УЧЕБНО-ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД "ТРАНЗИСТОРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ"

Полезная модель относится к техническим средствам обучения, в частности к устройствам, предназначенным для выполнения лабораторных заданий по предметам электрорадиотехнического профиля. Стенд может быть использован в лабораторном практикуме при изучении дисциплины «Радиопередающие устройства» при подготовке специалистов профессионального образования в области радиотехники.
Известно устройство для изучения функциональной структуры радиоэлектронных устройств и систем - учебно-лабораторный стенд (RU, 2215334, кл. G 09 B 23/18, 2003 г.), содержащий корпус, внутри которого установлены блок питания, измерительный блок, блок управления, блок имитации исследуемого устройства, блок коммутации, а на передней панели корпуса - индикаторное устройство и кнопки управления, соединенные через блок управления и блок коммутации с блоком питания, измерительным блоком и блоком имитации исследуемого устройства. Блок управления осуществляет коммутацию многоконтактных электрических разъемов и электронных узлов для создания схемы, имитирующей работу изучаемого устройства. На нижней части съемных блоков установлены ответные части многоконтактных электрических разъемов, снабженных перемычками. Верхние части съемных блоков выполнены в виде панелей, обеспечивающих замену сменных функциональных узлов.
Однако известный стенд не обеспечивает достаточной наглядности, что снижает эффективность обучения теоретических основ радиотехники и ограничивает область применения данного стенда.
Задачей создания полезной модели является повышение степени наглядности для обеспечения качества учебного процесса и исследовательской работы учащегося.
Поставленная задача достигается тем, что в учебно-лабораторном стенде, содержащем корпус, внутри которого установлены блок питания, измерительный блок, блок управления, блок имитации исследуемого устройства, блок коммутации, а на передней панели корпуса - индикаторное устройство и кнопки управления, соединенные через блок управления и блок коммутации с блоком питания, измерительным блоком и блоком имитации исследуемого устройства, согласно полезной модели он дополнительно содержит генератор сигналов, соединенный по сигнальному выходу с блоком имитации исследуемого устройства и через блок коммутации и измерительный блок с индикаторным устройством, а по управляющему входу - с блоком коммутации, при этом блок коммутации выполнен в виде электронного коммутатора, блок имитации исследуемого устройства выполнен в виде усилителя мощности, элементы которого соединены между собой через электронный коммутатор, а индикаторное устройство содержит жидкокристаллический дисплей и светодиодные индикаторы, соединенные по входу с выходом блока измерения. Кроме того, усилитель мощности выполнен на транзисторе КТ602, генератор сигналов - в виде пассивного цифрового синтезатора частоты на микросхеме AD 9832 BRU с двумя буферными операционными усилителями AD 823 AN, а блок управления выполнен на базе микроконтроллера АТ89С51. Для удобства и повышения наглядности передняя панель корпуса установлена наклонно.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена принципиальная схема учебно-лабораторного стенда; на фиг.2 - вид лицевой панели стенда.
Учебно-лабораторный стенд выполнен в виде настольного унифицированного металлического корпуса 1, внутри которого установлены блок 2 питания, измерительный блок 3, блок 4 управления, выполненного на базе микроконтроллера АТ89С51, блок 5 имитации исследуемого устройства, выполненного в виде усилителя мощности на
транзисторе КТ602 и блок 6 коммутации. На передней лицевой панели 7, установленной наклонно, расположено индикаторное устройство 8 и кнопки 9 управления, которые соединены через блок 4 управления и блок 6 коммутации с блоком 2 питания, измерительным блоком 3, блоком 5 имитации исследуемого устройства и управляющими входами генератора 10 сигналов. Генератор 10 выполнен с выполнен в виде пассивного цифрового синтезатора частоты на микросхеме AD 9832 BRU с двумя буферными операционными усилителями AD 823 AN с внешним возбуждением и соединен по сигнальному выходу с входом усилителя мощности блока 5, а по управляющим входам - с блоком 6 коммутации. Блок 6 коммутации выполнен в виде электронного коммутатора, а блок 5 имитации исследуемого устройства выполнен в виде усилителя мощности, элементы которого соединены между собой через контакты электронного коммутатора 6. Индикаторное устройство 8 содержит жидкокристаллический дисплей 11, соединенный через блок коммутации 6 с электронной схемой усилителя мощности блока 5, а также содержит светодиодные индикаторы 12 и 13, соединенные через измерительный блок 3 и блок коммутации 6 с входом и выходом усилителя мощности блока 5 соответственно. Усилитель мощности блока 5 соединен по входу с выходом генератора 10 сигналов. На задней панели стенда (на фиг. не показано) находятся выход шнура питания, предохранитель и высокочастотные разъемы для подключения двухлучевого осциллографа.
Учебно-лабораторный стенд работает следующим образом. Включают питание стенда. При этом на жидкокристаллическом дисплее 11 индикаторного устройства 8 отображается принципиальная схема исследуемого устройства - усилителя мощности блока 5 имитации. С помощью кнопок 9 управления выбирают требуемый вид принципиальной схемы исследуемого устройства блока 5. При этом под воздействием управляющих сигналов блока 4 управления блок 6 коммутации переключает электронную схему блока 5 имитации и электронную схему
генератора 10 сигналов под заданный кнопками 9 управления вид принципиальной схемы исследуемого усилителя мощности блока 5 и характеристики его входного сигнала. При этом с выхода генератора 10 сигнал с заданными коммутатором 6 характеристиками подается на исследуемый усилитель мощности блока 5 имитации. Входной и выходной (усиленный) сигнал усилителя мощности блока 5 поступает на блок измерения 3. В блоке 3 измеряются амплитудно-частотные характеристики входного и усиленного сигнала генератора 10. Результаты измерений блока 3 передаются по входному и выходному сигналам усилителя мощности блока 5 на светодиодный индикатор 12 и 13 соответственно. На указанных индикаторах отображаются соответствующие параметры входных и выходных сигналов исследуемого усилителя мощности блока 5. Учащийся сравнивает данные показаний светодиодных индикаторов 12 и 13 и рассчитывает параметры усилителя по известным формулам. По окончании расчетов учащийся нажимает очередную кнопку 9 для выбора другой принципиальной схемы исследуемого усилителя мощности. Далее процесс исследования на стенде повторяется.
Конструкция учебно-лабораторного стенда «Транзисторный усилитель мощности» не ограничивается вышеприведенным примером его осуществления. В рамках данного технического решения возможна и иная его конструктивная реализация, не выходящая за рамки полезной модели. Так, например, блок коммутации 6 может быть выполнен на электромеханических коммутирующих элементах. На корпусе 1 могут быть установлены гнезда, соединенные с входами индикаторов 12 и 13, для подключения осциллографа, а на передней панели 7 - измерители 14 параметров транзистора исследуемого усилителя мощности.
В процессе обучения учащихся происходит их знакомство с общими принципами работы основных узлов устройств, физическими процессами, протекающими в этих узлах устройств, особенностями системотехнических и схемотехнических решений, тенденциями развития
теории и техники. Экспериментальные исследования обеспечивают поддержку основных разделов курса электрорадиотехники. Использование лабораторного стенда обеспечивает наглядность проведения лабораторной работы с отображением изучаемой принципиальной схемы на жидкокристаллическом дисплее. Кроме того стенд может работать как в автономном режиме, с использованием встроенных измерительных приборов и источников питания, так и в режиме с минимальным числом внешних приборов.
Учебно-лабораторный стенд «Транзисторный усилитель мощности» в настоящее время находится на стадии опытно-лабораторных испытаний и готовится его серийное производство.