ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.07.2024
Просмотров: 344
Скачиваний: 0
СОДЕРЖАНИЕ
Государственный Комитет Российской федерации
Общие требования к выполнению лабораторных работ
1.2. Осциллограф (Oscilloscope)
1.3. Измеритель ачх и фчх (Bode Plotter)
1.4. Функциональный генератор (Function Generator)
Лабораторная работа № 1. Полупроводниковые диоды
Рабочие схемы, таблицы и порядок выполнения работы
Рабочие схемы, таблицы и порядок выполнения работы
Исследование вольт-амперных характеристик
Биполярного транзистора в схеме с
Общим эмиттером и полевого транзистора в схеме с общим истоком.
Лабораторная работа 4. Исследование тиристоров и управляемых выпрямителей
Лабораторная работа №5 Исследование работы усилительного каскада на биполярном транзисторе
Типовая амплитудно-частотная характеристика приведена на рис.5
Лабораторная работа №9 Исследование работы избирательных усилителей в цепи обратной связи
Исследование работы комбинационных логических схем Теоретическое введение
Рабочие схемы, таблицы и порядок выполнения работы
Упражнение 1. Эффект р-п перехода в диодах.
Собрать стенд, в соответствии со схемой (рис. 1.5.а)
Рис. 1.5.а
К диоду при прямой полярности приложить напряжение постоянного тока Uпр.= 0 В. Измерить величину соответствующего тока Iпр.
Повторить измерения тока Iпр по п.2, устанавливая значения напряжения в диапазоне, результаты измерений занести в таблицу 1.1 (Табл. 1.1)
Uпр., В |
0,0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,65 |
Iпр, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
Изменить полярность диода в соответствии со схемой (рис. 1.5.б)
Рис. 1.5.б
-
Повторить измерения по п.3, устанавливая значения напряжения в диапазоне результаты измерений занести в таблицу 1.2 (Табл. 1.2)
Uобр., В
0,0
5
10
158
20
25
30
Iобр, мкА
По результатам измерений по пп. 3, 4 построить ВАХ выпрямительного диода.
По ВАХ определить в соответствии с (1.3) дифференциальное сопротивление диода.
По ВАХ определить в соответствии с (1.4) статическое сопротивление диода.
Упражнение 2. Диоды с переменной емкостью.
Собрать стенд в соответствии со схемой (рис. 1.6.)
Рис. 1.6.
Приложить к входу 0 цепи синусоидальное напряжение амплитудой U0=10 В. Частоту переменного напряжения установить 10 кГц.
Приложить к входу 2 постоянное напряжение 2 В. Изменяя частоту напряжения U0 (амплитуда U0 поддерживается постоянной и равной 10 В) в диапазоне 10-20 кГц определить, по результатам регистрации U1 между концами параллельной цепочки, резонансную частоту9.
Повторить измерения по п. 3, устанавливая постоянное напряжение в диапазоне 2-30 В, результаты измерений занести в таблицу 1.3
(Табл. 1.3)
U2, В |
f, кГц |
L, мГн |
С, пФ |
|
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В соответствии с табл. 1.3 построить график зависимости резонансной частоты от обратного напряжения.
Определить емкость варикапа, полагая из (1.6) что . Результаты вычислений занесите в табл. 1.3.
Построить график зависимости емкости варикапа от обратного напряжения.
Определить по формуле (1.5) коэффициент перекрытия по емкости.
Контрольные вопросы.
Какие свойства p-n перехода нашли применение в электронике?
Как определяют дифференциальное и статическое сопротивление полупроводниковых приборов?
В чем заключается принцип действия диода?
В чем заключается принцип действия варикапа?
Лабораторная работа № 2.
Полупроводниковые выпрямители
Цель работы: Изучить принцип действия и исследовать характеристики полупроводникового выпрямителя.
Теоретическое введение
Выпрямитель – устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения в постоянное. Основное назначение выпрямителя заключается в сохранении направления тока в нагрузке при изменении полярности приложенного напряжения. Основными параметрами выпрямителя являются:
Среднее значение выходного напряжения , гдеТ – период следования импульсов; uвых – мгновенное значение выпрямленного напряжения, t – время.
Среднее значение выходного тока , гдеiвых – мгновенное значение выпрямленного тока.
Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения , гдеUmi – амплитуда переменной составляющей пульсирующего напряжения (амплитуда основной гармоники), Uном – номинальный уровень напряжения.
Внешняя характеристика выпрямителя (рис. 2.1) – зависимость среднего значения выходного напряжения на нагрузке от среднего значения выходного тока (тока нагрузки).
Рис. 2.1. Внешняя характеристика выпрямителя.
Здесь Еср – напряжение при токе нагрузки равном нулю (ЭДС выпрямителя), ∆Uср=Iср(Rи.+R) – падение напряжения от протекания тока нагрузки по активным сопротивлениям источника питания Rи. и выпрямительных диодов в открытом состоянии R.
К основным величинам, характеризующим эксплуатационные свойства выпрямителей, принято так же относить КПД, коэффициент мощности (отношение активной мощности к полной) и регулировочная характеристика, т.е. зависимость выпрямленного напряжения от угла регулирования, для управляемых выпрямителей (с регулируемым выпрямленным напряжением)
Классификация выпрямителей может выполняться по различным признакам:
- по форме выпрямленного напряжения (однополупериодные и двухполупериодные);
- по числу фаз силовой сети (однофазные, двухфазные, трехфазные и шестифазные);
- по мощности (маломощные – до 100 Вт, средней мощности – до 5 кВт, мощные – свыше 5 кВт);
- по напряжению (низкого – до 250 В, среднего – до 1 кВ, высокого – свыше 1 кВ);
- по частоте выпрямляемого тока (промышленной частоты – 50 Гц, повышенной – от 400 до 1000 Гц, высокой – свыше 1 кГц).
Рассмотрим работу однофазного однополупериодного выпрямителя (рис. 2.2,а), нагруженного на активное сопротивление Rн. Будем считать, что входное напряжение изменяется по гармоническому закону uвх=Umsinωt. Тогда в интервале времени 0<t<T/2 диод VD открыт, ток через нагрузку и падение напряжение на нагрузке повторяют форму входного сигнала. На интервале T/2<t<T диод VD закрыт, ток через нагрузку не течет и напряжение на нагрузке равно нулю (рис. 2.2,б).
Рис. 2.2 Схема однофазного однополупериодного выпрямителя (а) и временные диаграммы, поясняющие его работу (б).
Из диаграмм работы (рис. 2.2,б) видно, что выпрямленный ток в нагрузочном резисторе будет создавать падение напряжения только для нечетных полупериодов. Тогда, среднее значение напряжения10составит:
(2.1)
Аналогично среднее значение тока текущего через резистор Iср≈0,31Im.
Мгновенное значение напряжения на нагрузке (см. рис. 2.2,б) удобно представить в виде ряда Фурье.
где U0 – постоянная составляющая выпрямленного напряжения. Тогда, коэффициент пульсаций для рассматриваемого случая равен .
Как видно из диаграммы (см. рис. 2.2, б), максимальное значение обратного напряжения на выпрямительном диоде равно Uобр=Um. Поэтому с учетом (2.1), при выборе диода для его использования по схеме однофазного однополупериодного выпрямителя обратное напряжение равно
(2.2)
Среднее значение тока, в этом случае равно выпрямленному току.
Как правило, в состав схемы выпрямления включается трансформатор. При его выборе следует учитывать, что расчетная мощность трансформатора зависит не только от мощности постоянного тока P0=UсрIср, но и от применяемой схемы выпрямления. При использовании однополупериодных схем выпрямления по вторичной обмотке трансформатора протекает постоянная составляющая тока, оказывающая намагничивающее/размагничивающее действие, что вызывает увеличение тока, текущего через первичную обмотку. С учетом вышеизложенного, для рассматриваемой схемы выпрямителя, расчетная мощность трансформатора Ртр≈(3,2…3,5)Р0. Тогда, коэффициент использования обмоток трансформатора
Ктр=Р0/Ртр≈0,3
Видно, что однополупериодное выпрямление имеет существенные недостатки, а именно: большой коэффициент пульсации выпрямленного напряжения; большое обратное напряжение на выпрямительном диоде, плохое использование обмоток трансформатора и намагничивание его сердечника постоянной составляющей выпрямленного тока. Поэтому, несмотря на предельную простоту схемы, она редко применяется на практике.
Параметры выходного напряжения можно существенно улучшить, если выходной ток будет протекать в оба полупериода действия выходного напряжения. Один из вариантов реализации этой идеи заключается в использовании однофазного двухполупериодного выпрямителя. Рассмотрим его работу на примере мостового выпрямителя (рис. 2.3.).
Рис. 2.3 Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя (а) и временные диаграммы, поясняющие его работу (б).
Будем считать, что входное напряжение изменяется по гармоническому закону uвх=Umsinωt. Тогда в интервале времени 0<t<T/2 диоды VD2, VD3 открыты, ток i1 течет через нагрузку по цепи VD2, Rн, VD3. На интервале T/2<t<T диоды VD2, VD3 закрыты, и через нагрузку течет ток i2 по цепи VD4, Rн, VD1. Таким образом, ток через нагрузку iн= i1+ i2 протекает в оба полупериода в одном и том же направлении. Следовательно, на основании (2.1) запишем
(2.3)
Аналогично Iср≈0,62Im, соответственно коэффициент пульсаций уменьшается ε=0,67. При этом, так как каждое плечо моста содержит два последовательно соединенных диода VD2, VD3 или VD1, VD4, то обратное напряжение, на действующее на каждый диод, вдвое меньше. Кроме того, в схеме двухполупериодного выпрямления ток iвх протекает в течение обоих полупериодов и является гармоническим, поэтому дополнительное намагничивание сердечника отсутствует, поэтому коэффициент использования обмоток трансформатора возрастает Ктр≈0,67.
Рассмотрим, как изменится работа выпрямителя после включения сглаживающего фильтра (рис. 2.4).
Рис. 2.4 Схема выпрямителя содержащего емкостной фильтр (а) и временные диаграммы, поясняющие его работу (б).