденсаторов изменяется в пределах от 10^-4 до 4×10^-2.

Чем меньше тангенс угла потерь, тем выше качество конденсатора, характеризуемое его добротностью Q_C, равной обратной величине тангенса угла потерь. Наименьшими потерями обладают воздушные, пленочные и керамические конденсаторы, наибольшими - бумажные.

Конденсаторы постоянной емкости. В зависимости от конструкции, параметров и назначения конденсаторы постоянной емкости разделяются на две группы: низкочастотные (бумажные и электролитические) и высокочастотные (слюдяные, стеклоэмалевые, керамические, пленочные и металлопленочные).

В современной радиоэлектронной аппаратуре наиболее широко используются керамические, электролитические и пленочные конденсаторы. В меньшей степени встречаются бумажные конденсаторы. Слюдяные и стеклоэмалевые конденсаторы в современной аппаратуре практически не используются.

В бумажных конденсаторахдиэлектриком служит бумажная лента толщиной 5 ¸10 мкм, пропитанная воскообразными изолирующими веществами. Для обкладок применяют алюминиевую (реже красномедную) фольгу или напыленный тонкий слой алюминия в металлобумажных конденсаторах.

Бумажные конденсаторы по электрическим показателям значительно уступают керамическим, пленочным, слюдяным и стеклоэмалевым конденсаторам, и их обычно используют на низких частотах в качестве разделительных, блокировочных и фильтрующих. Из бумажных конденсаторов наиболее широкое распространение получили конденсаторы типов: КБГ-И, КБГ-М, БМ, БМТ, МБГП, МБГЦ, МБМ, МБГН, К40-П и др.

В пленочных конденсаторахв качестве диэлектрика служит органическая тонкая пленка толщиной 5 ¸ 20 мкм из полистирола, лавсана или фторопласта. Для обкладок используется алюминиевая фольга или напыленный тонкий слой алюминия в металлопленочных конденсаторах. Пленочные диэлектрик обладает хорошими электрическими свойствами, и поэтому эти конденсаторы широко используют наряду с керамическими конденсаторами в электронной аппаратуре. Наиболее широкое применение получили пленочные конденсаторы типов: ПОВ, ПСО, ПМ, ФТ и др.

Основаниемкерамических конденсаторовявляется пластина, диск или трубка из керамики. На них методом вжигания наносится тонкий слой серебра.

Наиболее широко в электронной аппаратуре нашли применение керамические конденсаторы типов: КТ, КД, КЛС, КМ, К10, К73 и др.

Электролитические конденсаторыобладают большой удельной емкостью (до десятков тысяч микрофарад и более) при сравнительно небольших габаритах и используются в цепях с пульсирующим током блоков питания и цепях постоянного тока при малом значении составляющей переменного напряжения.

Диэлектриком в электролитических конденсаторах является тонкий слой оксида алюминия, образованный электрохимическим способом на алюминиевой фольге. Электролитические конденсаторы состоят из двух лент фольги, между которыми помещают прокладку из бумаги или ткани, пропитанную электролитом. В качестве электролита, который является одной обкладкой конденсатора, используется раствор борной кислоты и аммиака для повышения морозостойкости, разбавленный этиленгликолем и спиртом.

Электролитические конденсаторы имеют полярность включения в электрическую цепь. При изменении полярности включения электролитических конденсаторов оксидная пленка теряет свои изоляционные свойства, и через конденсатор протекает электрический ток. Поэтому электролитические конденсаторы можно применять только в цепях постоянного и пульсирующего тока.

Наиболее широко в настоящее время используются в электронных устройствах электролитические конденсаторы типов: К50-16, К50-35 и др.

Конденсаторы переменной емкости обеспечивают возможность плавного изменения емкости в пределах заданного диапазона. Эти конденсаторы необходимы для настройки резонансных контуров радиоприемников на частоту принимаемой радиостанции, для изменения частоты передаваемого сигнала диапазонных радиопередатчиков, а также для радиоизмерительной аппаратуры. В зависимости от требуемого перекрытия диапазона частот значение максимальной номинальной емкости конденсаторов переменной емкости колеблется в широких пределах от десятков пикофарад до нескольких тысяч пикофарад.

Конденсаторы переменной емкости выпускаются как с воздушным, так и с твердым диэлектриком. Конденсаторы с твердым диэлектриком имеют меньшие габариты и применяются в основном в портативных радиоэлектронных изделиях. Наибольшее распространение получили конденсаторы переменной емкости с вращающимися пластинами ротора относительно неподвижных пластин статора.

Полупеременные подстроечные конденсаторы. Полупеременные подстроечные конденсаторы (их часто называют триммерами) применяются для подстройки высокочастотных колебательных контуров в процессе регулировки электронных изделий. Они имеют небольшие пределы изменения емкости и малые габариты. Полупеременные подстроечные конденсаторы изготавливаются как с воздушным, так и с керамическим диэлектриком. Пределы изменения емкости подстроечных конденсаторов составляют от единиц до десятков пикофарад.

Наибольшее распространение в радиоприемных устройствах получили керамические подстроечные конденсаторы марки КПК (конденсатор подстроечный керамический). Эти конденсаторы состоят из керамического основания - статора, на который наносится слой серебра в виде сектора. На статоре укрепляется вращающийся керамический диск с нанесенным сектором из серебра, образующий ротор конденсатора. Диэлектриком такого конденсатора служит керамика ротора, пришлифованного к поверхности статора. Конденсаторы типа КПК выпускаются с диапазонами перекрытия емкости в пределах от 2 ¸ 7 пФ до 25 ¸ 150 пФ. Для подстройки колебательных контуров диапазонов КВ и УКВ применяются подстроечные конденсаторы типов КПВ (конденсаторы подстроечные пластинчатые с воздушным диэлектриком), в зависимости от группы конденсатора (КПВ-1 ¸ КПВ-140) имеющие диапазоны перекрытия емкости от 2 ¸ 12 пФ до 8 ¸ 140 пФ.

Катушки индуктивности в радиоэлектронных изделиях в основном применяются в качестве элементов колебательных контуров. Для их изготовления используется медный провод круглого сечения. В зависимости от индуктивности катушек они могут содержать разное число витков, при этом намотку катушек могут проводить на специальные каркасы, а также без их использования (безкаркасные катушки).

Катушки индуктивности могут выполняться с однослойной и многослойной намоткой. При многослойной намотке катушек используется специальный обмоточный медный провод с эмалевой изоляцией.

Дроссели выполняются аналогично катушкам индуктивности и используются в качестве элементов фильтров. Их отличие заключается в том, что они должны обладать определенной индуктивностью и обеспечивать прохождение через них заданного значения электрического тока.

Для изменения значений переменного напряжения широко используются трансформаторы и автотрансформаторы (как разновидности трансформаторов).

Катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы и автотрансформаторы могут выполняться как без сердечников, так и с применением ферромагнитых сердечников, которые в зависимости от материала разделяются на низкочастотные и высокочастотные.

На принципиальных электрических схемах обмотки катушек индуктивности, дросселей, трансформаторов и автотрансформаторов изображаются в виде полуокружностей радиусом 1,5 ¸ 4 мм (рис. 4). Низкочастотные сердечники показываются в виде сплошной линии, проводимой около обмотки, а высокочастотные - штриховой линии.

В качестве примера на рис. 4 приведены варианты обозначения низкочастотного дросселя L₁, высокочастотного дросселя L₂, катушки индуктивности без сердечника L₃, катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником L₄, низкочастотного трансформатора Т₁ и низкочастотного автотрансформатора Т₂.

По назначению трансформаторы (автотрансформаторы) разделяются на силовые и согласующие.

Силовые трансформаторыиспользуются в блоках питания аппаратуры и предназначены для преобразования силового напряжения электрической сети (~220 В, 50 Гц) в напряжение, необходимое для электропитания данного прибора.

Согласующие трансформаторыпредназначены для согласования входных и выходных параметров отдельных элементов устройств, что обеспечивает минимальные искажения сигналов и максимальную передаваемую мощность в нагрузку. Так для оптимального согласования по мощности необходимо равенство выходного сопротивления одного элемента входному сопротивлению другого, например, выходного сопротивления усилителя низкой частоты сопротивлению динамиков. При отсутствии согласования выходного и входного сопротивлений в нагрузку будет передаваться не полная мощность электрического сигнала.

Включая между выходом одного элемента и входом другого элемента трансформатор с определенным коэффициентом трансформации, можно добиться оптимального согласования выходных и входных цепей.

Трансформаторы состоят из двух или нескольких самостоятельных обмоток (катушек, намотанных медным обмоточным проводом различного сечения), расположенных на общем замкнутом магнитном сердечнике. Сердечник предназначен для замыкания магнитных силовых линий поля, создаваемого при пропускании переменного электрического тока через обмотки трансформатора. Наличие сердечника обеспечивает минимальное сопротивление для магнитного потока, а следовательно, и минимальные потери электрической энергии (максимальный коэффициент полезного действия трансформатора h).

Сердечник низкочастотного трансформатора набирается из тонких пластин, толщиной от 0,1 до 0,5 мм, изготавливаемых из электротехнической стали или сплавов на основе железа и никеля (типа пермалой). Пластины бывают Г -образной, П - образной, Ш - образной формы, а также замкнутого типа. В отдельных трансформаторах применяется тороидальная (кольцевая) форма пластин. Пластины набираются в сердечник таким образом, чтобы образовался замкнутый магнитопровод, охватывающий катушки трансформатора.

Выполнение магнитопровода из отдельных пластин обеспечивает минимальные потери энергии в трансформаторе за счет вихревых токов, которые могут возникать в сплошном сердечнике в плоскости, перпендикулярной магнитным силовым линиям. Для уменьшения вихревых токов отдельные пластины в трансформаторах дополнительно изолируют друг от друга тонким слоем лака или оксида металла, образуемого при отжиге пластин.

Для некоторых трансформаторов в качестве материала сердечника используются материалы с высокой магнитной проницаемостью - магнитодиэлектрики: карбонильное железо, альсиферы и ферриты, выпускаемые для трансформаторов в виде П и Ш - образных и тороидальных сердечников.

К основным параметрамкатушек индуктивности и дросселей относятся: номинальное значение индуктивности, а также добротность, и допустимое значение электрического тока, проходящего через дроссель. Номинальное значение индуктивности для низкочастотных катушек и дросселей составляет от долей до десятков Генри (Гн), для высокочастотных – единицы мГн и менее, добротность Q применяемых катушек индуктивности составляет значение, равное 150 ¸ 400 и более.

Основными параметрами трансформаторов и автотрансформаторов являются: номинальные значения напряжений и токов обмоток, мощность трансформатора и соответствующие коэффициенты n трансформации.

В качестве примера использования резисторов, конденсаторов и трансформатора в лабораторной работе рассматривается генератор импульсов на биполярном транзисторе VT₁ с трансформаторной обратной связью (рис. 5), выполненный по схеме блокинг-генератора.

Генератор периодически вырабатывает прямоугольные импульсы небольшой длительности, период следования которых определяется длительностью постоянной времени RC – цепи, состоящей из элементов R₁ и С₁.

Изменяя параметры элементов R₁, C₁, можно изменять период следования прямоугольных импульсов выходного сигнала u_вых. С обмотки II трансформатора Т₁ выходной сигнал подается в нагрузку, в качестве которой используется динамик ВА₁, обеспечивающий тональный контроль частоты вырабатываемых импульсов на выходе генератора.

Период Т (частоту f) следования импульсов генератора можно приближенно рассчитать, используя выражение (1):

. (1)

Выражение (1) используется при выполнении подготовительного задания.

ПОДГОТОВИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

1. Изучить разделы 1, 2 “Правила выполнения и оформления лабораторных работ” и “Правила использования оборудования и измерительных средств в процессе лабораторного практикума” настоящего учебного пособия.

В отчете по лабораторной работе законспектировать: правила настройки осциллографа перед проведением измерений; правила обеспечения синхронизации осциллографа и правила проведения измерений периода и амплитуды исследуемых напряжений.

2. Изучить теоретическую часть работы и законспектировать основные вопросы, по теме лабораторной работы с учетом контрольных вопросов. При конспектировании особое внимание уделить вопросам, дополняющим лекционный материал по изучаемой теме. В отчете по лабораторной работе отразить основные результаты изучения теоретического материала.

3. Нарисовать в отчете по лабораторной работе схему генератора импульсов (рис. 5) и на основании выражения (1) для заданных вариантом работы (табл. 1) значений сопротивлений резистора R₁ и емкости конденсатора C₁ рассчитать частоты f₁(t₁), f₂(t₂), f₃(t₃), f₄(t₄), f₅(t₅) выходных импульсов генератора для значений постоянных времени  соответствующих RC - цепей: t₁ = R₁(C₁/2),t₂ =R₁C₁, t₃ = 2R₁C₁, t₄ =3R₁C₁, t₅ =4R₁C₁.

Полученные значения частот импульсов блокинг-генератора (рис. 5) занести в табл. 2.

Таблица 1

Примечание: в работе в качестве трансформатора Т₁ по указанию преподавателя используется импульсный трансформатор типа ТОТ-118, ТОТ-109 или ТОТ-61.

Таблица 2

4.С учетом правил построения шкал номинальных значений резисторов в зависимости от их класса точности для заданного сопротивления резистора R₁ (лабораторное заданиe 2) рассчитать сопротивления четырех номинальных значений резисторов, два из которых являются следующими значениями в сторону увеличения сопротивления, а два других – в сторону уменьшения сопротивления. Полученные значения сопротивлений записать в отчете в виде ряда с увеличивающ