Podstawy elektroniki. Laboratorium Katowice

Podręcznik jest przeznaczony dla studentów studiów I stopnia na kierunku Transport realizowanych na Wydziale Transportu Politechniki Warszawskiej. Zawarto w nim opis 12 ćwiczeń laboratoryjnych z zakresu podstaw elektroniki analogowej i cyfrowej. Celem zaprezentowanych ćwiczeń jest poznanie budowy, zasad działania, właściwości i podstawowych parametrów elementów i układów analogowych (filtry pasywne, diody półprzewodnikowe, tranzystory bipolarne, tyrystory i triaki, prostowniki, parametryczne stabilizatory napięcia, układy różniczkujące), oraz cyfrowych (bramki logiczne NAND, przerzutniki cyfrowe, multipleksy i demultipleksy, sumatory, liczniki, przetworniki A/C i C/A, wpływ zakłóceń elektromagnetycznych na transmisje cyfrowe, kodery i dekodery). Opis każdego ćwiczenia składa się omówienia podstaw teoretycznych działania badanych elementów i układów, opisu rzeczywistego stanowiska pomiarowego, przedstawienia badania z wykorzystywaniem programu komputerowego do symulacji działania omawianych elementów i układów oraz zbioru zagadnień do opracowania z wykazem bibliografii. Kontynuacją podręcznika jest książka „Elektronika. Laboratorium”, w której autorzy przekazują dalszą wiedzę z obszaru elektroniki analogowej i cyfrowej. Spis treści: PRZEDMOWA 7 1. FILTRY PASYWNE RC 9 1.1. Wprowadzenie teoretyczne 9 1.1.1. Filtr górnoprzepustowy 9 1.1.2. Filtr dolnoprzepustowy 12 1.1.3. Filtr środkowoprzepustowy (pasmowy) 14 1.2. Cel ćwiczenia 16 1.3. Przebieg ćwiczenia 16 1.4. Część badawcza rzeczywista 16 1.4.1. Charakterystyki amplitudowe filtrów RC 16 1.4.2. Charakterystyki fazowe filtrów RC 17 1.5. Część badawcza symulacyjna 19 1.6. Zagadnienia do opracowania 23 2. DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE 25 2.1. Wprowadzenie teoretyczne 25 2.1.1. Dioda prostownicza 26 2.1.2. Dioda stabilizacyjna (dioda Zenera) 27 2.1.3. Dioda elektroluminescencyjna LED (ang. Light Emitting Diode) 29 2.2. Cel ćwiczenia 29 2.3. Przebieg ćwiczenia 29 2.4. Część badawcza rzeczywista 29 2.4.1. Dioda krzemowa i germanowa 29 2.4.2. Dioda Zenera 31 2.4.3. Dioda elektroluminescencyjna (LED) 32 2.5. Część badawcza symulacyjna 33 2.5.1. Dioda krzemowa 33 2.5.2. Dioda Zenera 34 2.5.3. Dioda elektroluminescencyjna (LED) 35 2.6. Zagadnienia do opracowania 36 3. TRANZYSTORY BIPOLARNE 37 3.1. Wprowadzenie teoretyczne 37 3.2. Cel ćwiczenia 40 3.3. Przebieg ćwiczenia 40 3.4. Część badawcza rzeczywista 41 3.5. Część badawcza symulacyjna 44 3.6. Zagadnienia do opracowania 46 4. TYRYSTORY I TRIAKI 49 4.1. Wprowadzenie teoretyczne 49 4.2. Cel ćwiczenia 52 4.3. Część badawcza rzeczywista 52 4.3.1. Wyznaczenie charakterystyk tyrystora 52 4.3.2. Wyznaczenie charakterystyk triaka 53 4.4. Część badawcza symulacyjna 54 4.4.1. Wyznaczenie charakterystyk tyrystora 54 4.5. Zagadnienia do opracowania 56 5. PROSTOWNIKI 59 5.1. Wprowadzenie teoretyczne 59 5.2. Cel ćwiczenia 62 5.3. Przebieg ćwiczenia 62 5.4. Część badawcza rzeczywista 62 5.4.1. Prostownik półokresowy 62 5.4.2. Prostownik pełnookresowy (mostek Graetza) 63 5.4.3. Obserwacja oscyloskopowa 65 5.5. Część badawcza symulacyjna 65 5.5.1. Prostownik półokresowy 65 5.5.2. Prostownik pełnookresowy (mostek Graetza) 66 5.6. Zagadnienia do opracowania 67 6. PARAMETRYCZNE STABILIZATORY NAPIĘCIA 69 6.1. Wprowadzenie teoretyczne 69 6.2. Cel ćwiczenia 73 6.3. Przebieg ćwiczenia 73 6.4. Część badawcza rzeczywista 73 6.4.1. Parametryczny stabilizator napięcia UZ = 6,2 V 75 6.4.2. Parametryczny stabilizator napięcia UZ = 10 V 76 6.4.3. Parametryczny stabilizator napięcia UZ = 12,4 V 77 6.5. Część badawcza symulacyjna 80 6.6. Zagadnienia do opracowania 82 7. KOMPUTEROWE POMIARY PARAMETROW BRAMKI NAND TTL 83 7.1. Wprowadzenie teoretyczne 83 7.1.1. Tranzystorowo-tranzystorowa technika realizacji bramek logicznych 83 7.1.2. Standardowa bramka TTL 85 7.1.3. Parametry ukladów TTL 89 7.1.4. Bramka NAND Schmitta 90 7.1.5. Linearyzowana bramka NAND 91 7.2. Cel ćwiczenia 91 7.3. Przebieg ćwiczenia 92 7.3.1. Charakterystyki przejściowe bramki NAND 92 7.3.1.1. Bramka standardowa 92 7.3.1.2. Bramka linearyzowana 94 7.3.1.3. Bramka Schmitta 95 7.3.2. Charakterystyka wejściowa bramki NAND 95 7.3.3. Charakterystyki wyjściowe bramki NAND 96 7.4. Zagadnienia do opracowania 97 8. PRZERZUTNIKI CYFROWE 99 8.1. Wprowadzenie teoretyczne 99 8.1.1. Przerzutnik RS 99 8.1.2. Przerzutnik JK 101 8.1.3. Przerzutnik D 101 8.1.4. Przerzutnik T 102 8.1.5. Generatory impulsów prostokątnych 103 8.2. Cel ćwiczenia 106 8.3. Przebieg ćwiczenia 106 8.4. Część badawcza 106 8.4.1. Badanie przerzutnika RS 106 8.4.2. Badanie przerzutnika JK 107 8.4.3. Badanie przerzutnika D 108 8.4.4. Badanie przerzutnika T 108 8.4.5. Generator impulsów prostokątnych zbudowany na bramkach linearyzowanych 108 8.4.6. Generatory impulsów prostokątnych zbudowane z multiwibratorów 123 109 8.5. Zagadnienia do opracowania 110 9. KOMPUTEROWA SYMULACJA UKŁADÓW RÓŻNICZKUJĄCYCH 111 9.1. Wprowadzenie teoretyczne 111 9.2. Cel ćwiczenia 115 9.3. Część badawcza 115 9.3.1. Badanie układów różniczkujących zbudowanych z bramek logicznych 115 9.3.2. Badanie układów różniczkujących zbudowanych z wykorzystaniem przerzut­nika D 119 9.4. Zagadnienia do opracowania 120 10. UKŁADY CYFROWE 121 10.1. Wprowadzenie teoretyczne 121 10.1.1. Multipleksery i demultipleksery 121 10.1.2. Sumatory 122 10.1.3. Liczniki 123 10.1.4. Przetworniki C/A i A/C 125 10.2. Cel ćwiczenia 127 10.3. Przebieg ćwiczenia 128 10.4. Część badawcza 128 10.4.1. Badanie multipleksera 128 10.4.2. Badanie sumatora 128 10.4.3. Badanie licznika 129 10.4.4. Badanie rejestru 130 10.4.5. Badanie przetwornika C/A 130 10.4.6. Badanie przetwornika A/C 131 10.5. Zagadnienia do opracowania 132 11. ZAKŁÓCENIA ELEKTROMAGNETYCZNE TRANSMISJI CYFROWYCH 133 11.1. Wprowadzenie teoretyczne 133 11.1.1. Modulacja amplitudy 133 11.1.2. Kluczowanie amplitudy 134 11.1.3. Podstawowe informacje o bramkach TTL 134 11.1.4. Rzeczywisty przebieg sygnałów 134 11.2. Cel ćwiczenia 136 11.3. Część badawcza 136 11.4. Zagadnienia do opracowania 137 12. KOMPUTEROWA SYMULACJA KODERÓW I DEKODERÓW 139 12.1. Wprowadzenie teoretyczne 139 12.1.1. Kodery 139 12.1.2. Dekodery 142 12.1.3. Transkodery 142 12.2. Cel ćwiczenia 143 12.3. Przebieg ćwiczenia 143 12.4. Część badawcza 143 12.4.1. Badanie kodera 1 z 10 na NKB 143 12.4.2. Badanie kodera 74147 145 12.4.3. Badanie dekodera NKB na 1 z 4 147 12.4.4. Badanie dekodera 7442 147 12.4.5. Badanie transkodera 7448 148 12.5. Zagadnienia do opracowania 149 13. WYKAZ WAŻNIEJSZYCH SKRÓTÓW I OZNACZEŃ 151 14. SŁOWNICZEK OBCOJĘZYCZNY 153 15. BIBLIOGRAFIA 155